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Estabilidad de taludes
- 1. ESTABILIDAD DE TALUDES •Tipos de Taludes • Tipos de Falla de Talud • Cálculo de Estabilidad • Estabilidad al Deslizamiento Superficial • Estabilidad al Deslizamiento Circular – Método Sueco – Método del Círculo de Fricción. Ábacos de Taylor
- 2. Estabilidad de Taludes Taludes: –Suelo – Roca Taludes: – Naturales – Artificiales: • Cortes • Terraplenes
- 4. Estabilidad de Taludes •Se debe determinar Factor de seguridad al deslizamiento • Factor de seguridad = 1 Deslizamiento del talud • Comparar colaboración de esfuerzos que tienden a producir deslizamiento (esfuerzos motores) con los que tienden a evitarlo (esfuerzos resistentes) Definir superficie de falla
- 5. Tipos de Fallasde Taludes Varnes (1978) (a) Caídas (“Falls”) (b) Vuelco (“Topple”) (c) Deslizamiento (“Slides”) (d) Escurrimiento (“Spread”) (e) Flujo (“Flow”) • Deslizamientos: • Superficiales • Rotacionales • Traslacionales
- 6. Deslizamientos Rotacionales Falla Local Fallade Pie Falla Profunda o de Base Material mas resistente A partir de observaciones: En general se toma superficie de falla circular
- 7. Formación de Superficiede Falla (Falla Progresiva)
- 8. Análisis de Estabilidadde Taludes • Parámetros de Resistencia al Corte a ser usados: • Arenas: φ • Arcillas: • Análisis a Corto Plazo (Final de Obra): Su • Análisis a Largo Plazo: c; φ • Situaciones en Arcillas: • Terraplén sobre arcilla normalmente consolidada • Excavación en arcilla sobreconsolidada
- 9. Análisis de Estabilidadde Taludes Terraplén sobre arcilla normalmente consolidada
- 10. Análisis de Estabilidadde Taludes Excavación en arcilla sobreconsolidada
- 11. • Superficie defalla plana y paralela a talud • Masa que desliza de pequeño espesor • Tensiones en caras verticales iguales y opuestas Si se moviliza toda la resistencia al corte (FS = 1), talud será estable para i = φ i: ángulo de reposo Estabilidad al Deslizamiento Superficial ϕ=⇒ ϕ = ⋅ ϕ⋅⋅ = ⋅ ϕ⋅ = ⋅⋅γ=⋅=⋅= máx d i inat tan FS isenW tanicosW isenW tanN FS daW;icosWN;isenWT T i W a d N Equilibrio de fuerzas Arena seca
- 12. Estabilidad al DeslizamientoSuperficial • Superficie de falla plana y paralela al talud • Masa que desliza es de pequeño espesor • No existe flujo de agua en el interior T i W a d N´ a.d.γw Talud sumergido ϕ=⇒ ϕ = ⋅ ϕ⋅⋅ = ⋅ ϕ⋅ = ⋅⋅γ=⋅=⋅= máx ' ' ' ' ''''' i inat tan FS isenW tanicosW isenW tanN FS daW;icosWN;isenWT Arena sumergida
- 13. En general • Eltalud es estable para i < ϕ • El ángulo de fricción para el que comienza deslizamiento está relacionado con ϕmáx (dependiendo de eo) • Para arena suelta, ϕ = ϕcv. Flujo de agua reduce estabilidad de talud Estabilidad al Deslizamiento Superficial itan tan FS ϕ =
- 14. O Fuerzas Resistentes W G R Fuerzas Motoras β H Su d Determinarcentro para menor FS ∑ ∑== ii iui motor resistente dW lSR M M FS . .. Suelo estratificado dW lRS M M FS u motor resistente . .. == Suelo uniforme Estabilidad al Deslizamiento Circular – Método Sueco Condición no drenada (Fellenius)
- 15. Estabilidad al DeslizamientoCircular – Método Sueco Método de las Dovelas simplificado (Fellenius) O R β H ∑ ∑ ∑ ∑ θ ∆σϕ+ = θ ∆τ == ii ii ii ii motor resistente sen.W l.´tanL.c sen.W l. M M FS ϕσ+=τ tan´.cMohr-Coulomb Ei+1 Dovela (i) Wi θ Ei ∆li σ´i τi Wi Wi.sen θ Wi.cos θ Xi+1 Xi αi αi+1 Resultante de fuerzas laterales nula en dirección normal a arco de deslizamiento
- 16. Estabilidad al DeslizamientoCircular Método del Círculo de Fricción (Taylor, 1937) O W’ r β R r L´ L R = r.sen ϕd F ϕd Rc rc = r. L/L´ Círculo de Fricción N Rϕ rϕ FS tan FS c FS ' ϕ ⋅σ+= τ N Rϕ F 4 incógnitas: FS, magnitud y línea de acción de N, rϕ
- 17. Estabilidad al DeslizamientoCircular Método del Círculo de Fricción (Taylor, 1937) • Suponiendo rϕ = r quedan 3 incógnitas que pueden determinarse a partir de las ecuaciones de equilibrio • FS calculado a partir de esta hipótesis es un límite inferior • Límite superior de FS se obtiene suponiendo esfuerzos efectivos concentrados únicamente en los extremos del círculo de falla (Frölich, 1955) • En talud real esfuerzos normales estarán distribuidos sobre arco de falla de forma desconocida • Se tienen dos FS: • Solución correcta es la que hace: dce c tan tan FS; R Lc C C FS ϕ ϕ = ⋅ == ϕ FSFSFSc == ϕ
- 18. • Solución particularde Método del Círculo de Fricción para círculo de falla crítico en suelos homogéneos saturados (Taylor, 1948) • Esfuerzos normales distribuidos de forma similar a semionda sinusoidal • Se define Coeficiente de Estabilidad (m): • Para suelo homogéneo existen tres variables: m, ϕ y β • Ábacos para determinación de círculos de falla críticos sin necesidad de tanteos • En suelos homogéneos con círculo crítico de base vertical tangente a círculo de fricción pasa por punto medio de talud Método del Círculo de Fricción Ábacos de Taylor para Suelo Homogéneo Saturado (1948) γ = .H.FS c m
- 19. • Existen métodosque consideran parcial o totalmente fuerzas entre dovelas (Bishop, Jambu, Spencer) • Existen métodos que suponen otros tipos de superficies de falla (método de la cuña, espiral logarítmica, etc.) • Método de dovelas simplificado da coeficientes de seguridad con intervalo de confianza de ±10% respecto a parámetros de resistencia supuestos. Fundamental elección de parámetros resistentes • Otros casos a considerar: largo plazo con flujo en régimen establecido (redes de flujo), vaciado rápido (elevadas presiones neutras) • Se puede ajustar parámetros de proyecto a partir de observación de comportamiento de terraplenes de prueba instrumentados (monitoreo de deformaciones y presiones neutras) Consideraciones GeneralesConsideraciones Generales