Estabilidad de Taludes

Tema 7
Estabilidad de
Taludes
CURSO: MECANICA DE SUELOS II
PROFESOR: Ing. OSCAR DONAYRE CÓRDOVA
UNIVERSIDAD RICARDO PALMA
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ASFALTO

Se entiende por talud a todas las
superficies inclinadas respecto a lasuperficies inclinadas respecto a la
horizontal que adopta la estructura de
suelos y/o roca en forma natural osuelos y/o roca en forma natural o
como consecuencia de una obra de
ingenieríaingeniería.
Por lo que se tendrá dos tipos taludes:
-Taludes Naturales
-Taludes Artificiales

CLASIFICACIÓN GENERAL DE TALUDES

Todos los taludes tienen una tendencia
inherente a degradarse a una forma más
estable (en última instancia se degradará a una( g
superficie horizontal) y, bajo este punto de
vista la “inestabilidad” equivale a la tendencia aq
moverse parte de la masa del talud, y la “falla”
es el movimiento real de las masas inestables.
Las fuerzas que causan la inestabilidad son la
gravedad y la infiltración, mientras que la
resistencia a la falla proviene de la geometría
del talud y de la resistencia al esfuerzo de
cortante del propio suelo y de las rocas.

El movimiento de las masas puede darse comoEl movimiento de las masas puede darse como
resultado de una falla al corte a lo largo de
cierta superficie interna, o bien cuando unap ,
disminución general del esfuerzo efectivo entre
las partículas causa una licuación total o parcial.
Existe gran variedad de tipos de movimiento
(fallas); para nuestros propósitos, conviene
clasificarlos en tres categorías:
•DerrumbesD rrum
•Deslizamientos
Fluj s (Hu c s)•Flujos (Huaycos)

L d t mi ió d l t d d f lLa determinación del estado de esfuerzos en los
diferentes puntos del medio material que
constituye un talud es un problema complejo aúnconstituye un talud es un problema complejo aún
no resuelto; por lo que la mayoría de los
métodos se basa en el estudio del mecanismo de
falla del talud, por lo general se considera que
la falla ocurre por un deslizamiento de la masa
de suelo el cual actua como un cuerpo rígido ade suelo, el cual actua como un cuerpo rígido, a
lo largo de una superficie de falla supuesta por
lo que se considera que en este caso el suelolo que se considera que en este caso el suelo
desarrolla en todo punto de la superficie de
falla la máxima resistencia al esfuerzo cortante
que se le considere en el instante de falla.

DESCRIPCIÓN GENERALDESCRIPCIÓN GENERAL
DE UN TALUD
Corona del Talud
Cuerpo del Talud
Altura del talud
Pie o base
Terreno de Fundación del Talud
α ángulo del Talud
Pie o base
del Talud

DESCRIPCIÓN
GENERALGENERAL
TALUD DE
ROCA

En la actualidad los problemas en los taludes
relacionados a la ingeniería están mejorrelacionados a la ingeniería están mejor
definidos por lo que se construyen (los
taludes artificiales) con factores detaludes artificiales) con factores de
seguridad mínimos ya que los métodos se
rigen bajo la investigación de las propiedadesrigen bajo la investigación de las propiedades
mecánicas de los suelos que componen el
cuerpo del talud por lo que la posibilidadcuerpo del talud, por lo que, la posibilidad
de una falla se presenta de manera muy
pequeñapequeña.

Ti C d F llTipos y Causas de Falla
más comunesmás comunes

Falla por traslaciónFalla por traslación
Ocurren cuando dentro de la fundación del talud y a
relativamente poca profundidad existe un estrato
paralelo o casi paralelo a la superficie del terreno,
ócuya resistencia al corte sea muy baja. Fenómeno
frecuente cuando el terreno natural constituye una
l d i li d l l débil d dladera inclinada con el plano débil guardando una
inclinación similar por lo general los planos débiles
son estratos delgados de arcilla muy blanda o deson estratos delgados de arcilla muy blanda o de
arena mas o menos fina sujeta a una disminución de
esfuerzos efectivos y disminución en la resistenciaesfuerzos efectivos y disminución en la resistencia
del manto al esfuerzo cortante.

Influencia de las características estructuralesInfluencia de las características estructurales

FALLAS GENERALES POR ROTACIONFALLAS GENERALES POR ROTACION
I
IIII
III
I Local o Superficial
II Por el pie del taludII Por el pie del talud
III De fondo a Base

Falla por deslizamiento superficial
Todo talud soporta fuerzas naturales que tienden a
hacer que las partículas y porciones del suelohacer que las partículas y porciones del suelo
próximas a su frontera superficial se deslicen hacia
abajo, a causa de la falta de presión normalj , p
confinante que allí existe; el desequilibrio puede
producirse por un aumento en las cargas actuantes en
l d l l d di i ió lla corona o cuerpo del talud, por una disminución en la
resistencia del suelo al cortante, en el caso de
laderas naturales por erosión progresiva porladeras naturales por erosión progresiva, por
formación geológica. Este fenómeno es muy frecuente
y peligroso en laderas naturales; se observay p g
inclinación de los arboles, surcos en el suelo, ruptura
de diques naturales de suelos, etc.

Deslizamiento en laderas naturales sobre superficies de
falla preexistentesfalla preexistentes
Mecanismo producido por un proceso de deformación
b j f t t t f dbajo esfuerzo cortante en partes mas profundas, que
llega muchas veces a producir una verdadera superficie
de falla; cuando los movimientos se aceleran se puedede falla; cuando los movimientos se aceleran se puede
producir un deslizamiento de tierras. La mayor parte de
estos tipos de movimientos se produce por la presenciap p p p
de agua en el interior de la ladera; este tipo de falla se
presenta con frecuencia en materiales cohesivos, donde
l f it i l d t i d i dlas fuerzas gravitacionales en un determinado periodo
producen deformaciones grandes que generan la
superficie de fallasuperficie de falla.
Una vez generada la superficie, la resistencia actuante
a lo largo de ella será la resistencia residual.
g

Grietas de Tensión en
GRIETAS DE TENSION
La Corona del talud
Superficie de falla
pre-existentespre existentes

Falla por movimiento del cuerpo del Talud
Movimientos bruscos que afectan a masas
considerables de suelo, con superficies de falla quep q
penetran profundamente en su cuerpo; se produce
una falla de superficie curva por donde se
d li á l d l t l d t f lldeslizará la masa del talud, esta falla se conoce
como falla por rotación intermedia. Las que se
generan a lo largo de superficies débiles en planosgeneran a lo largo de superficies débiles en planos
que suelen ser horizontales o muy poco inclinados
respecto al horizontal son conocidas como fallasp
por traslación.

Flujos (Huaycos)j y
Movimientos mas o menos rápidos de zonas
l li d d l d t l d llocalizadas de una ladera natural, de manera que el
movimiento en si y la distribución aparente de las
velocidades y los desplazamientos son semejantes alvelocidades y los desplazamientos son semejantes al
fluir un líquido viscoso. No existe en si una superficie
de falla, se producen en cualquier formación nop q
cementada desde fragmentos de roca, hasta arcillas;
se producen tanto en materiales secos, como
húm d M h fl j á id m t i lhúmedos. Muchos flujos rápidos en materiales secos
ocurren asociados a fenómenos de presión de aire, en
los que este juega un papel similar a la del agua enlos que este juega un papel similar a la del agua en
los fenómenos de licuación de suelos.

F ll óFallas por erosión
Fallas de tipo superficial provocadas acción
principalmente de las lluvias que ante la
falta de cubierta vegetal en el talud
destruye progresivamente la matriz finadestruye progresivamente la matriz fina
del suelo, en algunos casos también se
debe a la acción del viento en taludesdebe a la acción del viento en taludes
naturales de litoral.

Falla por licuaciónFalla por licuación
Se producen cuando en la zona del
deslizamiento el suelo pasa rápidamente dedeslizamiento el suelo pasa rápidamente de
una condición mas o menos firme a la
correspondiente a una suspensión con perdidacorrespondiente a una suspensión con perdida
casi total de resistencia al esfuerzo cortante;
fenómeno producido en las arcillas
extrasensitivas y arenas poco compactadas.

Parámetros deParámetros de
Resistencia alResistencia al
Esfuerzo CortanteEsfuerzo ortante
Para el Análisis de
Estabilidad

CASO DECASO DE
TERRAPLENESTERRAPLENES

Las condiciones mecánicas de los suelos sonLas condiciones mecánicas de los suelos son
analizadas especialmente cuando se va
construir el terraplén en un terreno arcillosoconstruir el terraplén en un terreno arcilloso
saturado y blando. Considerando la superficie
potencial de deslizamiento la variación de lapotencial de deslizamiento, la variación de la
altura del terraplén con el tiempo, el cambio
de esfuerzo cortante promedio en lade esfuerzo cortante promedio en la
superficie de falla, la variación de la presión
de poros En este caso las condiciones dede poros. En este caso las condiciones de
seguridad con respecto al deslizamiento
decrecen durante la época de construccióndecrecen durante la época de construcción.

CASO DECASO DE
EXCAVACIONESEXCAVACIONES

Excavaciones practicadas en arcilla blandasp
saturadas
L c ndición crític s pr s nt l r pl zLa condición crítica se presenta a largo plazo
cuando las presiones de poro se han adaptado o
bien a una condición estática o a una de flujobien a una condición estática o a una de flujo
establecido para el análisis se considera la
consolidación y el drenaje lento en términos de
esfuerzos efectivos.

Excavaciones practicadas en suelos granularesp g
gruesos
L c ndición crític s pr s nt c rt pl zLa condición crítica se presenta a corto plazo
cuando las presiones de poro crecen y los flujos
de agua limpian los finos dejando sin matriz a lade agua limpian los finos dejando sin matriz a la
gravas, el análisis debe considerar la
consolidación y el drenaje rápido en términos de
esfuerzos efectivos.

Taludes enTaludes en
ArenasArenas

La estabilidad de un talud homogéneo esLa estabilidad de un talud homogéneo es
consecuencia de la fricción que se desarrolla entre
las partículas constituyentes de la arena, para
garantizar su estabilidad el ángulo del talud será
menor que el ángulo de fricción del material por lo
que la condición de estabilidad es de que:que la condición de estabilidad es de que:
α = φ
Los granos de arena próximos a la frontera del taludLos granos de arena próximos a la frontera del talud
no sometidos a ningún confinamiento están propensos
a posibles deslizamientos producidos por el agua y el
áviento, el factor de seguridad (FS) estará
determinado por el ángulo de reposo y el ángulo de
fricción dando un valor de F que este en el orden defricción dando un valor de FS que este en el orden de
1.1 ó 1.2

Grietas de TensiónGrietas de Tensión

Deslizamiento con superficies de falla preexistentesDeslizamiento con superficies de falla preexistentes
Deslizamientos de la masa de suelo con respecto ap
otra superficie, por lo que la resistencia
corresponde a niveles muy altos de deformación
i l i di á i i bl t lprevia lo que indica que será invariablemente la
resistencia residual.

Producido antes de ocurrir un deslizamiento de
tierras en el cuerpo de un talud que no sea
t f i i t l d lpuramente friccionante, en la corona o cuerpo del
talud se presentan grietas mas o menos
longitudinales; por la existencia de tensiones en lalongitudinales; por la existencia de tensiones en la
zona.
Consecuencia de la presencia de grietas:p g
•Reducción en la longitud de la superficie de
deslizamiento, disminución en el momento resistente.
Di i ió l t t d id l•Disminución en el momento motor, reducido por el
peso de la cuña.
•Generación de empujes hidrostaticos causados por el•Generación de empujes hidrostaticos causados por el
agua infiltrada cuando se almacena en la grieta.

Análisis deAnálisis de
Estabilidad deEstabilidad de
TaludesTaludes

Cálculo de la estabilidad de taludes

Factor de Seguridad (FS)

Para analizar la estabilidad de un talud o
superficie inclinada sea esta natural o
artificial, el rigor de su estudio basado eng
métodos de “Análisis Límite”, constituye en
imaginar un mecanismo de falla, basado en lag ,
intuición y experiencia. Aplicando luego a tal
mecanismo los criterios de resistencia delm m
material o materiales involucrados o
componentes del talud.componentes del talud.

Dirección de los Esfuezos
Principales en la Falla de un Talud

Métodos de Análisis

uJanbusdeétodosMé

orTaylosdeTétodosMé

Método de FelleniusMétodo de Fellenius
o de las Dovelaso de las Dovelas

El procedimiento generalmente es usado parap m g m p
evaluar el factor de seguridad de los taludes
naturales o de excavados en suelosnaturales o de excavados en suelos
estratificados o irregulares, suponiendo que la
s fi i d d sli i t ti fsuperficie de deslizamiento tiene forma
circular.
Este método nos ayuda a determinar el factor
de seguridad de taludes en suelo homogéneog g
como heterogéneos es decir cuando el cuerpo
del talud se compone de más de un tipo dedel talud se compone de más de un tipo de
suelo o hay un sistema de flujo poco usual.

Métodos de Fellenius

En este método la masa de falla se divide en una
serie de dovelas (rebanadas) verticales y se
considera el equilibrio de cada una de estas
dovelas. Cada dovela se considera como cuerpo
libre, se tomará en cuenta el mínimo coeficiente
de seguridad por lo que es necesario elegir
diferentes posiciones.
Cabe señalar que cuanto más profunda sea la
superficie de falla mayor será el factor de
seguridad debido a que la resistencia del suelo
es mayor; los taludes no soportan pendientes
mayores que el ángulo por lo que se produce el
deslizamiento.

En primer lugar,
se propone una
1
se propone una
superficie de
falla a elección y
3
2
falla a elección y
se divide en
dovelas la masa
3
4
deslizante
4
5
6
7

Métodos deMétodos de
Fellenius u
OrdinarioOrdinario

Diagrama de fuerzas que actúan en cada dovela
Ei2
Wi
Ei1 Ei2Ei1
TT T2T1
ΔLi
Ni
Ti
α
i

Métodos de Dovelas

Efecto del agua en la resistencia

Fuerzas que actuan en cada dovela
W : peso total de la dovela
Ei y Ei : fuerzas de empuje lateralEi1 y Ei2 : fuerzas de empuje lateral.
Ni y Ti : componente del peso, W que actúa en la
dirección normal y tangencial en la base de la dovela.dirección normal y tangencial en la base de la dovela.
S o τ : esfuerzo resistente desarrollada por el
suelo que se ubica en la base de la dovela.suelo que se ubica en la base de la dovela.
μi : esfuerzo debido a la presión de poros
que actúa en la base de la dovela.

Calculo de W:
W = γ * hi * bW = γ hi b
-b: ancho de dovela
- γ : peso unitario de la capa del suelo o suelos.p p
-hi: espesor promedio de las capa del suelo o suelos.
Otros cálculos
L b / ( ) bi h d l d lLi = bi / (cos αi), bi : ancho de la dovela
Ui = uixli
ui = h γui = hwxγw
Ni = Wixcos αi (componente normal)
Ti = Wixsen αi (componente tangencial)

•Calculo del esfuerzo cortante promedioτi en el
caso de:
Suelos Granulares (a nivel de esfuerzos efectivos):Suelos Granulares (a nivel de esfuerzos efectivos):
τi = c li + (Ni-μ) tanφ
Suelos Finos (a nivel de esfurzos totales):
τu = cu li + N tanφu u i φ

Factor de Seguridad (Fs):
FS = R
M
M
Donde:
mM
Donde:
MR :Momento Resistente
Mm :Momento motor
La forma de la superficie de falla depende
del tipo de suelo.

Métodos de Análisis Límite

Métodos
de Análisis
Límite

Ejemplo de Análisis Límite con GEOSLOPE

Ejemplo de Análisis Límite con GEOSLOPE
0.9220.922
Description: Arena de Relave Description: Roca fracturada arcillosa
LAGUNA DE
RECIRCULACION
snm)
48
54
60
esc pt o e a de e a e
Unit Weight: 1.56
Cohesion: 0
Phi: 28
Description: Roca fracturada arcillosa
Unit Weight: 2.35
Cohesion: 3
Phi: 30
Description: Roca caliza, lutita
Unit Weight: 2.5
Cohesion: 200
Phi: 35
CARRETERA
aTerreno(ms
12
18
24
30
36
42
48
Distancia Horizontal (m)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320
Cota
0
6
12

Ejemplo de Análisis Límite con SLIDE

E‐mail:
odonayre@urp.edu.pe

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