estabilidad de taludes

ESTABILIDAD DE TAUDES

Universidad de la Salle

Facultad de Ingeniera Civil

DESLIZAMIENTOS

Ing. Martin Riascos

DESLIZAMIENTOS

(Jaime Suarez 2009)

DESLIZAMIENTOS

TALUD / LADERA

(Jaime Suarez 2009)

DESLIZAMIENTOS

PARTES DE UN DESLIZAMIENTO

(Jaime Suarez 2009)

DESLIZAMIENTOS

VOLUMEN DE DESPLAZAMIENTO

Volumen se mide en metros cbicos

despus de la falla.

Factor de expansiones comnmente

entre 1.25 y 1.3.

El volumen es importante para detectar

el riesgo y amenaza de flujos y avalanchas

(Jaime Suarez 2009)

DESLIZAMIENTOS

ANGULO DE DESPLAZAMIENTO

Angulo determina el volumen de material

de un flujo y su velocidad

Menor volumen mayor y velocidad menor

La velocidad tambin depende de la zona

de desprendimiento y la longitud de

recorrido

(Jaime Suarez 2009)

CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS


CAIDO

Desprendimiento y cada de material de

talud

Desplazamiento producido por cada

libre a saltos o rodando.

Abarca desde particulas de suelo hasta

bloques de varios metros cbicos

(Jaime Suarez 2009)


CAIDOS

Velocidad

La velocidad aumenta con la caida.

= 2

Procesos que lo forman

Erosin diferencial

Presin de tierra en juntas

Presin hidrosttica

Fracturacin por explosivos

Cuerpo de agua

(Jaime Suarez 2009)


CAIDOS

(Jaime Suarez 2009)


INCLINACION O VOLCAMIENTO

Rotacin hacia delante de una unidad

Centro de giro por debajo centro de

gravedad

Abarca de pequeos a grandes

volmenes.

Buzamiento y estratificacin definen el

proceso.

Son lentas al principio y aumentan la

velocidad con el tiempo

(Jaime Suarez 2009)



Modos de volcamiento, (tres tipos)

Volcamiento a flexin

Volcamiento en V invertida.

Flexin en bloque

Proceso falla al volcamiento

(Jaime Suarez 2009)


REPTACION (CREEP)

Movimientos suelo subsuperficial desde

muy lentos a extremadamente lentos.

No hay superficie de falla definida.

Puede preceder a movimientos mas

rpidos.

Atribuye a cambios de humedad en

suelos finos y blandos.

(Jaime Suarez 2009)


REPTACION (CREEP)

Monitoreo mediante inclinmetros.

En las rocas el movimiento es

extremamene lento formando un

levantamiento.

La solifluccin es un tipo especial de

creep donde ocurre congelacin.

(Jaime Suarez 2009)


REPTACION (CREEP)


DESLIZAMIENTOS EN MASA

Deslizamiento a lo largo de una o varias

superficies.

Puede ser progresivo (no se inicia a lo

largo de su superficie de falla).

Deslizamientos rotacionales

Deslizamientos traslacionales

Deslizamientos compuestos

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS EN MASA

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTO ROTACIONAL

Superficie de falla cncava hacia arriba.

Movimiento rotacional al eje paralelo a la

superficie.

Centro de giro por encima.

El tipo de deslizamiento mas estudiado

en la literatura.

(Jaime Suarez 2009)



Superficie de falla es curva en algunos

casos circular (zonas de meteorizacin

muy profundas).

La mayora se forman en superficie en

forma de cuchara

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS TRASLACIONALES

La masa se desliza hacia afuera o hacia

abajo, en superficie plana.

Relacin Dr/Lr menor a 0.1.

En pendientes fuertes puede convertirse

en flujo.

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTO TRASLACIONAL


DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS

Incluyen patrones de deslizamiento

rotacional y traslacional.

Pueden presentarse como hundimientos

o como extensiones laterales.

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS Extensin lateral

Componentes laterales en taludes baja

pendiente.

Suelos finos sensitivos sobre masas de

roca.

Rata extremadamente baja.

Movimientos sin superficie basal definida.

Movimiento fracturas y extensin de roca.

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS Hundimientos

Son movimientos verticales de masas de

suelos.

Sagging : Deformaciones geologicas

producidas por la gravedad.

Skinholes: Hundimiento del terreno

producidas por el agua formacin de

cavernas.

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS Hundimientos

Son movimientos verticales de masas de

suelos.

Hundimientos confinados por cambio de

presiones de poros: obedecen a la

reacomodacin interna de partculas.

Hundimiento de terraplenes: Asociado a

procesos de compactacin, confinamiento o

asentamiento co-ssmico.

(Jaime Suarez 2009)


FLUJOS

Relacionada con los siguientes factores.

Lluvias.

Deshielo de nevados.

Ssmos.

Alteracin de los suelos sensitivos.

Deslizamientos en zonas de alta pendiente.

(Jaime Suarez 2009)


FLUJOS Velocidad

(Jaime Suarez 2009)


FLUJOS Flujos de rocas

(Jaime Suarez 2009)

Inicialmente se presenta como cados o

deslizamientos.

Pendiente de los flujos es superior a 20%

Comn en rocas gneas, metamrficas

fracturadas, rocas sedimentarias (mayor

magnitud).

Frecuencia en zonas tropicales de alta

montaa


FLUJOS Flujos de residuos (detritos)

(Jaime Suarez 2009)

Movimientos rpidos extremadamente

rpidos.

Material grueso con menos del 50% de

finos.

Se inicia a velocidades moderadas y

aumenta a medida que desciende.

Se activa por las lluvias.


FLUJOS DE LODO

Se habla de viscosidad.

Velocidades muy altas.

Compuesta por tres unidades

morfolgicas:

Un camino

Canal de flujo

Zona de acumulacin

(Jaime Suarez 2009)

CLASIFICACION DE

MOVIMIENTOS

FLUJOS DE LODO

DENSIDAD

Mayor a 80% - Flujo detritos

Entre 40% 80% Flujo hiper-

concentrado de detritos.

Menor a 25% flujo de agua

(Jaime Suarez 2009)


AVALANCHAS

Grandes velocidades (pueden alcanzar

mas de 50m/s).

El flujo desciende en forma de ros.

Relacionados con las lluvias, deshielo de

nevados o movimientos ssmicos y

ausencia de vegetacin.

Lahares tipo especial de avalancha,

generado por deshielo rpido de nevados

(Jaime Suarez 2009)

CARACTERIZACION DE MOVIMIENTOS


SECUENCIA ESTILO

(Jaime Suarez 2009)


ESTADO DE ACTIVIDAD

(Jaime Suarez 2009)

CARACTERIZACIN DE

MOVIMIENTOS

VELOCIDAD

Tiene gran influencia sobre el poder

destructivo de un deslizamiento.

Permite monitorear el desarrollo del

proceso.

(Jaime Suarez 2009)


TAMAO

(Jaime Suarez 2009)

CARACTERIZACION DE

MOVIMIENTOS

TAMAO

* rea inundada o cubierta por sedimentos

- Lodos o residuos - Bloques de roca

* Caudal pico: seccin transversal mayor a lo

largo del canal de descarga y la mxima velocidad

estimada del flujo que pasa por esta seccin

(Jaime Suarez 2009)


(Jaime Suarez 2009)

CALCULO DE ESTABILIDAD DE TALUDES

PRUEBAS DE LABORATORIO

Compresin inconfinada

http://civilgeeks.com/wp-content/uploads/2011/04/ASTM-D-2166-66-en-espa%C3%B1ol.jpg


Compresin inconfinada

(Braja M. Das 2001)


Corte directo

http://www.proetisa.com/fotos/productos/1f_1085g.jpg


Corte directo

http://www.alcalageotecnia.es/imagenes/interfaz/estudios_9.jpg


Corte directo

(Braja M. Das 2001)


Corte directo

(Peter Berry 1993)


Triaxial

Tipos de pruebas

Prueba consolidada drenada (CD)

Prueba consolidada no drenada (CU)

Prueba no consolidada no drenada (UU

(Peter Berry 1993)


http://jorgemartinezlarios.com/wp-content/uploads/2013/03/ensayos-triaxiales-en-suelos.jpg


Prueba no consolidada no drenada Prueba triaxial

Esfuerzo efectivo principal mayor:

3 + = 1

Esfuerzo efectivo principal menor:

3

(Braja M. Das 2001)


Prueba no consolidada no drenada

(Braja M. Das 2001)


Prueba no consolidada no drenada No permite el drenaje de las muestras

durante la totalidad de ensayos.

Rpido y relativamente econmico.

Confiabilidad depende de la muestra.

Utilizado para estabilidad de

terraplenes

Ensayos realizados sobre muestras

extradas en situ.

Si el grado de saturacin es del 100% = 0.

No es recomendable para suelos

granulares saturados


Prueba consolidada no drenada Prueba triaxial

Esfuerzo total principal mayor: 3 += 1

Esfuerzo total principal menor: 3


(3 + ) = 1


3 = 3

(Braja M. Das 2001)


Prueba consolidada no drenada Prueba triaxial

(Braja M. Das 2001)


Prueba consolidada no drenada Ensayo muy rpido con varias

muestras .Permite determinar la

resistencia al corte para un rango de

presiones de consolidacin.

Si se miden las presiones intersticiales

se puede determinar los parmetros

en esfuerzos efectivos.

Resultados muy aplicados para

construccin en etapas.

Utilizado para construccin de presas.

Se obtiene un valor de CU con presin

de poros (CU).


Prueba consolidada drenada Prueba triaxial


3 + = 1 = 1


3 = 3

(Braja M. Das 2001)


Prueba consolidada drenada Prueba triaxial

(Braja M. Das 2001)


Prueba consolidada drenada Ensayo muy lento para determinar la

resistencia al corte para un rango de

presiones de consolidacin.

La muestra es consolidada, utilizado

para evaluar la resistencia a largo

plazo

Resultados muy aplicados para la

estabilidad de taludes en corte

Es el ms utilizado.

La velocidad de ensayo no debe generar

presiones intersticiales


PARAMETROS

(Peter L Berry et all 1993)

Parmetros de Resistencia al Corte a ser usados:

Arenas: f

Arcillas:

Anlisis a Corto Plazo (Final de la Obra): Su Anlisis a Largo Plazo: c; f


METODOS DE CALCULO

(Peter L Berry et all 1993)

Mtodos de clculo

Mtodos de equilibrio lmite

Extractos Rotura plana Rotura por

cua

Cua Simple Cua Doble Cua Triple

Aproximados

Tabla de Taylor Tabla de Jamb

No exactos

Mtodo de estabilidad

global

Espiral logartmica

Arco circular

Mtodos de dovelas

Aproximados Jamb,

Fellenius, Bishop

simplificado

Prcisos Morgenstem-

Price.

Spencer Bishop riguroso

Mtodos de equilibrio lmite

Elementos Finitos

Diferencias Finitas.

Elementos discretos

Elementos de borde

ESTABILIDAD DE TALUDES


ANALISIS DEL LIMITE DE EQUILIBRIO

A lo largo de una superficie supuesta de posible falla:

=Resistencia al corte

Esfuerzo al cortante

En superficies circulares donde existe un centro de giro y momentos resistentes y actuantes:

=Momento resistente

Momento actuante


METODO DE TAYLOR

Para suelos = 0 Factor de seguridad se obtiene

mediante.

Donde:

No = Nmero de estabilidad

c = Cohesin

= Peso unitario del suelo

H = Altura del talud


METODO DE JANBU


METODO DE JANBU

Para suelos > 0

Factor de seguridad se obtiene

mediante.

Donde:

Ncf y Pd son los obtenidos en la grfica y

c es la cohesin promedio


METODO DE JANBU

Para suelos > 0


METODO DE JANBU

Correccin Sobrecarga


METODO DE JANBU

Correccin Sumergencia


METODO DE JANBU

Correccin Grietas Tensin


METODO DE JANBU

Correccin Grietas Tensin

con


METODO DE TALUD INFINITO

Suposiciones:

Suelo isotrpico y homogneo

Talud infinitamente largo

Superficie de falla paralela al talud .

Para un talud seco y cohesivo.


METODO DE BLOQUE DESLIZANTE

Factor de seguridad

Dnde: Pp: Fuerza pasiva producida por la cua inferior.

Pa: Fuerza activa producida por la cua superior.

c'm: Cohesin efectiva del suelo blando en la base del bloque central.

L: Longitud del fondo del bloque central.

W: Peso total del bloque central.

u: Fuerza total de poros en el fondo del bloque central.

m: Friccin del suelo en el fondo del bloque.


METODO DE ORDINARIO O DE FELLENIUS

Factor de seguridad

Dnde:

: Angulo del radio del crculo de falla con la vertical bajo el centroide en cada tajada.

W: Peso total de cada tajada.

u: Presin de poros = w *hw b: Ancho de la tajada

C, : Parmetros de resistencia del suelo.


METODO DE BISHOP

Factor de seguridad

Dnde:

b: Ancho de la Dovela

W: Peso de cada dovela

C,: Parmetros de resistencia del suelo. u: Presin de poros en la base de cada dovela

= w x h w : Angulo del radio y la vertical en cada

dovela


METODO DE JANBU

Factor de seguridad

Dnde: b: Ancho de la Dovela

W: Peso de cada dovela

C,: Parmetros de resistencia del suelo. u: Presin de poros en la base de cada dovela

= w x h w : Angulo del radio y la vertical en cada

dovela

Fo: Factor de correccin.


OTROS METODOS

Consultar los siguientes mtodos grupos de 3:

Mtodo del Cuerpo de Ingenieros (Sueco Modificado).

Mtodo de Spencer

Mtodo de Morgenstern y Price

Mtodo de Chen y Morgenstern

Mtodo de Sarma

Para los anteriores mtodos consultar

En que consisten

Generalidades

Formulacin


ANALISIS SSMICO

Factores:

Magnitud de la fuerza ssmica.

Disminucin de la resistencia a causa de las cargas oscilatorias.

Disminucin de la resistencia por aumento de la presin de poros.

Fenmeno de resonancia.

Amplificacin de las cargas ssmicas.

Mtodos de estudio:

Mtodo seudoesttico.

Mtodo del desplazamiento o de las deformaciones, (Newmark, 1965).

Mtodo de la estabilidad despus del sismo, (Castro y otros, 1985).

Mtodo de anlisis dinmico por elementos finitos. (Finn 1988, Prevost y otros, 1985).


METODOS NUMERICOS

estabilidad de taludes

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