UNIVERSIDAD DEL BO-BOFACULTAD DE INGENIERA DEPARTAMENTO DE NGENIERA CIVIL Y AMBIENTAL Mecnica de Suelos (4500041) Trabajo de Investigacin Taludes Autores: Leslie Contreras U. Cristina San Martn R. Revisores: Profesor Teora: Marcelo Gonzlez A. Concepcin 19 de Abril, 2012 Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 2 NDICE Pgina I.INTRODUCCIN 3 II.OBJETIVOS 4 III.DESCRIPCIN DE TALUDES III.1.Partes de un talud 5 IV.INESTABILIDAD DEL TALUDES IV.1.Deslizamientos7 IV.1.aDeslizamiento Traslacionales7 IV.1.bDeslizamientos Rotacionales 8 V.IDENTIFICACIN DEL TIPO DE FALLA V.1.Tipos de ensayos10 V.1.aEnsayos de campo10 V.1.bEnsayos de Laboratorio 12 VI.ESTABILIAD DE TALUDES VI.1.Anlisis de la Estabilidad13 VI.2.Factores desestabilizadores y medidas de proteccin 14 VII.CONCLUSIN 17 VIII.BIBLIOGRAFA18 Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 3 I.INTRODUCCIN En el curso de mecnica de suelos se contempla el estudio y comprensin de las teoras, sobreelcomportamientodelsubsueloytodoloreferenteafenmenosrelacionadoscon empujedemasadesueloscomoeselcasodelostaludes.Esporelloquesedesarrollaeste informe para entregar toda la informacin referente al tema. Los taludes estn contemplados como accidentes geogrficos que podemos encontrar en cualquier lugar, ya que son masa de tierra que posee cambios de altura (desnivel). Pueden ser de origen natural o antrpico, clasificndose en varios tipos. Estetrabajoenfatizaenelanlisisyestudiodelostaludesdetierraenfocadoentodos sus aspectos, principalmente, en la vulnerabilidad frente alainestabilidad debido a diferentes factoresquesepresentanencadatipodetaludyenlasdiferentessolucionesquesepuedendesarrollar para ello. Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 4 II.OBJETIVOS II.1. General Adquirir todos los conocimientos referentes ataludes. II.2. Especficos Definir que es un talud y todas las partes que lo conforman. Definir los diferentes tipos de taludes que tienen importancia para la mecnica de suelos. Estudiar los ensayos quepermiten clasificar los tipos de fallas que caracterizan a los diferentestaludes. Dar a conocer los factores ms relevantes que aumentan el nivel de inestabilidad de un talud. Estudiar las soluciones que existentes a partir del tipo de factor que afecta al talud. Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 5 III.DESCRIPCIN DE TALUDES Un talud es una masa de tierra que no es plana sino que posee pendiente o cambios de alturasignificativos(ver figuraIII.1). Engeneral,sepuededefinirdependiendodesuorigende formacin;comoladeracuandosuconformacintuvocomoorigenunprocesonaturaly,corte cuando se conform artificialmente y de terraplenes.

Otradefinicinvlidaparataludespendientedeunmuro,laqueesmsgruesaenel fondoqueenlapartesuperiordeste,demodoqueasresistalapresindelatierratrasl, acumulados por la erosin al pie de un acantilado o de una vertiente abrupta. III.1 Partes de un talud. El taludest constituido por una serie de partes (ver figura III.2), las cuales son: III.1.a.Cuerpo: Lamasa de tierra que constituye, el talud. En su interior es posible encontrar la presenciademsdeuntipodesuelo,discontinuidades,aguaconnivelfretico,entre otras. III.1.b.Escarpe principal: Corresponde a una superficie muy inclinada a lo largo de la periferia del rea en movimiento, causado por el desplazamiento del material fuera del terreno original. La continuacin de la superficie del escarpe dentro del material forma la superficie de falla. III.1.c.Escarpesecundario:Unasuperficiemuyinclinadaproducidapordesplazamientos diferenciales dentro de la masa que se mueve. Figura III.1 Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 6 III.1.d. Cabeza: Las partes superiores del material que se mueve a lo largo del contacto entre el material perturbado y el escarpe principal. III.1.e. Cima: El punto ms alto del contacto entre el material perturbado y el escarpe principal. III.1.f. Corona: El material que se encuentra en el sitio, prcticamente inalterado y adyacente a la parte ms alta del escarpe principal. III.1.g. Superficie de falla: Corresponde al rea debajo del movimiento que delimita el volumen de material desplazado. El volumen de suelo debajo de la superficie de falla no se mueve. III.1.h.Piedelasuperficiedefalla:Lalneadeinterceptacin(algunasvecestapada)entrela parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno. III.1.i. Base: El rea cubierta por el material perturbado abajo del pie de la superficie de falla. III.1.j. Punta: El punto de la base que se encuentra a ms distancia de la cima. Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 7 IV.INESTABILIDAD DE TALUDES DE SUELO La inestabilidad de taludes se traduce en una serie de movimientos, clasificados en base a distintos criterios. En general, la mayora de los taludes tienden a degradarse a una forma ms estable, y bajo ese punto de vista, la inestabilidad equivale a la tendencia a moverse.Los tipos de movimientosqueseoriginanconmayorfrecuencia,deacuerdoconlosmecanismosquese producen en diferentes materiales, son las masas de suelo. A los movimientos relacionados con las masas de suelo se denominan deslizamientos. IV.1. Deslizamientos Losdeslizamientosseproducenalsuperarselaresistenciaalcortedelmaterialporlos esfuerzos de corte, y tienen lugar a lo largo de una o varias superficies o a travs de una franja relativamente estrecha del material. Generalmente, las superficies de deslizamiento son visibles o pueden deducirse razonablemente. Lavelocidadconquesedesarrollanestosmovimientosesvariable,dependiendodela clasedematerialinvolucrado.Elmovimientopuedeserprogresivo,producindoseinicialmente unaroturalocal,quesuelenocoincidirconlasuperficiederoturageneral,causadaporuna propagacinde laprimera.La masadesplazadapuededeslizaraunadistanciavariablesdela superficieoriginalderotura,peroquedndoseenelterrenonaturalymarcandosteuna superficie de separacin bien definida. IV.1.a.DeslizamientoTraslacionales:Enestetipodedeslizamientoslamasadeterrenose desplazahaciaafuerayabajo,alolargodeunasuperficiemsomenosplanao suavementeondulada,conpequeosmovimientosderotacin.Comnmenteel movimientodelamasadeslizadahacequestaquedesobrelasuperficieoriginaldel terreno, como se puede apreciar en la figura IV.1. Figura IV.1. Deslizamiento traslacional Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 8 Losdeslizamientostraslacionalesestncontroladospordiscontinuidadesinfluyendola variacin de la resistencia al corte entre .estratos de diferente naturaleza, diferente grado demeteorizacin,distintostiposrentegradodemeteorizacin,distintostiposderelleno en discontinuidades, etc. El progreso de estos deslizamientos tiende a ser indefinido, siempre que la inclinacin de lasuperficiededeslizamientosealosuficientementegrande,ylaresistenciaalcorte inferior a las fuerzas desestabilizadoras. IV.1.b.Deslizamientosrotacionales:Tienenlugaralolargodeunasuperficiede deslizamiento interna, de forma aproximadamente circular y cncava. Elmovimientotieneunanaturalezamsomenosrotacional,alrededordeuneje dispuesto paralelamente al talud. La velocidad de estos movimientos vara de lenta a moderada, teniendo gran influencia la inclinacindelasuperficiederoturaenelpiedeldeslizamiento.Sielperfildela superficiedeslizadaseinclinahaciaelmonte,semejoraelequilibrioenlamasa inestable,decreciendoelmomentoinductor.ypudindosellegaradetenerel deslizamiento. Al poseer un deslizamiento de superficie circular da origen a tres tipos diferentes de fallaa partir de la parte del talud donde se produce la rotura, los cuales son: IV.1.b.i.FalladeBaseoProfunda:Seproduceenarcillasblandas.Lapartesuperior del talud desciende (ver figura IV.1.b.i), mientras que el terreno a nivel situado posterior al pie del talud se levanta. III.1.b.ii. Falla de Pie de Talud: Se produce entaludes de granpendientey en suelos que tienen un ngulo de friccin interna apreciable. La parte superior del talud Figura IV.1.b.i. Falla de Base o Profunda Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 9 desciende, mientras que el terreno situado cerca del pie del talud se desplaza hacia afueracomo se aprecia en la figura IV.1.b.ii. IV.1.b.iii.FalladeTalud:Esuncasoespecialdelafalladepiedetaludenelquela presencia de un estrato duro limita la extensin de la superficie de falla, tal cual se aprecia en la figura IV.1.b.iii. Figura IV.1.b.iii.Falla de Talud Figura IV.1.b.ii.Falla de Pie de Talud Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 10 V.IDENTIFICACIN DEL TIPO DE FALLA Las fallas se presentan en diferentes tipos de suelos por lo que no es tan fcil identificarla de manerainmediata, por lo que es necesario desarrollar una serie de ensayos que ayudarn a discernirla falla a la cual estamos presentes.La obtencin de informacin necesariaconsta las siguientes fases: En la primera fase se debe recopilar la informacin disponible (oral y escrita) acerca del sitiodeestudio,desderelatosdeeventospasadosporpartedeloslugareos,hasta estudios geolgicos y geotcnicos previos, incluidos los planos topogrficos, pluviosidad y sismicidad de la zona. La segunda fase es el trabajo de campo en el cual se ejecutan ensayos en el sitio y se obtienen muestras de suelo. Latercerafaseconsisteeneltrabajodelaboratorioparadeterminarlaspropiedadesy caractersticasdelmaterialmedianteensayosdecaracterizacinyresistencia,paraposteriormente identificarel tipo de falla. V.1.Tipos de ensayos V.1.a. Ensayos de campo: En el campo se busca obtener la mayor cantidad de informacin posible. Para lograr este objetivo es necesario realizar los ensayos que mejor se relacionen coneltipodesuelopresentes,yaqueapartirdeellosymediantecorrelaciones desarrolladas a lo largo del tiempo se pueden inferir ciertas propiedades de los materiales en estudio. Algunos de los ensayos para la caracterizacin de suelos son: V.1.a.i.Calicatas:Sonexcavacionesquepermiteobservarcondetallelaestratificacin del suelo yel acceso directo para tomar muestras o incluso poder realizar ensayos in situ (ver imagenV.1.a.i). Sin embargo este ensayo no se puede realizar a gran profundidad (5 metrosmximos),loquehacequenoseafactiblesuejecucinenalgunostaludes,ya que poseen una falla superior a los 5 metros de profundidad o al ser tan inclinado el talud tieneunmayorniveldeinestabilidad,almontarelequiponecesariohacequeeste aumente las fuerzas desestabilizadoras, provocando deslizamiento. Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 11 V.1.a.i.Sondajes: son agujeros de pequeo dimetro que permiten registrar la resistencia o compactacindel tipo de suelo a analizar. Existen diferentes tcnicas de perforaciones, pero en el caso de taludes los ms utilizadas son: Pruebadepenetracinestndar-SPT(ASTM-1586):Esteensayoconsisteen hundir una serie de barrasde acero terminadas en un cilindro hueco muestreado (cucharanormal)dentrodelsuelomediantegolpesrepetidosdeunamasa(63,5 Kg) cayendo a 76 (cm) de altura, como se pareca en la imagen V.1.a.i.SPT. En este ensayo se cuantifican los nmeros de golpes que son necesarios para hundir 30(cm)delmuestreado,estevalornumricodegolpessecorrelacionan empricamentecon la resistenciadel suelo, lograndoasdeterminar lasuperficiede falla del talud. Imagen V.1.a.i.Ensayo de calicata Imagen V.1.a.i.SPT.Ensayo de penetracin estndar Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 12 Prueba de penetracin de cono - CPT (ASTM D-3441): Este ensayo permite medir la resistencia a la penetracinde un cono en el subsuelo, tanto de la parte inferior del cono como en las paredes de una extensin cilndrica (imagen V.1.a.i.CPT). V.1.b. Ensayo de laboratorio: En el laboratorio se busca identificar el tipo de material con el que se est tratando y establecer los parmetros del suelo (resistencia) requeridos para los anlisis posteriores. V.1.b.i.Ensayosdeclasificacin:Loprimeroquesedeberealizarenellaboratorioes identificar visualmente las muestrasde suelo de los sondajesy calicatas para prever el tipoynmerodeensayosposteriores.Acontinuacinseidentificanlosensayosms frecuentes para clasificar suelos: Granulometraportamizado:paradeterminarlaproporcindeltamaodelas partculas que componen dicha muestra. LmitesdeAtterberg:sedefinenarbitrariamenteydeterminanelcontenidode humedad del suelo en diferentes estados. Peso unitario: para medir el peso del suelo en un determinado volumen. Gravedadespecfica:paramedirladensidaddelaspartculasquecomponenel suelo. V.1.b.ii.Ensayoderesistencia:Estosensayostienenporfinalidadestimarlaresistencia del suelo, sea de un suelo drenadoo no drenado previamente, un claro ejemplo de ello es el ensayo triaxial. Imagen V.1.a.i.CPT.Prueba de penetracin de cono Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 13 VI.ESTABILIDAD DE LOS TALUDES VI.1 Anlisis de la estabilidad Losmtodosdeequilibriolmitesonlosencargadosdeanalizarlasmasasquepodran ser inestables y consisten en la comparacin de las fuerzas que apoyan al movimiento y las que se resisten a este a lo largo de una superficie de rotura. Lasfuerzasqueresistenalmovimientosonlacohesinylafriccindelmaterial,ylas fuerzas que apoyan losmovimientos del talud sedenominan factores de desestabilizacin. Los anlisis que proporcionan el valor de estas fuerzas se denomina factor de seguridad (Ecuacin VI.1) Se determina la estabilidad por el factor de seguridad mediante los siguientes criterios: Si F.S. 1.07, El talud casi siempre falla. Si 1,07 < F.S. 1.25, El talud a veces falla. Si F.S. > 1.25, El talud casi nunca falla. VI.1. Factores desestabilizadores y medidas de estabilizacin Lainestabilidaddeuntaludylaconsecuenteformacindedeslizamientos,puedeestar originada por numerososy distintos factores, o por la combinacin de estas.Cabe destacar que existencuatrofactoresqueposeenmayorimportancia(geomtricos,hidrogeolgicos,cargasy erosin). Alestudiarlamedidadeestabilizacindeltalud,debemostenerencuentaquecada mtodo depende directamente del factos que afecta al talud, tal cual como se indica en la tabla V.1. F. S =Fuerzax extah|||zaduraxFuerzax dexextah|||zadurax Ecuacin VI.1 Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 14 FACTORESMEDIDAS DE ESTABILIZACIN HODROGEOLGICAS La presencia de agua en un talud reduce su estabilidadaldisminuirlaresistenciadel terreno y aumenta su inestabilidad. Estefactorocasionalossiguientesefectos ms importantes en el talud: Aumento de tensin entre grietas del sueloqueincrementalas posibilidadesdedeslizamiento (reblandamiento del terreno). Aumento de Saturacin Erosinproducidaporelflujode agua,yaseasuperficialo internamente.Cambiosencomposicin mineralgicadelmaterial componente del suelo. AumentodenivelHidrostticoque genera un empuje. Cabedestacarqueelaguainfluyede maneradistasegnelorigenquetenga (ros, lluvia y aguas subterrneas). DRENAJE Sufinalidadeseliminarodisminuirelagua presenteeneltaluddisminuyendolas presiones intersticiales. El drenaje puede ser: Drenaje Superficial: Evita que las aguas deescorrentaseinfiltreneneltalud.Las aguas se canalizan y evacuan mediante zanjas ocunetasdedrenajequesesuelesituaren la cabeceraoloslateralesdeltalud.Tambinse encuentran la canalizacin o desvo de arroyos o canales. DrenajeProfundo:Disminuyeennivel fretico evacuando el agua del interior de talud. Estosepuedehacermediantelosdrenajes horizontales (dirigido a las cunetas) y verticales (pozos). EROSIN La erosin es la degradacin y el transporte dematerialdelsuelo,pormediodeun agente dinmico (agua lluvia y viento). Elvientoremuevelaspartculas superficialesdelplanoinclinadodeltalud generandoconeltiempopuntosdbiles desdeloscualesesposiblegeneraruna falla.Elagualluviaporsuparte,esun agentequeerosionademanerams invasiva debido a la fuerza que puede llegar a caer y el escurrimiento que provoca. ACCIN BIOLGICA Suobjetivoatenuarladegradacinsuperficial. Seconsideraaccinbiolgicaacualquiertipo derecubrimientovegetal.Senecesitanciertas consideracionesdefactoresparaquesu resultadoseaptimo,comolacalidaddel suelo,lasituacingeogrfica,elclima,las precipitaciones, etc. OTROS TIPOS Mallas metlicas Materiales geotextiles Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 15 SOBRECARGAS Modificanlascondicionesincialesde fuerzas. Estas pueden ser: Sobrecargasestticas:Cualquiercarga adicionalqueseencuentreenlacabecera deltalud(ej.Pesodeestructurasah construidos,rellenos,pasodevehculos, etc). Sobrecargadinmica:Movimientos naturales(ssmicosyvulcanismo)o inducidos(trabajoscercanosaltaludque generenunafrecuenciaconsiderable)yla vibracinproducidapordesprendimientos cercanos del talud. MUROS DE CONTENCIN Todaaquellaestructuraqueserealicealos piesdeltaludconelobjetivode incrementarla fuerzaresistentedeformaactiva(pesopropio, inclusindetirante,entreotros),y considerndoloenformapasiva,oponeel movimiento de la masa de suelo. Estos pueden ser: Muros de gravedad Muros anclados Muros pantallas Eliminar el peso en la cabecera del talud. GEOMETRA Lageometradeltaludestdirectamente relacionadaconlaalturayelngulode inclinacin que ese posee, el cual depende de la naturaleza del suelo. Cabedestacarquelostaludesdeorigen natural poseen una mayor irregularidad en su superficie tendiendo ms al colapso.MODIFICACIN DE LA GEOMETRA Mediante la modificacin de la geometra que presenta el talud se busca distribuir de mejor manera las fuerzas provocadas por el peso del suelo, obtenindose una nueva configuracin de mayor estabilidad. Las acciones ms frecuentes son : Disminuir el ngulo con respecto a la Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 16 horizontal del talud (a menor ngulo mayor estabilidad). Aumentar el peso en el pie del talud (muros, escolleras, gaviones escalonamiento). Escalonar el talud atreves de construccin de bermas y bancos. Tabla V.1 Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 17 VII.CONCLUSIN Los taludes son estructuras que poseen mltiples partes las cuales determinan o, ms bien dicho, dejan en claro el vestigio de su comportamiento. Cadatipodetaludposeediferentecomportamiento,porlotanto,sedebeconsiderary estudiar para cada uno diferentes mtodos de estabilizacin. Lostaludessonestructurasqueposeenungranniveldeinestabilidad,porlocual,se debe estar monitoreando constantemente, ya que se debe considerar que el comportamiento de este bajo ciertos factores tendr distintos resultados. Enelmomentoquesedeseeestudiaruntaludsedebetenermuypresenteeltipode ensayosqueserequierarealizar,porquenotodoslosensayossonaplicablesparatodoslos taludes. Unclaroejemplodeestoson losensayosdecalicatas, loscualesnosonaplicables a todo los taludes debido ala poca profundidad que posee. Notodaslasmedidasdeestabilizacinparaunciertofactorsonaplicablesatodoslos tiposdetaludes.Porejemplo,sitenemosuntaludconunafallaprofundaqueseencuentra afectado por una sobre carga, no se podr instalar un muro de gravedad, pero s en el caso que tengamos una falla de pie. Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 18 VIII.BIBLIOGRAFA Unidad 3, Estabilidad de Taludes, Suelos II, Profesor Ricardo Riveros. Manual de Taludes, Instituto Geolgico y Minero de Espaa. Geotecnia de Taludes, libro facilitado por el profesor gua. Estudio de Caso: Vulnerabilidad de los Sistemas de Agua Potable Frente a DeslizamientosMaterial de apoyo de profesor Hctor Venegas.