Estabilidad de Taludes G-12
121
INTEGRANTES: AVILA MARTINES WILVER CARREÑO FAJARDO LUTER TORRICO RUIZ ALEXANDER UYUQUIPA MARTÍNEZ JORGE F. ZUÑIGA SARDAN TATIANA ESTABILIDAD DE TALUDES
Transcript of Estabilidad de Taludes G-12
INTEGRANTES:
AVILA MARTINES WILVER
CARREÑO FAJARDO LUTER
TORRICO RUIZ ALEXANDER
UYUQUIPA MARTÍNEZ JORGE F.
ZUÑIGA SARDAN TATIANA
ESTABILIDAD
DE
TALUDES
ESTABILIDAD DE TALUDES
INTRODUCCION.-El objetivo principal de un
estudio de estabilidad de taludes o laderas es el
de establecer medidas de prevención y control
para reducir los niveles de amenaza y riesgo.
Generalmente, los beneficios más importantes
desde el punto de vista de reducción de amenazas
y riesgos es la prevención.
ESTABILIDAD DE TALUDES
TALUD
--Es una composición o masa de tierra que no es
uniformemente plana sino que tiene pendiente o ciertos
cambios de altura significativos.
ESTABILIDAD DE TALUDES
• Cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal
permanente. Son apoyados sobre la base de laderas de
pendiente muy alta. Estos taludes son conformados por
bloques de roca depositados por gravedad,
especialmente por caídos de roca y/o suelo.
ESTABILIDAD DE TALUDES
ESTABILIDAD.- Seguridad de una masa
de tierra contra la falla o movimiento.
Para determinar la estabilidad de una
masa de suelo debemos determinar su
coeficiente de seguridad al
deslizamiento. Al existir un coeficiente
de seguridad igual a 1, se produce el
deslizamiento del talud.
Se define como ladera
cuando su conformación
actual tuvo como origen
un proceso natural.
TIPOS DE TALUD
Y se define como talud
cuando es conformada
artificialmente o sea por
acción del hombre.
PARTES GENERALES DE UN TALUD
TIPOS DE FALLA EN TALUDES
1.DESPRENDIMIENTOS.-
1.1 CAIDA LIBRE
Desprendimiento repentino de uno o más bloques de
suelo o roca que descienden en caída libre.
1.2 VOLCADURA
Caída de un bloque de roca con respecto a un pivote
ubicado debajo de su centro de gravedad.
TIPOS DE FALLA EN TALUDES
2.DERRUMBES.-
2.1 PLANAR
Movimiento lento o rápido de un bloque de suelo o roca a lo largo de una superficie de falla plana
2.2ROTACIONAL
Movimiento relativamente lento de una masa de suelo, roca o una combinación de los dos a lo largo de una superficie curva de falla bien definida.
TIPOS DE FALLA EN TALUDES
2.3DESPARRAMIENTO LATERAL
Movimiento de diferentes bloques de suelo con desplazamientos distintos.
3 AVALANCHAS
Movimiento rápido de una masa incoherente de escombros de roca o suelo-roca donde no se distingue la estructura original del material.
TIPOS DE FALLA EN TALUDES
4 FLUJO
• Suelo o suelo-roca moviéndose como un fluido viscoso,
desplazándose usualmente hasta distancias mucho
mayores de la falla. Usualmente originado por exceso
de presiones de poros.
METODOS PARA DISMINUIR EL
RIESGO
1 INTRODUCCION
A continuación se presentan algunas de las metodologías
utilizadas para disminuir o eliminar el riesgo a los deslizamientos de tierra.
1 PREVENCION.-
La prevención incluye el manejo de la vulnerabilidad, evitando la
posibilidad de que se presenten riesgos o amenazas. La prevención debe
ser un programa del estado, en todos sus niveles mediante una
legislación y un sistema de manejo de amenazas que permita disminuir
los riesgos a deslizamiento en un área determinada.
2 ELUCION DE LA AMENAZA
Eludir la amenaza consiste en evitar que los elementos en riesgo sean
expuestos a la amenaza de deslizamiento.
3 CONTROL
Métodos tendientes a controlar la amenaza activa antes de que se
produzca el riesgo a personas o propiedades. Generalmente, consisten
en estructuras que retienen la masa en movimiento. Este tipo de obras
se construyen abajo del deslizamiento para detenerlo después de que se
ha iniciado.
4 ESTABILIZACION
La estabilización de un talud comprende los siguientes factores:
1. Determinar el sistema o combinación de sistemas de estabilización más
apropiados, teniendo en cuenta todas las circunstancias del talud estudiado
2. Diseñar en detalle el sistema a emplear, incluyendo planos y especificaciones
de diseño
3. Instrumentación y control durante y después de la estabilización. Debe
tenerse en cuenta que en taludes, nunca existen diseños detallado sin
modificables y que las observaciones que se hacen durante el proceso
deconstrucción tienden generalmente, a introducir modificaciones al diseño
inicial y esto debe preverse en las cláusulas contractuales de construcción. Los
sistemas de estabilización se pueden clasificar en cinco categorías principales
5 RECUBRIMIENTO DE LA
SUPERFICIE
Métodos que tratan de impedir la infiltración o la ocurrencia de fenómenos
superficiales de erosión, o refuerzan el suelo más subsuperficial. El
recubrimiento puede consistir en elementos impermeabilizantes como el
concreto o elementos que refuercen la estructura superficial del suelo como
la cobertura vegetal.
6 CONTROL DE AGUA SUPERFICIAL Y
SUBTERRANEA
Sistemas tendientes a controlar el agua y sus efectos, disminuyendo fuerzas que producen
movimiento y / o aumentando las fuerzas resistentes.
1 canales superficiales para control de escorrentía.
Se recomienda construirlos como obras complementaria en la mayoría de los casos.
Generalmente las zanjas se construye arriba de la corona del talud
2 subdrenes de zanjas.
Muy efectivos para estabilizar deslizamientos poco profundos en suelos saturados
subsuperficialmente.
3 Sudrenes horizontales de penetración.
Muy efectivos para interceptar y controlar aguas subterraneas relativamente profundas
CONTROL DE AGUA SUPERFICIAL Y
SUBTERRANEA
4 galerías o túneles de subdrenaje
Efectivos para estabilizar deslizamientos profundos en formaciones con permeabilidad
significativa y aguas subterraneas.
5pozos profundos de subdrenaje
Útiles en deslizamientos profundos con aguas subterraneas . Efectivos para excavaciones no
permanentes
FACTOR DE SEGURIDAD
El factor de seguridad mínimo contra la falla por
capacidad de carga de un terraplén, talud o muro
sobre un suelo blando, a corto plazo, debe ser
mayor que uno
(FS 1). Para estratos potentes, el colocarle una capa de
refuerzo no aumentará el factor de seguridad más
allá del calculado para un talud sin refuerzo.
Para el caso en donde se
encuentren factores de
seguridad menores que
uno, será necesario llevar
un procedimiento de
construcción muy
cuidadoso, ejecutarlo por
pasos, con bermas
laterales, particularmente
en el caso de rellenos
suaves.
(FS ≤ 1).
SE: recomienda los siguientes factores de seguridad
mínimos para la estabilidad de los TALUDES:
Al final de la construcción: FS = 1.3
A largo plazo: FS = 1.5
Sin embargo, la selección del factor de seguridad debe
basarse en las recomendaciones del ingeniero
geotecnista responsable del diseño y que, además, debe
de conocer perfectamente las condiciones del sitio
ELEMENTOS DEL TALUD
TIPOS DE FALLAS
MÉTODO DE TAYLOR
CONSIDERACIONES
GRÁFICO DE TAYLOR PARA Ø = 0
GRÁFICO DE TAYLOR PARA Ø ≠ 0
APLICACIÓN DEL MÉTODO DE TAYLOR:
CÁLCULO DE βcrít
APLICACIÓN DEL MÉTODO DE TAYLOR:
CÁLCULO DE FS
PROBLEMA
PARTE A) CÁLCULO DE BCRÍT
PARTE A) CÁLCULO DE HCRÍT
PARTE B) CÁLCULO DE FS
PARTE C) CÁLCULO DE BCRÍT
PRESIONES LATERALES DE TIERRA
La presión del terreno sobre un muro esta fuertemente condicionada por la deformabilidad del muro.
Si el muro y el terreno sobre el que se fundan son tales que las deformaciones son prácticamente nulas, se está en el caso de empuje en reposo.
Si el muro se desplaza, permitiendo la expansión lateral del suelo se produce una falla por corte del suelo retenido y se crea una cuña. El empuje disminuye desde el valor del empuje al reposo hasta el denominado valor del empuje activo , que es el mínimo valor posible del empuje.
Por el contrario, si se aplican fuerzas al muro de forma que éste empuje al relleno, la falla se produce mediante una cuña mucho más amplia. Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje.
EMPUJE EN REPOSO :
Teoría del “Equilibrio plástico”o “Equilibrio límite”
2. Aparato triaxial con control de carga axial y presión de confinamiento para cumplir la condición de deformación radial nula
Fórmulas empíricas:
OCR = Tasa de preconsolidación
EMPUJE ACTIVO:
Si el muro se mueve (traslación o rotación) hacia fueralos esfuerzos horizontales diminuyen.
Finalmente se puede alcanzar la falla por corte,desarrollándose una cuña activa.
EMPUJE PASIVO:
Si el muro se mueve hacia el suelo, los esfuerzoshorizontales aumentan.
Finalmente se puede alcanzar la falla por corte,desarrollándose una cuña activa.
EMPUJE DE TIERRAS:
TIPOS DE EMPUJES
TIPOS DE EMPUJES
La mecánica de suelos se basa en varias teorías para calcular la distribución de
tensiones que producen en los suelos y sobre las estructuras de retención.
Mencionaremos las teorías mas importantes:
Teoría de Coulomb (método de la cuña), 1776
El método de Coulomb considera la fricción entre el muro
(trasdós) y el terreno, y es mas general que el desarrollado
por Rankine.
El método considera una cierta cuña de suelo, la cual ejerce
una fuerza P sobre el muro, fuerza que satisface las
condiciones de equilibrio.
La fuerza real que actuará sobre el muro en el caso activo
será el valor máximo de P obtenido al considerar todas las
cuñas posibles.
A pesar de que el empuje activo es el mínimo posible con el
que el terreno puede estar en equilibrio, debemos
determinar la cuña correspondiente al máximo valor de este
empuje.
MEJORAMIENTO DE LA
RESISTENCIA DEL SUELO
Inyecciones
Las inyecciones de diversos productos
químicos son utilizadas para mejorar la
resistencia o reducir la permeabilidad de
macizos rocosos y en ocasiones de
suelos permeables. Las inyecciones
pueden consistir de materiales
cementantes, tales como el cemento y la
cal o de productos químicos tales como
silicatos, ligninos, resinas, acrylamidas y
uretanos. Generalmente, las inyecciones
de cemento o de cal se utilizan en suelos
gruesos o en fisuras abiertas y los
productos químicos en materiales menos
permeables.
Antes de decidir sobre la utilización de una inyección, debe investigarse que
el material realmente pueda penetrar dentro de los vacíos o fisuras.
La penetrabilidad de las inyecciones químicas depende de su viscosidad,
presión de inyección y periodo de inyección, así como la permeabilidad del
suelo inyectado.
Inyección de terraplenes para rellenar y cementar grietas internas.
Estabilización con cemento
El caso del cemento es un proceso de cementación y relleno de los vacíos
del suelo o roca y las discontinuidades de mayor abertura, aumentando la
resistencia del conjunto y controlando los flujos internos de agua. Los
procesos de inyecciones se conducen en varias etapas iniciando por una
inyección de la zona y terminando con el relleno de sitios específicos. En
suelos residuales la inyección de cemento de zonas permeables en el límite
inferior del perfil de meteorización ha tenido buen éxito.
El tiempo de fraguado de la inyección de cemento aumenta con la relación
agua-cemento, generalmente, los tiempos varían entre 4 y 15 horas y para
relaciones de cemento mayores de 10, en ocasiones nunca se produce el
fraguado. Con frecuencia se le agregan otros productos al cemento para
mejorar el resultado de la inyección tales como aceleradores, retardadores
para minimizar la segregación, materiales expansores, etc..
Estabilización con cal
Existe el método de estabilizar
terraplenes de arcilla con capas
de cal viva (Ca0).El proceso de
la mezcla con cal consiste en
hacer reaccionar la cal con la
arcilla, produciendo Silicato de
Calcio, el cual es un compuesto
muy duro y resistente.
La inyección es colocada al
rechazo, a intervalos entre 30 y
45 centímetros, con presiones
típicas entre 350 y 1300 Kpa. En
esta forma se pueden tratar
profundidades de más de 40
metros. Instalación de pilas de cal.
Detalle de inyección de columnas de cal
Calcinación o tratamiento térmico
Tratamientos de tipo térmico, con altas
temperaturas, que calcinan el suelo.
El suelo se endurece a altas temperaturas
debido a que a temperaturas superiores a
400ºC ocurren cambios en la estructura
cristalina de los minerales de arcilla,
especialmente la pérdida de elementos OH.
Estos cambios son irreversibles y producen
modificaciones sustanciales en las
propiedades físicas de los suelos.
Básicamente la estabilización térmica
consiste en pasar gases a temperaturas
cercanas a 1000ºC por ductos o huecos
dentro del suelo. Se han realizado
tratamientos de este tipo a profundidades
hasta de 20 metros.
Esquema del método de tratamiento térmico.
Magmaficación
El proceso de Magmaficación
consiste en fundir el suelo a
temperaturas de cristalización
de más de 5.000ºC, en tal
forma que se produce un
magma artificial, el cual se
enfría y cristaliza
posteriormente para
convertirse en roca. Este
procedimiento ha sido
desarrollado por la NASA y
actualmente está en
experimentación por
universidades de los Estados
Unidos. Proceso de magmaficación.
Compactación Profunda
La compactación o incremento de la densidad del suelo se puede lograr a
grandes profundidades utilizando alguno de los siguientes procedimientos:
1. Pilotes de compactación
La compactación se logra por desplazamiento del suelo al hincar un pilote,
retirarlo y al mismo tiempo rellenar el espacio desplazado con material de
suelo. La separación entre pilotes depende de las condiciones de
granulometría y densidad del suelo. Para el hincado se pueden utilizar
procedimientos de percusión o de vibración.
Pilotes de compactación.
2. Vibro compactación profunda
La vibro compactación utiliza un equipo conocido con el nombre de vibro flotador, el
cual se suspende de una grúa, penetra el suelo por su propio peso, un sistema de
vibración y la inyección de agua por su punta inferior. Al penetrar el equipo vibración
amplitudes grandes produciendo un desplazamiento horizontal de los materiales. El
espacio vacío generado por la vibración se va rellenando con arena o grava.
La vibro compactación profunda es muy efectiva y es uno de los mejores sistemas de
compactación a grandes profundidades y su principal problema consiste en la poca
disponibilidad que se tiene de estos equipos en América Latina
3. Columnas de piedra o grava
Las columnas de piedra o de grava
utilizan un sistema similar al de pilotes
o vibro compactación profunda para
hacer penetrar en el suelo cantos o
partículas gruesas de grava. Las
columnas de piedra pueden utilizarse
para estabilizar o prevenir
deslizamientos, debido a que las
columnas actúan en dos frentes así:
a. Aumentar la resistencia del suelo.
b. Mejorar el drenaje de aguas
subterráneas. Columnas de piedra o grava.
Diagrama esquemático de la utilización de columnas de piedra para estabilizar un
deslizamiento.
4. Compactación dinámica
El sistema de compactación dinámica
consiste en dejar caer de una altura
importante un bloque pesado metálico o de
concreto. El proceso repetitivo de golpeo
produce una compactación del suelo.
Se utilizan bloques cuyo peso puede variar
entre 5 y 200 toneladas con alturas decaída
entre 4 y 30 metros.
Para calcular la profundidad de influencia o
de compactación se utiliza la expresión:
D = ½WH
Donde:
W = Peso del bloque en toneladas
H = Altura de caída en metros
D = Profundidad de influencia en metros.
Diagrama del sistema de compactación dinámica
SISTEMAS DE ESTABILIZACIÓN
DE TALUDES Y LADERAS
Desmonte de tierras de la ladera
Sistemas de drenaje
Elementos resistentes de contención
Pantallas o cortinas de pilotes
Ejemplo de ladera inestable:
Pantalla de micro pilotes
Cortina de pilotes
Anclajes permanentes y drenes
Pantalla anclada de micropilotes
Estabilidad de taludes
Garantizar la estabilidad de los taludes, y evitar
volcamiento o deslizamiento del suelo de
cimentación, es necesario estudiar los muros de
contención Incluyendo la posibilidad de fallas por
debajo de la cimentación del muro.
Diseñar las secciones y refuerzos internos para
resistir momentos cortantes utilizando procedimientos
de ingeniería estructural
MUROS DE GRAVEDAD
MUROS
RÍGIDOS
MUROS
FLEXIBLES
Concreto
Reforzado
Concreto
Simple
Concreto
Ciclópeo
Gaviones
Enrocados
Llantas
Usadas
Otros
MUROS RÍGIDOS
Generalmente son de concreto y no
permiten deformaciones importantes
sin romperse.
En esta categoría se encuentran los
muros de:
-Concreto reforzado. (HºAº)
-Concreto simple.
-Concreto ciclópeo.
MUROS RÍGIDOS
MUROS DE CONCRETO REFORZADO
Relativamente esbeltos y generalmente
tienen la forma de L.
Permiten
mejorar el
contacto
entre la placa
de
cimentación y
la fundación
MUROS DE CONCRETO SIMPLE.
Los muros de concretosin refuerzo son
masas relativamentegrandes de concreto,las cuales trabajan
como estructurasRígidas.
MUROS DE CONCRETO CICLÓPEO.
El concreto ciclópeo es una mezcla de
concreto con cantos o bloques de roca dura.
Generalmente, se utilizan mezclas de 60%
de concreto y 40% de volumen de bloques
de roca.
MURO VENTAJAS DESVENTAJAS
ReforzadoViable para alturas
grandes (8m)Antieconómicos
Concreto SimpleRelativamente simple
de construir
No permiten
deformaciones
importantes, excesivo tiempo para el curado
Concreto CiclópeoSimilares que los de
concreto simple pero mas económicos
No puede soportar
esfuerzos de flexión
grandes, se debe tener
disponibilidad de bloques de roca
MUROS DE GRAVEDAD
FLEXIBLESMUROS DE GAVIONES
Son cajones de malla de
alambre galvanizado que
se rellenan de cantos de
roca.
Debe tenerse en cuenta,
el amarre entre unidades
de gaviones para evitar el
movimiento de unidades
aisladas y poder
garantizar la estabilidad
del muro
MUROS DE LLANTAS
USADA
- Conocidos como Pneusol
o Tiresoil, consisten en
rellenos de suelo con
llantas de caucho usadas
embebidas.
- Muros hasta 20 m de
altura
ENROCADOS
Los muros en roca son
estructuras
construidas con
bloques de roca, los
cuales se colocan
unos sobre otros en
forma manual o al
volteo
El tamaño de los
bloques, supera las 3
pulgadas
MUROS VENTAJAS DESVENTAJAS
Gaviones
Soporta grandes
movimientos sin perder
eficiencia, fácil construcción
Fácil corrosión de las mallas en
ambientes ácidos,ocupangrandes espacios
LlantasSon fáciles de construir,
ayudan en el reciclaje de llantas usadas.
No existen procedimientos
confiables de diseño y su vida útil no es conocida.
EnrocadosFáciles de construir,son
económicos si hay roca disponible
Requieren de la utilización de
bloques o cantos de tamaño relativamente grande
CLASIFICACIÓN DEL
REFUERZO DE TALUDES
CON LAS RAÍCES DE LOS
ÁRBOLES
• TIPO A: Taludes que poseen una
capa muy delgada de suelo sobre
roca masiva y sin defectos que
permitan puntos de anclaje para las
raíces y una superficie de falla
potencial entre el suelo y la roca.
• TIPO B: Una capa delgada de suelo
sobre una roca con fracturas o
defectos que permiten la entrada y
anclaje de las raíces.
• TIPO C: Varias capas de suelo y las
raíces penetran normalmente las
interfaces reforzando los contactos
entre las diversas capas.
• TIPO D: Taludes con una capa
gruesa de suelo y raíces a
profundidades superiores a las de
las superficies potenciales de falla.
SELECCIÓN DEL TIPO DE
ESTRUCTURA DE CONTENCIÓN
Se debe realizar una comparación
económica.
Localización del muro, y la cantidad de
espacio disponible.
Altura de la estructura propuesta y
topografía resultante.
Agua freática.
Disponibilidad de materiales.
Tiempo disponible para la construcción
CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO
M
E
T
E
O
R
I
Z
A
C
I
O
N
• Los materiales muy meteorizados requieren de taludes
inferiores a 1H: 1V.
• Al aumentar la meteorización se requieren taludes más
tendidos, menores alturas entre bermas y mayor ancho de las
gradas.
• Generalmente no
se permiten
alturas entre
bermas
superiores a 7.0m
• Se requieren
anchos de berma
de mínimo 4.0m.
• Al construir las terrazas,
el talud puede quedar
dividido en varios
taludes de
comportamiento
independiente,
produciéndose taludes
estables.
Terraceo en taludes en roca con estratificación
subhorizontal.
• Generalmente, en suelos
residuales la grada superior
debe tener una pendiente
menor, teniendo en cuenta
que el suelo subsuperficial es
usualmente, el menos
resistente.
Cortes en taludes con juntas semi-paralelas a la topografía del
terreno.
• La altura de las gradas es
generalmente de 5 a 7 metros
y cada grada debe tener una
cuneta revestida para el
control del agua superficial.
GRACIAS
