04/07/2012Sumario Universidad Nacional de San Agustín Facultad de Ingeniería Civil 1. Introducción 2. Tipos de taludes 3. Causas de la inestabilidad CAPITULO X TALUDES 4. Métodos de análisis de estabilidad 5. Tipos de Deslizamientos Autor: Ing. Salomé G. Chacón Arcaya 6. Métodos de la obtención de Información Sumario 1. Introducción 7. Estabilización de taludes 8. Monitoreo e Instrumentación 9. Medidas de campo Las características geotécnicas van a depender del proyecto de ingeniería que este por realizarse. Así, como por ejemplo: • Cimentaciones 10. Caso práctico • Represas • Taludes • Túneles • Movimientos de masas o deslizamientos 1. Introducción Hombre 2. Tipos de Taludes Naturales Taludes Artificiales Condiciones de Seguridad aceptables solo superficial Mecanismos de Inestabilidad Condiciones de Seguridad Posibles previsiones inclinação excessiva ruptura altura excessiva solo de alteração estrutura residual Ohdo Dam Landslide 1 3 Intermedias Licuación espontánea Erosión interna Rebajamiento 4.1 Externas Tensiones de corte 3. Dichos métodos se pueden agrupar en: Métodos determinísticos Métodos probabilísticos 2 . Tipos de Taludes según el material 2. Tipos de Taludes según el material Pueden ser en: Pueden ser en: SUELO ROCA 3. Causas de la Inestabilidad 3. Causas de la Inestabilidad 3.04/07/2012 2. Causas de la Inestabilidad 3. Métodos de Análisis y estabilidad Los métodos de análisis de estabilidad se basan en un planteamiento físico-matemático en el que intervienen las fuerzas estabilizadoras y desestabilizadoras que actúan sobre el talud y que determinan su comportamiento y condiciones de estabilidad.2 Internas Aumento de la presión en el agua intersticial Disminución de la cohesión Resistencia Interna Aumento de la inclinación de Talud Sobrecarga de material a lo largo de la cresta Eventos sísmicos Resistencia al corte chuva vazamento em rede de abastecimento d'água canaleta subdimensionada e/ou obstruída aterro lançado (fofo) sobre vegetação ruptura lançamento de água servida trincas rupturas caminhos preferenciais d'água zonas saturadas ruptura zonas saturadas 3. Métodos de Análisis y estabilidad Equilibrio Límite Teoría de la elasticidad Equilibrio Límite hipótesis: Masa deslizante --.3. Los análisis de estabilidad son empleados en el diseño de taludes o cuando éstos presentan problemas de inestabilidad. Métodos de Análisis y estabilidad El factor de seguridad es el cociente entre las fuerzas resistentes y las fuerzas deslizantes. 4. para taludes temporales el factor de seguridad está alrededor de 1. La estabilidad de un talud comúnmente se evalúa mediante métodos de estabilidad basados en el equilibrio límite del suelo. Para ninguna posición de la superficie del talud el factor de seguridad debe ser < 1. la determinación o estimación de los parámetros de resistencia y los métodos de análisis. Fuerzas exteriores a favor de la estabilidad. W cos α.0. que actúan en la posible superficie de ruptura. Componentes del peso actuando normal a la superficie de ruptura. Métodos probabilísticos: consideran la probabilidad de rotura de un talud bajo algunas condiciones determinadas. el FS a adoptar debe ser igual o superior a 1.cuerpo rígido Criterio de rotura de Mohr-Coulomb Comparar las fuerzas tendentes al movimiento con las fuerzas resistentes que se oponen al mismo a lo largo de una determinada superficie de ruptura conocida “cociente de seguridad”. 4. Estos métodos toman en cuenta los factores principales que influyen en la resistencia del suelo o masa rocosa. Resultante de las presiones intersticiales o del agua U. W sen α. dependiendo de la seguridad exigida y de la confianza que se tenga en los datos geotécnicos y que intervienen en los cálculos. Métodos de Análisis y estabilidad 4. Métodos de Análisis y estabilidad 4. Cargas exteriores estáticas y dinámicas ejercidas sobre el talud contrarias a la estabilidad. Suelos Fuerzas desestabilizadoras: Componente del peso actuando en la dirección del plano de ruptura. Métodos de Análisis y estabilidad 4. 3 . Métodos de Análisis y estabilidad Métodos determinísticos: conocidas o supuestas las condiciones en que se encuentran un talud.5 e incluso 2. debida a la cohesión y rozamiento interno movilizados. Para taludes permanentes. Si el Factor de Seguridad es exactamente 1 el talud se halla en estado de equilibrio límite. La cuantificación de la estabilidad de un talud se basa en el concepto de factor de seguridad. pero en ocasiones pueden adoptarse valores inferiores. Fuerzas estabilizadoras: Resistencia al esfuerzo cortante del terreno. Existen dos subgrupos: métodos de equilibrio límite y métodos tenso-deformacionales.04/07/2012 4. este método indica si el talud es o no estable. Tipos de Deslizamientos Flujos Rápidos área com cobertura vegetal área desmatada suscetível à erosão e escorregamentos escorregamento de solo En Suelo En Suelo 4 . tierra o detritos a lo largo de un talud (Cruden.Analíticos (Hoek & Bray. como al movimiento del material a lo largo del talud o de un cuerpo pre-existente (Bosi. Métodos de Análisis y estabilidad Modelo Modelo de Ruptura Métodos Usados Planar . En esta definición movimiento se refiere tanto al volumen de material desplazado. 5. Rotacional La velocidad con que se desarrollan estos movimientos es variable.Estereogramas Cuña . 1978. Goodman) Tumbamineto Suelos 5. 5. Tipos de Deslizamientos D. 1991). Métodos de Análisis y estabilidad Modelo Superficie de Ruptura Recta Métodos Usados Talud infinito Collman Recta De las Cuñas Circular Circulo de Fricción (Gráficos de Taylor) Abacos de Hoek Circular Con lamelas verticales Fellenius Bishop Curva log – espiral Janbu Morgenstern & Price Spencer Lowe & Karafiath Log – espiral (r = ro C0 tg ) Cualquiera Con lamelas inclinadas Sarma Cualquiera Con lamelas verticales 4. traslapándose con el terreno natural y marcando una superficie de separación definida. dependiendo de la clase de material involucrado en los mismos. Deslizamientos Concepto: Movimiento de una masa de roca. La masa desplazada se puede deslizar una distancia variable de la superficie original de rotura. Deslizamientos Rocas 5.04/07/2012 4. Cruden 1991) y a la acumulación del material. Tipos de Deslizamientos Creep D. Tipos de Deslizamientos D. Tipos de Deslizamientos 5. Casos prácticos Deslizamiento Planar En Roca 5 . Planar Caída de Bloques solo rocha sã blocos instáveis descontinuidades do maciço surgências d'água blocos deslocados da encosta En Roca En Roca 5. Translacional o Planar trinca corte surgências d'água corpo de tálus limite de rastejo (a)Deslizamiento traslacional en suelo sentido da movimentação (b) Deslizamiento traslacional en el contactos suelo-roca En Suelo En Suelo 5.04/07/2012 5. Tipos de Deslizamientos 5. Tipos de Deslizamientos 5. Mapas geológicos Factores condicionantes y desencadenantes • Factores naturales (agua. roca. voladuras. Características morfológicas de las cinco macroclases de deslizamiento 5. Factores que controlan los deslizamientos Deslizamiento rotacional 6. actividad minera subterránea) 6 . Métodos de obtención de la información Tipo de material (suelo. Casos prácticos Deslizamiento en cuña 5. material de relleno) Tipo de deslizamientos o movimientos de masas. Casos prácticos 5. Nomenclatura de los elementos morfológicos de un deslizamiento 5.1.hielo. sobrecarga.2. sismicidad) • Actividad humana (excavaciones.3.04/07/2012 5. Anclaje tensionado pasivo (roca) Es un método muy usado en túneles y excavaciones rocosas que sirve para sustentar las paredes compuestas de bloques aflojados por las detonaciones y/o otras causas naturales o artificiales. permeabilidades. de 6. de dominios estructurales. Métodos de obtención de la información Estudios hidrogeológicos Sondajes (alteración. triaxiales.3 Drenar el macizo afectado Mapas topográficos Ensayos de terreno (resistencia al corte. tipos de rocas. resistencia al corte de estructuras. Estabilización de taludes Existen básicamente tres medidas a ser tomadas para una estabilización efectiva: 7. ensayos de carga puntual) 6. Métodos de obtención de la información Levantamientos geotécnicos Ensayos de Laboratorio (Comprensión uniaxial. Métodos de obtención de la información Caracterización estructural: Definición estructuras mayores.1 Aumento de la resistencia mecánica Generalmente se da a través de anclajes e inyección de cemento. tracciones. densidades.04/07/2012 6. resistencia al corte de rellenos de fallas) 7. niveles freáticos) 7.1 Aumentar la resistencia mecánica 7. Métodos de obtención de la información 6.2 Disminuir el ángulo del Talud 7. 7 . Estabilización de taludes 7. 7. introducidos en líneas de perforación en el fondo de las cuales son fijados por un dispositivo de expansión y/o argamasa. Los costos son relativamente elevados y su ejecución exige personal y equipamiento especializado. aumentando la resistencias al corte. Estabilización de taludes 7. Con esto es posible aumentar (σn) en una diaclasa o plano de contacto entre capas. 7.1 Aumento de la resistencia mecánica Anclaje tensionado activo – pretensionado (roca) En principio tiene el mismo comportamiento de los anclajes anteriores. Estabilización de taludes Anclaje tensionado pasivo (roca) Consiste de barras. Estabilización de taludes 7. Estabilización de taludes 7. a lo largo del plano de ruptura aumentando la resistencia al corte debido a la sección de acero de las estacas. Estabilización de taludes 7. introducidas en pre-perforaciones hechos en el plano inclinado de los taludes y que son posteriormente sellados al terreno por inyección de concreto.1 Aumento de la resistencia mecánica Estaca raíz (suelo) Consiste en líneas de tubos de acero.1 Aumento de la resistencia mecánica 7. pero pueden ser pretensionados considerablemente.1 Aumento de la resistencia mecánica Estaca raíz (suelo) Estaca raíz (suelo) Funcionan como un refuerzo del suelo. en general de uno o varios metros de longitud. 8 .04/07/2012 7. 7. a medida que se avanza en la excavación de corte. Estabilización de taludes 7.1 Aumento de la resistencia mecánica Mallas protectoras (suelos) Mallas protectoras (suelos) 9 . las cuales están constituidas de placas de concreto de pequeñas dimensiones ancladas. Estabilización de taludes Cortinas ancladas (suelo) Mallas protectoras (suelos) Mallas protectoras (suelos) 7.04/07/2012 7.1 Aumento de la resistencia mecánica Cortinas ancladas (suelo) En el caso de taludes sub-verticales. 7. Las placas son instaladas de arriba para abajo. pueden ser empleadas las cortinas ancladas. 04/07/2012 Mallas protectoras (suelos) Mallas protectoras (suelos y rocas) Mallas protectoras (suelos y rocas) Mallas protectoras (suelos y rocas) Mallas protectoras (suelos y rocas) Mallas protectoras (suelos y rocas) 10 . El material inyectado. antes de consolidar se comporta como una masa plástica que disminuye la resistencia de la fractura donde fue inyectada. Estabilización de taludes 7. Esto significa que una fractura paralela y próxima a una excavación no debe ser inyectada a no ser que el bloque rocoso este previamente anclado al macizo rocoso al cual pertenece. pero no habrá aumento de resistencia hasta que se procese la consolidación del material inyectado.1 Aumento de la resistencia mecánica Cobertura vegetal (suelo) 7. 11 . aún así después de la consolidación habrá poco aumento de la resistencia.04/07/2012 Mallas protectoras (suelos y rocas) 7. Estabilización de taludes Croquis Esquemático de la Malla de Triple Torsión Cobertura vegetal (suelo) Inyección de cemento (roca) 7.1 Aumento de la resistencia mecánica Inyección de cemento (roca) Una fractura o diaclasa abierta puede ser inyectada. •Galerías Drenantes 12 .2 Retaludamiento 7.3 Drenaje 7.2 Retaludamiento 7. Estabilización de taludes 7. Drenar preciso Inyectar depende!!! 7. Estabilización de taludes 7. Estabilización de taludes 7. Estabilización de taludes 7.4 Muros de contención •Pozos drenantes •Drenes sub-horiz.04/07/2012 Inyección de cemento (roca) Por esa razón la inyección de cemento es limitado en la estabilización de taludes. Monitoreo e Instrumentación 8. Monitoreo e Instrumentación 8. Monitoreo e Instrumentación Extensómetros Piezómetros y freatímetros Barras extensométricas 8. Monitoreo e Instrumentación Desplazamientos horizontales Inclinómetro Identificación de la superficie de ruptura 13 .04/07/2012 8.