Estabilidad de Taludes en carreteras.pdf

Proceso de estabilizar taludes

1. Geotecnia I
Geología aplicada a las vías terrestres
8. Estabilidad de Taludes

2. Estabilidad de taludes

3. Los deslizamientos…
Se hacen sentir

4. Los deslizamientos…
Avisan

5. Los deslizamientos…
Existen

6. Tipos de deslizamiento

7. Tipos de deslizamiento de suelos

8. Deslizamiento rotacional

9. Desprendimiento de rocas

10. Derribo de bloques

11. Deslizamiento
rotacional

12. Deslizamiento
traslacional

13. Extensión lateral

14. Corriente de escombros

15. Lahar

16. Avalancha de escombros

17. Corriente de tierra

18. Corriente de tierra lenta

19. Corriente de deshielo
retrógrado

20. Propagación lateral de daños

21. Deslizamiento de tierra

22. Daños inducidos por sismo en terraplén artificial

23. Lahar

24. Riesgos múltiples por fuertes lluvias

25. Riesgos
múltiples
por glaciar

26. Características
que pueden
indicar un
deslizamiento

27. Características que pueden
indicar un deslizamiento

28. Avisos para
indicar
posibles
deslizamientos

29. Impacto de los desastres por movimientos de masa

30. Estado de actividad de una falla

33. Causas y
mecanismos
desencadenantes
de los derrumbes

34. Causas y mecanismos desencadenantes de los derrumbes

35. Causas y mecanismos desencadenantes de los derrumbes

36. Factores influyentes en la inestabilidad de los taludes de cortes

37. Factores que producen fallas de estabilidad y
deslizamiento en taludes de cortes
1.Modificacióndelascondicionesnaturalesdelflujointernodelaguaal
colocarrellenosohacerexcavaciones
2.Sobrecargadeestratosdébilesporrelleno,avecesdedesperdicios
3.Sobrecargadeterrenosconplanosdeestratificacióndesfavorable
porrelleno
4.Remociónporcorte,dealgúnestratodelgadodematerialpermeable
quefuncionacomounmantonaturaldrenantedeestratosdearcillas
suaves
5.Aumentodepresionesdefiltraciónuorientacióndefuerzas
desfavorablesdefiltraciónalproducircambiosenladireccióndel
flujointernodelaguaporhaberpracticadocorteoconstruidorelleno
6.Explosiónalaireyalagua,porcortedearcillasdurasfisuradas
7.Remocióndecapassuperficialesdesueloporcorte,loquepuede
causareldeslizamientodelmismoestratoladeraarribasobre
mantossubyacentesdelsuelomasdurooroca
8.Incrementodecargahidrostáticaonivelespiezométricosbajola
superficiedeuncortealcubrirlacapadelmismoconunacapa
impermeable

38. Modificación de las trayectorias de los esfuerzos horizontales
originales como consecuencia de una excavación

39. Criterio para riesgo de deslizamientos en función de la lluvia
acumulada y la intensidad de lluvia diaria en Hong Kong (Lumb. 1975)

40. Criterio de riesgo de inestabilidad en taludes para suelos
arcillosos andaluces (Oteo. 1997)

41. Tipos de superficies de rotura en suelos

42. Rotura curva de un talud en suelos arcillosos y pizarras, Puertoliano,
Ciudad Real; se observa la grieta de tracción y el salto vertical de la
cabecera del talud (foto L. González de Vallejo)

43. Talud excavado en suelos coluvialesy roca muy alterada con
inestabilidades provocadas por la baja resistencia de materiales y por la
presencia de agua estacional que fluye en el interior del terreno

44. Tipos de rotura en
taludes rocosos, curva
de resistencia para el
macizo
y relaciones entre
inclinación y
altura del talud
(modificado
de Hoeky Bray. 1981)

45. Representación estereográfica de los planos de discontinuidad
con respecto a la orientación del talud para algunos tipos de
rotura en macizos rocosos (modificado de Hoeky Bray. 1981)

46. Talud excavado en rocas lutíticasfracturadas y plegadas
con roturas en la estructura del macizo rocoso.
Brazatortas, Ciudad Real (foto M. Ferrer)

47. Tipos de rotura plana
Condiciones para la rotura plana
y para la rotura en cuña

48. Roturas planas en los bancos de un talud a favor de
las superficies de estratificación, Ciudad Rodrigo
Salamanca (foto L. González de Vallejo)

49. Planos de una cuña deslizada en un talud rocoso.
Ronda, Málaga (foto L. González de Vallejo)

50. Esquemas de taludes con estructura favorable
al vuelco de estratos

51. Bloques rocosos de un talud que han sufrido proceso de
vuelco (foto L. González de Vallejo)

52. Esquema de pandeo en estratos verticalizados, con flexión
y fractura de los estratos

53. Pandeo de estratos
en materiales lutíticos
con rotura de las
placas de roca en su
base. Peñarroya,
Córdoba (foto L.
González de Vallejo)

54. Esquema de rotura curva en macizos rocosos intensamente
fracturados

55. Factores en los Análisis de Estabilidad
•Cargas
•Modo de falla
•Método de análisis
•Resistencia al esfuerzo cortante
•Presiones de poro

56. Esquema de fuerzas actuantes en el problema de
estabilidad de un talud (Oteo. 1995)

57. Efectos de lluvia en los taludes
Lluvia
Erosión
Incremento en el NAF
Infiltración
Superficie de
desagüe

58. Esquemas del nivel freático en un talud según la ubicación y
características de los materiales

59. Triángulo de presiones de agua
para un plano simple de
discontinuidad
Triángulos de presiones en caso de
existencia de grieta de tracción en la
cabecera del talud
(U y V son las fuerzas debidas al agua sobre el plano de deslizamiento y sobre la
grieta de tracción, respectivamente)

60. ASM0402
ESFUERZO
DEFORMACIÓN
RELACIÓN ESFUERZO-
DEFORMACIÓN
VARIACIÓN CON EL TIEMPO
ESTABILIDAD DE
TALUDES
2. CONOCIMIENTOS ANTECEDENTES

61. ASM0402
ESTABILIDAD DE
TALUDES
2. CONOCIMIENTOS ANTECEDENTES
DEFINICIÓN DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA
CONOCIMIENTO DE LA MECÁNICA DE LAS FORMACIONES
NATURALES EN CUANTO A SUS ESFUERZOS,EN CUANTO
A SUS DEFORMACIONES,EN CUANTO A SU RELACIÓN
ESFUERZO-DEFORMACIÓNY EN CUANTO A SU VARIACIÓN
CON EL TIEMPO
¿ CÓMO TOMAR EN CUENTA EL FACTOR TIEMPO?

62. ASM0402
ESTABILIDAD DE
TALUDES
H W
?
b
3. MECANISMO DE ANÁLISIS DE LA
ESTABILIDAD DE UN TALUD

63. ASM0402
NATURALEZA
p
SUELO
SATURADO
SÓLIDOS
Y
AGUA
H
f = H
TOTAL
H
t
H
0 = 0
p
p
p
t
f
0 < t < t
f
t = 0
HUNDIMIENTO
Lo que toma los
sólidos.
ESFUERZO EFECTIVO
Lo que toma el
agua
PRESIÓN DE PORO
Lo que toma el
suelo.
ESFUERZO TOTAL
TIEMPO
p
M O D E L O
p
0 = 0u
0=p
p
t u
t
p
f = pu
f=0
ESTABILIDAD DE
TALUDES
2. CONOCIMIENTOS ANTECEDENTES
p = p + u , en todo tiempo

64. ASM0402
ESTABILIDAD DE
TALUDES
3. MECANISMO DE ANÁLISIS DE LA
ESTABILIDAD DE UN TALUD
FACTOR DE SEGURIDAD =
Todo lo que se oponeal potencial movimiento
Todo lo que actuaa favor del movimiento
NATURALEZA
p
SUELO
SATURADO
SÓLIDOS
Y
AGUA
H
f = H
TOTAL
H
t
H
0 = 0
p
p
p
t
f
0 < t < t
f
t = 0
HUNDIMIENTO
Lo que toma los
sólidos.
ESFUERZO EFECTIVO
Lo que toma el
agua
PRESIÓN DE PORO
Lo que toma el
suelo.
ESFUERZO TOTAL
TIEMPO
p
M O D E L O
p
0 = 0u
0=p
p
t u
t
p
f = pu
f=0
S= s tan 

65. ASM0402
ESTABILIDAD DE
TALUDES
a
4. CASO DE TALUD EN SUELO DE
COMPORTAMIENTO FRICCIONANTE
FACTOR DE SEGURIDAD =
W tan 
W tan 
tan 
tan 
=

66. ASM0402
ESTABILIDAD DE
TALUDES
ALTERNATIVAS PARA INCREMENTAR EL
FACTOR DE SEGURIDAD
Disminuir el ángulo 
Aumentar el ángulo de fricción
interna
La combinación adecuada de las
anteriores
4. CASO DE TALUD EN SUELO DE
COMPORTAMIENTO FRICCIONANTE

70. Requerimientossobrelascondicionesde
trabajodeuntalud,paraelanálisisdesu
estabilidad:
❑Topografía
❑Geología
❑Resistencia al corte de los
materiales
❑Agua subterránea
❑Cargas externas

71. Topografía:
Esindispensablecontarconunplanoprecisodelsitio,
dondeselocalizanlaposicióndelossondeos,las
áreasdondeseefectuóellevantamientodelasfisuras
delocalizacióndeestructurasydelasseccionesque
sedebenanalizar.
Estasseccionessedebenlevantarconundetalletal
quesepuedandibujaraunaescalaadecuadapara
medirlasdimensionesconunaexactitudde0,10m

72. Geología
Comoresultadodelainvestigacióndelterrenose
debeestablecerlaprofundidaddemeteorización,
lapresenciadelasformacionessuperficiales
comolascapasdecenizasvolcánicas,los
depósitosdecoluviones,rellenosylasestructuras
demacizosrocosos.
Enlosanálisisdeestabilidadlainformación
geológicasedebeinterpretarentérminodecapas
ozonasdematerialesconcaracterísticasde
ingenieríasimilares.

73. Geología
Losdetallesdegeologíadisponiblesparael
análisisgeneralmentesebasanenuna
informaciónrestringida,lacualfrecuentemente
puedetenermásdeunainterpretación.
Consecuentementeenelanálisissedebe
considerartodoelrangodeposibilidades.Las
condicionesgeológicassedebenevaluar
continuamentedurantelaconstrucción,yenel
diseñosedebemodificarsilascondiciones
geológicasrealesdifierendelasasumidas.La
estructurageológicaadoptadaparaeldiseñose
debemostrarenlasseccionesseleccionadaspara
elanálisis.

74. Resistenciaalcortedelosmateriales.
Laresistenciadelosmaterialesqueconformanel
taludsedebeexpresarentérminosdelos
parámetrosdeesfuerzosefectivos,c´y,ydeben
obtenerseensayandomuestrasrepresentativas
delosmaterialesdelamatrizydelosquese
encuentranenlasdiscontinuidades.
Lasmuestrassedebenensayarenunrangode
esfuerzoscomparablesalosexistentesenel
taludyencondicionessaturadas,amenosque
hayaevidenciaquelosmaterialesnollegarána
unasituacióncercanaalasaturacióndurantela
lluviadediseño.

75. Resistenciaalcortedelosmateriales.
Laresistenciaalcortedeunmaterialno
saturadogeneralmenteesmayorqueladel
mismomaterialencondicionessaturadas.Sin
embargo,tantolostaludesconvegetacióncomo
losprotegidospuedenalcanzarcontenidosde
humedadcercanosalasaturacióndurantela
lluviade10añosdeperiododeretorno.

76. Aguasubterránea.
Lascondicionesdelaguasubterráneadeben
evaluarseduranteydespuésdeefectuadala
investigacióndelterreno,mediantelainstalación
ylecturadepiezómetrosyatravésdelastasas
deinfiltración.
Losnivelesqueseobtenganduranteelperiodo
deobservaciónseguramentenorepresentanlos
nivelesmáximosquedebenproducirsedurante
lalluviadediseño;porlotanto,debehacerse
unaprediccióndelosnivelesquepueda
alcanzarelaguacomoconsecuenciadelalluvia
yotrosfactores(fugasderedes).

77. Cargasexternas.
Todaslascargasquepuedaninfluirsobrela
estabilidaddeltaludsedebendeincluirenel
análisis,teniendoencuentalosfactoresde
seguridadquesehallanasignadodurantela
evaluación.
Estascargaspuedenprovenirdeltráfico,delas
cimentacionesdeedificios,demurosde
contención,deresiduosdeconstrucción,de
explosiones,dehincadodepilotesyfinalmente,
delossismosquepuedanafectarlaregión.

78. Análisis de estabilidad de taludes
(Elementos finitos)

79. Análisis convencionales en el diseño de taludes

88. Laestabilidaddetaludesesunproblemade
equilibrioplástico.Cuandolamasaestáapunto
defallar,lasfuerzasqueproducenelmovimiento
hanllegadoaserigualesalaresistenciaque
oponelamasaasermovida.
Debidoalageometríairregulardelamasayal
complejosistemadefuerzasquehayenun
problemareal,losmétodosdeanálisisdirecto,
comolosqueseusanparaelempujedetierras,
raravezsonaplicables.Esmásprovechoso
emplearunsistemadetanteoparadeterminarel
factordeseguridad(F.S.)enunproyectotentativo
olafallapotencialdetaludexistente.
Procedimiento para el análisis de estabilidad.

89. Primerosesuponeunasuperficiedefalla
potencialysecalculalaresistenciaalesfuerzo
cortantequeactúaalolargodeella.Despuésse
determinanlasfuerzasqueactúanenelsuelo
limitadoporlasuperficiedefallay
posteriormentesecalculaelF.S.deese
segmento.
Sisepruebannumerosossegmentos,aquélen
queelF:S:calculadoseamenor,será
teóricamenteelverdaderofactordeseguridadde
lamasadesuelo.Sinembargoenlapráctica,el
menorfactorsehallaanalizandounoscuantos
segmentosbienseleccionadosdeposiblesfallas
yestoessuficientementeexacto.
Procedimiento para el análisis de estabilidad.

90. Fuerzas actuando sobre una
superficie de falla en un talud

91. Fuerzas que actúan sobre
una superficie de falla curva

92. 9.31-Superficies de falla: a) círculo de pie del talud. B)
círculo de punto medio (Jiménez Salas y otros. 1976)

93. 9.33-Estabilidad de
taludes homogéneos en
terrenos con fricción
interna (Taylor. 1961).
En la zona A el círculo
crítico de pie queda
totalmente por encima
del pie del talud. En la
zona B el círculo de pie
más desfavorable
penetra por debajo del
pie del talud. Para el
significado de D y Φver
fig. 9.31.

94. Ejemplo de
cálculo por
el Método
de Taylor

95. Ejemplo de
cálculo por el
Método de
Taylor

96. Situaciones de la
línea de saturación
consideradas en los
ábacos de Hoeky
Bray (1977)

97. Cálculo del coeficiente
de seguridad de un
talud en suelos con los
ábacos de Hoeky Bray

98. Cálculo del
coeficiente de
seguridad de un
talud en suelos
con los ábacos
de Hoeky Bray

99. Ábaco núm. 3 de Hoeky Bray para rotura circular en suelos

103. Análisis del círculo de falla por dovelas

104. Análisis del círculo de falla por dovelas

105. Análisis del círculo de falla por dovelas

106. Análisis del círculo de falla por dovelas

107. Análisis del círculo de falla por dovelas

108. Análisis del círculo
de falla por dovelas

109. El Método de
Bishop
Simplificado
Fuerzas actuando
en una rebanada

110. El Método de
Bishop
Simplificado

111. Ábaco para obtener el valor de Mi(x) de la expresión de Bishop

113. Tanteo con diversos círculos (con diferente centro y radio) para
obtener el coeficiente de seguridad mínimo (1.4) del talud

118. Comparación
de resultados
FS: 1.290
FS: 1.041
FS: 1.21
FS: 1.022
FS: 0.618
FS: 1.43

119. Análisis a posteriori tenso-deformacionalde un terraplén
inestable sobre arcillas azules andaluzas con el código
Plaxis(De la Fuente.1997)

120. Representación gráfica de las zonas con diferente grado
de deformación en un talud homogéneo, programa Zsoil.

121. Escalonamiento del terreno en cimentación para
terraplenes

122. Corte longitudinal
Transiciones corte-terraplén y viceversa

123. Escalonamiento de la base de un terraplén

124. Ensanche de terraplén y cambio de talud

125. Lasecuenciadeunestudiodeestabilidaddetaludes
conducearevisarquenosepresenteuneslabón
débilporerroresuomisiones,talescomo:
❑Reconocimientodecampoconfusoe
impreciso,enelcualelproblemarealnoesté
adecuadamenterepresentado
❑Parámetrosdematerialesirrealesoerrados
❑Análisisirrealeneldiseño
❑Criteriosdediseñoinsuficientes
❑Diseñopocopráctico