ESTABILIDAD DE TALUDES• Tipos de Taludes

• Tipos de Falla de Talud

• Cálculo de Estabilidad

• Estabilidad al Deslizamiento Superficial

• Estabilidad al Deslizamiento Circular

– Método Sueco

– Método del Círculo de Fricción. Ábacos de Taylor

Estabilidad de Taludes

Taludes:– Suelo– Roca

Taludes:– Naturales– Artificiales:

• Cortes• Terraplenes

Estabilidad de Taludes

• Se debe determinar Factor de seguridad al deslizamiento

• Factor de seguridad = 1 Deslizamiento del talud

• Comparar colaboración de esfuerzos que tienden a producir deslizamiento (esfuerzos motores) con los que tienden a evitarlo (esfuerzos resistentes) Definir superficie de falla

Tipos de Fallas de Taludes

Varnes (1978)

(a) Caídas (“Falls”)(b) Vuelco (“Topple”)(c) Deslizamiento (“Slides”)(d) Escurrimiento (“Spread”)(e) Flujo (“Flow”)

• Deslizamientos:• Superficiales• Rotacionales• Traslacionales

Deslizamientos Rotacionales

Falla Local

Falla de Pie

Falla Profunda o de BaseMaterial mas resistente

A partir de observaciones: En general se toma superficie de falla

circular

Formación de Superficie de Falla(Falla Progresiva)

Análisis de Estabilidad de Taludes

• Parámetros de Resistencia al Corte a ser usados:• Arenas: φ• Arcillas:

• Análisis a Corto Plazo (Final de Obra): Su

• Análisis a Largo Plazo: c; φ

• Situaciones en Arcillas:• Terraplén sobre arcilla normalmente consolidada• Excavación en arcilla sobreconsolidada

Análisis de Estabilidad de TaludesTerraplén sobre arcilla normalmente consolidada

Análisis de Estabilidad de TaludesExcavación en arcilla sobreconsolidada

• Superficie de falla plana y paralela a talud• Masa que desliza de pequeño espesor• Tensiones en caras verticales iguales y opuestas

Si se moviliza toda la resistencia al corte (FS = 1), talud será estable para i = φi: ángulo de reposo

Estabilidad al Deslizamiento Superficial

máx

d

i i nat

tanFS

i senW tani cosW

i senW tanNFS

daW ; i cosWN ; i senWT

T

iW

a

d

N

Equilibrio de fuerzas

Arena seca

Estabilidad al Deslizamiento Superficial

• Superficie de falla plana y paralela al talud• Masa que desliza es de pequeño espesor• No existe flujo de agua en el interior

T

iW

a

d

N´

a.d.w

Talud sumergido

máx

'

'

'

'

'''''

i i nat

tanFS

i senW tani cosW

i senW tanNFS

daW ; i cosWN ; i senWT

Arena sumergida

En general

• El talud es estable para i <

• El ángulo de fricción para el que comienza deslizamiento está relacionado con máx (dependiendo de eo)

• Para arena suelta, = cv.

Flujo de agua reduce estabilidad de talud

Estabilidad al Deslizamiento Superficial

i tan tanFS

O

Fuerzas Resistentes

WG

RFuerzas Motoras

H

Su

d

Determinar centro para menor FS

ii

iui

motor

resistente

dWlSR

MMFS

...

Suelo estratificado

dWlRS

MMFS u

motor

resistente

...

Suelo uniforme

Estabilidad al Deslizamiento Circular – Método SuecoCondición no drenada (Fellenius)

Estabilidad al Deslizamiento Circular – Método SuecoMétodo de las Dovelas simplificado (Fellenius)

O

R

H

ii

ii

ii

ii

motor

resistente

sen.Wl.´ tanL.c

sen.Wl.

MMFS

tan´.cMohr-Coulomb

Ei+1

Dovela (i)

Wi

Ei

li

´i

i

Wi

Wi.sen

Wi.cos

Xi+1

Xi

i

i+1

Resultante de fuerzas laterales nula en dirección normal a arco de deslizamiento

Estabilidad al Deslizamiento CircularMétodo del Círculo de Fricción (Taylor, 1937)

O

W’

r

R

r

L´

L

R = r.sen d

F

d

Rc

rc = r. L/L´

Círculo de Fricción

N

R

r

FS tan

FSc

FS'

N

R

F4 incógnitas:

FS, magnitud y línea de acción de N, r

Estabilidad al Deslizamiento CircularMétodo del Círculo de Fricción (Taylor, 1937)

• Suponiendo r = r quedan 3 incógnitas que pueden determinarse a partir de las ecuaciones de equilibrio• FS calculado a partir de esta hipótesis es un límite inferior• Límite superior de FS se obtiene suponiendo esfuerzos efectivos concentrados únicamente en los extremos del círculo de falla (Frölich, 1955)• En talud real esfuerzos normales estarán distribuidos sobre arco de falla de forma desconocida

• Se tienen dos FS:

• Solución correcta es la que hace:

dcec tan

tanFS ; R

LcCCFS

FSFSFSc

• Solución particular de Método del Círculo de Fricción para círculo de falla crítico en suelos homogéneos saturados (Taylor, 1948)• Esfuerzos normales distribuidos de forma similar a semionda sinusoidal• Se define Coeficiente de Estabilidad (m):

• Para suelo homogéneo existen tres variables: m, y • Ábacos para determinación de círculos de falla críticos sin necesidad de tanteos• En suelos homogéneos con círculo crítico de base vertical tangente a círculo de fricción pasa por punto medio de talud

Método del Círculo de FricciónÁbacos de Taylor para Suelo Homogéneo Saturado (1948)

.H.FScm

• Existen métodos que consideran parcial o totalmente fuerzas entre dovelas (Bishop, Jambu, Spencer)

• Existen métodos que suponen otros tipos de superficies de falla (método de la cuña, espiral logarítmica, etc.)

• Método de dovelas simplificado da coeficientes de seguridad con intervalo de confianza de ±10% respecto a parámetros de resistencia supuestos. Fundamental elección de parámetros resistentes

• Otros casos a considerar: largo plazo con flujo en régimen establecido (redes de flujo), vaciado rápido (elevadas presiones neutras)

• Se puede ajustar parámetros de proyecto a partir de observación de comportamiento de terraplenes de prueba instrumentados (monitoreo de deformaciones y presiones neutras)

Consideraciones GeneralesConsideraciones Generales