Estabilidad de taludes

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Estabilidad de taludes - wsdot

Un talud artificial es una porción de vertiente natural cuyo perfil original ha sido modificado con intervenciones artificiales que pueden comprometer la estabilidad. Si el talud es natural se denomina ladera.

La inestabilidad de un talud es debida, en general, al peso, a los efectos de las filtraciones y a las sobrecargas externas.

Cuál es la pendiente ideal de un talud

Talud natural (o ángulo de reposo) es la pendiente máxima de un terreno sin que se produzca deslizamiento. Desde un punto de vista económico, la pendiente de talud ideal es la que corresponde a la mínima masa de tierra desplazada, es decir, al talud más inclinado.

¿Qué factores intervienen en la estabilidad de los taludes?

Los factores externos que afectan la estabilidad de taludes son aquellos que producen aumentos en los esfuerzos cortantes, sin que se vea alterada la resistencia del suelo.

Los factores internos son los que suponen una disminución de la resistencia al corte del suelo constitutivo del talud, como pueden ser el aumento de la presión de poro o la disipación de la cohesión.

SR503 Deslizamiento de talud
Deslizamiento de tierras – WSDOT

Algunos factores, ligados a algunos procedimientos constructivos, son:

  • La modificación del curso interno natural del agua que puede aumentar las presiones de infiltración o cambiar su orientación a una más desfavorable.
  • Modificación de la pendiente del talud, ya sea por causas naturales o artificiales: un evento de movimiento masivo puede restaurar la pendiente a su ángulo de reposo.
  • Sobrecargas en estratos débiles y sobrecargas de terrenos con planos de estratificación desfavorables
  • Ocurrencia de sismos
  • Incremento de la carga hidrostática bajo la superficie de un corte al cubrirse con una capa impermeable
  • Erosión por lluvia
  • Pérdida de la cubierta forestal: sistemas de raíces que unen el suelo se han ido en gran parte y el exceso de agua que antes usaban los árboles ahora permanece en el suelo.
  • Sobrecarga en coronación de talud
  • Socavación del pie del talud en márgenes de ríos y costas.
  • Cambios en las características hidrológicas: las fuertes lluvias pueden saturar el regolito reduciendo el contacto grano a grano y reduciendo el ángulo de reposo, desencadenando un evento de movimiento masivo. Las fuertes lluvias también pueden saturar la roca y aumentar su peso.
  • Los cambios en los sistemas de aguas subterráneas pueden aumentar o disminuir la presión del fluido en la roca y desencadenar eventos de movimiento masivo.

El exceso de agua en un talud es la causa principal de los deslizamientos de tierra y su incidencia está directamente relacionada con la lluvia, aunque la geología, el tipo de suelo y la topografía son todos factores que contribuyen.

Las condiciones que contribuyen al exceso de agua o al exceso de presión del agua del suelo incluyen: drenaje deficiente, represas mal ubicadas y la eliminación de vegetación perenne de raíces profundas. Los deslizamientos de tierra pueden ocurrir en suelos volcánicos o sedimentarios. Ocurren con mayor frecuencia en pendientes de más de 25º, pero también ocurren en pendientes más suaves.

Estabilización de taludes
MASSDOT.STATE.MA.US

Métodos de análisis de estabilidad de taludes

Los métodos de análisis de estabilidad de taludes más utilizados en ingeniería se basan en la búsqueda del mecanismo de falla más probable asociado al factor de seguridad mínimo. Este factor, en general, es el cociente entre las fuerzas o momentos resistentes del talud y las fuerzas o momentos actuantes.

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Para resolver problemas de estabilidad de taludes se emplean las ecuaciones de equilibrio y los vínculos constitutivos que describen el comportamiento del terreno. La complejidad de las ecuaciones de equilibrio, al ser los terrenos sistemas multifase, nos llevan a introducir hipótesis simplificadas.

Las leyes constitutivas simplificadas se aplican a un modelo rígido perfectamiente plástico. Asuminos que la resistencia del suelo se expresa en función de la cohesión y el ángulo de rozamiento interno, que son constantes para el terreno y característicos del estado plástico, dando por válido el criterio de rotura de Mohr-Coulomb.

En algunos sistemas se satisfacen sólo en parte las ecuaciones de equillibrio.

Estas completísimas notas sobre análisis de estabilidad de taludes  de Jorge E. Alva Hurtado, Profesor Principal de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería de Perú, analizan las características y aspectos críticos de varios tipos de problemas de estabilidad de taludes, así como los métodos y procedimientos de estabilización de taludes, estudios geológicos y geotécnicos, y el uso de ábacos en los cálculos.

Método del equilibrio límite (LEM)

El método del equilibrio límite estudia el equilibrio de un cuerpo rígido constituido por el talud y una superficie de deslizamiento de cualquier forma. En el equilibrio se calculan las tensiones de corte y se comparan con la resistencia disponible, valorada con el criterio de rotura de Coulomb. Entre los métodos del equilibrio último, algunos consideran el equilibrio global del cuerpo rígido (Culman). Otros, por falta de homogeneidad, dividen el cuerpo en rebanadas considerando el equilibrio de cada una (Fellenius, Bishop, Janbu, etc.).

Método de las rebanadas

El método de las rebanadas es un método de equilibrio último que subdivide la masa susceptible al deslizamiento en n rebanadas. El problema tiene las siguientes incógnitas:

  • n fueras normales Ni  y n fuerzas de corte Ti en la base de cada rebanada
  • (n-1) fuerzas normales Ei en la conexión de las rebanadas
  • (n-1) fuerzas tangenciales Xi en la conexión de las rebanadas
  • n coordenadas del punto de aplicación de las Ei
  • (n-1) coordenadas del punto de apliación de las Xi
  • Coeficiente de seguridad F

Las ecuaciones de las que disponemos:

  • n ecuaciones de equilibrio de momentos
  • n ecuaciones de equilibrio en la traslación vertical
  • n ecuaciones de equilibrio en la traslación horizontal
  • n ecuaciones del criterio de rotura

El problema de estabilidad del talud, por tanto, tiene un grado de indeterminación de (2n-2). Si asumimos que Ni se aplica en el punto medio de la franja (distribución uniforme de tensiones normales) el grado se reduce a (n-2).

 

Estabilización de un talud

Algunos de los eventos desencadenantes de movimientos en masa de taludes pueden evitarse empleando técnicas de ingeniería con el objetivo de hacer la pendiente más estable.

Cuando la pendiente de un talud no pueda ser estabilizada, debe evitarse el uso de esta área para fines que puedan poner en peligro vidas y propiedades.

Descargar programa Slide estabilidad de taludes

Slide es un programa de estabilidad de suelos y laderas rocosas que analiza, mediante elementos finitos, el efecto de las filtraciones de agua del terreno. Este programa, con gran capacidad probabilística, dispone de hasta 17 criterios de resistencia de suelos y rocas, incluyendo los criterios de Mohr-Coulomb y Hoek-Brown. Aquí te puedes descargar la versión de prueba, además de otros programas freeware de estabilidad de suelos, como Roclab.

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Estabilidad de taludes rocosos infinitos con criterios de rotura no lineales y leyes de fluencia no asociadas. M-80
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Más info:

Galería de imágenes de deslizamientos de taludes (wsdot)

Rotura de un talud | Revista de Obras Públicas (2004) – Aplicación de los principios del cálculo de variaciones a la determinación de dos funciones, y(x) y a(x), que representan la tensión normal a lo largo de la línea y(x), que es la línea de rotura del talud, y se relacionan entre sí al establecer las tres ecuaciones de equilibrio en un punto de las fuerzas actuantes, teniendo en cuenta la ley de Coulomb.

Geoslope International – Canal youtube

NTP 278: prevención del desprendimiento de tierras es una guía de buenas prácticas para prevenir el deslizamiento de tierras en trabajos realizados en zanjas.

MECANICA DE SUELOS II
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El tomo segundo de Mecánica de suelos trata de las helada en suelos, estabilidad de taludes, teorías de capacidad de cargas y de principios básicos para el diseño de presas de tierra. Análisis de asentamientos.- Presión de tierras sobre elementos de soporte.- Cimentaciones poco profundas. Cimentaciones profundas.- Principios para el diseño de pavimentos en caminos y aeropistas.- Breve exposición sobre las condiciones de cimentación en el valle de México.
MECANICA DE LOS SUELOS II | JUAREZ

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1 Comentario

  1. Hola, estoy realizando mi tesis de grado sobre estabilidaad de taludes en suelos que contengan un alto porcentaje de arena. Planteo relizarlo por tres metodos: fellenius, sueco, jumbo. Necesito ayuda sobre la teoria de los metodos y que ensayos debo de realizar en laboratorio para por obtener los datos para realizar la estabilizacion. Por favor nececito su ayuda, gracias

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