Taludes. Aspectos generales y tecnicos Por Ingra. Susan Campos
Indice •
Antecedentes
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Definicion
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Factores de que depende la estabilidad de taludes en suelos.
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Tipos de fallas mas comunes en los taludes de carreteras
•
Met etod odos os de ca calc lcul ulo o de es esta tabi bili lid dad de ta talu lud des
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Parametros de fijacion de la inclinacion de cortes no calc ca lcul ulad ados os en la lass ca carr rret eter eras as..
•
Metodos de correccion de fallas en laderas y taludes.
Introduccion
Desprendimientos de roca y derrumbes a causa de las lluv uvia iass torrenciales cort rtaaron pa parrcial o tota talm lmeente desde primeras horas de la mañana del 5 de oct de 2005 , Algunas de las principales carreteras de salida de San Salvador y provocaron retenciones importantes en la carretera Panamericana, con carriles cerrados en los kiló ki lóme metr tros os 51 y 53 53..
Calle Call e nu nuev eva a qu que e un une e Ap Apop opa a y Nejapa con el bulevar Constitución, en la capital. Rec eciibi bió ó mi milles de veh ehíc ícul ulos os desviados desde Los Chorros y que provenían provenían de Santa Ana.
FOTO DE LA PRE PR ENSA/Francisco Alemán Riesgo. La carretera que conduce de El Congo a Coatep Coa tepequ eque, e, en San Santa ta Ana Ana,, suf sufri rió ó der derrum rumbes bes en algunos tramos.
La Asamblea Legislativa destinó la reorientación de 34 millones 681 mil dól dólare ares s a se serr ut utililiz izad ados os po porr el mi mini nist ster erio io de Ob Obra ras s Pú Públ blic icas as (MOP) en la reparación de daños en la red vial dejados por las lluvias que afectaron todo el país a inicios del mes de octubre del año 2005. El dinero serviría para: • Obras de drenaje, • Reconstrucción de taludes • Obras varias
Definición - Cualquier superficie
con pendiente o cambios de altura significativos que haya de adoptar permanentemente la masa de tierra.
- Cuando el talud se produce en forma natural, sin intervención humana, se denomina ladera natural o simplemente ladera.
Figura: Nomenclatura de Taludes y Laderas (Fuente: “Deslizamientos “Deslizamientos y Estabilización de Taludes en Zonas Tropicales”, Suárez Díaz)
Factores de que depende la estabilidad de los taludes en suelo. - Facto Factores res geom geomorfol orfologic ogicos os 1. Topografiay geometria del talud 2. Distribucion de las discontinuidades discontinuida des y estratificaciones.
- Factor Factores es in inter ternos nos 1. Propiedades mecánicas de los suelos constituyentes 2. Estados de esfuerzos actuantes.
- Fact Factor ore es cl cliima mati tico cos s y co con ncr cre eta tam ment nte e el ag agua ua superficieal y subterranea.
Tipos de fallas mas comunes en los taludes de carreteras - Fa Fallllas as re relac lacio iona nada das s a la es esta tabi bililida dad d de la las s laderas. - Fallas relacionadas a la estabilidad de taludes
- Fallas relacion relacionadas adas a la estabilidad estabilidad de las laderas. laderas. Deslizami Desliz amient ento o sup superf erfici icial al aso asocia ciado do a fal falta ta de res resist istenc encia ia por baj baja a presion de confinamiento (creep) Movimien Movim iento tos s su supe perf rfici icial ales es mu muy y le lent ntos os de dell suelo sin una superficie de falla definida. El movimiento es de unos pocos centímetros al año. Afecta a grandes áreas de terreno Se ge gene nera ra po porr la las s al alte tera racio cione nes s cl clim imát ática icas s relacionadas con los procesos de hume hu mede deci cimi mien ento to y se seca cado do en su suel elos os mu muy y blandos o alterados, ricos con arcillas Esquema de un proceso de reptación
.
La reptación puede preceder a movimientos más rápidos como los flujos o deslizamientos.
- Fallas relacion relacionadas adas a la estabilidad estabilidad de las laderas. laderas. Fallas asociadas a procesos de deformacion acumulativa, generalmente relacionadas con perfiles geologicos desfavorables. Movimientos en materiales bastante hete he tero roge gene neos os,, no co cons nsol olid idad ados os y ba bajo jo la accion casi exclusiva de fuerzas gravitacionales.
La resistencia residual del suelo deberá ser considerada como disponible en estas fallas, debido a los niveles avanzados de deformacion que las generan. La superficie de falla tipica es de forma casi plana. Deslizamiento en Suelos Blandos
El nivel freatico o presencia de agua en los materiales en la proximidad de la superficie de fa falla lla,, ju jueg ega a un pa pape pell fu fund ndam amen enta tall en la
- Fallas relacion relacionadas adas a la estabilidad estabilidad de las laderas. laderas. Flujos
Movimi Movi mien ento tos s co cont ntin inuo uos s en lo los s qu que e las superficies de cizalla se encuentran muy próximas y generalmente no se conservan. Pueden ser lentos o rápidos, así como secos o húmedos y los puede haber de roca, de suelos residuales o de suelo. Flujos Fluj os en ma mate teria riale les s se seco cos: s: Fl Fluj ujos os de fragmentos de roca (avalanchas) ( avalanchas) Flujos en materiales humedos: Flujos de lodo (cuando el w% es alto), flujos de tierra (mat terreo no muy humedo), flujo de detritos (mat. que fluye contiene un 50% de gravas, boleos o fragmentos de roca en una matriz fina.
- Fallas relacion relacionadas adas a la estabilidad estabilidad de taludes. taludes. Falla rotacional
Ocurren Ocurre n en sue suelos los hom homogé ogéneo neos, s, sea sean n naturales o artificiales y por su facilidad de análisis son el tipo de deslizamiento más estudiado en la literatura. La forma y localización de la superficie de falla está influenciada por las disc di scon onti tinu nuid idad ades es,, ju junt ntas as y pl plan anos os de estratificación.
Deslizamiento Deslizamient o rotacional típico.
E movimiento ocurre a lo largo de una superficie de falla curva que se desarrolla en el interior del cuerpo del talu ta lud, d, afe fect cta and ndo o o no no,, al te terr rren eno o de cimentación. Las fallas se originan cuando los esfuerzos cortantes actuantes sobrepasan la resistencia del material.
Tipos de fallas en deslizamientos rotacionales
- Fallas relacion relacionadas adas a la estabilidad estabilidad de taludes. taludes. Falla Traslaci Traslacional onal
Deslizamiento Traslacional
.
El movimiento de la masa se desplaza hacia fuera o hacia abajo, a lo largo de una superficie más o menos plana o ligeramente ondulada y tiene muy poco o nada de movimiento de rotación o volteo.
Consideraciones.
La diferencia importante entre los movimientos de rotación y traslación está principal prin principalmente, cipalment mente, e, e en n la la apli aplicabil cabilidad idad o no no de de los los diver diversos divers div ersos sos os sis sistem sistemas sist temas emas as de estabilización,
Un movimiento de rotación trata de autoestabilizarse, mientras que uno de traslación puede progresar progresar indefinidamente indefinidamente a lo largo de la ladera hacia abajo.. abajo
Por su Por su fo form rma a de fa fall falla fal lla la a ta tamb tambié tam mbié bién ién n se puede pueden pued pu eden en n difere diferenciar diferenci nciar nciar ar en qu que e en u un n deslizamiento rotacional la masa de material se separa de la superfi superficie cie de falla, en cambio en un deslizamiento deslizamiento traslacional traslacional la masa de material se desplaza hacia abajo sobre la superficie de falla falla..
Consideraciones.
Los movimientos de traslación son comúnmente controlados por superficies s uperficies de debilidad tales como fallas, juntas, fracturas, planos de estratificación y zonas de cambio de estado de meteorización que corresponden corr esponden en términos cuantitativos a cambios en la resistencia al corte de los materiales o por el contacto entre la roca y materiales blandos o coluviones.
En muchos deslizamientos de traslación la masa se deforma y/o rompe y puede convertirse en flujo.
Los deslizamientos sobre discontinuidades sencillas en roca se les deslizamientos ientos de bloque, cuando ocurren a lo largo de dos denomina deslizam discontinuidades se le conoce como deslizamiento de cuña y cuando se presentan sobre varios niveles de una familia de discontinuidades se le puede denominar falla en escalera.
- Fallas relacion relacionadas adas a la estabilidad estabilidad de taludes. taludes. Desprendimientos, Caídas (Falls)
Movimi Movi mien ento tos s ex extr trem ema adam amen ente te rá ráp pid idos os de porciones de terreno o de una masa separada de un talud de gran pendiente o acantilado, rocoso o no, Movimi Movi mien ento to en fo forma rma de bl bloq oque ues s ai aisla slado dos s o masivamente que en una gran parte de sus trayect tray ectoria orias s des descie ciende nden n por el aire en caíd caída a libr li bre, e, vo volv lvie iend ndo o a en entr trar ar en co cont ntac acto to co con n la topografía, donde se producen saltos, rebotes y rodaduras, Suelen Suel en pro rodu duci cirs rse e en zo zon nas co con nst stit itui uida das s geológicamente por alternancias sedimentarias sedimentar ias de capas resistentes y débiles. Los mecanismos que pueden conducir a estas inestabilidades son: meteorización o extrusión de capas blandas, concentración de presiones en el borde y rotura por flexo-tracción.
- Parametros a ser considerados en el calculo numerico de la estabilidad de laderas y taludes. - Ante Antes s de aplica aplicarr un me meto todo do ma mate tema mati tico co de an anal alis isis is de debe be presente :
tene te ners rse e
1- Las condiciones en que que deben obtenerse obtenerse los parámetros de resistencia 2- Las pruebas de laboratorio que deber ejecutarse,
3- La utilizacion de los resultados y 4- La representatividad de estos en relación con las condiciones a que estará sometida la obra durante su vida util.
- Parametros a ser considerados en el calculo numerico de la estabilidad de laderas y taludes. - Taludes es arcillas saturadas normalmente consolidadas : - Condicione Condiciones s criticas criticas son a largo largo plazo plazo.. esfuerzos rzos efec efectiv tivos os -esfue - Terraplenes en suelos parcialmente saturados. Condicion al fin de la construccion. -Compactar el especimen al peso vol. y w% -Someter el especimen a una presion de camara
s i m i l ar a l a de campo (sin drenaje) , luego esfuerzo hasta la falla sin drenaje, Q (u,u.) -Aná náli lisi siss en ba base se a es esfu fueerz rzo os to tota tale less LA MAYORIA DE LOS CALCULOS CONSIDERAN AL SUELO EN CONDICION SIN FLUJO , UTILIZANDO LA RESISTENCIA DE UNA PRUEBA RAPIDA , CON LOS PARAMETROS DE ELLA Y UTIL UTILIZ IZA ANDO NDO EL CRIT CRITER ERIO IO DE ESFU ESFUER ERZO ZOS S TOTA OTALES. LES.
- Metodos
de calculo de estabilidad de taludes
- Falla rotacional (Metodo sueco)
- Metodo de la cuna
-
• Parametros
de fijacion de la inclinacion de cortes no calculados en las carreteras. -
La mayor parte de los cortes de las carreteras se hacen sin ningun estudio previo de campo que incluya el muestreo y elprograma de prue pr ueba bass de la labo bora rator torio io..
-
Debe tenerse presente que cada caso es particular y debe abordarse en forma for ma ind indiv ividua idual. l.
-
La experiencia constituye una ayuda valiosa en la tarea de fijar la incl in clin inac acio ion n es esta tabl blee de co corte rtes. s.
-
El cuadro siguiente es una referencia general o mas simplemente, la opin op iniion pe pers rson onal al de muc ucho hoss ing ngen enie iero ross con la ex expe peri rieenc ncia ia en el te tem ma.
Consideraciones geotécnicas de taludes Problemas: Zonas de protección en la corona y pie del talud
Consideraciones geotécnicas de taludes
Problemas: Cortes y rellenos
Norma técnica de cimentaciones y estabilidad de taludes 3.8 ZO 3.8 ZONA NAS S DE PR PROT OTEC ECCI CION ON.. 3.8.1 Proveer a muros o taludes con una zona de protección entre la cresta del talud y las construcciones superiores, así como entre el pie del talud y las inf eriores. 3.8.2 El ancho de la zona de protección se determinará por medio de un análisis apropiado de mecánica de suelos. 3.8.3 Las zonas de protección que no sean provistas de un revestimiento permanente, deberán dotarse de una vegetación apropiada de acuerdo a la pendiente del terreno y al tipo de suelo. 3.8.4 Los taludes mayores de 10.00 m. de altura, deberán proveerse de un drenaje apropiado.
4.55 RE 4. REPO PORT RTE E GE GEOT OTEC ECNI NICO CO.. El reporte geotécnico debe de contener como mínimo lo siguiente: Capacida Cap acidad d de carg carga a admis admisible, ible, identificaci identificación ón y clasi clasificac ficación ión del suelo, cond condicio iciones nes de hume humedad, dad, límites de consistencia, presencia de agentes contaminantes y flujos de aguas subterráneos; así como también, la definición de la profundidad mínima de desplante de las cimentaciones, a niveles bajo los cuales no existan cantidades perjud per judici icial ales es de mat materi erial al org orgáni ánico co y el su suelo elo pos posea ea car caract acterí erísti sticas cas mín mínim imas as ace acepta ptable bles. s. Par Para a est estruc ructur turas as importantes deberá considerarse en el reporte la identificación de fallas geológicas, así como todos los ensayos adicionales que a criterio del geotecnista y diseñador estructural, se requieran.
6.2 CON CONSID SIDERA ERACIO CIONES NES GEN GENERA ERALES LES DE EST ESTAB ABILI ILIDA DAD D DE TAL ALUD UDES. ES. 6.2.1 Previamente al diseño de un talud se debe contar con un estudio geotecnico, el que deberá considerar todas las superficies de falla probables así como la localización del nivel freático. 6.2.2 La extensión de la zona a ser considerada en el estudio, será definida por el especialista de suelos de acuerdo a la importancia del talud y las condiciones del lugar. 6.3 El análisis deberá tomar en cuenta las fuerzas estáticas y sísmicas aplicadas. 6.3.2 Los factores de seguridad son 1.4 para fuerzas gravitacionales o estáticas y 1.1 para fuerzas gravitacionales + filtración + sísmicas.
Códigos Americanos: Americanos: Ordenanza del condado de Los Ángeles para terracería, cortes y rellenos EXCAVACIONES O CORTES: Altura: Ningún talud podrá ser mayor de 30 m, a menos que se coloquen bermas de 10 m de ancho. Talud: Ningún talud deberá excavarse con una inclinación mayor de 30 grados. Excepciones: Demostrar a través de investigaciones, exploraciones, análisis y reportes, que el talud posee la suficiente resistencia para producir un factor de seguridad de 1.5 bajo cargas estáticas. Zona protección en corona: igual a 1/5 de la altura del talud. No podrá ser menor de 0.6 m, ni mayor de 3 m.
RELLENOS: Altura: Ningún relleno podrá ser mayor de 30 m, a menos que se coloquen bermas de 10 m de ancho. Talud: Ningún relleno deberá generar taludes con una inclinación mayor de 2 horizontal y 1 vertical (30 grados). Excepciones: Demostrar a través de investigaciones, exploraciones, análisis y reportes, que el relleno posee la suficiente resistencia para producir un factor de seguridad de 1.5 bajo cargas estáticas. Compactación: mínima 90% compactación relativa según ASTM D1557 Zona protección al pie: igual a 1/2 de la altura del relleno. No podrá ser menor de 0.6 m, ni mayor de 6 m.
Zona de protección según recomendación Japonesa Si el talud posee un ángulo mayor de 30 grados o una altura mayor de 5 m -Corona = 10 metros - Al pie = 2 veces la altura del talud o un máximo de 50 m
Zona de protección
Is a te tech chni niqu quee us used ed to re rein info forc rcee an and d st stre reng ngth then en ex exis isti ting ng gr grou ound nd.. Thee fu Th fun nda dam menta tall co con nce cept pt of soi oill nail ilin ing g is th that at so soil il can be ef effe fecctiv ivel elyy re reiinfo forrced by installing closely spaced grouted steel bars, called “nails,” into a slope or exca ex cava vati tion on as co cons nstr truc ucti tion on pr proc ocee eeds ds fr from om th thee to top p do down. wn.
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1
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is used when the slope angle exceeds a predetermined critical value or when environmental conditions would cause dete de teri rior orat atio ion n of th thee ex expo pose sed d so soil il fa face ce ov over er it itss
Is a te tech chni niqu quee us used ed to re rein info forc rcee an and d st stre reng ngth then en ex exis isti ting ng gr grou ound nd.. Thee fu Th fun nda dam menta tall co con nce cept pt of soi oill nail ilin ing g is th that at so soil il can be ef effe fecctiv ivel elyy re reiinfo forrced by installing closely spaced grouted steel bars, called “nails,” into a slope or exca ex cava vati tion on as co cons nstr truc ucti tion on pr proc ocee eeds ds fr from om th thee to top p do down. wn.
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is used when the slope angle exceeds a predetermined critical value or when environmental conditions would cause dete de teri rior orat atio ion n of th thee ex expo pose sed d so soil il fa face ce ov over er it itss
Reforzamiento de talud a base de técnica “SOIL NAILING” Proyecto: Ampliación Ampliación antigua calle a huizucar (Tramo II) 2.7 Km.
H ≈ 12.0 m
Reforzamiento de talud mediante técnica “SOIL NAILING” Proyecto: Ampliación Ampliación antigua calle a huizucar (Tramo II) 2.7 Km.
Anclajes S= 1.5 – 2 m (L= 0.7H)
Capa de “shotcrete” lanzado de 10 cm.. de espesor.
H ≈ 15.0 m
Proceso de reforzamiento de talud mediante técnica “SOIL NAILING” Proyecto: Ampliación antigua calle a huizucar (Tramo I) 2.8 Km.
Protección de talud, mediante la técnica “REJILLAS DE CONCRETO CON CELDAS ABIERTAS” Drenajes
Carretera CA-1, San Martin San Rafael Cedros)
H= 8 m
Carretera CA-1, San Martin San Rafael Cedros)
Proceso de técnica “REJILLAS DE CONCRETO CON CELDAS ABIERTAS”
¾”
Geogrilla (erosion) L= 5 m
L= 1.5 m
