2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE

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    06-Feb-2018

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<ul><li><p>7/21/2019 2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE</p><p> 1/42</p><p>Universidad Nacional de Rosario</p><p>Facultad de Cs. Exactas, Ingeniera y Agrimensura</p><p>Geologa y Geotecnia</p><p>Tema: stabilidad de taludes</p><p>Adscripto: lvaro F. De Matteis</p><p>Direccin de la adscripcin: Ing. Silvia AngeloneCodireccin de la adscripcin: Ing. Mara Teresa Garibay</p><p>Agosto de 2003</p></li><li><p>7/21/2019 2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE</p><p> 2/42</p><p>Geologa y Geotecnia Estabilidad de Taludes</p><p>2</p><p>1. Introduccin</p><p>El moderno desarrollo de las actuales vas de comunicacin, tales como canales,caminos y ferrocarriles, as como el impulso de la construccin de presas de tierra, y el</p><p>desenvolvimiento de obras de proteccin contra la accin de ros han puesto al diseo yconstruccin de taludes en un plano de importancia ingenieril de primer orden.</p><p>Tanto por el aspecto de inversin, como por las consecuencias derivadas de sufalla, los taludes constituyen hoy una de las estructuras ingenieriles que exigen mayorcuidado por parte del proyectista. Con la expansin de los canales, del ferrocarril y delas carreteras, provocaron los primeros intentos para realizar un estudio racional en estecampo, pero no fue sino hasta el advenimiento de la Mecnica de los Suelos cuando fue</p><p>posible aplicar al diseo de taludes normas y criterios.</p><p>Estas normas y criterios apuntan directamente a la durabilidad del talud, esto esa su estabilidad a lo largo del tiempo.</p><p>Foto 1:Deslizamiento superficial del terrapln de un camino vial. Se puede observar claramente la superficie de fallay el depsito del material en el pie del talud.</p></li><li><p>7/21/2019 2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE</p><p> 3/42</p><p>Geologa y Geotecnia Estabilidad de Taludes</p><p>3</p><p>2. Definicin de Talud</p><p>Se entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la horizontalque hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra. No hay duda que el</p><p>talud constituye una estructura compleja de analizar debido a que en su estudiocoinciden los problemas de mecnica de suelos y de mecnica de rocas, sin olvidar elpapel bsico que la geologa aplicada desempea en la formulacin de cualquier criterioaceptable.</p><p>Cuando el talud se produce en forma natural, sin intervencin humana, sedenomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son hechos por elhombre se denominan cortes o taludes artificiales, segn sea la gnesis de su formacin;en el corte, se realiza una excavacin en una formacin trrea natural (desmontes), entanto que los taludes artificiales son los lados inclinados de los terraplenes.</p><p>En ciertos trabajos de la Ingeniera Civil es necesario utilizar el suelo en forma</p><p>de talud como parte de la obra. Tal es el caso de terraplenes en caminos viales, en presasde tierra (como la Presa Retardadora del Luduea, Rosario), canales, etc.; donde serequiere estudiar la estabilidad del talud. En ciertos casos la estabilidad juega un papelmuy importante en la obra, condicionando la existencia de la misma como puede verseen presas de tierra, donde un mal clculo puede hacer fracasar la obra.</p><p>El resultado del deslizamiento de un talud puede ser a menudo catastrfico, conla prdida de considerables bienes y muchas vidas. Por otro lado el costo de rebajar untalud para alcanzar mayor estabilidad suele ser muy grande. Es por esto que laestabilidad se debe asegurar, pero un conservadorismo extremo sera antieconmico.</p><p>Foto 2:Vista del talud que forma parte de un terrapln.</p></li><li><p>7/21/2019 2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE</p><p> 4/42</p><p>Geologa y Geotecnia Estabilidad de Taludes</p><p>4</p><p>3. Definicin de estabilidad</p><p>Se entiende por estabilidad a la seguridad de una masa de tierra contra la falla omovimiento. Como primera medida es necesario definir criterios de estabilidad de</p><p>taludes, entendindose por tales algo tan simple como el poder decir en un instante dadocul ser la inclinacin apropiada en un corte o en un terrapln; casi siempre la msapropiada ser la ms escarpada que se sostenga el tiempo necesario sin caerse. Este esel centro del problema y la razn de estudio.</p><p>A diferentes inclinaciones del talud corresponden diferentes masas de materialtrreo por mover y por lo tanto diferentes costos. Podra imaginarse un caso en que poralguna razn el talud ms conveniente fuese muy tendido y en tal caso no habramotivos para pensar en problemas de estabilidad de taludes, pero lo normal es quecualquier talud funcione satisfactoriamente desde todos los puntos de vista excepto eleconmico, de manera que las consideraciones de costo presiden la seleccin delidneo, que resultar ser aqul al que corresponda la mnima masa de tierra movida, o loque es lo mismo el talud ms empinado.</p><p>Probablemente muchas de las dificultades asociadas en la actualidad a losproblemas de estabilidad de taludes radican en que se involucra en tal denominacin ademasiados temas diferentes, a veces radicalmente distintos, de manera que el estudiodirecto del problema sin diferenciar en forma clara tales variantes tiende a conducir acierta confusin. Es indudable que en lo anterior est contenida la afirmacin de que lostaludes son estructuras muy complejas, que prestan muchos puntos de vista dignos deestudio y a travs de los cuales la naturaleza se manifiesta de formas diversas. Esto harque su estudio sea siempre complicado, pero parece cierto tambin, que una parte de lasdificultades presentes se debe a una falta de correcto deslinde de las diferentes variantes</p><p>con que el problema de estabilidad se puede presentar y se debe afrontar.Los problemas relacionados con la estabilidad de laderas naturales difieren</p><p>radicalmente de los que se presentan en taludes construidos por el ingeniero. Dentro destos deben verse como esencialmente distintos los problemas de los cortes de laderas ylos de los terraplenes. Las diferencias importantes radican, en primer lugar, en lanaturaleza de los materiales involucrados y, en segundo, en todo un conjunto decircunstancias que dependen de cmo se form el talud y de su historia geolgica, de lascondiciones climticas que primaron a lo largo de tal historia y de la influencia delhombre que ejerce en la actualidad o haya ejercido en el pasado. Esta historia y gnesisde formacin de laderas y taludes, la historia de esfuerzos a que estuvieron sometidos y</p><p>la influencia de condiciones climticas o, en general, ambientales, definen aspectos tanimportantes como configuracin de los suelos y las rocas, o el flujo de las aguassubterrneas a travs de los suelos que forman la ladera o el talud, el cual influyedecisivamente en sus condiciones de estabilidad.</p></li><li><p>7/21/2019 2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE</p><p> 5/42</p><p>Geologa y Geotecnia Estabilidad de Taludes</p><p>5</p><p>4. Deslizamientos</p><p>Se denomina deslizamiento a la rotura y al desplazamiento del suelo situadodebajo de un talud, que origina un movimiento hacia abajo y hacia fuera de toda la masa</p><p>que participa del mismo.Los deslizamientos pueden producirse de distintas maneras, es decir en forma</p><p>lenta o rpida, con o sin provocacin aparente, etc. Generalmente se producen comoconsecuencia de excavaciones o socavaciones en el pie del talud. Sin embargo existenotros casos donde la falla se produce por desintegracin gradual de la estructura delsuelo, aumento de las presiones intersticiales debido a filtraciones de agua, etc.</p><p>Los tipos de fallas ms comunes en taludes son:</p><p> Deslizamientos superficiales (creep)</p><p> Movimiento del cuerpo del talud</p><p> Flujos</p><p>4.1. Deslizamientos superficiales (creep)</p><p>Cualquier talud est sujeto a fuerzas naturales que tienden a hacer que laspartculas y porciones de suelo prximas a su frontera deslicen hacia abajo. Serefiere esta falla al proceso ms o menos continuo, y por lo general lento, dedeslizamiento ladera abajo que se presenta en la zona superficial de algunasladeras naturales.</p><p>El creep suele involucrar a grandes reas y el movimiento superficial se producesin una transicin brusca entre la parte superficial mvil y las masas inmvilesms profundas. No se puede hablar de una superficie de deslizamiento.</p><p>Foto 3:Deslizamiento producido por la saturacin del suelo. Adems puede observarse la inclinacin de los rbolesrespecto de la vertical, lo que hace pensar que se est ante la presencia de creep.</p></li><li><p>7/21/2019 2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE</p><p> 6/42</p><p>Geologa y Geotecnia Estabilidad de Taludes</p><p>6</p><p>Existen dos clases de deslizamientos: el estacional, que afecta solo a la cortezasuperficial de la ladera que sufre la influencia de los cambios climticos enforma de expansiones y contracciones trmicas o por humedecimiento y secado,y el masivo, que afecta a capas de tierra ms profundas, no interesadas por losefectos ambientales y que, en consecuencia, solo se puede atribuir al efecto</p><p>gravitacional. El primero en mayor o menor grado siempre existe, variando suintensidad segn la poca del ao; en cambio el segundo los movimientos sonprcticamente constantes.</p><p>El fenmeno es ms intenso cerca de la superficie, la velocidad de movimientoladera debajo de un creep tpico puede ser muy baja y rara vez se excede la dealgunos centmetros al ao.</p><p>El fenmeno se pone de manifiesto a los ojos del ingeniero cuando nota que losrboles y postes estn inclinados respecto de la vertical, cuando se evidencianagrietamientos o escalonamientos en el talud.</p><p>4.2. Movimiento del cuerpo del talud</p><p>Puede ocurrir en taludes movimientos bruscos que afecten a masas considerablesde suelo, con superficies de falla que penetran profundamente en su cuerpo,interesando o no al terreno de fundacin. Se considera que la superficie de fallase forma cuando en la zona de su futuro desarrollo actan esfuerzos cortantesque sobrepasan la resistencia al corte del material; a consecuencia de ellosobreviene la ruptura del mismo, con la formacin de una superficie dedeslizamiento a lo largo de la cual se produce la falla.</p><p>Estos fenmenos se los denomina deslizamientos de tierras y puede estudiarsedos tipos bien diferenciados.</p><p>Eventualagrietamiento</p><p>Eventualescalonamiento</p><p>Direccin decrecimiento de losrboles, afectada por elcree</p><p>Direccinnormal delcrecimiento de</p><p>Probabledistribucinde lavelocidad demovimiento</p><p>de la ladera</p><p>Figura 1:Indicadores que indican la presencia de un movimiento superficial (creep)</p></li><li><p>7/21/2019 2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE</p><p> 7/42</p><p>Geologa y Geotecnia Estabilidad de Taludes</p><p>7</p><p>4.2.1. Falla Rotacional</p><p>En el primer lugar se define una superficie de falla curva, a lo largo de la cualocurre el movimiento del talud. Esta superficie forma una traza con el plano del</p><p>papel que puede asimilarse, por facilidad y sin mayor error a una circunferencia,aunque pueden existir formas algo diferentes, en la que por lo general influye lasecuencia geolgica local, el perfil estratigrfico y la naturaleza de losmateriales. Estas fallas son llamadas de rotacin.</p><p>Este tipo de fallas ocurren por lo comn en materiales arcillosos homogneos oen suelos cuyo comportamiento mecnico est regido bsicamente por sufraccin arcillosa. En general afectan a zonas relativamente profundas del talud,siendo esta profundidad mayor cuanto mayor sea la pendiente.</p><p>Las fallas por rotacin se denominan segn donde pasa el extremo de la masaque rota. Puede presentarse pasando la superficie de falla por el cuerpo del talud(falla local), por el pie, o adelante del mismo afectando al terreno en que el taludse apoya (falla en la base). Cabe sealar que la superficie de este ltimo tipo defalla puede profundizarse hasta llegar a un estrato ms resistente o ms firme dedonde se encuentra el talud, provocando en este punto un lmite en la superficiede falla.</p><p>Figura 2: (a)Nomenclatura de una zona de falla. (b)Distintos tipos de falla.</p><p>(b)</p><p>(a)</p></li><li><p>7/21/2019 2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE</p><p> 8/42</p><p>Geologa y Geotecnia Estabilidad de Taludes</p><p>8</p><p>Suelo blando</p><p>Estrato firme</p><p>Figura 4:Falla limitada por un estrato f irme</p><p>O</p><p>4.2.2. Falla Traslacional</p><p>Estas fallas por lo general consisten en movimientos traslacionales importantesdel cuerpo del talud sobre superficies de falla bsicamente planas, asociadas a la</p><p>presencia de estratos poco resistentes localizados a poca profundidad del talud.</p><p>La superficie de falla se desarrolla en forma paralela al estrato dbil y se remataen sus extremos con superficies curvas que llegan al exterior formandoagrietamientos.</p><p>Los estratos dbiles que favorecen estas fallas son por lo comn de arcillasblandas o de arenas finas o limos no plsticos sueltos. Con mucha frecuencia, ladebilidad del estrato est ligada a elevadas presiones de poro en el aguacontenida en las arcillas o a fenmenos de elevacin de presin de agua enestratos de arena (acuferos). En este sentido, las fallas pueden estar ligadastambin al calendario de las temporadas de lluvias de la regin.</p><p>Las fallas del material en bloque, muchas veces estn asociadas a</p><p>discontinuidades y fracturas de los materiales que forman un corte o una laderanatural, siempre en aadidura al efecto del estrato dbil subyacente.</p><p>Las fallas de una franja superficial son tpicas de laderas naturales formadas pormateriales arcillosos, producto de la meteorizacin de las formacionesoriginales. Se suelen provocar por el efecto de la sobrecarga impuesta por unterrapln construido sobre la ladera. En estas fallas el movimiento ocurre casi sindistorsin.</p><p>Figura 3: Falla de base</p><p>O</p><p>Suelo de cimentacin blando</p></li><li><p>7/21/2019 2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE</p><p> 9/42</p><p>Geologa y Geotecnia Estabilidad de Taludes</p><p>9</p><p>4.3. Flujos</p><p>Se refiere este tipo de falla a movimientos ms o menos rpidos de una parte dela ladera natural, de tal manera que el movimiento en si y la distribucinaparente de velocidades y desplazamientos se asemeja al comportamiento de unlquido viscoso.</p><p>La superficie de deslizamiento o no es distinguible o se desarrolla durante unlapso relativamente breve. Es tambin frecuente que la zona de contacto entre la</p><p>parte mvil y las masas fijas de la ladera sea una zona de flujo plstico.</p><p>El material susceptible de fluir puede ser cualquier formacin no consolidada, yas el fenmeno puede presentarse en fragmentos de roca, depsitos de talud,suelos granulares finos o arcillas francas; tambin son frecuentes los flujos enlodo.</p><p>El flujo en materiales relativamente secos comprende en primer lugar a losfragmentos de roca, desde los muy rpidos (avalancha) hasta los que ocurrenlentamente. Afecta a grandes masas de fragmentos y suelen ser de catastrficas</p><p>consecuencias. En segundo lugar se puede encontrar deslizamientos producidospor la licuacin de la estructura de los loess, asociado muchas veces a temblores.</p><p>Agrietamiento</p><p>Agrietamiento</p><p>Agrietamiento</p><p>Desprendimiento Superficial</p><p>Falla en bloque propiciada por la estratificacin del terreno natural</p><p>En blo ue</p><p>Estrato resistente</p><p>Estrato poco resistente</p><p>Figura 5:Tipos de fallas traslacionales</p></li><li><p>7/21/2019 2 Estabilidad de Taludes GEO SLOPE</p><p> 10/42</p><p>Geologa y Geotecnia Estabilidad de Taludes</p><p>10</p><p>Los flujos de tierra (materiales no demasiados hmedos) generalmente ocurrenal pie de los deslizamientos del tipo rotacional en el cuerpo del talud. Por locomn estos deslizamientos retienen a la vegetacin original, as como laestratigrafa y aspecto general de la formacin en la que ocurri eldeslizamiento.</p><p>Los flujos de tierra de suelos granulares finos son tpicos de formacionescosteras y se asocian generalm...</p></li></ul>