B Estabilidad de Taludes DMS 2012 0

ESTABILIDAD DE TALUDES

Ing. José Luis Carrasco

ESTABILIDAD DE TALUDES - CONTENIDO

 Introducción – conceptos generales  Tipos de deslizamientos  Factores condicionantes y desencadenantes  Métodos de cálculo de la estabilidad  Medidas de estabilización  Empleo de programas: (Slide, RocPlane y Swedge)

1. INTRODUCCIÓN

En cualquier obra como: carreteras, ferrocarriles, canales, explotaciones mineras y en general cualquier construcción que requiera una superficie plana en una zona de pendiente o alcanzar una profundidad determinada por debajo de la superficie, precisan de excavaciones que dan lugar a la conformación de taludes que deben ser proyectados de tal forma que sean estables y seguros.

1. INTRODUCCIÓN – TIPOS DE TALUDES

1. INTRODUCCIÓN

?

1. INTRODUCCIÓN – CONCEPTOS GENERALES  El diseño de taludes debe tomar en cuenta el nivel de riesgo que implique pérdida de vidas humanas y pérdidas económicas. (Relacionado con un factor de seguridad mínimo).

 Los problemas de estabilidad de taludes no pueden ser resueltos con soluciones tabuladas, ya que no hay deslizamiento iguales. Una inestabilidad suele tener origen en la convergencia de múltiples condicionantes de carácter local. Gran porcentaje de pérdidas por deslizamientos son evitables si el problema se identifica con anterioridad y se toman medidas de prevención y/o control (monitoreo).


 Introducción – conceptos generales  Tipos de deslizamientos  Factores condicionantes y desencadenantes  Métodos de análisis de estabilidad  Medidas de estabilización  Empleo de programas: (Slide, RocPlane y Swedge)

2. TIPOS DE DESLIZAMIENTOS - ROTACIONAL

Esquema de un deslizamiento rotacional típico (Fuente: Varnes 1978)

2. TIPOS DE DESLIZAMIENTO - ROTACIONAL

Movimiento rotacional simple

Movimiento rotacional sucesivo

2. DESLIZAMIENTOS ANTIGUOS – Pueden ser activados

Fuente: J.L.Carrasco

Carretera Huanuni Llallagua, Potosí - (Bolivia, 2007). Antiguas escarpas de falla en suelo

2. Tipos de deslizamientos – Rotacionales


Las Bambas - Alternativa de acceso a mineraducto - Apurímac, Perú 2010

2. Tipos de deslizamientos – Rotacional múltiple

Fuente: Varnes 1978

2. Tipos de deslizamientos - Traslacional


Carretera Cajamarca - San Pablo (2010)

2. Tipos de deslizamientos - Falla plana en macizos rocosos

2. Tipos de deslizamientos - Falla plana


Carretera Chiclayo – Jaen km173, Lambayeque Perú, 2011

2. Tipos de deslizamientos - Falla en cuña en macizos rocosos

2. Tipos de deslizamientos - Falla en cuña en macizos rocosos

2. Tipos de deslizamientos - Desprendimientos


     

Introducción – conceptos generales Tipos de deslizamientos Factores condicionantes y desencadenantes Métodos de cálculo de la estabilidad Medidas de estabilización Empleo de programas: (Slide, RocPlane y Swedge)

3. Factores condicionantes y desencadenantes

Fuente: Gonzales de Vallejo

3. Factores condicionantes y desencadenantes Causas de desestabilización en taludes naturales

3. Factores condicionantes y desencadenantes

Factores antrópicos


     


4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES

4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES

Factor de seguridad

4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES – POR EQUILIBRIO LÍMITE

Fuente: H. Gavilanes



4.2 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – TALUD

INFINITO

FS En arenas

4.2 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – TALUD

INFINITO

FS En arenas

4.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – MÉTODO DE LAS DOVELAS


Método de Fellenius


Método de Bishop simplificado


Método de Jambu

4.4 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA

PLANA


PLANA


PLANA

4.5 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA EN CUÑA



4.5 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA POR VOLTEO


     


5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN

Soluciones

• Suavización (geometría) : Disminución de altura, terraceo, inclinación, material (topo, base ) • Densificación del material ( g , c’ , f’ ): Compactación

• Impermeabilización: Uso de geomembrabas en presas u otros • Drenaje: Superficial y subsuperficial

• Estructuras de contención: Muros de gravedad, armados, gaviones, muros mecánicamente estabilizados • Elementos de sostenimiento: Pantallas, soil nailing, anclajes activos, pasivos.

5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN

Soluciones

5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN - Suavización (geometría) :

FS = 1,00

Disminución de altura, terraceo, inclinación, material (topo, base )

60o 40o

FS = 1,31

5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN - Taludes mineros

Usualmente: • Ángulo de talud de bancos, varia entre 63° a 75° • Ángulo inter rampa, variable entre 45° a 65°

Suavización de Taludes

5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN:

Protección de taludes contra erosión

Impermeabilización de taludes

• Evitar la filtración del agua Recubrimiento con geomembrana

Drenaje Rio de Janeiro - Brasil

Fuente: A. Sayao

Muro de concreto en ‘L’

dreno de piedras geotextil drenaje

MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN - PATOLOGIAS EN TALUDES CON SOSTENIMIENTO

Brasil

Drenaje ?

Fuente: A. Sayao

Muro con drenes (barbacanas)

Dren

5. Medidas de estabilización – Pernos, drenes “lloraderos” y Shocrete


Estabilización de talud -Carretera Cotapata - Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)

5. Alternativas de solución - Pedraplenes en talud de corte

Muro de Piedras

dren de piedras

muro

Mampostería de piedra

geotextil dren

5. Alternativas de solución (Pedraplenes en talud de corte)


Carretera Interoceánica sur – Tramo II (Urcos - Puente Inambari, 2009)

Contención con muros de gaviones

Muros de Suelo Reforzado

Muro de Suelo Reforzado

5. Alternativas de solución (Muros mecánicamente estabilizado)


Carretera Interoceánica sur – Tramo II entre Urcos y Puente Inambari, 2009)

2. Alternativas de solución (Muro mecánicamente estabilizado)


Carretera Interoceánica Sur – Tramo II entre Urcos y Puente Inambari, 2009)

Soluciones no convencionales - Muro de Bambú

Fuente: A. Sayao

Fuente: A. Sayao

Soluciones no convencionales - Muro de de Llantas

Fuente: A. Sayao

Descarte de llantas Producción anual: 33 millones Brasil 800 millones mundo

Fuente: A. Sayao

Riesgo ambiental California (1999)

Ontario (1991)

Fuente: A. Sayao

Llantas amarradas con cuerda

Fuente: A. Sayao

Durante la construcción

Fuente: A. Sayao

Final de construcción

Muro

Fuente: A. Sayao

4. ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN – ANCLAJES ACTIVOS

Sostenimiento de talud con anclajes activos en la presa Limón (Proyecto Trasvase Olmos, Cajamarca 2011)


Pantallas con Anclajes

Fuente: A. Sayao

5. Alternativas de estabilización – Pernos pasivos


Anclajes pasivos (pernos) en taludes sobre macizos rocosos (Carretera Cotapata Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)

5. Alternativas de estabilización - Anclajes activos


Anclajes activos en el portal de entrada de túnel (Carretera Cotapata Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)

Taludes con sostenimiento - Anclajes activos


Anclajes activos en sector crítico. Carretera Cotapata - Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)

5. Alternativas de estabilización – Soil Nailing Secuencia de ejecución

1. Excavación

Brasil Fuente: A. Sayao

Secuencia de ejecución

2. Perforación

Usual:

f = 75 a 100 mm Fuente: A. Sayao

Fuente: A. Sayao


3. Instalación

Fuente: A. Sayao


4. Inyección

Fuente: A. Sayao


5. Fijación de la tela

Fuente: A. Sayao


6. Fijación de la Cabeza

Fuente: A. Sayao

Cabeza de la Clave Barras f > 22mm Steel meshes Steel bar

Shotcrete

Grout

25 75 50 mm

(Ortigão & Sayão 2004)


7. Concreto

e = 7 a 15cm Fuente: A. Sayao

Drenaje

Fuente: A. Sayao


8. Excavación

Fuente: A. Sayao

Final de Ejecución

Fuente: A. Sayao

5. Alternativas de estabilización – Enmallado

Fuente: A. Sayao

5. Alternativas de solución Túnel Falso

Solución: Convivir con el deslizamiento

Fuente: A. Sayao


     


EQUILIBRIO LÍMITE

Wcosα

Rc

34°

α

Rφ

Wsenα

A

W

α

33°

U

Siendo: Rc = Fuerzas cohesivas= cA Rφ = Fuerzas friccionantes= Wcosα tgφ S = Fuerzas que tienden al deslizamiento= Wsenα A = Area del plano de rotura Caso de existir presión de agua sobre la superficie, U= Fuerza total debida al agua sobre la superficie A: Rφ = (Wcosα – U) tgφ POR: Ing. Dionicio Milla S.

FUENTE: Luis Gonzales de Vallejo

TALUD INFINITO

Si no hay cohesión (caso más simple), el coeficiente de seguridad viene dado por: F = τ / S = σn tgφ´ / S = Tgφ´ /tgα

Siendo: σn = Wsenα / l = γHcos2 α S = Wsenα / l = γHsenα cosα

Donde: l es la longitud de la base de la rebanada, φ´es el rozamiento efectivo, y γ es el peso específico aparente del terreno.

POR: Ing. Dionicio Milla S.

FUENTE: Luis Gonzales de Vallejo

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