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ESTABILIDAD DE TALUDES TALUDES
I.
INTRODUCCIÓN: El moderno desarrollo de las actuales vías de comunicación, tales como canales, caminos y ferrocarriles, así como el impulso de la construcción de presas de tierra, y el desenvolvimiento desenvolvimiento de obras de protección contra la acción de ríos han puesto al diseño y construcción de taludes en un plano de importancia de primer orden. Tanto por el aspecto de inversión, como por las consecuencias derivadas de su falla, los taludes constituyen hoy una de las estructuras ingenieriles que exigen mayor cuidado por parte del proyectista. Con la expansión de los canales, del ferrocarril y de las carreteras, provocaron los primeros intentos para realiar un estudio racional en este campo, pero no fue sino hasta el advenimiento de la !ec"nica de los #uelos cuando fue posible aplicar al diseño de taludes normas y criterios. Estas normas y criterios apuntan directamente a la durabilidad del talud, esto es a su estabilidad a lo largo del tiempo.
Foto Foto 1: $esli $esliamie amiento nto superficia superficiall del terrap terrapl%n l%n de un camino camino vial. #e puede puede observ observar ar claramente la superficie de falla y el depósito del material en el pie del talud.
II.
OBJETIVOS: pág. 1
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III.
&dentificar los elementos y tipos de un talud.
Conocer las fallas m"s comunes de los taludes.
Conocer los tipos de rotura de taludes.
MARCO TEÓRICO:: 1. DEFINICIÓN DE TALUD: #e entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la horiontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra. 'o hay duda que el talud constituye una estructura comple(a de analiar debido a que en su estudio coinciden los problemas de mec"nica de suelos y de mec"nica de rocas, sin olvidar el papel b"sico que la geología aplicada desempeñan en la formulación de cualquier criterio aceptable. Cuando el talud se produce de forma natural, sin intervención humana, se denomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son hechos por el hombre se denominan cortes o taludes artificiales, seg)n sea la g%nesis de su formación* en el corte, se realia una excavación en una formación terrea natural +desmontes, en tanto que los taludes artificiales son los lados inclinados de los terraplenes. En ciertos traba(os de la &ngeniería Civil es necesario utiliar el suelo en forma de talud como parte de la obra. Tal es el caso de terraplenes en caminos viales, en presas de tierra, canales, etc.- donde se requiere estudiar la estabilidad del talud. En ciertos casos la estabilidad (uega un papel muy importante en la obra, condicionando la existencia de la misma como puede verse en presas de tierra, donde un mal c"lculo puede hacer fracasar la obra.
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Foto 2: isita del talud que forma parte de un terrapl%n.
El resultado del desliamiento de un talud puede ser a menudo catastrófico, con la perdida de considerables bienes y muchas vidas. /or otro lado el costo de reba(ar un talud para alcanar mayor estabilidad suele ser grande. Es por eso que la estabilidad se debe asegurar, pero un conservatorio extremo seria antieconómico.
2. ELEMENTOS DE UN TALUD:
En un talud o ladera se definen los siguientes elementos constitutivosa) Pie, ata o !a"e. El pie corresponde al sitio de cambio brusco de la pendiente en la parte inferior del talud o ladera. 0a forma del pie de una ladera es generalmente cóncava. !) Ca!e#a, $%e"ta, $i&a o e"$a%e. Cabea se refiere al sitio de cambio brusco de la pendiente en la parte superior del talud o ladera. Cuando la pendiente de este punto hacia aba(o es semi1 vertical o de alta pendiente, se le denomina Escarpe. 0os escarpes pueden coincidir con coronas de desliamientos. 0a forma de la cabea generalmente es convexa. $) A't(%a. Es la distancia vertical entre el pie y la cabea, la cual se presenta claramente definida en taludes artificiales, pero es complicada de cuantificar en las laderas debido a que el pie y la cabea generalmente no son accidentes topogr"ficos bien marcados. ) A't(%a e *i+e' %e-ti$o. Es la distancia vertical desde el pie del talud o ladera hasta el nivel de agua +la presión en el agua es igual a la presión atmosf%rica. 0a altura del nivel fre"tico se acostumbra medirla deba(o de la cabea del talud. e) Pe*ie*te. Es la medida de la inclinación de la superficie del talud o ladera. /uede medirse en grados, en porcenta(e.
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Fi(%a 2. No&e*$'at(%a e ta'(e" / 'ae%a".
Fi(%a 0. Pa%te" e*e%a'e" e (* ta'( o 'ae%a.
0. TIPOS DE TALUDES:
Tenemos los siguientes- '2T3420E# y 24T&5&C&20E#.
0.1.
TALUDES NATURALES. #e produce en forma natural, sin intervención humana, se denomina ladera natural o simplemente ladera. •
•
0.2.
E46#&6' 2C3!302C&6'
TALUDES ARTIFICIALES. #on consecuencia de la intervención humana en una obra de ingeniería. •
TE442/0E'E#.
•
C64TE#.
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. DEFINICION DE ESTABILIDAD:
#e entiende por estabilidad a la seguridad de una masa de tierra contra la f alla o movimiento. Como primera medida es necesario definir criterios de estabilidad de taludes, entendi%ndose por tales algo tan simple como el poder de decir en un instante dado cual ser" la inclinación apropiada en un corte o en un terrapl%n- casi siempre la m"s apropiada ser" la m"s escarpada que se sostenga el tiempo necesario sin caerse. Este es el centro del problema y la raón de estudio.
2 diferentes inclinaciones del talud corresponden diferentes masas de material terreo por mover y por lo tanto diferentes costos. /odría imaginarse un caso en que por alguna raón el talud m"s conveniente fuese muy tendido y en tal caso no habría motivos para pensar en 7problemas de estabilidad de taludes8, pero lo normal es que cualquier talud funcione satisfactoriamente desde todos los puntos de vista excepto el económico, de manera que las consideraciones de costo presiden la selección del idóneo, que resultara ser aquel al que corresponda la mínima masa de t ierra movida, o lo que es lo mismo el talud mas empinado.
3. DESLI4AMIENTOS: #e denomina deslizamiento a la rotura y al desplaamiento del suelo situado deba(o de un talud, que se origina un movimiento hacia aba(o y hacia fuera de toda masa que participa del mismo.
0os desliamientos pueden producirse de distintas maneras, es decir de forma lenta o r"pida, con o sin provocación aparente, etc. 9eneralmente se producen como consecuencia de excavaciones o socavaciones en el pie del talud. #in embargo existen otros casos donde la falla se produce por desintegración gradual de la estructura del suelo, aumento de las presiones intersticiales debido a filtraciones de agua, etc.
0os tipos de fallas m"s comunes en taludes son-
$esliamientos superficiales.
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3.1.
!ovimiento del cuerpo del talud.
5lu(os.
De"'i#a&ie*to" "(e%i$ia'e"
Cualquier talud est" su(eto a fueras naturales que tienden a hacer que las partículas y proporciones del suelo próximas a su frontera deslicen hacia aba(o. #e refiere esta falla al proceso m"s o menos continuo, y por lo general lento, de desliamiento ladera aba(o que se presenta en la ona superficial de algunas laderas naturales.
El desliamiento suele involucrar a grandes "reas y el movimiento superficial se produce sin una transición brusca entre la parte superficial móvil y las masas inmóviles m"s profundas. 'o se puede hablar de una superficie de desliamiento.
Foto 0: $esliamiento producido por la saturación del suelo. 2dem"s puede observarse la inclinación de los arboles respecto de la vertical, lo que hace pensar que se est" ante la presencia de desliamiento.
Existen dos clases de desliamientos-
1. E' e"ta$io*a'. que afecta solo a la cortea superficial de la ladera que sufre la influencia de los cambios clim"ticos en forma de expansiones y contracciones t%rmicas o por humedecimiento y secado. pág. 6
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2. E' &a"i+o. que afecta a capas de tierra m"s profundas, no interesantes por los efectos ambientales y que, en consecuencia, solo se puede atribuir al efecto gravitacional.
El primero en mayor o menor grado siempre existe, variando su intensidad seg)n la %poca del año* en cambio el segundo los movimientos son pr"cticamente constantes.
3.2.
Mo+i&ie*to e' $(e%o e' ta'(.
/uede ocurrir en taludes movimientos bruscos que afecten a masas considerables de suelo, con superficies de falla que penetran profundamente en su cuerpo, interesando o no al terreno de fundación. #e considera que la superficie de falla se forma cuando en la ona de su futuro desarrollo act)an esfueros cortantes que sobrepasan la resistencia al corte del material* a consecuencia de ello sobreviene la ruptura del mismo, con la formación de una superficie de desliamiento a lo largo de la cual se produce la falla.
Estos fenómenos se los denomina 7desliamientos de tierras8 y puede estudiarse dos tipos bien diferenciados.
3.2.1. Fa''a Rota$io*a'. En primer lugar se define una superficie de falla curva, a lo largo de la cual ocurre el movimiento del talud. Esta superficie forma una traa con el plano del papel que puede asimilarse, por facilidad y sin mayor error a una circunferencia, aunque puedan existir formas algo diferentes, en la que por lo general influye la secuencia geológica local, el perfil estratigr"fico y la naturalea de los materiales. Estas fallas son llamadas de rotación.
Este tipo de fallas ocurren por lo com)n en materiales arcillosos homog%neos o en suelo cuyo comportamiento mec"nico este regido b"sicamente por su fracción arcillosa. En general afectan a onas relativamente profundas del talud, siendo esta profundidad mayor cuanto mayor sea la pendiente.
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0as fallas por rotación se denominan seg)n donde pasa el extremo de la masa que rota. /uede 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 talud se apoya +falla en la base. Cabe señalar que la superficie de este )ltimo tipo de falla puede profundiarse hasta llegar a un estrato m"s resistente o m"s firme de donde se encuentra el talud, provocando en este punto un límite en la superficie de falla.
3.2.2. Fa''a T%a"'a$io*a'. Estas fallas por lo general consisten en movimientos traslacionales importantes del cuerpo de talud sobre superficies de falla b"sicamente planas, asociadas a la presencia de estratos poco resistentes localiados a poca profundidad del talud.
0a superficie de falla se desarrolla en forma paralela al estrato d%bil y se remata en sus extremos con superficies curvas que llegan al exterior formando agrietamientos.
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3.0.
F'(5o"
#e refiere este tipo de falla a movimientos m"s o menos r"pidos de una parte de la ladera natural, de tal manera que le movimiento en sí y la distribución aparente de velocidades y desplaamientos se aseme(e al comportamiento de un líquido viscoso.
0a superficie de desliamiento o no es distinguible o se desarrolla durante un lapso relativamente breve. Es tambi%n frecuente que la ona de contacto entre la parte móvil y las masas fi(as de la ladera sea una ona de f lu(o pl"stico.
El material susceptible de fluir puede ser cualquier formación no consolidada, y así el fenómeno puede presentarse en fragmentos de roca, depósitos de talud, suelos granulares finos o arcillas francas* tambi%n son frecuentes los flu(os en lodo.
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El flu(o en materiales relativamente secos comprende en primer lugar a los fragmentos de roca, desde los muy r"pidos +avalancha hasta los que ocurren lentamente. 2fecta a grandes masas de fragmentos y suelen ser de catastróficas consecuencias. En segundo lugar se puede encontrar desliamientos producidos por la licuación de la estructura, asociado muchas veces a temblores.
6. TIPOS DE ROTURA DE TALUDES:
Tenemos los siguientes-
Ta'(e" e* "(e'o". Ta'(e" e* %o$a.
6.1.
TALUDES EN SUELOS
0os taludes en suelo rompen generalmente a favor de superficies curvas, con forma diversa condicionada por la morfología y estratigrafía de talud.
a 46T342 C&4C3024 $E /&E. b 46T342 C&4C3024 /4653'$2. c 46T342 #E9:' 3'2 /60&96'20. d 46T342 /02'2 a) ROTURA CIRCULAR DE PIE. #e llama rotura circular a aquella en la que la superficie de desliamiento es asimilable a una superficie cilíndrica cuya sección transversal se aseme(a a un arco de círculo. Este tipo de rotura se suele producir en terrenos homog%neos, ya sea suelos o rocas altamente fracturadas, sin direcciones preferenciales de desliamiento, en pág. 10
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los que adem"s ha de cumplirse la condición de que el tamaño de las partículas de suelo o roca sea muy pequeño en comparación con el tamaño del talud.
!) ROTURA CIRCULAR PROFUNDA. /uede ser casi circular pero pasando por deba(o del pie del talud +desliamiento profundo.
$) ROTURA SE78N UNA POLI7ONAL. #i se dan determinadas condiciones en el Talud, como la existencia de estratos o capas de diferente competencia, puede tener lugar una rotura a favor de una superficie poligonal formada por varios tramos planos.
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) ROTURA PLANA. 0as roturas de taludes en suelos a favor de un )nico plano paralelo al talud son pr"cticamente inexistentes, aunque este modelo puede ser v"lido en el caso de laderas naturales con recubrimientos de suelos sobre rocas.
6.2.
TALUDES EN ROCA
0os modelos de rotura m"s frecuentes indicados en la siguiente figura sona 46T342 /02'2. b 46T342 E' C3;2. c /64 3E0C6. d /64 /2'$E6. pág. 12
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a) ROTURA PLANA. En taludes excavados paralelos a la estratificación, pueden tener lugar a roturas planas por desliamiento de los estratos* este tipo de rotura es típica en macios luticos o piarrosos, gener"ndose los planos de rotura a favor de la esquistosidad.
!) ROTURA EN CU9A. Es un tipo de desliamiento traslacional que est" controlado por dos o m"s discontinuidades +estratificación, esquistosidad, diaclasas, fallas, etc.. Este tipo de desliamientos generalmente se dan en macios rocosos resistentes, con discontinuidades bien marcadas.
Este tipo de rotura es sin duda alguna una de las m"s comunes en taludes excavados en roca, f"cilmente observable en m)ltiples carreteras, cualquier cantera o mina a cielo abierto, y no extraña en onas de montaña.
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c) POR VUELCO. #e produce en taludes de macios rocosos donde los estratos
presentan buamiento contrario a la inclinación del talud y dirección paralela o sub1paralela al mismo. En general, los estratos aparecen fracturados en bloques a favor de sistemas de discontinuidades ortogonales entre sí. Este tipo de rotura implica un movimiento de rotación de los bloques, y la estabilidad de los mismos no est" )nicamente condicionada por su resistencia al desliamiento.
) ROTURA POR PANDEO. Este tipo de rotura suele darse en los taludes de muro de cortes mineras, al ser excavados paralelos a la estratificación, cuando los planos presentan espaciados pequeños. 0as causas que pueden generar la rotura por pandeo son<
2ltura excesiva del talud.
<
Existencia de fueras extremas aplicadas sobre los estratos.
<
9eometría desfavorable de los estratos.
<
Existencia de presiones de agua sobre los estratos.
<
Concentración desfavorable de tensiones.
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IV.
V.
CONCLUSIONES.
0os taludes se construyen con la pendiente m"s elevada que permite la resistencia del terreno, manteniendo unas condiciones aceptables de estabilidad.
El diseño de taludes es uno de los aspectos m"s importantes de las actividades constructivas o extractivas.
3n talud constituye una estructura comple(a de analiar debido a que en su estudio coinciden los problemas de mec"nica de suelos y de mec"nica de rocas.
0os factores m"s comunes para el desliamiento de taludes se debe al efecto de la resistencia del suelo, la pendiente del talud, pluviosidad y erosión.
BIBLIO7RAFA. • •
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