TIPOS Y CAUSAS DE FALLAS EN TALUDES A una superficie superficie de terreno inclinado se le llama talud, pueden ser producto de Cortes o terraplenes para diferentes obras, como pueden ser, presas de tierra, vías Terrestres, Terrestres, plataformas industriales, puertos, etc.; también pueden tener un origen natural, y en este caso se les conoce como laderas. En los taludes por ser inclinados, la fuerza de gravedad juega un factor importante En su estabilidad, porue e!iste una componente sobre la masa del suelo ue induce a "ue éste se deslice sobre una superficie de falla cuando se supera la resistencia al corte. #os tipos de fallas en taludes son muy variados, en laderas se encuentran$ fallas %or deslizamiento superficial, ue se deben a fen&menos cerca de la superficie por la falta 'e presi&n normal confinante con desplazamientos muy lentos semejantes a un flujo (iscoso; fallas por erosi&n provocadas por agentes erosivos como lo son el viento y el Agua; )allas por licuaci&n cuando la presencia de agua y un movimiento vibratorio *educen la resistencia al esfuerzo cortante del suelo, pr+cticamente a cero. in embargo -na de las fallas m+s preocupantes en los diferentes tipos de taludes es la falla por ovimiento del cuerpo del talud o deslizamiento de tierras, dividiéndose en$ fallas por *otaci&n y fallas por traslaci&n, las primeras se suceden a través de una superficie de falla Curva y la segundas a través de un plano débil ligeramente inclinado en el cuerpo del Talud o en la cimentaci&n. #as fallas de talud de deslizamiento de tierras por rotaci&n se consideran %r+cticamente circularmente cilíndrica y se pueden clasificar como$ falla de pie de talud, )alla superficial y falla de base o profunda.
Fig. 7.1 Falla de pie de talud
Fig. 7.2 Falla local
Fig. 7.3Falla de base o profunda
METODOS DE ANALISIS DE FALLAS EN TALUDES
#os métodos de an+lisis para las fallas de talud de deslizamiento de tierras, /+sicamente consisten en determinar una superficie de falla en la cual puede ocurrir un 'esplazamiento de la masa del suelo 0como un cuerpo rígido1, y se comparan la acciones Actuantes sobre esta superficie contra la resistencia cortante del suelo en la misma, al Coeficiente de las acciones actuantes y la resistencia al cortante se le conoce como factor 'e seguridad, el cual debe ser mayor de la unidad, en la pr+ctica se considera un talud Estable con factores de seguridad mayor o iguales a 2.3, sin embargo esto depender+ 'e cada caso específico en funci&n de la importancia de la obra y el grado de 4ncertidumbre del dise5o. eguridad contra rotaci&n$
) 6 omento 7resistente 8 omento7 actuante
eguridad contra traslaci&n$
) 6 )uerzas 7resistentes 8 )uerzas 7actuantes
En los taludes de arenas 0puramente friccionante1, la estabilidad se logra con ue El +ngulo de talud 091 sea menor ue el +ngulo de fricci&n interna 0:1, considerando un factor de seguridad<.
) 6 :8 9 Con la finalidad ue la superficie del talud no tenga erosi&n e!cesiva.
Método sueco – Casagrande
Este método recibe su nombre por los primeros estudios ue =izo el 4ngeniero ueco %atterson sobre los an+lisis de estabilidad de taludes en los deslizamientos del %uerto de >otemburgo al suroeste de uecia, en el cual se considera ue la superficie de )alla es de tipo cilíndrica, aplicado a suelos de tipo puramente co=esivo, A. Casgrande %ropone el siguiente procedimiento$ uelos puramente co=esivos$
c?@yo:6@ %or lo ue la f&rmula de resistencia al esfuerzo cortante ueda$ s 6 c B tan : ⇒ s 6 c e considera un arco de circunferencia con centro en y de radio *, como la uperficie =ipotética de falla, la masa de suelo del talud delimitada por esta circunferencia e moviliza rotando con respecto al punto .
)ig. D. étodo ueco
El momento actuante con respecto al origen de la circunferencia, es el producto 'el peso de la masa de suelo del talud delimitada por el segmento de circunferencia, ultiplicado por la distancia entre su centro de gravedad y la vertical del origen del círculo. A 6F ∗ d También contribuyen en el momento actuante, todas las estructuras ue se Encuentre sobre el talud en el +rea de influencia de la masa de suelo delimitada, por lo "ue la formula ueda$ A6E 0Fi7di1 El momento resistente con respecto al origen de la circunferencia, es el producto 'e las fuerzas ue se oponen al deslizamiento de la masa de suelo y ue en este caso on los efectos de la co=esi&n a lo largo de la superficie de falla supuesta. * 6 c ∗ #∗ *
Método de las dovelas – Fellenius
Este método es una variante del método sueco, en el cual se consideran con Co=esi&n y fricci&n, así como suelos estratificados o estructuras como presas de tierra de ecci&n compuesta.
En este método también se considera una superficie de falla de tipo cilíndrica, la Cual )ellenius dividi& en dovelas 0rebanadas1, el nGmero de dovelas se determina a Criterio del problema, procurando ue nunca coincida la base de una dovela en dos tipos 'e suelo. uelos con co=esi&n y fricci&n$
c ? @ y o : ? @ %or lo ue la f&rmula de resistencia al esfuerzo cortante ueda$ s 6 c B tan : An+lisis con esfuerzos totales s 6 c B Htan : An+lisis con esfuerzos efectivos ante la presencia de flujo de agua en el talud.
e considera también un arco de circunferencia con centro en y de radio *, Como la superficie =ipotética de falla, la masa de suelo del talud delimitada por esta Circunferencia se divide en dovelas y se analiza el deslizamiento con el desplazamiento 'e las dovelas en su base rotando con respecto al punto .
)ig. D.3 étodo de la dovelas
Analizando las acciones en una dovela, se considera ue se pueden despreciar las )uerzas normales y tangenciales, de confinamiento de las dovelas pr&!imas, debido a ue El mecanismo de falla de rotaci&n de todas las dovelas se da al mismo tiempo.
)ig. D.I An+lisis de una dovela
#os doctores >ilboy y A. Casagrande, desarrollaron un método para el an+lisis de #a estabilidad de taludes en fallas de rotaci&n de suelos =omogéneos con co=esi&n y )ricci&n, conocido como método del Círculo de fricci&n o Círculo :, este método consiste En determinar el estado de euilibrio de un polígono de fuerzas en donde los vectores *epresentan$ el peso propio de la masa de suelo contenida en el círculo de falla, la *eacci&n del suelo considerando la fricci&n y la co=esi&n del suelo.
)ig. D.D étodo del Círculo de )ricci&n
El vector F, corresponde al peso de la masa de suelo delimitada por la superficie, El talud y el plano de falla circular. Este peso se calcula determinando el +rea de influencia y multiplic+ndola por el peso específico del suelo. #a línea de acci&n del vector F es vertical por los efectos de la gravedad. El vector C, corresponde a la fuerza co=esiva y es la co=esi&n necesaria con para #ograr el euilibrio est+tico, multiplicada por la cuerda #J de la circunferencia. C 0c 10#J1
#a línea de acci&n del vector C, es paralela a la cuerda #J y su distancia al origen 'el círculo 0brazo de momento1, es$ K6#8#J7* El vector ), corresponde a la fuerza de fricci&n 0suelo L suelo1 necesaria para #ograr el euilibrio est+tico. #a línea de acci&n del vector ) pasa por el punto de intersecci&n de las líneas de Acci&n de F y de C, forma un +ngulo : con respecto a la normal del arco y es tangente Al círculo de fricci&n. *esolviendo el polígono de fuerzas, se puede determinar la magnitud de C, con lo "ue se puede determinar el valor de la co=esi&n necesaria cn para lograr el euilibrio Est+tico y compararla con la co=esi&n real del suelo c, para poder conocer el factor de eguridad de la superficie de falla propuesta, en funci&n de la co=esi&n.
Considerando ue el en método del circulo de fricci&n los tres vectores ue forman El polígono de fuerzas F, C y ), deben ser concurrentes 0interceptarse en un punto1, y la 'irecci&n de la fuerza ) debe ser tangente al círculo :. Taylor observa ue e!iste un %eue5o error 0Terzag=i lo considera del lado de la seguridad1 en cuanto al c+lculo del *adio del círculo :, y propone un factor de ajuste M$
Así también Taylor propone un método para determinar el factor de seguridad de Este an+lisis respecto a la resistencia al esfuerzo cortante del suelo en donde, el factor de eguridad del talud, sea igual al factor de seguridad en funci&n de la co=esi&n y el factor 'e seguridad en funci&n de la fricci&n, o sea$ ) 6 )C 6 ):
El método consiste en determinar varias veces el factor de seguridad de una isma superficie de falla por el método del circulo :, proponiendo diferentes valores del Nngulo de fricci&n :n , grafic+ndose los valores de )c y ):
)ig. D.2@ Criterio de Taylor para determinar el factor de seguridad en funci&n de la fricci&n O la co=esi&n.
ANALISIS DE CI$CULOS C$ITICOS
-no de los problemas ue se presentan en los métodos anteriormente descritos, Es el conocer en un talud, cual es la superficie de falla con el menor factor de seguridad, Con lo ue se conocería el grado de estabilidad. %ara encontrar un círculo crítico es preciso buscar la superficie de falla ue dé el )actor de seguridad mínimo. Considérense los siguientes an+lisis$ %rimero, si el centro de la circunferencia se mueve sobre una trayectoria Porizontal$ El arco de las superficies de falla desplaz+ndose =orizontal el centro de la Circunferencia no cambia, por lo tanto el momento resistente * no cambia, por lo ue el )actor de seguridad ) ser+ mínimo, cuando el momento actuante A sea m+!imo. A62QR
)ig. D.22 odelo para determinar el círculo crítico, moviendo el centro en )orma =orizontal
A 6F2d2 FQdQ FRdR Fd 2 6F2d2 6F2 0@16@
%or lo anterior el círculo crítico ue se tiene producto del mover en forma =orizontal El centro de un circulo de falla, est+ ubicado cuando el centro , se encuentra en la (ertical del centro del talud. egundo, si se coloca el centro de la circunferencia ue representa la superficie de )alla en el centro del talud, el factor de seguridad mínimo se presenta cuando el radio Tiende a infinito, pero es preciso encontrar el +ngulo central de este factor de seguridad ínimo.
)ig. D.2Q odelo para determinar el círculo crítico en funci&n del +ngulo central
omento resistente *$
* 6 Clr omento actuante A $
F 6 0P*senS 1 )alla incipiente 0)621 $
* 6 A
Con la finalidad de mejorar la estabilidad de los taludes desde el punto de vista de %revenci&n y correcci&n de fallas de taludes, se pueden establecer las siguientes *ecomendaciones. 'isminuir la pendiente del talud. Esta soluci&n como prevenci&n o correcci&n de )allas de taludes, es efectiva en suelos fricci&nate y co=esivo friccionarte, si las Condiciones físicas y econ&micas lo permiten, sin embargo en suelos co=esivos la ventaja 'e disminuir la pendiente, no garantiza un incremento significativo en la seguridad en Cuanto a la estabilidad del talud. Construcci&n de bermas o banuetas. Esta soluci&n se emplea también lo mismo %ara prevenir como para corregir, y consiste en colocar una berma o banueta de suelo En la parte baja del talud, con la intenci&n de reducir el momento actuante con el peso de #a berma, y de ser posible incrementar el momento resistente.
)ig. D.2D /erma o banueta
Estabilizaci&n de suelos. Esta soluci&n se emplea para prevenir fallas de taludes,
Consiste en adicionar substancias cementantes al suelo, para mejorar las características )ísicas del talud 0aumentar su resistencia al cortante1, este procedimiento tiene las 'esventajas de ser caro y su proceso constructivo es complejo. uros de retenimiento. Esta soluci&n se emplea cuando el desarrollo del talud es #imitado por las necesidades de los proyectos, y se debe de tener cuidado para ue el Uivel de desplante del muro uede por debajo de la superficie de falla. 'renaje. #a principal causa de fallas de taludes, est+ relacionada con la presencia 'el agua fluyendo dentro del suelo, es comGn escuc=ar y ver en las noticias ue en la Temporada de lluvias e!isten fallas en taludes 0en especial en laderas1, a e!cepci&n de las %resas de tierra, en los taludes deben de proyectarse obras de drenaje como cunetas, Contra cunetas, drenajes, etc., ue elimine filtraciones y flujo de aguas.
%I%LIO&$AFIA =ttps$88es.scribd.com8doc82QV3@W@83@8TiposXyXcausasXdeXfallasXenXtaludes
