INSTITUTO TECNOLOGICO DE CERRO AZUL [Fecha]
MECANICA DE SUELOS APLICADA INGENIERÍA CIVIL UNIDAD 6: ESTABILIDAD DE TALUDES ALUMNO:
JULIO CESAR GÓMEZ DE LA CRUZ DOCENTE: ING. SERGIO EMMANUEL ARRIETA VERA
ESTABILIDAD DE TALUDES Estabilidad de taludes: Por talud se entiende una porción de vertiente natural cuyo perfil original ha sido modificado con intervenciones artificiales relevantes con respecto a la estabilidad. Por derrumbe se entiende una situación de inestabilidad que concierne vertientes naturales y comprende considerables espacios de terreno. Introducción al análisis de estabilidad Para resolver un problema de estabilidad es necesario tener en cuenta las ecuaciones de campo y los vínculos constitutivos. Las primeras tienen que ver con el equilibrio, mientras que los vínculos describen el comportamiento del terreno. Tales ecuaciones son particularmente complejas ya que los terrenos son sistemas multifase, que se pueden convertir en sistemas monofase solo en condiciones de terreno seco, o de análisis en condiciones drenadas. En la mayor parte de los casos nos encontramos con suelos que además de saturados, son también bifase, lo que vuelve notoriamente complicado el análisis de las ecuaciones de equilibrio. Además es prácticamente imposible definir una ley constitutiva de validez general, ya que los terrenos presentan un comportamiento no-lineal y aún en caso de pequeñas deformaciones, son anisótropos y su comportamiento depende no solo del esfuerzo desviador, sino también del normal. Para enfrentar estas dificultades se introducen hipótesis que ayuden a simplificar: 1. Se usan leyes constitutivas simplificadas: modelo rígido perfectamente plástico. Se asume que la resistencia del suelo se expresa únicamente con los parámetros cohesión (c) y ángulo de rozamiento (φ), constantes para el terreno y característicos del estado plástico. Por tanto, se considera válido el criterio de rotura de Mohr-Coulomb. 2. En algunos casos se satisfacen solo en parte las ecuaciones de equilibrio.
6.1 Tipos y fallas en taludes En primer lugar se distinguen las que afectan principalmente a las laderas naturales de las que ocurren sobre todo en los taludes artificiales:
a) Factores Geomorfológicos: 1) Topografía de los alrededores del talud. 2) Distribución de las discontinuidades y estratificaciones.
b) Factores internos: 1) Propiedades mecánicas de los suelos constituyentes. 2) Estados de esfuerzos actuantes. 3) Factores climáticos y concretamente el agua superficial y subterránea. Se presentan a continuación las fallas más comunes de los taludes en las vía terrestres. En primer lugar, se distinguen las que afectan principalmente a las laderas naturales de las que ocurren sobre todo en los taludes artificiales.
Fallas ligadas a la estabilidad de las laderas naturales.
Se agrupan en esta división las fallas que ocurren típicamente en laderas naturales, aun cuando de un modo u otro también pudieran presentarse de manera ocasional en taludes artificiales. La inclinación de este talud tiene que ser suficientemente suave y/o su altura suficientemente pequeña para que sea estable. La inclinación del talud una vez que ha cesado el vertido talud máximo para el cual el material estable se denomina ángulo de reposo. El talud tendrá una inclinación media aproximadamente igual al ángulo de reposo que tendría si el material se vertiera directamente. -Deslizamiento superficial asociado a falta de resistencia por baja presión de confinamiento (Creep).
Se refiere esta falla al proceso más o menos continuo y por lo general lento de deslizamiento ladera abajo que se presenta en la zona superficial de algunas laderas naturales. En aras de la economía del lenguaje se utilizará en lo que sigue la palabra inglesa “creep” para referirse a ella, si bien eventualmente se podrá usar la expresión “deslizamiento superficial”. El creep suele afectar a grandes áreas y el movimiento superficial se produce sin una transición brusca entre la parte superficial móvil y las masas inmóviles mas profundas. El creep suele deberse a una combinación de las acciones de las fuerzas de gravedad y de otros varios agentes.
La velocidad de movimiento ladera debajo de un creep típico puede ser muy baja y rara vez excede de algunos centímetros por año. En rigor debe hablarse de dos clases de creep, según ha señalado Terzaghi: el estacional, que afecta sólo a la corteza superficial de la ladera que sufre la influencia de los cambios climáticos en forma de expansiones y contracciones térmicas o por humedecimiento y secado, y el masivo, que afecta a capas de tierra mas profundas, no interesadas por los efectos ambientales y que, en consecuencia, sólo se puede atribuir al efecto gravitacional. El primero, que en mayor o menor grado existe siempre, producirá movimientos que podrán variar con la época del año; el segundo se manifestará por movimientos prácticamente constantes. El espesor de la capa superficial a la que afecta el creep estacional es sumamente bajo y su dimensión máxima puede estimarse en un metro. No están claras todavía las causas por las que una ladera natural particular pueda entrar en un creep másico, a causa del cual una consta superficial, cuyo espesor puede ser en este caso de varios metros, comienza a moverse lentamente ladera abajo. Se ha hablado de una “resistencia fundamental” que representaría un límite tal que, si los esfuerzos actuales quedan abajo de el, la parte superficial de la ladera permanecerá en reposo, y que si los esfuerzos actuales los sobrepasan, se producirá el creep masivo. Aun cuando no están del todo definidos los conceptos de resistencia fundamental o las causas del creep, parece cierto que este movimiento se produce bajo niveles de esfuerzos actuales bajos, muy inferiores a los que corresponden a la máxima resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. En una ladera natural se cumplen tanto la condición de la existencia de un estado de esfuerzos actuantes, como la de que dichos esfuerzos actúen durante muy largo tiempo; esto explicaría el abatimiento de la resistencia en el material de la ladera, aun por debajo de niveles de esfuerzos bajos, del tipo de los reportados por Griggs y Bishop. Como ya se ha dicho, con frecuencia el creep afecta a grandes extensiones de terreno en declive. Como quiera que no se conozca un método seguro para detenerlo una vez que se inicia, se comprende la importancia que para el ingeniero tiene su localización oportuna, desde los primeros estudios de campo que se hagan para iniciar el proyecto o en la etapa del anteproyecto. Por eso es de fundamental importancia considerar cuales son los signos exteriores del fenómeno que el ingeniero puede advertir. Es lógico pensar que la velocidad de movimiento de la ladera se máxima en la superficie y vaya disminuyendo hacia el interior, donde aumentan las restricciones al movimiento. Este hecho, del que existe amplia evidencia experimental, se refleja por una inclinación de los árboles, postes y otros elementos similares, los que adoptan una posición perpendicular a la ladera, en vez de la natural, vertical. Es obvio que han de reflejarse en el movimiento todas las heterogeneidades que existan en la zona superficial de la ladera, las cuales crearán diferencias en la velocidad del movimiento que, a su vez, serán causa de agrietamientos, escalonamientos, rotura de muros, de bardas y de cualesquiera estructuras longitudinales que puedan existir.
Todos estos signos exteriores a localizar creeps al ingeniero experimentado que los busque con acuciosidad, pero el auxilio más importante en este aspecto proviene, una vez más, del uso sistemático y cuidadoso de los pares de aerofotografías y de su fotointerpretación. Localizado el creep, no se debe vacilar en cambiar el trazo de la vía terrestre, evitando sus problemas, pues no existe por el momento, ya se dijo, ningún remedio confiable contra este tipo de falla. De no evitarse el problema, los cortes y terraplenes de la vía terrestre estarán en continuo movimiento, con todos los inconvenientes de capacidad de servicio y conservación y con el riesgo, siempre inminente, de se produzcan fallas de todo tipo, originadas por el propio deslizamiento superficial. -Fallas asociadas a procesos de deformación acumulativa, generalmente relacionada con perfiles geológicos desfavorables.
Se refiere este título al tipo de fallas que se producen en las laderas naturales como consecuencia de procesos de deformación acumulativa, por la tendencia de grandes masas a moverse ladera abajo. Este tipo de fallas quizá es típico de laderas naturales en depósitos de talud o en otras formaciones análogas en cuanto a génesis geológica, formada por materiales bastante heterogéneos, no consolidada y bajo la acción casi exclusiva de las fuerzas gravitacionales. Dado el largo tiempo que tales esfuerzos gravitacionales actúan en los materiales del interior de la ladera, la resistencia al esfuerzo cortante podrá degradarse por procesos de deformación acumulativa y en ciertas zonas dentro de la ladera se desarrollarán estados de creep profundo, en el sentido utilizado por Goldstein y Ter-Stepanian. Según estos autores, se desarrollan estados de deformación continua muy lenta en aquellas zonas del interior de la ladera en que existan concentraciones locales de esfuerzos cortantes. En tales condiciones, la ladera puede deformarse durante largo tiempo, hasta que, eventualmente, tal acumulación de deformación produzca la ruptura del suelo y la formación de una superficie de falla generalizada en el interior de la propia ladera. Una vez producida la superficie de falla podrá ocurrir un deslizamiento rápido de las masas afectadas, o la tierra sobre la superficie de falla podrá permanecer en su posición, desde luego en un estado no muy alejado del equilibrio límite o critico. Ello dependerá, primordialmente, de la inclinación de la superficie de falla formada y, en menor grado, de las restricciones que creen al deslizamiento las heterogeneidades e irregularidades de forma y materiales que puedan existir a lo largo de la superficie de falla. La superficie de falla típica de un proceso de deformación acumulativa es de forma casi plana. A ello pueden contribuir varios factores, de los que el primero y mas importante quizá se la geología de la zona, pues en una ladera natural las estratificaciones tienden a seguir la forma de la frontera exterior de la ladera. Además, los procesos de deformación lenta anteriores a la falla estimulan más bien la generación de mecanismos de resistencia del tipo friccionante puro, lo que también contribuirá a la generación de planos de deslizamientos. Si la inclinación del plano es superior al ángulo de fricción que pueda tribuirse a la masa deslizante respecto a las masas fijas, que será algún valor en el orden del ángulo de resistencia residual del suelo.
La masa deslizará, pero si la inclinación de la superficie de falla es de orden del ángulo de resistencia residual (o algo mayor, contando con las restricciones locales al deslizamiento que se desarrollen en la propia superficie de falla), la masa “desprendida” podrá permanecer en su posición o moverse muy lentamente ladera abajo a lo largo de la línea de ruptura. La inclinación media de la superficie de falla es de unos 15º, siendo quizá 13º el valor que se pueda atribuir al ángulo de resistencia residual de los depósitos de talud. El nivel freático y en general la presencia de agua en los materiales en la proximidad de la superficie de falla desempeñan un papel fundamental en la estabilidad y, de hecho, hacen algo mas complejo en mecanismo que se ha descrito para la generación de estas fallas. Falla por deslizamiento superficial:
Cualquier talud está sujeto a fuerzas naturales que tienden a hacer que las partículas y porciones del suelo próximas a su frontera deslicen hacia abajo; el fenómeno es más intenso cerca de la superficie inclinada del talud a causa de la falta de presión normal confinante que allí existe. El fenómeno se pone de manifiesto a los ojos del ingeniero por una serie de efectos notables, tales como inclinación de los árboles, por efecto del arrastre producido por las capas superiores del terreno en que enraízan, movimientos relativos y rupturas de bardas, muros etc.; acumulación de suelos en las depresiones y valles y falta de los mismos en las zonas altas. Deslizamiento en laderas naturales sobre superficies de falla preexistentes:
En muchas laderas naturales se encuentra en movimiento hacia abajo una costa importante del material; producido por un proceso de deformación bajo esfuerzo cortante en partes más profundas, que llega muchas veces a producir una verdadera superficie de falla. Estos movimientos, a veces son tan lentos que pasan inadvertidos.
Falla por movimiento del cuerpo del talud:
En contraste con los movimientos superficiales lentos, pueden ocurrir en los taludes movimientos bruscos que afectan a masas considerables de suelo, con superficies de falla que penetran profundamente en su cuerpo. Estos fenómenos reciben comúnmente de deslizamiento de tierras. Dentro de estos existen dos tipos claramente diferenciados. En primer lugar, un caso en el cual se define una superficie de falla curva, a lo largo de la cual ocurre el movimiento del talud; estas son las fallas llamadas por rotación. En segundo lugar, se tienen las fallas que ocurren a lo largo de superficies débiles, asimilables a un plano en el cuerpo de talud o en su terreno de cimentación. Las fallas por rotación pueden presentarse pasando la superficie de falla por el pie del talud, sin interesar el terreno de cimentación o pasando adelante del pie.
Flujos
Se refiere este tipo de falla a movimientos más o menos rápidos de una parte de la ladera natural, de tal manera que el movimiento en sí y la distribución aparente de velocidades y desplazamientos recuerda el comportamiento de un líquido viscoso. La superficie de deslizamiento o no es distinguible o se desarrolla durante un lapso relativamente breve; es también frecuente que la zona de contacto entre la parte móvil y las masas fijas de la ladera sea una zona de flujo plástico. 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; son frecuentes los flujos en lodo. Flujo en materiales relativamente secos
En este grupo quedan comprendidos, en primer lugar, los flujos de fragmentos de roca, desde los muy rápidos (avalanchazas) hasta los que ocurren lentamente. Estos movimientos pueden explicarse en términos de la falla plástica de los contactos profundos entre los fragmentos de roca y, consecuentemente, afectan siempre grandes masas de fragmentos y suelen ser de catastróficas consecuencias. En segundo lugar, los flujos en suelos, relativamente secos ha ocurrido en “loess”, asociadas muchas veces a temblores. En este caso, aparentemente, el efecto del temblor fue causar una muy rápida destrucción de la estructura del material, produciendo una verdadera licuación, pero con el aire jugando el papel que en estos fenómenos por lo común corresponde al agua. Fenómenos similares se han registrado en arenas secas. Flujos en materiales húmedos. Flujos de lodos
Se trata ahora de flujos que requieren un proporción apreciable de agua contenida en el suelo, la cual desempeña un papel en la génesis y naturaleza de la falla; existe amplia graduación en la cantidad de agua que pueden contener los materiales, así como en el papel que ésta llega a tener en el desarrollo de la falla. Los flujos en materiales húmedos se denominan flujos de lodo cuando es muy elevado el contenido de agua de los materiales, por lo menos en la zona de fluencia, pero naturalmente no hay una distinción clara entre los “flujos de tierra” y los “flujos de lodo”. A veces se habla también de “flujo de detritus”, cuando el material que fluye contiene porcentaje, apreciable del orden un 50%, por lo menos de graves, boleos o fragmentos de rocas, embebidos en la matriz, de suelo más fino, tal como es común que suceda en los depósitos de talud o en muchas laderas de suelos residual. Los flujos de tierra en materiales terrenos no demasiado húmedo se desarrollan típicamente en el pie de los deslizamientos de tipo rotacional en el cuerpo del talud, que se describen más adelante y a veces ocurren en forma extraordinariamente rápida, como movimiento secundario del deslizamiento que tuvo lugar primeramente.
Estos flujos de tierra por lo común retienen mucha de la vegetación original, así como la estratigrafía y aspecto general de la formación en la que ocurrió el deslizamiento primario. Los flujos de tierra en suelos granulares finos son típicos de formaciones costeras y se asocian generalmente a la erosión marina y fluctuaciones respectivas de la presión de poro debidas a la ascensión el descenso del nivel del agua con las mareas, se originan con procesos análogos a la licuación. En los flujos con muy alto contenido de agua. La falla produce una completa perturbación estructural. La forma típica del deslizamiento es análoga al avance de un glaciar y la velocidad de desplazamiento puede variar desde unos pocos centímetros por año (casos reportados en la referencia no: 9), hasta la correspondiente a deslizamiento catastróficos. En flujos lentos es común que en la velocidad del movimiento influyan mucho las variaciones estacionales del clima, en tanto que los flujos rápidos suelen seguir a épocas de violenta precipitación pluvial. Los flujos de lodo muy rápidos se presentan muchas veces en laderas de las que se ha removido la cobertura vegetal por alguna razón y suelen comenzar en muy modestas proporciones, creciendo rápidamente con un poder de transporte del suelo sobre el que pasa que parece fuera de proporción con su importancia inicial; de esta manera se pueden desencadenar auténticos ríos de lodos, capaces de acusar verdaderas catástrofes sin duda su génesis debe incluir fenómenos de licuación de suelos. Los flujos de detritus se producen pro disminución de resistencia al esfuerzo cortante de la matriz fina de tales formaciones; la masa móvil se rompe en fragmentos cada vez menores a medida que avanza ladera abajo. Fallas por erosión:
Estas también son fallas de tipo superficial provocadas por arrastres de viento, agua, etc., en los taludes. El fenómeno es tanto más notorio cuando más empinadas sean las laderas de los taludes. Una manifestación típica del fenómeno suele ser la aparición de irregularidades en el talud, originalmente uniforme. Desde el punto de vista teórico esta falla suele ser imposible de cuantificar detalladamente, pero la experiencia ha proporcionado normas que la atenúan grandemente si se las aplica con cuidado. Fallas por licuación:
Estas fallan ocurren cuando en la zona del deslizamiento el suelo pasa rápidamente de una condición mas o menos firme a la correspondiente a una suspensión, con pérdida casi total de resistencia al esfuerzo cortante. Estas fallas ocurren en arcillas extrasensitivas y arenas poco compactas, las cuales, al ser perturbadas, pasan rápidamente de una condición más o menos estable o una suspensión, con la pérdida casi-total de la resistencia al esfuerzo cortante. Las dos causas que puede atribuirse esa pérdida de resistencia son: incremento de los esfuerzos cortantes actuantes y desarrollo de la presión de poros correspondiente, y por el desarrollo de presiones elevadas en el agua intersticial, quizás como consecuencia de un sismo, una explosión, etc. En Venezuela existen arenas con estas características al sur del Lago de Valencia, en Guigue.
Fallo por falta de capacidad de cargo en el terreno de cimentación
Este tipo de fallo se produce cuando el terreno tiene una capacidad de carga inferior o los cargas impuestas. Este tipo de folios sucede a menudo en el área metropolitana, debido a que se construye sobre rellenos no compactados o con un bajo nivel de compactación. En el coso de Las fundaciones, se colocan fundaciones superficiales en un terreno de baja capacidad de soporte o pilotes cuya profundidad no alcanzó el terreno firme. También ocurre el caso de construcciones muy pesadas paro el terreno en el que están situadas. Como éstos existen infinidad de cases adicionales, los cuales ocuparían una publicación completa.
Fallas relacionadas a la estabilidad de taludes artificiales:
Falla rotacional Se describe ahora los movimientos rápidos o prácticamente instantáneos que ocurren en los taludes y que afectan a masas profundas de los mismos con deslizamiento a lo largo de una superficie de falla curva que se desarrolla en el interior del cuerpo de talud, interesando o no al terreno de cimentación. Se considera que la superficie de falla se forma cuando en la zona de su futuro desarrollo actúan material. La resistencia que se debe considerar en cada caso particular es una cuestión importante que se tratará por separado en páginas subsecuentes de este capitulo; por el momento, basta decir que la resistencia que se supone superada al producirse falla rotacional es generalmente la resistencia máxima. Así pues, en el interior del talud existe un estado de esfuerzos cortantes que vence en forma más o menos rápida la resistencia al esfuerzo cortante del suelo; a consecuencia de ello sobreviene la ruptura del mismo, con la formación de una superficie de deslizamiento, a lo largo de la cual se produce la falla. Estos movimientos son típicos de los cortes y los terraplenes de una vía terrestre. Las fallas del tipo rotacional pueden producirse a lo largo de superficies de fallas identificables con superficies cilíndricas o conoidales cuya traza con el plano del papel sea un arco de circunferencia por lo menos con razonable aproximación; la cual, como se verá, resulta muy conveniente en el momento en que se desee establecer algún modelo matemático de falla que permita un cálculo numérico, o pueden adoptar formas algo diferentes, en la que por lo general influyen la secuencia geológica local, el perfil estratégico y la naturaleza de los materiales. Desde luego las fallas rotaciones de formas circular ocurren por lo común en materiales arcillosos homogéneos o en suelos cuyo comportamiento mecánico esté regido básicamente por su fracción arcillosa. En general afectan a zonas relativamente profundas del talud, siendo esta profundidad mayor (hablando sólo lo mismo, sin considerar el terreno de cimentación), cuanto más escarpado sea aquél.
Las fallas rotacionales circulares pueden ser de cuerpo de talud o de base; las primeras se desarrollan sin interesar al terreno de cimentación en tanto que las segundas redesarrollan parcialmente en él. Al ocurrir las fallas circulares pueden afectar a masas muy anchas, en comparación con las dimensiones generales superficies cilíndricos, o pueden ocurrir en forma conoidal, con un ancho pequeño comparado. Con su longitud. Las fallas rotacionales de forma distintas a la circular típica parecen estar asociadas sobre todo a arcillas sobre consolidadas, que se presentan en taludes no homogéneos, por diferencias en la meteorización, por influencia de la estratificación o por otras causas que se reflejan en discontinuidades o en desorden estructural en el talud. Son, por lo tanto, típicas de cortes. Ocurren siempre acompañadas de gran fragmentación de los materiales involucrados. La forma de la superficie de falla, que es siempre curva en estos casos, solo idealizadamente se puede considerar circular o formada por lo menos en parte por arcos de circunferencias. En realidad esta influida por fallas, juntas, contactos y otras discontinuidades de los materiales. Este hecho es especialmente notable en suelos residuales.
Falla traslacional Estas fallas por lo general consisten en movimientos trasnacionales importantes del cuerpo del talud sobre superficies de fallas básicamente planas, asociadas a la presencia de estratos pocos resistentes localizados a poca profundidad bajo el talud. La superficie de falla se desarrolla en forma paralela al estrato débil y se remata en sus extremos por dos cantiles, por lo general formados por agrietamientos. Los estratos débiles que fomentan estas fallas son por lo común de arcillas blandas o de arenas finas o limos no plásticos sueltos. Con mucha frecuencia, la debilidad del estrato esta ligada a elevadas presiones de poros en el agua contenidas en las arcillas o a fenómenos de elevación de presión de agua en estratos de arena (Acuíferos). En este sentido las fallas pueden estar ligadas también al calendario de las temporadas de lluvias en la región. Las fallas de una franja superficial son típicas de laderas naturales formadas por materiales arcillosos productos de meteorización de las formaciones originales. Se suelen provocar por el efecto de la sobre carga impuesta por un terraplén construidos sobre la ladera. En esta falla el movimiento ocurre casi sin distorsión. ste tipo de fallas abarca movimientos en que se combinan la rotación y la traslación dando lugar a superficies de fallas compuestas en que se desarrollan zonas planas a la vez que tramos curvos, asimilables a arcos circulares. Fallas con superficies compuestas
En general, estas superficies están predeterminadas por la presencias de heterogeneidades dentro del talud.
En general es el predominio de las partes circulares o planas el que sirve para clasificar la falla como rotacional o traslacional, quedando la categoría de fallas compuestas para los casos en que ambas curvas se reparten más o menos por igual. Las fallas compuestas suelen producir la distorsión de los materiales, que es típicas de las fallas circulares. Fallas Múltiples Se trata ahora de estudiar aquellas fallas que se producen con varias superficies de deslizamientos, sean simultaneas o en rápida sucesión. Conviene distinguir las fallas sucesivas y las regresivas. Ambas son comunes en laderas naturales en las que se practicas un corte.
Tipología de fallas.
En general se toma superficie de falla circular – A partir de observaciones
Falla de Pie Material más resistente
Falla profunda
Falla de Talud (localizada)
FORMACIÓN DE LA SUPERFICIE DE FALLA Y FALLA PROGRESIVA.
6.2 Métodos de análisis de fallas en taludes Método de las dovelas o rebanadas. Conocido también como método Sueco, método de las Dovelas o método U.S.B.R. Este método asume superficies de falla circulares, divide el área de falla en tajadas verticales, obtiene las fuerzas actuantes y resultantes para cada tajada y con la sumatoria de estas fuerzas obtiene el Factor de Seguridad. Fue el primer método en ser ampliamente aceptado. No se dispone de una solución rigurosa para los esfuerzos normales, pero el método de las dovelas, desarrollado por Fellenius, ha comprobado que es suficientemente aproximado para estos cálculos. Métodos aproximados: • • •
Método ordinario o de Fellenius. Método simplificado de Bishop Método simplificado de Jambu.
Métodos precisos: • • •
Método de Morgenstern – Price. Método de Spencer. Método de Sarma.
Métodos aproximados: Método ordinario o de Fellenius. La zona de falla se divide en rebanadas verticales.
No es necesario que todas tengan el mismo ancho y para facilitar los cálculos se hace que sus límites coincidan con las intersecciones de la circunferencia con los estratos de suelo por abajo y con el paramento del talud por arriba. Al hacer el análisis se considera que cada rebanada actúa independientemente de las colindantes: no se desarrolla esfuerzo cortante entre ellas y las presiones normales en cada lado de la dovela producidas por las colindantes son iguales. Las fuerzas que actúan sobre una dovela son a) El peso o fuerza de gravedad, la cual se puede descomponer en una tangente y una normal a la superficie de falla.
b) Las fuerzas resistentes de cohesión y fricción que actúan en forma tangente a la superficie de falla. c) Las fuerzas de presión de tierras y cortante en las paredes entre dovelas, las cuales no son consideradas por Fellenius, pero sí son tenidas en cuenta en otros métodos de análisis más detallados.
El método de Fellenius calcula el Factor de seguridad con la siguiente expresión: 𝐹𝐹𝐹𝐹 =
𝐹𝐹. 𝑆𝑆. =
∑ 𝑁𝑁 ∑ 𝐷𝐷
∑[𝐶𝐶´𝑏𝑏 𝐿𝐿𝑖𝑖 + (𝑊𝑊 𝑖𝑖 cos 𝛼𝛼𝑖𝑖 − 𝑢𝑢𝑖𝑖 𝐿𝐿𝑖𝑖 ) tan ∅´] ∑ 𝑊𝑊𝑖𝑖 sin 𝛼𝛼𝑖𝑖
α = Angulo del radio del círculo de falla con la vertical bajo el centroide en cada tajada. W = Peso total de cada tajada. u = Presión de poros = γ w h w b = Ancho de la tajada C’, φ = Parámetros de resistencia del suelo.
La fuerza vertical que actúa en cada rebanada, W, incluye el peso del suelo más el del agua directamente arriba de ella; también incluye el peso de cualquier carga externa; como una estructura. La fuerza neta o efectiva que actúa hacia abajo en la parte curva de la rebanada, es el peso total menos la fuerza hacia arriba debida al esfuerzo neutro, W = W -U. La fuerza hacia arriba U, se halla multiplicando el esfuerzo neutro u (que se calcula por la red de flujo) por el ancho de la dovela. El momento de las fuerzas verticales es la suma algebraica de los momentos del peso total W de cada una de las dovelas con respecto al centro de la circunferencia, Wd. A este momento hay que añadir, algebraicamente, los momentos totales de la componente horizontal de la presión del agua sobre el talud y de la, presión del agua en las grietas. Se han hecho: muchas Variaciones y refinamientos de éste método básico. Aunque ninguno es riguroso, se ha comprobado que son suficientemente exactos para el análisis y proyecto. Para hacer el análisis es necesario tantear un gran número de posibles superficies de falla; la que tenga el factor, de seguridad menor será la superficie más crítica, esto es, la superficie en la cual es más probable que ocurra la falla Taludes en arenas La estabilidad de un talud homogéneo con su suelo de cimentación, construido con un suelo "puramente friccionante", tal como una arena limpia, es una consecuencia de la fricción que se desarrolla entre las partículas constituyentes, por lo cual, para garantizar estabilidad bastara que el ángulo del talud sea menor que el ángulo de fricción interna de la arena, que en un material suelto seco y limpio se acercará mucho al ángulo de reposo. Por lo tanto, la condición límite de estabilidad es, simplemente:∇ α=ø∇ Sin embargo, si el ángulo α es muy próximo a ø, los granos de arena próximos a la frontera del talud, no sujetos a ningún confinamiento importante, quedarán en una condición próxima a la de deslizamiento incipiente, que no es deseable por ser el talud muy fácilmente erosionable por el viento o el agua. Por ello es recomendable que en la práctica α sea algo menor que ø. La experiencia ha demostrado que si se define un factor de seguridad como la relación entre los valores de α y ø, basta que tal factor tenga un valor del orden 1.1 o 1.2 para que1a erosionabilidad superficial no sea excesiva. Método simplificado de Bishop. Bishop (1955) presentó un método utilizando Dovelas y teniendo en cuenta el efecto de las fuerzas entre las Dovelas. Originalmente desarrollado para roturas circulares, considera que las interacciones entre rebanadas son nulas. El cálculo se lleva a cabo buscando el equilibrio de momentos respecto al centro del arco circular, aunque en la versión posterior se puede aplicar a superficies no curvas definiendo centros ficticios. Este solo aplica a superficies de rotura circulares. Los resultados obtenidos del FS tienden a ser más elevados que en el método de Fellenius. La solución rigurosa de Bishop es muy compleja y por esta razón se utiliza una versión simplificada de su método, de acuerdo a la expresión:
𝐹𝐹. 𝑆𝑆. =
𝐹𝐹𝐹𝐹 =
∑[𝐶𝐶´𝑏𝑏 + (𝑊𝑊 − 𝑢𝑢𝑢𝑢) tan ∅´]/𝑚𝑚𝑚𝑚 ∑ 𝑊𝑊 sin 𝛼𝛼 [𝐶𝐶´𝑏𝑏 + (𝑊𝑊 − 𝑢𝑢𝑢𝑢) tan ∅´] � tan 𝛼𝛼 tan ∅ cos 𝛼𝛼 �1 + � 𝐹𝐹𝐹𝐹 1 𝑎𝑎 ∑ 𝑊𝑊 sin 𝛼𝛼 + 𝛾𝛾𝑤𝑤 𝑍𝑍 2 � � 𝑅𝑅 2
∑�
Donde:
tan 𝛼𝛼 tan ∅ 𝐹𝐹𝐹𝐹
�
𝑚𝑚𝑚𝑚 = cos 𝛼𝛼 �1 +
b = Ancho de la Dovela W = Peso de cada dovela C’, φ = Parámetros de resistencia del suelo. u = Presión de poros en la base de cada dovela = γwxhw α = Angulo del radio y la vertical en cada dovela. Método simplificado de Jambu. Jambu (1973) presenta un método de Dovelas para superficies de falla curvas, no necesariamente circulares, también supone que la interacción entre rebanadas es nula, pero a diferencia de Bishop busca el equilibrio de fuerza y no de momentos.
Experiencias posteriores hicieron ver que la interacción nula en el caso de equilibrio de fuerzas era demasiado restrictivo, lo que obligó a introducir un factor de corrección empírico aplicable al FS. En versiones posteriores, en el denominado método riguroso, se define una línea de empuje entre rebanadas y se buscan los equilibrios en fuerzas y momentos respecto al centro de la base de cada una.
𝐹𝐹𝐹𝐹 =
𝑓𝑓𝑜𝑜 ∑ �
[𝐶𝐶´ + (𝛾𝛾ℎ𝑖𝑖 − 𝛾𝛾𝑤𝑤 ℎ𝑤𝑤𝑤𝑤 ) tan ∅´](1 + tan2 𝛼𝛼𝑖𝑖 )𝑏𝑏𝑖𝑖 � tan 𝛼𝛼 tan ∅ �1 + � 𝐹𝐹𝐹𝐹 1 ∑ 𝑊𝑊𝑖𝑖 tan 𝛼𝛼𝑖𝑖 + 𝛾𝛾𝑤𝑤 𝑍𝑍 2 2
Donde 𝑓𝑓𝑜𝑜 depende de la curvatura de la superficie de falla. 𝑑𝑑 𝑑𝑑 2 𝑓𝑓𝑜𝑜 = 1 + 𝑘𝑘 � − 1.4 � � � 𝑡𝑡 𝑡𝑡
Para c´= 0 → k=0.31 Para c´= 0 → k=0.50 Dond0e:
𝑐𝑐´: Cohesión en términos de tensiones efectivas;(Kn/m) Φ´: Angulo de fricción interna; (°) 𝛾𝛾 : Peso específico del terreno.
𝛾𝛾𝑤𝑤 = Peso específico del agua;
ℎ: Altura de la dovela en la parte media. ℎ𝑤𝑤 : Altura del nivel del agua.
α = ángulo positivo o negativo de la base de la dovela con respecto a la horizontal. 𝑏𝑏: Ancho de las dovelas.
𝐿𝐿: Longitud de la base de la dovela. 𝑊𝑊: Peso.
𝑧𝑧: Altura del nivel de agua en la grieta de tracción.
Métodos precisos: Método de Spencer
Este pertenece a la categoría de los denominados rigurosos. Supone que la interacción entre rebanadas aparece una componente de empuje con ángulo de inclinación constante, por lo que, mediante iteraciones, analiza tanto el equilibrio en momentos como en fuerzas en función de ese ángulo, hasta hacerlo converger hacia un mismo valor, calculando el FS correspondiente. Es aplicable tanto a roturas circulares como generales. La hipótesis de trabajo es que las fuerzas inter-franjas están igualmente inclinadas respecto a la horizontal Xi = 8Ei. Estableciendo el equilibrio de fuerzas horizontales, obtendremos: 𝑇𝑇 𝑖𝑖 cos 𝛼𝛼𝑖𝑖 − 𝑁𝑁𝑖𝑖 sin 𝛼𝛼𝑖𝑖 = −(𝐸𝐸𝑖𝑖 − 𝐸𝐸𝑖𝑖−1 )
Equilibrio de fuerzas verticales:
𝑇𝑇 𝑖𝑖 cos 𝛼𝛼𝑖𝑖 − 𝑁𝑁𝑖𝑖 sin 𝛼𝛼𝑖𝑖 = 𝑊𝑊𝑖𝑖 (𝑋𝑋𝑖𝑖 − 𝑋𝑋𝑖𝑖−1 ) = 𝑊𝑊𝑖𝑖 − 8(𝐸𝐸𝑖𝑖 − 𝐸𝐸𝑖𝑖−1 )
Tomando momentos de la relación de Mohr – Colomb: 0=
∑[(𝑁𝑁𝑖𝑖 cos 𝛼𝛼𝑖𝑖 − 𝑢𝑢𝑖𝑖 𝑏𝑏𝑖𝑖 ) tan ∅´𝑖𝑖 ] − 𝐹𝐹𝐹𝐹 ∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖 sin 𝛼𝛼𝑖𝑖
𝑇𝑇𝑖𝑖 = 𝐶𝐶𝑖𝑖 𝑏𝑏𝑖𝑖 + (𝑁𝑁𝑖𝑖 − 𝑈𝑈𝑖𝑖 𝑏𝑏𝑖𝑖 ) tan ∅𝑖𝑖 Resolviendo el sistema de 3n ecuaciones con 3n incógnitas, obtendremos un sistema de dos ecuaciones implícitas en FS y 8 de la forma. ∑ �𝑐𝑐𝑖𝑖 � Donde:
𝑏𝑏𝑖𝑖 𝑏𝑏 + (𝑁𝑁𝑖𝑖 − 𝑢𝑢𝑖𝑖 � 𝑖𝑖 �)� tan ∅´𝑖𝑖 � cos 𝛼𝛼𝑖𝑖 cos 𝛼𝛼𝑖𝑖 − 𝐹𝐹𝐹𝐹 = 0 ∑ 𝑊𝑊𝑖𝑖 sin 𝛼𝛼𝑖𝑖
8 − tan 𝛼𝛼𝑖𝑖 (𝐶𝐶𝑖𝑖 𝑏𝑏𝑖𝑖 − 𝑢𝑢𝑖𝑖 𝑏𝑏𝑖𝑖 tan 𝜃𝜃𝑖𝑖 ) 𝐹𝐹𝐹𝐹 𝑁𝑁𝑖𝑖 = tan 𝛼𝛼𝑖𝑖 cos 𝛼𝛼𝑖𝑖 �(tan 𝛼𝛼𝑖𝑖 − 8) + (1 + 8 tan 𝛼𝛼𝑖𝑖) � 𝐹𝐹𝐹𝐹 𝑊𝑊𝑖𝑖 +
Método de Morgenstern – Price. El método de todo de Morgenstern y Price (1965) asume que (1965) asume que existe una función que relaciona las fuerzas de cortante y las fuerzas normales entre dovelas. Esta función puede considerarse constante como en el caso del método Spencer o puede considerarse otro tipo de función. Esta posibilidad de suponer una determinada función para determinar los valores de las fuerzas entre dovelas lo hace un método más riguroso que el de riguroso que el de Spencer. Asume que la inclinación de las fuerzas laterales sigue una forma determinada, además satisface todas las condiciones de equilibrio. Al igual que el método de Spencer, es un método muy preciso, prácticamente aplicable a todas las geometrías y perfiles de suelo. 𝑿𝑿 = 𝝀𝝀𝝀𝝀(𝒙𝒙)𝑬𝑬
Donde X y E son las fuerzas verticales y horizontales entre rebanadas, 𝝀𝝀 es un factor de escala desconocida que es resuelto por parte de las incógnitas, y F(x) es una función que asume las fuerzas laterales. Método de Sarma. El método de Sarma (1973) es muy diferente a todos los métodos descritos anteriormente porque éste considera que el coeficiente sísmico y el factor de seguridad son desconocidos. Se asume entonces, un factor de seguridad y se encuentra cuál es el coeficiente sísmico requerido para producir éste. Generalmente, se asume que el factor de seguridad es 1.0 y se calcula el coeficiente sísmico requerido para que se obtenga este factor de seguridad. En el método de Sarma, la fuerza cortante entre tajadas es una relación con la resistencia al
cortante. El procedimiento de Sarma fue desarrollado para análisis sísmicos de estabilidad y tiene algunas ventajas sobre otros métodos para este caso.
Donde
𝑿𝑿 = 𝝀𝝀𝝀𝝀(𝒙𝒙)𝑺𝑺𝒗𝒗
Sv: es la fuerza de corte disponible en el segmento límite. 𝝀𝝀: es un parámetro de escala desconocida.
F(x) es una función que asume las fuerzas laterales. Método de Taylor Taylor (1948), desarrollo, con base en el método del circulo de fricción, gráficas para determinar el factor de seguridad mínimo de un talud homogéneo que se encuentra sobre un estrato de suelo más competente o un estrato de roca, tanto para materiales con c≠ 0 y Ø= 0. Taylor considera una falla de base por rotación, que en el medio no existen grietas de tensión y no se presentan cargas externas o flujo de agua en el talud. El factor de seguridad mínimo del talud se determina con la ecuación:
𝑐𝑐
𝐹𝐹𝐹𝐹 = 𝑁𝑁 � 𝑢𝑢 � 𝛾𝛾𝛾𝛾
Fs.: Factor de seguridad. N: Número de estabilidad. Cu: Cohesión del material. Ɣ: Peso volumétrico de suelo. H Altura del talud.
para c≠ 0 y Ø≠ 0
el
Grafica de estabilidad caso
En los ábacos de Taylor se ven las reacciones de estos números de estabilidad con los ángulos de talud. De ello se deduce, según los datos de entrada, los valores de la altura crítica (Hc), o del ángulo del talud (β): 𝐻𝐻𝑐𝑐 =
𝑁𝑁𝑠𝑠 𝑐𝑐𝑑𝑑 …. 𝛾𝛾
𝐹𝐹𝑆𝑆 =
𝐻𝐻𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝐻𝐻𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟
Comparando la altura real con la crítica se podrá saber el factor de seguridad a la estabilidad existente:
Método de círculos de fricción.
Este método es aplicable para el caso de que la superficie de deslizamiento se suponga circular y, de acuerdo con la figura siguiente, puede, para el caso activo, desarrollarse como sigue:
Considerando el talud de la imagen, con un círculo de falla escogido; con centro en 0, del círculo de falla, puede tratarse el círculo de fricción de radio. 𝑟𝑟 = 𝑅𝑅 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠∅
Donde ∅ es el ángulo de fricción del material constituyente del talud. Si 𝑓𝑓 es la resultante de la reacción normal y de fricción en un elemento de arco de la superficie de falla supuesta, formara con la normal a esta superficie un ángulo ∅ y, por lo tanto, será tangente al círculo de fricción, según se desprende evidentemente en la figura.
El equilibrio de la masa de suelo deslizante bajo estudio depende de la acción de la siguiente fuerza: W: peso de la masa del suelo, que pasa por el centro de gravedad de dicha masa.
C: fuerza total de cohesión desarrollada a lo largo de toda la superficie de deslizamiento y generada por la cohesión del suelo F: resultante total de las reacciones normales y de fricción. La fuerza c se puede calcular en magnitud con la siguiente expresión. 𝐶𝐶 = 𝑐𝑐𝑒𝑒 𝐿𝐿´
Dónde: ce es la cohesión del suelo requerida para el equilibrio, L´: la longitud de la cuerda del arco de deslizamiento supuesto. La línea de acción de la fuerza C debe ser paralela a la cuerda AB. Puesto que la cuerda es la línea que cierra el dinámico de las fuerzas de cohesión que se desarrollan a lo largo de la superficie de falla supuesta. Tomando momentos respecto al punto 0 podrá escribirse: 𝑐𝑐𝑒𝑒 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑐𝑐𝑒𝑒 𝐿𝐿´𝑥𝑥
Donde x es el brazo de momento correspondiente a la fuerza c, que fija la línea de acción de esta. 𝑥𝑥 =
𝐿𝐿 𝑅𝑅 𝐿𝐿´
El valor de x es independiente de Ce. La fuerza F es la resultante total de las fuerzas f que son tangentes al círculo de fricción; estas fuerzas F no constituyen pues un sistema concurrente y la fuerza F no será tangente al círculo de fricción. La posición F respecto a 0 puede definirse por la expresión.
𝑑𝑑: Distancia de 0 a F
𝑑𝑑 = 𝐾𝐾 𝑅𝑅 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 ∅
K: un factor de proporcionalidad mayor que 1, que depende de la distribución de esfuerzos a lo largo del arco AB y del ángulo central AOB=2Ө Rφ: los sentido usuales Taylor da una gráfica en la que se puede encontrar el valor de K en función del ángulo central AOB=2Ө; esta constituida con la hipótesis de una distribución senoidal de esfuerzos normales a lo largo del arco AB, con valor nulo para el esfuerzo en los puntos A y B.
Con la línea de acción de W y C puede encontrarse su punto de concurrencia, por el cual ha de pasar la fuerza, pues si la masa deslizante ha de estar en equilibrio, W, C y F han de ser concurrentes. Con esto se define la línea de acción de F, que pasa por el mencionado punto de concurrencia de W y C y es tangente a una circunferencia con centro en 0 y radios KR sin φ. Conocida las líneas de acción de F y C puede construirse con W, conocido en magnitud y posición, un triángulo de fuerzas en el cual puede determinarse la magnitud de C necesaria para el equilibrio. La cohesión del material constituyente del talud es conocida por pruebas de laboratorio y vale c: el valor necesario del parámetro para que el talud sea estable según el cálculo, es decir, para tener la condición de equilibrio de las fuerzas actuantes es, según la expresión. 𝑐𝑐𝑒𝑒 =
𝑐𝑐 𝐿𝐿´
Que puede ya puede calcularse. Por ello, puede determinarse la relación. 𝐹𝐹𝑒𝑒 =
𝑐𝑐 𝑐𝑐𝑒𝑒
Con lo cual se obtiene un factor de seguridad asociado al círculo escogido en términos de la cohesión. Si el valor de φ con el cual se construyó el círculo de fricción es el real del suelo, la expresión anterior proporciona un factor de seguridad del talud, el que estaría trabajando, pudiera decirse, en condición limite respecto a la fricción.
6.3 ANALISIS DE CIRCUITOS CRITICOS
Uno de los problemas que 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 que se conocería el grado de estabilidad. En taludes de material cohesivo homogéneo en el cuerpo y en su cimentación, se han realizado estudios para determinar sus círculos críticos, un estudio establece que el ángulo de inclinación del talud con la horizontal, marca una frontera en los 53º, que establece:
Para encontrar un círculo crítico es preciso buscar la superficie de falla que dé el factor de seguridad mínimo. Considérense los siguientes análisis: Primero, si el centro de la circunferencia se mueve sobre una trayectoria horizontal: El arco de las superficies de falla desplazándose horizontal el centro de la circunferencia no cambia, por lo tanto el momento resistente MR no cambia, por lo que el factor de seguridad FS será mínimo, cuando el momento actuante MA sea máximo.
Derivando con respecto a x e igualando a cero
Por lo anterior el círculo crítico que se tiene producto del mover en forma horizontal el centro de un circulo de falla, está ubicado cuando el centro O, se encuentra en la vertical del centro del talud. Segundo, si se coloca el centro de la circunferencia que representa la superficie de falla en el centro del talud, el factor de seguridad mínimo se presenta cuando el radio tiende a infinito, pero es preciso encontrar el ángulo central de este factor de seguridad mínimo.
El máximo valor de N es 0.181, cuando el ángulo θ vale 1.165 radianes (66º 45´), en el intervalo (0,2π), por lo tanto, la cohesión teórica de equilibrio es:
Taylor Suelos cohesivos Taylor explica que en el análisis de taludes en suelos cohesivos homogéneos, la cohesión necesaria para garantizar la estabilidad del talud es proporcional a su peso volumétrico y a su altura.
Esta expresión se convierte en una igualdad la colocarle una constante de proporcionalidad Ne, que se le conoce como: número de estabilidad.
De donde el factor de seguridad es:
Taylor relaciono los valores del ángulo del talud β con los números de estabilidad Ne.
Como puede verse los círculos críticos en taludes con ángulo entre 0º y 53º, son de falla de base o profunda (Ne=0.181) y los mayores de 53º corresponden a fallas de pie de talud, En el caso que existan estratos resistentes en la cimentación, se puede considerar el número de estabilidad Ne=0.181, si el estrato resistente se encuentra a una profundidad de 3 o más veces la altura H, de lo contrario se considera que el círculo crítico es tangente al estrato resistente. Suelos con cohesión y fricción En suelos con cohesión y fricción, Taylor desarrollo un método para determinar el factor de seguridad FS de superficies de falla en taludes en función de su cohesión:
Este factor de seguridad está analizado en función de la cohesión. En esta fórmula Ne, es diferente al usado por Taylor en suelos cohesivos (corresponde a su reciproco). Taylor propone una gráfica para obtener el número de estabilidad Ne, en función del ángulo del talud β y el ángulo de fricción del suelo φ, en superficies de falla de pie de talud.
Este método representa una primera aproximación para conocer la estabilidad de un talud en suelo cohesivo friccionante y será preciso analizar también la estabilidad por falla de base o profunda.
Fellenius Fellenius realizó investigaciones en suelos puramente cohesivos, para la determinación de los círculos críticos en fallas de pie de talud. El método consiste en determinar el origen la circunferencia que representa la superficie de falla crítica que pasa por el pie del talud, trazando dos líneas rectas, una que forma un ángulo α1 con el talud en el pie y la otra que forma un ángulo α2 con la horizontal en la superficie.
Jambu Jambu estudia también la forma de determinar el factor de seguridad de círculos de falla críticos por el pie del talud, aplicando la formula ocupada en el método de Taylor.
Con la diferencia de que en sus gráficas el número de estabilidad Ne está en función de la inclinación del talud β y del parámetro λcϕ que a continuación se expresa.
6.4 PREVENCION Y CORRECCION DE FALLAS EN TALUDES Con la finalidad de mejorar la estabilidad de los taludes desde el punto de vista de prevención y corrección de fallas de taludes, se pueden establecer las siguientes recomendaciones. Disminuir la pendiente del talud. Esta solución como prevención o corrección de fallas de taludes, es efectiva en suelos friccionantes y cohesivo friccionantes, si las condiciones físicas y económicas lo permiten, sin embargo en suelos cohesivos la ventaja de disminuir la pendiente, no garantiza un incremento significativo en la seguridad en cuanto a la estabilidad del talud. Construcción de bermas o banquetas. Esta solución se emplea también lo mismo para prevenir como para corregir, y consiste en colocar una berma o banqueta de suelo en la parte baja del talud, con la intención de reducir el momento actuante con el peso de la berma, y de ser posible incrementar el momento resistente.
Estabilización de suelos. Esta solución se emplea para prevenir fallas de taludes, consiste en adicionar substancias cementantes al suelo, para mejorar las
características físicas del talud (aumentar su resistencia al cortante), este procedimiento tiene las desventajas de ser caro y su proceso constructivo es complejo. Muros de retenimiento. Esta solución se emplea cuando el desarrollo del talud es limitado por las necesidades de los proyectos, y se debe de tener cuidado para que el nivel de desplante del muro quede por debajo de la superficie de falla. Drenaje. La principal causa de fallas de taludes, está relacionada con la presencia del agua fluyendo dentro del suelo, es común escuchar y ver en las noticias que en la temporada de lluvias existen fallas en taludes (en especial en laderas), a excepción de las presas de tierra, en los taludes deben de proyectarse obras de drenaje como cunetas, contracunetas, drenajes, etc., que elimine filtraciones y flujo de aguas.
6.5 SOFTWARE DE APLICACIÓN GGU-STABILITY Cálculo de estabilidad de taludes y estructuras de refuerzo mediante tierra armada, geotextiles, anclajes y pernos de anclaje.
Propiedades Técnicas: •
Cálculo de factores de seguridad por el método de Janbu, con mecanismos de rotura de cuerpos rígidos, o con el método de las cuñas deslizantes.
•
Cálculo de la estabilidad global del sistema (Bishop).
•
Seguridad al deslizamiento.
•
Seguridad al vuelco.
•
Verificación de la capacidad portante del suelo.
•
Cálculo a flexión de placas de hormigón como estructura de refuerzo utilizando la interfaz (propiedad exportar) con el Programa GGU-SLAB para cálculo de placas.
•
Cálculo de las cargas máximas admisibles de los pernos de anclaje.
•
Ingreso y cambio de datos del sistema mediante tablas o directamente en el gráfico.
•
Generación automática de una cuadrícula para el ingreso manual de datos.
•
Consideración de aceleraciones horizontales y verticales producidas por movimientos sísmicos.
•
Consideración de la presión de poros, líneas y redes de presiones
•
Interfaz con el programa GGU-SS FLOW2D (Cálculo de redes de flujo estacionario en un sistema bidimensional).
•
Edición libre de la hoja de emisión.
•
Copia de detalles de pantalla, por ejemplo para edición del texto.
•
Sistema MiniCAD para insertar rótulos o gráficos adicionales en la hoja de resultados.
SLOPE/W SLOPE/W de GEO-SLOPE es el software líder de análisis de estabilidad en suelos en declive para calcular el factor de seguridad de las pistas de tierra y roca. Con SLOPE/W, se puede analizar al mismo tiempo sencillos y complejos problemas para una variedad de formas de desnivel de la superficie, condiciones de presión de agua de los poros, las propiedades del suelo, métodos de análisis y condiciones de carga. SLOPE/W de GEO-SLOPE es el software líder de análisis de estabilidad en suelos en declive para calcular el factor de seguridad de las pistas de tierra y roca. Con SLOPE/W, se puede analizar al mismo tiempo sencillos y complejos problemas para una variedad de formas de desnivel de la superficie, condiciones de presión de agua de los poros, las propiedades del suelo, métodos de análisis y condiciones de carga.
Usando equilibrio límite, SLOPE/W puede modelar los tipos de suelo
heterogéneos, condiciones complejas de presión y geometría de la superficie de deslizamiento estratigrafica y variables de presión de agua en los poros, utilizando una
gran
variedad
de
tipos
de
suelo.
Los análisis de estabilidad de taludes pueden ser realizados utilizando los parámetros de entrada determinista o probabilística. Los cálculos se destacan por un análisis de elementos finitos de estrés que pueden ser utilizados más allá de los cálculos de equilibrio límite, para el análisis de estabilidad de talud más completo disponible. Con esta amplia gama de características, SLOPE/W se puede utilizar para analizar casi cualquier problema de estabilidad de talud que encontrará en sus proyectos
de
ingeniería
geotécnica,
civil
y
explotación
minera.
Es fácil de Usar. Defina un modelo de estabilidad: La exclusiva tecnología CAD SLOPE/W le permite crear la geometría por el diseño en pantalla. Puede incluso importar una imagen DXF para ayudarle. A continuación, elija un método de análisis, especifique las propiedades del suelo y la presión del agua, defina las cargas de refuerzo, y puede crear sus simulaciones de superficies en declive.
