tema 4 parte2
DESCRIPTION
Tema 4 Parte2TRANSCRIPT
-
TEMA 4. MECANICA DEL SUELO (III)
Estabilidad de taludes
Mecnica de Suelos y Rocas 2 Grado TM, RE y C. Departamento de Geologa. Universidad de Jan. EPS Linares. Curso 2012/2013
Manawatu Gorge, Nueva Zelanda
-
Taludes: Suelo Roca
Taludes:
Naturales Artificiales:
Cortes Terraplenes
Mecnica de Suelos y Rocas 2 Grado TM, RE y C. Departamento de Geologa. Universidad de Jan. EPS Linares. Curso 2012/13
TIPOS DE TALUDES
-
TALUDES EN SUELOS: ESTABILIDAD
Mecnica de Suelos y Rocas 2 Grado TM, RE y C. Departamento de Geologa. Universidad de Jan. EPS Linares. Curso 2011/2012
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD
La estabilidad de un talud est determinada por factores geomtricos (altura, inclinacin), factores geolgicos (planos de estratificacin, diaclasas, fallas, zonas de debilidad y anisotropa litolgica), factores hidrogeolgicos (agua) y factores geotcnicos, relacionados con el comportamiento mecnico (resistencia, deformabilidad)
La combinacin de estos factores determinar las condiciones de rotura. Existen factores condicionantes y desencadenantes:
-
Varnes (1978)
(a) Cadas (Falls)
(b) Vuelco (Topple)
(c) Deslizamiento (Slides)
(d) Escurrimiento (Spread)
(e) Flujo (Flow)
Tipos de deslizamientos:
Superficiales
Rotacionales
Traslacionales
TIPOS DE ROTURA EN TALUDES
Mecnica de Suelos y Rocas 2 Grado TM, RE y C. Departamento de Geologa. Universidad de Jan. EPS Linares. Curso 2011/2012
-
TIPOS DE ROTURA EN TALUDES
Mecnica de Suelos y Rocas 2 Grado TM, RE y C. Departamento de Geologa. Universidad de Jan. EPS Linares. Curso 2011/2012
-
Deslizamientos Rotacionales
Rotura Local
Rotura de Pie
Rotura Profunda o de Base Material mas resistente
A partir de observaciones: En general se toma superficie de rotura circular
Mecnica de Suelos y Rocas 2 Grado TM, RE y C. Departamento de Geologa. Universidad de Jan. EPS Linares.
-
Formacin de Superficie de Rotura progresiva
Mecnica de Suelos y Rocas 2 Grado TM, RE y C. Departamento de Geologa. Universidad de Jan. EPS Linares.
-
Se debe de determinar el Coeficiente de seguridad (F) del talud:
F = Fuerzas estabilidadoras / Fuerzas desestabilizadoras
Para taludes permanentes, F debe de ser superior a 1.5 (normalmente 2), aunque lo normal es que sea en torno a 1.3, para garantizar la
estabilidad del talud
Se pueden analizar otras superficies cinemticamente posibles, hasta encontrar la superficie de rotura con menor coeficiente, que se toma
como la superficie potencial de rotura del talud
TALUDES EN SUELOS: ANLISIS DE LA ESTABILIDAD
Mecnica de Suelos y Rocas 2 Grado TM, RE y C. Departamento de Geologa. Universidad de Jan. EPS Linares.
Los mtodos de anlisis de estabilidad se basan en un planteamiento fsico-matemtico en el que intervienen las fuerzas estabilizadoras y
desestabilizadoras que actan sobre el talud
-
Se debe determinar Factor de seguridad al deslizamiento
Factor de seguridad = 1 Deslizamiento del talud
Comparar colaboracin de esfuerzos que tienden a producir deslizamiento (esfuerzos motores) con los que tienden a evitarlo (esfuerzos resistentes)
Definir superficie de rotura
TALUDES EN SUELOS: ANLISIS DE LA ESTABILIDAD
Los mtodos de equilibrio lmite se pueden usar considerando la masa total (bloque) o la masa dividida en fajas verticales, vlido para
materiales heterogneos
-
ANLISIS DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES
METODOS DE EQUILIBRIO LMITE. Son los ms utilizados. Comparacin de las fuerzas que tienden al movimiento con las fuerzas resistentes que se oponen al mismo a lo largo de una determinada superficie de
rotura.
Se basan en la seleccin de una superficie terica de rotura, el criterio de rotura de Mohr-Coulomb y la definicin de coeficiente o factor de
seguridad (F).
Se asume: la superficie de rotura debe ser cinemticamente posible, y ser computada mediante datos conocidos (peso especfico, presin de agua, etc.) y que la resistencia se moviliza a lo largo de todo el plano de
rotura
-
ANLISIS DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES
Como mtodos clsicos se pueden considerar:
Anlisis de roturas planas en taludes infinitos
Anlisis de varios bloques de terreno que interaccionan entre s (mtodo de las cuas)
Anlisis del equilibrio total de una masa deslizante, de desarrollo circular, con roturas curvas
Los que analizan el terreno en fajas verticales (dovelas)
-
Superficie de rotura plana y paralela a talud Masa que desliza de pequeo espesor Esfuerzos en caras verticales iguales y opuestas
Si se moviliza toda la resistencia al corte (FS = 1), talud ser estable para i = i: ngulo de reposo : ngulo de rozamiento interno efectivo
mx
d
ii
FS
isenW
iW
isenW
NFS
daWiWNisenWT
tan
tan
tan cos
tan
; cos ;
T
i W
a
d
N
Equilibrio de fuerzas
ANLISIS DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES
-
O
Fuerzas Resistentes
W
G
R Fuerzas Motoras
b
H
Su
d
Determinar centro para menor FS
ii
iui
motor
resistente
dW
lSR
M
MFS
.
..
Suelo estratificado
dW
lRS
M
MFS u
motor
resistente
.
..
Suelo uniforme
Estabilidad al Deslizamiento Circular Mtodo Sueco Condicin no drenada (Fellenius)
Mecnica de Suelos y Rocas 2 Grado TM, RE y C. Departamento de Geologa. Universidad de Jan. EPS Linares
-
Estabilidad al Deslizamiento Circular Mtodo Sueco Mtodo de las Dovelas simplificado (Fellenius)
O
R
b
H
ii
ii
ii
ii
motor
resistente
sen.W
l. tanL.c
sen.W
l.
M
MFS
tan.cMohr-Coulomb:
Ei+1
Dovela (i)
Wi
Ei
li
i
i
Wi
Wi.sen
Wi.cos
Xi+1 Xi
ai
ai+1
Resultante de fuerzas laterales nula en direccin normal a arco de deslizamiento
-
Estabilidad al Deslizamiento Circular
Mtodo del Crculo de Friccin (Taylor, 1937)
O
W
r
b
R
r
L
L
R = r.sen d
F
d
Rc
rc = r. L/L
Crculo de Friccin
N
R
r
FS
tan
FS
c
FS
'
N
R
F
4 incgnitas:
FS, magnitud y lnea de accin de N, r
-
Existen mtodos que consideran parcial o totalmente fuerzas entre dovelas (Bishop, Jambu, Spencer)
Existen mtodos que suponen otros tipos de superficies de falla (mtodo de la cua, espiral logartmica, etc.)
Mtodo de dovelas simplificado da coeficientes de seguridad con intervalo de confianza de 10% respecto a parmetros de resistencia supuestos. Fundamental eleccin de parmetros resistentes
Otros casos a considerar: largo plazo con flujo en rgimen establecido (redes de flujo), vaciado rpido (elevadas presiones neutras)
Se puede ajustar parmetros de proyecto a partir de observacin de comportamiento de terraplenes de prueba instrumentados (monitoreo de deformaciones y presiones neutras)
Consideraciones Generales
-
MEDIDAS DE ESTABILIZACIN
-
MEDIDAS DE ESTABILIZACIN
Para su diseo (tras rotura o deformacin) o por otros motivos (constructivos, econmicos, etc.) hay que conocer:
Propiedades y comportamiento geomecnico del terreno
Mecanismo y tipologa de roturas (velocidad, direccin, geometra)
Factores geolgicos (hidrogeolgicos): mineraloga, fbrica, nivel fretico, presin de agua, permeabilidad.
ESTUDIOS GELOGICOS Y GEOTCNICOS, IN SITU Y COMPLEMENTADOS CON ENSAYOS DE LABORATORIO
-
MEDIDAS DE ESTABILIZACIN
En definitiva, se trata de controlar las fuerzas desestabilizadoras, para conseguir un coeficiente de seguridad ptimo en cada caso
para cada talud:
El peso de los materiales
Las propiedades resistentes del suelo
El agua
Las medidas estabilizadoras pueden ser:
Modificacin de la geometra del talud
Medidas de drenaje
Elementos estructurales resistentes
Muros y elementos de proteccin
-
MEDIDAS DE ESTABILIZACIN Modificacin geometra
Disminucin de la inclinacin del talud
Eliminar peso de la cabecera: Descabezamiento
Incremento de peso al pie del talud (escolleras o tacones)
Escalonar el talud (bancos y bermas)
A priori es mas favorable el tratamiento en la parte baja del talud (con muros cimentados o gaviones), aunque debe de estar bien diseado
Son las soluciones ms recurridas, pero suelen presentar muchos problemas: dificultades de acceso, expropiacin de terreno, vertidos de
material excavado,etc.
-
MEDIDAS DE ESTABILIZACIN Modificacin geometra
-
MEDIDAS DE ESTABILIZACIN Modificacin geometra
-
MEDIDAS DE ESTABILIZACIN Drenaje
Mecnica de Suelos y Rocas 2 Grado TM, RE y C. Departamento de Geologa. Universidad de Jan. EPS Linares. Curso 2011/2012
Eliminar o disminuir al agua presente en el talud: disminuir presiones instersticiales que desestabilizan las superficies de rotura. Son las
medidas ms efectivas.
Drenaje superficial: zanjas, cunetas de drenaje, canalizaciones, desvos, impermeabilizacin. Su diseo vara en funcin de las caractersticas locales. El objetivo es evacuar el agua fuera del talud.
Drenaje profundo: Deprimen el nivel fretico y sacan el agua del talud. Se debe tener en cuenta: permeabilidad, radio de accin, la posible rotura de los propios elementos drenantes
Drenes californianos, pozos verticales, pantallas drenantes
-
MEDIDAS DE ESTABILIZACIN Drenaje
Autova A-3 (Perales de Tajua, Madrid)
-
MEDIDAS DE ESTABILIZACIN Drenaje