ESTABILIDAD DE TAUDES
Universidad de la Salle
Facultad de Ingeniería Civil
DESLIZAMIENTOS
Ing. Martin Riascos
DESLIZAMIENTOS
(Jaime Suarez 2009)
DESLIZAMIENTOS
TALUD / LADERA
(Jaime Suarez 2009)
DESLIZAMIENTOS
(Jaime Suarez 2009)
PARTES DE UN DESLIZAMIENTO
DESLIZAMIENTOS
VOLUMEN DE DESPLAZAMIENTO
Volumen se mide en metros cúbicos
después de la falla.
Factor de expansiones comúnmente
entre 1.25 y 1.35.
El volumen es importante para detectar
el riesgo y amenaza de flujos y avalanchas
(Jaime Suarez 2009)
DESLIZAMIENTOS
ANGULO DE DESPLAZAMIENTO
Angulo determina el volumen de material
de un flujo y su velocidad
Menor α volumen mayor y velocidad
menor
La velocidad también depende de la zona
de desprendimiento y la longitud de
recorrido
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
CAIDO
Desprendimiento y caída de material de
talud
Desplazamiento producido por caída
libre a saltos o rodando.
Abarca desde partículas de suelo hasta
bloques de varios metros cúbicos
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
CAIDOS
Velocidad
La velocidad aumenta con la caida.
𝑉 = 2𝑔ℎ
Procesos que lo forman
Erosión diferencial
Presión de tierra en juntas
Presión hidrostática
Fracturación por explosivos
Cuerpo de agua
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
CAIDOS
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
CAIDOS
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
INCLINACION O VOLCAMIENTO
Rotación hacia delante de una unidad
Centro de giro por debajo centro de
gravedad
Abarca de pequeños a grandes
volúmenes.
Buzamiento y estratificación definen el
proceso.
Son lentas al principio y aumentan la
velocidad con el tiempo
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
INCLINACION O VOLCAMIENTO
Modos de volcamiento, (tres tipos)
Volcamiento a flexión
Volcamiento en V invertida.
Flexión en bloque
Proceso falla al volcamiento
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
INCLINACION O VOLCAMIENTO
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
REPTACION (“CREEP”)
Movimientos suelo subsuperficial desde
muy lentos a extremadamente lentos.
No hay superficie de falla definida.
Puede preceder a movimientos mas
rápidos.
Atribuye a cambios de humedad en
suelos finos y blandos.
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
REPTACION (“CREEP”)
Monitoreo mediante inclinómetros.
En las rocas el movimiento es
extremamene lento formando un
levantamiento.
La soliflucción es un tipo especial de
creep donde ocurre congelación.
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
REPTACION (“CREEP”)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
REPTACION (“CREEP”)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTOS EN MASA
Deslizamiento a lo largo de una o varias
superficies.
Puede ser progresivo (no se inicia a lo
largo de su superficie de falla).
Deslizamientos rotacionales
Deslizamientos traslacionales
Deslizamientos compuestos
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTOS EN MASA
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTO ROTACIONAL
Superficie de falla cóncava hacia arriba.
Movimiento rotacional al eje paralelo a la
superficie.
Centro de giro por encima.
El tipo de deslizamiento mas estudiado
en la literatura.
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTO ROTACIONAL
Superficie de falla es curva en algunos
casos circular (zonas de meteorización
muy profundas).
La mayoría se forman en superficie en
forma de cuchara
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTO ROTACIONAL
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTOS TRASLACIONALES
La masa se desliza hacia afuera o hacia
abajo, en superficie plana.
Relación Dr/Lr menor a 0.1.
En pendientes fuertes puede convertirse
en flujo.
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTO TRASLACIONAL
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS
Incluyen patrones de deslizamiento
rotacional y traslacional.
Pueden presentarse como hundimientos
o como extensiones laterales.
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS Extensión lateral
Componentes laterales en taludes baja
pendiente.
Suelos finos sensitivos sobre masas de
roca.
Rata extremadamente baja.
Movimientos sin superficie basal definida.
Movimiento fracturas y extensión de roca.
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS Hundimientos
Son movimientos verticales de masas de
suelos.
“Sagging” : Deformaciones geologicas
producidas por la gravedad.
“Skinholes”: Hundimiento del terreno
producidas por el agua formación de
cavernas.
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS Hundimientos
Son movimientos verticales de masas de
suelos.
Hundimientos confinados por cambio de
presiones de poros: obedecen a la
reacomodación interna de partículas.
Hundimiento de terraplenes: Asociado a
procesos de compactación, confinamiento o
asentamiento co-sísmico.
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
FLUJOS
Relacionada con los siguientes factores.
Lluvias.
Deshielo de nevados.
Sísmos.
Alteración de los suelos sensitivos.
Deslizamientos en zonas de alta pendiente.
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
FLUJOS Velocidad
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
FLUJOS Flujos de rocas
(Jaime Suarez 2009)
Inicialmente se presenta como caídos o
deslizamientos.
Pendiente de los flujos es superior a 20%
Común en rocas ígneas, metamórficas
fracturadas, rocas sedimentarias (mayor
magnitud).
Frecuencia en zonas tropicales de alta
montaña
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
FLUJOS Flujos de residuos (detritos)
(Jaime Suarez 2009)
Movimientos rápidos –extremadamente
rápidos.
Material grueso con menos del 50% de
finos.
Se inicia a velocidades moderadas y
aumenta a medida que desciende.
Se activa por las lluvias.
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
FLUJOS DE LODO
Se habla de viscosidad.
Velocidades muy altas.
Compuesta por tres unidades
morfológicas:
Un camino
Canal de flujo
Zona de acumulación
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION
DE MOVIMIENTOS
FLUJOS DE LODO
DENSIDAD
Mayor a 80% - Flujo
detritos
Entre 40% – 80% Flujo
hiper-concentrado de
detritos.
Menor a 25% flujo de
agua
(Jaime Suarez 2009)
CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS
AVALANCHAS
Grandes velocidades (pueden alcanzar
mas de 50m/s).
El flujo desciende en forma de ríos.
Relacionados con las lluvias, deshielo de
nevados o movimientos sísmicos y
ausencia de vegetación.
Lahares tipo especial de avalancha,
generado por deshielo rápido de nevados
(Jaime Suarez 2009)
CARACTERIZACION DE MOVIMIENTOS
CARACTERIZACION DE MOVIMIENTOS
SECUENCIA ESTILO
(Jaime Suarez 2009)
CARACTERIZACION DE MOVIMIENTOS
ESTADO DE ACTIVIDAD
(Jaime Suarez 2009)
CARACTERIZACIÓN DE
MOVIMIENTOS
VELOCIDAD
Tiene gran influencia sobre el poder
destructivo de un deslizamiento.
Permite monitorear el desarrollo del
proceso.
(Jaime Suarez 2009)
CARACTERIZACION DE MOVIMIENTOS
TAMAÑO
(Jaime Suarez 2009)
CARACTERIZACION DE
MOVIMIENTOS
TAMAÑO
* Área inundada o cubierta por sedimentos
- Lodos o residuos - Bloques de
roca
* Caudal pico: sección transversal mayor a
lo largo del canal de descarga y la máxima
velocidad estimada del flujo que pasa por
esta sección
(Jaime Suarez 2009)
CARACTERIZACION DE
MOVIMIENTOS
(Jaime Suarez 2009)
CARACTERIZACION DE
MOVIMIENTOS
(Jaime Suarez 2009)
CARACTERIZACION DE MOVIMIENTOS
(Jaime Suarez 2009)
CALCULO DE ESTABILIDAD DE TALUDES
PRUEBAS DE LABORATORIO
Compresión inconfinada
http://civilgeeks.com/wp-content/uploads/2011/04/ASTM-D-2166-66-en-espa%C3%B1ol.jpg
PRUEBAS DE LABORATORIO
Compresión inconfinada
(Braja M. Das 2001)
PRUEBAS DE LABORATORIO
Corte directo
http://www.proetisa.com/fotos/productos/1f_1085g.jpg
PRUEBAS DE LABORATORIO
Corte directo
http://www.alcalageotecnia.es/imagenes/interfaz/estudios_9.jpg
PRUEBAS DE LABORATORIO
Corte directo
(Braja M. Das 2001)
PRUEBAS DE LABORATORIO
Corte directo
(Peter Berry 1993)
PRUEBAS DE LABORATORIO
Corte directo
(Peter Berry 1993)
PRUEBAS DE LABORATORIO
Triaxial
Tipos de pruebas
Prueba consolidada drenada (CD)
Prueba consolidada no drenada (CU)
Prueba no consolidada no drenada (UU
(Peter Berry 1993)
PRUEBAS DE LABORATORIO
http://jorgemartinezlarios.com/wp-content/uploads/2013/03/ensayos-triaxiales-en-suelos.jpg
PRUEBAS DE LABORATORIO
Prueba no consolidada no drenada Prueba triaxial
Esfuerzo efectivo principal mayor:
𝜎3 + ∆𝜎𝑓= 𝜎1
Esfuerzo efectivo principal menor:
𝜎3
(Braja M. Das 2001)
PRUEBAS DE LABORATORIO
Prueba no consolidada no drenada
(Braja M. Das 2001)
PRUEBAS DE LABORATORIO
Prueba no consolidada no drenada No permite el drenaje de las muestras
durante la totalidad de ensayos.
Rápido y relativamente económico.
Confiabilidad depende de la muestra.
Utilizado para estabilidad de
terraplenes
Ensayos realizados sobre muestras
extraídas en situ.
Si el grado de saturación es del 100% Φ
= 0.
No es recomendable para suelos
granulares saturados
PRUEBAS DE LABORATORIO
Prueba consolidada no drenada Prueba triaxial
Esfuerzo total principal mayor: 𝜎3 +∆𝜎𝑓= 𝜎1
Esfuerzo total principal menor: 𝜎3
Esfuerzo efectivo principal mayor:
(𝜎3 + ∆𝜎𝑓) − 𝜇𝑓 = 𝜎1′
Esfuerzo efectivo principal menor:
𝜎3 − 𝜇𝑓 = 𝜎3′
(Braja M. Das 2001)
PRUEBAS DE LABORATORIO
Prueba consolidada no drenada Prueba triaxial
(Braja M. Das 2001)
PRUEBAS DE LABORATORIO
Prueba consolidada no drenada Ensayo muy rápido con varias
muestras .Permite determinar la
resistencia al corte para un rango de
presiones de consolidación.
Si se miden las presiones intersticiales
se puede determinar los parámetros
en esfuerzos efectivos.
Resultados muy aplicados para
construcción en etapas.
Utilizado para construcción de presas.
Se obtiene un valor de CU con presión
de poros (CU).
PRUEBAS DE LABORATORIO
Prueba consolidada drenada Prueba triaxial
Esfuerzo efectivo principal mayor:
𝜎3 + ∆𝜎𝑓= 𝜎1 = 𝜎1′
Esfuerzo efectivo principal menor:
𝜎3 = 𝜎3′
(Braja M. Das 2001)
PRUEBAS DE LABORATORIO
Prueba consolidada drenada Prueba triaxial
(Braja M. Das 2001)
PRUEBAS DE LABORATORIO
Prueba consolidada drenada Ensayo muy lento para determinar la
resistencia al corte para un rango de
presiones de consolidación.
La muestra es consolidada, utilizado
para evaluar la resistencia a largo
plazo
Resultados muy aplicados para la
estabilidad de taludes en corte
Es el más utilizado.
La velocidad de ensayo no debe generar
presiones intersticiales
CALCULO DE ESTABILIDAD DE TALUDES
PARAMETROS
(Peter L Berry et all 1993)
• Parámetros de Resistencia al Corte a ser usados:
• Arenas: f
• Arcillas:
• Análisis a Corto Plazo (Final de la Obra): Su
• Análisis a Largo Plazo: c; f
CALCULO DE ESTABILIDAD DE TALUDES
METODOS DE CALCULO
(Peter L Berry et all 1993)
Métodos de cálculo
Métodos de equilibrio límite
Extractos Rotura plana Rotura por
cuña
Cuña Simple Cuña Doble Cuña Triple
Aproximados
Tabla de Taylor Tabla de Jambú
No exactos
Método de estabilidad
global
Espiral logarítmica
Arco circular
Métodos de dovelas
Aproximados Jambú,
Fellenius, Bishop
simplificado
Prcisos Morgenstem-
Price.
Spencer Bishop riguroso
Métodos de equilibrio límite
Elementos Finitos
Diferencias Finitas.
Elementos discretos
Elementos de borde
ESTABILIDAD DE TALUDES
ESTABILIDAD DE TALUDES
ANALISIS DEL LIMITE DE EQUILIBRIO
A lo largo de una superficie supuesta de posible falla:
𝐹𝑆 =Resistencia al corte
Esfuerzo al cortante
En superficies circulares donde existe un centro de giro y momentos resistentes y actuantes:
𝐹𝑆 =Momento resistente
Momento actuante
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE TAYLOR
Para suelos φ = 0 Factor de seguridad se obtiene
mediante.
Donde:
No = Número de estabilidad
c = Cohesión
γ = Peso unitario del suelo
H = Altura del talud
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE JANBU
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE JANBU
Para suelos φ > 0
Factor de seguridad se obtiene
mediante.
Donde:
Ncf y Pd son los obtenidos en la gráfica y
c es la cohesión promedio
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE JANBU
Para suelos φ > 0
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE JANBU
Corrección Sobrecarga
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE JANBU
Corrección Sumergencia
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE JANBU
Corrección Grietas Tensión
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE JANBU
Corrección Grietas Tensión
con 𝝁
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE TALUD INFINITO
Suposiciones:
Suelo isotrópico y homogéneo
Talud infinitamente largo
Superficie de falla paralela al talud .
Para un talud seco y cohesivo.
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE BLOQUE DESLIZANTE
Factor de seguridad
Dónde: Pp: Fuerza pasiva producida por la cuña inferior.
Pa: Fuerza activa producida por la cuña superior.
c'm: Cohesión efectiva del suelo blando en la base del bloque central.
L: Longitud del fondo del bloque central.
W: Peso total del bloque central.
u: Fuerza total de poros en el fondo del bloque central.
Θm: Fricción del suelo en el fondo del bloque.
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE ORDINARIO O DE FELLENIUS
Factor de seguridad
Dónde:
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 = γw *hw
b: Ancho de la tajada
C’, φ : Parámetros de resistencia del suelo.
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE BISHOP
Factor de seguridad
Dónde:
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 = γ w x h w
α: Angulo del radio y la vertical en cada dovela
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODO DE JANBU
Factor de seguridad
Dónde: 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 = γ w x h w
α: Angulo del radio y la vertical en cada dovela
Fo: Factor de corrección.
ESTABILIDAD DE TALUDES
OTROS METODOS
Consultar los siguientes métodos grupos de 3:
Método del Cuerpo de Ingenieros (Sueco Modificado).
Método de Spencer
Método de Morgenstern y Price
Método de Chen y Morgenstern
Método de Sarma
Para los anteriores métodos consultar
En que consisten
Generalidades
Formulación
ESTABILIDAD DE TALUDES
ANALISIS SÍSMICO
Factores:
Magnitud de la fuerza sísmica.
Disminución de la resistencia a causa de las cargas oscilatorias.
Disminución de la resistencia por aumento de la presión de poros.
Fenómeno de resonancia.
Amplificación de las cargas sísmicas.
Métodos de estudio:
Método seudoestático.
Método del desplazamiento o de las deformaciones, (Newmark, 1965).
Método de la estabilidad después del sismo, (Castro y otros, 1985).
Método de análisis dinámico por elementos finitos. (Finn 1988, Prevost y otros, 1985).
ESTABILIDAD DE TALUDES
METODOS NUMERICOS