Ingeniería Geotécnica - U5S2 - Estab Taludes

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ESTABILIDAD DE TALUDES
Ing. José Luis Carrasco Gutiérrez
Parte 2/2
jlcarrascog@gmail.com
Introducción
Tipos de deslizamientos
Factores condicionantes y desencadenantes
Métodos de estabilización de taludes y/o laderas
Estabilidad de taludes en suelos
Resistencia al corte en suelos
Métodos de análisis de estabilidad
Taller práctico (Uso de programas)
Contenido general
ESTABILIDAD DE TALUDES
1. Resistencia al corte en suelos
2. Métodos de análisis de estabilidad
3. Taller práctico (Uso de programas)
Contenido temático
Segunda parte parte
ESTABILIDAD DE TALUDES
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Definición de falla de un suelo:
 El suelo no es capaz de resistir esfuerzos de tracción
 Si puede resistir esfuerzos de compresión
 La resistencia del suelo al corte es función de:
Cohesión
Rozamiento entre partículas
La fuerza normal entre superficies deslizantes y fija
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Cohesión: Se define como la atracción relativa entre
partículas similares que le da tenacidad y dureza a un suelo
haciéndolo resistente a su separación.
• Cementación
• Adherencia
En suelos granulares, C = 0
En arcillas normalmente consolidadas (Cond. drenadas), C es aprox. = 0
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Ángulo de fricción interna ( f )
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Se denomina como resistencia al corte de un suelo a la tensión de
cizallamiento en el plano de corte y en el momento de falla.
Aparato de corte 
directo >>>
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Si se tiene un elemento de suelo sometido a las presiones normales principales 1 y 3 siendo 1 >
3, se tiene un sistema plano de tensiones, donde los pares de tensiones  y  que se ejercen sobre
planos intermedios a los principales quedan representados en el círculo de Mohr (Punto D).
Una combinación de tensiones  y  producirá la rotura en un plano de inclinación a.

Coulomb, 1773: = c+  * tan f Representación gráfica: Círculo de Mohr
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Teoría de Mohr – Coulomb
• Es la teoría más usada en la actualidad. 
• Se atribuye la falla a la tensión de cizallamiento y depende del esfuerzo 
normal actuante en el plano de falla, se acepta que la relación entre 
ambos esfuerzos no es constante.
 = c +  * tan f
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Principio de las tensiones efectivas (Terzaghi, 1936)
 = ‘ + u >>>
«Todos los efectos tangibles provocados por un cambio de presión, tales
como la compresión, distorsión angular, y cambios en la resistencia al corte,
se deben exclusivamente a los cambios de los esfuerzos efectivos».
‘ =  - uTerzaghi, 1936:
>>>> ‘= c‘+ ‘ * tan f‘
El esfuerzo efectivo es la diferencia entre el esfuerzo total en una dirección y
la presión de poros en los vacíos del suelo.
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Presión de poro
; ‘ =  – u
La presión del agua reduce la estabilidad de un talud. Reduce la resistencia al
cizallamiento.
 ‘= c ‘+ ‘ * tan f‘
’
’
’
’ ’
’
u u
u
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Análisis en condiciones drenadas
• Condición drenada es cuando el agua es capaz de fluir hacia fuera o hacia
dentro de la masa del suelo cuando es sometida a una carga y no se
producen presiones de poro.
• La resistencia de falla en condiciones drenadas se da cuando las cargas se
aplican en forma lenta no generando exceso de presiones de poro.
Análisis en condiciones No drenadas
• Condición No drenada es cuando el agua NO es capaz de fluir hacia fuera
o hacia dentro de la masa del suelo cuando es sometida a una carga
produciéndose presiones de poro.
• La resistencia de falla en condiciones No drenadas se da cuando las cargas
se aplican sobre la masa del suelo a una velocidad superior a la del drenaje
del agua.
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Análisis de estabilidad en presas y terraplenes
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Análisis de estabilidad en presas y terraplenes
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Análisis de estabilidad en presas y terraplenes
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Comportamiento de algunos suelos
Suelos granulares y arcillas NC en condiciones drenadas (largo plazo) – ensayo CD
Cualquier tipo de arcilla sin posibilidad de drenaje (corto plazo) – Ensayo UU
Arcillas pre-consolidadas en condiciones de drenaje (largo plazo) y suelos que contienen todo tipo 
de partículas – Ensayo CU
1
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Comportamiento de materiales granulares
- Referido normalmente a las arenas y gravas sin cohesión.
- La resistencia al corte se debe principalmente por la fricción entre
sus partículas y es función del esfuerzo confinante.
- Durante la aplicación de carga sobre suelos granulares saturados el
agua se mueve rápidamente a través de los poros, evitando que se
generen excesivas presiones de poro, excepto en casos de
incrementos súbitos como el fenómeno de licuefacción.
- Normalmente es difícil obtener muestras inalteradas. Los
parámetros resistentes también pueden ser estimados
indirectamente a partir de ensayos de campo como el SPT, CPT,
etc.
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Comportamiento de materiales finos
- Suelos conformados predominantemente por partículas finas
arcillosas y/o limosas. Pueden tener una elevada resistencia
cohesiva (suelos pre-consolidados) como también pueden tener
baja a nula cohesión (suelos normalmente consolidados, arcillas
blandas), estos últimos en condiciones drenadas.
- Una característica de los suelos finos y granulares es la diferencia
notable de sus permeabilidades.
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Parámetros de estabilidad
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Parámetros de resistencia al corte
- La estimación adecuada de la cohesión y del ángulo de fricción de
un suelos es esencial para un correcto análisis de estabilidad.
- Los parámetros resistentes se obtienen normalmente a partir de los
ensayos de laboratorio. Sin embargo, la adopción de los parámetros
finales será definido por el ingeniero.
- Los parámetros obtenidos de los ensayos de laboratorio dependen
de muchos factores, entre ellos: Tipo de suelo, calidad de muestras,
representatividad de la muestra, del tipo ensayo requerido y una
correcta interpretación del comportamiento real del suelo
(parámetros pico o residuales, efectivos o totales. Condición
drenada o no drenada).
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Parámetros de resistencia Pico y Residual
• Suelos granulares densos
• Arcillas duras
• Suelos granulares sueltos
• Arcillas blandas
1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Parámetros resistentes
2. Métodos de análisis de estabilidad
2. Métodos de análisis de estabilidad
FS En arenas
TALUD INFINITO
2. Métodos de análisis de estabilidad
TALUD INFINITO SUMERGIDO
FS En arenas
2. Métodos de análisis de estabilidad
MÉTODOS DE EQUILIBRIO LÍMITE
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
MÉTODO DE LAS DOVELAS
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
Fuente: J. Alva
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
Fuente: J. Alva
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
Fuente: J. Alva
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
Fuente: J. Alva
Se asume que las fuerzas entre
dovelas son horizontales o sea
que no tiene en cuenta las
fuerzas cortantes La solución
rigurosa de Bishop es compleja
y por esa razón se utiliza su
versión simplificada
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
Fuente: J. Alva
Satisface totalmente el equilibrio de momentos como de esfuerzos. Se
basa en la suposición que las fuerzas entre dovelas son paralelas las unas
con las otras.
2. Métodosde análisis de estabilidad – Equilibrio límite
Fuente: J. Alva
Método riguroso
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
Procedimiento generalizado de las dovelas
Fuente: J. Alva
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
Resumen
Fuente: J. Alva
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
Conclusiones sobre los métodos de equilibrio límite
• Cualquier método que satisface el equilibrio de momentos , da el mismo factor de
seguridad en el análisis de f=0° con superficie de falla circular.
• El método ordinario de la dovelas (Fellenius), da error en el lado conservador para
el caso de f>0°. Con presiones de poro pequeñas, para los análisis en función de
los esfuerzos totales y efectivos, el error es de menos 10%. Para pendientes casi
planas compresiones de poro altas, el error puede ser mayor que 50%.
• Para análisis de f=0° o f>0, con presiones de poro bajas o altas, el método
simplificado de Bishop es adecuado para el análisis de falla circular. El método es
muy estable numéricamente, sólo hay problemas de convergencia cuando los
extremos de la superficie son muy paradas, casi vertical.
• Los métodos que satisfacen solamente el equilibrio de fuerzas, el factor de
seguridad es muy sensible a la inclinación asumida de la fuerzas laterales.
• Si todas las condiciones de equilibrio son satisfechas, la magnitud del error en el FS
es muy pequeña, generalmente +-5% de la respuesta correcta.
2. Métodos de análisis de estabilidad – Equilibrio límite
Sensibilidad del factor de seguridad empleando varios métodos
Fuente: J. Suárez
3 Taller práctico