Métodos de estabilización de taludes y deslizamientos. Excavación

Métodos de estabilización de taludes y deslizamientos.
Excavación:
1.
Reducir la altura del talud con excavaciones en la parte superior.
2.
Tendido el ángulo del talud.
3.
Excavar banqueta en la parte superior del talud.
4.
Excavar completamente la masa de deslizamiento.
El área debe ser accesible al equipo de construcción. Se requiere de un lugar apropiado para colocar el
suelo excavado. Algunas veces se incorpora drenaje a este método.
Drenaje:
1.
Drenes horizontales de pequeño diámetro: Más efectivo si llega al acuífero natural.
Los drenes son usualmente de flujo libre.
2.
Zanjas de subdrenaje profundas y continúas. Generalmente a una profundidad de 5 a
15 pies: El fondo de las zanjas deben tener pendiente para drenar y ser conectado con
tubería de salida. Debe colocarse tubería perforada en el fondo de las zanjas. La parte
superior deberá impermeabilizarse.
3.
Pozos verticales perforados generalmente de 18.36 pulgadas de diámetro: Puede ser
bombeado o conectado con una salida de gravedad. Varios pozos en fila unidas al
fondo pueden formar una galería de drenaje.
4.
Mejora en el drenaje superficial a lo largo de la parte superior con cunetas abiertas o
canales pavimentos. Sembrar plantas en el talud con raíces profundas y resistentes a la
erosión: Buena práctica para la mayoría de los taludes. Dirigir la descarga fuera de la
masa deslizante.
Contrafuerte de tierra o roca:
1.
Excavación de la masa deslizada y reemplazo con relleno compactado o contrafuerte
de roca triturada. El pie del contrafuerte de roca triturada. El pie del contrafuerte debe
reposar en suelo firme o roca por debajo del plano de deslizamiento. Se utiliza manto
de drenaje con salida de flujo por gravedad detrás del talud del contrafuerte: Se re
quiere acceso para el equipo de construcción y área de almacenaje. El suelo excavado
puede utilizarme como relleno. Se puede requerir calzaduras de estructuras
existentes. Si la estabilidad critica durante la construcción, se puede realizar en
secciones cortas.
2.
Utilización de bermas de relleno compactado o roca en el pie y más allá del pie. Debe
ser proporcionarse drenaje detrás de la berma: se requiere suficiente ancho y espesor
de las bermas de modo que le falla no ocurra por debajo o a través de las bermas.
Estructuras de retención:
1.
Muro de contención del tipo entramado o cantiliver: usualmente costoso. Los muros
cantiliver pueden ser anclados.
2.
Pilotes verticales vaciados en sitio, con la base cimentada por debajo del plano de
falla. Generalmente diámetro de 18-36 pulgadas y espaciamiento de 4-8 pies: el
espaciamiento deberá ser tal que el suelo arquee entre pilotes. Puede utilizarse una
viga superficial para amarrar los pilotes. Pilotes de gran diámetro 6 pies han sido
utilizados en deslizamiento profundos.
3.
Pilotes verticales vaciados en sitio anclados o baterías de pilotes o bloques de
cimentación. La base de los pilotes por debajo del plano de falla. Generalmente de
diámetro de 12-30 pulgadas y espaciamiento de 4-8 pies: el espaciamiento lo
suficientemente cerca para que el suelo arquee entre pilares. Los pilotes pueden ser
amarrados con viga superficial.
4.
Pernos de anclaje en roca y suelo: pueden ser usados en taludes altos y en aéreas muy
limitadas. Debe ser usado un diseño conservador, especialmente en soportes
permanentes.
Técnicas especiales
1.
Grouting, inyección química: Usados satisfactoriamente en varios casos. En
otros casos no fue satisfactorio. La teoría no esta complemente desarrollada.
2.
Electromosis (en suelos finos): generalmente costoso
3.
Congelamiento, calentamiento: Métodos especiales que deben ser
específicamente evaluados en cada caso. Puede ser costoso.
TIPOS DE FALLAS MÁS COMUNES EN LOS TALUDES DE LAS VIAS TERRESTRE
a)
Factores geomorfológicos:
1)
Topografia de los alrededores del talud.
2)
Distribucion 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.
FALLAS LIGADAS A LA ESTABILIDAD DE LAS LADERAS NATURALES
La inclinación de este talud tiene que ser suficientemente suave y/o su altura suficientemente pequeña
para que sea estable.
1.1.
Deslizamiento superficial (creep)
Esta falla es un proceso mas o menos continuo y por lo general lento al deslizamiento ladera abajo que
se presenta en la zona superficial de algunas laderas naturales.
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. 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 rara ves excede de
algunos centímetros por año.
Existen 2 clases de creeps: estacional afecta solo a la corteza superficial de la ladera, provoca
expansiones y contracciones térmicas o por humedecimiento y secado y el masivo afecta a capas de
tierra mas profundas atribuido al efecto gravitacional.
El primero existe siempre pero varia con la época del año, el segundo se manifiesta con mov. 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.
La resistencia fundamental representaría un limite tal que si los esfuerzos actuales quedan debajo de el,
la parte superficial de la ladera permanecerá en reposo, y que los esfuerzos actuales los sobrepasan, se
producirán el creep masivo.
Se produce bajo niveles de esfuerzos actuales, muy inferiores a los que corresponden a la máxima
resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. La actuación de esfuerzos durante muy lago tiempo
explica el abatimiento de la resistencia en el material de la ladera.
El creep afecta a grandes extensiones de terreno en declive. La velocidad de movimiento de la ladera se
maximiza en la superficie y disminuye en el interior.
Localizando el creep no se debe vacilar en cambiar el trazo de la via terrestre.
1.2.
Fallas asociadas a procesos de deformación acumulativa, generalmente relacionada con
perfiles geológicos desfavorables.
Son fallas causadas por deformaciones acumulativas, es típico en depósitos de talud o en otras
formaciones análogas.
La resistencia al esfuerzo cortante podrá degradarse por procesos de deformación acumulativa, se
desarrollan estados de deformación continua muy lenta, en zonas en que concentraciones locales de
esfuerzos cortantes.
La acumulación de deformación produce la ruptura del suelo y la formación de una superficie de falla
generalizada en el interior de la propia ladera.
La superficie de falla típica de un proceso de deformación acumulativa es de forma casi plana, afectan la
geología de la zona y los procesos de deformación lenta anteriores a la falla estimulan
mas bien la generación de mecanismos de resistencia del tipo friccionante puro.
Si la inclinación es de orden del angulo de resistencia residual la masa no se deslizara o será de forma
lenta. La inclinación media es de 15 grados o quizás 13. El nivel freático y en general la
presencia de agua en los materiales desempeñan un papel fundamental.
1.
Falla por deslizamiento superficial
Cualquier talud esta 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 mas
2.
3.
4.
5.
6.
intenso cerca de la superficie inclinada del talud a causa de la falta de presión normal
confinante que allí existe.
Deslizamientos en laderas naturales sobre superficies de falla preexistentes
En muchas laderas se encuentran en movimiento hacia abajo, producido por un
proceso de deformacion bajo esfuerzo cortante en partes mas profundas que llega
muchas veces a producir una verdadera superficie de falla.
Falla por movimiento del cuerpo del talud
Pueden ocurrir en los taludes movimientos bruscos que afectan a masas considerables
de suelo. En primer lugar se presenta una falla por rotación donde se define una
superficie de falla curva a lo largo de la cual ocurre el movimiento del talud, pueden
presentarse pasando la superficie por el pie del talud. En segundo lugar se tiene fallas
que ocurren a lo largo de superficies débiles asimilables a un plano en el cuerpo de
talud o en su terreno de cimentación.
Flujos
Este tipo de falla a movimientos mas o menos rapidos de una parte de la ladera de tal
manera que el movimiento en si y la distribución aparente de velocidades y
desplazamientos recuerda el comportamiento de un liquido viscoso, se desarrolla
durante un lapso relativamente breve.
4.1.
Flujos en materiales relativamente secos
Los flujos de roca desde los muy rapidos hasta los que ocurren lentamente,
afectan siempre grandes masas de fragmentos y suelen ser de catastróficas
consecuencias.
Los flujos en suelos relativamente secos ha ocurrido en “loess” asociadas
muchas veces a temblores, el efecto del temblor fue causar una muy rápida
destrucción de la estructura del material produciendo una verdadera
licuación.
4.2.
Flujos en materiales húmedos flujos de lodos
Requieren una proporción apreciable de agua contenida en el suelo la cual
desempeña un papel en la génesis y naturaleza de la falla. Los flujos en
materiales húmedos se denominan flujos de lodo cuando es muy elevado el
contenido de agua de los materiales. 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.
Los flujos de tierra retienen mucha de la vegetación original, en flujos lentos
es común que en la velocidad del movimiento influyan mucho las variaciones
estacionales del clima en tanto que los flujos rapidos suelen seguir épocas de
violentas precipitación pluvial.
Los flujos de lodo muy rápidos se presentan muchas veces laderas de las que
se ha removido la cobertura vegetal, suelen comenzar en muy modestas
proporciones creciendo rápidamente, se pueden desencadenar auténticos
ríos de lodos, causar verdaderas catástrofes sin duda su génesis debe incluir
fenómenos de licuación de suelos.
Los flujos de detritus se producen por 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
Son fallas de tipo superficial provocadas por arrastres de viento, agua, etc en 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, la falla es imposible de cuantificar detalladamente
Fallas por licuación.
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 condicon mas o menos estable o una
suspensión con la perdida casi total de la resistencia al esfuerzo cortante. Las dos
causas que puede atribuirse esa perdida 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.
7.
Fallo por falta de capacidad de cargo en el terreno de cimentación
Se produce cuando el terreno tiene una capacidad de carga inferior o las cargas
impuestas, 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 caso de las
fundaciones, se colocan fundaciones superficiales en un terreno de baja capacidad de
soporte o pilotes cuya profundidad no alcanzo el terreno firme. También ocurre el
caso de construcciones muy pesadas para el terreno en el que están situadas.
8.
Fallas relacionadas a la estabilidad de taludes artificiales
8.1 Falla rotacional
Son movimientos rapidos 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. La resistencia que se supone superada al
producirse falla rotacional es generalmente la resistencia máxima.
En el interior del talud existe un estado de esfuerzos cortantes que vence en forma
mas 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 via 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.
Las fallas rotacionales de formas circulares ocurren por lo común en materiales
arcillosos homogéneos o en suelos cuyo comportamiento mecanico este regido
básicamente por su fracción arcillosa.
8.2 Falla traslacional
Consisten en movimientos translacionales 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.
Los estratos débiles que fomentan estas fallas son por lo común de arcillas blandas o
de arena finas o limos no plásticos sueltos. La debilidad del estratos esta ligada a
elevadas presiones de poros en el agua contenidas en las arcillas o a fenómenos
deelevacion de presión de agua en estratos de arenas, las fallas pueden estar ligadas al
calendario de las temporadas de lluvias en la región.
9.
Fallas con superficies compuestas
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 mas o menos por igual, suelen producir la
distorsion de los materiales que son típicas de las fallas circulares.
10.
Fallas multiples
Se trata ahora de estudiar aquellas fallas que 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.
PROBLEMAS DE ESTABILIDAD DE TALUDES EN SUELOS RESIDUALES
Los suelos residuales presentan en lo que se refiere a la estabilidad de sus taludes, algunas
particularidades.
En conexión con la estabilidad de los taludes en los suelos residuales existen tres conceptos que
desempeñan un papel muy importante, estos son el perfil de meteorización las estructuras heredadas
naturalmente el efecto del agua subterránea.
El perfil de meteorización es la secuencia de capas de materiales con diferentes propiedades que se ha
formado en el lugar donde se la encuentra y que sobreyace a la roca no meteorizada.
El perfil de meteorizacion se forma tanto por ataque mecanico como por descomposición química,
puede variar en forma considerable de un sitio a otro, sobre todo por variaciones locales en el tipo y
estructura de la roca, topografía, condiciones de erosion , régimen de aguas subterráneas y variaciones
locales de clima, especialmente en régimen e intensidad de lluvias.
En casi todas las rocas metamórficas e ígneas intrusitas, el perfil de meteorización comprende una capa
de suelo residual, una de roca meteorizada y la roca fresca, poco meteorizada.