UNIVERSIDAD DE CHILE Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería Civil INFORME DE GEOMECÁNICA Código Curso: CI4402 Tarea n°2 “Taludes en suelos cohesivos” Alumnos Ignacio Farias Francisco Nazar Profesor Cesar Pasten Auxiliar Ignacio Cartes Fecha de entrega 02 / 12 /2013 CONTENIDO Introducción ............................................................................................................................. 3 Metodología del Ensayo ................................................................. Error! Bookmark not defined. Memoria de Cálculo........................................................................ Error! Bookmark not defined. Resultados del laboratorio .............................................................. Error! Bookmark not defined. Problema Práctico .................................................................................................................... 6 Conclusiones ............................................................................................................................ 8 Referencias .............................................................................................................................. 9 INTRODUCCIÓN El presente informe tiene como objetivo el análisis de un escenario propuesto que consiste en un reservorio de agua en la cima de un talud. Para lograr lo anterior se propone el uso de un software computacional de nombre estudio en su versión 2012 (http://www.geoslope.com/products/). Este informe recopila los resultados obtenidos a través del software además de la comparación de estos con aquellos que se pueden realizar en forma manual. En particular el análisis se avoca a los factores de seguridad de la situación y como varían estos según la forma en que se analizan. El software se utilizó para calcular los factores se seguridad según los métodos de Bishop, Ordinario, Spencer, Janbu y Morgenstern and Price. A modo de comparación se calculó en forma manual el método de Bishop y el Ordinario. ESCENARIO Se desea diseñar un reservorio en la cima de un talud compuesto por 2 suelos arcillosos con una base de suelo arenoso: ILUSTRACIÓN 1: ESCENARIO DE DISEÑO Considerando los siguientes valores: H1[m] 20 H2[m] 4 H3[m] 3 L[m] 8 TABLA 1:DATOS DE DISEÑO 3 DISEÑO DEL RESERVORIO La primera etapa del diseño consiste en la determinación del talud de borde del reservorio. Para realizar este diseño se utilizara el método de Taylor debido a que se conoce la altura del talud deseado, los parámetros resistentes del suelo y el factor de seguridad deseado (FS=2). Se sabe que: 𝐹𝑆 = 𝑐1 ∗ 𝑁𝑜 𝛾𝑎𝑟𝑐𝑖𝑙𝑙𝑎1 ∗ 𝐻2 De donde reemplazando los valores conocidos se despeja directamente: 𝑁𝑜 = 8,62 Luego buscamos este valor en el ábaco de Taylor de donde obtenemos directamente el valor del ángulo del talud tomando el valor aproximado de 𝛽 = 70°. 4 ANALISIS ESTABILIDAD TALUD AGUAS ABAJO SIN AGUA Desde este punto los resultados son los obtenidos a través del software geostudio de donde planteando la situación pedida se obtiene lo siguiente usando el método de bishop: ILUSTRACIÓN 2: BISHOP SIN AGUA Además se complementa el resultado anterior utilizando el método ordinario: 5 ILUSTRACIÓN 3: ORDINARIO SIN AGUA A modo de referencia solamente ya que no son parte vital de análisis se utilizaron los métodos de Spencer,Janbu y Morgenstern and Price: ILUSTRACIÓN 4: JANBU SIN AGUA 6 ILUSTRACIÓN 5: SPENCER SIN AGUA ILUSTRACIÓN 6: MORGENSTERN AND PRICE SIN AGUA 7 CONCLUSIONES Primero se deben notar las complejidades del ensayo triaxial no-drenado (CIU) debido a la maquinaria utilizada y a los cuidados que se deben tener durante su utilización. Además se agregan las complejidades por la fragilidad de la probeta que se quiere ensayar, ósea también juega un papel importante la experiencia del laboratorista. Cumple también un rol importante la calibración de la maquina ya que esta variara los valores finales obtenidos por el ensayo pero este error, al estar aplicado a todos los datos, no es comprobable a simple vista. La gran ventaja del ensayo radica en la condición en que se ensaya la muestra, al ser triaxial, los resultados son los más precisos y por lo tanto reales. Esto se debe a que en la práctica, en terreno una muestra se encuentra solicitada en forma triaxial, misma situación que replica el ensayo. Se deben destacar las diferencias en los resultados producidas por este ensayo comparado con su contraparte no drenada ya que en el caso estudiado al no dejar drenar parte de la carga es tomada por el agua. Esto supone un cambio en los parámetros resistentes del suelo al modificar levemente la LEU. En la práctica, comparando los resultados CID y CIU para la arena normalizada al 5% de humedad y densidad relativa del 70% no se aprecia una tendencia que permita concluir como afecta que el agua soporte parte de la carga. Suponiendo cual podría ser el comportamiento, como el suelo soporta una menor carga se podría prever que los resultados para la resistencia del suelo están sub-estimados ya que el suelo no alcanzo su estado ultimo/peak real (aun cuando se está midiendo la variación de la presión de poros). En cuanto a las trayectorias de esfuerzos es claro notar que existe algún tipo de anomalía con la línea de estado ultimo (LEU), esto porque se está ensayando una arena pero al procesar los datos y utilizar el método de la regresión lineal se obtiene que el suelo tiene algún tipo de cohesión. Esto se puede explicar por la humedad que presenta el suelo que genera una cohesión aparente. En cuanto al valor obtenido, este ángulo al estar entre 20 y 40° está en el rango de los valores típicos para una arena normalizada por lo tanto se consideran correctos los resultados. Se debe notar que los resultados obtenidos están afectados por una transformación de unidades donde se consideró la gravedad con el valor 9,8[𝑚⁄ 2]. 𝑠 Sobre el comportamiento del suelo se observa una clara tendencia dilatante en todos los gráficos, más aun se sigue que conforme aumenta la presión de cámara el suelo presenta tendencia marcadamente dilatante, comportamiento típico de un suelo que se vuelve más denso conforme aumenta la presión a su alrededor. Como comentario aparte se puede decir que para 𝑘𝑔𝑓⁄ valores de presión menores a 1[ 𝑐𝑚1 ] el suelo presentara comportamiento tendiendo a contractivo (se encontrara en algún tipo de transición). 8 REFERENCIAS ASTM D4767-11, “Standard Test Method for Consolidated Undrained Triaxial Compression Test for Cohesive Soils”, ASTM International, www.astm.org. “3.3. ENSAYO TRIAXIAL.” 3.3.2. Método con medición de presión de poros., <http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/triaxial.pdf> (Noviembre 11, 2013). “3.3. ENSAYO TRIAXIAL.” - C á l c u l o s y g r á f i c o s, <http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/triaxial.pdf> (Noviembre 11, 2013). 9