CURSO: MECANICA DE SUELOS APLICADO A CIMENTACION Y VIAS DE TRANSPORTE SESION 05: FALLAMIENTOS DE TALUDES DE SUELOS FINOS COMPORTAMIENTO DE TALUDES DE SUELOS ARCILLOSOS Ing.. Diomedes Marcos Martin Oyola Zapata FALLAMIENTOS DE TALUDES DE SUELOS FINOS DEFINICION DE FALLA En geologia, una falla es una fractura, generalmente plana, en el terreno a lo largo de la cual se han deslizado los dos bloques el uno respecto al otro. las fallas se producen por esfuerzos tectónicos, incluida la gravedad y empujes horizontales, actuantes en la corteza. la zona de ruptura tiene una suprficie ampliamente bien definicda denominada pllano de falla, aunque puede hablarse de banda de falla cuando la fractura y la deformacion asociada tienen una cierta anchura. cuando las fallas alcanzan una profundidaden la que se sobrepasael dominio de deformacion fragil se transformn en bandas de cizalla, su equivalente en el dominio ductil. ESTABILIDAD Se entiende por estabilidad a la seguridad de una masa de tierra contra la falla o movimiento. como primera medida es necesario definir criterior de estabilidad de taludes, entendiendose por tales, algo tan simple como el poder decir en un instante dado cual será la inlinacion apropiada en un corte o en un terrapl´rn; casi siempre la mas apropiada srá la mas escarpada que se sostenga el tiempo necesario sin caerse. Este es el centro del problema y la razón de estudio. A diferentes inclinaciones de talud corresponden diferentes masas de material terreo por mover y por lo tanto diferentes costos. podria imaginarse un caso en que por alguna razon el talud mas conveniente fuese tendido y en tal caso no habria motivos para pensar en problemas de estabilidad de taludes, pero lo normal es que cualquier talud funcione satisfatoriamente desde todos los puntos de vista excepto del economico FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD CARACTERISTICAS DEL TERRENO Algunas fallas de taludes son provocadas por aspectos geológicos no detectados durante el levantamiento y exploración de campo, los cuales, al no ser considerados durante la evaluación de la estabilidad del talud, aumentan la incertidumbre del factor de seguridad calculado. Un ejemplo de este tipo de falla es el que se presentó durante la operacion del Proyecto Hidroeléctrico en el talud excavado atrás de la casa de máquinas de la presa Agua Prieta, Herrera y Resendiz (1990), en el cual, un bloque de roca deslizó sobre un estrato de arcilla no detectado durante la exploracion y construccion del proyecto. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD EROSION El agua y el viento continuamente afectan a los taludes erosionándolos. la erosión modifica la geometría del talud y por tanto, los esfuerzos a los que está sometido, resultando un talud diferente al inicialmente analizando o en una modificación de las condiciones que tenía. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD LLUVIA Durante el periodo de lluvias, los taludes se ven afectados al saturarse los suelos que los forman, provocando un aumento e peso de masa, una dismiución en la resistencia al esfuerzo cortante y la erosión de la superficie expuesta. Al introducrise agua en las grietas que presente el talud se origina un incremento en las fuerzas actuantes o aparición de fuerzas de filtración, pudiendo provocar la falla del mismo. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD SISMO Los sismos suman fuerzas dinámicas a las fuerzas estáticas actuantes a las que está sometido un talud, provocando esfuerzos cortante dinámicos que reducen la resistencia al esfuerzo cortante, debilitando al suelo. Un aumento en la presión de poro en taludes formados por materiales granulares puede provocar el fenomeno conocido como licuación. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD CARGAS EXTERNAS La aplicación de cargas sobre la corona del talud provocan un aumento en las fuerzas actuantes en la masa de suelo, lo cual, puede llevar a la falla del talud si estas cargas no son controladas o tomadas en cuenta durante la evaluación de la estabilidad del talud En algunos casos esta situación se remedia mediante la excaación de una o más bermas en el cuerpo del talud, lo que reduce las fuerzas actuante FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD EXCAVACIONES Y/O RELLENOS Las actividades de construcción realizadas al pie de un talud o colocación de una sobrecarga en la corona, pueden causar la falla de éste, al modificar la condición de esfuerzos a las que está sometido. Generalmente, estas actividades de construcción corresponden a trabajos donde se realizan excavaciones y/o rellenos. Cuando se realiza una excavación al pie del talud, el esfuerzo total se disminuye, generando en el suelo un incremento negativo en la presión de poro. Durante el tiempo en que este incremento de presión de poro se disipa, puede presentarse la falla del talud al disminuir la resistencia al esfuerzo cortante del suelo. DESLIZAMIENTO Se denomina deslizamiento a la rotura y al desplazamiento del suelo situado debajo de un talud, que origina un movimiento hacia abajo y hacia fuera de toda la masa que participa del mismo. los deslizamientos pueden producirse de distintas maneras, es decir, en forma lenta o rápida, con o sin provocación aparente. Generalmente, se producen como consecuencia de excavaciones o socavaciones en el pie del talud. COMPORTAMIENTO DE TALUDES DE SUELOS ARCILLOSOS Entre las particularidades más molestas de la geotecnia destacan los suelos cohesivos: las arcillas, cuyas propieddes resistentes varían con el grado de humedad y la rapidez con las que se aplican los esfuerzos. los suelos arcillosos son suelos conflicitivos, debido que, si están muy húmedos, no son capaces de soportar esfuerzos; por lo contrario, si están muy secos aguantan mas, pero se desmoronan y no son nada fiables. Es indudable que, a nivel de ingeniería es mucho más fácil, cómodo y fiable trabajar con materiales cuyas propiedades se pueden considerar estables, como el hormigón y el acero. al empaparse los materiales arcillosos, aumentan su peso, reducen el roamiento interno y propician la formacion de superficies de despegue. Todo ello, favorece, en definitiva, los deslizamientos. En su forma más simple, el factor de seguridad frente a una rotura de un talud vertical, un caso muy habitual en las excavaciones, se define como: FALLAS EN ARCILLAS FALLA ROTACIONAL Las fallas de tipo rotacional pueden producrise a lo largo de superficies de fallas identificables con superficies cilindricas o conoidales cuya traza con el plano del papel sea un arco de circunferencia por lo menos con razonable aproximación. Este tipo de fallas ocurren por lo común en materiales arcillosos homógeneos o en suelos cuyo comportamiento mecánico esté regido básicamente por su fracción arcillosa. En general, afectan a zonas relativamente profundas del talud, siendo esta profundidad mayor, cuanto mayor sea la pendiente. Las fallas por rotación se denominan según donde pasa el extremo de la masa que rota, Puede presentarse pasando la superficie de falla por el cuerpo del talud (falla local), por el pie, o adelante del mismo afectando al terreno en que el talud se apoya (falla en base) FALLAS EN ARCILLAS FALLA POR TRASLACIÓN Esta falla se presente como un movimiento importante del cuerpo del talud, sobre una superficie relativamente plana asociada a estratos poco resistente localizada en las cercanías del pie del talud. La superficie de falla se desarrrolla paralela a la estratificación de suelos débiles, terminando generalmente sobre los planos de agrietamientos verticales. Los estratos débiles que propician la aparición de este mecanismo de falla , por lo general, corresponden a arcillas blandas, arenas finas o limos no plásticos, que se encuentran FALLAS EN ARCILLAS FALLA DE PIE Se presenta cuando la superficie de falla tiene cercanía del pie del talud y corresponde a una falla catastrófica del talud FALLAS EN ARCILLAS FALLA LOCAL Ocurre cuando la superficie de falla corta al plano inclinado del talud entre el hombro y el pie, sin cortar el pie del talud. Coloquialmente a este tipo de falla se le conoce como "desconchamiento" y en la mayoría de los casos no corrresponde a una falla catastrófica. Al provocar un cambio en la geometría del talud puede propiciar la aparición d fallas subsecuentes que lleven a la falla catastrófica del talud. FALLAS EN ARCILLAS f a l l a de base Ocurre cuando la superficie de falla corta al plano horizontal que forma la base del talud y corresponde a una falla general de toda la geometría del talud. Presenta la mayor profundidad y puede estar limitada por estratos más resistentes. FALLAS EN ARCILLAS FALLA POR LICUACIÓN FALLA POR FLUJO El fenómeno de licuación se presenta cuando se provoca una reducción rápida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo. Esta pérdida conduce al colapso del suelo en que se presenta y con ello al de la estructura que forme o que se encuentre sobre este. Corresponde movimientos relativamente rápidos de una parte del talud, de forma que esos movimientos y las velocidades en las que ocurren, corresponden al comportamiento que presentaría un liquido viscoso. no se distingue una superficie de deslizamiento debido a que ésta se presenta en un periodo breve de tiempo. esta falla se presenta con mayor frecuencia en taludes naturales formados por materiales no "consolidados" y se desarrolla el mecanismo cuando hay un aumento apreciable en el contenido de agua.
