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close this bookEstudio de Caso: Vulnerabilidad de los Sistemas de Agua Potable Frente a Deslizamientos (OPS; 1997; 106 paginas)
View the documentRESUMEN
open this folder and view contentsCAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
open this folder and view contentsCAPÍTULO 2: CARACTERIZACIÓN DE LAS AMENAZAS NATURALES
close this folderCAPÍTULO 3: GUÍA PARA IDENTIFICAR PROBLEMAS DE DESLIZAMIENTOS
View the documentClasificación del tipo de fallas de taludes
View the documentFactores que influencian la estabilidad de los taludes
View the documentCaracterización del talud mediante ensayos
View the documentEvaluación de la estabilidad de un talud
View the documentMétodos para estabilizar taludes
open this folder and view contentsCAPÍTULO 4: VULNERABILIDAD DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA
open this folder and view contentsCAPÍTULO 5: PROCEDIMIENTOS PARA EVALUAR LA CONFIABILIDAD DEL SISTEMA ANALIZADO
open this folder and view contentsCAPITULO 6: ESTUDIO DE CASO
View the documentCAPITULO 7: MATRICES DE VULNERABILIDAD
View the documentREFERENCIAS CITADAS EN EL TEXTO
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Evaluación de la estabilidad de un talud

La estabilidad de un talud natural de corte o relleno comúnmente se evalúa mediante métodos de estabilidad basados en el equilibrio límite del suelo. Estos métodos toman en cuenta los factores principales que influyen en la resistencia del suelo o masa rocosa. La cuantificación de la estabilidad de un talud se basa en el concepto de factor de seguridad; más adelante se hace una breve descripción del concepto del factor de seguridad, la determinación o estimación de los parámetros de resistencia y los métodos de análisis.

Concepto del factor de seguridad

Para ilustrar el concepto del factor de seguridad se usará la analogía de un bloque deslizante en un plano inclinado, tal como lo muestra la figura 3.11. Se tiene un plano inclinado que forma un ángulo β con la horizontal; sobre ese plano inclinado se encuentra un bloque rígido de masa M.


Figura 3.11 Bloque en plano inclinado y diagrama de fuerzas

Las fuerzas que actúan sobre el bloque rígido, como se muestra en la figura 3.11, son: el peso del bloque (W), la normal (N) y la fuerza de roce (Fr) entre la base del bloque y el plano inclinado. Las fuerzas que actúan en la dirección del plano inclinado (X’) son la fuerza de roce (Fr) y el componente del peso en esa dirección (W senβ). Las fuerzas que actúan en la dirección perpendicular al plano inclinado (Y’) son el componente de peso en esa dirección (W cosβ) y la normal (N).

No habrá deslizamiento del bloque a lo largo del plano inclinado mientras la fuerza de roce entre el bloque y el plano sea mayor o igual que la componente del peso en esa dirección.

El factor de seguridad (FS) contra el deslizamiento del bloque viene a ser el cociente entre la fuerza de roce (Fr) y la componente del peso en la dirección del plano inclinado o se puede calcular por la ecuación:

La fuerza resistente viene a ser la resistencia al corte del suelo y las fuerzas desestabilizadoras vienen a ser las fuerzas gravitacionales o sísmicas. Por lo tanto, para un talud, el factor de seguridad se define como el cociente entre la resistencia al corte del suelo o roca a lo largo de una superficie de falla y los esfuerzos de corte que tienden a producir deslizamiento a lo largo de esa superficie de falla (Craig 1986).

Determinación de la resistencia del suelo

Los principales parámetros que definen la resistencia del suelo son el ángulo de fricción interna en el caso de suelos granulares y la resistencia al corte no drenada en el caso de suelos cohesivos.

El ángulo de fricción interna f puede estimarse en el laboratorio con el ensayo de corte directo y ensayo triaxial consolidado drenado. También existen correlaciones entre el ángulo de fricción interna f y ensayos in-situ como la prueba de penetración estándar (SPT) o la prueba de penetración de cono (CPT).

La resistencia al corte no drenada (Su) puede estimarse con ensayos de laboratorio tales como el ensayo triaxial consolidado no drenado (CIU), el ensayo sin consolidar sin drenar (UU), el ensayo de compresión sin confinar (qu) y el ensayo de corte directo simple (DSS). Para los ensayos in-situ se puede usar la prueba de veleta de campo (FV), la prueba de penetración de cono (CPT) y el penetrómetro de bolsillo.

Las arcillas duras y altamente sobreconsolidadas fallan bajo una condición drenada porque el exceso de presión de los poros es negativo y por lo tanto a medida que este se disipa, las arcillas sobreconsolidadas se debilitan.

Las arcillas blandas y limos fallan en condiciones no drenadas porque el exceso de presión de los poros es positivo y por lo tanto la condición crítica es a corto plazo pues a medida que las arcillas disipan el exceso de presión de los poros, las mismas se consolidan y ganan resistencia.

La mayoría de los suelos granulares disipan el exceso de presión de los poros rápidamente debido a su alta permeabilidad y por lo tanto fallan en condiciones drenadas excepto cuando son sometidos a carga dinámica (sismo) cuando una falla no drenada es posible.

Resistencia al corte en limos y arcillas blandas

Como se dijo anteriormente, las arcillas blandas fallan en condiciones no drenadas. La resistencia al corte no-drenado en limos y arcillas blandas se puede medir directamente en el campo con el ensayo de veleta o en el laboratorio con un ensayo de compresión simple sin confinar. Skempton propuso la siguiente correlación para estimar la resistencia al corte no drenado.

Su/s’p = 0,11+0,0037 Ip

donde:

 

Ip = es el índice de plasticidad
σ’p = es la presión de consolidación.

El cuadro 3.2 sirve de guía para estimar la resistencia al corte no drenado en arcillas y el ángulo de fricción en suelos granulares. (Terzagi and Peck 1967).

Cuadro 3.2
Relación de la resistencia al corte no drenado y el ángulo de fricción

Arenas

Limos o arcillas

Nspt

f

Densidad relativa

Nspt

Su (kg/cm2)

Consistencia

     

<2

0 - 0,12

muy blanda

0 - 4

<30

muy suelta

2 - 4

0,12 - 0,25

blanda

4 - 10

30 - 32

Suelta

4 - 8

0,25 - 0,5

media

10 - 30

32 - 35

Media

8 - 15

0,5 - 1

firme

30 - 50

35 - 38

Densa

15 - 30

1 - 2

muy firme

>50

>38

muy densa

>30

>2

dura

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