Post on 12-Oct-2015
CURSO DE ESTABILIDAD DE CURSO DE ESTABILIDAD DE TALUDESTALUDES
SESION II:ESTABILIDAD DE TALUDES DE
SUELOS GRANULARES
ANALISIS DE ESTABILIDAD Y OBRAS DE ESTABILIZACION
GEOMETRIA DE SUPERFICIES DE FALLA:GEOMETRIA DE SUPERFICIES DE FALLA:
FALLA DE PIE DE TALUDFALLA DE PIE DE TALUD
TALUDES DE SUELOS GRANULARES LIMPIOS (c=0, 30)
r
r
FS
++
+
1.0
1.2
1.4
0.8
A B C
A B C
Sin SismoCon Sismo
Inestable
Estable
Fallamiento de Taludes de Suelos Granulares Limpios
CUESTA DE AUPEPanamericana Norte km 145 - 149 de Chiclayo.
MODELO DE TALUD INFINITO
FS = tan/tan
T
N
T = WsenN = WcosS
S = Ntan = Wcos tanFS = S/T
PANAMERICANA SURCERRO DE ARENA KM 715 KM 774
(entre Atico y Ocoa)
rFS
++
+
1.0
1.2
1.4
0.8
A B C
A B C
Sin Filtraciones
Con Filtraciones
Inestable
Estable
Taludes de Suelos Granulares Limpios sujeto a Filtracin
r
TALUDES DE SUELOS GRANULARES LIMPIOS CON FILTRACION
r r
FS
++
+
1.0
1.2
1.4
0.8
A B C
A B C
Inestable
Estable
Taludes Granulares con Finos Plsticos
Friccin
Cohesion
FriccinCohesin
Zona Intermedia
Critica
TALUDES DE SUELOS GRANULARES CON FINOS (c>0, 30)
INFLUENCIA DE LA COHESION
Taludes pueden
sostenerse con
pendientes mayores a
r r
FS
++
+1.0
1.2
1.4
0.8
A B C
A B C
Sin LLuvia
Con LLuvia
Inestable
Estable
Suelos Granulares con Finos y Disminucin de Cohesin por Lluvias
HumedecimientoSuperficial por las LLuvias
SUELOS GRANULAR CON FINOS CON PERDIDA DE COHESIONSUELOS GRANULAR CON FINOS CON PERDIDA DE COHESION
METODOLOGIAS PARA EL ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES
cMtodo de Equilibrio de Momentos
su
R
bc
c.g. +
W dk
grieta
d
FS = R2.c.su/(Wd+Pwdw+Pkdk)
dw
Pw
++ 0
b
Pk
i (+)
Ni
Wi
Ti
FS = Si/TiSi = suli = culi + i.li.tanui.li = Ni = Wi.cosiTi = Wi.seniWi = biihi
Sui
hi
Mtodo de Fellenius o de las Dovelas
bi
hwWi
Ti Ni
FS = Si/TiSi = s.li = c.li + i.li.tani.li = Ni - Ui = Wi.cosi -ui.liui = w.hwWi = biihiTi = Wi.seni
ui
lnea piezomtrica
Si
Mtodo de Fellenius o de las Dovelas-Suelos Granulares
bi
hi
Wi
Sui
Ti
Ni
Los mtodos utilizados actualmente dividen la masa inestable en dovelas orebanadas verticales deslizantes.
El Factor de Seguridad FS es la relacin entre las fuerzas resistentes y las fuerzas actuantes en el plano potencial de falla definido de manera previa.
ANALISIS DE ESTABILIDADANALISIS DE ESTABILIDAD
Mtodo de Bishop: Desarrollado para roturas circulares. Interacciones entre rebanadas son nulas. Considera el equilibrio de momentos respecto al centro del arco circular. Versin posterior puede aplicar a superficies no curvas definiendo
centros ficticios.
Mtodo de Janbu.- Considera superficies no necesariamente circulares. Supone que la interaccin entre rebanadas es nula. Se define una lnea de empuje entre las rebanadas. Considera el equilibrio de fuerzas y momentos.
Mtodo de Spencer:
Es un mtodo riguroso.
Supone que de la interaccin entre rebanadas aparece una componente de empuje con ngulo de inclinacin constante.
Mediante iteraciones, analiza tanto el equilibrio en momentos como en fuerzas en funcin.
La convergencia hacia un mismo valor determina el FS correspondiente.
Es aplicable tanto a roturas circulares como generales.
Mtodo de Morgenstern y Price: Considera el equilibrio de momentos como de fuerzas. La diferencia fundamental estriba en que la interaccin
entre rebanadas viene dada por una funcin. Presenta problemas de convergencia.
Mtodo de Sarma:
Se busca la aceleracin horizontal necesaria para que la masa de suelo alcance el equilibrio lmite.
El FS es calculado reduciendo progresivamente la resistencia a cortante del suelo hasta que la aceleracin se anula.
Por sus caractersticas es aplicable a rebanadas no verticales.
Cual debe utilizarse?.
La respuesta depende de muchas variables, especialmente de la geometra de la lnea de falla asumida, de los parmetros de resistencia considerado y la forma de actuacin del agua.
Falla Circular
Falla Tipo Cua
Falla Compuesta
Un caso de trazado de una carretera a media ladera en un macizo de suelo con rotura circular, donde se aprecia la excelente aproximacin que se obtiene utilizando Bishop, Janbu y Spencer.
INFLUENCIA DEL SISMO
- La fuerza ssmica interviene mediante la componente horizontal:
PPkk = c.W= c.Wdonde:
c : coeficiente ssmicoW : peso de la masa de suelo inestable.
- El coeficiente ssmico depende de:- la sismicidad de la zona- la importancia del proyecto- los riesgos econmicos y sobre la vida
Tabla 1: Coeficientes Ssmico en Anlisis de Estabilidad
Sismicidad de la Zona: Coeficiente Ssmico: Alta, cercana a la costa peruana o fuente sismognica local 0,17 a 0,22 Media, zona andina y ceja de selva o a 75 km. de fuente sismognica local 0,10 a 0,17 Baja o Nula, zona de selva baja. 0,00 a 0,10
5.0 Mtodo de Bishop Simplificado, 1954 - El mtodo de dovelas no es muy preciso para suelos friccionantes. - El mtodo considera el equilibrio de fuerzas verticales. - Adicionalmente, a la condicin de equilibrio de momento global. - Las fuerzas normales, Ni es determinado con mayor precisin. - La resistencia de los suelos friccionantes (>0) depende de los esfuerzos confinantes.(fuerzas normales, Ni). - El Mtodo de Bishop proporciona resultados tan precisos como los mtodos denominado rigurosos. - El Mtodo de Bishop es un mtodo iterativo. Es necesario iniciar el clculo mediante la consideracin de un valor inicial del FS (generalmente se asume un FS=1).
El Mtodo de Bishop utiliza la siguiente expresin: FS = 1/Wiseni . [cibi+(Wi-uibi) tani]/mi mi = cosi [1+(tani tani /FS)] - Si se considera las fuerzas de sismo, se tendr la expresin, para superficie de falla circular:
FS=1/[Wiseni+KWicosi-(K/2R)Wihi] . [cibi+(Wi-uibi)tani]/mi donde: K : coeficiente ssmico hi : altura media de la dovela R : radio de curvatura de la superficie de falla
ESTUDIO DEFINITIVO DE ESTABILIZACIN DE TALUDES Y DESLIZAMIENTOS
CARRETERA PANAMERICANA SURSECTOR CERRO DE ARENA KM 715 KM 774
(entre Atico y Ocoa)
EXPLORACIONES DE CAMPO
05 lneas de refraccin ssmica - 3415 km. 04 ensayos de penetracin estndar SPT - 21.80 km. 14 ensayos de Cono Peck - 55.65m. 26 ensayos de Cono Sowers - 58.4 m. 14 ensayos de SPL - 62.70m. 15 muestras inalteradas en anillo. La Tabla se presenta la ubicacin y cantidad de ensayos.
ENSAYOS DE LABORATORIO
Anlisis Granulomtrico.
Ensayos de Corte Directo en muestras de anillo.
Humedad que varan de 0.37% a 3.09%.
Densidad de muestras de anillos: 1.52 a 1.6 gr/cm3.
Cloruros, Sulfatos y Sales Solubles Totales.
Las muestras, ubicacin los resultados en la Tabla.
CARACTERISTICAS FISICAS Y MECANICAS
Suelo : Arena cementada, fina, limpia a limosa
SUCS : SP, SP-SM y SM
d : 1,55 gr/cm3 Cohesin : 0.1-0.25 kg /cm2
: 33
ANALISIS DE ESTABILIDADAltura > 20mTalud 30-32Amax 0.35g
ESTABILIZACION
- Tendido de Talud: Corte, Banquetas.
- Berma de pie de talud con una altura de 0.25 - 0.30H.
- Obras de Contencin que soporte la masa inestableque es proporcional a la altura del talud:
- Muros de Gravedad: Empedrado, Concreto Simple, Gaviones, Geoceldas, Tierra Armada o Suelo Reforzado con Geomalla o Geotextiles, Crib-wall(cajones).
TENDIDO DE TALUD
BERMA DE PIE CORTE
BANQUETA
CORTE Y RELLENO
OBRAS DE CONTENCION
ALTURA DE LA ESTRUCTURA DE
CONTENCION A 1/5 DE ALTURA DE TALUD
MASA INESTABLE
ESTABILIDAD INTERNA
Muro Reforzado de Gaviones Muro Reforzado de Gaviones -- AntaminaAntamina
Muro de Concreto (proteccin)
COSTO COMPARATIVOS DE TIPOS DE MUROS DE CONTENCION
COTA BASE DE MURO = 130.006 m
129.524
CELDAS EXTERIORES CON GRAVA
1.400.500 1.000
BASE MEJORADA
1
2
TALUD DE CORTE
PERFIL DE TERRENO ANTERIOR
AREA DE CORTE= 3.00 m2
E
J
E
D
E
V
I
A
COTA DE EJE=
Linea blanca
020731+Progresiva
MURO DE GRAVEDAD DE GEOCELDAS ALTURA=2m
Estabilidad Externa
MOVIMIENTO HORIZONTAL
RESBALAMIENTO VOLCAMIENTO
ROTACIN
MOMENTO
ROTACIN
CAPACIDAD DE SOPORTE
INCLINACIN
SEDIMENTACIN
Estabilidad Externa
VOLCAMIENTO
ROTACIN
MOMENTO
MOVIMIENTO HORIZONTAL
RESBALAMIENTO INTERNO
MOVIMIENTOENTRECAPAS
Estabilidad Interna
Limpieza del material del pie del talud
PROCESO CONSTRUCTIVO KM. 731+00 AL KM. 731+248
Colocacin de paneles para evitar el deslizamiento de la arena hacia la zona de trabajo.
Instalacin de la capa de base del cimientolas celdas se rellenan con afirmado
Colocacin de las geoceldas
Humedecimiento del talud para su contencin momentnea durante el perodo de trabajo.
Perfil final del muro de confinamiento
COMPORTAMIENTO SISMICODE OBRAS DE CONTENCION
EN TALUDES DE ARENA
SISMO DE OCOA 21.06.01
Sismo de Ocoa21.06.01
Sismo de Ocoa21.06.01
Sismo de Ocoa21.06.01
Sismo de Ocoa21.06.01
Sismo de Ocoa21.06.01
PILAS DE LIXIVIACION
PILAS DE LIXIVIACION
INESTABILIDAD TALUD AGUAS ABAJOPROCESO DE CARGUIO NO RECOMENDABLE
PROCESO DE CARGUIO RECOMENDABLE
MUY DENSO
SEMICOMPACTO
MUY SUELTO
A MAYOR PRESION VERTICAL
CONFINANTE MENOR
ANGULO DE FRICCION
ENVOLVENTE DE FALLA CURVA
max
n (n)ALTO CONFINAMIENTOBAJO CONFINAMIENTO
RESPUESTA RAPIDA
RESPUESTA LENTA
CONTRADICE TEORIA DE ENVOLVENTE CURVO
MAYOR CONFINAMIENTO NO ERA MENOR ANGULO DE FRICCION?
45
40
42
36