1. ESTABILIDAD DE TALUDES
• Definición y Tipos de taludes
• Tipos de falla
• Cálculo de estabilidad. Parámetros a utilizarse
• Estabilidad al Deslizamiento Superficial
• Estabilidad al Deslizamiento Circular. Método Sueco
• Estabilidad al Deslizamiento Circular. Método del
Círculo de Fricción. Ábacos de Taylor
• Verificación de la estabilidad para distintos estados
2. Estabilidad de
Taludes
• Taludes: Cualquier superficie
inclinada respecto a la
horizontal permanente
• Taludes:
– Suelo
– Roca
• Taludes:
– Naturales
– Artificiales:
• Cortes
• Terraplenes
3. Estabilidad de Taludes
Para determinar la estabilidad de una masa de suelo debemos
determinar su coeficiente de seguridad al deslizamiento. Al
existir un coeficiente de seguridad igual a 1, se produce el
deslizamiento del talud.
Debemos comparar la colaboración de esfuerzos que tienden a
producir el deslizamiento (esfuerzos motores) con aquellos que
tienden a evitarlo (esfuerzos resistentes) se debe definir
la superficie de falla
5. Tipos de Deslizamientos Rotacionales
A partir de observaciones: En general se toma superficie de falla
circular
Material mas resistente
Falla Profunda o de Base Falla de Pie
Falla de Local
7. Cálculo de Estabilidad de Taludes
• Parámetros de Resistencia al Corte a ser usados:
• Arenas: φ
• Arcillas:
• Análisis a Corto Plazo (Final de la Obra): Su
• Análisis a Largo Plazo: c; φ
• Situaciones en Arcillas:
• Terraplén sobre arcilla normalmente consolidada
• Excavación en arcilla sobreconsolidada
10. Estabilidad al Deslizamiento Superficial
Arena seca
• Superficie de falla plana y paralela al talud
• Masa que desliza de pequeño espesor Equilibrio de fuerzas
• Tensiones en caras verticales iguales y a
opuestas
i d
W
T = W ⋅ sen i ; N = W ⋅ cos i ; W = γ d ⋅ a ⋅ d
T
N ⋅ tan φ W ⋅ cos i ⋅ tan φ
FS = = N
W ⋅ sen i W ⋅ sen i
tan φ
FS = ⇒ i máx = φ
tan i
Si se moviliza toda la resistencia al corte (FS = 1), el talud será
estable si i = φ. Donde i es el ángulo de reposo
11. Estabilidad al Deslizamiento Superficial
Arena sumergida
• Superficie de falla plana y paralela al Talud sumergido
talud a
• Masa que desliza es de pequeño espesor
• No existe flujo de agua en el interior i d
W
a.d.γw
T
' ' ' ' '
T = W ⋅ sen i ; N = W ⋅ cos i ; W = γ ⋅ a ⋅ d N´
N ' ⋅ tan φ W ' ⋅ cos i ⋅ tan φ
FS = ' =
W ⋅ sen i W ' ⋅ sen i
tan φ
FS = ⇒ i máx = φ
tan i
12. Estabilidad al Deslizamiento Superficial
En general:
tan φ
FS =
tan i
• El talud es estable para i < φ
• El ángulo de fricción para el cual comienza el deslizamiento
está relacionado con el φmáx (dependiendo de su e inicial). Si el
material queda suelto, φ = φcv.
Obs.: Flujo de agua reduce estabilidad del talud
13. Estabilidad al Deslizamiento Circular – Método Sueco
Condición no drenada (Fellenius)
Suelo uniforme: Determinar el centro
M S .R.l para el menor F.S.
FS = resistente = u
M motor W .d
O
Si se tiene estratificación:
Fuerzas Motoras
R
M resistente R.∑ S ui .li
FS = = d
M motor ∑Wi .di
H
G
β W
Su
Fuerzas Resistentes
14. Estabilidad al Deslizamiento Circular – Método Sueco
Método de las dovelas simplificado (Fellenius)
O Dovela
(i)
R Xi+1
Xi
αi+1
αi Ei+1
H Wi
Ei
β ∆li
τi
θ
Resultante de fuerzas laterales nula en dirección normal al arco de σ´i
deslizamiento
Wi.cos θ
τ = c + σ´. tan φ Wi
Según Mohr-Coulomb:
FS =
M resistente
=
∑ τ .∆li i
=
c.L + tan φ∑ σ´i .∆li Wi.sen θ
M motor ∑ W .senθ
i i ∑ W .senθ
i i
15. Estabilidad al Deslizamiento Circular - Método del
Círculo de Fricción (Taylor, 1937)
R O R = r.sen φd c ' tan φ
Círculo de Fricción τ= +σ ⋅
FS FS
r
r
rφ
L´ φd W’
rc = r. L/L´
β Rφ
F L
Rφ Rc N F
N
16. Estabilidad al Deslizamiento Circular - Método del
Círculo de Fricción (Taylor, 1937)
• Suponiendo rφ = r quedan 3 incógnitas que pueden
determinarse a partir de las ecuaciones de equilibrio
• El FS calculado a partir de esta hipótesis constituye un límite
inferior
• El límite superior de FS se obtiene suponiendo esfuerzos
efectivos concentrados únicamente en los extremos del círculo
de falla (Frölich, 1955)
• En un talud real los esfuerzos normales estarán distribuidos
sobre el arco de falla de forma desconocida
C c⋅L tan φ
• Se tienen dos FS: FSc = = ; FSφ =
Ce R c tan φd
• La solución correcta es la que hace: FSc = FSφ = FS
17. Método del Círculo de Fricción
Ábacos de Taylor para suelo homogéneo saturado (1948)
• Solución particular del Método del Círculo de Fricción para
el círculo de falla crítico en suelos homogéneos saturados
(Taylor, 1948)
• Distribución de esfuerzos normales distribuidos de forma
similar a una semionda sinusoidal c
• Se define el Coeficiente de Estabilidad (m): m=
FS.H.γ
•Para suelo homogéneo existen tres variables: m, φ y β
• Ábacos para la determinación de círculos de falla críticos sin
necesidad de tanteos
• En un suelo homogéneo con círculo crítico de base una
vertical tangente al círculo de fricción pasa por el punto medio
del talud
18. Consideraciones Generales
•Son considerados únicamente las tensiones en una sección vertical
única del talud (no se considera el aspecto tridimensional)
•Existen métodos que consideran parcial o totalmente las fuerzas
entre dovelas (Bishop, Jambu, Spencer)
• Existen otros métodos que permiten considerar distintos tipos de
superficies de falla (método de la cuña, espiral logarítmica, etc.)
• Los métodos de dovelas simplificados dan coeficientes de
seguridad con un intervalo de confianza de ±10% respecto a los
parámetros de resistencia supuestos. Es fundamental la elección de
los parámetros resistentes.
• En arcillas “fisuradas” (sobreconsolidadas) el empleo de los
parámetros de resistencia máxima puede dar lugar a estimaciones
poco seguras. Asociado con la falla progresiva.
19. Verificación de la estabilidad para distintos
estados
• Otros casos a considerar: largo plazo con flujo en régimen
establecido (redes de flujo), vaciado rápido (elevadas presiones
neutras)
• Verificar la fundación de presas o terraplenes sobre suelos
blandos
•Se pueden ajustar los parámetros considerados en un proyecto a
partir de la observación del comportamiento de terraplenes de
prueba debidamente instrumentados (monitoreo de deformaciones
y presiones neutras)
20. Elección del método de cálculo
Caso Método Observaciones
Final de la construcción
El método c, φ permite
con suelo saturado;
Cálculo con Su (φ=0) comprobaciones mediante
periodo de construcción
corto respecto al de Resistencia no drenada las presiones neutras
consolidación reales
Método c, φ con presiones
Estabilidad a largo plazo neutras deducidas de las
condiciones de equilibrio
del agua freática
Las presiones neutras
Estabilidad en fases Método c, φ con presiones
reales deben determinarse
intermedias neutras estimadas en sitio
