APUNTE N°6 -MOVIMIENTOS DE TIERRA-TALUDES

MOVIMIENTOS DE TIERRA TALUDES

TALUD: •

•

Es la inclinación natural de un terreno.  Al dejar caer arena arena desde cierta altura, altura, esta va formando formando un cono cono con una inclinación inclinación determinada.

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Es lo que se denomina: TALUD NATURAL.

•

El material permanece con aquella inclinación sin derrumbarse.

CORTE EN TALUD: Definición:

El Corte en Talud corresponde a la Superficie de terreno expuesta a un ángulo con la horizontal. Clasificación:

Los taludes se clasifican en: a) Trinchera: Talud a cada lado de la excavación b) Desmonte: Talud a un solo lado de la excavación. c) Ladera: Corte natural del terreno.

PARTES DE UN TALUD

Los taludes se pueden ser de dos tipos, atendiendo a su servicio y costo:

a) Taludes Permanentes

Se diseñan para ser estables a largo plazo, se construyen con fines de edificación. Priman en el diseño criterios de seguridad.

b) Taludes Temporales

Se proyectan para ser estables a corto y mediano plazo. Se utilizan principalmente en la minería. Priman en el diseño criterios de carácter económico.

Dimensiones:

En Ingeniería Civil los taludes alcanzan alturas máximas de 40 a 50 m. En la minería pueden superar varios centenares de metros. Las pendientes pueden medirse de tres formas: •

En Grados: 30º, 45º, 60º

•

En Porcentaje: 57%, 100%, 175%

•

En relación de distancias: 1.75H:1V, 1H:1V, 0.57H:1V

Tipos de fallas de taludes.

La Clasificación del tipo de falla de taludes está basada en el reconocimiento de los factores geológicos que condicionan la falla. Los deslizamientos de taludes ocurren de muchas maneras y aún persiste cierto grado de incertidumbre en su predictibilidad, rapidez de ocurrencia, y área afectada. Sin embargo, existen ciertos patrones que ayudan a identificar y reconocer áreas potenciales de fallas, lo cual permite el tratamiento del talud para así eliminar o reducir a un mínimo el riesgo de falla.

Se debe tener presente que:

La ocurrencia de deslizamiento sucede de múltiples y variadas maneras. Siempre persiste grado de incertidumbre en la predicción de su ocurrencia. Existen parámetros que ayudan a reconocer e identificar áreas potenciales de fallas. Lo anterior permite el tratamiento del talud para eliminar o reducir al mínimo el riesgo de falla

Clasificación de fallas de taludes TIPO DE FALLA

Desprendimientos

FORMA

Caída libre

Volcamiento Deslizamientos

Rotacional

DEFINICION

Desprendimiento repentino de uno o más bloques de suelo o roca que descienden en caída libre. Caída de un bloque de roca con respecto a un pivote ubicado debajo de su centro de gravedad. Movimiento relativamente lento de una masa de suelo, roca o una combinación de los dos, a lo largo de una superficie curva de falla bien definida. Movimiento lento o rápido de un bloque de suelo o roca a lo largo de una superficie de falla plana.

Planar Movimiento de diferentes bloques de suelo con desplazamientos distintos. Desparramamiento lateral

Mezcla de suelo y pedazos de roca moviéndose a lo largo de una superficie de roca planar.

Deslizamiento de escombros Avalanchas

De roca o Escombros

Flujo

Repteo

De escombros

Movimiento rápido o muy rápido de una masa incoherente de escombros de roca o suelo-roca donde no se distingue la estructura original del material. Suelo o suelo-roca moviéndose como un fluido viscoso, usualmente desplazándose hasta distancias mucho ma yores que la zona de falla. Usualmente originado por exceso de  presiones de poros. Movimiento lento e imperceptible talud abajo de una masa de suelo o suelo-roca

1. Desprendimientos: En suelos, los desprendimientos son causados por socavaciones de taludes debido a la acción de la erosión de quebradas o del hombre. En macizos rocosos son causados por socavación debido a la erosión, un incremento de la presión debido a la presencia de agua en las diaclasas y/o meteorización a lo largo de las diaclasas en combinación con fuerzas de filtración. En algunos casos los desprendimientos son el resultado de meteorización diferencial. Tanto en los desprendimientos de roca como de suelo, la masa se mueve rápidamente a través del aire en caída libre. No existe un movimiento lento que precede al deslizamiento. Se presenta principalmente en rocas afectadas por desintegración y descomposición, actuando en planos o sectores más débiles.-

Por lo tanto se puede decir que los desprendimientos son: •

Fallas repentinas

•

Taludes verticales o casi verticales

Tipos de fallas por Desprendimientos:

a)

Caída libre de bloques

Los desprendimientos o caídas son relevantes desde el punto de vista ingenieril debido a que se trata de la caída de un bloque o varios bloques, los cuales pueden ocasionar daños a estructuras o a otros taludes que se encuentren en la parte inferior pudiendo causar una destrucción masiva. Los desprendimientos se producen comúnmente en taludes verticales, o casi verticales en suelos débiles a moderadamente fuertes y en macizos rocosos fracturados. Generalmente, antes de la falla ocurre un desplazamiento, el cual puede ser identificado por la presencia de grietas de tensión. •

Causados por socavación.

•

En suelos, por acción del hombre o erosión de quebradas

•

En rocas por la erosión

b)

Volcadura de bloques.

El volcamiento de bloques de rocas, generalmente desencadena un desprendimiento. Se puede originar una destrucción masiva Se producen en suelos débiles a moderadamente fuertes y en macizos rocosos fracturados. Generalmente antes de la falla ocurre un desplazamiento Se identifica por la aparición de grietas.

RECOMENDACIONES:

•

a) Talud de inclinación uniforme

Este sistema es recomendado cuando las propiedades mecánicas y la acción climática sobre la roca es relativamente uniforme a través de la sección considerada. Se utiliza para altura de talud máxima de 10 m. Figura Taludes de inclinación uniformes

b)Taludes de inclinación variable La inclinación variable se usa cuando existen estratos de diferentes características en la sección considerada. Los estratos más débiles tendrán una inclinación de talud menor. Se utiliza para alturas no mayores de 10 m. Figura Taludes de inclinación variable

c)Taludes de berma permanente La colocación de bermas en el talud es recomendada cuando la roca presenta fracturas y exfoliaciones, pero no se prevé acción importante por estar a la intemperie. Los escombros caen sobre las bermas evitando así que lleguen a la plataforma del camino. Requieren un mayor costo de construcción, pero dan mayor seguridad y requieren menor manutención.  Altura. H de 6 a 10 m; a de 6 a 9 m

Figura Talud con berma permanente

a

a

h

h  

bermas

d)Taludes de berma temporal

Cuando se espera una acción importante por estar a la intemperie, se construyen taludes con bermas, y se llenan con suelo fino, a fin de proteger la roca de los agente atmosféricos. Para la colocación del material de relleno se requiere dar una mayor inclinación a los taludes. Figura Taludes de berma temporal

2. Deslizamientos o Derrumbes: Los derrumbes pueden ser de los siguientes tipos: Planares, Rotacionales y Deslizamientos propiamente tal: a) Planar:

Consisten en el movimiento de un bloque de suelo o roca a lo largo de una superficie de falla plana bien definida.Pueden ocurrir lenta o rápidamente.Se puede generar una falla de cuña a lo largo de la intersección de dos planos. Los deslizamientos planares suelen ocurrir en: -

Rocas sedimentarias con buzamiento similar o menor a la inclinación de la cara del talud

-

Discontinuidades, como fallas, foliaciones

b) Rotacional:

Los rotacionales tienden a ocurrir lentamente. Tienen forma de cuchara. El material falla por rotación a lo largo de una superficie cilíndrica.  Aparecen grietas en la cresta del área inestable.  Aparecen abombamientos al pie de la masa deslizante.

La principal causa de falla es el incremento en la inclinación del talud. Pueden causar severos daños a estructuras que se encuentran en la masa deslizante o sus alrededores. Cuando presentan signos tempranos de falla los taludes pueden ser estabilizados.

c) Deslizamiento:

En los deslizamientos el movimiento de la masa es el resultado de una falla de corte a lo largo de una o varias superficies. Se presenta en materiales con comportamientos elásticos o semi elásticos. El tipo de superficie de deslizamiento por la cual se produce la falla, depende básicamente del ángulo de inclinación del talud, de la cohesión y del ángulo de rozamiento interno del suelo Ø.-

Tipos de deslizamientos a) sin grandes deformaciones; b) con formación de unidades menores.

RECOMENDACIONES:

Se han desarrollado varias teorías que permiten analizar cuantitativamente la estabilidad de los taludes frente a fallas por deslizamientos. La mayor parte de dichas teorías supone que la superficie de falla corresponde a un cilindro de sección circular. En realidad la superficie de falla es más bien una sección compuesta, cuya forma depende principalmente del tipo del suelo que componga el talud. Sin embargo el análisis matemático se simplifica considerablemente suponiendo dicha superficie de falla, siendo el error de cálculo despreciable, frente al error que se comete al suponer por ejemplo las propiedades resistentes del suelo (c, ), ya que difícilmente dichos parámetros pueden precisarse a priori. Las teorías distinguen en general tres tipos de círculos de falla: Circulo de falla de talud, Circulo de falla de pie, y Circulo de falla profundo. Tipos de círculos de falla: (a) de talud, (b) de pie, (c) profundo.

Fundamentalmente el problema se centra en encontrar el circulo de falla en el cual el coeficiente de seguridad sea menor, lo cual puede ser muy difícil considerando la ausencia de homogeneidad del medio, debido a que sus propiedades mecánicas varían de zona en zona. El tipo de circulo por el cual se producirá la falla depende básicamente del ángulo de inclinación del talud (denominada ), y de la fricción interna del suelo (denominado  ). En general se puede indicar que para altos valores de  y/o de  el circulo de falla será de pie. Para bajos valores de  y suelos predominantemente cohesivos se puede producir fallas por circulo profundo.  A modo de indicación general se pueden indicar los siguientes tipos de fallas según los valores de la inclinación del talud, y del ángulo de fricción interna del suelo.

Tabla Recomendaciones para la determinación de círculos de falla: Angulo de inclinación del talud

Angulo de fricción interna del

( )

suelo (

Tipo de falla posible

)

Mayor de 45º

Circulo de pie o talud

Menor de 5º

Circulo profundo

Mayor de 5º

Circulo de pie

Menor de 10º

Circulo profundo

Mayor de 10º

Circulo de pie

De 30º a 45º

De 15º a 30º

Tabla Recomendación de inclinación de taludes según tipo de roca:

Tipo de Roca

Inclinación Talud

tg () I

IGNEAS Granito, basalto y lava

II

a

5

2

a

4

1.3

a

2

1

a

1.3

2

a

4

1.3

a

2

SEDIMENTARIAS  Arenisca masiva y calizas Iterestratificadas  Arcillolita y limotitia

III

2

METAMORFICAS Gneis, esquistos y mármol Pizarra

3. Avalanchas: Las avalanchas son el movimiento rápido de escombros de suelo y roca, el cual puede o no comenzar con la ruptura a lo largo de una superficie de falla. Toda la vegetación, y el suelo y la roca suelta puede ser arrastrado. Las principales causas de avalanchas son: las altas fuerzas de filtración, alta pluviosidad, derretimiento de nieve (Nevado del Ruiz), sismos y cedencia gradual de los estratos de roca. Las avalanchas ocurren de manera brusca sin previo aviso y generalmente son impredecibles. Los efectos pueden ser desastrosos pudiendo sepultar extensas áreas al pie del talud.

Las avalanchas son características de zonas montañosas con pendientes muy inclinadas en suelos residuales donde la topografía causa concentración de la escorrentía. También se puede presentar en zonas de roca muy fracturada.Pueden ser de rocas o de escombros.Es un movimiento rápido de una masa incoherente de escombros de roca o suelo-roca, donde no se distingue la estructura original del material.-

4. Flujos: El flujo tiene apariencia de un líquido viscoso y puede ser de dos tipos: Seco y Húmedo.a) Flujo Seco: Es muy común en arenas y limos de textura uniforme, presentándose en roca fragmentada (característica en la zona cordillerana). Se generan normalmente por movimientos sísmicos y otro tipo de vibraciones, o debilitamiento de alguna sección del talud y viento. b) Flujo Húmedo:  Es un movimiento lento, ocurre normalmente en suelos de textura preponderantemente fina y se genera por un exceso de agua. Se caracteriza por abarcar una gran longitud. Normalmente se inicia debido a lluvias de gran intensidad y se hace presente en zonas donde ha sido removida la capa vegetal y en las zonas agrietadas. La inclinación de su zona inferior puede varias entre 4° y 15° y su velocidad media entre 4 y 600 m/año (Jiménez Salas).-

RECOMENDACIONES: La protección para el caso de los flujos de suelos finos se logra tomando las siguientes medidas: -

Estabilizar el talud con vegetal, productos de petróleo o morteros de cemento. Sellarse posibles grietas y evitar la concentración de aguas sobre el talud mediante la construcción de contrafosos. Colocación de muro bajo, en el pie del talud para evitar que el agua de las cunetas lo erosionen y active el flujo.

5. Repteo: El repteo consiste en un lento e imperceptible movimiento o deformación del material de un talud a bajos niveles de esfuerzos, lo cual generalmente sólo afecta a las porciones más superficiales del talud aunque también puede afectar a porciones profundas en aquellos casos donde exista la presencia de un estrato poco resistente. El repteo es el resultado de la acción de fuerzas de filtración o gravitacionales y es un indicativo de condiciones favorables para el deslizamiento. El repteo es característico en materiales cohesivos y rocas blandas como: lutitas y sales, en taludes moderadamente empinados a empinados. Los rasgos característicos del repteo son: la presencia de crestas paralelas y transversales a la máxima pendiente del talud, postes de cerca inclinados, troncos de árboles inclinados y rectos indicativos de movimientos recientes y troncos de árboles inclinados doblados, indicando un movimiento viejo y continuo.

¿Quién produce deterioro del talud? El deterioro del talud es producido por: •

 – Lluvias

•

 – Cambios de Humedad

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 – Temperatura, presión, etc.

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 – La erosión

•

 – La deforestación

•

Etc.-

¿Cuáles son los Factores detonantes de las fallas del talud?

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 – La lluvia.

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 – Los sismos.

•

 – La erosión.

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 – Las erupciones volcánicas.

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 – El hombre