Fallamiento de Taludes en Suelos Finos

AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO MAR DE

FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

FALLAMIENTO DE TALUDES EN SUELOS FINOS

CURSO

:

Mecánica de suelos aplicada la cimentación y vías de transporte

DOCENTE

:

ALUMNO

:

ING. CONDOR HUAMAN, Maximiliano

JULCA LLICO, Vilma Roxana

CICLO

:

X

Cajamarca, junio del 2017

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

ÍNDICE I.

INTRODUCCIÓN  ................................................................................................................ 2

II.

OBJETIVOS ........................................................................................................................ 3

III.

DEFINICIÓN DE FALLA ............................................................................................... 3

IV.

DEFINICION DE FALLAMIENTO ............................................................................... 3

V. DEFINICIÓN DE TALUD .................................................................................................. 4 5.1 Tipos de talud ................................................................................................................. 4 VI.

DEFINICIÓN DE SUELOS FINOS .............................................................................. 5

VII. DEFINICIÓN DE ESTABILIDAD ...................................................................................... 6 A. VII.

Factores que influyen en la estabilidad ............................................................. 6 TALUDES EN ARCILLA ............................................................................................... 7

7.1 Proceso de formación .................................................................................................. 7 7.2 Cambios físicos químicos en los suelos arcillosos ............................................. 7 7.3 Taludes en arcillas ........................................................................................................ 8 VIII.

FALLAS EN ARCILLAS ............................................................................................... 9

8.1 Falla rotacional ............................................................................................................... 9 8.2 Falla traslacional .......................................................................................................... 10 IX.

TIPOLOGIA DE FALLAS ........................................................................................... 12

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 1

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

I.

INTRODUCCIÓN

El moderno desarrollo de las actuales vías de comunicación, tales como canales, caminos y ferrocarriles, así como el impulso de la construcción de presas de tierra, y el desenvolvimiento de obras de protección contra la acción de ríos han puesto al diseño y construcción de taludes en un plano de importancia ingenieril de primer orden. Tanto por el aspecto de inversión como por las consecuencias derivadas de su falla, los taludes constituyen hoy una de las estructuras ingenieriles que exigen mayor cuidado por parte del proyectista. Con la expansión de los canales del ferrocarril y de las carreteras, provocaron los primeros intentos para realizar un estudio racional en este campo, pero no fue sino hasta el advenimiento de la mecánica de suelos cuando fue posible aplicar al diseño de taludes normas y criterios. El objetivo principal de un estudio de estabilidad de taludes o laderas es el de establecer medidas de prevención y control para reducir los niveles de amenaza y riesgo. Generalmente, los beneficios más importantes desde el punto de vista de reducción de amenazas y riesgos es la prevención.

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 2

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

II. OBJETIVOS 

Identificar las fallas más comunes de estabilidad de taludes

 

Conocer los diferentes términos geotécnicos relacionados con la estabilidad de taludes



Reconocimiento y análisis de las causas y factores que ocasionan la inestabilidad en los suelos y taludes.



Estudiar los diferentes tipos de fallas de taludes y las formas en que se manifiestan.



Determinar las soluciones para la estabilización de taludes con problemas de falla.

III. DEFINICIÓN DE FALLA En geología, 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 superficie ampliamente bien definida denominada plano de falla, aunque puede hablarse de banda de falla cuando la fractura y la deformación asociada tienen una cierta anchura. Cuando las fallas alcanzan una profundidad en la que se sobrepasa el dominio de deformación frágil se transforman en bandas de cizalla, su equivalente en el dominio dúctil.

IV.

DEFINICION DE FALLAMIENTO

El fallamiento (o formación de fallas) es uno de los procesos geológicos importantes durante la formación de montañas . Asimismo, los bordes de las placas tectónicas están formados por fallas de hasta miles de kilómetros de longitud. Fallamiento es lo mismo que ruptura. El fallamiento se produce cuando se aplican fuerzas tan grandes que las rocas se rompen.

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 3

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

V. DEFINICIÓN DE TALUD Se entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra. No hay duda que el talud constituye una estructura compleja de analizar debido a que en su estudio coinciden los problemas de mecánica de suelos y de mecánica de rocas, sin olvidar el papel básico que la geología aplicada desempeña en la formulación de cualquier criterio aceptable. En ciertos trabajos de la ingeniería civil es necesario utilizar el suelo en forma de talud como parte de la obra. Tal es el caso de terraplenes en caminos viales, en presas de tierra, canales, etc; donde se requiere estudiar la estabilidad del talud. En ciertos casos la estabilidad juega un papel muy importante en la obra, condicionando la existencia de la misma como puede verse en presas de ti erra, donde un mal cálculo puede hacer fracasar la obra.

5.1 Tipos de talud Los taludes pueden ser naturales o artificiales 

Naturales: son formados por la naturaleza a través de la historia geológica.



Artificiales: necesitan la intervención del hombre y son ejecutados para construir carreteras, terraplenes, etc.

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 4

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

VI.

DEFINICIÓN DE SUELOS FINOS

Los suelos finos están constituidos de partículas compuestas de fragmentos diminutos de roca, minerales de arcillas con textura granular. De acuerdo al sistema de clasificación unificado, estas partículas tienen un tamaño inferior a 0.075mm, que corresponden a la categoría de limos y la arcilla, por lo que toda fracción de suelo que pasa por el tamiz N° 200 es considerado como un suelo fino.

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 5

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

VII. DEFINICIÓN DE ESTABILIDAD Se entiende por estabilidad a la seguridad de una masa de tierra contra la falla o movimiento. Como primera medida es necesario definir criterios de estabilidad de taludes, entendiéndose por tales algo tan simple como el poder decir en un instante dado cuál será la inclinación apropiada en un corte o en un terraplén; casi siempre la más apropiada será la más 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. Podría imaginarse un caso en que por alguna razón el talud más conveniente fuese tendido y en tal caso no habría motivos para pensar en problemas de estabilidad de taludes, pero lo normal es que cualquier talud funcione satisfactoriamente desde todos los puntos de vista excepto del económico.

A. Factores que influyen en la estabilidad El que una ladera permanezca estable o sufra un deslizamiento depende de la unión de varios factores, entre ellos tenemos:

Características del terreno: los lugares montañosos con pendientes fuertes son los que con más facilidad sufren deslizamientos, aunque en ocasiones pendientes de muy pocos grados son suficientes para originarlos si la roca está muy suelta o hay mucha agua en el sub-suelo.

Condiciones climáticas: en las regiones lluviosas suele haber espesores grandes de materiales alterados por la meteorización y el nivel freático suele ser alto lo que, en conjunto, facilita mucho los deslizamientos. Las lluvias intensas son el principal factor de los deslizamientos.

Erosión: los ríos, el mar u otros procesos van erosionando la base de las laderas y provocan gran cantidad de deslizamientos.

Expasividad de las arcillas: las arcillas tienen la propiedad de que al empaparse de agua aumentan su volumen. Esto supone que los terrenos arcillosos en climas en los que se alteran periodos ocasionan deslizamientos.

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 6

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

VII. TALUDES EN ARCILLA 7.1 Proceso de formación Bien se sabe que el mineral de la arcilla es un mineral secundario el cual resulta de la meteorización de rocas con gran cantidad de feldespatos y micas. Estas arcillas son transportadas físicamente por agentes naturales siendo depositados en estratos de distintos espesores. Durante las distintas eras geológicas ocurren sobrecargas o efectos equivalentes como es el caso de la glaciación o secamiento de las arcillas en el fondo de los lagos, condición que comprime las partículas de arcilla con cargas elevadas, esta sobrecarga genera la preconsolidación

de

la

arcilla.

Como

la

sobrecarga

que

produjo

la

preconsolidación es de naturaleza variable, ya que todas las cargas pueden ser retiradas por erosión o los secamientos pueden recuperar la humedad perdida, lo que indica que puede ser removida, de este modo las partículas de arcilla tienden a recuperar su forma original. El termino meteorización se utiliza para describir los cambios físicos y químicos que experimenta una roca o suelo. En el proceso de meteorización de una arcilla muy pre consolidada y una lutita blanda, es posible distinguir entre dos fases, en la primera ocurre una desintegración la cual rompe los enlaces y es llamada meteorización física y la segunda en donde ocurren cambios químicos y descomposición de minerales la cual es llamada meteorización química. En el proceso de meteorización el mayor efecto lo pr oduce el contenido de agua de un suelo. En una arcilla muy pre consolidada se genera la desintegración del suelo, la cual gatilla una destrucción gradual de los enlaces en donde la arcilla trata de mantener su estructura original y como los enlaces se van rompiendo se genera una expansión de la arcilla reduciendo su resistencia al corte.

7.2 Cambios físicos químicos en los suelos arcillosos Los cambios físicos y químicos en los suelos generalmente están relacionados con pérdida de resistencia e influyen principalmente en los suelos que contienen minerales de arcilla. El comportamiento mecánico de las arcillas está afectando

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 7

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

por la interacción físico-química entre las partículas de arcilla y esta interacción puede variar con el tiempo debido a diversos procesos ambientales. Los problemas más delicados corresponden a los suelos con minerales arcillosos activos, estos se reflejan en un alto índice plástico. Generalmente los materiales con arcillas plásticas son materiales con problemas de estabilidad.

7.3 Taludes en arcillas Entre las particularidades más molestas de la geotecnia destacan los suelos cohesivos: las arcillas, cutas propiedades resistentes varían con el grado de humedad y la rapidez con las que se aplican los esfuerzos. Son suelos conflictivos, si están muy húmedos y no son capaces de soportar esfuerzos, por lo contario si están muy secos aguantan más, 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 puedan considerar estables, como el hormigón y el acero.  Al empaparse los materiales arcillosos, aumentan su peso, reducen el rozamiento interno y propician la formación 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:

 F   2

2c     H 

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

  2c

   tan       H   

* 

pág. 8

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

VIII.

FALLAS EN ARCILLAS

8.1 Falla rotacional Se describe ahora los movimientos rápidos o prácticamente instantáneos que ocurren en los taludes y que afectan a masas profundas de los mismos con deslizamientos a lo largo de una superficie de falla curva que se desarrolla en el interior del cuerpo de un talud, interesando o no al terreno de cimentación. Las fallas de tipo rotacional pueden producirse a lo largo de superficies de fallas identificables con superficies cilíndricas 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 homogéneos o en suelos cuyo comportamiento mecánico este 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 t alud (falla local), por el pie, o adelante del mismo afectando al terreno en que el talud se apoya (falla en base).

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 9

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

8.2 Falla traslacional Estas fallas por lo general consisten en movimientos traslacionales importantes del cuerpo del talud sobre superficies de f alla básicamente planas, asociadas a la presencia de estratos poco resistentes localizados a poca profundidad del talud. La superficie de falla se desarrolla en forma paralela al estrato débil y se remata en sus extremos con superficies curvas que llegan al exterior formando agrietamientos. Los estratos débiles que favorecen estas fallas son por lo común de arcillas blandas o arenas finas o limos no platicos sueltos. Con mucha frecuencia, la debilidad del estrato está ligada a elevadas presiones de poro en el agua contenida en las arcillas o a fenómenos de elevación de presión de agua en estratos de arena. Las fallas del material en bloque, muchas veces están asociadas a discontinuidades y fracturas de los materiales que forman un corte o una ladera natural, siempre en añadidura al efecto del estrato débil subyacente.

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 10

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 11

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

IX. TIPOLOGIA DE FALLAS En eneral se toma superficie de falla circular:

Mecánica de suelos aplicada a la cimentación y vías de transporte

pág. 12