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El diseño no es mio, pero la ilustracion del plano si, es uno de los que pratique en Photoshop

ESTABILIDAD DE TALUDES (PARTE I)

INTRODUCCIÓN

La estabilidad de taludes es la teoría que estudia la estabilidad o posible inestabilidad de un talud a la hora de realizar un proyecto, o llevar a cabo una obra de construcción de ingeniería civil, siendo un aspecto directamente relacionado con la geotecnia. La inestabilidad de un talud, se puede producir por un desnivel, que tiene lugar por diversas razones:

§  Razones geológicas: laderas posiblemente inestables, orografía acusada, estratificación, meteorización, etc.

§  Variación del nivel freático: situaciones estacionales, u obras realizadas por el hombre.

§  Obras de ingeniería: rellenos o excavaciones tanto de obra civil, como de minería.

Los taludes además serán estables dependiendo de la resistencia del material del que estén compuestos, los empujes a los que son sometidos o las discontinuidades que presenten. Los taludes pueden ser de roca o de tierras. Ambos tienden a estudiarse de forma distinta.

7.1 TIPOS Y Causas de fallas

A una superficie de terreno inclinado se le llama talud, pueden ser producto de cortes o terraplenes para diferentes obras, como pueden ser, presas de tierra, vías terrestres, plataformas industriales, puertos, etc.; también pueden tener un origen natural, y en este caso se les conoce como laderas.

En los taludes por ser inclinados, la fuerza de gravedad juega un factor importante en su estabilidad, porque existe una componente sobre la masa del suelo que induce a que éste se deslice sobre una superficie de falla cuando se supera la resistencia al corte.

Los tipos de falla más frecuentes en taludes son:

•  Falla por deslizamiento superficial.

Cualquier talud está sujeto a fuerzas naturales que tienden a hacer que las partículas y porciones del suelo próximas a su frontera deslicen hacia abajo el fenómeno es más intenso cerca de la superficie inclinada del talud a causa de la falta de presión normal confinante que allí existe. Como una consecuencia, la zona mencionada puede quedar sujeta a un flujo viscoso hacia abajo que, generalmente, se desarrolla con extraordinaria lentitud. El desequilibrio puede producirse por un aumento en las cargas actuantes en la corona del talud, por una disminución en la resistencia del suelo al esfuerzo cortante o, en el caso de laderas naturales, por razones de conformación geológica que escapan a un análisis local detallado.

•  Deslizamiento en laderas naturales sobre superficies de falla preexistentes.

En muchas laderas naturales se encuentra en movimiento hacia abajo una costra importante del material; no se trata ya de un mecanismo más o menos superficial, como el que se describe en el inciso anterior, sino de otro producido por un proceso de deformación bajo esfuerzo cortante en partes más profundas, que llega muchas veces a producir una verdadera superficie de falla.

Estos movimientos, a veces son tan lentos que pasan inadvertidos, hasta que e ingeniero ha de actuar en la zona, en alguna obra. Si los movimientos se aceleran se puede llegar a producir un desliza miento de tierras. Parece ser que la mayor parte de este tipo de movimientos están asociados a ciertas estratigrafías favorables a ellos, al mismo tiempo que a flujos estacionales de agua en el interior de la ladera. Un caso frecuente y tal vez el más sencillo es el que aparece en laderas formadas por depósitos de talud sobre otros materiales firmes estratificados, que siguen más o menos la inclinación de la ladera. En estos casos se observan con frecuencia superficies de falla prácticamente planas, que siguen los contactos entre los depósitos de talud y los materiales más resistentes de apoyo.

Este tipo de fallas se presenta en materiales cohesivos, donde las fuerzas gravitacionales, actuando por largo tiempo, producen deformaciones grandes, que llegan a generar la superficie de falla. Una vez generada la superficie, la resistencia disponible a lo largo de ella será la resistencia residual correspondiente a los materiales de contacto.

•  Falla por movimiento del cuerpo del talud.

En contraste con los movimientos superficiales lentos, descritos en el inciso anterior, pueden ocurrir en los taludes movimientos bruscos que afectan a masas considerables de suelo, con superficies de falla que penetran profundamente en su cuerpo. Estos fenómenos reciben comúnmente el nombre de deslizamiento de tierras. Dentro de éstos existen dos tipos claramente diferenciados. En primer lugar, un caso en el cual se define una superficie de falla curva, a lo largo de la cual ocurre el movimiento del talud; esta superficie forma una traza con el plano del papel que puede asimilarse, por facilidad y sin error mayor, a una circunferencia. Estas son las fallas llamadas por rotación. En segundo lugar, se tienen las fallas que ocurren a lo largo de superficies débiles, asimilables a un plano en el cuerpo del talud o en su terreno de cimentación. Estos planos débiles suelen ser horizontales o muy poco inclinados respecto a la horizontal, Estas son las fallas por traslación.

Las fallas por rotación pueden presentarse pasando la superficie de falla por el pie del talud, sin interesar el terreno de cimentación o pasando adelante del pie, afectando al terreno en que el talud se apoya (falla de base). Además pueden presentarse las llamadas fallas locales, que ocurren en el cuerpo del talud, pero interesando zonas relativamente superficiales.

•      Flujos

 Este tipo de falla consiste en movimientos más o menos rápidos de zonas localizadas de una ladera natural, de manera que el movimiento en sí y la distribución aparente de las velocidades y los desplazamientos asemejan el fluir de un líquido viscoso. No existe, en sí, una superficie de falla, o ésta se desarrolla en un lapso muy breve al inicio del fenómeno.

Estas fallas pueden ocurrir en cualquier formación no cementada, desde fragmentos de roca, hasta arcillas francas; suceden tanto en materiales secos, como húmedos, Muchos flujos rápidos en mate riales secos ocurren asociados a fenómenos de presión de aire, en los que éste juega un papel análogo al del agua en los fenómenos de licuación de suelos. Otros flujos, en suelos muy húmedos, son verdaderos procesos de licuación.

•      Fallas por erosión

 Estas son también fallas de tipo superficial provocadas por arras tres de viento, agua, etc., en los taludes. El fenómeno es tanto más notorio cuanto más empinadas sean las laderas de los taludes. Una manifestación típica del fenómeno suele ser la aparición de irregularidades en el talud, originalmente uniforme. Desde el punto de vista teórico esta falla suele ser imposible de cuantificar detallada mente, pero la experiencia ha proporcionado normas que la atenúan grandemente si se las aplica con cuidado.

•      Falla por licuación.

 Estas fallas ocurren cuando en la zona del desliza miento el suelo pasa rápidamente de una condición más o menos firme a la correspondiente a una suspensión, con pérdida casi total de resistencia al esfuerzo cortante. El fenómeno puede ocurrir tanto en arcillas extra sensitivas como en arenas poco compactas.

La licuación ha producido las fallas más dramáticas y espectaculares, debido a la magnitud de la masa de suelo que se pone en juego al producirse este fenómeno. En suelos tales como arenas saturadas relativamente sueltas, es posible que una solicitación dinámica rápida, como la que puede presentarse durante un sismo, origine en al agua elevadas presiones que cresen a un ritmo mayor de lo que  alcanzan a disiparse por la salida del agua de los poros de la estructura del material. Al incrementarse las presiones del agua interior, se debilita el contacto entre los granos de la arena, disminuyendo su resistencia la esfuerzo cortante hasta valores nulos o muy aproximados a 0 (cero); en estas condiciones la masa de arena se comporta como un líquido, fluyendo bajo la acción de las cargas que provocan el fenómeno.

•      Falla por falta de capacidad de carga en el terreno de cimentación.

 La falta de resistencia en el suelo de cimentación es particularmente critica cuando la obra vial exige altos terraplenes, lo que sucede principalmente en los accesos de los puentes y pasos de desnivel, en llanuras de inundación en ríos o esteros o en zonas en que exista tirantes de agua.

La falta de resistencia del terreno de cimentación bajo un terraplén puede producir una falla por falta de capacidad de carga, asociada a un hundimiento brusco y destructivo del terraplén, con bufamiento del terreno a ambos lados de aquel (o a un solo lado), no lejos de la línea de ceros. La falla puede presentarse sin previo aviso, pero en ocasiones se producen con anterioridad deformaciones de la corona del camino, con hundimientos en la línea de centro y aparición de grietas en el material natural, paralelas al bordo y a una distancia  que es función de la altura y el ancho del terraplén; esas grietas suelen ir acompañadas de un perceptible bufamiento del terreno natural.