Estabilidad de Taludes Parte01

1

INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES I

1

Mg. Miguel Llorente IsidroConsultor Intercade

2

Mg. Miguel Llorente Isidro - Consultor Intercade

PROF. MIGUEL LLORENTE ISIDRO

� Geólogo por la Universidad de Salamanca.

� Diploma de Estudios Avanzados por la Universidad Complutense de Madrid.

� Máster - Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas de España.

� Doctorando en la Escuela Técnica Superior de Ing. De Minas de la Universidad Politécnica de Madrid.

� Técnico Superior Especialista en Riesgos Geológicos – Instituto Geológico y

Minero de España.

� Más de diez años de experiencia en empresa, investigación y docencia.

2


www.intercade.org

3


BIBLIOGRAFIALlorente Isidro, M (2002, ed): Laderas y Taludes Inestables. Ediciones Universidad deSalamanca. 264pp. I.S.B.N.: 84-7800-742-3.

González De Vallejo, L.I., Ferrer, M., Ortuño, L., Oteo, C. (2002). Ingeniería Geológica.Editorial Prentice Hall. Madrid. 744pp. ISBN 84-205-3104-9.

Ayala, F.J.; Andreu, F.J.; Fe, M.; Ferrer, M.; de Simón, A.; Fernández, I.; Olalla, C.; Gómez,J.; Sanpedro, J. y Cienfuegos, F.J. 1987. “Manual de Taludes”. Serie Geotecnia. IGME.Madrid. 456 pp. ISBN 84-7474-391-5.

Herrera Rodríguez, F. (2000): Análisis de estabilidad de taludes. Madrid. 32 pp.

Suarez Díaz, Jaime. (1998): Deslizamientos y estabilidad de taludes en zonas tropicales.550 pp. UIS. Instituto de Investigaciones sobre Erosión y Deslizamientos, Ingeniería deSuelos. Colombia. http://www.erosion.com.co/.

Suarez Díaz, Jaime. (2009): Deslizamientos, Análisis geotécnico, Tomo 1. 582 pp.Universidad Industrial de Santander, UIS, Facultad de Ingenierías Físico Mecánica Escuelade Ingeniera Civil. ISBN-10: 958850404X. http://www.erosion.com.co/.

Suarez Díaz, Jaime. (2009): Deslizamientos, Técnicas de Remediación, Tomo 2. 413 pp.Universidad Industrial de Santander, UIS, Facultad de Ingenierías Físico Mecánica Escuelade Ingeniera Civil. pp. ISBN-10: 9588504031 http://www.erosion.com.co/.

4


INDICE GENERAL DEL MODULO

1. Análisis de estabilidad: Introducción y método observativo.

2. Factores litológicos, tipos de roca y alteración de las rocas.

3. Propiedades de las rocas y de los suelos.

4. Tipos de deslizamientos.

5. Criterios de rotura.

6. Proyección estereográfica.

7. Falla estructuralmente controlada (planar, cuña).

8. Falla no estructuralmente controlada (ciruclar, mixta, pandeo).

9. Métodos numéricos.

10.Taller.

3


www.intercade.org

5


INDICE GENERAL DEL MODULO

1. Análisis de estabilidad: Introducción y método observativo.

2. Factores litológicos, tipos de roca y alteración de las rocas.

3. Propiedades de las rocas y de los suelos.

4. Tipos de deslizamientos.

5. Criterios de rotura.

6. Proyección estereográfica.

7. Falla estructuralmente controlada (planar, cuña).

8. Falla no estructuralmente controlada (ciruclar, mixta, pandeo).

9. Métodos numéricos.

10.Taller.

6


INDICE

� Introducción y método observativo

• Definiciones y conceptos básicos.

• Partes de los taludes y de las laderas.

• Importancia de los estudios de estabilidad.

• Factores de inestabilidad.

• Reconocimiento de inestabilidades.

4


www.intercade.org

7


DEFINICIONES Y CONCEPTOS BASICOS

8


Talud y ladera:

Masa de tierra con pendiente o cambios de altura significativos.

Ladera : origen natural.

Talud : origen antrópico (actuación humana sobre el territorio).

Area comprendida entre una divisoria de aguas y una incisión hídrica,o una masa de agua, o una zona aclinal, etc.

La “unidad” viene definida por:� Los límites de las divisorias de aguas o por sus vertientes,� Por su nivel de estabilidad� Por la escala de observación,

5


www.intercade.org

9


Masa de tierra con pendiente ocambios de alturasignificativos.

Ladera: origen natural.

Laderas naturales con líneasde máxima pendiente muyparalelas suelen indicar lapresencia de un accidentegeológico (fallas ocabalgamientos)

Laderas y taludes se estudiande forma conjunta

LADERA

10


6


www.intercade.org

11


12


7


www.intercade.org

13


Masa de tierra con pendiente o cambios de altura significativo.Talud: origen antrópico, (actuación humana sobre el territorio).

Según la naturaleza de los materiales

Terraplén : natural ex situ granular suelto de poco diámetro (arena aprox.)

Pedraplén : natural ex situ granulares sueltos de diámetro grava o superior(a veces más de 100 mm y menos de 900mm).

Escollera : natural o artificial ex-situ de gran diámetro.

Desmonte : naturales in-situ.

Según su estabilidad

Permanentes : se diseñan primando estabilidad a largo plazo (carreteras).

Temporales : se diseñan primando estabilidad a corto plazo (minería).

TALUDES

14


PermanentesTemporales

TALUDES

8


www.intercade.org

15


TERRAPLEN

16


TERRAPLEN

9


www.intercade.org

17


ESCOLLERA

18


DESMONTE

10


www.intercade.org

19


DESMONTE

20


DESMONTE

11


www.intercade.org

21


DESMONTE

22


Deslizamiento ( landslide) o movimiento del terreno

Rotura y movilización de un talud o de una ladera.

� esfuerzo de corte excede al esfuerzo de resistencia del material.

� fuerza de gravedad.

Nombres frecuentes:

movimientos gravitacionales.

movimientos en masa.

movimientos del terreno.

deslizamientos de tierra.

corrimientos.

12


www.intercade.org

23


Deslizamiento ( landslide) o movimiento del terreno

Taiwan, 2010

24


Santa Tecla, El Salvador, 2001Zaldivar, España, 2007

DESLIZAMIENTO

13


www.intercade.org

25


Yallourn, Australia, 2007

DESLIZAMIENTO

26


DESLIZAMIENTO

14


www.intercade.org

27


PARTES DE LOS TALUDESY LADERAS

28


Cabeza (escarpe), pie, altura, altura del nivel freático y pendiente.

PARTES DE UN TALUD

ZANJA DE CORONACIONCABEZA

m PENDIENTE

H ALTURA

PIE DE TALUD

NIVEL FREATICO

ALTURA DENIVEL FREATICO

hw

a) TALUD ARTIFICIAL (CORTE O RELLENO)

1

15


www.intercade.org

29


Cabeza (escarpe), pie, altura, altura del nivel freático y pendiente

PARTES DE UNA LADERA

H ALTURA

PIE DE LADERA

m PENDIENTE PREDOMINANTE

1

ESCAPE Y PLATAFORMA SUPERIOR

b) LADERA NATURAL

hw

ALTURA DENIVEL FREATICO

30


PARTES DE UNA LADERA

1 2 4 5 6 78 9

3

INTERFLUVIOPENDIENTE DE PERCOLACION

PENDIENTE CONVEXADE CREEP

LADERA DE CAIDA

TALUD DETRANSPORTE

TALUD DECOLUVIONAMIENTO

Clasificación funcional de la ladera, , B, Dalrymple (1968).

FONDOALUVIAL ESCARPE

FONDO DECANAL

LIMITE APROXIMADO DE

FORMACION DEL SUELO

16


www.intercade.org

31


PARTES DE UNA LADERAPedrero

PlataformaLosa

Rampa

Grieta detensión

Boque colgado

Cornisa

Repisa

Hendidura

Pilar

Talud dederrubios

Pie

Muro

Coronación

Cresta

Chimenea

Términos descriptivos de la ladera rocosa. P.G. Fookes & M. Sweeney (1976)

Diaclasas

Estratos Finos

Estratos blando

Cavidad

Fisura

Estratificación

Estrato competente

Voladizo

Voladizo

32


Grietas de coronación

Grietas radiales

Grietas transversales

CUERPO PRINCIPAL

Pié de lasuperficie de

ruptura

Punta

Elevaciones transversales

VC – altura de la laderaHC – longitud de la laderaD – profundidad de la superficie de rupturaLC - Largo de la laderaL – Largo del deslizamiento

PARTES DE UN DESLIZAMIENTO

17


www.intercade.org

33


A B

A

B

11 22

3344

55

66

77

88

1. Ancho de la masa desplazada.2. Ancho de la superficie de

ruptura.3. Largo de la masa desplazada4. Largo de la superficie de

ruptura.5. Profundidad de la masa

desplazada.6. Profundidad de la superficie de

ruptura.7. Longitud total.8. Largo de la línea central.

Vista en planta

Sección transversalIAEG-CL (1990)


34


Cor

onac

ión

Pie o lóbuloprincipal

Pun

taLengua

Cuerpo

Zona de grietas transversales

de tracción

Zona de grietas radialesde compresión

Lagunas (grietas transversales)

Pie o lóbulosecundario


18


www.intercade.org

35


Holbeck Hall, Reino Unido 1993


36


IMPORTANCIA ECONOMICA Y SOCIAL DE LOS ESTUDIOS

DE ESTABILIDAD

19


www.intercade.org

37


Análisis de taludes por:

Disminución de costes ante unaposible rotura.

Aumento de la seguridad.

Necesidad de realizarcampañas adecuadas decampo y laboratorio.

Conocimiento estabilidad enlabores mineras

ESTABILIDAD DE TALUDES

38


Algunos de los desastres por deslizamientos más importantes(UNESCO)

Año Localización Tipo No. de muertes1786 Sichuan (China) Terremoto, muro deslizado 100.0001786 Calabria (S. Italy) Terremoto, malaria 50.0001920 Gansu (China) Terremoto, invierno severo 100.0001933 Sichuan (China) Terremoto, muro deslizado 6.8001949 Tadzhikistan Terremoto 20.0001963 Vaiont (Italy) Deslizamiento en lago dañado 2.0001970 Huascaran (Peru) Terremoto, avalancha de debris 18.0001985 Armero (Colombia) Lahar Volcánico 20.000

� Desastres estimados por año, alrededor del mundo: 600 – 1000 personas� En US: 25 - 50 por año.

ESTABILIDAD DE LADERAS Y TALUDES

20


www.intercade.org

39


Pérdidas anuales por inestabilidad de laderas y taludes (UNESCO).

Pais Millones US $Japón 4.700Italia 2.600EEUU 1.800India 1.350China 500España 220Canadá 50Hong Kong 25Nueva Zelanda 12Noruega 6


40


País Fecha Daño en millones de US$

Perú, deslizamiento Enero de 1983 989

China, deslizamiento 1 de mayo de 1998 890

China, deslizamiento 7 de agosto de 2010 759

Italia, deslizamiento 14 de diciembre de 1982 700

Suiza, avalancha 21 de febrero de 1999 685

Italia, deslizamiento 28 de julio de 1987 625

Ecuador, deslizamiento 28 de marzo de 1993 500

Guatemala, deslizamiento 4 de septiembre de 2010 500

Unión Soviética, deslizamiento 10 de marzo de 1989 423

Bolivia, deslizamiento 8 de diciembre de 1992 400

Los diez eventos más caros (EM-DAT) para el periodo 1900 a2012 movimientos en masa (con agua).


21


www.intercade.org

41


FACTORES DE INESTABILIDAD

42


Incremento en los esfuerzos de corte.

Disminución en la resistencia del material.

A) Factores condicionantes (predisponen a una inestabilidad).

B) Factores desencadenantes (desencadenan el movimiento).


22


www.intercade.org

43



� Litológicos, tipo de materiales.

� Estructurales, discontinuidades en los materiales.

� Hidrológicos, presencia de agua y flujos subterráneos.

� Geométricos, gradiente hipsométrico, orientación de discontinuidades.


� Geodinámica externa, variación en presión de poro, flujos superficiales,meteorización, etc.

� Geodinámica interna, alteración del estado de inercia (sismicidad).

� Antrópicos, excavaciones en el pié, sobrepeso en cabeza, nivelesfreáticos, etc.


44



� Litológicos, tipo de materiales.

Roca Suelo


23


www.intercade.org

45



� Estructurales, discontinuidades en los materiales.


46


(POR EL PIE)

a) MATERIAL HOMOGENEO

DUROBLANDO

d) ESTRATO BLANDO DEBAJO DE UN ESTRATO DURO

CONTRAPESODURO RELLENO

ZONA BLANDA

ZONA DURA

g) RELLENO EN TERRAPLEN SOBRE SUELO MUY BLANDO

H) RELLENO EN TALUD SOBRE MATERIAL DURO

r

e) RELLENO SOBRE SUELO BLANDO

SUELO BLANDO SUELO DURORELLENO

CORTE

F) RELLENO SOBRE SUELO DURO

r

b) MATERIALES ESTRATIFICADOS INCLINADOS c) ESTRATO DURO HORIZONTAL DEBAJO DEL MATERIAL BLANDO

BLANDO

BLANDODURO

a a(ENCIMA DELPIE)

DUROBLANDO

r1

r2

r

24


www.intercade.org

47



� Hidrológicos, presencia de agua y flujos subterráneos.


48



� Geodinámica externa, • Aumento peso del terreno• Aumento de la meteorización• Relleno de fisuras y grietas • Cambios en composición mineral


Movimiento delAgua subterránea

25


www.intercade.org

49



� Geodinámica interna, alteración del estado de inercia (sismicidad).

Terremoto de Costa Rica 2009


50



� Antrópicos, excavaciones en el pié, sobrepeso en cabeza,niveles freáticos, etc.

Descalce Taludes demasiado escarpados


Engineering

Estabilidad de Taludes Parte01