Capítulo 12 Estabilidad
Estabilidad de
CAPITULO DOCE
Estabilidad de taludes
12.1. Introducción
Introducción..
La superficie de la tierra es raramente plana y por lo tanto existen taludes en muchos
Aún el terreno relativamente plano frecuentemente tiene ríos y canales de drenaje co
en los lados. Los taludes pueden ser naturales, debidos a la erosión por ríos o e
construidos por medio de una excavación o relleno. Los taludes construidos para ca
represas son permanentes, y taludes temporales son requeridos durante la constru
fundaciones y estructuras subterráneas.
La geometría de un talud puede ser caracterizado por su ángulo y altura H. L
en el talud se deben al peso propio del suelo y a cargas externas, que pueden
fundaciones en la parte superior del talud o agua en la excavación. Un caso espec
talud es un corte vertical, tal como los lados de una zanja, donde = 90º. En el sue
del talud existirán esfuerzos de corte que son requeridos para mantener el talud (m
que no pueden soportar esfuerzos de corte no pueden tener taludes). Por lo tanto
realizar cálculos para verificar la seguridad de taludes naturales, taludes de excavac
terraplenes compactados. Esta verificación concierne la determinación y compara
esfuerzo de corte desarrollado a lo largo de la superficie de ruptura con la resistencia
del suelo. Este proceso se llama análisis de estabilidad de taludes. La superficie de r
el plano crítico que tiene el factor de seguridad mínimo.
El análisis de estabilidad de un talud no es una tarea fácil. La evaluación de las
como la estratificación del suelo y sus parámetros de resistencia al corte en campo
ser un trabajo muy extenso. La infiltración a través del talud y la elección de la supe
deslizamiento potencial añaden a la complejidad del problema. En este capítulo se de
variados problemas concernientes al análisis de estabilidad de taludes.
, Problemas resueltos d
de
e mecán
mecánica
ica de sue
suell
12.2. Problemas resueltos.
PROBLEMA 1
El diseño de un terraplén contempla la evaluación de su estabilidad contra posib
deslizamientos. El terraplén tiene 6 m de altura y sus pendientes se hallan inclinadas a 1
(V:H). El peso unitario del suelo es 19 kN/m 3, su resistencia al corte no-drenada es c u =
kPa y los parámetros efectivos de resistencia al corte son c ′ = 2,85 kPa y ′ = 20º. Sonde
realizados en la zona indican que el material de la base posee propiedades similares a las d
relleno. La presión de poros ha sido evaluada en r u = 0,35.
Se requiere:
a) Determinar el factor de seguridad del terraplén, varios meses después de concluida
excavación.
b) Determinar el factor de seguridad suponiendo que, mediante un proceso rápido
construcción, la altura del terraplén es incrementada en 2 m, manteniendo la mism
pendiente.
Solución
2m
3
6m 1 c′ = 2,85 kPa
′ = 20º
= 19 kN/m3
cu = 42 kPa
ru = 0,35
Figura 12.1. Dimensiones del Talud.
a) Factor de seguridad del terraplén
En condiciones drenadas (largo plazo), es posible emplear la solución de Bishop
Morgenstern para determinar la estabilidad de taludes con escurrimiento (flujo de agua).
c 2,85
0,025 ; pendiente 3:1
H 19 6
Empleando la Tabla L.1 se tiene que:
c/H = 0,025; D = 1,00, ′ = 20º: c/H = 0,025; D = 1,25 ′ = 20
m′= 1,542 m′ = 1,618
n′ = 1,347 n′ = 1,478
, Capítulo 12 Estabilidad
Estabilidad de
El valor requerido del FS es el menor de todos
FS = 1,07
b) Factor de seguridad suponiendo que la altura del terraplén es incrementada e
El proceso de construcción es rápido, por lo que se deberá evaluar la estabilidad del
a corto plazo. En condiciones no drenadas (corto plazo), es posible emplear el m
Taylor. En este caso el talúd es de 8 m de altura, la pendiente 3H:1V, c u = 42 kPa
kN/m3.
Luego:
1
tan1 18,43º
3
Los sondeos realizados en la zona indican que el material de la base posee propiedad
similares a las del relleno, y no se indica la profundidad del estrato duro, por lo que s
que D = . Ingresando con este valor a la Figura L.1, de tendrá que:
= 18,43º D = m = 0,181
Por otra parte:
cd
m
H
cd mH
cd 0,181198
cd = 27,51 kPa
El factor de seguridad contra deslizamiento en condiciones no drenadas será:
c
FS
resistencia al corte f u
resistencia desarrollada d cd
42
FS
27,51
FS = 1,53
, Problemas resueltos d
de
e mecán
mecánica
ica de sue
suell
PROBLEMA 2
Un corte de 9 m de profundidad debe ser excavado en una arcilla saturada de 19 kN/m 3
peso unitario. La resistencia no-drenada de la arcilla es 30 kPa. Al efectuar la investigaci
de campo se detectó la presencia de un estrato rígido a 11 m de la superficie del terre
(Figura 12.2)
Se requiere:
a) Determinar el ángulo de inclinación del corte que produciría un deslizamiento del mismo
inmediatamente después de realizada la excavación.
b) ¿Cuál sería el ángulo de inclinación
inclinación del corte que asegure
asegure un factor de seguridad de 1,20
contra un posible deslizamiento a corto plazo?
Solución
9m = 19 kN/m3
cu = 30 kPa 11m
Estrato rígido
Figura 12.2. Dimensiones del talud.
a) En condiciones no drenadas (corto plazo), es posible emplear el método de Taylor.
La profundidad del estrato rígido es de 11 m respecto al nivel original del terreno, luego
Distancia
Distancia vertical de la parte superior del talud al estrato firme
D
Altura del talud
11
D 1,222
9
En este caso el factor de seguridad contra deslizamiento, FS = 1
f cu
FS
d cd
Estabilidad de
CAPITULO DOCE
Estabilidad de taludes
12.1. Introducción
Introducción..
La superficie de la tierra es raramente plana y por lo tanto existen taludes en muchos
Aún el terreno relativamente plano frecuentemente tiene ríos y canales de drenaje co
en los lados. Los taludes pueden ser naturales, debidos a la erosión por ríos o e
construidos por medio de una excavación o relleno. Los taludes construidos para ca
represas son permanentes, y taludes temporales son requeridos durante la constru
fundaciones y estructuras subterráneas.
La geometría de un talud puede ser caracterizado por su ángulo y altura H. L
en el talud se deben al peso propio del suelo y a cargas externas, que pueden
fundaciones en la parte superior del talud o agua en la excavación. Un caso espec
talud es un corte vertical, tal como los lados de una zanja, donde = 90º. En el sue
del talud existirán esfuerzos de corte que son requeridos para mantener el talud (m
que no pueden soportar esfuerzos de corte no pueden tener taludes). Por lo tanto
realizar cálculos para verificar la seguridad de taludes naturales, taludes de excavac
terraplenes compactados. Esta verificación concierne la determinación y compara
esfuerzo de corte desarrollado a lo largo de la superficie de ruptura con la resistencia
del suelo. Este proceso se llama análisis de estabilidad de taludes. La superficie de r
el plano crítico que tiene el factor de seguridad mínimo.
El análisis de estabilidad de un talud no es una tarea fácil. La evaluación de las
como la estratificación del suelo y sus parámetros de resistencia al corte en campo
ser un trabajo muy extenso. La infiltración a través del talud y la elección de la supe
deslizamiento potencial añaden a la complejidad del problema. En este capítulo se de
variados problemas concernientes al análisis de estabilidad de taludes.
, Problemas resueltos d
de
e mecán
mecánica
ica de sue
suell
12.2. Problemas resueltos.
PROBLEMA 1
El diseño de un terraplén contempla la evaluación de su estabilidad contra posib
deslizamientos. El terraplén tiene 6 m de altura y sus pendientes se hallan inclinadas a 1
(V:H). El peso unitario del suelo es 19 kN/m 3, su resistencia al corte no-drenada es c u =
kPa y los parámetros efectivos de resistencia al corte son c ′ = 2,85 kPa y ′ = 20º. Sonde
realizados en la zona indican que el material de la base posee propiedades similares a las d
relleno. La presión de poros ha sido evaluada en r u = 0,35.
Se requiere:
a) Determinar el factor de seguridad del terraplén, varios meses después de concluida
excavación.
b) Determinar el factor de seguridad suponiendo que, mediante un proceso rápido
construcción, la altura del terraplén es incrementada en 2 m, manteniendo la mism
pendiente.
Solución
2m
3
6m 1 c′ = 2,85 kPa
′ = 20º
= 19 kN/m3
cu = 42 kPa
ru = 0,35
Figura 12.1. Dimensiones del Talud.
a) Factor de seguridad del terraplén
En condiciones drenadas (largo plazo), es posible emplear la solución de Bishop
Morgenstern para determinar la estabilidad de taludes con escurrimiento (flujo de agua).
c 2,85
0,025 ; pendiente 3:1
H 19 6
Empleando la Tabla L.1 se tiene que:
c/H = 0,025; D = 1,00, ′ = 20º: c/H = 0,025; D = 1,25 ′ = 20
m′= 1,542 m′ = 1,618
n′ = 1,347 n′ = 1,478
, Capítulo 12 Estabilidad
Estabilidad de
El valor requerido del FS es el menor de todos
FS = 1,07
b) Factor de seguridad suponiendo que la altura del terraplén es incrementada e
El proceso de construcción es rápido, por lo que se deberá evaluar la estabilidad del
a corto plazo. En condiciones no drenadas (corto plazo), es posible emplear el m
Taylor. En este caso el talúd es de 8 m de altura, la pendiente 3H:1V, c u = 42 kPa
kN/m3.
Luego:
1
tan1 18,43º
3
Los sondeos realizados en la zona indican que el material de la base posee propiedad
similares a las del relleno, y no se indica la profundidad del estrato duro, por lo que s
que D = . Ingresando con este valor a la Figura L.1, de tendrá que:
= 18,43º D = m = 0,181
Por otra parte:
cd
m
H
cd mH
cd 0,181198
cd = 27,51 kPa
El factor de seguridad contra deslizamiento en condiciones no drenadas será:
c
FS
resistencia al corte f u
resistencia desarrollada d cd
42
FS
27,51
FS = 1,53
, Problemas resueltos d
de
e mecán
mecánica
ica de sue
suell
PROBLEMA 2
Un corte de 9 m de profundidad debe ser excavado en una arcilla saturada de 19 kN/m 3
peso unitario. La resistencia no-drenada de la arcilla es 30 kPa. Al efectuar la investigaci
de campo se detectó la presencia de un estrato rígido a 11 m de la superficie del terre
(Figura 12.2)
Se requiere:
a) Determinar el ángulo de inclinación del corte que produciría un deslizamiento del mismo
inmediatamente después de realizada la excavación.
b) ¿Cuál sería el ángulo de inclinación
inclinación del corte que asegure
asegure un factor de seguridad de 1,20
contra un posible deslizamiento a corto plazo?
Solución
9m = 19 kN/m3
cu = 30 kPa 11m
Estrato rígido
Figura 12.2. Dimensiones del talud.
a) En condiciones no drenadas (corto plazo), es posible emplear el método de Taylor.
La profundidad del estrato rígido es de 11 m respecto al nivel original del terreno, luego
Distancia
Distancia vertical de la parte superior del talud al estrato firme
D
Altura del talud
11
D 1,222
9
En este caso el factor de seguridad contra deslizamiento, FS = 1
f cu
FS
d cd
