INTRODUCCIÓN
El siguiente trabajo contiene la información requerida para realizar el análisis de estabilidad a un talud que presenta unas condiciones desfavorables haciéndolo vulnerable a un posible movimiento en masa, estas condiciones son: pendiente pronunciada, cambio en el uso del suelo, sobrecargas, entre otras.
El sitio de estudio se encuentra en la vía que de Manizales conduce a La Cabaña, en el tramo comprendido entre el K1+470 y el K1+540, dicha zona cuenta con un talud adyacente que en el año 2008 presentó un movimiento en masa.
Se dio una solución para este fenómeno de inestabilidad mediante la construcción de diferentes obras de manejo de aguas y de tratamientos de talud.
Debido a que las obras solo fueron realizadas en el cuerpo del deslizamiento ocurrido en ese momento, el cual se desarrolló en el segmento central del talud, nuestro interés es poder evaluar una parte contigua al mismo, que presenta las condiciones desfavorables descritas anteriormente.
OBJETIVOS
GENERAL
Analizar la estabilidad del talud con el fin de brindar alternativas de solución que puedan evitar un posible movimiento en masa, que genere desastres naturales y pérdidas humanas.
ESPECÍFICOS
- Aplicar los conocimientos adquiridos en clase, desarrollando alternativas de solución para problemas de inestabilidad de taludes.
- Familiarizarnos con problemas reales típicos de nuestra zona, que contribuyan a un mejor desempeño en nuestro ejercicio profesional como geotecnistas.
- Realizar un análisis de estabilidad de taludes bajo condiciones cambiantes que puedan determinar la solución más apropiada al problema de inestabilidad.
LOCALIZACIÓN
El sitio se localiza en área rural del municipio de Manizales, en el Corregimiento El Remanso, cerca del sitio denominado Casa de Menores, al occidente de Manizales.
El corregimiento El Remanso está localizado en la margen occidental del Municipio de Manizales, se encuentra conformado por las veredas La Cuchilla del Salado, La Linda, La Palma, La Quiebra de Vélez, Cueva Santa, Patio Bonito, Mal Paso, El Chuzo, Santa Clara, Manzanares, La Cabaña, ocupa un área de 6.177 Ha. Su principal vía de acceso es la antigua vía a Arauca.
Imagen tomada de Google Earth del año 2007
Imagen tomada del IGAC DEL AÑO 2008
GEOLOGÍA
La zona de estudio se caracteriza por localizarse sobre un relieve montañoso de vertientes y cañones estructurales, en donde predominan las pendientes entre los 30 y 45 grados de inclinación. Los procesos denudativos presentes en esta zona están asociados a deslizamientos activos, por la acción de las aguas lluvias, de escorrentía y aguas superficiales presentes.
GEOLOGÍA REGIONAL
Aflora en la zona de estudio un depósito de flujo de escombros, que se ha clasificado de manera informal en la literatura geológica (Betancur y Ocampo, 1.999) como Depósitos Volcaniclásticos, entre los que se tienen facies conglomeráticas meteorizadas rojas, conglomeráticas meteorizadas grises y facies conglomeráticas soldadas grises (CSG), la cual se compone de un conglomerado clasto-soportado de estructura masiva, de edad terciaria; posee cantos cuyo tamaño varía desde arena gruesa hasta bloques de diferente diámetro, de formas subredondeadas a subangulares; el porcentaje de clastos sobre la matriz se estima entre un 50% a un 60%.
Las facies conglomeráticas meteorizadas rojas, como su nombre lo indica son de color rojo a amarillo intenso, producto de la altísima meteorización a la cual se han sometido. La composición de los clastos es en alto porcentaje de pórfidos andesíticos y andesitas, los cuales presentan diferentes grados de meteorización, dando coloraciones desde rosado hasta amarillo intenso y rojo; también se compone de rocas volcánicas y en menor porcentaje líticos de tamaño arena conglomerática, esquistos sericíticos y chert.
La matriz es arcillosa de composición volcánica, de color amarillo intenso a rojo, de baja consolidación debido a la alta meteorización.
En el sector del talud casa de menores afloran materiales correspondientes a lo que geológicamente se conoce como la Formación Manizales compuesta por materiales “blandos” tales como depósitos de ladera (Coluviones) y depósitos de origen volcánico transportados y retrabajados por los drenajes permanentes de la zona (Depósitos Fluviovolcánicos).
En la parte media del talud se encuentran bloques de rocas volcánicas parcialmente meteorizadas.
En la base del talud se encuentran bloques rocosos completamente meteorizados
de color rojo y amarillo
GEOLOGÍA ESTRUCTURAL
Regionalmente, se evidencian estructuras en sentido predominante N-S y N70ºE, destacando la Falla de Romeral y la Falla Manizales, ambas con sentido N-S, de las cuales se desprenden varios ramales, dos de los cuales inciden sobre la zona de interés.
A nivel de campo no se encuentran evidencias propias de zonas de falla, ya que en el área se tienen depósitos recientes cuya edad es posterior a la de los eventos tectónicos, tales como depósitos de caída piroclástica y flujos de escombros, que enmascaran dichas estructuras.
GEOMORFOLOGÍA
Las geoformas del terreno, en general, corresponden a zonas de ladera con pendientes fuertes y alargadas disectadas por los drenajes permanentes del sector, que han sido suavizadas por los eventos de origen volcánico como emisiones de ceniza y depósitos del mismo origen. Los procesos de erosión natural han producido movimientos de masa a lo largo de la ladera, generando depósitos que han quedado colgados a media pendiente. La ceniza volcánica suaviza la topografía general del sector actuando como una sábana en el momento de su caída.
MORFOMETRÍA, DRENAJE Y PROCESOS EROSIVOS
MORFOMETRÍA
La pendiente general original del terreno es escarpada (alrededor de 35°) lo cual ya es un factor de inestabilidad potencial, sumado a la presencia de viviendas en la parte alta, y al alto tráfico de vehículos pesados por la vía. La corona del talud corresponde a un escarpe de un antiguo deslizamiento probablemente asociado con la apertura de la vía.
Vista general del talud. Nótese la pendiente escarpada y las viviendas en la corona misma de la ladera.
Se identifican tres rangos de pendiente predominantes, el primero va desde el 0% de inclinación hasta el 10% de inclinación, está asociado al tramo de la vía que conduce de Villapilar a La Linda, sobre la vía Manizales – La Cabaña, el segundo rango corresponde a las pendientes entre el 10% y el 75% de inclinación y se localiza en la parte superior del talud y es el de mayor presencia en la zona de estudio y el tercero a las pendientes superiores al 75% de inclinación la zona más inestable del talud donde han ocurrido deslizamientos.
DRENAJE Y PROCESOS EROSIVOS
La pendiente general original del terreno es escarpada (alrededor de 35°) lo cual ya es un factor de inestabilidad potencial, sumado a la presencia de viviendas en la parte alta, y al alto tráfico de vehículos pesados por la vía. La corona del talud corresponde a un escarpe de un antiguo deslizamiento probablemente asociado con la apertura de la vía.
El talud evaluado no presenta influencia de alguna corriente superficial permanente, al lado derecho del talud, se observa una leve incisión por donde corren aguas durante aguaceros fuertes; por el lado izquierdo del talud fuera del área de influencia directa hay otro drenaje intermitente sin ninguna influencia sobre el sitio en cuestión.
N
Las viviendas ubicadas en la parte alta cuentan con conducciones adecuadas de acueducto y alcantarillado, minimizando estos aspectos en el análisis de estabilidad. Las viviendas de construcción más reciente en la parte más baja cuentan con una conducción de alcantarillado diferente fuera de la zona de afectación directa.
Las viviendas ubicadas en la parte alta cuentan con conducciones adecuadas de acueducto y alcantarillado, minimizando estos aspectos en el análisis de estabilidad. Las viviendas de construcción más reciente en la parte más baja cuentan con una conducción de alcantarillado diferente fuera de la zona de afectación directa.
Actualmente, sobre la ladera es evidente un proceso de erosión superficial durante aguaceros fuertes en las áreas que presentan desprotección forestal por intervención antrópica
Las zonas desprotegidas sufren lavado durante aguaceros fuertes.
USO DEL SUELO
En el sector derecho del talud evaluado se encuentra cobertura natural de árboles de porte medio y rastrojo bajo (alrededor de 1 metro), en la parte central donde ocurrió el deslizamiento se implantó pasto como cobertura vegetal, y en el lado izquierdo del talud se encuentran cultivos de café y plátano.
Sobre el talud inferior, al otro lado de la vía, se observa también la acción antrópica mediante la implantación de cultivos limpios a manera de parcelas, la vía que baja hacia la casa de menores, escalona el talud inferior generándole un grado de estabilidad relativamente mayor.
Vía en la base del talud y vía en la parte inferior
FACTOR ANTRÓPICO
Del análisis realizado en campo y oficina respecto a las causas del fenómeno de inestabilidad evaluado, se concluye que el factor antrópico fue determinante en el suceso.
La tala selectiva de los árboles en el sector, la implantación de cultivos limpios de café y plátano, además de la presencia de materiales de depósito muy susceptibles bajo desprotección vegetal, hacen de la zona un sector muy frágil y lo será aún más si se mantiene esta práctica en el futuro.
Tala de árboles e implantación de cultivos
Hay gran presión antrópica sobre la ladera, en cada solar se va sembrando café o plátano y se tumba los árboles del sitio, y se va avanzando sobre la ladera, acelerando cualquier fenómeno de inestabilidad.
Solares desprotegidos usados para ampliaciones de viviendas.
Nótese la pendiente escarpada.
Según fuentes del sector, el asentamiento en la parte alta de la ladera tiene más de 40 años, tiempo en el cual nunca se había presentado ningún inconveniente de este tipo. En todo este tiempo el número de viviendas ha ido creciendo, el sistema constructivo es muy precario y genera sobrecargas permanentes y aporte de aguas de escorrentía y de techos sin ningún control.
Construcción tradicional utilizada para escalonar el talud
Manejo de aguas de techo directamente sobre la ladera
Mejoramiento estructural de las viviendas. Sobrecarga de la ladera
Muro de contención con algunas especificaciones.
Es también sobrecarga para la ladera
GEOTECNIA
PROSPECCIÓN GEOTÉCNICA
Para la realización de este análisis no se hizo prospección geotécnica, los datos obtenidos de los ensayos de laboratorio se tomaron de un estudio realizado a un talud donde se presentó un deslizamiento contiguo a la zona objeto de estudio en el año 2008. El método de prospección utilizado para la zona de estudio consistió en la realización de sondeos manuales, de los cuales se extrajeron muestras significativas para ser ensayadas en laboratorio.
Los ensayos realizados para conocer las propiedades físicas fueron: humedad natural y peso unitario en estado seco y en estado húmedo y para determinar las propiedades mecánicas se hicieron los ensayos de corte directo y de resistencia a la compresión inconfinada.
DESCRIPCIÓN DE LA COLUMNA ESTRATIGRÁFICA
La columna estratigráfica típica de la zona presenta las siguientes características:
Corona del deslizamiento perforación manual.
- Desde el inicio de las perforaciones se observa una capa de materia orgánica de
- Superada la capa de materia orgánica se perfora sobre un depósito de suelo residual correlacionable con los depósitos Volcaniclásticos, este material corresponde a un limo arenoso de resistencia media a alta con una humedad baja, este depósito en la zona de estudio presenta una coloración pardo, amarillo claro, con presencia de fragmentos de roca que impiden el avance de las perforaciones manuales.
- Hacia la parte baja de la zona estudio se perfora sobre el coluvión el cual corresponde a una mezcla de materiales orgánicos y depósitos de suelo residual movilizados por la ocurrencia del fenómeno de remoción en masa, esta capa es de consistencia baja y presenta un espesor promedio de
- En lo relacionado con el nivel de las aguas freáticas no se detectó en zona de la zona de estudio.
Las características generales de estos materiales encontrados en la zona son: los colores predominantes para los depósitos de suelo residual son el amarillo, el pardo y el rojizo, la humedad natural promedio encontrada a lo largo de todas las perforaciones para los depósitos de suelo residual es de 23.63%, los depósitos de suelo residual, se clasifican en la carta de plasticidad como limos y arcillas de alta plasticidad para los suelos residuales (SM).
De acuerdo a las características encontradas en las perforaciones, estos materiales se clasifican como DEPÓSITOS DE SUELO RESIDUAL.
Los depósitos de suelo residual, se caracterizan por tener las siguientes propiedades:
MÉTODOS DE ANÁLISIS PARA LA ESTABILIDAD DE TALUDES
Para analizar la estabilidad del talud, se requieren datos de entrada, tales como: topografía, geología, condiciones de agua, condición de sismo, propiedades geotécnicas de los materiales, entre otros.
El análisis de la estabilidad de un talud es un proceso de tanteos, con suposiciones de las condiciones más críticas que en un momento dado se pueden presentar. Para este caso en particular se evalúa el factor de seguridad por diferentes métodos con el propósito de conocer la probabilidad de falla del talud y así poder brindar una solución óptima.
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD POR EL ÁBACO DE TAYLOR
Taylor sintetiza, a través de un ábaco, los parámetros necesarios mínimos para el equilibrio a corto plazo de un talud homogéneo dado (geometría del mismo, ángulo de fricción interna, cohesión y densidad del suelo que lo compone), sin necesidad de establecer la superficie crítica de deslizamiento.
Para el talud analizado contamos con los siguientes datos:
C | 2.7 ton/m2 |
φ | 30º |
β | 41º |
Cu | 0.59 kg/cm2 |
γ | 1.47 ton/m3 |
H | 45 m |
Para el cálculo del factor de seguridad se utilizo el siguiente gráfico:
En abscisas del gráfico se encuentra la expresión adimensional:
g : densidad natural del suelo en T/m3
c : cohesión en T/m2
H : Altura del talud en m
El ábaco contiene una familia de curvas que corresponden a diferentes inclinaciones β del talud del corte, variando de 10° en 10° para el rango de β= 10° a β= 90°. Para valores intermedios resulta fácil interpolar linealmente.
Para determinar el factor de seguridad al deslizamiento, se coloco en el ábaco el punto A, que tiene las coordenadas
Este punto se une con el origen O, obteniendo la recta OA. Esta recta o su prolongación, corta a la curva β correspondiente a la inclinación del talud en el punto B. El factor de seguridad al deslizamiento quedará expresado por la relación entre la magnitud de OA y la magnitud OB, obtenidos del gráfico.
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD POR EL MÉTODO DE LOS ÁBACOS DE JANBU
Se realizó el análisis de estabilidad a corto y a largo plazo por el método de Janbu, basados en las tablas de Excel suministradas por el profesor, consideramos un talud sin presencia de agua.
A continuación se muestran los datos dados de acuerdo a las características del talud y las tablas obtenidas utilizando las cartas de estabilidad de taludes para suelos con φ > 0 y c>0:
Estabilidad de talud a corto plazo:
H = | 2,0 | m | β (°) | 90 | 60 | 45 |
Ht = | 1,0 | m | Ht / H | 0,50 | 0,50 | 0,50 |
q = | 0,0 | ton/m² | q / γH | 0,00 | 0,00 | 0,00 |
Hw = | 0,0 | m | μt | 0,68 | 0,82 | 0,86 |
γ = | 1,47 | ton/m3 | μq | 1 | 1 | 1 |
Cu = | 2,7 | ton/m² | No | 3,83 | 5,30 | 5,80 |
FS | 2,39 | 3,99 | 4,58 |
H = | 4,0 | m | β (°) | 90 | 60 | 45 |
Ht = | 1,0 | m | Ht / H | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
q = | 0,0 | ton/m² | q / γH | 0,00 | 0,00 | 0,00 |
Hw = | 0,0 | m | μt | 0,8 | 0,89 | 0,9 |
γ = | 1,47 | ton/m3 | μq | 1 | 1 | 1 |
Cu = | 2,7 | ton/m² | No | 3,83 | 5,20 | 5,80 |
FS | 1,41 | 2,13 | 2,40 |
H = | 6,0 | m | β (°) | 90 | 60 | 45 |
Ht = | 1,0 | m | Ht / H | 0,17 | 0,17 | 0,17 |
q = | 0,0 | ton/m² | q / γH | 0,00 | 0,00 | 0,00 |
Hw = | 0,0 | m | μt | 0,85 | 0,89 | 0,93 |
γ = | 1,47 | ton/m3 | μq | 1 | 1 | 1 |
Cu = | 2,7 | ton/m² | No | 3,83 | 5,20 | 5,80 |
FS | 1,00 | 1,42 | 1,65 |
H = | 8,0 | m | β (°) | 90 | 60 | 45 |
Ht = | 1,0 | m | Ht / H | 0,13 | 0,13 | 0,13 |
q = | 0,0 | ton/m² | q / γH | 0,00 | 0,00 | 0,00 |
Hw = | 0,0 | m | μt | 0,9 | 0,93 | 0,97 |
γ = | 1,47 | ton/m3 | μq | 0,93 | 0,96 | 0,97 |
Cu = | 2,7 | ton/m² | No | 3,83 | 5,20 | 5,80 |
FS | 0,74 | 1,07 | 1,25 |
Estabilidad de talud a largo plazo:
H = | 2,0 | m | β (°) | 90 | 60 | 45 |
Ht = | 1,0 | m | μt | 0,68 | 0,82 | 0,86 |
q = | 0,0 | ton/m² | μq | 1 | 1 | 1 |
Hw = | 0,0 | m | Pe | 3,76 | 3,76 | 3,76 |
γ = | 1,47 | ton/m3 | Pd | 5,53 | 4,59 | 4,37 |
γ sat = | 1,88 | ton/m3 | λcφ | 0,80 | 0,80 | 0,80 |
C = | 2,7 | ton/m² | b = Cot β | 0,00 | 0,58 | 1,00 |
φ = | 30,0 | ° | Ncf | 4,80 | 5,83 | 6,00 |
FS | 2,34 | 3,43 | 3,71 |
H = | 4,0 | m | β (°) | 90 | 60 | 45 |
Ht = | 1,0 | m | μt | 0,8 | 0,89 | 0,9 |
q = | 0,0 | ton/m² | μq | 1 | 1 | 1 |
Hw = | 0,0 | m | Pe | 7,52 | 7,52 | 7,52 |
γ = | 1,47 | ton/m3 | Pd | 9,40 | 8,45 | 8,36 |
γ sat = | 1,88 | ton/m3 | λcφ | 1,61 | 1,61 | 1,61 |
C = | 2,7 | ton/m² | b = Cot β | 0,00 | 0,58 | 1,00 |
φ = | 30 | ° | Ncf | 5,10 | 7,20 | 9,00 |
FS | 1,46 | 2,30 | 2,91 |
H = | 6,0 | m | β (°) | 90 | 60 | 45 |
Ht = | 1,0 | m | μt | 0,85 | 0,89 | 0,93 |
q = | 0,0 | ton/m² | μq | 1 | 1 | 1 |
Hw = | 0,0 | m | Pe | 11,28 | 11,28 | 11,28 |
γ = | 1,47 | ton/m3 | Pd | 13,27 | 12,67 | 12,13 |
γ sat = | 1,88 | ton/m3 | λcφ | 2,41 | 2,41 | 2,41 |
C = | 2,7 | ton/m² | b = Cot β | 0,00 | 0,58 | 1,00 |
φ = | 30 | ° | Ncf | 5,00 | 8,10 | 10,80 |
FS | 1,02 | 1,73 | 2,40 |
H = | 8,0 | m | β (°) | 90 | 60 | 45 |
Ht = | 1,0 | m | μt | 0,9 | 0,93 | 0,97 |
q = | 0,0 | ton/m² | μq | 0,93 | 0,96 | 0,97 |
Hw = | 0,0 | m | Pe | 16,17 | 15,67 | 15,51 |
γ = | 1,47 | ton/m3 | Pd | 17,97 | 16,85 | 15,98 |
γ sat = | 1,88 | ton/m3 | λcφ | 3,46 | 3,35 | 3,32 |
C = | 2,7 | ton/m² | b = Cot β | 0,00 | 0,58 | 1,00 |
φ = | 30 | ° | Ncf | 6,20 | 9,00 | 11,80 |
FS | 0,93 | 1,44 | 1,99 |
COMPARACIÓN ENTRE FACTORES DE SEGURIDAD HALLADOS A CORTO PLAZO Y FACTORES DE SEGURIDAD HALLADOS A LARGO PLAZO:
Realizando el análisis de estabilidad del talud, teniendo en cuenta la altura total, nos da como resultado un factor de seguridad, así:
En la figura gráficos de estabilidad de taludes para suelos con φ>0, se da el número de estabilidad Ncf.
Donde, Ncf es función de β y λc φ:
Para este talud, como no se encontró NAF y no se tiene en cuenta la sobrecarga, entonces:
q = 0 , γw = 0 y además, todos los valores del denominador para hallar Pe, se consideran iguales a 1.
Después de reemplazar los valores para hallar Pe, podemos obtener λcφ, entonces, Pe =66,5 y λcφ=14,15 .
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD POR EL MÉTODO DE HOEK Y BRAY
Para las condiciones del talud de acuerdo a lo encontrado en los sondeos cercanos y a las visitas realizadas donde no se observan afloramientos de agua, lo suponemos como un talud drenado y para esto usamos el ábaco No. 1 de Hoek y Bray, donde:
C = 2.7 ton/m2
Y= 1.47 ton/m3
H = 45 m
Del ábaco No.1 tomamos los siguientes valores:
1.
F = 1.1
Aunque no fue encontrado el nivel freático en los sondeos realizados, consideraremos el ábaco No. 2 donde el talud se encuentra parcialmente saturado para obtener el factor de seguridad en un caso más probable.
Del ábaco No.1 tomamos los siguientes valores:
1.
Despejando obtenemos el factor de seguridad relacionado con la cohesión
F = 1.02
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD POR EL MÉTODO DE TALUD INFINITO
CÁLCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD PARA UN TALUD INFINITO POR EL MÉTODO DE Duncan & Buchignani, 1975
CASO = FLUJO DE AGUA PARALELO A LA SUPERFICIE DEL TALUDPROPIEDAD | VALOR | UNIDAD | DESCRIPCION | |||||
f = | 30,00 | ° | Angulo de fricción interna del suelo | |||||
c = | 2,70 | ton/m² | Cohesión | |||||
g w = | 1,00 | ton/m³ | Peso unitario del agua | |||||
g TS = | 1,47 | ton/m³ | Peso unitario total del suelo | |||||
b = | 41,00 | ° | Inclinación del talud respecto a la horizontal | |||||
b=Cot b = | 1,15 | |||||||
ru = | 0,10 | Parámetro de presión de poros | ||||||
z = | 2,00 | m | Profundidad registrada del estrato | |||||
x = | 0,50 | m | Altura aparente NAF respecto T | |||||
X = | 0,38 | m | Altura real NAF respecto T | |||||
T = | 1,51 | m | Espesor real del estrato | |||||
Del siguiente ábaco buscamos el valor del parámetro A
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD POR EL MÉTODO DE EQUILIBRIO LÍMITE
Consideramos los siguientes valores:
S1 | S2 | |
C | 2 ton/m2 | 2.7 ton/m2 |
φ | 27º | 30º |
γ | 1.4 ton/m3 | 1.47 ton/m3 |
BISHOP SIMPLIFICADO
CONDICIÓN SECA:
CONDICIÓN HÚMEDA:
CONDICIÓN SECA + SISMO (kh=0.25 Kv=0.125):
CONDICIÓN HÚMEDA + SISMO (kh=0.25 Kv=0.125):
JANBU SIMPLIFICADO
CONDICIÓN SECA:
CONDICIÓN HÚMEDA:
CONDICIÓN SECA + SISMO (kh=0.25 Kv=0.125):
CONDICIÓN HÚMEDA + SISMO (kh=0.25 Kv=0.125):
MÉTODO DE ANÁLISIS | SUPERFICIE DE FALLA | CARACTERÍSTICAS |
Ábacos de Taylor | Circular | Equilibrio a corto plazo de un talud homogéneo e isótropo, sin necesidad de establecer la superficie crítica de deslizamiento A cierta profundidad por debajo del pie del talud se encuentra un estrato firme. Se desprecia el debilitamiento por fisuras de tracción en el coronamiento del talud. |
Janbu generalizado (1968) | Para cualquier superficie de deslizamiento | La posición de la fuerza normal entre rebanadas se define con la línea de empuje y se puede variar, es decir cambiar la posición de las fuerzas resultantes entre rebanadas. |
Ábacos de Hoek y Bray (1981) | Rotura circular por el pie del talud | Basados en el método de Taylor, se asumen las siguientes hipótesis: ▫ El material del talud es homogéneo. ▫ Se considera la existencia de una grieta de tracción. ▫ La tensión normal se concentra en un único punto de la superficie de rotura. Se consideran cinco casos con respecto a la situación de la superficie freática en el talud, desde seco a saturado, con flujo paralelo al talud, en función de lo que se elige uno de los cinco ábacos de cálculo. |
Talud infinito | Recta | Se analiza un bloque superficial con un determinado espesor y una altura de nivel freático, y se supone una falla paralela a la superficie del terreno. |
Equilibrio límite | ||
· Janbu simplificada | Cualquier forma de superficie de falla | Al igual que Bishop asume que no hay fuerza de cortante entre dovelas. La solución es sobredeterminada que no satisface completamente las condiciones de equilibrio de momentos. Sin embargo, Janbu utiliza un factor de corrección fo para tener en cuenta este posible error. Los factores de seguridad son bajos. |
· Bishop simplifiacada | Circular | Asume que todas las fuerzas de cortante entre dovelas son cero. Reduciendo el número de incógnitas. La solución es sobredeterminada debido a que no se establecen condiciones de equilibrio para una dovela |
VALORES DE FACTOR DE SEGURIDAD OBTENIDOS | ||
MÉTODO | CONDICIÓN | F.S. |
ÁBACO DE TAYLOR | 1,24 | |
ÁBACO DE JANBU | 0,94 | |
HOEK Y BRAY | SECO CON Ф | 1,2 |
SECO CON c | 1,1 | |
PARCIALMENTE SATURADO CON Ф | 1,06 | |
PARCIALMENTE SATURADO CON c | 1,02 | |
TALUD INFINITO | Z=2 metros | 1,03 |
Z=3 metros | 0,76 | |
Z=4 metros | 0,63 | |
Z=5 metros | 0,54 | |
Z=6 metros | 0,49 | |
EQUILIBRIO LÍMITE | ||
BISHOP SIMPLIFICADO | SECO | 1,19 |
HÚMEDO | 1,02 | |
SECO + SISMO | 0,82 | |
HÚMEDO +SISMO | 0,725 | |
JANBU SIMPLIFICADO | SECO | 1,127 |
HÚMEDO | 0,921 | |
SECO + SISMO | 0,753 | |
HÚMEDO +SISMO | 0,616 | |
Para el análisis del talud por los diferentes métodos desarrollados anteriormente, siempre se tuvo en cuenta la aplicación del MÉTODO OBSERVACIONAL, puesto que partimos de la base que en la Geotecnia lo más importante es la inspección de la zona y la determinación de las características del talud. A continuación, se presentan algunos puntos fundamentales que permitieron realizar un análisis de estabilidad del talud escogido:
En el talud en cuestión se encuentran materiales de origen volcánico transportados a través de las corrientes principales del área y depositados en las zonas de menor pendiente.
Condiciones probables: bajo condiciones naturales los materiales “blandos” del talud ocupando pendientes escarpadas son potencialmente inestables. El cambio en el uso del suelo es el factor detonante de la inestabilidad actual y futura del talud. En cuanto a las desviaciones más desfavorables que se pueden concebir de estas condiciones, se puede plantear el hecho de que se continúe con la tala del bosque existente y con la siembra de cultivos de plátano los cuales no son aptos para el suelo mencionado anteriormente, desencadenando una inestabilidad de mayor magnitud. Dado que la zona superior está poblada se pueden ocasionar además de pérdidas materiales, pérdida de vidas humanas
El diseño establecido bajo las condiciones de trabajo más probables, consiste en evitar futuros asentamientos humanos en la zona, realizar un manejo de las aguas superficiales, mediante la construcción de un canal de corona, perfilar el talud, y proceder a la siembra de especies menores, siendo éste el único uso permitido en el área, de esta forma se aseguraría su conservación.
Los aspectos que serán observados a medida que la construcción procede serán:
Control en el uso del suelo que actualmente se da en el talud, mediante este tratamiento se espera pausar el proceso que actualmente se genera, es una solución temporal que permitirá retrasar el desencadenamiento del fenómeno que se ha ido ocasionando, mientras se desarrollan los diseños propuestos.
Posteriormente se observará la construcción de las obras propuestas, realizando los ajustes que se consideren necesarios. Este proceso, una vez culminado proporcionará la estabilidad completa de la zona.
Los materiales componentes del talud son muy susceptibles a movimientos en masa bajo pendientes fuertes. La presencia del asentamiento humano y el uso inadecuado que se le ha dado a la ladera son el escenario más desfavorable para este tipo de suelos. En la medida en que se modifique este escenario en la forma propuesta, se puede garantizar la estabilidad de los suelos y la recuperación general del área.
OBRAS PROPUESTAS
OBRAS PARA EL MEJORAMIENTO GEOMÉTRICO DE LA LADERA
Perfilado del talud.
Terraceo.
OBRAS DE MANEJO DE AGUAS SUPERFICIALES
Zanjas colectoras.
Zanja de corona.
Canal de rápidas con tapa.
Cuneta en la margen izquierda del vía.
OBRAS BIOINGENIERILES
Se recomienda cambiar el uso del suelo por vegetación típica de la región que aporte un beneficio para la estabilidad del talud.
Al finalizar las obras para el manejo de aguas, se debe realizar una cobertura vegetal mediante empradizado para disminuir la infiltración en el talud.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- Del análisis de campo realizado se concluye que la intervención antrópica cambiando el uso del suelo, de vegetación arbórea y rastrojo a cultivos limpios de café y plátano, ha sido el factor detonante del fenómeno de inestabilidad en cuestión.
- Como factores determinantes se encuentran los materiales “blandos“ constitutivos de la ladera, la pendiente escarpada, y en último lugar se encuentra la sobrecarga del talud por las viviendas en la corona del escarpe.
- Se recomienda erradicar los cultivos limpios y realizar obras para disminuir la infiltración en el talud mediante la restauración de la cobertura vegetal.
- A pesar de la sobrecarga que significa la presencia de las viviendas en la corona del talud, estas cuentan con conducciones de acueducto y alcantarillado en buen estado, lo que reduce el riesgo general en este sentido.
- La estructura general de las viviendas en la corona es liviana, pero es evidente el mejoramiento que algunos de los propietarios están realizando de manera antitécnica; las excavaciones para cimentar estructuras van causando desconfinamiento del suelo.
- Se debe realizar una revisión de los sistemas de alcantarillado y acueducto de las viviendas de la parte alta; adicionalmente, se recomienda que las aguas de los techos de las viviendas sobre la corona del talud sean conducidas adecuadamente hacia la parte baja de la ladera para evitar saturación del terreno.
- Una vez realizado el análisis de estabilidad del talud por los diferentes métodos aplicados, se puede observar que:
Para las condiciones reales del talud, el factor de seguridad es muy cercano a 1, lo que refleja que aunque se encuentra estable, con cualquier variación en las condiciones como aumento del NAF u ocurrencia de sismo, éste podría presentar un fenómeno de inestabilidad.
Los valores de seguridad más bajos se presentaron por el método del talud infinito, ya que la consideración de presencia de agua genera unas condiciones desfavorables.
BIBLIOGRAFÍA
- Universidad Nacional de la Plata, Facultad de Ingeniería. Estabilidad de taludes.
- ANTONIO ROS ESTEBAN. Análisis de estabilidad para taludes en Suelos considerando Rotura Plana.
- JORGE E. ALVA HURTADO. Notas sobre análisis de estabilidad de taludes.
- JAIME SUAREZ DÍAZ. Cálculo del factor de seguridad de un talud.
- MANUEL GARCÍA LÓPEZ. IC. MSCE. Manual de estabilidad de taludes. Santa Fé de Bogotá, mayo 1996.
- GERMÁN CUJAR CHAMORRO. Estabilidad de taludes. Popayán, diciembre 1992.
- JA. JIMÉNEZ SALAS, JL. DE JUSTO ALPAÑES, ALCIBÍADES A. SERRANO GONZÁLEZ. Geotecnia y cimientos II. España, Editorial Rueda. 1976
- Material de clase.
Hola, buen trabajo. Sabeis donde puedo encontrar las tablas de Taylor para estabilidad de taludes en la web? Saludos
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