Mecánica de Suelos Resumen

  • Published on
    24-Dec-2015

  • View
    4

  • Download
    0

DESCRIPTION

Mecanica de suelos

Transcript

Mecnica de Suelos - Electiva 2Estabilidad de Taludes: Talud: se define como cualquier superficie con pendiente o cambios de altura significativos que haya de adoptar permanentemente la masa de tierra. Los estudios Geolgicos y Geotcnicos son de fundamental importancia en la estabilidad de taludes, segn sus requerimientos (corto, medio o largo plazo). Considerando por supuesto la relacin Coste-Seguridad. los taludes pueden dividirse en naturales (laderas) o artificiales (cortes y terraplenes Un movimiento ocurre cuando la resistencia al esfuerzo cortante del suelo es excedida por los esfuerzos cortantes que se producen en una superficie relativamente continua. Las fallas localizadas en un solo punto de la masa de tierra no indican necesariamente que la masa sea inestable. La inestabilidad se produce como resultado de la falla de esfuerzo de corte en una serie de puntos que definen una superficie, a lo largo de la cual se produce el movimiento. Cualquier cosa que produzca una disminucin de la resistencia del suelo o un aumento de los esfuerzos en el suelo, contribuye a la inestabilidad y deben tomarse en consideracin, tanto en el proyecto de estructuras de tierra como en la correccin de fallas. Ej: Saturacin de la masa de suelo; baja en los parmetros mecnicos; accin ssmica; incremento en carga aplicada; etc.En el planeamiento de medidas efectivas de estabilizacin es importante entender las causas de la inestabilidad. Las causas ms comunes son: talud muy empinado por corte o relleno, exceso de presin de poros causado por niveles freticos altos o interrupcin de la trayectoria de drenaje, socavacin debido a la erosin de agua superficial y prdida de resistencia con el tiempo debido a procesos de reptacin e intemperismo.Estabilidad de CortesTipos de movimiento de masas DESLIZAMIENTOS COMPLEJOS DESPRENDIMIENTOS FLUJOS DESLIZAMIENTOSDESPRENDIMIENTOSTanto en los desprendimientos de roca como de suelo, la masa se mueve rpidamente a travs del aire en cada libre. No existe un movimiento lento que precede al deslizamiento.Se presenta principalmente en rocas afectadas por desintegracin y descomposicin, actuando en planos o sectores ms dbiles. La experiencia ha indicado la conveniencia de ejecutar la construccin de taludes en roca segn algunos de los siguientes tipos.TALUD DE INCLINACIN UNIFORMEEste sistema es recomendado cuando las propiedades mecnicas y la accin climtica sobre la roca es relativamente uniforme a travs de la seccin considerada.TALUD DE INCLINACION VARIABLELa inclinacin variable se usa cuando existen estratos de diferentes caractersticas en la seccin considerada. Los estratos ms dbiles tendrn una inclinacin de talud mayor.TALUD CON BERMA PERMANENTELa colocacin de bermas en el talud es recomendada cuando la roca presenta fracturas y exfoliaciones, pero no se prev accin importante por estar a la intemperie.Los escombros caen sobre las bermas evitando as que lleguen a la plataforma del camino. Requieren un mayor costo de construccin, pero dan mayor seguridad y requieren menor mantencin.TALUD CON BERMA TEMPORALCuando se espera una accin importante por estar a la intemperie, se construyen taludes con bermas y se rellenan con suelo fino para proteger la roca de los agentes atmosfricos. Para la colocacin del material de relleno se requiere dar una mayor inclinacin a los taludes.DESLIZAMIENTOSEn los deslizamientos el movimiento de la masa es el resultado de una falla de corte a lo largo de una o varias superficies. Se presenta en materiales con comportamiento elstico o semielstico.El tipo de superficie de deslizamiento por la cual se produce la falla, depende Bsicamente del ngulo de inclinacin del talud, de la cohesin y del ngulo de rozamiento interno del suelo f.1.- Rotura por talud infinito: Se habla de talud infinito cuando el espesor del material inestable es pequeo respecto a la altura del talud. La superficie de deslizamiento es paralela a la del talud.2.- Rotura por talud finito: En este caso la SPF se aproxima al manto de un cilindro, por lo tanto es de tipo circular y est definido por un radio (R) y un centro (O) (Generalmente propio de suelos con c=0).RECOMENDACIONESLa mayor parte de las teoras cuantitativas supone que la superficie de falla es un cilindro de seccin circular. En la realidad esta superficie es de seccin compuesta, cuya forma depende principalmente del tipo de suelo. Sin embargo se facilita el clculo suponiendo falla en crculo y el error no es de importancia.Se puede indicar que para altos valores de b y/o de f el crculo de falla es de pie. Para bajos valores de f y suelos predominantemente cohesivos se puede producir una falla de crculo profundo. A modo de indicacin muy general se pueden indicar las siguientes tipos de falla:INCLINACIN DEL TALUD SEGN TIPO DE ROCA FLUJOSEl flujo tiene la apariencia de un lquido viscoso y puede ser de dos tipos: seco y hmedo.El flujo seco es muy comn en arenas y limos de textura uniformes presentndose en roca fragmentada (caracterstica en zona cordillerana). Se generan normalmente por movimientos ssmicos u otro tipo de vibraciones, o debilitamiento de alguna seccin del talud y viento.El flujo hmedo es un movimiento lento, ocurre normalmente en suelos de textura preponderantemente fina y se genera por un exceso de agua. Se caracteriza por abarcar una gran longitud. Normalmente se inicia debido a lluvias de gran intensidad y se hace presente en zonas donde ha sido removida la capa vegetal y en las zonas agrietadas. La inclinacin de su zona inferior puede variar entre 4 y 15 y su velocidad media entre 4 y 600 m/ao (Jimnez Salas)RecomendacionesLa proteccin para el caso de los flujos de suelos finos se logra estabilizando el talud con vegetal, productos de petrleo o morteros de cemento. Adems deben sellarse posibles grietas y evitar la concentracin de aguas sobre el talud mediante la construccin de contrafosos. La colocacin de muro bajo, en el pie de talud evita que el agua de las cunetas lo erosionen y active el flujo.ESTABILIDAD DE TALUDES INFINITOS Se habla de talud infinito cuando el espesor del material inestable es pequeo respecto a la altura del talud. La superficie de deslizamiento es paralela a la del talud.Suponemos que el talud tiene una gran extensin en la direccin normal a la seccin indicada, por lo que se consideran nicamente los esfuerzos sobre las tres caras de este elemento. Sin embargo, con un talud infinito es lgico suponer que los esfuerzos sobre las dos caras verticales son iguales y se equilibran.La estabilidad de taludes es un problema de equilibrio plstico. Cuando la masa est a punto de fallar, las fuerzas que producen el movimiento han llegado a ser iguales a la resistencia que opone la masa al ser movida. Debido a la geometra irregular de la masa y al complejo sistema de fuerzas que hay en un problema real, los mtodos de anlisis directo, como los que se usan para el empuje de tierras rara vez son aplicables. En vez de esto es ms provechoso emplear un sistema de tanteo para determinar el factor de seguridad (F.S.) en un proyecto tentativo o la falla potencial de un talud existente.Primero se supone una superficie de falla potencial y se calcula la resistencia al esfuerzo cortante que acta a lo largo de ella; despus se determinan las fuerzas que actan en el suelo limitado por la superficie de falla y posteriormente se calcula el F.S. de ese segmento.Si se prueban numerosos segmentos, aquel en que el F.S. hallado sea menor , ser tericamente el verdadero factor de seguridad de la masa de suelo. Sin embargo en la prctica, el menor factor se halla analizando unos cuantos segmentos bien seleccionados de posible falla y esto es suficientemente exacto.ESTABILIDAD DE TERRAPLENESCLASIFICACION DE FALLAS OBSERVADAS EROSIONES Y DESLIZAMIENTOS LOCALES POR FALLA AL CORTE EN TALUDES CORRIMIENTO DE MASA EN LADERAS DE CERRO ASENTAMIENTO POR DISMINUCION DE HUECOS DEL SUELO DE RELLENO HUNDIMIENTO POR CONSOLIDACION DEL SUELO DE FUNDACION FLUJO PLASTICO DEL SUELO DE FUNDACION ASENTAMIENTO BRUSCO POR VIBRACION Y LICUACION DEL SUELO DE FUNDACIONEROSIONES Y DESLIZAMIENTOS LOCALES POR FALLA AL CORTE EN TALUDESEste tipo de fallas se manifiesta debido a fallas por corte con desplazamientos y grietas de traccin en el coronamiento del terrapln. Se presentan fundamentalmente en suelos finos con alto contenido de finos.La causa principal de este fenmeno es la accin del agua superficial, que se infiltra y erosiona en el material de relleno, produciendo los siguientes efectos: Disminucin De La Friccin Interna Del Suelo Por Saturacin De Los Finos Aumento De Peso De La Masa De Suelo Generacin De Presin Hidrosttica Debilitamiento De La Superficie De Corte Por Socavacin.PRECAUCIONESEstabilizar e impermeabilizar bermas y taludes (materia vegetal, asfalto, etc.)Canalizacin de las aguas superficiales a travs de cunetas, soleras, bajadas revestidas,etc. (con impermeabilizacion)CORRIMIENTOS DE MASAS EN LADERAS DE CERROSLa construccin de terraplenes sobre planos inclinados viene normalmente acompaada de corrimientos de masas de suelo. La experiencia indica que para pendientes mayores de 1:5 (V:H) ,ocurren anomalas de este tipo. El fenmeno se produce por un debilitamiento en el plano de contacto entre el suelo natural y el terrapln agravado por la accin del agua, (bloqueo del drenaje natural del cerro). Particularmente se observa en secciones mixtas (corte- terrapln), donde la seccin de corte permanece estable. En general pueden hacerse las siguientes consideraciones para la construccin de terraplenes en laderas de cerros.ASENTAMIENTO POR DISMINUCIN DE HUECOS DEL SUELO DE RELLENODurante el proceso de compactacin del relleno se produce una importante reduccin de huecos en la masa de suelo. Este acomodo contina a lo largo del tiempo traducindose en una deformacin superficial de la rasante del camino. Su magnitud depender de dos factores; grado de compactacin y altura de terrapln.HUNDIMIENTO POR CONSOLIDACION DEL SUELO DE FUNDACIONFenmeno que se produce por la existencia de suelos de alta compresibilidad, bajo el plano de carga de los terraplenes, produciendo en ellos una presin por sobrepresin impuesta y una disminucin de volumen con expulsin de agua de los poros.FLUJO PLASTICO DEL SUELO DE FUNDACIONEste fenmeno es caracterstico de suelos blandos o de baja consistencia y se presenta como una deformacin continua derivada de un esfuerzo de corte constante y se manifiesta como hundimiento del terrapln acompaado de solevamiento del terreno adyacente.El flujo plstico puede manifestarse en forma lenta o rpida, dependiendo del tipo de falla. El suelo debe ser de muy baja permeabilidad.ASENTAMIENTO BRUSCO POR VIBRACION Y LICUACION DEL SUELO DE FUNDACIONEste fenmeno se produce cuando determinados suelos son sometidos a efectos dinmicos de vibracin o impacto, tendiendo a densificarse disminuyendo de volumen. Este efecto es particularmente notorio en arenas uniformes y limos sin cohesion.