13a Estabilidad de Taludes Suelos

5/28/2018 13a Estabilidad de Taludes Suelos

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Estabilidad de taludes en suelos

(84.07)

Mecnica de Suelos y GeologaFIUBA


2/56

ndice

Definicin del problema de estabilidad de taludes

Solucin analtica: teorema cinemticosuelos

Seleccin de parmetrostal

udesen

Solucin numrica: Un ejemplo de falla destabilidad

d

2


3/56

Descripcin del problema

En un terreno inclinadose inclinan las direcciones

principales: tensiones de corte Las tensiones de cortesue

los

pueden superar la resis-

tencia al corte del terrenotaludesen

stabilidad

d

3


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En un terreno inclinadose inclinan las direcciones

principales Las tensiones de cortesue

los

pueden superar la resis-

tencia al corte del terrenotaludesen

stabilidad

d

La Conchita, California, 1995U.S. Geological Survey.

4


5/56

ndice



Seleccin de parmetrost

aludesen


d

5


6/56

Mecanismos de falla

suelos

taludesen

stabilidad

d

Falla general6


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Mtodos de anlisis

Aplicaciones de teorema cinemtico

suelos

taludesen

Geomecnica computacionalstabilidad

d

7


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Presa Doornkop: Verificacinanaltica

1.1351.1351.1351.135

Outer fill

Strength Type: Mohr-CoulombUnsaturated Unit Weight: 18.5 kN/m3

Saturated Unit Weight: 19.63 kN/m3

Cohesion: 2 kPa

Friction Angle: 35 degrees

Water Surface: Water Table

Custom Hu value: 1

Core fill

Strength Type: Shear Normal functionUnsaturated Unit Weight: 18.5 kN/m3


Water Surface: Water Table

Custom Hu value: 1

Safet y Factor0. 000

0. 500

1. 000

1. 500

2. 000

2. 500

1690

suelos

3. 000

3. 500

4. 000

4. 500

5. 000

5. 500

6. 000+

1680

1670

taludesen

W1660

stabilidad

d

W

Clay foundation

Strength Type: Mohr-Coulomb

Unsaturated Unit Weight: 18.5 kN/m3


Cohesion: 0 kPa

Friction Angle: 22 degrees

:

1650

1640

a er ur ace: a er a e

Custom Hu value: 1

(Meintjes 2012)8


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Presa Doornkop: Verificacin numrica

suelos

taludesen

stabilidad

d

(Meintjes 2012)9


10/56

ndice




aludesen


d

10


11/56

Solucin analtica: t. cinemtico

Se postula un mecanismocinemticamente admisible

suelos

taludesen

stabilidad

d

11


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Se asume que las tensionesde corte en la lnea de ot.sue

los

deslizamiento son una

fraccin de la resistencia alta

ludesen

corte es n co

stabilidad

d

12


13/56




los



ludesen

corte es n co

Se calcula el equilibrio entrestabilidad

d

uerzas equ ran es y ese-quilibrantes (se calcula FS)

13


14/56




los



ludesen

corte es n co

Se calcula el equilibrio entrestabilidad

d

uerzas equ ran es y ese-quilibrantes (se calcula FS)

encontrar el mnimo FS14


15/56

ndice



Seleccin de parmetrosta

ludesen


d

15


16/56

Anlisis de taludes infinitos

Para suelos no cohesivostan

[ ]tan=

suelos

FS depende del

es esor zta

ludesen

[ ]( ) [ ]2c+ cos tanz uFS

=

stabilidad

d

16


17/56

Anlisis: mtodo de las fajas

La masa en potencial deslizamiento se subdivideen fa as se lantea el e uilibrio de cada fa a

suelos

ta

ludesen

stabilidad

d

17


18/56



Para superficies simples, se plantea el equilibriode ru os de fa assue

los

ta

ludesen

stabilidad

d

18


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Para superficies simples, se plantea el equilibriode ru os de fa assue

los

Para superficies circulares, se plantea el

equilibrio (de momentos)ta

ludesen

de toda la masa

stabilidad

d

19


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Anlisis: mtodo de fajas (circular)

Para superficies circulares, se plantea ele uilibrio de momentos de toda la masa

[ ]tani i ii cs = +suelos

iir i i

r l rF

MS

= = ta

ludesen

stabilidad

d

20


21/56



[ ]tani i iis c = +suelos

ii ir

ir l rFS

M = = ta

ludesen

i id i i

stabilidad

d

21


22/56



[ ]anti i ii cs = +suelos

i

i

i

ir r l r

FS= =

= =

ta

ludesen

d

i i i i

rM M=

stabilidad

d

[ ]sini ii isFS

W =

22


23/56



[ ]anti i ii cs = +suelos

i

i

i

ir r l r

FS= =

= =

ta

ludesen

d

i i i i

rM M=

stabilidad

d

[ ]sini ii isFS

W =

23


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Mtodo de Fellenius (circular)

Desprecia las fuerzas entre fajas

Es conservadors

uelos

[ ]cos

i iW = ta

ludesen

[ ]( )ntai

i i i i

l

c l

+stabilidad

d

[ ]s nii iW =

24


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Mtodo de Bishop simplificado (circ)

Asume que las fuerzas entre fajas sonhorizontales

N Resuelve el equilibrio de fuerzas verticales

suelos

tan sin cos

i i

i

FS

ul

W c u l

=

ta

ludesen

[ ] [ ] [ ]( )cos sin tani i i i FSN

=

+

stabilidad

d

[ ]sini i

ii i i

WFS =

25


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Superficies de falla no circulares

Mtodos que resuelven slo Fx Fy Se asume una inclinacin ara las fuerzas entre fa as

(por ejemplo, paralela al talud) El sistema queda determinadosuelos

ta

ludesen

stabilidad

d

26


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Superficies de falla no circulares

Mtodos que resuelven slo Fx Fy Se asume una inclinacin ara las fuerzas entre fa as

(por ejemplo, paralela al talud) El sistema queda determinadosuelos

Mtodos que resuelven M - Fx Fy

Todas las fuerzas tienen unataludesen

m sma nc nac n nc gn a

Se asumen leyes de variacinstabilidad

d

27


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Comparacin entre mtodos

No resuelve equilibrio de fuerzas verticales Fellenius: Des recia fuerzas entre fa as vars: 1

Resuelve equilibrio de fuerzas verticales Bisho S.: Asume fuerzas horizontales entre fa assu

elos

(vars: n+1) Resuelve M - Fy

Janbu S.: Asume una inclinacin constante detaludesen

vars: n uerzas en re a as. esue ve x - y Spencer: Las fuerzas entre fajas son paralelas

vars: 3n La fuerza normal acta en el centro destabilidad

d

la base de la faja. Resuelve M - Fx - Fy Morgenstern Las fuerzas entre fajas no son paralelas

vars: n a uerza norma ac a en e cen ro e

la base de la faja. Resuelve M - Fx - Fy28


29/56

ndice



Seleccin de parmetrosta

ludesen


d

29


30/56

Seleccin de parmetros mecnicos

suelos

ta

ludesen

stabilidad

d

30


31/56


c = 12 pa = 32suelos

taludesen

c = 0 pa = 50stabilidad

d

31


32/56


La resistencia al corte no drenadas de ende de la orientacin

del plano de falla conrespecto al eje desuelos

consolidacin primaria

taludesen

stabilidad

d

32


33/56


suelos

36

taludesen

stabilidad

d

ngulo de friccin interna para el diseo: tc

33


34/56

Precaucin en la seleccin de

parmetros

suelos

taludesen

stabilidad

d

34


35/56

ndice




aludesen


d

35


36/56

El modelo de Newmark

Se considera un bloquer ido en una su . lana

suelos

taludesen

stabilidad

d

(Newmark 1965)36


37/56



El bloque es estable si


38/56





39/56





40/56


El bloque se desliza sitan > =

c

suelos

t

aludesen

stabilidad

d

(Newmark 1965)40


41/56



La integracin en el

c

suelos

de aceleracin y

frenado da elt

aludesen

desplazamiento total

[ ] 2cosg = stabilidad

d

[ ]2 c

c cos

(Newmark 1965)41


42/56



La integracin en el

c

suelos

de aceleracin y

frenado da elt

aludesen

desplazamiento total

[ ] 2cosg = stabilidad

d

El bloque slo se mueve hacia abajo cuando se[ ]2

c

c cos

alcanza su resistencia al corte(Newmark 1965)42


43/56

El modelo de Makdisi-Seed

El modelo de bloque rgido se reemplaza porro a acin elstica de ondas mecnicas

suelos

t

aludesen

stabilidad

d

43


44/56



El bloque se reemplaza por cuas con cualquierformasuelos

t

aludesen

stabilidad

d

44


45/56




El desplazamiento total es la suma de los

desplazamientos de todas las cuast

aludesen

stabilidad

d

45


46/56




El desplazamiento total es la suma de los

desplazamientos de todas las cuastaludesen

El problema no es trivial, por lo que se empleananlisis numricos an en etapa de diseo

stabilidad

d

46


47/56

ndice



Seleccin de parmetros

taludesen

Solucin numrica: Un ejemplo de falla de

stabilidad

d

47

T i l Z t


48/56

Terminal Zrate

suelos

200 m

400 m

taludesen

stabilidad

d

48

D i i d l bl


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Relleno 80 ha con refulado y limo compactado

Programa de relleno + precarga + monitoreosuelos

1000 /1500 m 400 m

GORGE

20 / 25 m

taludesen

EMBANKMENT RIVER N - SPT

56312232

-4

-2

0

2

0 10 20 30 40 50 60

sandy silt

= 40%

fill

stabilidad

d

''PAMPEANO'' STIFF SILTY CLAY22 / 30 m

''POST PAMPEANO'' SOFT CLAY W/ SANDN-VALUE: 20 - 40 N - VALUE: 0 - 3

2311111111111

-18

-16

-14

-12

-10

-8

- 200 =

plastic

clay

= 68%

l = 72%

''PUELCHE'' DENSE SANDS

N - VALUE: 35 - 60

113

6035

4620

3160

556060-32

-30

-28

-26

-24

-22

-

dense

sand

Dr>75%

p

49

P d it


50/56

Programa de monitoreo

suelos

taludesen

stabilidad

d

50

T i l Z t t t i d


51/56

Terminal Zrate: sector no terminado

suelos

4000 m2

quedaron sintaludesen

stabilidad

d

51

Falla del tal d


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Falla del talud

En el sector que no estaba terminado, el.

El talud fall: 4000 m2 se asentaron ~2.50 msuelos

taludesen

de una falla: anticipada, prevista y no evitadastabilidad

d

52

Falla del talud


53/56

Falla del talud

suelos

taludesen

stabilidad

d

53

Anlisis de la falla


54/56

Anlisis de la falla

suelos

taludesen

stabilidad

d

54

Anlisis de la falla


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Anlisis de la falla

suelos

no drenado

taludesen

consolidado-no drenado

stabilidad

d

55

Bibliografa bsica


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Bibliografa bsica

suelos

taludesen

stabilidad

d

El laboratorio tiene los tres libros

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