1. CURSO DE ESTABILIDAD DE
TALUDES
SESION II:
ESTABILIDAD DE TALUDES DE
SUELOS GRANULARES
ANALISIS DE ESTABILIDAD Y OBRAS
DE ESTABILIZACION

2. GEOMETRIA DE SUPERFICIES DE FALLA:
FALLA DE “PIE DE TALUD”

3. TALUDES DE SUELOS GRANULARES LIMPIOS (c´=0, φ´≥30°)
Sin Sismo
A B C FS Con Sismo
1.4 +
1.2 +
Estable
+
1.0
r
0.8 Inestable
r
A B C
Fallamiento de Taludes de Suelos Granulares Limpios

4. CUESTA DE ÑAUPE
Panamericana Norte km 145 - 149
de Chiclayo.

5. MODELO DE TALUD INFINITO
N
T T = Wsenα
S N = Wcosα
α S = Ntanφ = Wcosα tanφ
FS = S/T
FS = tanφ/tanα

6. PANAMERICANA SUR
CERRO DE ARENA KM 715 – KM 774
(entre Atico y Ocoña)

7. TALUDES DE SUELOS GRANULARES LIMPIOS CON FILTRACION
Sin Filtraciones
A B C FS
1.4 Con Filtraciones
+
1.2 + Estable
+
1.0
0.8 Inestable
r
r A B C
Taludes de Suelos Granulares Limpios sujeto a Filtración

8. TALUDES DE SUELOS GRANULARES CON FINOS (c´>0, φ´≥30°)
A B C FS
1.4 Cohesión Fricción
Zona
Cohesion Intermedia
Critica +
1.2
+
1.0 + Estable
Fricción
Inestable
0.8
r
r
A B C
Taludes Granulares con Finos Plásticos

9. INFLUENCIA DE LA COHESION
Taludes
pueden
sostenerse
con
Φ pendientes
α
mayores a φ

10. SUELOS GRANULAR CON FINOS CON PERDIDA DE COHESION
Humedecimiento A B C FS Sin LLuvia
Superficial por
las LLuvias 1.4
Con LLuvia
1.2
+
Estable
1.0
+ Inestable
0.8 +
r r
A B C
Suelos Granulares con Finos y Disminución de Cohesión por Lluvias

11. METODOLOGIAS PARA EL ANALISIS
DE ESTABILIDAD DE TALUDES

12. Método de Equilibrio de Momentos
FS = R2.θc.su/(Wd+Pwdw+Pkdk)
d
+0
dw
θbc
grieta
W dk
Pw b
c.g. + R
Pk
c
su

13. Método de Fellenius o de las Dovelas
FS = ΣSi/ΣTi
Si = suli = culi + σi.li.tanφu
σi.li = Ni = Wi.cosαi
Ti = Wi.senαi
bi
Wi = biγihi
Wi
hi
Ti Ni
Sui
αi (+)

14. Método de Fellenius o de las Dovelas-Suelos Granulares
Si = s.li = c’.li + σ’i.li.tanφ’
FS = ΣSi/ΣTi σ’i.li = Ni - Ui = Wi.cosαi -ui.li
ui = γw.hw
Wi = biγihi
Ti = Wi.senαi
Wi
hw
Ti Ni
línea piezométrica
ui Si

15. ANALISIS DE ESTABILIDAD
Los métodos utilizados actualmente dividen la masa inestable en dovelas o
rebanadas verticales deslizantes.
El Factor de Seguridad FS es la relación entre las fuerzas resistentes y las
fuerzas actuantes en el plano potencial de falla definido de manera previa.
bi
Wi
Ni
hi
Ti
Sui

16. Método de Bishop:
• Desarrollado para roturas circulares.
• Interacciones entre rebanadas son nulas.
• Considera el equilibrio de momentos respecto al centro del arco circular.
• Versión posterior puede aplicar a superficies no curvas definiendo
centros ficticios.
Método de Janbu.-
• Considera superficies no necesariamente circulares.
• Supone que la interacción entre rebanadas es nula.
• Se define una línea de empuje entre las rebanadas.
• Considera el equilibrio de fuerzas y momentos.

17. Método de Spencer:
• Es un método riguroso.
• Supone que de la interacción entre rebanadas aparece
una componente de empuje con ángulo de inclinación
constante.
• Mediante iteraciones, analiza tanto el equilibrio en
momentos como en fuerzas en función.
• La convergencia hacia un mismo valor determina el FS
correspondiente.
• Es aplicable tanto a roturas circulares como generales.

19. • Método de Morgenstern y Price:
• Considera el equilibrio de momentos como de fuerzas.
• La diferencia fundamental estriba en que la interacción
entre rebanadas viene dada por una función.
• Presenta problemas de convergencia.
• Método de Sarma:
• Se busca la aceleración horizontal necesaria para que la
masa de suelo alcance el equilibrio límite.
• El FS es calculado reduciendo progresivamente la
resistencia a cortante del suelo hasta que la aceleración
se anula.
• Por sus características es aplicable a rebanadas no
verticales.

20. ¿Cual debe utilizarse?.
La respuesta depende de muchas variables, especialmente
de la geometría de la línea de falla asumida, de los
parámetros de resistencia considerado y la forma de
actuación del agua.

21. Falla Circular

22. Falla Tipo Cuña

23. Falla Compuesta

24. Un caso de trazado de una carretera a media ladera en
un macizo de suelo con rotura circular, donde se aprecia
la excelente aproximación que se obtiene utilizando
Bishop, Janbu y Spencer.

25. INFLUENCIA DEL SISMO
- La fuerza sísmica interviene mediante la componente horizontal:
Pk = c.W
donde:
c : coeficiente sísmico
W : peso de la masa de suelo inestable.
- El coeficiente sísmico depende de:
- la sismicidad de la zona
- la importancia del proyecto
- los riesgos económicos y sobre la vida

26. Tabla 1: Coeficientes Sísmico en Análisis de Estabilidad
Sismicidad de la Zona: Coeficiente Sísmico:
Alta, cercana a la costa peruana o
fuente sismogénica local 0,17 a 0,22
Media, zona andina y ceja de selva
o a 75 km. de fuente sismogénica local 0,10 a 0,17
Baja o Nula, zona de selva baja. 0,00 a 0,10

27. 5.0 Método de Bishop Simplificado, 1954
- El método de dovelas no es muy preciso para suelos friccionantes.
- El método considera el equilibrio de fuerzas verticales.
- Adicionalmente, a la condición de equilibrio de momento global.
- Las fuerzas normales, Ni es determinado con mayor precisión.
- La resistencia de los suelos “friccionantes” (φ>0) depende de los
esfuerzos confinantes.(fuerzas normales, Ni).
- El Método de Bishop proporciona resultados tan precisos como los
métodos denominado “rigurosos”.
- El Método de Bishop es un método iterativo. Es necesario iniciar el
cálculo mediante la consideración de un valor inicial del FS
(generalmente se asume un FS=1).

28. El Método de Bishop utiliza la siguiente expresión:
FS = 1/ΣWisenαi . Σ[c’ibi+(Wi-uibi) tanφ’i]/mαi
mαi = cosαi [1+(tanαi tanφ’i /FS)]
- Si se considera las fuerzas de sismo, se tendrá la expresión, para
superficie de falla circular:
FS=1/[ΣWisenαi+KΣWicosαi-(K/2R)ΣWihi] . Σ[c’ibi+(Wi-uibi)tanφ’i]/mαi
donde:
K : coeficiente sísmico
hi : altura media de la dovela
R : radio de curvatura de la superficie de falla

29. ESTUDIO DEFINITIVO DE ESTABILIZACIÓN DE
TALUDES Y DESLIZAMIENTOS
CARRETERA PANAMERICANA SUR
SECTOR CERRO DE ARENA KM 715 – KM 774
(entre Atico y Ocoña)

32. EXPLORACIONES DE CAMPO
• 05 líneas de refracción sísmica - 3415 km.
• 04 ensayos de penetración estándar SPT - 21.80 km.
• 14 ensayos de Cono Peck - 55.65m.
• 26 ensayos de Cono Sowers - 58.4 m.
• 14 ensayos de SPL - 62.70m.
• 15 muestras inalteradas en anillo.
La Tabla se presenta la ubicación y cantidad de ensayos.

35. ENSAYOS DE LABORATORIO
• Análisis Granulométrico.
• Ensayos de Corte Directo en muestras de anillo.
• Humedad que varían de 0.37% a 3.09%.
• Densidad de muestras de anillos: 1.52 a 1.6 gr/cm3.
• Cloruros, Sulfatos y Sales Solubles Totales.
• Las muestras, ubicación los resultados en la Tabla.

37. CARACTERISTICAS FISICAS Y MECANICAS
• Suelo : Arena cementada, fina, limpia a limosa
• SUCS : SP, SP-SM y SM
• γd : 1,55 gr/cm3
• Cohesión : 0.1-0.25 kg /cm2
• φ´ : 33º

38. ANALISIS DE ESTABILIDAD
Altura > 20m
Talud 30°-32°
Amax 0.35g

39. ESTABILIZACION
- Tendido de Talud: Corte, Banquetas.
- Berma de pie de talud con una altura de 0.25 - 0.30H.
- Obras de Contención que soporte la masa inestable
que es proporcional a la altura del talud:
- Muros de Gravedad: Empedrado, Concreto Simple,
Gaviones, Geoceldas, Tierra Armada o Suelo
Reforzado con Geomalla o Geotextiles, Crib-wall
(cajones).

40. TENDIDO DE TALUD
BERMA
DE PIE CORTE
BANQUETA
CORTE Y
RELLENO

41. OBRAS DE CONTENCION
MASA
INESTABLE
ESTABILIDAD
INTERNA
ALTURA DE LA
Φ ESTRUCTURA DE
CONTENCION ¼ A 1/5
DE ALTURA DE TALUD

42. Muro Reforzado de Gaviones - Antamina

43. Muro de Concreto (protección)

44. COSTO COMPARATIVOS DE TIPOS DE MUROS DE CONTENCION

45. MURO DE GRAVEDAD DE GEOCELDAS AREA DE CORTE= 3.00 m2
COTA BASE DE MURO = 130.006 m
ALTURA=2m
Progresiva
731+020
CELDAS EXTERIORES CON GRAVA
PERFIL DE TERRENO ANTERIOR
EJE DE VIA
TA
LU
DD
Linea blanca
EC
OR
TE
2 BASE MEJORADA
1
0.500 1.40 1.000
COTA DE EJE= 129.524

46. Estabilidad Externa
Estabilidad Interna
MOVIMIENTO HORIZONTAL ROTACIÓN
MOVIMIENTO
ENTRE
CAPAS
MOMENTO
RESBALAMIENTO INTERNO VOLCAMIENTO
Estabilidad Externa
MOVIMIENTO HORIZONTAL ROTACIÓN ROTACIÓN
INCLINACIÓN
SEDIMENTACIÓN
MOMENTO
RESBALAMIENTO VOLCAMIENTO CAPACIDAD DE SOPORTE

47. PROCESO CONSTRUCTIVO
KM. 731+00 AL KM. 731+248
Limpieza del material
del pie del talud

48. Colocación de paneles para evitar el deslizamiento
de la arena hacia la zona de trabajo.

49. Instalación de la capa de base del cimiento
las celdas se rellenan con afirmado

50. Colocación de las geoceldas

51. Humedecimiento del talud para su contención momentánea
durante el período de trabajo.

54. Perfil final del muro de confinamiento

55. COMPORTAMIENTO SISMICO
DE OBRAS DE CONTENCION
EN TALUDES DE ARENA
SISMO DE OCOÑA 21.06.01

56. Sismo de Ocoña
21.06.01

57. Sismo de Ocoña
21.06.01

58. Sismo de Ocoña
21.06.01

59. Sismo de Ocoña
21.06.01

60. Sismo de Ocoña
21.06.01

61. PILAS DE LIXIVIACION

62. PILAS DE LIXIVIACION

64. INESTABILIDAD TALUD AGUAS ABAJO
PROCESO DE CARGUIO NO RECOMENDABLE

65. PROCESO DE CARGUIO RECOMENDABLE

67. MUY
DENSO
SEMICOMPACTO
MUY SUELTO

68. A MAYOR
PRESION
VERTICAL
CONFINANTE
MENOR
ANGULO DE
FRICCION

69. ENVOLVENTE DE FALLA CURVA
τmax
φ (σn)
σn
BAJO CONFINAMIENTO ALTO CONFINAMIENTO

71. RESPUESTA
RESPUESTA LENTA
RAPIDA

73. CONTRADICE TEORIA DE ENVOLVENTE CURVO

75. ¿MAYOR CONFINAMIENTO NO ERA
MENOR ANGULO DE FRICCION?
45º
42º
40º
36º