Una superficie de terreno que forma un ángulo con la
horizontal se llama talud este puede ser natura o creado por el hombre (corte o
lleno). Como la superficie del terreno no es horizontal abra una componente de
la gravedad que empujara el suelo hacia abajo en un plano de falla, si esta
componente es más grande que los esfuerzos cortantes resistentes a lo largo de
la superficie de falla el talud sufrirá un deslizamiento sobre dicha falla. A continuación
se muestra un esquema:
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Imagen de
Braja M. Das en “Fundamentos De Ingenieria Geotecnica”
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La
tarea del ingeniero será medir estos esfuerzos y determinar el factor de
seguridad que presenta el talud. En general el factor de seguridad de un talud
se expresa así:
El esfuerzo actuante es el desarrollado
en la potencial superficie de falla y se mede básicamente a partir de la configuración
geométrica de la masa del talud, las características del material y las
condiciones de saturación. Los esfuerzos resistentes son la resistencia
cortante promedio que presenta el suelo y dependen del nivel de confinamiento
del suelo y las características propias del material como se vio anteriormente
mediante la envolvente de falla o criterio Mohr-Coulomb.
Para el análisis de taludes generalmente
se consideran dos situaciones: taludes infinitos en donde H es mucho más grande
que altura del talud y taludes finitos donde H representa la altura del talud.
· TALUDES
INFINITOS
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| Imagen de Braja M. Das en “Fundamentos De Ingenieria Geotecnica” |
Al realizar las consideraciones de equilibrio necesarias
y reemplazar los anteriores valores de esfuerzo en las respectivas envolventes
de esfuerzo τf=c+σtanφ se obtiene el
siguiente valore de Factor de Seguridad:
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TALUDES
FINITOS
La primera consideración
para el análisis de este tipo de taludes resulta de extensas investigaciones
realizadas por una comisión geotécnica en 1920 recomendó que la superficie real
de deslizamiento sea aproximada por una superficie circularmente cilíndrica.
Desde entonces, la mayoría de análisis de taludes suponen que la curva
potencial de deslizamiento es el arco de un círculo.
Según Braja M. Das en
los taludes la falla se presenta en uno de los siguientes modos:
1. Cuando la falla ocurre de tal manera que la
superficie de deslizamiento intersecta al talud en, o arriba, de su pie, es
llamada una falla de talud. Al círculo de falla se le llama circulo de pie si
este pasa por el pie del talud y circulo de talud si pasa arriba dela punta del
talud.
2. Cuando la falla ocurre de tal manera que la
superficie de deslizamiento a alguna distancia debajo del pie dl talud, se
llama falla de base. El círculo de falla en este caso se llama circulo de
punto.
A continuación se presentan algunas
imágenes donde se pueden apreciar estos modos de falla:
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| Imagen de Braja M. Das en “Fundamentos De Ingenieria Geotecnica” |
El método
que mayormente se aplica para el análisis de estabilidad es el de la dovelas,
en este, el suelo arriba de la superficie de deslizamiento se divide en varia
verticales paralelas. La estabilidad de cada dovela se calcula separadamente.
Este método toma en cuenta la no
homogeneidad del suelo, la presión de poros y los esfuerzos normales desarrollados
sobre la superficie de deslizamiento. A continuación se presenta un esquema del
talud analizado por el método e las dovelas:
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| Imagenes de Braja M. Das en “Fundamentos De Ingenieria Geotecnica” |
Al
realizar las consideraciones de equilibrio necesarias se obtiene el
factor de seguridad en la dovela, este procedimiento se realiza para cada una
de las dovelas y corresponde al factor de seguridad del talud que es la
sumatoria de los esfuerzos resistentes sobre cada una de las dovelas dividido la
sumatoria de los esfuerzos actuantes en cada una de las dovelas, este análisis se
conoce como el método ordinario de las dovelas.
Para encontrar el factor de
seguridad mínimo, es decir el factor de seguridad para el círculo crítico se debe
realizar varias pruebas en donde el centro del círculo cambie.
En 1955 Bishop propuso una solución
más completa del método ordinario en donde en cierta medida se incluye el
efecto de las fuerzas en los lados de las dovelas. A continuación se presenta
el factor de seguridad por el método de Bishop:
Se puede notar que FS eta en
ambos lados de la ecuación por lo tanto para solucionar esta ecuación es
requiere utilizar métodos iterativos de convergencia. Al igual que el método ordinario
se deben adoptar diferentes círculos o centros ce círculos para encontrar la
superficie crítica que proporcione el mínimo factor de seguridad. En la
actualidad el método de Bishop es comúnmente el más utilizado.
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