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La pendiente es la interfaz inclinada entre el aire y el cuerpo de los movimientos de tierra, como carreteras, desmonte o relleno, desmonte o relleno de vías férreas, presas de tierra, terraplenes y trabajos de perforación de ríos. El análisis de estabilidad de taludes es importante en la práctica de la ingeniería para garantizar la estabilidad de las estructuras y evitar la pérdida de vidas y dinero.
Los métodos comunes para analizar la estabilidad de taludes son el método de Kalman, el método ordinario para rebanadas y el método de Bishop para rebanadas. Estos métodos se desarrollan en base a la suposición de que la superficie de fractura es un arco circular, además del método de Kalman, que asume una superficie de fractura plana a través de la punta del talud.
La determinación cuantitativa de la estabilidad de taludes es necesaria para muchos proyectos de ingeniería. Los ejemplos incluyen el diseño de presas de tierra y terraplenes, análisis de estabilidad de taludes naturales, análisis de estabilidad de taludes excavados y análisis de profundidad. Falla de los asientos de los cimientos y de los muros de contención.
Tabla de contenido
Causa de la inestabilidad de taludes
- El aumento en el peso unitario del suelo debido a la humectación.
- Cargas externas añadidas (cargas en movimiento, edificios, etc.).
- Una pendiente empinada por excavación o erosión.
- carga de impacto
- Vibraciones y terremotos.
- Mayor contenido de humedad.
- Acción de congelación y descongelación.
- Aumento de la presión de los poros.
- Pérdida de presión del cemento.
Propósito del análisis de estabilidad de taludes
- Comprender el desarrollo y la forma de las pendientes naturales y los procesos que producen diversas características naturales.
- Evalúe la estabilidad de taludes en condiciones a corto plazo (a menudo durante la construcción) ya largo plazo.
- Evaluar el potencial de derrumbes que involucren taludes naturales o artificiales existentes.
- Analice deslizamientos de tierra para comprender los mecanismos de falla y el impacto de los factores ambientales.
- Rediseñar taludes fallidos y planificar el diseño de acciones preventivas y correctivas según sea necesario.
- Examinar los efectos de las cargas sísmicas en taludes y terraplenes.
Tipo de falla de talud
1. Circulares
Están asociados a condiciones de suelo homogéneas e isotrópicas.
2. Deslizamiento no circular
Los deslizamientos no circulares están asociados con condiciones de suelo irregulares.
3. Error de traducción
Este tipo de fractura ocurre cuando la forma de la superficie de fractura se ve afectada por la presencia de capas adyacentes de diferente resistencia, que son poco profundas.
4. Falla compuesta
La forma de la superficie de ruptura se ve afectada por la presencia de estratos adyacentes con diferente resistencia, y ocurre cuando los estratos adyacentes son relativamente profundos.
Supuestos para el análisis de estabilidad de gradiente
- El problema es bidimensional.
- La teoría de Coulomb se puede utilizar para calcular la resistencia al corte.
- Se supone que la resistencia al corte es uniforme a lo largo del plano de deslizamiento.
- Puede dibujar la red de flujo en el momento de la penetración y evaluar la fuerza de penetración.
relación de seguridad
Hay varios factores de seguridad utilizados para el análisis de estabilidad de taludes. Por ejemplo, factores de seguridad para fuerza, cohesión, fricción y altura. El primero es muy utilizado.
1. Factor de seguridad para la fuerza
La relación entre la carga o tensión máxima que puede soportar el suelo y la carga o tensión aplicada real se expresa de la siguiente manera.
2. Factor de seguridad de cohesión
Es la relación entre la fuerza cohesiva real y la fuerza cohesiva requerida para la estabilidad cuando el componente de fuerza de fricción está totalmente reclutado y se expresa mediante la siguiente ecuación:
3. Factor de seguridad frente a la fricción
Es la relación entre el ángulo de resistencia al corte del suelo tangente al ángulo de resistencia al corte del suelo tangente al ángulo de reclutamiento tangente cuando el componente cohesivo de la resistencia está completamente movilizado.
4. Factor de seguridad por altura
La relación entre la altura máxima de la pendiente y la altura real de la pendiente.
Método de análisis de estabilidad de taludes
1. Método Kalman
No se usa mucho porque se ha demostrado que los planos de deslizamiento solo se encuentran en pendientes muy empinadas y que, para pendientes relativamente planas, la superficie de deslizamiento casi siempre es curva.
2. Método de ángulo cero de resistencia al corte
Este método de análisis de estabilidad de taludes se basa en la suposición de que la superficie de colapso es arqueada. Este es un método práctico para evaluar la estabilidad a corto plazo de taludes arcillosos saturados.
3. Método de corte normal
Puede haber casos en los que el ángulo efectivo de la resistencia al corte no sea constante a lo largo de la superficie de falla, como una presa de tierra zonificada donde la superficie de falla puede atravesar varios materiales diferentes.
4. Ley de corte de Bishop
El método Bishop de análisis de rebanado en términos de tensión en lugar de la fuerza utilizada en el método de rebanado normal. La principal diferencia entre este método y el método de corte normal es que la descomposición de la fuerza se realiza perpendicular al arco en lugar de perpendicular a él. Un método simplificado de rebanadas de Bishop proporciona un factor de seguridad razonablemente cercano a los evaluados utilizando métodos analíticos más rigurosos.
5. Morgenstern y Price (1965) y Janbu (1973)
Estos investigadores desarrollaron un método para analizar superficies de fractura compuestas.
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