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UNIVERSIDAD DE CHILE
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Ingeniería Civil
INFORME DE GEOMECÁNICA
Código Curso: CI4402
Tarea n°2
“Taludes en suelos cohesivos”
Alumnos
Ignacio Farias
Francisco Nazar
Profesor
Cesar Pasten
Auxiliar
Ignacio Cartes
Fecha de entrega
02 / 12 /2013
CONTENIDO
Introducción ............................................................................................................................. 3
Metodología del Ensayo ................................................................. Error! Bookmark not defined.
Memoria de Cálculo........................................................................ Error! Bookmark not defined.
Resultados del laboratorio .............................................................. Error! Bookmark not defined.
Problema Práctico .................................................................................................................... 6
Conclusiones ............................................................................................................................ 8
Referencias .............................................................................................................................. 9
INTRODUCCIÓN
El presente informe tiene como objetivo el análisis de un escenario propuesto que consiste
en un reservorio de agua en la cima de un talud. Para lograr lo anterior se propone el uso de un
software computacional de nombre estudio en su versión 2012 (http://www.geoslope.com/products/). Este informe recopila los resultados obtenidos a través del software
además de la comparación de estos con aquellos que se pueden realizar en forma manual. En
particular el análisis se avoca a los factores de seguridad de la situación y como varían estos según
la forma en que se analizan. El software se utilizó para calcular los factores se seguridad según los
métodos de Bishop, Ordinario, Spencer, Janbu y Morgenstern and Price. A modo de comparación
se calculó en forma manual el método de Bishop y el Ordinario.
ESCENARIO
Se desea diseñar un reservorio en la cima de un talud compuesto por 2 suelos arcillosos
con una base de suelo arenoso:
ILUSTRACIÓN 1: ESCENARIO DE DISEÑO
Considerando los siguientes valores:
H1[m] 20
H2[m] 4
H3[m] 3
L[m]
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TABLA 1:DATOS DE DISEÑO
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DISEÑO DEL RESERVORIO
La primera etapa del diseño consiste en la determinación del talud de borde del reservorio.
Para realizar este diseño se utilizara el método de Taylor debido a que se conoce la altura del talud
deseado, los parámetros resistentes del suelo y el factor de seguridad deseado (FS=2).
Se sabe que:
𝐹𝑆 =
𝑐1 ∗ 𝑁𝑜
𝛾𝑎𝑟𝑐𝑖𝑙𝑙𝑎1 ∗ 𝐻2
De donde reemplazando los valores conocidos se despeja directamente:
𝑁𝑜 = 8,62
Luego buscamos este valor en el ábaco de Taylor de donde obtenemos directamente el
valor del ángulo del talud tomando el valor aproximado de 𝛽 = 70°.
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ANALISIS ESTABILIDAD TALUD AGUAS ABAJO SIN AGUA
Desde este punto los resultados son los obtenidos a través del software geostudio de
donde planteando la situación pedida se obtiene lo siguiente usando el método de bishop:
ILUSTRACIÓN 2: BISHOP SIN AGUA
Además se complementa el resultado anterior utilizando el método ordinario:
5
ILUSTRACIÓN 3: ORDINARIO SIN AGUA
A modo de referencia solamente ya que no son parte vital de análisis se utilizaron los
métodos de Spencer,Janbu y Morgenstern and Price:
ILUSTRACIÓN 4: JANBU SIN AGUA
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ILUSTRACIÓN 5: SPENCER SIN AGUA
ILUSTRACIÓN 6: MORGENSTERN AND PRICE SIN AGUA
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CONCLUSIONES
Primero se deben notar las complejidades del ensayo triaxial no-drenado (CIU) debido a la
maquinaria utilizada y a los cuidados que se deben tener durante su utilización. Además se
agregan las complejidades por la fragilidad de la probeta que se quiere ensayar, ósea también
juega un papel importante la experiencia del laboratorista. Cumple también un rol importante la
calibración de la maquina ya que esta variara los valores finales obtenidos por el ensayo pero este
error, al estar aplicado a todos los datos, no es comprobable a simple vista.
La gran ventaja del ensayo radica en la condición en que se ensaya la muestra, al ser
triaxial, los resultados son los más precisos y por lo tanto reales. Esto se debe a que en la práctica,
en terreno una muestra se encuentra solicitada en forma triaxial, misma situación que replica el
ensayo.
Se deben destacar las diferencias en los resultados producidas por este ensayo comparado
con su contraparte no drenada ya que en el caso estudiado al no dejar drenar parte de la carga es
tomada por el agua. Esto supone un cambio en los parámetros resistentes del suelo al modificar
levemente la LEU. En la práctica, comparando los resultados CID y CIU para la arena normalizada al
5% de humedad y densidad relativa del 70% no se aprecia una tendencia que permita concluir
como afecta que el agua soporte parte de la carga. Suponiendo cual podría ser el comportamiento,
como el suelo soporta una menor carga se podría prever que los resultados para la resistencia del
suelo están sub-estimados ya que el suelo no alcanzo su estado ultimo/peak real (aun cuando se
está midiendo la variación de la presión de poros).
En cuanto a las trayectorias de esfuerzos es claro notar que existe algún tipo de anomalía
con la línea de estado ultimo (LEU), esto porque se está ensayando una arena pero al procesar los
datos y utilizar el método de la regresión lineal se obtiene que el suelo tiene algún tipo de
cohesión. Esto se puede explicar por la humedad que presenta el suelo que genera una cohesión
aparente. En cuanto al valor obtenido, este ángulo al estar entre 20 y 40° está en el rango de los
valores típicos para una arena normalizada por lo tanto se consideran correctos los resultados. Se
debe notar que los resultados obtenidos están afectados por una transformación de unidades
donde se consideró la gravedad con el valor 9,8[𝑚⁄ 2].
𝑠
Sobre el comportamiento del suelo se observa una clara tendencia dilatante en todos los
gráficos, más aun se sigue que conforme aumenta la presión de cámara el suelo presenta
tendencia marcadamente dilatante, comportamiento típico de un suelo que se vuelve más denso
conforme aumenta la presión a su alrededor. Como comentario aparte se puede decir que para
𝑘𝑔𝑓⁄
valores de presión menores a 1[
𝑐𝑚1 ] el suelo presentara comportamiento tendiendo a
contractivo (se encontrara en algún tipo de transición).
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REFERENCIAS
ASTM D4767-11, “Standard Test Method for Consolidated Undrained Triaxial Compression
Test for Cohesive Soils”, ASTM International, www.astm.org.
“3.3. ENSAYO TRIAXIAL.” 3.3.2. Método con medición de presión de poros.,
<http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/triaxial.pdf>
(Noviembre 11, 2013).
“3.3. ENSAYO TRIAXIAL.” - C á l c u l o s y g r á f i c o s,
<http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/triaxial.pdf>
(Noviembre 11, 2013).
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