Sistema de Evaluación de la Estabilidad de Taludes

Geotécnia Aplicada a la Ingeniería Civil CESEL S.A.

Área de Geotécnia - 40 - Diciembre 2005

SISTEMAS DE EVALUACION DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES

Autor : Ing. Hebert Sotelo Aedo

Cargo : Jefe del Departamento de Geotecnia CESEL S.A.

E-mail : [email protected]

RESUMEN

El presente trabajo es el resultado de una cuidadosa investigación de mas de 700 taludes en suelos,

realizada en el sur del Perú y verificada en varias regiones; ésta metodología usa el criterio de

valoración, asignando un determinado puntaje por cada característica principal del talud, de donde se

obtiene el valor ETS para taludes en suelos, considerando su geometría, granulometria, compacidad,

presencia de agua, grado de alteración de las partículas y la susceptibilidad al deslizamiento; del

mismo modo para taludes conformados por macizos rocosos, se usa el criterio original propuesto por

Bieniawski (1979) y su aplicación a taludes realizada por Romana en 1985, determinado en primer

lugar el valor RMR (Rock Mass Rating), considerando sus características principales como, la

resistencia a la compresión simple de la roca intacta, el RQD, el espaciamiento de las

discontinuidades, el estado de las discontinuidades y las condiciones del agua, entre otros y luego la

valoración SMR; con los datos obtenidos se obtiene finalmente el Grado de Estabilidad o la condición

del talud y permite clasificar a los taludes en cuatro grandes grupos (Estables, Normalmente Estables,

Inestables y Críticos); así mismo, permite definir el sistema de sostenimiento preliminar del talud.

Este procedimiento puede ser usado en todo talud realizado en tajos abiertos de minas, accesos entre

otros.

1. INTRODUCCIÓN

A través de los años, se ha realizado innumerables sistemas de evaluación para determinar el grado de

estabilidad de los taludes en suelo, las más usada en nuestro medio por algunos especialistas es la

desarrollada en función del riesgo, que considera el equilibrio actual, su evolución, la topografía el

volumen y los posibles daños; se observa que este sistema es muy subjetivo y no considera

condiciones como el agua, altura del talud, etc., por lo que no es aceptada por muchos especialistas.

Luego de muchos años de observación del comportamiento de los taludes de corte, en varias regiones

del Perú, se tiene un sistema de evaluación práctico, económico y rápido, que permite determinar el

grado de estabilidad de todos los taludes de un tramo, optimizando los recursos disponibles.



2. METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES

El sistema que a continuación se describe considera para cada tipo de material sus principales agentes

condicionantes.

2.1 Valoración de la Estabilidad de Taludes en Suelo (ETS)

El sistema de valoración de la Estabilidad de taludes en Suelo (ETS), es un sistema que a lo largo de

los años se ha pretendido realizar y es el fruto de una investigación cuidadosa y detallada.

Para poder ver el comportamiento de los taludes, se ha realizado un análisis de todos los parámetros

que influyen en la inestabilidad de taludes; estos parámetros fueron agrupados y se observó la

sensibilidad de cada uno de ellos. Del análisis realizado se ha determinado que son 7 los factores

principales que intervienen en la estabilidad de los taludes en suelo, siendo éstas las siguientes:

1. Granulometría.

2. Relación del ángulo del talud y su compacidad.

3. Altura del talud.

4. Altura crítica y su ubicación.

5. Condiciones del Agua.

6. Grado de alteración de las partículas.

7. Susceptibilidad al deslizamiento.

La “VALORACIÓN ETS”, se obtiene sumando todas las valoraciones parciales.

Figura 1. Esquema del sistema de Valoración en Suelos (ETS)

Granulometríadel material - Angularidad

Valoración 0-5

Compacidad / Angulo delTalud

Valoración 0-5

Altura del Talud yAltura Crítica

Valoración 0-10

Susceptibilidad alDeslizamiento

Valoración 0-15

ETS - Básico0 - 42

ESTABILIDAD DE TALUDES EN SUELO (ETS)

Condiciones delAgua Subterránea

Valoración 0-5

Alteración de lasPartículas

Valoración 0-2



2.2 Valoración de la Estabilidad de Taludes en Roca

Los macizos rocosos se presentan en el medio de una manera no continua, no homogénea ni

isotrópica, y está afectado por discontinuidades tales como fallas, pliegues, junturas, agrietamientos

motivo por el cual determinar sus propiedades mecánicas resulta complicado por la escala y magnitud,

por lo que para determinar estas características se ha usado las relaciones empíricas planteados

Bieniawski en 1979.

El sistema de valoración del macizo rocoso (Rock Mass Rating), también conocido como

Clasificación Geomecánica, fue desarrollado por Bieniawski durante los años de 1972 a 1973,

modificado con los años conforme más casos históricos llegaron a estar disponibles, y adecuado a las

normas y procedimientos internacionales (Bieniawski, 1979). Este método es aceptado debido a su

inherente facilidad de uso y versatilidad en la práctica de la ingeniería, involucrando túneles, cámaras,

minas, taludes y cimentaciones.

El sistema RMR, cuenta con cinco parámetros básicos siendo estas los siguientes:

1. Resistencia de la Roca Intacta

2. Designación de la Calidad de la Roca (RQD)

3. Espaciamiento de Discontinuidades

4. Estado de las Discontinuidades

5. Condiciones de Agua Subterránea

La clasificación RMR ha sido complementada con factores de reducción que dependen de la

interrelación de los elementos de orientación de las discontinuidades con la obra de ingeniería, así

como de los métodos de excavación.

En función al sistema de valoración propuesto por Bieniawski en 1979, Romana en 1985, propuso un

sistema de valoración de aplicación a taludes, este sistema considera el efecto de la discontinuidad del

macizo rocoso en función al corte del talud, por otro lado considera, el tipo de falla predominante y

método de excavación; el siguiente cuadro resume el esquema de evaluación en taludes rocosos.



Figura 2. Esquema del sistema de Valoración en Roca (RMR - SMR)

3. GRADO DE ESTABILIDAD DE TALUDES

Para uniformizar la evaluación y se pueda entender bajo un mismo criterio de ha realizado una

cuidadosa observación de las condiciones de los taludes, mediante el cual se divide los taludes por su

grado de estabilidad en los siguientes grupos:

E0 : Talud Totalmente Estable

E1 : Talud Normalmente estable o Parcialmente estable

E2 : Talud Inestable

E3 : Talud Crítico

Para los taludes en roca teniendo en cuenta la valoración “SMR” se tiene:

Cuadro Nº1

GRADO DE ESTABILIDAD E3 E2 E1 E0

CLASE V IV III II I

VALORACION (SMR) 0 – 20 21 - 40 41 – 60 61 - 80 81 - 100

DESCRIPCIÓN (SMR) Muy Mala Mala Regular Buena Muy Buena

DESCRIPCIÓN

(ESTABILIDAD)Critico Inestable Normalmente Estable

Totalmente

Estable

ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCA (RMR - SMR)

Ajuste por orientación de lasdiscontinuidades

Ajustes por esfuerzoin-situ y cambio

de esfuerzo

0.60 - 1.2

Fallas y fracturasmayores

0.70 - 1.0

Ajuste por dañode voladura

0.80 - 1.0

Resistencia de laroca intacta

Valoración 0-15

Densidad de lasdiscontinuidades

RQD : 0-20Espaciamiento: 0-20

Valoración 0-40

Condición de lasdiscontinuidades

Valoración 0-30

Condición de lagua subterránea

Valoración 0-15

RMR Básico0 - 100

SMR0 - 100



Para taludes en suelo considerando la valoración “ETS”, se tiene:

Cuadro Nº2

GRADO DE

ESTABILIDADE3 E2 E1 E0

VALORACIÓN (ETS) > 30.0 15.0 - 30.0 7.50 - 15.0 0 - 7.50

DESCRIPCIÓN

(ESTABILIDAD)Crítico Inestable

Normalmente

Estable

Totalmente

Estable

Los rangos de estabilidad consideran los siguientes criterios:

3.1 Totalmente Estable (E0)

Este grupo está conformado por todos aquellos taludes que no presentan ningún tipo de peligro para

los accesos o edificaciones ubicadas en el borde superior o inferior del talud o ladera, es decir, se

espera que de ocurrir caídas de bloques pequeños, gravas y/o material fino, no van a afectar más allá

de cubrir la berma del acceso, pero en ningún caso causaría daños humanos ni materiales. Por lo

general para los taludes con este nivel de estabilidad no será necesario ninguna medida correctiva.

3.2 Normalmente Estable (E1)

Están comprendidos bajo esta denominación todos los taludes que representan un peligro moderado

para las edificaciones que se encuentren al borde superior o al pie del talud; en estos taludes, no se

espera falla. En forma general son Estables salvo algunas caídas ocasiones de bloques. Para este

grupo normalmente la solución está asociada con los desquinches de los bloques o gravas sueltas y

algún muro de contención frente a un proceso geodinámico.

3.3 Inestable (E2)

Está conformado por todos aquellos taludes que presentan peligro, es decir que de ocurrir un

derrumbe o desprendimiento importante no solo obstaculizaría el tránsito vehicular sino que puede

dañar las edificaciones que se encuentran al pie o al borde superior del talud, con la consiguiente

pérdida de vidas humanas. La solución a estos taludes, estará asociada a muros, drenes, enmallados,

vallas de retención y cortes del talud o conformación de banquetas.



3.4 Crítico (E3)

En esta calificación se agruparán a todos aquellos taludes que están en un estado muy crítico, con

evidencia de movimiento, que representan un serio problema, es decir que de ocurrir un derrumbe,

desprendimiento y/o caída de bloques y gravas dañaría la carpeta asfáltica, así como las viviendas que

se encuentran al borde superior e inferior del talud con las respectivas pérdidas de vidas humanas.

Las soluciones en estos taludes, están asociadas a una investigación geotécnica mas detallada, y

generalmente involucra la combinación de varias soluciones geotécnicas.

Finalmente, con el sistema propuesto se puede tener una idea general de la estabilidad de todos los

taludes; en algunos casos se puede asociar los grados de estabilidad con coloraciones, como se ilustra

en la figura siguiente:

Figura 3. Esquema del Sistema de Evaluación de la Estabilidad de Taludes en un tramo Típico.

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- Para la evaluación de taludes en suelo, se propone utilizar el sistema de Valoración “ETS”, que

considera 7 los factores principales que intervienen en la estabilidad de los taludes en suelo,

siendo éstas la granulometría de los materiales, relación del ángulo del talud con la compacidad,

la altura del talud, la altura crítica y su ubicación, las condiciones del agua, el grado de alteración

de las partículas y la susceptibilidad al movimiento.

- Para la evaluación de los taludes en roca se propone utilizar el sistema de valoración RMR

propuesto por Bieniawski en 1979, cuya adaptación para la evaluación de taludes fue realizada

por Romana en 1985 “SMR”. Este sistema de valoración permite establecer el grado de

estabilidad del macizo rocoso considerando sus características principales como, la resistencia a

SISTEMAS DEEVALUACION

ETS(Suelos)

RMR-SMR(Rocas)

GRADO DE ESTABILIDAD

E0: Totalmente EstableE1: Normalmente EstableE2: InestableE3: Crítico



la compresión simple de la roca intacta, el RQD, el espaciamiento de las discontinuidades, el

estado de las discontinuidades y las condiciones del agua.

- Los taludes según su estabilidad usando, el sistema de valoración ETS (suelo) y SMR (roca), se

agrupan en:

Taludes Totalmente estables (E0)

Taludes Normalmente estables (E1)

Taludes Inestables (E2)

Taludes Críticos (E3)

- Los taludes con grado de estabilidad E0, no requieren de ningún sistema de soporte adicional; los

taludes con grado de estabilidad E1, están asociados generalmente con caída de bloques sueltos y

se hace necesario en la mayoría de los casos el desquinche de los mismos; los taludes con grado

de estabilidad E2, pertenecen a los inestables y requieren de un sistema adicional de soporte

generalmente muros o mallas de protección y los taludes con grado de estabilidad E3, son críticos

y requieren de una mayor evaluación Geotécnica y la solución a la inestabilidad debe ser

estudiada con sumo cuidado.

REFERENCIAS

- Erast G. Gaziev (1977) "ESTABILIDAD DE LOS MACIZOS ROCOSOS Y METODOS DE

ESTABILIZACION"

- Ever Hoek, John Bray (1981) "ROCK SLOPE ENGINEERING"

- Ever Hoek, E.T. Brown (1980) "UNDERGROUND EXCAVATION IN ROCK”

- Ever Hoek, E.; Kaiser, P.K. y Bawden, W.F. (1998).: “Support of underground excavations in hard

rocks”.A.A. Balkema. Rotterdam.

- Gian Paolo Giani (1992) "ROCK SLOPE STABILITY ANALYSIS”

- Sotelo, Hebert. (1997) “Análisis de estabilidad de taludes en macizos rocosos”

- Sotelo, Hebert (2003) “Sistema de Evaluación de la Estabilidad de Taludes en Suelo ETS”

- Z.T. Bieniawski (1979) "ENGINEERING ROCK MASS CLASSIFICATIONS"

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