El problema principal que se espera abordar es la efectividad de un nuevo medio de contención ante los mecanismos de falla presentados en taludes y cortes. Es importante reconocer que el concepto de estabilidad se entiende como la seguridad de una masa de tierra contra la falla o movimiento. Los problemas relacionados con la estabilidad dependen básicamente de los materiales involucrados en conjunto con las características típicas del suelo.
Dentro de los tipos de falla, encontramos:
4.2.1 Deslizamientos. El cual es conocido como una rotura y desplazamiento del suelo situado debajo del talud, el cual origina un desplazamiento hacia abajo y hacia afuera de toda la masa.
Estos pueden producirse de distintas maneras (lenta o rápida). Se producen como consecuencia de excavaciones o socavaciones en el pie del talud. Además, existen otros casos donde la falla se produce por desintegración gradual de la estructura del suelo.
4.2.1.1 Deslizamientos superficiales. Los taludes están sujetos a fuerzas naturales que tienden a hacer que las partículas y porciones de suelo se deslicen hacia abajo. También es llamado creep, y suele involucrar grandes áreas y movimientos superficiales. No se habla de una superficie de deslizamiento.
Los deslizamientos superficiales pueden ser estacionales (afecta solo la corteza de la ladera por la influencia de los cambios climáticos) o masivos (afecta capas más profundas sin importar los efectos del clima).
Este movimiento se evidencia por medio de la inclinación de varios elementos con respecto a la vertical, presencia de agrietamientos y escalonamientos en el talud.
Figura 22. Indicadores de la presencia de un movimiento superficial.
Fuente: MATTEIS, Álvaro F. de. Estabilidad de taludes. [En línea]. Disponible en
Internet: <URL:
http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Estabilidad%20de%20Taludes.pdf >. [Citado: 21 de febrero de 2014].
4.2.1.2 Movimiento del cuerpo del talud. Este movimiento brusco afecta masas considerables de suelo, que penetran profundamente en su cuerpo. Se consideran cuando se observa el desarrollo de esfuerzos cortantes sobrepasando la resistencia al corte del material. En consecuencia, se genera la ruptura del mismo, con la formación de una superficie de deslizamiento a lo largo de la cual se produce la falla. Este movimiento puede ser una falla rotacional o traslacional. • Falla rotacional: se define una superficie de falla curva, a lo largo de la cual ocurre el movimiento del talud. Ocurre comúnmente en materiales arcillosos homogéneos o en suelos en los que su comportamiento mecánico sea regido por su fracción arcillosa.
Figura 23. Nomenclatura de una zona de falla y distintos tipos de falla.
Fuente: MATTEIS, Álvaro F. de. Estabilidad de taludes. [En línea]. Disponible en
Internet: <URL:
http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Estabilidad%20de%20Taludes.pdf >. [Citado: 21 de febrero de 2014].
• Falla traslacional: estas fallas se dan a lo largo del cuerpo del talud, en superficies de falla planas asociadas a la presencia de estratos poco resistentes a poca profundidad del talud. La superficie de falla es desarrollada paralela al estrato débil y remata en sus extremos con superficies curvas que llegan al exterior con agrietamientos.
Los estratos que favorecen estas fallas son por lo general arcillas blandas, arenas finas o limos no plásticos sueltos.
Figura 24. Tipos de fallas traslacionales.
Fuente: MATTEIS, Álvaro F. de. Estabilidad de taludes. [En línea]. Disponible en Internet: <URL:
http://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Estabilidad%20de%20Taludes.pdf >. [Citado: 21 de febrero de 2014].
4.2.1.3 Flujos. Se refiere a aquellos movimientos más o menos rápidos de cierta parte del terreno. El movimiento se asemeja al comportamiento de un líquido viscoso.
El material más susceptible es la formación no consolidada, sean fragmentos de roca, depósitos de talud, suelos granulares, finos, arcillas o lodos. De este tipo encontramos diferentes movimientos de acuerdo al tipo de material que ha sido afectado.
En primer lugar encontramos movimientos tanto lentos como rápidos (avalanchas), en fragmentos de roca. Posteriormente, encontramos deslizamientos producidos por la licuación de la estructura asociados a temblores.
Los flujos de tierra generalmente se dan junto con los deslizamientos de tipo rotacional en el cuerpo del talud. Por lo general se retiene la vegetación original, asi como la estratigrafía. Algunas veces, cuando se trata de suelos granulares finos, se dan en formaciones costeras y se asocian a erosión marina y a fluctuaciones repetidas de la presión de poros debido al ascenso y descenso de del nivel del agua, y finalmente se generan procesos de licuación.
En los flujos de lodo, el deslizamiento ocurre en materiales con alto contenido de agua, pueden ser muy rápido o lentos dependiendo de la resistencia y peso específico del material.
El comportamiento del polímero se ha venido estudiando para diferentes aplicaciones, sea desde la preparación de un nanocompuesto, asfaltos modificados, tratamiento de agua, entre otros.
Adicionalmente se conoce que los polímeros tienen la capacidad de deformarse grandemente de forma elástica cuando se les aplica una fuerza y pueden volver parcial o completamente a su forma original cuando se elimina la fuerza.
Dentro de todos los tipos de polímeros se encuentra la resina epoxi, la cual es una familia de materiales termoestables poliméricos. Este tipo de polímero tiene poca contracción al curar, tiene buena adhesión sobre otros materiales, buena resistencia química y ambiental, y aporta buenas propiedades mecánicas.
Las resinas epoxi son utilizadas en:
• Revestimientos y protección decorativos, debido a su buena adhesión y gran resistencia mecánica y química.
• Laminados y como matriz en materiales reforzados con fibra.
En la actualidad se han agregado fases orgánicas e inorgánicas a las matrices con el objetivo reforzarlas y mejorar sus propiedades mecánicas. A raíz de esto se ha llegado a pensar en que las características particulares de ciertos productos como la fibra de vidrio y los polímeros en general pueden utilizarse como refuerzos en materiales compuestos.
En la actualidad, se han desarrollado productos a base de resinas que funcionan solidariamente con anclajes metálicos, utilizados comúnmente en la fijación de pernos en estratos rocosos.
Un ejemplo es el producto de anclaje rápido comercializado por la empresa Chema en Perú, el cual está previsto para usos como anclaje en: estratos rocosos,
túneles, estabilización de taludes, obras subterráneas, minas y anclajes subacuáticos.12
Estos anclajes tienen ventajas con respecto a su manipulación, tiempos de fraguado y elevadas resistencias iniciales. En cuanto a su composición se habla de una ampolla catalizadora y una resina sintética de curado ultra-rápido.
La empresa Geoinyecta Ltda. De Chile, también nos ofrece al mercado este tipo de productos, con unos valores de resistencia de 70MPa y un periodo de fraguado de 30 a 90 segundos. Estos presentan un alto poder de fijación en la roca, resiste a golpes, vibraciones y no permite la corrosión del anclajes.13
Figura 25. Anclaje rápido.
Fuente: CHEM MASTERS DEL PERÚ. Chema anclaje rápido. [En línea].
Disponible en Internet: <URL:
http://www.chema.com.pe/images/upload/productos/3-pegamentos/3.2-
anclajes/pdf/CHEMAANCLAJERAPIDO.pdf>. [Citado: 21 de febrero de 2014].
12 CHEM MASTERS DEL PERÚ. Chema anclaje rápido. [En línea]. Disponible en Internet: <URL:
http://www.chema.com.pe/images/upload/productos/3-pegamentos/3.2- anclajes/pdf/CHEMAANCLAJERAPIDO.pdf>. [Citado: 21 de febrero de 2014].
13
GEOINYECTA LTDA. Catálogo de productos para minería y túneles. [En línea]. Disponible en
Internet: <URL: http://www.dsi-peru.com/uploads
/media/DSI_Underground_Catalogo_de_Productos_para_Mineria_y_Tuneles_SP.pdf>. [Citado: 21 de febrero de 2014].
Figura 26. Anclaje.
GEOINYECTA LTDA. Catálogo de productos para minería y túneles. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.dsi-peru.com/uploads /media/DSI_Underground_Catalogo_de_Productos_para_Mineria_y_Tuneles_SP. pdf>. [Citado: 21 de febrero de 2014].
Para el análisis del comportamiento del conjunto suelo- polímero se ha enmarcado dentro del criterio de falla Mohr- Coulomb.
El criterio de falla Mohr- Coulomb está basado en estudios realizados en suelos, es un criterio de rotura lineal en el cual se tienen aspectos de gran relevancia como el esfuerzo normal ubicado en el eje de las abscisas y el esfuerzo cortante en el eje de las ordenadas, cuando la muestra de suelo se somete a esfuerzos, tanto el esfuerzo cortante como el normal aumentan y cuando estos dos esfuerzos llegan a la envolvente de falla de Mohr se produce la falla del material, esto se debe a razón que en este punto te tendrá el esfuerzo normal crítico con el esfuerzo cortante crítico.14
14 DAS, Braja M. Fundamentos de ingeniería geotécnica. México: International Thomson Editores,
Figura 27. Envolvente de falla de Mohr.
Fuente: DAS, Braja M. Fundamentos de ingeniería geotécnica. México: International Thomson Editores, 2001. p. 206.
Este modelo nos describe la respuesta de los materiales bajo un esfuerzo, nos define la resistencia al corte cuando se le es aplicada una tensión, debido a que está en función de la tensión tangencial y la tensión normal en un plano.15
Según la grafica de envolvente de falla de Mohr se tienen tres puntos:16
• A: El material se encuentra trabajando bajo esfuerzos normal y cortante que aun resiste. No ocurrirá falla a lo largo de ese plano.
• B: El material ha llegado a la curva de la envolvente de falla lo que quiere decir que en este punto ya ha fallado el material bajo es esfuerzo al que fue sometido, a partir de este punto el material no resiste más.
• C: En este punto el material ya ha pasado por la falla, por lo cual no estaría trabajando efectivamente.
15
TEORIA DE MHOR - COULOMB. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://basicmechanics.wikispaces.com/Tema+7+-+Teoria+de+Mhor+-+Coulomb>. [Citado: 21 de febrero de 2014].
16