Consideración de fuerzas de filtración en el análisis de estabilidad de taludes granulares

Resumen

Para estudiar materiales porosos se presenta un modelo elastoplástico. Mediante dicho modelo es factible determinar las condiciones bajo las que sucede el colapso de taludes formados por materiales granulares saturados sujetos a un campo de fuerzas de filtración en régimen estacionario. Los análisis de estabilidad de talud desarrollados en este trabajo permiten calcular, con un adecuado nivel de precisión, el campo de flujo de agua y la condición de colapso de las masas de suelo bajo el flujo de agua y la carga interna, ambos generados por la gravedad. Las fuerzas de filtración varían espacialmente, en contraste con una distribución uniforme de dichas fuerzas, hipótesis en la que se fundamentan las soluciones analíticas de taludes infinitos. Solamente para ciertas combinaciones de parámetros de materiales y geometrías de taludes, los factores de seguridad calculados a partir de modelos de flujo uniforme y talud infinito se aproximan a aquellos determinados que toman en cuenta campos de flujo espacialmente variados y taludes bidimensionales. Bajo otras condiciones, la solución del talud infinito puede sobreestimar los factores de seguridad. Por último, se analizan los taludes no homogéneos en capas de diferentes materiales, considerando pequeñas variaciones de la permeabilidad. En la mayoría de los estudios de estabilidad, ya sea usando los métodos de equilibrio límite, análisis límite o, incluso, elemento finito, por lo común se calcula la distribución de presiones de poro con base, exclusivamente, en el perfil del nivel freático, sin resolver la ecuación del flujo estacionario. El presente estudio muestra que, si bien tal hipótesis se considera aceptable en los taludes homogéneos, se encuentra lejos de ser la adecuada para los taludes no homogéneos.