Contido experto arquivístico e risco grave: o artigo conserva o relato histórico da estabilidade de pendentes, símbolos, fórmulas e diagramas do texto orixinal. Non se trata de estudo xeotécnico, proxecto de escavación ou terraplén, cálculo de estabilidade, plan de drenaxe, avaliación de corrementos ou instrucións de obra. Unha pendente inestable pode enterrar de súpeto persoas, edificios e estradas; fendas observadas, protuberancias, auga turbia, afundimento repentino ou desprazamento deben ser tratados como motivo de afastamento da zona de perigo e avaliación profesional urxente.
Información relacionada: Fiestras de madeira feitas segundo o teu proxecto. · Fiestras de madeira e aluminio feitas por encargo. · Fiestras personalizadas para casas, proxectos e exportación. · Portas de madeira e madeira-aluminio feitas por encargo. · Enviar unha solicitude de cotización.
Nos movementos de terra construídos como cortes, terrapléns e canles, as ladeiras finais colapsan ás veces. E unha pendente natural, sen obras artificiais, pode moverse de súpeto e con moita forza ou moi lentamente. Estes fenómenos foron obxecto de estudos xeolóxicos e xeomecánicos dende hai tempo, co obxectivo de avaliar a estabilidade a partir das características físicas do solo e das condicións de cada caso individual.
Causas do movemento das masas terrestres
A condición para a estabilidade de calquera solo, xa sexa un obxecto de terra artificial ou un solo natural, é que exista un equilibrio entre as forzas externas e a resistencia interna do solo. As forzas externas son principalmente o propio peso do solo, que adoita ser a única forza externa, seguido de calquera outra carga externa que actúe sobre a pendente, permanente ou en movemento. A resistencia interna consiste na cohesión e fricción no solo ligado, e só pola fricción no solo non ligado.
Fig. 1. Pendente do terraplén de terra solta
Se observamos un terraplén de altura h feito de solo completamente solto, por exemplo area compactada seca, determinaremos que a pendente dese terraplén está inclinada nun ángulo β coa horizontal (fig. 1). O tamaño do ángulo β depende de varios factores como o tamaño do gran, a forma do gran e a compactación. Se aumentamos a altura do terraplén h a h1, h2, etc. co mesmo material non ligado da mesma compactación, o ángulo β non cambiará, a pendente do terraplén permanecerá na mesma pendente ata unha altura ilimitada h. Para un solo solto dado, o ángulo de pendente natural β é independente da altura da pendente h. O tamaño do ángulo β para o solo non ligado depende do ángulo de rozamento interno do solo φ e suponse que é lixeiramente menor que el, ou igual a el, β ≤ φ.
Fig. 2. Corte de pendente no solo ligado
Se observamos un corte feito en chan ligado, atoparemos que a pendente do corte se mantén baixo unha pendente máis forte1:m, é dicir, cun ángulo β maior debido ao feito de que a resistencia interna do solo ligado aumenta pola cohesión, que non existe na area seca (fig.2). En certos tipos de solo, como o loess seco, a cohesión pode aumentar a resistencia interna ata tal punto que o chan pode manterse cun lado cortado verticalmente, é dicir, cun ángulo β =90°. Porén, se aumentamos a altura de corte h no solo ligado a h1,h2 etc., o ángulo de inclinación do bisel do corte β debe reducirse para manter a estabilidade do bisel. Para cada ángulo de pendente β da pendente do corte nun solo delimitado dado hai unha altura crítica hc. Se superamos esta altura, a pendente AB non se manterá en equilibrio e deslizarase sobre unha superficie de deslizamento CD (fig.3). O deslizamento produciuse debido a unha perturbación no equilibrio entre a forza externa, o propio peso da masa terrestre e a resistencia interna, que xa non foi suficiente para opoñerse ao aumento da forza externa, é dicir, ao aumento do peso da masa do solo provocado polo aumento da altura da pendente h.
Sl.3. Pendente de corte en solo cohesivo
Do anterior, despréndese que o ángulo da pendente natural do solo non se pode adoptar como un valor constante para o solo dado, xa que o seu valor en todas as demais condicións depende da altura da pendente e diminúe co aumento desta. Non obstante, adoita adoptarse para pendentes de pequenas alturas como un valor constante, dependendo do ángulo de rozamento interno do solo φ.
A perturbación do equilibrio tamén se pode producir sen aumentar a altura de corte h, por exemplo cando diminúe a resistencia interna do chan. Os elementos de resistencia interna do solo ligado, cohesión e rozamento, son moi variables e dependen da cantidade de auga no solo. Polo tanto, en moitos casos, a causa do deslizamento é a sobresaturación do solo ligado á auga, que pode ser tan grande que o solo xa non é capaz de soportar ningunha pendente, senón que se desliza polo seu propio peso.
Fig. 4. Deslizamento do solo debido á formación de superficies de deslizamento
Existen varios casos de deslizamento do solo debido á redución da resistencia interna, dos cales mencionaremos aquí algúns característicos.
Educación de superficies de deslizamento
Se hai unha capa impermeable de arxila nunha pendente por debaixo da capa superficial de solo permeable (fig. 4a), ou se hai unha capa inclinada de area na capa de arxila (fig. 4b), na que se chega a descenso da atmosfera (exemplo) ou a auga superficial. poden producirse desprendementos. Unha maior cantidade de auga pasa pola capa permeable ata a capa de arxila, que molla fortemente, reducindo a súa resistencia na superficie, onde esvara a capa superior.
Perturbación do equilibrio ao cortar un corte
O corte de cortes durante a construción de vías férreas e estradas perturba o estado de equilibrio anterior, xa que no perfil de corte o chan permanece sen apoio e tende a moverse cara abaixo debido á gravidade. Pódese manter un estado de equilibrio se a resistencia interna do solo é o suficientemente grande como para contrarrestar esta tendencia, o que tamén é posible cando o chan cortado consta de capas fortemente inclinadas cara ao corte.
Fig. 5. Deslizamento do terreo debido ao corte en chan estratificado
Non obstante, se se cortan alternativamente capas de solo impermeable e permeable (Fig. 5), existe a posibilidade de lixiviación do solo permeable e molladura do solo impermeable, sobre o que pode producirse o deslizamento.
Inhomoxeneidade do solo
As capas finas de material impermeable nun terraplén de terra permeable, as chamadas lentes de arxila (fig. 6), tamén poden provocar esvaramentos se chega a elas unha gran cantidade de auga e forma unha superficie de deslizamento.
Fig. 6. Caso de deslizamento de terraplén por composición non homoxénea
Efecto da xeada
Baixo o efecto da xeada, a auga acumúlase na capa superficial en forma de lentes de xeo. Durante a desconxelación, as lentes de xeo convértense en auga, que sobresatura o chan ata a profundidade da acción das xeadas, polo que se converte nunha masa líquida e perde a súa estabilidade.
Este caso ocorre só en solo perigoso para xeadas e cunha maior duración da xeada, porque leva moito tempo a formación de lentes de xeo.
Descenso do nivel das augas subterráneas
Cando o nivel das augas subterráneas descende de forma permanente, por exemplo por realizar traballos no terreo, o chan seca e, se se trata de arxila con gran inchazón, aparecen gretas. Inclúen neles maiores cantidades de auga superficial e atmosférica, mollando o chan e reducindo a súa resistencia interna, o que tamén pode provocar desprendementos.
Tamén existen outros moitos casos de deslizamento do terreo, polo que se pode considerar que calquera solo coherente pode, en determinadas circunstancias, perder en maior ou menor medida a súa resistencia interna e, por influencia de forzas externas, poñerse en marcha.
O solo incoherente é estable sempre que o ángulo de inclinación da pendente sexa menor que o ángulo de rozamento interno do solo. Con este tipo de solo, o deslizamento prodúcese só se o ángulo de pendente é maior que o ángulo de rozamento interno. Non obstante, se un terraplén está feito de material non ligado en solo arxiloso, o chan arxiloso pode deslizarse e colapsar o terraplén, e é necesario comprobar a estabilidade.
Probando a estabilidade das ladeiras da terra
Forma de superficie deslizante
A condición de equilibrio entre as forzas externas e a resistencia interna do solo foi establecida por Coulomb coa súa ecuación
τ ≤ c + σ tgϕ
onde τ é o esforzo cortante do solo, c é a cohesión, σ é o esforzo normal na superficie de deslizamento, ϕ é o ángulo de rozamento interno.
Se a resistencia interna do solo, a cohesión c e a fricción σ tgϕ non son suficientes para opoñerse ao esforzo cortante do solo, o deslizamento prodúcese nunha superficie de deslizamento no interior do solo. Existen diferentes formas de superficies de deslizamento, que dependen das propiedades físicas do solo, a estratificación, a humidade, a carga externa e outros factores.
Os seguintes casos típicos de deslizamento difiren segundo a posición:
Fig. 7. Casos típicos de desprendementos de terra
a) Deslizamento dos lados verticais do corte. No caso de canles de abastecemento de auga, sumidoiros, etc., que se escavan con laterais verticais (fig. 7a), se se supera a altura crítica hc, que depende das propiedades físicas do solo, prodúcese un deslizamento na superficie ADC. Estes deslizamentos non adoitan estar ao longo de toda a lonxitude da canle, senón que están localizados, o que se explica pola resistencia ao cizallamento desigual do chan.
b) Deslizamentos parciais de pendente (fig. 7b). Estes deslizamentos adoitan aparecer na primavera nos cortes de ferrocarril e estradas e son o resultado da sobresaturación do solo con auga.
c) Deslizamento de pendente pola noite (fig. 7c). É o deslizamento de toda a pendente do corte ou terraplén ata o perno C.
d) Ladeira deslizando baixo o pé (Fig. 7d). É o deslizamento de toda a pendente do corte ou terraplén e do solo baixo a base. Esta diapositiva tamén recibe o nome de fractura de subrasante ou fractura sueca, en honor dos suecos que a describiu por primeira vez.
No que respecta á forma da superficie de deslizamento, só se pode afirmar que a superficie de deslizamento no solo ligado non é recta, senón que é unha superficie curva. Algúns autores adoptan un arco circular (Fellenius), unha espiral logarítmica (Rendulić) ou unha combinación destas liñas curvas (Brinch Hansen) como forma da superficie de deslizamento.
Efecto da filtración da auga na estabilidade da pendente
Se hai auga externa diante da ladeira cunha cota N1 (fig.8), o fluxo de auga prodúcese no solo detrás da pendente, o que provoca presión interna da auga nos poros, como resultado da cal a fricción entre partículas sólidas diminúe e o esforzo cortante no solo aumenta.
Se o nivel é N1 de auga diante da ladeira unha columna de auga constante H*γW provoca a presión da auga nos poros do solo, o que reduce o rozamento entre as partículas sólidas, polo que aumenta o perigo de deslizamento da pendente. Non obstante, cando o nivel é N1 constante, a presión da columna de auga H*γW empurra as partículas sólidas cara ao interior do solo, polo que se reduce en certa medida o perigo de deslizamento da pendente. Neste caso, a nivel de auga constante N1 fronte á ladeira, existe o perigo de deslizamento da ladeira augas abaixo, porque o efecto da filtración da auga no solo provoca o empuxe de partículas sólidas en dirección ao lado exterior da ladeira augas abaixo.
Sl.8. O efecto da filtración na estabilidade da pendente do solo
Se o nivel de auga exterior baixa bruscamente dende o nivel N1 en N2 entón a estabilidade da ladeira augas arriba está ameazada. Neste caso, a auga dos poros internos flúe cara ao lado exterior da ladeira augas arriba, empurrando as partículas sólidas cara a ese lado.
Por todo isto, se a pendente do solo está mergullada na auga, tamén se debe ter en conta o efecto da filtración da auga á hora de probar a estabilidade da pendente.
O efecto da filtración da auga no solo depende de varios factores, os máis importantes son permeabilidade do solo, presión hidrostática da auga externa, taxa de descenso do nivel da auga externa e homoxeneidade do solo.
Se asumimos que o terraplén da fig. 8 de masa homoxénea isotrópica, baixo o efecto da presión hidrostática das augas externas de nivel N1, a auga fluirá polos poros do terraplén en dirección á ladeira augas abaixo, polo que o nivel das augas subterráneas no terraplén diminuirá coa lonxitude da estrada percorrido. Se introducimos tubos piezómetros AA’, BB’ e CC’ no terraplén (fig. 9), a auga de poros baixo o efecto da presión hidrostática entrará nestes tubos e ascenderá ata o nivel N1, que pode ser o mesmo en todos os tubos, se se seleccionan os puntos A, as C_B e as alturas da auga da columna C_. os tubos son h1, h2 e h3.
Fig. 9. Liñas de equipamento e corrente
Se denotamos por h a elevación do nivel da auga N1 en relación a algún plano O-O escollido arbitrariamente, entón o potencial h para todos os puntos 3, A, B e C é o mesmo. A recta que une estes tres puntos é a recta equipotencial. As augas subterráneas do solo non poden fluír ao longo desa liña, senón só na dirección de puntos con menor potencial.
De xeito semellante podemos seleccionar nunha mesma masa os puntos D, E e F cun potencial menor h ― Δh. A liña que une estes tres puntos é a liña equipotencial de potencial h ― Δh. O fluxo de auga dende o punto A da liña equipotencial ABC ata algún punto infinitamente próximo D da liña equipotencial DEF existirá na dirección da maior caída hidráulica imax, é dicir, a menor distancia AD_ de _Δmin. Isto significa que a liña AD pola que flúe a auga é perpendicular ás dúas liñas equipotenciais, porque
imax = Δh / Δlmin
onde Δlmin é normal a ambas liñas equipotenciais. Esas normais ás liñas equipotenciais son as direccións do fluxo de auga na masa permeable e chámanse liñas de corrente. A comunidade de liñas equipotenciais e de corrente, mutuamente perpendiculares entre si, forman unha rede de fluxo.
As redes de fluxo teñen diferentes formas segundo a permeabilidade da masa. O caso máis común é un terraplén feito de masa permeable sobre solo impermeable, é dicir, sobre solo que se pode facer impermeable (fig. 10). Neste caso, se o nivel de auga externo é constante, as liñas de corrente están na súa parte media da parábola.
Fig. 10. Rede de caudal nun terraplén permeable sobre solo impermeable
Na ladeira augas arriba, as parábolas enlazan coas liñas perpendiculares á pendente, o que representa a liña equipotencial, porque a un nivel constante N1 auga non baixa pola pendente. Coa pendente augas abaixo, as parábolas rematan tanxencialmente á pendente, que non é unha liña equipotencial nin unha liña de corrente. A superficie do solo impermeable debaixo do terraplén é unha liña de corrente, porque a auga no fondo do terraplén flúe paralela a esta superficie. Na parte superior, a rede de caudal remata cunha parábola básica chamada liña de filtración, que representa o límite do solo baixo a acción da filtración. Por debaixo deste límite, o solo está baixo o efecto da filtración debido á presión hidrostática da auga externa H*γW, mentres que non hai filtración no chan por riba del. A liña de filtración tamén se denomina liña de saturación, xa que se supón que o chan por debaixo está completamente saturado de auga, mentres que por riba está parcialmente saturado.
A avaliación real do pendente debe incluír a investigación, a estratificación, os parámetros de resistencia, as augas subterráneas e superficiais, os cambios de nivel, as fases de drenaxe, sísmicas, de escavación ou de recheo, as estruturas adxacentes e as condicións temporais. A escavación sen a debida protección e a entrada na zona de posible derrube non son seguras en función do texto xeral ou da propia forma do noiro.