11. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD RETROSPECTIVO

El objetivo del análisis retrospectivo es obtener mediante un proceso iterativo, los parámetros geotécnicos resistentes del suelo (específicamente la cohesión c y el ángulo de fricción f) en el momento de la falla, el mecanismo o condiciones de la misma; de tal forma que el modelo utilizado corresponda a un Factor de Seguridad (F.S.) igual a 1.00.

Cabe anotar que esta condición de equilibrio límite puede cumplirse para diferentes parejas de c y f, por lo cual debe asegurarse que los valores finales obtenidas estén dentro del rango de variación típicos para los materiales caracterizados reportados en el Numeral 10; y que la superficie de falla sea similar a la condición final del deslizamiento en terreno.

1.1.    Generalidades

El procedimiento de Análisis de Estabilidad Global del Terraplén No. 4, se llevó a cabo mediante metodologías de equilibrio límite, utilizando el software Slide 5.0. Se contemplaron los métodos de Fellenius, Bishop Simplificado, Janbu Simplificado y Spencer; escogiendo como resultado final de cada análisis el método que genere el menor factor de seguridad.

1.2.    Geometría del Talud

Teniendo en cuenta la información que fue posible recopilar, entre ellas los Planos de Diseño Original con algunas las secciones propuestas del terraplén, la topografía inicial del predio y un levantamiento topográfico actual que se realizó para obtener las secciones después de la falla; se definió como Sección Crítica de Análisis la correspondiente a la Abscisa K0+380 de la Pista proyectada. Esta sección tiene una talud de máximo 35.00 m de Altura medido desde la parte inferior y una Inclinación Promedio de 31º.

Con base a la geología y la geotecnia descrita en los numerales anteriores, se modeló el problema con Tres Capas Principales: La Primera con un Espesor promedio de 19.00 m, conforma el material de Relleno del Terraplén; La Segunda con un espesor de 10.00 m de profundidad, es una capa de Cenizas Volcánicas Limosas y Arenosas; luego un Suelo Residual de 10.00 m y por Último la capa de Roca (Esquistos Grafitosos).

Las condiciones de Agua Freática se tomarán en la condición totalmente saturada, ya que en el momento de falla se presentaban niveles muy altos de lluvia sobre el proyecto; y además por el tipo de material del relleno puede haberse filtrado a través del terraplén y penetrado en los suelos subyacentes. El modelo resultante se puede observar en la Figura 4.

1.1.    Propiedades de los suelos

De acuerdo a la caracterización de los estratos se definieron los parámetros de los suelos naturales (Ceniza, Suelo Residual y Roca); mientras que para el estrato de relleno,  sobre el cual se produjo el mayor movimiento en masa, se realizó el proceso iterativo de las propiedades con el análisis retrospectivo.

Los parámetros utilizados para definir su comportamiento fueron: La Cohesión (c), El Ángulo de Fricción (f) y el Peso Unitario (g), valores tenidos en cuenta para cada uno de los suelos descritos anteriormente.

Los datos se encuentran consignados en la siguiente tabla.

1.1.    Condiciones de Carga Externa

En el momento de la falla del talud no habían sobrecargas presentes sobre la corona del talud, ya que la obra se encontraba suspendida; ni tampoco se produjeron movimientos sísmicos. Por lo tanto no se consideran Cargas Externas en este análisis, con el fin de recrear de la forma más aproximada las condiciones de falla.

1.2.    Superficie y Centro de Falla

Se utilizó la opción de análisis que contiene el programa, de definir aproximadamente las superficies de falla trazando su extensión; todo de acuerdo a las posibles ubicaciones de la cuña de falla inferidas de la sección final del deslizamiento, la topografía y el contacto entre los diferentes estratos (Ver Figura 5).

1.1.    Resultados del análisis de estabilidad retrospectivo

Se realizó una primera aproximación mediante diferentes análisis de estabilidad, combinando  valores de cohesión (c) de 5, 10, 15, 20 y 25 KN/m²; con ángulos de fricción de 20, 25 y 30°. Como indicadores de la respuesta del talud se presentan los Factores de Seguridad (F.S.) para todas las Hipótesis o parejas de resistencia.

 Dado que para diferentes condiciones se aproximan los Factores de Seguridad a un valor igual a 1.00, se empezaron a revisar para las diferentes combinaciones de c y f las superficies de falla producidas, obteniendo que para un ángulo de fricción igual a 25° y una cohesión entre 15 y 20 KN/m² se ajustaba a la forma de falla real. Por ello se llevó a cabo una iteración final en este rango, en la cual se obtuvo que para un valor de cohesión de 16.3 KN/m2 y un Ángulo de Fricción de 25°, se obtiene un Factor de Seguridad de 0.999, aproximable a 1.00.

Además, recordemos que el material de relleno está conformada por una mezcla o capas alternadas de cenizas volcánicas y suelo residual (que aunque están reforzadas con geotextiles) tiene propiedades que varían en los rangos de resistencias reportadas durante la caracterización, por lo cual se considera que los parámetros característicos para definir este material son:

Cohesión (c) = 16.3 KN/m2 y Ángulo de Fricción (f) = 25°

El modelo con las Superficie de Fallo, se puede observar en las Figura 6. Este deslizamiento es de tipo planar, con deslizamiento por el contacto entre el relleno del terraplén y las capas inferiores de ceniza volcánica, acelerados por la saturación del suelo debida a la cruda temporada invernal cuando se produjo el deslizamiento.