Para apoyar terraplenes sobre suelos blandos es necesario diseñar un tratamiento de mejora del terreno que permita acelerar los procesos de consolidación, disminuir los asentamientos y por lo tanto, asegurar la estabilidad de los terraplenes frente al deslizamiento. El objetivo principal de este trabajo es explicar de manera clara los procedimientos para la mejora de los suelos blandos usando los métodos de precarga, drenes verticales y columnas de grava. El diseño simplificado de un terraplén sobre suelo blando consiste en un análisis sin drenaje de las condiciones de estabilidad durante la construcción o a corto plazo, y un análisis con drenaje a largo plazo luego de la consolidación. La precarga consiste en aplicar una carga igual o superior, generalmente sobre suelos blandos, la cual producirá la consolidación que se reflejará en un aumento de la resistencia del terreno y una disminución de los asentamientos después de la construcción. Para acelerar la consolidación y reducir el tiempo de precarga, puede resultar económico mejorar el drenaje del terreno, instalando drenes verticales en el terreno para reducir los caminos del agua hacia zonas más permeables. El objetivo de este método es alcanzar un grado de consolidación suficiente en un periodo aceptable de tiempo. Otro método para acelerar la consolidación de los suelos blandos son las inclusiones verticales de grava, ya sea mediante zanjas o mediante columnas de grava. Además este método supone un refuerzo adicional para el terreno. En general, las técnicas descritas para la mejora del terreno son muy costosas y sólo deben utilizarse después de un detallado reconocimiento de las características del suelo de cimentación, así como haber examinado las diversas opciones posibles. Se debe elegir el procedimiento que resume las condiciones adecuadas de plazo, costo y efectividad y no sólo el más económico. Palabras Clave: precarga, drenes verticales, columnas de grava

En el presente trabajo se analizan los problemas de estabilidad del talud en un tramo de 500 m de la Costa Verde en el distrito de Magdalena, cerca del límite con el distrito San Miguel, presentándose alternativas de solución y dos diseños para la estabilización de problemas específicos. Se hace una recopilación de información, además de un trabajo de campo, de manera de contar con los suficientes datos y así poder dar un enfoque de la situación del talud. Como primer paso se realizó un levantamiento topográfico de la superficie del talud, sectorizando el talud en secciones transversales al eje de la pista cada 50 m, para luego realizar la descripción geológica y geotécnica de zona. En el capítulo de estabilidad de taludes, se hizo un “back analysis” para obtener juegos de valores para los parámetros resistentes del suelo conglomerado (material predominante en el talud) debido a que se tiene poca certeza acerca de los valores exactos de estos parámetros. También se evalúo la influencia de un lente de material fino en la estabilidad del talud y la influencia de un movimiento de tierras en el factor de seguridad. Asimismo, se hace una evaluación de la caída de cantos rodados a lo largo del tramo, ya que es el principal problema que se presenta. Con toda esta información se procede a realizar un catálogo de falla en el que se especifican los problemas que presenta el talud y se enumeran los agentes que causan inestabilidad. Definidos éstos, se plantean diferentes formas de estabilización, analizando como antecedente el desempeño de soluciones construidas anteriormente en el tramo y los alrededores. Finalmente se diseñan dos métodos de estabilización, que están principalmente avocados a solucionar el problema de la caída de cantos rodados: uno que consiste de una malla metálica hexagonal de doble torsión sobre el talud y el segundo que es un arreglo de tierra armada con una pantalla estática ubicada al pie del talud. Si bien es cierto, ambas soluciones son del tipo pasivas, la que mejor resultados presenta es la malla hexagonal de doble torsión, que mediante el uso de anclajes por sectores, también da solución al problema de la inestabilidad del relleno en la zona superior del talud y encausa derrumbes.

El presente trabajo de tesis lleva como título “Análisis de estabilidad de taludes de suelos de gran altura en la mina Antapaccay”. Este proyecto de fin de carrera será desarrollado con la asesoría del ingeniero Jorge Zegarra Pellane, docente de la PUCP. Los taludes que se estudiaron son de la mina Antapaccay que se encuentra ubicada en la provincia de Espinar, región Cusco, a más de 4 100 msnm. Este proyecto es una unidad productora de concentrados de cobre. La mina Antapaccay realiza las explotaciones a tajo abierto por lo que los análisis de estabilidad de taludes son indispensables en cualquiera de las fases de minado. Esta tesis se limitó al análisis de taludes de suelos que se encuentran en la parte superficial del tajo y superan los 100 metros de profundidad. Los objetivos son determinar los parámetros de diseño de los taludes que se construirán en suelos. Estos taludes son considerados de gran altura debido a que la profundidad efectiva de excavación o desnivel supera los 100 metros. Para ello, se realizaron los análisis de estabilidad en condiciones estáticas y pseudoestáticas considerando valores variables de poropresión (Ru) para los suelos debido al desconocimiento de la ubicación exacta de la línea piezométrica. Los análisis fueron ejecutados para la tercera fase del plan de minado. Para ello las secciones fueron obtenidas por medio de software Minesight, las cuales se exportaron al AutoCAD para después ingresarlas al software Slide v6.0. En este último se realizaron todos los análisis de estabilidad empleando el método de equilibrio límite. Los parámetros geotécnicos de estratos de los suelos presentes en las secciones fueron obtenidos a partir de los resultados de los ensayos de densidad y corte directo. A partir de los resultados de los análisis, se definieron los parámetros más óptimos de diseño de taludes con el fin de reducir los riesgos de deslizamientos.

La presente tesis tiene por finalidad realizar un análisis de la estabilidad del talud de la Costa Verde en la zona correspondiente al distrito de San isidro. En base a este análisis de estabilidad de taludes se pretende establecer soluciones para los problemas de este tramo específico. Para lograr hacer una correcta evaluación de la problemática de la zona en estudio se ha hecho una recopilación de información topográfica, geológica y geomorfológica que permita modelar de manera certera el talud en estudio. Para lograr este objetivo se ha utilizado el programa de computación SLOPE/W y el programa de análisis de caída de piedras CRSP. Además, se ha realizado un trabajo de campo para determinar mediante un catálogo de fallas los diversos problemas encontrados en la zona de estudio y las zonas más críticas donde se encuentran estos problemas. Una vez concluido el análisis de la problemática de la zona se procede a realizar un análisis de las posibles alternativas de solución que se pueden aplicar para lograr una correcta estabilización del talud. Las soluciones analizadas son tres tipos de muros de contención, a los cuales se les ha hecho una descripción detallada de su procedimiento constructivo, diseño estructural, análisis de precios unitarios y presupuesto. De esta manera se pudo realizar un análisis comparativo de cada una de las tres soluciones planteadas y determinar en base a parámetros técnicos y económicos cual podría ser la solución más adecuada para la zona en estudio.

La presente Tesis desarrolla el análisis y diseño de ingeniería, así como el presupuesto de una solución para estabilizar, bajo las condiciones críticas de un sismo, un tramo representativo de 560 metros de longitud del talud de la Costa Verde, ubicado en el distrito de Barranco y medidos en la dirección de la vía costanera, aproximadamente entre ‘la bajada de los baños’ y ‘Armendáriz’.

En el país se presentan frecuentemente problemas de inestabilidad de taludes, esto debido al accidentado relieve existente en diversas zonas del país, además de las fallas geológicas que puedan existir en determinadas zonas; en algunos casos representan peligro para alguna determinada población, por lo cual es necesario que sean intervenidos por medio de sistemas constructivos adecuados para las características que se presenten en cada caso. El sistema ErdoX es un sistema nuevo en Perú para la contención de taludes, el cual presenta ventajas sobre la mayoría de métodos usados; por sus características, presenta similitudes con el sistema Terramesh (uno de los más usados en el país para la contención de taludes). En el proyecto de tesis, se presenta este nuevo sistema constructivo, sus características y procedimiento constructivo, asimismo los costos y rendimientos; los cuales son comparados con los sistemas de contención de taludes más usados en el país para poder apreciar los beneficios y ventajas que se pueden obtener con el sistema ErdoX, principalmente en los dos últimos, ya que estos son factores importantes a considerar al momento de elegir el sistema constructivo más adecuado para un determinado proyecto.

La estabilización de suelos de subrasante mediante la aplicación de productos asfálticos no goza de una difusa extensión en Perú al momento de ejecutar proyectos de pavimentación en suelos arcillosos. Ello se atribuye, principalmente, al limitado número de investigaciones experimentales que sustenten su aplicación, traduciéndose en una significativa variabilidad en las propiedades de los especímenes de suelo arcillosos estabilizados con productos asfálticos. En adición, agentes estabilizadores alternativos como la cal y el cemento han sido objeto de un mayor número de investigaciones en diversos tipos de arcillas, donde se ha demostrado su eficaz capacidad de modificación sobre las propiedades físicas y mecánicas, tales como la densidad aparente (densidad bulk), los límites de consistencia y la CBR (California Bearing Ratio - Relación de Soporte California). La aplicación de los agentes estabilizadores antes mencionados contribuye a la preparación del suelo de subrasante para la conformación de un pavimento, viéndose su elección considerablemente influenciada por los costos asociados tanto a la aplicación como al transporte hacia la ubicación del proyecto. El propósito principal de este trabajo de investigación consiste en examinar las variaciones en las propiedades físicas y mecánicas de un suelo de subrasante tras la aplicación de un producto asfáltico (emulsión asfáltica). La dosificación específica que se requiere se determina mediante el procedimiento "Diseño de Mezclas Asfálticas en Frío" (Asphalt Institute, 1997) modificado por la Universidad de Illinois. Las muestras, obtenidas de suelos de la ciudad de Cajamarca (en su mayoría, arcillas de mediana plasticidad), y una emulsión asfáltica catiónica de rotura lenta (CSS-H1) comercial adecuada para el tipo de suelo empleado y para el propósito de estabilización, se sometieron a ensayos en el Laboratorio de Mecánica de Suelos (LMS) de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP); y se realizaron comparaciones esquemáticas entre los resultados obtenidos de las muestras en estado natural y aquellas tratadas con el agente asfáltico. Finalmente, se realiza la verificación de que la subrasante modificada haya alcanzado un valor de soporte CBR superior al 6%, indicado en el Capítulo III: Componentes de la Infraestructura del Camino perteneciente al “Manual MC-05-14 Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” (MTC, 2014) como aquel que permita constituir la primera capa de la estructura de pavimento. Posterior a ello se analiza la influencia de dicha aplicación en el presupuesto de materiales para diversas configuraciones de espesores de pavimento; evaluándose la variación del costo por metro cuadrado y la influencia de la dosificación del agente emulsivo obtenida al momento de desarrollar el diseño de mezcla.

Aún con los constantes avances en la industria de la construcción, existen puntos clave que continúan siendo relevantes en la toma de decisiones para el diseño y ejecución de un proyecto. Puntos como la selección de un suelo apropiado para cada tipo de proyecto. Ahora bien, uno de los principales impedimentos está relacionado a no poder obtenerse un suelo adecuado que permita garantizar la estabilidad y durabilidad que se requiere. Si a esta problemática le añadimos que, la constante demanda en infraestructura a nivel mundial exige a su vez un incremento en la demanda del hormigón, cuya producción contribuye en la emisión de gases de efecto invernadero y alternativas como la implementación de impresión 3D aplicada a la industria de la construcción introduce varios retos de ingeniería desde el punto de vista de los materiales. La búsqueda de una manera apropiada de estabilizar el suelo, así como poder generar la capacidad de auto-reparación en los elementos impresos, se traduce en una necesidad que requiere pronta atención. Esta tesis propone el desarrollo de una metodología para estabilizar el suelo y para auto-reparar matrices empleadas en impresión 3D catalizadas por la enzima ureasa. De los resultados adquiridos para la estabilización de suelos, la evaluación de durabilidad frente a la erosión por agua nos indicó que la mezcla de suelo modificado con CaCl2-urea con concentración equimolar de 1 M y solución enzimática de 5 U, presenta una pérdida de masa de sólo el 18.35 %, en comparación con la erosión completa de la muestra en el agua en el caso de la mezcla de suelo con agua. Por su parte, el ensayo de compresión indicó que el uso de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas del material con un nivel de resistencia a la compresión inferior de 35.5 % con respecto al de las muestras no estabilizadas. Por otro lado, los resultados adquiridos luego del proceso de reparación para el caso de matrices de suelo muestran que los defectos intervenidos se pudieron rellenar casi por completo, aunque se evidencia la presencia de erosión debido a la inestabilidad de la propia matriz de suelo frente al contenido líquido propio de la solución enzimática. Lo cual no se evidencia en matrices cementicias, donde los defectos se repararon sin evidencia de erosión. Finalmente, el ensayo de compresión en las muestras auto-reparadas indicó que, el uso de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas de matrices de suelo. Esto debido a la erosión mencionada con anterioridad al aplicarse la solución enzimática directamente. Por su parte, el uso de una solución enzimática logra mantener las propiedades mecánicas de matrices cementicias, donde se alcanza un valor idéntico en resistencia a la compresión con respecto al de las muestras intervenidas. / Even with the constant advances in the construction industry, there are crucial points that continue to be relevant in the decision-making process for the design and execution of a project. Points such as the selection of an appropriate soil for each type of project. However, one of the main impediments is related to not being able to obtain adequate soil to guarantee the required stability and durability. If we add to this problem that the constant demand for infrastructure worldwide requires an increase in the demand for concrete, whose production contributes to the emission of greenhouse gases, and alternatives such as the implementation of 3D printing applied to the construction industry introduce several engineering challenges from the point of view of materials. The search for an appropriate way to stabilize the soil, as well as to be able to generate the capacity of self-healing in the printed elements, translates into a need that requires early attention. This thesis proposes the development of a methodology to stabilize soil and to self-repair matrices used in 3D printing catalyzed by the enzyme urease. From the results acquired for soil stabilization, the evaluation of durability against water erosion indicated that the soil mixture modified with CaCl2-urea with equimolar concentration of 1 M and 5 U enzyme solution, presents a mass loss of only 18.35 %. In comparison with the complete erosion of the sample in water in the case of the soil-water mixture. The compression test indicated that the use of an enzyme solution negatively affected the mechanical properties of the material with a level of compressive strength 35.5 % lower than that of the non-stabilized samples. On the other hand, the results obtained after the repair process for the case of soil matrices show that the intervened defects could be almost filled, although the presence of erosion is evidenced due to the instability of the soil matrix itself against the liquid content of the enzymatic solution. This is not evident in cementitious matrices, where the defects were repaired without evidence of erosion. Finally, the compression test on the self-repaired samples indicated that the use of an enzyme solution negatively affected the mechanical properties of soil matrices. This was due to the previously mentioned erosion when the enzyme solution was applied directly. However, the use of an enzymatic solution did not show a significant increase in the mechanical properties of cementitious matrices, where an identical value in compressive strength was achieved with respect to that of the treated samples.

La presente investigación tiene como objetivo el uso en conjunto de residuos orgánicos de arroz y cal para la estabilización de suelos de subrasante de baja resistencia para proyectos de pavimentación. Para el caso elegido se opta por realizar la estabilización química a muestras de suelos obtenidas de una campaña de exploración geotécnica en la Provincia Constitucional del Callao. Para los ensayos de laboratorio se utiliza ceniza de cáscara de arroz, el cual es un residuo orgánico con alto contenido de sílice, activada alcalinamente con cal de obra. Las proporciones que se utilizaron son de 3% y 6% para la ceniza de cascara de arroz, y 1% y 3% para la cal (proporciones respecto al peso seco del suelo). A las muestras naturales y estabilizadas, se realizaron ensayos de laboratorio con fines de clasificación, luego se determinaron la máxima densidad seca y humedad óptima, mediante ensayos de Proctor modificado. Posteriormente, se realizaron ensayos de índice de relación de soporte de California (CBR), con el fin de evaluar la resistencia de los suelos de subrasante para el diseño de pavimentos. Asimismo, se realizó el diseño de un pavimento flexible para analizar la influencia del mejoramiento propuesto en los espesores de sus capas. Finalmente, a partir de los resultados de los ensayos de laboratorio y diseño de pavimentos, se observan incrementos del CBR de hasta seis veces respecto a la muestra natural, y por lo tanto, una optimización de espesores en la estructura del pavimento flexible.

El presente trabajo se trata del análisis pseudoestático en un talud crítico de la Costa Verde ubicado en San Miguel cuyos resultados están acompañados de recomendaciones de metodologías de mejoramiento de la estabilidad. En ese sentido, en primer lugar, se ha hecho una revisión de los antecedentes históricos de la Costa Verde para tener una contextualización de su estado a través de los años, seguido a ello se han estudiado los principales tipos de falla y sucesos de desprendimiento de los últimos años. También, se ha estudiado diferentes estudios geotécnicos para poder sintetizar las diferentes caracterizaciones realizadas a la resistencia al corte de los materiales presente en los taludes. Finalmente, se han estudiado diferentes métodos de mejoramiento aplicados. En un segundo lugar, se ha definido un caso de estudio de talud crítico ubicado en el distrito de San Miguel, al cual se le ha determinado topografía y parámetros geotécnicos a partir de diferentes investigaciones. Con estos datos, el talud es analizado para obtener las superficies críticas de deslizamiento y sus factores de seguridad. Después de ello, con los resultados obtenido se han comentado sobre las propuestas de mejoramiento de sistema de banquetas y un sistema de mallas ancladas que pueden ser aplicables para aumentar la estabilidad en la sección. Finalmente, se presenta las principales conclusiones y recomendaciones del presente trabajo.