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.

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.

El diseño de la cimentación en suelos granulares, se realiza normalmente por asentamiento, debido a que el proceso de consolidación del suelo ocurre de manera muy rápida y, por lo tanto, los asentamientos se producen casi al mismo instante en el que se termina la construcción de una estructura. Asimismo, si bien, la normativa vigente en nuestro país (Norma E.050) establece valores de distorsión angular a partir de los cuales se calcula el asentamiento diferencial y total para las obras de construcción, dependiendo del tipo de obra y de la presencia de grietas, no especifica un método para diseñar las zapatas que cumplan con este asentamiento diferencial. Razón por lo cual, queda a criterio del ingeniero responsable elegir el método por el cual se diseñarán estas zapatas en suelos granulares. Entre ellos, encontramos una gran variedad de modelos para estimar asentamientos en suelos granulares, los cuales han sido desarrollados a partir de pruebas en los suelos, como la prueba de penetración estándar, cono de penetración, carga de placa, dilatómetro, etc. Por lo tanto, la presente investigación tiene como objetivo evaluar los resultados obtenidos al aplicar cinco métodos para el cálculo de asentamiento en suelos granulares. Para ello, se seleccionó cinco métodos que requieren resultados de pruebas de penetración estándar: Terzaghi, Peck & Mesri (1996), Meyerhof (1965), Parry (1971), Burland & Burbidge (1985), D’Apollonia & Asociados (1970), debido a que se cuenta con dichos resultados. Luego se definió los parámetros y valores requeridos para cada método, los cuales se obtuvieron del Estudio de Mecánica de Suelos de un proyecto elaborado con anterioridad. Con dicha información se pudo calcular los asentamientos por cada método en una de las zapatas del proyecto y se realizó la comparación entre ellos. Esta comparación se realizó asumiendo que el valor obtenido por el método de Terzaghi, Peck & Mesri (1996) es el más preciso, debido a que el diseño de la zapata evaluada se realizó aplicando este modelo. Finalmente, se puede concluir que el modelo de Meyerhof presentó la menor variación respecto al valor asumido (5%); mientras que el modelo de Parry presentó la mayor variación (69%). Respecto al modelo de Burland & Burbidge y D’Apollonia & Asociados presentaron una variación igual al 40% y 26%, respectivamente. Sin embargo, si el modelo de Burland & Burbidge hubiera considerado el factor 1.6 que recomendó tras su investigación, se obtendría como resultado una variación cercana a cero.

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.

El suelo como material de fundación cumple la importante función de soportar las cargas que recibe de la estructura; sin embargo, su función puede verse afectada por la presencia de problemas geotécnicos. Un problema geotécnico frecuente son los suelos blandos que se constituyen por suelos finos saturados de baja resistencia y alta deformabilidad, que ante la aplicación de una carga pueden desarrollar asentamientos excesivos por consolidación. Debido a que este problema geotécnico genera problemas de resistencia y asentamientos que se dilatan en el tiempo, resulta conveniente la aplicación de un tratamiento de terreno, con el objetivo general de evaluar la mejora de los parámetros resistentes y elásticos de los suelos blandos saturados. De esta manera, el presente estudio desarrolla el mejoramiento del suelo blando saturado por medio de la inclusión de columnas de grava, estableciendo como metodología la comparación de las propiedades del suelo antes como después del tratamiento, a partir de cuatro objetivos específicos: determinar la reducción de los asentamientos del terreno mediante el factor de mejora del método de Priebe (1995); verificar la mejora de la resistencia al corte del terreno por medio del método de Priebe (1978) y Mitchell (1981); evaluar el mecanismo de rotura y el incremento del módulo de deformación del terreno a través del principio de concentración de tensiones; y establecer el grado de mejora del suelo blando saturado en función del tiempo de consolidación. Para ello, se establece las consideraciones que conforman el caso práctico: estructura constituida por un terraplén de 10 m de altura, terreno de fundación localizado en depósitos lacustres de composición arcillosa y presencia del proceso natural por consolidación. Las conclusiones de la tesis se definen al comparar los parámetros geotécnicos del terreno, antes como después del tratamiento, evaluando 4 propuestas de mallas de tratamiento con columnas de grava, a diferente separación. Es así como las conclusiones muestran que a menor separación de las columnas de grava en el terreno se produce una mayor efectividad sobre la reducción de los asentamientos totales, la mejora de la resistencia al corte, el incremento del módulo deformación y la aceleración del proceso de consolidación. A medida de recomendación se podría pensar en utilizar mallas de columnas de grava a menor separación de forma general. Sin embargo, por medio de esta tesis queda demostrado que la disposición de columnas de grava más adecuada será la que considere la tipología de la estructura a cimentar y el objetivo específico que se quiera alcanzar; debido a que la falta de consideración de estas premisas puede encarecer el mejoramiento del terreno.