Loa materiales vertidos en una escombrera se encuentran como fragmentos con unos tamaños muy pequeños, si se compara con las dimensiones del deposito. Aunque inmediatamente después del vertido no existe ninguna trabazón entre las partículas, el paso del tiempo facilita los fenómenos de consolidación que se traducen en un aumento de la cohesión y de la resistencia al corte. Las formas de inestabilidad son, según la posición de la superficie de rotura, superficiales si no afectan a la base de la escombrera o profundas si sucede lo contrario
Rotura circular
Se produce en depósitos en los que los materiales presentan unas propiedades geotécnicas homogéneas.
Este método grafico se basa en el círculo de rozamiento, mediante unos ábacos que con la cual es posible realizar una primera estimación del factor de seguridad el procedimiento es el siguiente:
- Se elige el tipo de escenario que es probable que se presente sobre la estructura a analizar. Existen 5 casos de los casos extremos de seco a totalmente saturado y cada uno de ellos posee un ábaco.
- Se calcula el valor adimensional:
Siendo γ la densidad del material; H la altura del talud; C la cohesión aparente y Φ el ángulo de rozamiento interno.
- En los ábacos deacuerdo a la situación hidrológica se sigue el radio del valor encontrado anteriormente hasta que corte a la curva que corresponde el ángulo de talud.
- Se busca sobre los ejes vertical y horizontal los valores
de
y , a
partir de los cuales se calcula el FS mas conveniente.
Ejemplo: Se considera un botadero de estériles de carbón con un nivel freático que surge a ¼ de la altura del talud. Los parámetros resistentes son: cohesión de 40 Kn/m3, γ de 18 KN/m3, y φ =22º. Se pide hallar el FS para H= 50 m y un ángulo de talud de 25º:
con el ábaco nº 3 se obtienen los siguientes valores:
El Factor de seguridad del talud es 1.01.
Rotura no circular
l = factor de escala determinado en la solución.
F(x) = Función arbitraria relativa a la distribución de fuerzas internas; para cada solución es necesario examinar el estado de esfuerzos implicado en la masa de suelo encima de la superficie de falla y asegurarse que se ha escogido f(x) de manera que sea físicamente admisible. Al parecer, el valor del FS obtenido es afectado en menos del 6 % por varias suposiciones razonables en cuanto a f(x).
Un método bastante exacto para analizar superficies de rotura no circulares es el de Janbu, Bjerrum y Kjaeernli (JBK).
Emplean el método de tajadas y por solución de fuerzas horizontales llegan a la expresión:
fo = Factor de correción que depende de los parámetros de corte y la forma de deslizamiento, y tiene en cuanta la influencia de las fuerzas verticales entre tajadas sobre el FS.
Para el análisis en términos de esfuerzos efectivos llegan a la expresión:
Esta expresión general se reduce a la del MSB x fo y na se leen en las figuras 10 b y c.
La exactitud del método de Jambu, es intermedia entre el de Morgenstern – Price y el convencional.
El análisis f = 0 con superficie de falla no circular raramente se ha hecho, pero hay un método semiempírico reemplazando S de la ecuación de Jambu por la resistencia no drenada promedio en la base de la tajada.