Estabilidad del Fondo de la Excavación.

En suelos cohesivos puede producirse la rotura del fondo de la excavación debida al descenso de la tensión vertical por efecto de la excavación (véase Figura 2.11). Asimismo, en suelos muy preconsolidados, la tensión efectiva horizontal bajo el fondo de la excavación se reduce en menor proporción que la vertical pudiendo alcanzarse estados de plastificación.

Deberá comprobarse la seguridad respecto a un levantamiento del fondo de la excavación por agotamiento de la resistencia a esfuerzo cortante por efecto de las presiones verticales del terreno.

Se prestará especial atención a posibles fenómenos de sifonamiento, subpresión o erosión interna.

Figura 2.11 Estabilidad del Fondo de la Cimentación.

Salvo que se efectúe un análisis específico, la comprobación de la estabilidad se efectuará considerando el terreno situado sobre el nivel final de excavación como una sobrecarga y despreciando su resistencia así como la resistencia de la pantalla bajo el fondo de la excavación.

La seguridad frente a este tipo de rotura, en suelos coherentes, puede evaluarse mediante la siguiente expresión:

siendo

σ: la tensión vertical total a nivel del fondo de la excavación.

cu: la resistencia al corte sin drenaje del terreno existente bajo el fondo de la excavación

Ncb: un factor de capacidad de carga que se define en la Figura 2.12 en función de la anchura B, la longitud L, y la profundidad, H, de la excavación.

γM: en situaciones persistentes o transitoria, 2,0 si no existen edificios o servicios sensibles a los movimientos en las proximidades de la pantalla, y a 2,5 en caso contrario.

Figura 2.12  Factor de Capacidad de carga para Análisis de Estabilidad del Fondo de la Excavación.

Cuando se trate de excavaciones superiores a 6m, debe tenerse en cuenta el levantamiento del fondo por efecto de la descarga del terreno excavado. Para ello se podrán emplear métodos elásticos o plásticos a través de los parámetros deducidos de ensayos de consolidación o placa de carga, en ciclos de carga y descarga.

Si la excavación se hace en un terreno saturado y por debajo del nivel freático, se establecerá una corriente de filtración de agua a través del terreno que aflorará en el fondo de la excavación o irá a parar a los elementos de drenaje y agotamiento que se dispongan para dejar en seco la excavación. En este caso, es necesario comprobar que no se va a producir sifonamiento ni arrastre del material.

La seguridad frente al sifonamiento se estudiará minorando el gradiente crítico del terreno, icr, por un factor, γM = 2. 

Siendo

ir: el gradiente real en sentido vertical, en un determinado punto;
icr: el gradiente que anula la tensión efectiva vertical en dicho punto.