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Las carreteras y las carreteras son la línea de vida de un país. Estados Unidos tiene más de 4 millones de millas de carreteras públicas, incluido el sistema de carreteras interestatales. Es fundamental para prevenir daños y mantener carreteras de carreteras para apoyar la longevidad de la extensa infraestructura de transporte de los Estados Unidos.
Hacia ese esfuerzo, los investigadores de Texas A&M han publicado recientemente un informe en la revista Transportation Geotechnics sobre una investigación forense de una pendiente colapsada de un terraplén de carreteras de Texas utilizando una variedad de métodos, que incluyen modelado numérico y pruebas de laboratorio.
“Las fallas de las pendientes de terraplén son bastante comunes cada año”, dijo el Dr. Anand Puppala, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Zachry. “La reparación de estas fallas implica una tremenda cantidad de trabajo, especialmente si las carreteras están en el medio de una ciudad, por ejemplo. En nuestro estudio, investigamos las razones del fracaso de las pendientes de terraplén y la mejor manera de reparar tales daños”.
Según la Administración Federal de Carreteras, los terraplenes son estructuras que están hechas de materiales de tierra compactados, como el suelo, la roca o el agregado. Levantan carreteras por encima del nivel de la superficie del suelo circundante existente para proporcionar soporte estructural, evitar inundaciones y mejorar el drenaje de las carreteras dirigiendo el agua a través de caminos definidos.
Pero incluso los terraplenes pueden fallar con el tiempo debido a las fuertes lluvias, el deshielo, la actividad sísmica y los defectos de la construcción. Estas fallas pueden conducir a la pérdida de vidas y daños a la propiedad. Los terraplenes de carreteras hechos de materiales pesados a menudo se construyen sobre terreno blando y esto a veces puede conducir a un asentamiento e inestabilidad del terraplén.
“La mayoría de los terraplenes en Texas, por ejemplo, están construidos con los suelos arcillosos locales”, dijo Tupparala. “Las pendientes de terraplén hechas con suelos arcillosos compactados son altamente problemáticos. Después de 10-15 años de uso continuo junto con el impacto natural del clima, los terraplenes tienden a fallar”.
Para su estudio, los investigadores seleccionaron una pendiente de terraplén de carreteras colapsadas en Houston, Texas. Realizaron una investigación del sitio in situ, recolectaron las muestras del suelo utilizando un barril de núcleos y transportaron las muestras al laboratorio para pruebas y análisis. Aquí, el equipo realizó una variedad de pruebas, incluidas la caracterización básica del suelo y los experimentos de laboratorio, para determinar la resistencia al corte del suelo.
A continuación, utilizaron los resultados de estas pruebas, como la resistencia del suelo, como parámetros para un modelo numérico que puede analizar la estabilidad de la pendiente del terraplén. Además, también usaron el modelo para explorar escenarios de lluvia extrema en la pendiente del terraplén.
“El modelo nos estaba diciendo que una lluvia de 24 horas o un evento de inundación extrema, por ejemplo, puede conducir al desarrollo de una capa freática en la superficie superior, lo que generalmente resulta en la falla de la pendiente”, dijo Ayush Kumar, un estudiante graduado en el laboratorio de Tupidos y autor principal en el estudio. “Los suelos de Texas tienden a ser bastante plásticos que aumentan y disminuyen en el volumen en función de los ciclos de humectación y secado, lo que los hace más susceptibles al cambio de humedad”.
Según sus hallazgos, los investigadores notaron que existen soluciones prácticas que podrían haber evitado el colapso de la pendiente del terraplén investigada en este estudio. Sus recomendaciones incluyen el uso de agentes estabilizadores, como el cemento, para reducir el impacto de la humedad y la colocación de tuberías perforadas para drenar el agua rápidamente.
Aunque el estudio es un análisis forense sobre las razones subyacentes al fracaso de una pendiente específica del terraplén, los investigadores señalaron que se puede llevar a cabo un análisis integral similar para diferentes pendientes y escenarios meteorológicos.
Por lo tanto, esta investigación tiene el potencial de ser útil para los trabajadores de transporte encargados de mantener carreteras y carreteras en todo el país.
“Este estudio es el resultado de un buen trabajo en equipo”, dijo Tuppara. “Hemos tenido la suerte de obtener mucha ayuda del personal del distrito de TXDOT Houston para obtener las muestras correctas y luego señalarnos a lugares donde las fallas del terraplén han ocurrido. Esperamos que nuestro estudio a su vez proporcione una estrategia de rehabilitación que pueda ser utilizada por diferentes agencias de transporte para evitar fallas en el futuro”.
Los contribuyentes a la investigación incluyen Nripojyoti Biswas de la Universidad de Massachusetts y Benamar MeBarkia de la División de Materiales y Pruebas de Texas en el Departamento de Transporte de Texas.
Más información: Ayush Kumar et al, Investigación forense y remediación química de una pendiente de terraplén de carreteras colapsadas en Houston, Texas, Geotécnica de transporte (2025). Doi: 10.1016/j.trgeo.2025.101503
Proporcionado por Texas A&M University College of Engineering
Cita: Investigación forense del colapso de terraplén de carreteras realizado para mejorar la durabilidad de la infraestructura vial (2025, 1 de abril) Recuperado el 1 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-forensic-highway-embankment-collapse-road.html
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