Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Geología Geología Aplicada

Tarea Auxiliar: “Análisis de estabilidad de taludes en

suelo: Uso del software Slide” Nombre Nicolás Anguita Curso GL55B Fecha 24/11/08 Profesor Auxiliar Marisol Lara C. Ayudante Alejandra Serey A.

Introducción El problema de la estabilidad de taludes es muy común en variadas actividades de ingeniería, tales como el trazado de caminos, tuéneles y represas. Una forma de agilizar el análisis de estabilidad es mediante uso de softwares, en este caso haremos empleo del programa Slide, de Rocscience, al cual le entregamos valores de cohesión, peso unitario, y ángulo de fricción para cada suelo que definamos y nos entrega un análisis de diversos planos de falla, con su respectivo factor de seguridad. También podemos entregarle la esta dística para cada uno de estos valores, vale decir la desviación estándar y el programa nos entregara un análisis probabilístico. Además podemos incorporar cargas, soportes, carga sísmica, etc. Enunciado y datos Se decide construir un camino en la ladera de un cerro, para ello se debe realizar un corte como se indica en la figura 1. Utilizando el software SLIDE (Rocscience Inc.), definir a y ß de forma de garantizar de manera ÓPTIMA la estabilidad estática y sísmica del talud.

Figura 1 : Esquema de los taludes y camino

Las propiedades de los suelos definidos en la figura 1 se detallan en la tabla 1 y sus respectivas desviaciones estándares se encuentran en la tabla 2.

Tabla 1: Propiedades de los suelos

Tabla 2: Datos para el análisis probabilístico

El valor de H1 es de 10 m y el de H2 es de 7 m y la base del talud debe tener una relación máxima de 3:1, con respecto a la altura (H1 + H2) , es decir no debe superar los 51 m. Los valores REL MIN y REL MAX tienen un valor de 3 x SD, y los parámetros sísmicos toman un valor de Kh = 0,2 y Kv = 0,1. Se espera, se entregue: perfiles de suelos con superficie de falla para cada caso, probabilidades de falla y factor de seguridad asociado a cada caso, y finalmente discusiones. Metodología y Resultados Luego de ingresar todos los datos al programa , se procedió a realizar en análisis de estabilidad, para determinar los ángulos a y ß de forma de garantizar de manera óptima la estabilidad del talud. Primero debemos definir lo que entenderemos por óptimo. Sabemos que un talud mejora su estabilidad si se reduce su ángulo, pero es to es resulta más caro, por lo que las empresas siempre buscan el mayor ángulo posible que asegure su estabilidad. Es por esto que nuestra búsqueda de estos ángulos será el mayor que asegure un factor de seguridad adecuado. Este es otro punto a definir, pues sabemos que un factor de seguridad igual a 1 no asegura para nada su estabilidad. Como debemos ser precavidos y asegurados, consideraremos un factor de seguridad mínimo de 1,25 (González de Vallejo 2004). Para lograr estas condiciones se cambiaron los ángulos de forma arbitraria y mediante ensayo y error se encontraron los ángulos óptimos. Estabilidad estática Observando los resultados tanto de susceptibilidad como probabilísticos, de acuerdo al criterio antes mencionado, los valores obtenidos para a y ß son respectivamente 44,433º y 31,109º. Como se muestra en la figura 2, la superficie de menor seguridad corresponde a una que corta el talud 1, y tiene un Factor de seguridad determinístico de 1,269 y uno promedio de 1,286 y una probabilidad de falla de 1,900 %. En la figura 2 se presentan todos los posibles planos de falla y su factor de seguridad asociado que se puede visualizar con la tabla de colores adjunta. Estabilidad sísmica En este caso, al mismo problema anterior, se le agregaron las fuerzas sísmicas detalladas en los datos. El resultado ahora es que a toma un valor de 23,051º y ß de 17,879º. Como se muestra en la figura 4, la superficie de menor seguridad corresponde a una que corta a ambos taludes, y tiene un Factor de seguridad determinístico de 1,235 y uno promedio de 1,262 y una probabilidad de falla de 1,300 %. Si observamos, el valor del factor de seguridad determinístico toma un valor bajo lo que pedimos. Esto se debe a que se respeto la constricción respecto a la longitud máxima que debía tomar la base del talud, que en este caso corresponde a 51 m. En la figura 4 se presentan todos los posibles planos de falla y su factor de seguridad asociado que se puede visualizar con la tabla de colores adjunta. Los datos se encuentran resumidos en la tabla 3.

Figura 2: Perfil de suelo asísmico. La superficie de falla mostrada corresponde aquella

de menor factor de seguridad

Figura 3: Perfil de suelo asísmico donde se muestran todos las superficies posibles de

deslizamiento, con su respectivo factor de seguridad en colores.

Figura 4 : Perfil de suelo sísmico. La superficie de falla mostrada corresponde aquella

de menor factor de seguridad .

Figura 5: Perfil de suelo sísmico donde se muestran todas las superficies posibles de deslizamiento, con su respectivo factor de seguridad en colores.

Tabla 3: Resumen de los resultados

a

[º] ß [º]

FS determinístico

FS promedio

Probabilidad %

asísimico 44,433 31,109 1,269 1,286 1,900 sísmico 23,051 17,879 1,235 1,262 1,300

Discusiones Lo primero que llama la atención de estos resultados es la dramática disminución que sufren los ángulos de los taludes debido a la incorporación de fuerzas sísmicas. Esto nos dice que es algo definitivamente a tomar en cuenta en análisis de estabilidades por lo que se recomienda n realizar estudios para determinar la validez de los datos entregados para de esta forma lograr acotarlos. Otro punto interesante es recordar que los datos no son únicos, es decir corresponden a un trabajo de laboratorio con muchos datos que entregan un promedio o un valor esperado de acuerdo a cierta distribución (en este caso se utilizo la distribución normal). Esto resulta de especial interés si observamos que los factores de seguridad determinístico, son en ambos casos menores que los promedios, por lo que es algo que debe ser tomado en cuenta. En este mismo ámbito también se debe recordar que estos datos también dependen del método estadístico escogido (en este caso se uso el de Montecarlo). Acerca de la validez de los resultados, debemos decir que se escogieron arbitraria mente superficies curvas y no se considero la presencia de agua, por lo que estos datos son exclusivos para suelos secos. Otra cosa que conviene aclarar es que tampoco se han considerado efectos de estructuras en el suelo, por lo que se recomienda un estudio de las posibles discontinuidades.