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ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES USANDO MÉTODOS NUMÉRICOS Y
EQUILIBRIO LÍMITE
Esteban Maldonado Quispe Universidad Continental
CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN
2. CONSIDERACIONES PARA DISEÑO DE TALUDES
3. EVALUACIÓN POR MÉTODO DE EQUILIBRIO
LÍMITE Y MÉTODOS NUMÉRICOS
4. RESULTADOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD
5. CONCLUSIONES
INTRODUCCIÓN
Falla del Talud del Tajo Bingham Canyon (2013)
Falla del Talud del Tajo Ruby Hill (2013)
Minimizar el riesgo para una Operación Eficiente y Segura
INTRODUCCIÓN
Zonas de Mineralización
Análisis de Estabilidad de Talud Global:
Métodos de Equilibrio Límite
Métodos Numéricos: UDEC 2D, FLAC
2D, Phase2; 3DEC, FLAC3D, PFC
Representación de BFA, IRA y Ángulo Global del Tajo
PROCESO DE EVALUACIÓN DE TALUDES
DEL TAJO (CSIRO,2009)
INFORMACIÓN PARA ESTIMACIÓN DE PROPIEDADES DE MACIZO ROCOSO
PROPIEDADES DE RESISTENCIA DE UNIDADES GEOTÉCNICAS
Unidad Densidad
(kN/m3)
UCS
MPa GSI mi E GPa v
C
MPa
𝝓
(o)
Carbonato 27 79 67 12 13 0.29 2.5 35
Exoskarn 29 75 65 18 11 0.32 2.8 37
Pórfido 26 72 60 20 9 0.25 2.3 36
CRITERIO DE ACEPTABILIDAD DE FACTOR DE SEGURIDAD (READ AND STACEY, 2009)
Escala de
Talud
Consecuencias
de la Falla
FoS (min)
Estático
FoS (min)
(Pseudo
Estático)
PoF (max)
P[FoS≤1]
Banco Baja-alta 1.1 N/A 25%-50%
Inter-rampa
Baja 1.15-1.2 1 25%
Moderada 1.2 1 20%
Alta 1.2-1.3 1.1 10%
Global
Baja 1.2-1.3 1 15-20%
Moderada 1.3 1.05 5-10%
Alta 1.3-1.5 1.1 <5%
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD GLOBAL DEL TAJO
Deslizamiento de La Masa
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD GLOBAL DEL TAJO
Spencer FoS: 1.64
GLE/Morgenstern-Price. FoS : 1.62
Método de Equilibrio Límite
La Pared del Tajo Final de 640m y un Ángulo Global de 45º es controlado por la resistencia
de Macizo Rocoso.
MÉTODOS NUMÉRICOS
Técnica de Reducción de Resistencia al Corte (Dawson y Roth,1999)
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD GLOBAL DEL TAJO
Análisis Numérica Usando Phase2
1
1
Critical SRF: 1.76Maximum
Shear Strain
0.00e+000
8.00e-004
1.60e-003
2.40e-003
3.20e-003
4.00e-003
4.80e-003
5.60e-003
6.40e-003
7.20e-003
8.00e-003
8.80e-003
9.60e-003
1.04e-002
1.12e-002
1.20e-002
1.28e-002
1.36e-002
1.44e-002
1.52e-002
1.60e-002
80
07
00
60
05
00
40
03
00
20
01
00
0
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900Malla de Elementos Finitos.
El modelo se compone de 6880 elementos triangulares.
Superficie de Falla Crítica
FoS de 1.76.
MODELAMIENTO CON FLAC 2D
Numeración
de Zonas
Numeración de
Nudos
Análisis Numérica Usando FLAC 2D
La malla de diferencias finitas fue 11256 elementos o zonas.
Contorno de máxima Velocidad
de deformación Cizallante y FoS
de 1.78. Resultados de vectores de velocidades en el Talud.
RESULTADOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD
CONCLUSIONES
Los resultados del análisis de estabilidad global de la pared del tajo por
el método de equilibrio límite, indican un FoS de 1.62 aplicando el
método GLE/ Morgenstern-Price y un FoS de 1.64 con el Método
Spencer, ambos resultados sugieren que el talud global analizado es
estable.
El FoS obtenido por MEF usando el programa Phase2 y la técnica de
reducción de resistencia es 1.76 y con MDF usando el programa FLAC
Vs 7 es 1.78, ambos resultados sugieren que el talud global analizado
es estable.
Los FoS del talud global obtenidos por MEF y MDF resultaron
cerradamente similares; sin embargo, estos valores son ligeramente
mayores que los estimados con MEL(~8% más ) y coincide con los
resultados ligeramente superiores encontrados por Y.M Cheng and C.K.
Lau (2008) y por Dawson & Roth(1999).
CONCLUSIONES
Los MEF y MDF usando la técnica de reducción de resistencia al corte
tiene mayores ventajas sobre análisis de estabilidad por Métodos de
Equilibrio Límite, entre éstas, lo más importante es que la superficie de
falla crítica de deslizamiento se genera automáticamente durante el
proceso de reducción de resistencia y su forma se produce
espontáneamente sin que sea necesario pre determinarla al iniciar el
proceso de cálculo.
Los contornos de deformaciones máximas mostradas en el talud final
por MEF y MDF indican superficies de falla no circulares cercanamente
idénticas.
Finalmente, los MEL son simples y han sido bien adaptados a la
mayoría de los problemas de estabilidad de taludes, sin embargo, estos
no pueden representar las deformaciones y/o desplazamientos de fallas
de macizos rocosos.
GRACIAS!