estabilidad de taludes en rocas geot vial 14
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8/21/2019 Estabilidad de Taludes en Rocas Geot Vial 14
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TEMAS DE GEOTECNIA VIALESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCA
CAMPUS PIURA
Ing. Roberto M. [email protected]
ABRIL DE 2014
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8/21/2019 Estabilidad de Taludes en Rocas Geot Vial 14
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TEMARIO
La falla plana. Determinacin de su posibilidad de ocurrencia mediante el empleo de la estreo
falsilla. Determinacin del factor de seguridad. La influencia del agua en la estabilidad. Mejora de la seguridad mediante la instalacin de anclajes.
La falla en cua. Determinacin de su posibilidad de ocurrencia mediante el empleo de la estreo
falsilla. Determinacin del factor de seguridad. Mejora de la seguridad mediante la instalacin de anclajes. Utilizacin del modelo swedge.
La falla por vuelco. Determinacin de su posibilidad de ocurrencia mediante el empleo de la estreo
falsilla.
Anlisis de seguridad.
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ALTURA DEL TALUD ENFUNCIN DE LA
PENDIENTE Y ELMATERIAL QUECOMPONE AL MACIZOROCOSO
EN MACIZOS ROCOSOSLA ESTABILIDADTIENE
UNA FUERTEDEPENDENCIA DE LAEXISTENCIA YORIENTACIN DE LASDISCONTINUIDADES
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FALLA PLANALa rotura involucra slo unplano de deslizamiento.
Si bien las discontinuidades
son en general planas(situacin ms desfavorable)existen tambin superficiesde deslizamiento curvas.
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FALLA PLANA
Se produce cuando lafalla ocurre en el plano
de una discontinuidadque condiciona eldeslizamiento.
Para poder considerarun caso como de fallaplana se deben darcuatro condiciones.
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FALLA PLANA
La limitacin respecto a ladiferencia de 20 entre rumbos esslo una convencin. Es relativa ydepende, entre otras cosas, de larelacin entre la resistencia de laroca intacta y las dimensiones deltalud.
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FALLA PLANAEn muchos casos se requiere de un segundosistema de discontinuidades para que losbloques tengan posibilidad de movimiento (talcomo sucede en la fotografa de la derecha)
Para que ocurra la falla plana es fundamentalque las discontinuidades estn orientadas enla posicin ms desfavorable (en la fotografade abajo la orientacin de las discontinuidadesno es crtica).
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FALLA PLANA
El FS se plantea como elcociente entre la fuerzaresistente y la fuerzamovilizada o lo que es lomismo entre las fuerzasestabilizantes y lasdesestabilizantes en el planode deslizamiento.
Las fuerzas estabilizantesson el producto de aplicarpor ejemplo la teora de Mohr- Coulomb.
El FS = 1 ocurre cuando laresultante de las fuerzasnormal y tangencial seinclina un ngulo respecto
a la normal al plano.
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FALLA PLANA - Efecto del AguaComo es lgico tambin en este caso el agua tiene un efecto nocivo. La subpresin(en la grieta de traccin y en la discontinuidad), disminuye las fuerzas estabilizantes yaumenta las desestabilizantes. sta resulta una situacin ms real que en el caso delos suelos en los que el efecto del agua se manifiesta como fuerzas de filtracin en lamasa del mismo.
El diagrama de presionestriangular en la grieta detraccin responde a unempuje hidrosttico (nose consideran cadas depotencial).
El diagrama que actasobre la discontinuidadtambin es tomado comotriangular, pero en este
caso simula la cada depotencial que se producepor el escurrimiento delagua a travs de ladiscontinuidad.
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FALLA PLANAInfluencia de las grietas detraccin y el Agua.
En el grfico se muestra la influencia
que tiene la ubicacin y profundidad degrietas de traccin y el nivel de aguaque hay dentro de ellas sobre elFactor de Seguridad de una Falla Plana.
Se aprecia que, por ejemplo, paragrietas sin agua (zw/z = 0) la profundidadde la grieta que reduce en mayor medidaal FS es de la mitad de la altura del talud(z/H = 0.5).
Asimismo, cuando se tienen grietasllenas de agua el FS se reduce a menosde un 28 % que en la situacin sin agua
y sin grieta (0,4 / 1,4).
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FALLA PLANAInfluencia de laorientacin de ladiscontinuidad
En el grfico se muestra lainfluencia que tiene laorientacin de ladiscontinuidad sobre laAltura Crtica de un talud.Como se aprecia, portratarse del mismo fenmeno(un macizo rocoso con unasola discontinuidad) la curvatiene la misma forma que la
de la resistencia a lacompresin confinada en untestigo con unadiscontinuidad, con unmnimo para una inclinacin
igual a 45 + /2 con respectoa la horizontal.
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FALLA PLANARefuerzo con AnclajesComo se aprecia en el esquema defuerzas que intervienen en elequilibrio, la fuerza que aplica el
anclaje aumenta las fuerzasestabilizantes y disminuye lasdesestabilizantes.
El ngulo es una funcin del FS, = arc tg (tg / FS)
Tal como se ve en la parte inferiordel esquema (donde se considerc=0), el anclaje ms econmico esaquel con el que se logra el FS
buscado con el menor esfuerzo.Tiene un ngulo = respecto a ladiscontinuidad. Esta orientacin noes prctica en la instalacin de losanclajes. En general se colocaninclinados hacia abajo unos 15.
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EJERCICIO PROPUESTO
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SISTEMAS DE
REPRESENTACINESTEREOGRFICAPermiten Representar en 2Dsituaciones Espaciales.
Rumbo : ngulo que la rectahorizontal del plano forma con elNorte. Alternativamente se utiliza laDireccin del Buzamiento.Buzamiento (echado) : ngulo quela recta de mxima pendienteforma con su proyeccin sobre lahorizontal.
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SISTEMAS DE
REPRESENTACINESTEREOGRFICASegn estos sistemas un plano puede serrepresentado de dos maneras, por su traza o porsu polo el que debe ser interpretado como elpunto de tangencia del plano a la semiesfera.
La forma de interpretacin es considerar que seobserva la semi esfera inferior desde el Zenit. Asun polo prximo al borde representa
a un plano prximo al vertical.
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SISTEMAS DEREPRESENTACINESTEREOGRFICA
El grfico superior representa la forma en que llega la
informacin de campo. Un gelogo mide la posicin
de los planos representativos de un sector con brjula
y clinmetro.
Posteriormente se hace un anlisis estadstico resultandoun grfico como el de la izquierda.
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DETECCIN DE
POSIBLE FALLAPLANALas tres condicionesprincipales para que ocurra
falla plana se representancomo se ve en la figura.
- Diferencia de rumbos < 20.
- buz. Talud > buz.Discontinuidad.
- buz. Discontinuidad > .
Recordar que cuando serepresentan polos los
buzamientos se miden desdeel centro de la esfera(circunferencia) hacia afuera.
Cuando se representan trazaslos buzamientos se miden
desde la primitiva(circunferencia) hacia adentro.
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Deteccin de Estabilidad de Taludes como
resultado de Anlisis EstadsticoLa deteccin de un determinado tipo de falla mediante el uso de representacinestereogrfica, en general no est orientado a resolver problemas particularessino a tomar decisiones por ejemplo respecto a la factibilidad de los proyectos.
En un corte transversal a un ro, que puede como una situacin durantekilmetros, debe tomarse la decisin de por dnde ubicar un camino. En el casode la figura el menor movimiento de suelos que presupone ubicarlo en la margenizquierda del valle puede llevar a una decisin equivocada.
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Deteccin de Estabilidad de Taludes comoresultado de Anlisis EstadsticoSi ahora se atienden las cuestiones geotcnicas y por ejemplo se tienendiscontinuidades con rumbo paralelo a la direccin del ro con un buzamientocomo el mostrado, el ubicar el camino
en la margen izquierda puede ser complejo tanto para la estabilidad de losdesmontes como para la de los rellenos. Dada la configuracin geolgicogeotcnica los desmontes en la margen derecha pueden ser hasta de menor
magnitud.
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FALLA EN CUALas tres condiciones principales para queocurra falla en cua son:
- Que existan dos discontinuidades quese corten entre s.
- buz. Aparente Talud > inclinacin rectainterseccin entre discontinuidades.Condicin cinemtica.
- Inclinacin recta Interseccin > .Condicin necesaria pero no suficiente.
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FALLA EN
CUA
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FALLA EN CUA
Ante la mismacomponentedesequilibrante W senen el caso de la falla encua la componenteequilibrante(RA + RB) tan es mayorque la que corresponde a
la falla plana.
El Factor de Seguridades en este caso mayor.Por eso la condicin de
que la inclinacin de larecta interseccin seamayor que el ngulo esnecesaria pero nosuficiente para que se
produzca falla en cua.
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FALLA EN
CUAEn la construccinse debe tener encuenta que:
La interseccin dedos planosrepresentados porsus polos es el
polo del plano quelos contiene.
La representacinestereogrfica
permite ademsdeterminar losngulos
y conlos que sedetermina el Factor
de Seguridad.
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CASOS
ESPECIALESDE FALLAS ENCUA
CASOS EN LOSQUE FALLAS ENCUA DEBEN
SERCONSIDERADASCOMO PLANAS(Sin coeficiente K
>1).
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CASOS
ESPECIALES DEFALLASEN CUA
CASOS EN LOS QUE FALLAS ENCUA DEBEN SER
CONSIDERADAS COMO PLANAS(Sin coeficiente K >1).
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FALLA ENCUA
REFUERZOCONANCLAJES
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FALLA EN CUA
Anlisis Mediante Software SWEDGE (de ROCSCIENCE)
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FALLA EN CUAAnlisis Mediante Software SWEDGE (de ROCSCIENCE)
En las pantallas de datos se ingresan: la alturay orientacin del talud, la orientacin del terrenosuperior, las caractersticas de las discontinuidades(resistencia y orientacin), el peso especfico de la roca,existencia de bermas y grieta de traccin.
Se puede ingresar tambin carga de agua (como unporcentaje de relleno de las fisuras), carga ssmica(como una aceleracin y direccin en la que acta)y otras cargas externas
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FALLA EN CUAAnlisis Mediante Software SWEDGE (de ROCSCIENCE)
El modelo entrega como informacin
adems del Factor de Seguridad que se
muestra ya en la pantalla principal todos losdatos de las cuas y fuerzas queintervienen.
Se muestran adems salidas grficas con
la representacin Estereogrfica de las
discontinuidades presentes y la posicin
del Talud.
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FALLA EN CUAGASODUCTO CAMISEA PER Prog. Km 193+500
Un deslizamiento pone en riesgo la posicin del
Gasoducto que se encuentra bajo el camino, muycerca del pie del talud superior.
A
A
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FALLA EN CUAGASODUCTO CAMISEA
PER Prog. Km 193+500
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FALLA ENCUAGASODUCTO CAMISEA
PER Prog. Km 193+500El patrn estructural se repite en laparte superior e inferior de la ladera
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FALLA EN CUAGASODUCTO CAMISEA PER Prog. Km 193+500
La Empresa Techint proyect un puente
metlico para el gasoducto y la confortacin delos taludes.
Se aprecia el control estructural sobre la formacin del
caadn.
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FALLA POR VUELCO
(TOPPLING)
En este caso no solamente influye la
orientacin de las discontinuidades.
Es importante la dimensin relativa
de los bloques (ancho / alto) y el
ngulo de inclinacin de los estratos.
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FALLA POR VUELCO
(TOPPLING)
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FALLA POR VUELCO
(TOPPLING)
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FALLA POR VUELCO(TOPPLING)
El grfico de la izquierda muestra conceptualmente
la influencia de la dimensin relativa de los bloques enel equilibrio del talud. La relacin b/h y su comparacin
con la tangente del ngulo de base definen elequilibrio de los bloques.
La figura inferior muestra un ejemplo tpico de roturapor vuelco (toppling).
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FALLA POR VUELCO
(TOPPLING)
Se muestra un ejemplo de clculo de uncomplejo sistema para analizar el vuelco
de los bloques. La mayor dificultad consiste endefinir un modelo matemtico a partir de una
realidad fsica.
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OTRASFORMAS DE
ROTURA
Se trata de formascombinadas que
deben ser analizadasen cada caso enforma particular.
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ANLISIS MEDIANTE
PROYECCIONESESTEREOGRFICAS
En el grfico adjunto semuestra en conjunto distintostipos de fallas en taludes quepueden presentarse y cmo semanifiestan en las
representacionesestereogrficas.
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ANLISISMEDIANTEPROYECCIONESESTEREOGRFICAS
En el grfico se muestra elesquema de un pit minero.La lnea de trazosdiscontinuos separa dos
formaciones geolgicasdistintas (lasrepresentacionesestereogrficas de cada lado
as lo indican). Segn laorientacin del talud en cadacaso sern los problemas deestabilidad que puedenesperarse.
TEMAS DE GEOTECNIA VIAL
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TEMAS DE GEOTECNIA VIAL
ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCA
BIBLIOGRAFA
Ing. Roberto M. [email protected]
ABRIL DE 2014
Rock Slope, Engineering , E.Hek, J.W.Bray. Institution of Mining andMetallurgy, London, 1977.
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