informe geotecnico rev b modelo

Analisis de estabilidad de taludes

1 ESTUDIO GEOTECNICO

1 ESTUDIO GEOTECNICO......................................................................................................1

1 GENERALIDADES................................................................................................................3

1.1 Introducción....................................................................................................................... 3

1.2 Objetivos y alcances..........................................................................................................3

2 EVALUACIÓN GEOLOGICA.................................................................................................3

2.1 Geología Regional.............................................................................................................3

2.1.1 Geomorfología Regional.............................................................................................32.1.2 Estratigrafía Regional.................................................................................................3

2.2 Geología Local...................................................................................................................4

2.2.1 Geomorfología Local..................................................................................................42.2.2 Litoestratigrafía Local................................................................................................5

3 SISMICIDAD.......................................................................................................................... 6

4 METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION GEOTECNICA.................................................11

4.1 Investigación de Campo - Aspectos Conceptuales........................................................11

4.1.1 Calicatas.......................................................................................................................... 11

4.1.2 Evaluación Geomecánica del macizo rocoso..................................................................11

5 INVESTIGACIÓN DE CAMPO............................................................................................11

5.1 Ubicación de calicatas.....................................................................................................12

5.2 Evaluación Geomecánica................................................................................................12

6 ENSAYOS DE LABORATORIO..........................................................................................13

6.1 Ensayos Estándar............................................................................................................13

6.2 Resultados de los Ensayos de Laboratorio.....................................................................14

7 PARÁMETROS DE RESISTENCIA.....................................................................................15

7.1 Parámetros de resistencia en suelos..............................................................................15

7.2 Parámetros de resistencia en macizo rocoso.................................................................15

7 ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES.......................................................................18

7.1 Condiciones de análisis...................................................................................................19

7.2 Procedimiento de análisis................................................................................................20

7.3 Resultado de análisis para el diseño de talud y banquetas.............................................23

8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.......................................................................23

9 REFERENCIAS...................................................................................................................25

ESTUDIO GEOTECNICO Septiembre 2015

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ANEXOS

ANEXO A: Exploraciones de campo

ANEXO B: Ensayos de laboratorio

ANEXO C: Análisis de estabilidad

ANEXO D: Planos

ANEXO E: Panel fotográfico


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EVALUACIÓN GEOTÉCNICA

1 GENERALIDADES

1.1 Introducción

El presente informe, se realizó a solicitud de la empresa ......con la finalidad de analizar la estabilidad de las secciones del proyecto, ,se hizo la evaluación en 04 sectores, 03 en suelos y 01 en macizo rocoso.En ese sentido, ..., programó y ejecutó investigaciones geotécnicas las cuales fueron desarrolladas en una etapa: ejecución de calicatas, análisis de granulometría,, estaciones geo mecánicas, y ensayos de laboratorio determinando los parámetros dinámicos y parámetros de resistencia del suelo que nos permitirá calcular el grado de estabilidad del talud respecto a cada material que lo compone.

1.2 Objetivos y alcances

Realizar un análisis de estabilidad de taludes en suelos y rocas, además de modificar y optimizar el corte del talud en caso sea necesario para la zona en estudio.

2 EVALUACIÓN GEOLOGICA

2.1 Geología Regional

2.1.1 Geomorfología Regional

La Geomorfología regional desarrollada es el resultado de fenómenos geodinámicos, tectónica, erosión y transporte, etc., los cuales contribuyeron a la actual configuración de su relieve. En base a criterios litológicos, estratigráficos, morfológicos, geográficos se identificaron 3 unidades geomorfológicas principales mayores a nivel regional que se mencionas a continuación:

Cerros escarpados

Depósito de huaycos

Terrazas fluvio-aluviales

2.1.2 Estratigrafía Regional


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De acuerdo a los reportes de los estudios para la Carta Geológica Nacional realizados por el Instituto Geológico Minero y Metalúrgico (INGEMMET), en el área regional donde se circunscribe la zona de emplazamiento afloran rocas, cuyas edades se hallan comprendidas desde el Jurásico hasta el reciente, las mismas que se encuentran parcialmente cubiertas en las partes bajas por depósitos cuaternarios de tipo marino y aluvial, éstos últimos, tanto antiguos como relativamente recientes.

A nivel regional la secuencia estratigráfica en relación a las unidades litológicas se mencionan desde las formaciones más antiguas y que se componen básicamente por calizas intercaladas con volcánicos, piroclasticos, lavas andesiticas y secuencias arcillosas.

En la zona más cercana al océano estas rocas han sido cubiertas durante el periodo cretáceo inferior, por un ciclo sedimentario clástico conocido como Morro Solar y que básicamente se componen de cuarcita, lutitas oscuras carbonosas con areniscas, cuarcitas con areniscas, niveles de lútaceos y lavas andesiticas. Se estima que simultáneamente a estos procesos, en el norte de la región el proceso de magmatismo continuaba su eyección de lavas y piroclásticos.

Posteriormente acontece una secuencia arcillo calcárea que caracteriza a la formación Pamplona y el volcánico Quilmaná que tiene una continuidad desde Cañete, pasando por Mala y Lurín hasta Chosica, finalizado el ciclo se levanta y pliega el paquete sedimentario, emplazándose el batolito costanero que actualmente es común observar dentro del relieve regional con composiciones variables.

El periodo más relevante para la configuración de la geomorfología se conjetura en el Plioceno-Pleistoceno durante el cual se inició un periodo erosivo, fluvial y glaciar intenso en el sector andino, el mismo que se ha prolongado hasta el periodo reciente y que consecuentemente ha generado la profundización de los Valles mediante procesos de denudación y acarreo de materiales hacia el Oeste para así formar las llanuras aluviales que se extienden a los largo de la faja costanera de la región.

2.2 Geología Local

2.2.1 Geomorfología Local

El área de estudio corresponde a la geoforma regional denominada estribaciones andinas occidentales, cuya característica corresponde a las laderas y crestas marginales de la cordillera andina, de topografía abrupta, formada por plutones y stocks del batolito costanero, que ha sido disecado por el río Rímac y las quebradas tributarias a él. El área de estudio se encuentra rodeada por colinas bajas y altas con laderas de pendiente moderada a fuertes.


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Vista general del talud de corte de un sector del tramo evaluado

2.2.2 Litoestratigrafía Local

Para efectos del desarrollo del presente ítem se ha recurrido al uso de información proveniente del Instituto Geológico Minero y Metalúrgico del Perú (INGEMMET), relativa a la Geología a nivel regional del Cuadrángulo (24-j) Chosica y (25-j) Lurín; complementada con la información recogida durante la prospección geológica de campo efectuada al área de estudio. Geológicamente el área de estudio se encuentra cubierta en parte por depósitos de origen aluvial antiguo, aluvial reciente de edad Cuaternario y por rocas intrusivas que emergen en zonas específicas a través de estos depósitos

En los sectores evaluados por donde transcurre la vía actual se presentan principalmente unidades sedimentarias del Mesozoico (Cretáceo) pertenecientes a la Formación Pariatambo y al Grupo Pulluicana; así mismo depósitos Cuaternarios Coluviales, Residuales, Aluviales y el cauce de los ríos depósitos Fluviales.Estas unidades litológicas presentan cobertura u horizontes orgánicos con vegetación típica de zona.

Superunidad Patap (Ks-gbdi-pt; Gabrodiorita):

Regionalmente estas rocas son las más antiguas en edad, probablemente se emplazaron hace 84-102 millones de años atrás (Pitcher, 1985). La composición petrográfica es de gabros y gabrodioritas cuyas texturas varían de grano medio a grueso, conteniendo plagioclasas en un 30% y ferromagnesianos en un 60%, estos últimos formados por los minerales hornblenda y biotitas. El color de la roca es negruzca y tiene un brillo vítrio.

En el área de estudio, estas rocas afloran marcadamente en el cerro que esta adyacente a los sectores de las asociaciones de vivienda Unión Perú y Santa Isabel de Huachipa.


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Sin embargo, el área propiamente dicha en esta zona, se emplaza sobre depósitos aluviales recientes.

Superunidad Santa Rosa (Ks-tdi-sr, KS-tgd-sr; Tonalita, Granodiorita, Diorira):

Esta unidad es la que aflora marcadamente en los intrusivos que se encuentran en el límite con Jicamarca y está dividida en dos subunidades: Tonalita - Dioritas (Tdi - Santa Rosa Oscuro): Las rocas presentan un color gris oscuro, de grano medio a grueso, destacándose la plagioclasa blanca de los minerales oscuros.

Tonalita - Granodioritas (Tgd - Santa Rosa Claro): Se caracteriza por su marcada coloración gris clara de grano medio, se observan minerales de plagioclasas, cuarzo, biotita y hornblenda. En las partes más bajas del cerro, no se encuentran afloramientos de intrusivos Santa Rosa; en el límite entre Jicamarca y Huachipa se encuentran cubiertos por depósitos aluviales y coluviales con una potencia estimada de 5.0 m.

Depósitos Aluviales Pleistocenos (Qp-al)

Bajo esta denominación se incluye a los depósitos antiguos de terrazas del río Rímac. Están conformados por lentes horizontales de arena gruesa limpia, arena limosa, limo arenoso y arcillas; que eventualmente son cubiertas por depósitos coluviales.

La mayor parte del área de estudio se encuentra emplazada sobre depósitos aluviales antiguos que se formaron por deposición errática y variada de los sedimentos arrastrados por el río Rímac. La deposición es horizontal a subhorizontal y producto de procesos de arrastre intensos es que se presentan lentes de gravas-arenosas con bloques redondeados hasta tamaños máximos de 0.10 m. y producto de procesos de decrecientes es que se han formado suelos finos (Arenas, Limos y Arcillas) intercalados en lentes horizontales sin una composición definida y con presencia errática de lentes de grava-arenosa. La presencia de materiales finos es la más relevante en este sector, en donde se han asentado la gran mayoría de las fábricas de ladrillos de Huachipa; ya que existe un gran banco de materiales limos-arenosos y arcillo-arenosos que son utilizados por estos y han originado un cambio importante en el relieve topográfico de la zona.

3 SISMICIDAD

A nivel regional se cuenta con información que en áreas cercanas a la zona en estudio se han producido sismos que han influido en el distrito de Chosica con intensidades promedio de VII a VIII, según la escala de Mercalli modificada, que indican que el área de estudio se encuentra en una zona de sismicidad Alta. Acorde al Mapa de zonificación sísmica del Perú y al Mapa de máximas intensidades sísmicas de Perú presentados se desprende que el área en estudio se encuentra en la Zona III correspondiente a una zona de sismicidad Alta y con probabilidad de ocurrencia de sismos en la Escala de Mercalli modificada de VII a VIII grados de intensidad. Asimismo se presenta el Mapa de isoaceleraciones del territorio peruano para un Periodo de Retorno de 475 años, en donde se obtiene para el área de estudio una aceleración horizontal máxima de 0.40g.


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Terremotos destructivos ocurridos en el litoral central del Perú en el último siglo

Fuente: Diseño de escenarios sobre el impacto de un sismo de gran magnitud en Lima Metropolitana y Callao, Perú. INDECI


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Zonificación sísmica del PerúFuente: Norma E030: Diseño sismorresistente del Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú


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Máximas intensidades sísmicas del PerúFuente: Dr. Jorge Alva Hurtado et al, 1993


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Distribución de isoaceleraciones sísmicas del Perú con un 10% de probabilidad de excedencia para un periodo de retorno de 50 años.

Fuente: Instituto Geofísico del Perú


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4 METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION GEOTECNICA

4.1 Investigación de Campo - Aspectos Conceptuales

4.1.1 Calicatas

La excavación de calicatas constituye un medio eficaz para la exploración y obtención de muestras de suelo con fines de investigación geotécnica. Durante el desarrollo del proyecto están siendo realizados trincheras/calicatas cuya ejecución fue de forma manual.Se realizó calicatas en las zonas estudiada que se presenta en el siguiente cuadro:

LÍMITE DE EXPLORACIÓN COORDENADAS UTM WGS 84

Nro. Este NorteCódigo

1 291 200.9201 8 677 512.7304 V12 291 200.9902 8 677 191.8401 V23 291 016.9433 8 677 191.5742 V34 291 017.1395 8 677 512.8362 V4

La excavación de las calicatas en la zona de interés, se realizaron para identificar el material y obtener muestras para determinar las propiedades del suelo. El registro estratigráfico se realizó siguiendo las recomendaciones de la norma ASTM D-2488. Se tomaron muestras representativas para la ejecución de los ensayos de laboratorio correspondientes, para lo cual cada muestra fue identificada convenientemente y embalada en bolsas de muestreo.

4.1.2 Evaluación Geomecánica del macizo rocoso

El comportamiento y el aspecto de un macizo rocoso está directamente relacionado con el número de familias de discontinuidades existentes y su distribución espacial por lo que fue necesario realizar esta evaluación.

La evaluación se realizó en el afloramiento rocoso en superficie, este mapeo geológico estructural de las discontinuidades, consiste básicamente en la medición detallada de la orientación de los planos (juntas, estratificaciones y fallas) que cortan el macizo rocoso. También se evalúa la alteración / meteorización, estructura, rugosidad, persistencia, espaciamiento de las discontinuidades, para ser incorporadas en la clasificación del macizo rocoso y en la determinación de las familias principales de discontinuidades.

El grado de fracturamiento y distribución de discontinuidades que afectan a la masa rocosa, un macizo rocoso puede abarcar a una masa sólida, continua, o bien llegar hasta el extremo de tener tantas fisuras que en conjunto se comportará como si estuviera compuesto de partículas íntimamente embonadas, sin resistencia alguna en condiciones de no-confinadas. Los planos de discontinuidades ofrecerán diferentes grados de resistencia según estén cerradas, según la rugosidad que tengan, si estando abiertas posean material de relleno o no, y del tipo de material de relleno.


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5 INVESTIGACIÓN DE CAMPO

Se realizaron ensayos con la finalidad de determinar los parámetros de resistencia del material que conforma el talud así como señalar las características del terreno, los resultados de las exploraciones geotécnicas se encuentran en el anexo A.

5.1 Ubicación de calicatas

Se presenta un resumen de las trincheras/calicatas realizadas para los sectores analizados, se indican las coordenadas locales, geometrías y las profundidades alcanzadas.

Cuadro 4.1.1 Ubicación de trincheras/calicatas

Sondaje

Muestra Prof. (m)Ubicación

E N

C-1 M-1 0.00 – 1.50291051.23

78677245.87

2

C-2 M-1 0.00 – 1.30291103.33

48677321.10

1

C-3 M-1 0.00 – 1.80291144.29

0867417.674

El registro de calicatas se encuentra en el anexo A.

5.2 Evaluación Geomecánica

El comportamiento y el aspecto de un macizo rocoso está directamente relacionado con el número de familias de discontinuidades existentes y su distribución espacial por lo que fue necesario realizar esta evaluación.La evaluación se realizó en el afloramiento rocoso en superficie, este mapeo geológico estructural de las discontinuidades, consiste básicamente en la medición detallada de la orientación de los planos (juntas, estratificaciones y fallas) que cortan el macizo rocoso. También se evalúa la alteración / meteorización, estructura, rugosidad, persistencia, espaciamiento de las discontinuidades, para ser incorporadas en la clasificación del macizo rocoso y en la determinación de las familias principales de discontinuidades.

El grado de fracturamiento y distribución de discontinuidades que afectan a la masa rocosa, un macizo rocoso puede abarcar a una masa sólida, continua, o bien llegar hasta el extremo de tener tantas fisuras que en conjunto se comportará como si estuviera compuesto de partículas íntimamente embonadas, sin resistencia alguna en condiciones de no-confinadas. Los planos de discontinuidades ofrecerán diferentes grados de resistencia según estén cerradas, según la rugosidad que tengan, si estando abiertas posean material de relleno o no, y del tipo de material de relleno.

Para evaluar las características y el comportamiento del macizo rocoso, se realizó una (01) estación geomecánica para el área en estudio. En el cuadro 3.2.2 se presenta la ubicación de la estación geomecánica realizada en campo.


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Cuadro 4.3.1 Ubicación de estaciones geomecanicas

Estación

Muestra Prof. (m)Ubicación

E N

EG-1 M-1 Superficial 291043.7118677288.00

3

Clasificación geomecánica de BIENIAWSKI (RMR)

El sistema de valoración del macizo rocoso (Rock Mass Rating), también conocido como clasificación geomecánica, fue desarrollado por Bieniawski durante 1972-1973, modificado con los años conforme más casos históricos llegaron a estar disponibles, y adecuado a las normas y procedimientos internacionales (Bieniawski, 1979).

Este método es aceptado debido a su inherente facilidad de uso y versatilidad en la práctica de la ingeniería, involucrando túneles, cámaras, minas, taludes y cimentaciones. No obstante, como indican muchos investigadores es importante que el sistema RMR sea usado para el propósito para el cual fue desarrollado y no como respuesta a todos los problemas de diseño.

Del análisis realizado se determina la valoración RMR para el macizo rocoso que aflora en los vértices, para las diferentes líneas de transmisión y distribución estudiadas.

Cuadro 4.3.2 Valores del RMR obtenidos

Estación Geomecánica

Clase Calidad

Valoración de la Masa Rocosa

RMR89

BásicoRMR89

Ajustado

EG-1 III Regular 51 46

6 ENSAYOS DE LABORATORIO

En el presente estudio se ejecutaron ensayos estándar para la clasificación de suelos, y corte directo.

6.1 Ensayos Estándar


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Con las muestras extraídas en los diferentes sondajes y estaciones geomecánicas de campo, se realizaron ensayos estándar de clasificación de suelos y rocas.

Los ensayos se ejecutaron siguiendo las normas de la American Society For Testing and Materials (ASTM). Las normas para estos ensayos son las siguientes:

Análisis granulométrico por tamizado ASTM D-422Contenido de humedad ASTM D-2216Límites de Atterberg ASTM D-4318

Con los ensayos anteriores se procedió a la clasificación de los suelos empleando el sistema de clasificación unificada SUCS (ASTM D-2487).

En macizo rocoso se extrajo muestras para ensayos de carga puntual y propiedades físicas.

6.2 Resultados de los Ensayos de Laboratorio

6.2.1 Ensayos estándar

6.2.1.1 Clasificación granulométrica

En el siguiente cuadro se presenta el resumen de los resultados de los ensayos estándar de clasificación de suelos.

Cuadro 5.3.1.1 Resultados de los ensayos estándar

SondajeMuestr

aProf. (m)

Granulometría (%) Límites (%) CH Clasificación

Finos

Arena Grava LL LP IP (%) SUSC AASHTO

T/C-1 M-1 0.00–1.50

T/C-2 M-1 0.00–1.30

T/C-3 M-1 0.00–1.80

6.2.1.2 Ensayos de carga puntual


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Por este ensayo se conoce la resistencia a la compresión simple de la roca intacta, que es usada para determinar los parámetros físico-mecánicos del macizo rocoso. Basado en la norma ASTM D-5731-02, este ensayo consiste en comprimir la muestra de roca entre dos puntos situados en generatrices opuestas, generando así la deformación y falla de la roca. Como resultado de este ensayo se obtiene el índice de carga puntual Is, mediante la corrección de éste se obtiene el índice de carga puntual corregido I50 con el cual obtenemos la resistencia a la compresión de la roca intacta.

Cuadro 5.3.1.2 Resultados de ensayo de carga puntual


Tipo de Roca

Prof.(m)

Ensayo de

Carga PuntualProm. (MPa)

EG-1 Caliza Superficial 70.3

6.2.1.3 Ensayos de propiedades físicas en roca

Ensayos respectivos para determinar las propiedades físicas de la roca: gravedad específica, absorción (ASTM D-6473) y densidad (ASTM D-2397).

Cuadro 5.3.1.3 Resultados de ensayo de propiedades físicas


Progresiva Tipo de RocaDensidad (gr/cm³)

Absorción(%)

Gravead específica nominal (s.s.s.)

Porosidad(%)

EG-1 82 + 690 Caliza 2.60 0.09 2.69 0.25

7 PARÁMETROS DE RESISTENCIA

7.1 Parámetros de resistencia en suelosLos parámetros de resistencia al corte en el caso del material de suelo como el ángulo de fricción y la cohesión se han inferido a partir de resultados de ensayos de corte directo, para estimar los valores y asumir en el análisis de estabilidad con el método de Mohr Coulomb en el caso de suelos.

7.2 Parámetros de resistencia en macizo rocoso

6.2.1 Criterio de Resistencia Hoek-Brown (2002)


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El criterio original de Hoek y Brown, actualmente el de mayor aplicación, fue desarrollado en 1980 y está orientado a explicar el comportamiento previo a la rotura de todo tipo de rocas, Este criterio es totalmente empírico, pero se basa en la amplia experiencia de los autores en numerosos proyectos.

El criterio generalizado de Hoek-Brown es el que reúne todas las modificaciones en su formulación desde su origen y hasta el año 2002, Este criterio es expresado en términos de los esfuerzos efectivos principales mayor y menor, y la resistencia a compresión simple de la matriz rocosa, En su revisión más moderna, responde a la expresión:

σ 1' = σ 3 ' + σ ci (mb ×σ3 '

σ ci

+ s)a

Dónde:

’1 y ’3 = Esfuerzos efectivos principales mayor y menor respectivamente,ci = Resistencia a la compresión uniaxial de la matriz rocosa,mb = Parámetro relacionado con la naturaleza friccionante del macizo rocoso,s, a = Constantes que dependen de la naturaleza del macizo rocoso,

Los parámetros m, s y a del macizo rocoso han sido determinados mediante las siguientes expresiones:

mb=miexp(GSI−10028−14D )

; s=exp(GSI−1009−3D )

; a=12+ 16

(exp−GSI /15−exp−20 /3)

Dónde:

mi = Es un parámetro dependiente de la litología de la roca, se ha obtenido de los valores propuestos por Hoek et, al 1998GSI = Índice de Resistencia GeológicaD = Factor de Perturbación.

6.2.2 Determinación de la Constante mi de la Matriz de Roca

Para la determinación de mi se han utilizado las tablas sugeridas por Hoek y Brown (1997) y Hoek, Marinos y Benissi (1998), Hoek y Marinos (2000) y Marinos y Hoek (2000).

En el siguiente cuadro se presentan los parámetros utilizados para el cálculo de la capacidad admisible de la roca.

Cuadro N° 5.2.2.1 Determinación de la constante mi


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Tipo de rocaHoek y Brown (1997)

Asumido

Caliza 10 10

6.2.3 Resistencia a la Compresión de la Matriz Rocosa (ci)

La resistencia a la compresión de la matriz rocosa (ci) se ha determinado a través de ensayos de carga puntual cuyo resumen se encuentra en cuadro 5.3.1.2.

La resistencia a la compresión de las estación geomecánica EG-1, fue asumida según la valoración realizada en campo.

Cuadro N° 6.2.3.1 Resistencia a la compresión asumida


Tipo de RocaProf.(m)

Ensayo de Carga

PuntualProm. (MPa)

Dureza

EG-1 Caliza Superficial 70.3 R 4

R 4 = Roca dura

6.2.4 Índice Geológico de Resistencia, GSI

En el siguiente cuadro se presenta un resumen de los parámetros de resistencia de los materiales utilizados en el cálculo de la estabilidad de los taludes.

La determinación del índice GSI se realizó sobre la base de las tablas mostradas en la figura N° 6.2.4.1.

Figura N° 6.2.4.1 Índice geológico


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Cuadro Nº 6.2.4.2

Parámetros de entrada al criterio de resistencia de Hoek – Brown

Clase de Roca


Litologíaσci

(MPa)mi GSI

III EG-1 CALIZA 70.3 10 46

Cuadro 5.2.4.3 Resumen de Parámetros de suelo y/o roca

SectorEstratigrafí

a del Terreno

Parámetros de roca Parámetros de suelo

γ (kN/m3)

UCS (kPa)

GSI γ (kN/m3)

C (kPa

)Φ (°)

EG-1 R 4 26 70300 46

C-1


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SectorEstratigrafí

a del Terreno


γ (kN/m3)

UCS (kPa)

GSI γ (kN/m3)

C (kPa

)Φ (°)

C-2

C-3

7 ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES

En el presente texto se expone los criterios utilizados en verificar la estabilidad física de los taludes. La estabilidad física considera las características geotécnicas del sitio y otros factores como la acción sísmica.

Los criterios utilizados en el diseño se basan en la aplicación de metodologías de análisis y diseño para obras de ingeniería geotécnica. Las pruebas y ensayos para la obtención de la información de sitio y de los materiales existentes cumplen procedimientos estandarizados internacionalmente. Los criterios de diseño se basan en la aplicación de modelos, procedimientos de análisis y diseño que son actualizados permanentemente a la luz de los resultados obtenidos en proyectos similares.

Los criterios de estabilidad mencionados aseguran un adecuado comportamiento de los taludes desde el punto de vista de la resistencia de los suelos, rocas y materiales involucrados, así como el nivel de deformación de los taludes ante un evento sísmico, condiciones recomendables para el extenso período de exposición sísmica.

Los análisis de estabilidad asumen superficies de falla tipo circular, planar o fallas del tipo bloque. Se utiliza los métodos de equilibrio límite de Bishop Simplificado y de Janbu.

El análisis de estabilidad se ha realizado utilizando el programa de cómputo Slide.

Los análisis de estabilidad consideran el comportamiento drenado mediante el uso de los parámetros de resistencia efectivos de suelos, rocas, materiales granulares y drenantes, que conforman los taludes en estudio.

7.1 Condiciones de análisis

Se realizó la evaluación de la estabilidad de taludes para cuatro secciones representativas ubicada en el área de estudio.

a) Análisis de estabilidad estático


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Este análisis se refiere a la estabilidad global de los taludes evaluados sin considerar la acción sísmica. Los resultados de los análisis se presentan en términos de factor de seguridad utilizando la metodología del equilibrio límite. Estos análisis se pueden realizar tanto en esfuerzos efectivos como esfuerzos totales. Se recomienda un factor de seguridad estático mayor de 1.3.

b) Análisis de estabilidad seudoestático

El método consiste en calcular el factor de seguridad contra deslizamiento, cuando una fuerza horizontal es igual al producto del coeficiente sísmico por el peso de la masa potencial de falla, la cual es adicionada a las fuerzas estáticas ya existentes. Para el análisis seudoestático de taludes, se utiliza un coeficiente sísmico horizontal seleccionado sobre la base de la sismicidad de la zona. Se recomienda un factor de seguridad seudoestático mayor a 1,0

Método de bishop, Bishop (1955) presentó un método utilizando Dovelas y teniendo en cuenta el efecto de las fuerzas entre las Dovelas. Bishop asume que las fuerzas entre dovelas son horizontales o sea que no tiene en cuenta las fuerzas de cortante. La solución rigurosa de Bishop es muy compleja y por esta razón se utiliza una versión simplificada de su método, de acuerdo a la expresión.

Donde: Δl = longitud de arco de la base de la dovela W = Peso de cada dovela C’ = Parámetros de resistencia del suelo. u = Presión de poros en la base de cada dovela = w x h wα = Angulo del radio y la vertical en cada dovela.

Como se puede observar en la ecuación el término factor de seguridad FS se encuentra tanto en la izquierda como en la derecha de la ecuación, se requiere un proceso de interacción para calcular el factor de seguridad. El método simplificado de Bishop es uno de los métodos más utilizados actualmente para el cálculo de factores de seguridad de taludes. Aunque el método solo satisface equilibrio de momentos, se considera que los resultados son muy precisos en comparación con el método ordinario. Aunque existen métodos de mayor precisión que el método de Bishop, las diferencias de los factores de seguridad calculados no son grandes. La principal restricción del método de Bishop simplificado es que solamente considera superficies circulares.

Para el análisis de estabilidad de taludes de los sectores críticos se utilizó el software SLIDE.

Para el analisis de estabilidad pseudoestatico se utilizo un coeficiente sismico de 0.20g.


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7.2 Procedimiento de análisis

Primero definimos los parámetros de resistencia del suelo y la roca con su respectivo criterio de resistencia.

Para el caso del suelo, se utiliza el criterio de Morh Coulomb

Ingreso de parámetros de resistencia del suelo al programa SLIDE

Para el caso de la roca, se utiliza el criterio de Hoek y Brown Generalizado, al cambiar el criterio en el programa aparecen parámetros de resistencia de la roca, las cuales podemos calcularlas a partir del GSI.


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Ingreso de parámetros de resistencia de la roca al programa SLIDE

Cálculo de parámetros de resistencia de acuerdo al GSI

Después de haber definido las propiedades de los materiales, procedemos a importar el perfil y los bordes de los materiales desde el programa AUTOCAD, luego asignamos los materiales a cada capa que corresponda.


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Perfil con sus respectivos estratos ya asignados

Como el programa SLIDE trabaja con el método de elementos finitos, procedemos a discretizar el elemento y para eso utilizamos la herramienta grid, donde indicaremos el número de grillas en la dirección X e Y.


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Discretización del elemento mediante grillas

Por último, en el caso estático no se asignará coeficientes de sismo pero en el caso pseudo estático si se asignará el sismo en la dirección horizontal y perpendicular a la sección del talud, el valor será de 0.20.

Asignación de coeficientes sísmicos

7.3 Resultado de análisis para el diseño de talud y banquetas

Para los análisis de estabilidad de los taludes de corte con pendientes y cambio de banquetas variados analizamos para los sectores.

Cuadro 6.2.1 Factor de seguridad

8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


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Estación

Expediente

Talud

Cantidad de

banquetas

Factor de seguridad

EstáticoPseudoestatico

EG-1 - - 2.60 2.10C-1 - - 2.70 2.15C-2 - 1 1.72 1.33C-3 - - 4.05 3.17


A fin de dar solución a posibles problemas de derrumbes se efectuaron en los sectores evaluados los cortes replanteados y para ello se evaluaron geológica geotécnica realizando investigaciones de campo y ensayos de laboratorio de mecánica de suelos, a fin de obtener los parámetros geotécnicos necesarios para efectuar los modelamientos y análisis de estabilidad de estos taludes inestables con presencia de derrumbes.

De las evaluaciones de campo de las estaciones geomecanicas y clasificación SUCS encontramos los parámetros de resistencia de la roca y/o suelo.

Parámetros dinámicos del suelo

SectorEstratigrafí

a del Terreno


γ (kN/m3)

UCS (kPa)

GSI γ (kN/m3)

C (kPa

)Φ (°)

1 Roca Tipo IV

22 35000 30 - - -

5 Grava arcillosa

- - - 18 58 46

6 Grava bien graduada con arcilla

- - - 18 45 35

7 Arena arcillosa

- - - 18 27 33

El análisis pseudoestatico se realizó considerando un coeficiente sísmico de 0.18g.

Los valores de factor de seguridad obtenidos del análisis de estabilidad son mostrados en el siguiente cuadro.


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Sector

ProgresivasExpediente

Talud

Cantidad de

banquetas

Factor de seguridad

Inicio Final Estático Pseudoestatico

1* 359+000

359+030 1:4 - 2.60 2.10

2* 359+690

359+800 1:1.5 - 2.70 2.15

3* 359+820

360+010 - 1 1.72 1.33

4* 360+060

360+100 1:1.5 - 4.05 3.17


Observaciones de los sectores de cortes con banqueta y tendido de talud

Sector

VariaciónSector

Estratigrafía del Terreno

Observaciones de los sectores

Inicio Fin

1

Talud 359+000 359+030 Roca Tipo IVse verifico que el talud continua siendo estable aun con una mayor inclinación

2

Talud 359+690 359+800 Roca Tipo IVse verifico que el talud continua siendo estable aun con una mayor inclinación

3

Banquetas 359+820 360+010 Roca Tipo IVse verifico que el talud continua siendo

estable sin banqueta

4

Banquetas 368+700 368+920Arena limo

arcillosa

se verifico que el talud será estable con tres banquetas

9 REFERENCIAS

Bowles J. E. (1,977), "Foundation Analysis and Design", Mc Graw Hill.Hoek, E. y Bray, J. (1974): "Rock Slope Engineering".

Das Braja M. (1,984), "Principles of Foundation Engineering", Brooks/Cole Engineering Division, Monterrey, California.

González de Vallejo, Luis et al. – “Ingeniería Geológica” – Ed. Pearson Prentice Hall – Madrid (España) – 2004.

Cuadrángulos geológicos de Chota (14-f) y Celendín (14-g) a escala 1:100 000, pertenecientes al Boletín N* 38, por John Wilson, de la Carta Geológica Nacional – Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico, noviembre de 1984.

Hudson, J.A. y Harrison, J.P. (1997): "Engineering Rock Mechanics. An Introduction to the Principals.

Lambe T.W. y Whitman R.V. (1969) Soils Mechanics , New York, John Wiley and Sons.

Terzaghi K. y Peck R.B (1697), “Soils Mechanics in Engineering Practice”. New York, Wiley and Sons.

Vesic, A.S. (1973), Analysis of Ultimate Loads if Shallow Foundations, JSMFD, ASCE, vol 99, SM 1, January, pp. 45-73.


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informe geotecnico rev b modelo

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