geomecanica - taludes caracterizacion

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    26-Jun-2015

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL A. CARRIN ESCUELA DE POSTGRADO MAESTRA EN INGENIERIA DE MINASTEMA : INTRODUCCIN AL ESTUDIO DE TALUDESMg. Agustn AGUIRRE ADAUTO27.11.10 1INTRODUCCINEn el presente estudio aprenderemos sobre taludes, porque resulta importante analizar la estabilidad o la posible inestabilidad de un talud, en el momento de realizar un proyecto, o llevar a cabo una obra de ingeniera. La estabilidad de taludes es la teora y prctica que lo estudia. La inestabilidad de un talud, se puede producir por un desnivel u otros factores, que tiene lugar por diversas razones. Asimismo, El Estudio de Taludes es una disciplina compleja, en la que convergen varias ramas del saber, y que como en tantas otras disciplinas profesionales, se necesita una buena dosis de sentido comn para enfrentarse al problema.27.11.10 2OBJETIVOSDefinir y conocer acerca de los taludes, como se forman, en cuantas clases se dividen. Determinar la nomenclatura de un talud estable. estable. Determinar la nomenclatura inestable y sus dimensiones. dimensiones. de un taludPlanificar el estudio de estabilidad de talud. talud. Realizar una investigacin ntegra y conocer ampliamente acerca de lo que engloba el Factor de Seguridad en trabajos geotcnicos.27.11.10 3Investigar la informacin de los parmetros geomtricos, hidrolgicos geotectnicos de un talud. Comprender la organizacin del estudio de taludes. Analizar las informaciones preliminares y detalladas. Analizar el clculo del esfuerzo de corte, resistencia al corte, crculo de Mohr. Conocer los diferentes mtodos de los ensayos en laboratorio. Analizar los mtodos de estabilidad de taludes: talud infinito, bloque deslizante, ordinario, de Bishop, Janbu, numricos.27.11.10 4Analizar los mtodos para disminuir el riesgo de los taludes. Comprender los mtodos de controlar los movimientos. Describir la proteccin de la superficie del talud, modificacin de la topografa. Determinar los parmetros de diseo de taludes. Anlisis de los factores de seguridad.27.11.10 5TALUDESCONCEPTOS: CONCEPTOS: Pendiente formada por la acumulacin de fragmentos de roca al pie de los acantilados o de montaas. montaas. Sin embargo, el trmino talud se usa para referirse a los escombros de roca en s. s. Se conoce con el nombre genrico de talud a cualquier cuerpo de tierra y/o rocas que se encuentran delimitando por una superficie inclinada y forma un ngulo determinado respecto a la horizontal. horizontal. Cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal, que hayan adoptado permanentemente las estructuras de roca y/o tierra. Bien sea en forma natural o como tierra. consecuencia de la intervencin humana en una obra de ingeniera. ingeniera.27.11.106TALUD27.11.107CLASIFICACION DE TALUDESTALUDES NATURALES Cuando el talud se produce de manera espontnea, segn las leyes de la naturaleza (sin intervencin humana), se denomina ladera natural, o simplemente ladera. ladera.TALUDES ARTIFCIALES: ARTIFCIALES: Superficies inclinadas que unen los desniveles del terreno, producto de actividades de construccin, ya sea por corte o relleno. relleno.LOS TERRAPLENES O LADERAS: LADERAS: Son taludes o corte natural del terreno que se producen por efectos de la naturaleza sin que intervenga la mano del hombre. hombre.Cuando el hombre lo realiza se denomina talud artificial, que puede ser de corte o simplemente talud. talud. Para efectuar algn corte se realiza la excavacin en una o ms formaciones geolgicas. geolgicas.27.11.108TALUDES Y LADERASPLATAFORMA SUPERIOR ESCARPE SUPERIOR NIVEL FREATICOm 1PENDIENTE PREDOMINANTE ALTURAALTURA DEL NIVEL FREATICOPIE DE LADERALADERA NATURAL LADERA NATURAL27.11.10 9TALUDES Y LADERASZANJA DE CORONACION CABEZA PENDIENTE NIVEL FREATICO1 m 1ALTURAALTURA DEL NIVEL FREATICOPIE DE TALUD27.11.10TALUD ARTIFICIAL10Elementos constitutivos en el talud o ladera:1. Altura Es la distancia vertical entre el pie y la cabeza, la cual se presenta claramente definida en taludes artificiales pero es complicada de cuantificar en las laderas. 2. Pie Corresponde al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte inferior. 3. Cabeza o escarpe Se refiere al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte superior.4. Altura de nivel fretico Distancia vertical desde el pie del talud o ladera hasta el nivel de agua medida debajo de la cabeza.5. Pendiente Es la medida de la inclinacin del talud o ladera. Puede medirse en grados, en porcentaje o en relacin m/1.27.11.10Ejemplo: Pendiente: 45, 100% o 1H:1V11NOMENCLATURA DE UN DESLIZAMIENTOLos procesos activos de los taludes y laderas corresponden generalmente, a movimientos hacia abajo y hacia afuera de los materiales que conforman un talud de roca, suelo natural o relleno, o una combinacin de ellos. Los movimientos ocurren generalmente, a lo largo de superficies de falla, por cada libre, movimientos de masa, erosin o flujos.27.11.10 12NOMENCLATURA DE UN DESLIZAMIENTOCORONAESCARPE PRINCIPALCABEZA COSTADOESCARPE SECUNDARIOSUPERFICIE DE FALLA27.11.10BASE PIE DE FALLA PUNTA13NOMENCLATURA DE UN DESLIZAMIENTO1. Escarpe principal Corresponde a una superficie inclinada a lo largo de la periferia del rea en movimiento. La continuacin de la superficie del escarpe dentro del material forma la superficie de falla. 6. Pie de la superficie de falla La lnea de interceptacin (algunas veces tapada) entre la parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno.2. Escarpe secundario 7. Base Una superficie muy inclinada producida por El rea cubierta por el material perturbado desplazamientos diferenciales dentro de la masa abajo del pie de la superficie de falla. que se mueve. 3. Cabeza 8. Costado o flanco Las partes superiores del material que se Un lado (perfil lateral) del movimiento. mueve a lo largo del contacto entre el material perturbado y el escarpe principal. 4. Cima El punto ms alto del contacto entre el material perturbado y el escarpe principal. 9. Superficie original del terreno La superficie que exista antes de que se presentara el movimiento.5. Corona El material que se encuentra en el sitio, inalterado y adyacente a la parte ms alta del escarpe principal.27.11.1010.Derecha e izquierda Para describir un deslizamiento se prefiere usar la orientacin geogrfica, pero si se emplean las palabras derecha e izquierda debe referirse al deslizamiento observado desde la corona 14 mirando hacia el pie.DIMENSIONES DE UN DESLIZAMIENTOPara definir las dimensiones de un movimiento se utiliza la terminologa recomendada por el IAEG (Figura 1.3):27.11.1015DIMENSIONES DE UN DESLIZAMIENTOANCHO DE MASA DESPLAZADA ANCHO SUPERFICIE DE FALLALONGITUD TOTAL LONGITUD DE MASA DESLIZADA LONGITUD SUPERFICIE DE FALLA PROFUNDIDAD MASA DESPLAZADALONGITUD LINEA CENTRALPROFUNDIDAD SUPERFICIE DE FALLA27.11.1016DIMENSIONES DE UN DESLIZAMIENTOAncho de la masa desplazada Wd Profundidad de la masa Ancho mximo de la masa desplazada desplazada Dd perpendicularmente a la longitud, Ld. Mxima profundidad de la masa movida perpendicular al plano conformado por Wd y Ld Ancho de la superficie de falla Wr Ancho mximo entre los flancos del deslizamiento perpendicularmente a la longitud Lr. Profundidad de la superficie de falla Dr Mxima profundidad de la superficie de falla con respecto a la superficie original del terreno, medida perpendicularmente al plano. Longitud total L Distancia mnima desde la punta a la corona del deslizamiento. Longitud de la lnea central Lcl Distancia desde la punta hasta la corona de deslizamiento a lo largo de puntos sobre la superficie original. 17Longitud de la masa deslizada Ld Distancia mnima entre la punta y la cabeza. Longitud de la superficie de falla Lr Distancia mnima desde el pie de la superficie de falla y la corona. 27.11.10PLANEAMIENTO DE LA ESTABILIDAD DE UN TALUD1. Recoleccin preliminar de datos geolgicos a partir de fotos, mapeo superficial y registro de perforaciones diamantinas. 3. Taludes en la que no existe discontinuidades desfavorables o taludes en la que la falla no se identifica principalmente. No se necesita futuros anlisis. El ngulo del talud se determina desde consideraciones operativas.2. Anlisis preliminar de los datos geolgicos para establecer los principales patrones geolgicos. Hay que examinar estos patrones en relacin con los taludes propuestos del tajo para verificar la probabilidad del desarrollo de deslizamientos.4. Taludes en la que existen discontinuidades desfavorables, en la que una falla debera ser crtica en etapas posteriores de la operacin minera; hay que estudiarlo profundamente. 5. Detallada investigacin geolgica de las reas del talud crtico en base a mapeos superficiales y registro de perforaciones diamantinas. 27.11.10 7. Instalacin de piezmetros y taladros para establecer los patrones del flujo de agua subterrnea y monitorear los cambios de estos niveles.186. Pruebas de corte directo de discontinuidad particularmente si existe arcilla o espejo de falla.8. Reanalizar las reas del talud crtico en base a la detallada informacin de las etapas 5, 6 y 7, usando tcnicas de equilibrio para fallas circulares, planares y de cua. Examinar otros tipos de falla inducidos por alteracin, trituracin, etc.9.Examinar taludes en la que el riesgo de falla es alto en trminos del diseo del tajo. Las opciones son: a.Echar el talud. b.Estabilizar el talud por medio de drenaje o en casos especiales mediante pernos de roca o cables tensados. c.Aceptar el riesgo de falla e implementar un programa de monitoreo para predecir la falla.10. Estabilizacin del talud por drenaje o refuerzo.11. Acepta el riesgo de falla en lase a la habilidad de predecir y acomodarse al deslizamiento salvando equipo y personal. Utilizar tcnicas mas avanzadas..27.11.1019PROCESOS EN LA ETAPA DE DETERIOROEl deterioro comprende la alteracin fsica y qumica de los materiales y su subsecuente desprendimiento o remocin. Que incluye la alteracin mineralgica, efectos de abrasin. Asimismo, el inicio y propagacin de fracturas que es de cuidado en la destruccin de la superficie que puede conducir a cadas de roca o colapso del talud. El deterioro, en el tiempo puede dar lugar a la necesidad de mantenimiento o construccin de obras de estabilizacin. Al deterioro, se da poca atencin en el momento del diseo. Cuando un talud se corta, para la construccin de una va, ocurre una relajacin de los esfuerzos de confinamiento y una exposicin al medio ambiente, cambindose la posicin de equilibrio por una 27.11.10 de deterioro acelerado. La clasificacin de deterioro20fue propuesta por Nicholson y Hencher (1997).1. CAIDA DE GRANOSConsiste en la cada de granos individuales de la masa de roca con desintegracin Fsica. Depende de la resistencia de las uniones intergranulares y las microgrietas relacionadas con los granos. Causa un debilitamiento general del material de roca. No representa una amenaza en s misma pero puede conducir a la prdida de soporte y subsecuente colapso en pequea escala. Los finos pueden sedimentarse y producir depsitos dentro de las estructuras de drenaje. Como solucin se sugiere la limpieza de los residuos en el pie del talud y el cubrimiento con tcnicas de bioingeniera concreto lanzado y refuerzo local, donde exista riesgo de 27.11.10 colapso.212. DescostramientoCada de descostramiento de material de la masa de roca. Que, tienen forma de lminas con una dimensin significativamente menor a las otras dimensiones. Puede reflejar la litologa, o puede reflejar la penetracin de la meteorizacin. Los fragmentos en forma de lminas no son grandes y no constituyen una amenaza significativa, sin embargo, se produce un depsito de sedimentos en el pie del talud.27.11.10223. Formacin, inclinacin y cada de losas de rocaSe forman prismas o pequeas placas con dimensin mnima de 50 mm, pudiendo existir deslizamiento. Pueden caer grandes bloques de material y pueden significar una amenaza importante, causando dao a canales de drenaje, pavimentos o puede crear taludes negativos. Como tratamiento se sugiere la construccin de gradas o escaleras, bermas intermedias, refuerzo con pernos o estructuras de contencin.27.11.1023Cadas de bloquesPueden caer por gravedad, en forma ocasional bloques individuales de roca de cualquier dimensin, produciendo un deterioro en la estructura del talud. La amenaza es difcil de predecir debido al gran rango de tamaos que pueden caer y especialmente los bloques grandes pueden causar dao estructural. En ocasiones bajan saltando y rodando y pueden caminar grandes distancias. Estos cados corresponden a las cadas de roca en la clasificacin general de movimientos en taludes. Como tratamiento se sugiere la construccin de gradas, la utilizacin de mallas de acero, 27.11.10 concreto lanzado, etc.24Desmoronamiento del taludEl desmoronamiento general del talud produce la cada de bloque de diversas dimensiones en forma semicontinua. Puede causar una amenaza significativa y crear grandes acumulaciones de detritos en el pie del talud. Las reas con desintegracin severa pueden requerir soporte total o disminuir el ngulo de inclinacin del talud.27.11.10 25erosinLa erosin es el desprendimiento, transporte y depositacin de partculas o masas pequeas de suelo o roca, por accin de las fuerzas generadas por el movimiento del agua. El flujo puede concentrarse en canales produciendo surcos.27.11.1026Flujo de detritosEl desprendimiento y transporte de partculas gruesas y finas en una matrz de agua y granos en forma de flujo seco o saturado. Los flujos de detritos son impredecibles, mueven grandes volmenes de material y pueden crear una amenaza moderada a alta.27.11.1027ColapsoBloques independientes de gran tamao colapsan debido a la falta de soporte vertical. El tamao de los bloques es de ms de 500 mm e incluyen los taludes negativos (overhangs). Representa una escala grande de amenaza, de acuerdo a su tamao y potencial de colapso. Las soluciones incluyen concreto, estructuras de refuerzo, submuracin y otras estructuras de 27.11.10 retencin.28DisolucinLa disolucin de materiales solubles en agua que puede ser acelerado por las condiciones locales, especialmente la presencia de aguas agresivas. Puede producir cavidades internas que podran colapsar o formar crcavas karsticas. Como tratamiento se sugiere la inyeccin o relleno de las cavidades o 27.11.10 la construccin de estructuras de puente.29Agrietamiento co-ssmicoLos eventos ssmicos pueden producir agrietamientos especialmente en los materiales rgidos y frgiles. Los agrietamientos cossmicos debilitan la masa de talud y generan superficies preferenciales de falla. El agrietamiento cossmico es menor cuando existe buen refuerzo subsuperficial con races de la cobertura vegetal. 27.11.1030