TIPOS DE ROTURA EN TALUDES
ROCOSOS
Análisis de la estabilidad de taludes
La estabilidad de un talud está determinada por
factores geométricos (altura e inclinación),
factores geológicos (que condicionan la presencia
de planos y zonas de debilidad y anisotropía en el
talud), factores hidrogeológicos (presencia de
agua) y factores geotécnicos o relacionados con el
comportamiento mecánico del terreno (resistencia
y deformabilidad).
Estudio geológico detallado
1.
composición.
Perfil
litológico
del
terreno con características propias y de
contactos o espesores. Suelos, depósitos
de roca transportada; rocas “in situ” :
horizontes meteorizados y saproliticos.
2.
Discontinuidades estructurales.
Estratificaciones, foliaciones, diaclasas,
fracturas y fallas (tectónicas).
3.
Parámetros hidro–Estructurales. Se relacionan con
aquellos parámetros asociados a las
discontinuidades estructurales, tales como:
b)
Espaciado: entre menos espaciado mas
desfavorable
c)
Persistencia la extensión de la discontinuidad
a mayor extensión menos estable.
d)
Rugosidad: cuanto menor sea la rugosidad
menos competente
e)
Apertura: A menor apertura las condiciones
serán mejor
f)
Relleno: cuando los materiales son blandos la
masa rocosa es menos competente
g)
Presencia de agua en la discontinuidad y una
apreciación cuantitativa, o al menos cualitativa,
de su cantidad, presión y limpieza.
4.
Ocurrencia de deslizamientos en zonas cercanas
y similares, desde el punto de vista litológico y
estructural.
5.
Climatología
6.
Tipo de vegetación y longitud de las raíces
7.
Reptaciones en el área
8.
Accidentes morfológicos en el área o cercanos.
9.
Red de flujo o en caso de no existir como tal,
superficies dominantes de flujo (mecánica e
hidrogeología).
TALUDES EN ROCA
Análisis cinemático
Los modelos de rotura más frecuentes son:
1. Rotura plana,
2. En cuña,
3. Por vuelco,
4. Circular
Incluye la representación estereográfica de las
condiciones estructurales de algunos de ellos.
Rotura planar
Condiciones:
1. Rocas sedimentarias y metamórficas
2.
3. El plano de rotura ha de ser más o menos
paralelo al del talud (+ ó – 20°).
EJERCICIO APLICATIVO
Enunciado del problema: En un desarrollo minero a cielo abierto, la
existencia de un talud, en roca arenisca, de 14 metros de altura, con orientación (en notación dip direction/dip): 224º / 64º, presenta fracturación. El punto de intersección con el plano del talud, de la rotura dominante, se localiza sobre este a una altura de 3.4 m, medida desde el pie del talud. Esa misma fractura, aflorante sobre la cresta del talud a 3.2 m del borde, se desarrolla como grieta de tracción con profundidad de 3.2 m. Durante la exploración in situ se observa que la grieta de tracción contiene una columna de 2m de agua.
A continuación se registra el levantamiento de datos estructurales (orientación de las discontinuidades localizadas en el talud): 232º/68º, 223º/36º, 228º/42º, 239º/37º, 232º/31º, 217º/41º, 210º/32º, 225º/45º, 239º/43º, 238º/47º, 215º/48º, 224º/31º, 230º/50º, 198º/51º, 212º/42º, 218º/36º, 251º/43º, 223º/53º, 227º/55º, 222º/58º, 228º/43º, 253º/35º, 210º/39º, 205º/43º, 195º/44º y 246º/40º.
EJERCICIO APLICATIVO
La caracterización geo mecánica de muestras procedentes del macizo rocoso señalan que la roca intacta presenta los siguientes parámetros de resistencia:
cohesión (c’): 28.4 kN/m2, ángulo de fricción interna (Ø): 30º. Asuma que el geo
material tiene un peso unitario (𝛾) de 25.14 kN/m3.
Utilice el programa Dips para determinar:
a. El número de familias de discontinuidades que presenta el plano del talud.
b. Interprete el resultado obtenido en la representación estereográfica señalando el modelo de rotura que potencialmente puede presentarse.
c. Determinar el ángulo que forma el plano del talud con la horizontal (β) y el ángulo de salida de la fractura dominante sobre el talud (α).
d. Elabore un esquema (boceto geométrico) del talud con la información que presenta el problema y aquélla que se deriva de su solución.
FACTOR DE SEGURIDAD H = 14m-3.4m = 10.6m 10.6 − 3.2 𝑠𝑒𝑛(43) = 10.85𝑚 1 2 ∗ 9.8 𝐾𝑁 𝑚3 ∗ 2 𝑚 ∗ 10.8𝑚 = 106.33 𝐾𝑁/𝑚 1 2 ∗ 9.8 𝐾𝑁 𝑚3∗ 2𝑚2= 19.6 KN/m 𝑤 = 12 ∗ 25.14 kN/m3 * 10.6𝑚2 (1;( 3.2𝑚 10.6𝑚)2 𝑡𝑎𝑛43 - 1 𝑡𝑎𝑛64) = 687.68𝑘𝑁/𝑚 F.S = 28.4 𝑘𝑁 𝑚2 ∗10.6 𝑚: 687.68∗cos 43 ;106.33;19.6∗𝑠𝑒𝑛 43 tan (30) 6.87.68∗𝑠𝑒𝑛 43 :19.6∗cos (43) = 1.08 ESTABLE
FACTOR DE SEGURIDAD H = 14m-3.4m = 10.6m 10.6 − 3.2 𝑠𝑒𝑛(43) = 10.85𝑚 1 2 ∗ 9.8 𝐾𝑁 𝑚3 ∗ 2 𝑚 ∗ 10.8𝑚 = 106.33 𝐾𝑁/𝑚 1 2 ∗ 9.8 𝐾𝑁 𝑚3∗ 2𝑚2= 19.6 KN/m 𝑤 = 12 ∗ 25.14 kN/m3 * 10.6𝑚2 (1;( 3.2𝑚 10.6𝑚)2 𝑡𝑎𝑛43 - 1 𝑡𝑎𝑛64) = 687.68𝑘𝑁/𝑚 F.S = 28.4 𝑘𝑁 𝑚2 ∗10.6 𝑚: 687.68∗cos 43 ;106.33;19.6∗𝑠𝑒𝑛 43 tan (30) 6.87.68∗𝑠𝑒𝑛 43 :19.6∗cos (43) = 1.08 ESTABLE
Corresponde al deslizamiento de un bloque en forma de cuña, formado por dos planos
de discontinuidad, a favor de su línea de intersección
Común en macizos rocosos con discontinuidades bien marcadas, (fallas, fracturas, etc.)
MÉTODO DE HOEK Y BRAY PARA ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUÑA
Este método calcula el factor de seguridad de una cuña, dónde se
incorpora la geometría de un talud, diferentes resistencias al
cortante de los dos planos de deslizamiento y el agua subterránea
(Hoek et al., 1973). Sin embargo, la limitación de este análisis es que
no se analiza la grieta tensión, y las fuerzas externas que pudieran
incluir pernado
La distribución de la presión de agua asumido para este análisis se
basa en la hipótesis de que la cuña en sí es impermeable y que el
agua entra en la parte superior de la cuña a lo largo de líneas de
intersección 3 y 4 y fluye en el frente del talud a lo largo de líneas de
intersección 1 y 2.
A. Caso General: Factor de seguridad considerando cohesión,
fricción y presión del agua
Una vez realizado el análisis cinemático, usando métodos estereográficos, se procede a calcular el Factor de seguridad
Factor de seguridad considerando cohesión, fricción y presión del agua
Se produce en taludes de macizos rocosos
donde los estratos presentan buzamiento
contrario a la inclinación del talud y
dirección paralela o subparalela al mismo.
En general, los estratos aparecen fracturados
en bloques a favor de sistemas de
discontinuidades ortogonales entre sí. Este
tipo de rotura implica un movimiento de
rotación de los bloques, y la estabilidad de
los mismos no está
únicamente condicionada por su resistencia
al deslizamiento.
VUELCO
DE
ESTRATOS
Bloques rocosos de un
talud que han sufrido
proceso
de vuelco
Esquemas de taludes
con estructura favorable
Para que se produzca vuelco de estratos, su buzamiento debe ser mayor que la suma del ángulo de fricción más el ángulo de la estratificación con la vertical
ANALISIS DE FALLA CIRCULAR
Se llama rotura circular a aquella en la que la superficie de deslizamiento es asimilable a una superficie cilíndrica cuya sección transversal se asemeja a un arco de círculo.
Este tipo de rotura se suele producir en terrenos homogéneos, ya sea suelos o rocas altamente fracturadas, sin direcciones preferenciales de deslizamiento.
El método más utilizado para resolver el cálculo de estabilidad por rotura circular es el de las dovelas o rebanadas, que es bastante laborioso, por lo que se suele realizar ayudándose de programas de ordenador.
