diplomado en geomecÁnica subterrÁnea y...
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DIPLOMADO EN GEOMECÁNICA SUBTERRÁNEA Y
SUPERFICIAL
INFORME TÉCNICO DE SUSTENTACIÓN DE CURSO
VIRTUAL OFFLINE (ITSCVO)
CURSO
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES
ESTUDIO
CONSTRUCCIÓN DE DIQUE COMO ESTABILIZACIÓN
DE DEPOSITOS DE MATERIAL INERTE Y BOTADERO
DE MATERIAL DE PRESTAMO
ALUMNO: EDER JESÚS GAMARRA ÁLVAREZ
DOCENTE: ING. GUILLERMO RODRIGUEZ CAYLLAHUA
LIMA-PERÚ, DICIEMBRE 2017
2
INDICE
1 INTRODUCCION ........................................................................................ 5
2 RESUMEN EJECUTIVO ............................................................................. 6
3 OBJETIVOS Y ALCANCES ......................................................................... 7
3.1 OBJETIVO GENERAL .......................................................................... 7
3.2 OBJETIVO ESPECIFICO ...................................................................... 7
4 UBICACIÓN DEL PROYECTO .................................................................... 7
5 ASPECTOS GEOLÓGICOS ........................................................................ 8
5.1 CARACTERIZACIÓN DE LA MASA ROCOSA ..................................... 8
6 SISMICIDAD ............................................................................................... 9
6.1 COEFICIENTE SISMICO ...................................................................... 9
7 INVESTIGACIONES BÁSICAS ................................................................. 11
7.1 PROPIEDADES GEOTÉCNICAS ....................................................... 11
8 METODOLOGIA DE ANÁLISIS ................................................................. 12
8.1 MÉTODOS DE DOVELAS .................................................................. 12
8.1.1 BISHOP SIMPLIFICADO .............................................................. 12
8.1.2 JANBU SIMPLIFICADO ............................................................... 13
8.1.3 SPENCER .................................................................................... 13
8.2 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE LA ZONA 01 ................................... 14
8.2.1 CONDICIONES ESTÁTICAS ....................................................... 14
8.2.2 CONDICIONES PSEUDOESTÁTICAS......................................... 16
8.2.3 MEJORAMIENTO DEL TALUD .................................................... 18
8.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE LA ZONA 02 ................................... 24
8.3.1 CONDICIONES ESTÁTICAS ....................................................... 24
8.3.2 CONDICIONES PSEUDOESTÁTICAS......................................... 26
8.3.3 MEJORAMIENTO DEL TALUD .................................................... 27
3
9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................. 31
10 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................... 33
INDICE DE CUADROS
Cuadro 1 Propiedades correspondientes a la zona 01 ................................. 11
Cuadro 2 Propiedades correspondientes a la zona 02 ................................. 11
Cuadro 3 Propiedades mejoradas – Zona 01 ............................................... 20
Cuadro 4 Propiedades del soporte ............................................................... 27
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Perfil de depósitos de material inerte en talud ..................................... 7
Figura 2. Caja de Testigos obtenido de la perforación de diamantina ................ 8
Figura 3. Distribución de aceleraciones en el Perú para un periodo de exposición de 50 años y 10% de probabilidad de excedencia. Bolaños,2004. ................... 10
Figura 4. Equilibro de Fuerzas – Bishop Simplificado ...................................... 12
Figura 5. Fuerzas entre dovelas – Spencer ..................................................... 14
Figura 6. Análisis estático, Zona 01 – Bishop Simplificado .............................. 15
Figura 7. Análisis estático, Zona 01 – Janbu Simplificado ................................ 15
Figura 8. Análisis estático, Zona 01 – Spencer ................................................ 16
Figura 9. Análisis Pseudo-estático, Zona 01 – Bishop Simplificado ................. 17
Figura 10. Análisis Pseudo-estático, Zona 01 – Janbu Simplificado ................. 17
Figura 11. Análisis Pseudo-estático, Zona 01 – Spencer ................................. 18
Figura 12. Tipos de crecimiento de presas de relaves ..................................... 19
Figura 13. Granulometría recomendada del enrocado ..................................... 19
Figura 14. Ensayo Triaxial de la matriz del enrocado ....................................... 19
Figura 15. Variación del Ángulo de Fricción Interna con el Esfuerzo Normal, Leps(1970)....................................................................................................... 20
Figura 16. Configuración del talud para la contención del material inerte......... 21
Figura 17. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 01 – Bishop Simplificado ........................................................................................................................ 21
Figura 18. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 01 – Janbu Simplificado22
Figura 19. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 01 – Spencer ................ 22
4
Figura 20. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 01 – Bishop Simplificado ..................................................................................................... 23
Figura 21. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 01 – Janbu Simplificado ..................................................................................................... 23
Figura 22. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 01 – Spencer ... 24
Figura 23. Análisis Estático del talud, Zona 02 – Bishop Simplificado .............. 24
Figura 24. Análisis Estático del talud, Zona 02 – Janbu Simplificado ............... 25
Figura 25. Análisis Estático del talud, Zona 02 – Spencer ............................... 25
Figura 26. Análisis Pseudo-estático del talud, Zona 02 – Bishop Simplificado . 26
Figura 27. Análisis Pseudo-estático del talud, Zona 02 – Janbu Simplificado .. 26
Figura 28. Análisis Pseudo-estático del talud, Zona 02 – Spencer ................... 27
Figura 29. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 02 – Bishop Simplificado ........................................................................................................................ 28
Figura 30. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 02 – Janbu Simplificado28
Figura 31. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 02 – Spencer ................ 29
Figura 32. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 02 – Bishop Simplificado ..................................................................................................... 29
Figura 33. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 02 – Janbu Simplificado ..................................................................................................... 30
Figura 34. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 02 – Spencer ... 30
............................................................................................................................................
5
1 INTRODUCCION
En la actualidad, en los diversos proyectos civiles, se suele alterar la geometría
de las laderas, ya sea para la conformación de una plataforma, o debido a que
se realiza corte en el talud a fin de ubicar alguna estructura geotécnica, para
estos casos se debe realizar un análisis de la estabilidad del talud a fin de evitar
alguna posible falla, para ello se requiere realizar dos tipos de análisis: uno es el
análisis estático cuyo factor de seguridad mínimo es considerado 1.50 y el otro
corresponde a un análisis pseudoestatico cuyo factor de seguridad mínimo es
considerado 1.00, el cual simula el efecto del sismo bajo una fuerza horizontal.
Para realizar el análisis de estabilidad previamente se debe definir dos tipos de
falla: circular y no circular, como también se define el método, el cual se basa en
diferentes consideraciones de equilibrio que tomaron los autores de estos
métodos, cabe mencionar que cada método tiene sus bondades y deficiencias,
por lo que dependiendo de la estratigrafía del terreno y sus condiciones
geotécnicas se seleccionará un método en específico.
El presente informe corresponde al “Análisis de estabilidad de los diques de
contención de material inerte”, para el análisis se considera el criterio de rotura
de Mohr Coulomb, en donde se usarán los parámetros de resistencia de
cohesión (c) y ángulo de fricción (φ), los cuales son obtenidos del ensayo de
corte directo y ensayo triaxial. Por otro lado, en caso se tenga resultados
desfavorables y exista inestabilidad del talud, se propondrá soluciones de
estabilización.
6
2 RESUMEN EJECUTIVO
En el presente informe se evalúa el análisis de estabilidad de los taludes
correspondientes a la zona 01 y 02 de la mina CGI mediante los métodos de
Bishop simplificado, Janbu simplificado y Spencer para condiciones estáticas y
pseudo-estáticas.
La mina CGI está conformado por roca granito, la cual se encuentra a poca
profundidad del terreno natural, lo cual limita las fallas locales y generales del
talud en la zona del depósito por encima del terreno natural.
Referente al criterio de equilibrio límite para el análisis de estabilidad de talud,
el más recomendado es el método de Spencer, por considerar el equilibrio de
fuerzas y momentos, lo cual asemeja más las condiciones reales del talud.
Según el análisis de estabilidad de talud, se define que la configuración del
crecimiento de diques de contención de la zona 01 por el método “upstream” es
muy inestable, por ello se debe cambiar la configuración al método “centerline”
lo cual permite una condición más estable para el depósito permanente de
material inerte. Por otro lado, en la zona 02 se presentan solo fallas locales en el
talud del dique de contención, es por ello que se recomienda la colocación de
geotextiles tejidos que brinden una mayor resistencia al corte de la superficie de
falla.
7
3 OBJETIVOS Y ALCANCES
3.1 OBJETIVO GENERAL
Analizar la estabilidad de los diques de contención de material inerte bajo
condiciones estáticas y pseudoestaticas y proponer métodos de estabilización
en caso se tenga problemas de estabilidad.
3.2 OBJETIVO ESPECIFICO
Determinar las propiedades de resistencia de los materiales que
conforman el talud.
Definir el método de análisis de estabilidad de talud.
Determinar la superficie de falla critica.
Definir métodos de estabilización para asegurar la estabilidad del talud.
4 UBICACIÓN DEL PROYECTO
El proyecto de la explotación del yacimiento de la mina CGI, está ubicada en la
Cordillera de los Andes del Perú, en el distrito de San Marcos, Región de Ancash.
Figura 1. Perfil de depósitos de material inerte en talud
Zona 01
Zona 02
8
5 ASPECTOS GEOLÓGICOS
La zona de estudio abarca el extremo SE del Departamento de Ancash, así como
la parte occidental de Huánuco estando comprendida dentro de la Cordillera de
los Andes, caracterizada por una topografía abrupta. Las faldas de las montañas
son empinadas y profundas, producto de la rápida profundización de los
efluentes en relación con el levantamiento de los Andes. El basamento rocoso
corresponde a roca ígnea, en su mayoría “Granito”, subyaciendo depósitos
deluviales que corresponden a acumulaciones de gravas, bolones y bloques de
hasta 3,0 m de tamaño máximo y presentan matrices limosas; por encima del
terreno natural, se deposita el material estéril correspondiente a la merma de
minerales, lo cual debe ser contenido mediante un dique para evitar la
contaminación medio ambiental.
5.1 CARACTERIZACIÓN DE LA MASA ROCOSA
La roca presente en la zona de estudio corresponde a un granito (ver Figura 2)
según el sondeo de diamantina rotativa que se realizó en el talud natural previo
al depósito del material inerte. En el estrato inicial de poco espesor, se encuentra
el deposito deluvial correspondiente a una grava limosa y posterior a ello ya se
encuentra el contacto con el basamento rocoso. (Ver Figura 1).
Figura 2. Caja de Testigos obtenido de la perforación de diamantina
9
6 SISMICIDAD
De acuerdo al Mapa de Zonificación Sísmica propuesto en la Norma de Diseño
Sismo resistente E.030 del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE, 2006),
el área de estudio se encuentra comprendida en la Zona 3, correspondiéndole
una sismicidad moderada a alta.
La sismicidad histórica en la zona central del Perú está dominada por sismos
generados a lo largo de la fosa Perú-Chile, en donde la placa de Nazca subduce
hacia el Este por debajo de la placa Sudamericana a una tasa de desplazamiento
relativo de 60 a 75 mm/año. Los movimientos a lo largo de la interfase de las
placas de Nazca y Sudamericana han producido sismos con magnitudes entre
8,0 y 9,0 Mw en los últimos 50 años.
6.1 COEFICIENTE SISMICO
El coeficiente sísmico de acuerdo a la definición del Dr. Edward Kavazanjian es
considerado como un coeficiente de fuerza lateral usado en el análisis
pseudoestático de equilibrio limite, el cual representa la carga sísmica en taludes
y estructuras de retención de tierra usando el análisis de equilibrio limite.
De acuerdo a la recomendación del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los
Estados Unidos (U.S. Army Corps of Engineers, USACE, Hynes y Franklin, 1984,
Federal Highway Administration, 1997), sugieren el uso de un coeficiente sísmico
igual al 50% de la aceleración pico de diseño. La recomendación del Cuerpo de
Ingenieros está basada en la aplicación del método de Newmark para calcular
desplazamientos permanentes en presas de tierra utilizando más de 350
registros sísmicos, concluyéndose que estas estructuras analizadas con el
método pseudo-estático con factores de seguridad mayores que 1,0 utilizando
un coeficiente sísmico horizontal de 0,5xPGA no desarrollan deformaciones
mayores a 1,0 m.
Por otro lado, en la normativa peruana sobre taludes (E.050 y CE.020) no se
expresa recomendación respecto a qué fracción del PGA de 475 años
corresponde el coeficiente sísmico a utilizar para el análisis pseudo-estático de
estabilidad de taludes, por lo tanto, según el mapa de iso-aceleraciones indicado
10
en la Figura 3, la zona de estudio presenta un PGA de 0.26g, por consiguiente,
el coeficiente sísmico seria de 0.13 para la zona del proyecto.
Figura 3. Distribución de aceleraciones en el Perú para un periodo de
exposición de 50 años y 10% de probabilidad de excedencia. Bolaños,2004.
PGA=0.26
g
11
7 INVESTIGACIONES BÁSICAS
En base a las investigaciones geotécnicas realizadas, se determinó la existencia
de depósitos deluviales, material de contacto y el basamento rocoso a poca
profundidad. Posteriormente, debido a la necesidad de aislar el material
contaminado, se almaceno el material inerte, material inadecuado y material de
desmonte, los cuales son retenidos mediante diques. En base a la secuencia de
sondeos geotécnicos se obtuvo los perfiles mostrados en la Figura 1.
7.1 PROPIEDADES GEOTÉCNICAS
Según ensayos de laboratorio se puede definir que la roca existente está
conformada por un granito, de la cual la zona 01 presenta un peso específico
de 2.00 Ton/m3, mientras que la zona 02 presenta un mayor peso específico
de 2.60 Ton/m3. Por otro lado, el ángulo de fricción de 25° y 28°, y la cohesión
de 100 MPa y 120 MPa para la zona 01 y 02 respectivamente.
Por otro lado, superficialmente se encuentra el suelo que varía sus propiedades
según lo que se muestra en el Cuadro 1 y 2
Cuadro 1 Propiedades correspondientes a la zona 01
Cuadro 2 Propiedades correspondientes a la zona 02
12
8 METODOLOGIA DE ANÁLISIS
Se realizará un análisis de estabilidad de taludes para las dos zonas que se
indicaron previamente, para cada uno se evaluará sus condiciones estáticas y
pseudo-estáticas del talud, apoyándose del software Slide.
Para el análisis se aplicará los métodos de dovelas de:
Bishop simplificado
Jambu simplificado
Spencer
8.1 MÉTODOS DE DOVELAS
El método de dovelas divide la masa deslizante en porciones o tajadas verticales
denominadas dovelas (slices). La superficie de falla se puede considerar circular
y general (no-circular). A continuación se define algunos métodos que aplican el
criterio de dovelas.
8.1.1 BISHOP SIMPLIFICADO
En el método simplificado de Bishop se considera que las fuerzas en las paredes
laterales de las dovelas son horizontales, es decir, no considera esfuerzos de
corte entre las dovelas (Ver Figura 4). Este método satisface el equilibrio de
momentos y equilibrio de fuerzas en la dirección vertical.
Figura 4. Equilibro de Fuerzas – Bishop Simplificado
13
El método simplificado de Bishop (1955) calcula el factor de seguridad mediante
la siguiente ecuación:
𝐹 =𝛴[
𝑐′𝛥𝑙 𝑐𝑜𝑠𝛼+(𝑊−𝑢𝛥𝑙 𝑐𝑜𝑠𝛼)𝑡𝑎𝑛𝜙′
𝑐𝑜𝑠𝛼+(𝑠𝑒𝑛𝛼 𝑡𝑎𝑛𝜙′)/𝐹]
𝛴 𝑊𝑠𝑒𝑛𝛼
Donde:
W: Peso de la dovela
u: presión de poros
F: Factor de Seguridad
c’: cohesión efectiva
φ’: ángulo de fricción efectivo
α: ángulo entre la tangente de la base de la dovela y la horizontal
b: ancho de la dovela
h: altura de la dovela
Δl: longitud de la base de la dovela
8.1.2 JANBU SIMPLIFICADO
En el método Janbu (1954, 1973) presentó el Procedimiento General de Dovelas
(GPS), el cual solo satisface el equilibrio de fuerzas (Duncan y Wright, 2005). El
GPS produce valores de FS idénticos a aquellos calculados por procedimientos
más rigurosos; sin embargo, no siempre produce soluciones que converjan a un
error aceptable. El procedimiento simplificado de Janbu (Janbu et al., 1956;
Janbu,1973) está basado en la asunción de que las fuerzas entre dovelas son
solo horizontales. La fuerza normal es calculada sumando fuerzas en la dirección
vertical, ignorando las fuerzas de corte entre dovelas.
La suma de las fuerzas entre dovelas se cancela en este análisis. resolviendo
para el FS, se tiene que:
8.1.3 SPENCER
El método de Spencer es un método que satisface totalmente el equilibrio tanto
de momentos como de esfuerzos. El método de Spencer (1967) se basa en la
14
suposición de que las fuerzas entre dovelas son paralelas las unas con las otras,
es decir, que tienen el mismo ángulo de inclinación, como se puede apreciar en
la Figura 5.
Figura 5. Fuerzas entre dovelas – Spencer
Spencer plantea dos ecuaciones: una de equilibrio de fuerzas y otra de equilibrio
de momentos, las cuales se resuelven para calcular los factores de seguridad F
y los ángulos de inclinación de las fuerzas entre dovelas
8.2 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE LA ZONA 01
8.2.1 CONDICIONES ESTÁTICAS
Para el análisis estático del talud, se define como condición estable para los
factores de seguridad mayores a 1.50 y los menores a dicho valor son
considerados inestables. En el talud correspondiente a la zona 01, se observa
en las Figuras 6, 7 y 8 que mediante los diversos métodos aplicados la condición
estática del talud es inestable, teniendo fallas generales en el rango de 1.20 a
1.40, mientras que las fallas locales se encuentran con valores de FS menores
a 1.00.
15
Figura 6. Análisis estático, Zona 01 – Bishop Simplificado
Figura 7. Análisis estático, Zona 01 – Janbu Simplificado
16
Figura 8. Análisis estático, Zona 01 – Spencer
8.2.2 CONDICIONES PSEUDOESTÁTICAS
Para el análisis pseudo-estático del talud, se considera el efecto del sismo como
una fuerza horizontal, denominado coeficiente sísmico cuyo valor para el
presente estudio es de 0.13 como se indica en el ítem 6.1, además se define
como condición estable para los factores de seguridad mayores a 1.00 y los
menores a dicho valor son considerados inestables. En el talud correspondiente
a la zona 01, se observa en las Figuras 9, 10 y 11 que la condición pseudo-
estática del talud es inestable, teniendo fallas generales en el rango de 0.85 a
0.95, mientras que las fallas locales se encuentran con valores de FS menores
a 0.50 a 0.70.
17
Figura 9. Análisis Pseudo-estático, Zona 01 – Bishop Simplificado
Figura 10. Análisis Pseudo-estático, Zona 01 – Janbu Simplificado
18
Figura 11. Análisis Pseudo-estático, Zona 01 – Spencer
8.2.3 MEJORAMIENTO DEL TALUD
Debido a las condiciones de inestabilidad del talud anterior, se define la
necesidad de un cambio de configuración tanto en sus materiales como en el
crecimiento del dique de contención.
Primeramente, se debe tener en cuenta que todo material tiene una cohesión
existente, por lo que no se considerará cohesión 0 KPa, por lo tanto, el material
estéril y el deposito deluvial tendrán como cohesión 1 KPa.
Por otro lado, el crecimiento del dique en el análisis inicial es upstream (aguas
arriba), este método de crecimiento ha sido prohibido en muchas minas en donde
se contenga material peligroso como relaves, material inerte, etc., es por ello que
se recomienda un crecimiento del dique de contención downstream (aguas
abajo) o centerline (línea central) dado que son los métodos más seguros ante
un análisis de estabilidad (Ver Figura 12). Además, el material que conforma el
dique debe ser un material competente, por lo que se recomienda que este
conformado por enrocados, con una granulometría como la que se indica en la
Figura 13. También cabe mencionar que las propiedades de resistencia del
enrocado deben considerarse un valor intermedio y conservador entre la gráfica
19
para enrocados de Leps (1970) y el resultado del ensayo triaxial de la matriz del
enrocado (Figura14).
Figura 12. Tipos de crecimiento de presas de relaves
Figura 13. Granulometría recomendada del enrocado
Figura 14. Ensayo Triaxial de la matriz del enrocado
20
Figura 15. Variación del Ángulo de Fricción Interna con el Esfuerzo Normal,
Leps(1970).
Teniendo en cuenta las consideraciones anteriormente indicadas, en el Cuadro
3 se indican las propiedades de los materiales.
Cuadro 3 Propiedades mejoradas – Zona 01
La configuración asumida para la contención del material inerte es el crecimiento
de dique con el método centerline (Ver Figura 16) con pendiente de 1.5H:1.0V
aguas abajo y 1.2H:1.0V aguas arriba.
21
Figura 16. Configuración del talud para la contención del material inerte.
Según el análisis de estabilidad del talud con la nueva configuración del dique
de contención, se observa que su condición estática es estable.
Figura 17. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 01 – Bishop Simplificado
22
Figura 18. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 01 – Janbu Simplificado
Figura 19. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 01 – Spencer
23
Según el análisis de estabilidad del talud con la nueva configuración del dique
de contención, se observa que su condición pseudo-estática es estable.
Figura 20. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 01 – Bishop
Simplificado
Figura 21. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 01 – Janbu
Simplificado
24
Figura 22. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 01 – Spencer
8.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE LA ZONA 02
8.3.1 CONDICIONES ESTÁTICAS
En el talud correspondiente a la zona 02, se observa que en el análisis estático
solo existen fallas locales en los diques de contención.
Figura 23. Análisis Estático del talud, Zona 02 – Bishop Simplificado
25
Figura 24. Análisis Estático del talud, Zona 02 – Janbu Simplificado
Figura 25. Análisis Estático del talud, Zona 02 – Spencer
26
8.3.2 CONDICIONES PSEUDOESTÁTICAS
Similar al análisis estático, se observa que en el análisis pseudo-estático solo
existen fallas locales en los diques de contención.
Figura 26. Análisis Pseudo-estático del talud, Zona 02 – Bishop Simplificado
Figura 27. Análisis Pseudo-estático del talud, Zona 02 – Janbu Simplificado
27
Figura 28. Análisis Pseudo-estático del talud, Zona 02 – Spencer
8.3.3 MEJORAMIENTO DEL TALUD
Debido a la existencia de fallas locales en la configuración inicial del talud, se
define la necesidad de soportes que mejoren las condiciones locales del talud,
es por ello que se recomienda la colocación de geotextil tejido cuyas propiedades
cumplan con las indicadas en el Cuadro 4, y colocarlas cada 2 m en los diques
de contención, para poder obtener una condición estable en el talud (Ver Figuras
29 al 34).
Cuadro 4 Propiedades del soporte
Por otro lado, no se tiene la necesidad de cambiar el método del crecimiento del
dique como se realizó en la zona 01, esto se debe a que el dique tiene una
función de botadero (contener material de préstamo que será almacenado
temporalmente), como por ejemplo botaderos de topsoil, u otro material que
28
pueda usarse parcialmente y no genere impacto ambiental como lo hace el
relave minero.
Figura 29. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 02 – Bishop Simplificado
Figura 30. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 02 – Janbu Simplificado
29
Figura 31. Análisis Estático del talud mejorado, Zona 02 – Spencer
Figura 32. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 02 – Bishop
Simplificado
30
Figura 33. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 02 – Janbu
Simplificado
Figura 34. Análisis Pseudo-estático del talud mejorado, Zona 02 – Spencer
31
9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Según el estudio geológico realizado en campo se determinó que la roca
predominante en la zona de estudio corresponde a un granito que se
encuentra a poca profundidad del terreno natural (5 a 10 m).
La zona 01 corresponde a un depósito de material inerte similar al relave, el
cual tendrá un almacenamiento permanente, mientras que la zona 02
corresponde a un botadero de material de préstamo que corresponde a un
almacenamiento temporal.
Para el análisis de estabilidad de talud, se definió la condición estable para
el análisis estático para valores de FS mayores a 1.50 y para el análisis
pseudo-estático valores de FS mayores a 1.00.
La zona de estudio se ubica en el límite de Ancash y Moquegua, y según el
mapa de distribución de aceleraciones en el Perú para un periodo de
exposición de 50 años y 10% de probabilidad de excedencia (Bolaños, 2004)
se obtiene un PGA de 0.26g. Además, según las recomendaciones del
Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos, 1997 sugieren el
uso de un coeficiente sísmico igual al 50% de la aceleración pico de diseño,
por ello el coeficiente sísmico aplicado en el análisis pseudo-estático es de
0.13.
En la zona 01, se observa que la configuración inicial corresponde a un
crecimiento del dique mediante el método “upstream” el cual no es
recomendado debido a su inestabilidad y a la gran cantidad de casos de
colapsos en el sector minero, lo cual se ve reflejado en el análisis de
estabilidad donde existen fallas locales y generales con FS menores a 1.20.
Por ello, es recomendado cambiar la configuración del crecimiento del dique
de contención por el método “centerline” el cual permite una condición más
estable del depósito de material inerte tanto en condiciones estáticas como
pseudo-estáticas.
En la zona 02, se observa la existencia de fallas locales en los diques de
contención, es por ello que se requiere la colocación de soportes en el dique
de contención a fin de mejorar la condición de estabilidad. Es por ello, que
se recomienda el uso de geotextiles tejidos que generen una resistencia al
32
corte de la superficie de falla local, el geotextil se colocará cada 2 m de
espesor.
De los 03 métodos de análisis de estabilidad de talud (Bishop simplificado,
Janbu simplificado y Spencer), se recomienda tener mayor consideración a
los resultados del método de Spencer, debido a que el método de Bishop
descuida el equilibrio de fuerzas y solo considera equilibrio de momentos,
mientras que el método de Janbu solo considera el equilibrio de fuerzas pero
descuida el equilibrio de momentos. No obstante, el método de Spencer
considera ambos equilibrios de fuerza y momento, es por ello que es el más
cercano a las condiciones reales.
33
10 BIBLIOGRAFIA
Gonzáles de Vallejo, L. y Ferrer M. (2002), “Ingeniería Geológica”,
Prentice Hall, Madrid, España.
Goodman, Richard E. (1989), Introduction to Rock Mechanics, 2th ed.,
pág. 194 – 195, U.S.A.
Bishop, A.W. 1954 – “The use of the slip circle in the stability analysis of
slopes”. Vol. 5 Pag. 7 – 17.
Ortuño, L. 2003 – “Cálculo de la Estabilidad de Taludes en Suelos”. Curso
sobre Taludes en Obras Lineales. INTEVIA. Madrid.
Hynes-Griffin, M. and Franklin, A.G. (1984), “Rationalizing the seismic
Coefficient Method”.
Ministerio de Energía y Minas (1997), “Guía Ambiental para la Estabilidad
de Taludes de Depósitos de Desechos Sólidos de Mina”.
US Army Corps of Engineers (2003). “Slope Stability”. Engineering
Manual, EM 1110-2-1902
Norma Técnica E.030 Diseño Sismo Resistente. Reglamento Nacional de
Construcciones. SENCICO.
Rocsience (2003). “Slide, 2D Limit Equilibrium Slope Stability for Soil and
Rock Slopes”. User’s Guide.
Roscience 2007, Programa Slide v6.0.
Curso Mapeo Geo mecánico para excavaciones subterráneas y
superficiales, Centro Geotécnico Internacional. Ing. Guillermo Rodríguez
C 2016.