geomecanica - taludes caracterizacion

12 de abril de 202312 de abril de 2023 11

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL A. CARRIÓN

ESCUELA DE POSTGRADO

MAESTRÍA EN INGENIERIA DE MINAS

TEMA : INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE TALUDES

Mg. Agustín AGUIRRE ADAUTOMg. Agustín AGUIRRE ADAUTO


INTRODUCCIÓN

En 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 ingeniería. La estabilidad de taludes es la teoría y práctica 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 común para enfrentarse al problema.


OBJETIVOSOBJETIVOS

Definir y conocer acerca de los taludes, como se Definir y conocer acerca de los taludes, como se forman, en cuantas clases se dividen.forman, en cuantas clases se dividen.

Determinar la nomenclatura de un talud estable.Determinar la nomenclatura de un talud estable.

Determinar la nomenclatura de un talud Determinar la nomenclatura de un talud inestable y sus dimensiones.inestable y sus dimensiones.

Planificar el estudio de estabilidad de talud.Planificar el estudio de estabilidad de talud.

Realizar una investigación íntegra y conocer Realizar una investigación íntegra y conocer ampliamente acerca de lo que engloba el Factor ampliamente acerca de lo que engloba el Factor de Seguridad en trabajos geotécnicos.de Seguridad en trabajos geotécnicos.


Investigar la información de los Investigar la información de los parámetros geométricos, hidrológicos parámetros geométricos, hidrológicos geotectónicos de un talud.geotectónicos de un talud.

Comprender la organización del estudio de Comprender la organización del estudio de taludes.taludes.

Analizar las informaciones preliminares y Analizar las informaciones preliminares y detalladas.detalladas.

Analizar el cálculo del esfuerzo de corte, Analizar el cálculo del esfuerzo de corte, resistencia al corte, círculo de Mohr.resistencia al corte, círculo de Mohr.

Conocer los diferentes métodos de los Conocer los diferentes métodos de los ensayos en laboratorio.ensayos en laboratorio.

Analizar los métodos de estabilidad de Analizar los métodos de estabilidad de taludes: talud infinito, bloque deslizante, taludes: talud infinito, bloque deslizante, ordinario, de Bishop, Janbu, numéricos.ordinario, de Bishop, Janbu, numéricos.


Analizar los métodos para disminuir el Analizar los métodos para disminuir el riesgo de los taludes. riesgo de los taludes.

Comprender los métodos de controlar los Comprender los métodos de controlar los movimientos.movimientos.

Describir la protección de la superficie del Describir la protección de la superficie del talud, modificación de la topografía.talud, modificación de la topografía.

Determinar los parámetros de diseño de Determinar los parámetros de diseño de taludes.taludes.

Análisis de los factores de seguridad.Análisis de los factores de seguridad.


TALUDESTALUDES

CONCEPTOS:CONCEPTOS: Pendiente formada por la acumulación de Pendiente formada por la acumulación de fragmentos de roca al pie de los acantilados o de montañas. fragmentos de roca al pie de los acantilados o de montañas. Sin embargo, el término talud se usa para referirse a los Sin embargo, el término talud se usa para referirse a los escombros de roca en sí. escombros de roca en sí.

Se conoce con el nombre genérico de talud a cualquier Se conoce con el nombre genérico de talud a cualquier cuerpo de tierra y/o rocas que se encuentran delimitando por cuerpo de tierra y/o rocas que se encuentran delimitando por una superficie inclinada y forma un ángulo determinado una superficie inclinada y forma un ángulo determinado respecto a la horizontal.respecto a la horizontal.

Cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal, que Cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal, que hayan adoptado permanentemente las estructuras de roca hayan adoptado permanentemente las estructuras de roca y/o tierra. Bien sea en forma natural o como consecuencia de y/o tierra. Bien sea en forma natural o como consecuencia de la intervención humana en una obra de ingeniería.la intervención humana en una obra de ingeniería.


TALUDTALUD


CLASIFICACION DE TALUDESCLASIFICACION DE TALUDES

TALUDES NATURALESTALUDES NATURALES Cuando el talud se produce de Cuando el talud se produce de

manera espontánea, según las manera espontánea, según las leyes de la naturaleza (sin leyes de la naturaleza (sin intervención humana), se intervención humana), se denomina ladera natural, o denomina ladera natural, o simplemente ladera. simplemente ladera.

LOS TERRAPLENES O LOS TERRAPLENES O LADERAS:LADERAS: Son taludes o corte Son taludes o corte natural del terreno que se natural del terreno que se producen por efectos de la producen por efectos de la naturaleza sin que intervenga la naturaleza sin que intervenga la mano del hombre.mano del hombre.

TALUDES ARTIFCIALES:TALUDES ARTIFCIALES: Superficies inclinadas que unen Superficies inclinadas que unen

los desniveles del terreno, los desniveles del terreno, producto de actividades de producto de actividades de construcción, ya sea por corte o construcción, ya sea por corte o relleno.relleno.

Cuando el hombre lo realiza se Cuando el hombre lo realiza se denomina talud artificial, que denomina talud artificial, que puede ser de corte o puede ser de corte o simplemente talud. Para simplemente talud. Para efectuar algún corte se realiza efectuar algún corte se realiza la excavación en una o más la excavación en una o más formaciones geológicas. formaciones geológicas.


TALUDES Y LADERASTALUDES Y LADERASPLATAFORMA

SUPERIOR

ALTURA DEL NIVEL FREATICO PIE DE LADERA

LADERA NATURAL

ALTURA

ESCARPE SUPERIOR

PENDIENTE PREDOMINANTE

1

m

NIVEL FREATICO

ALTURA DEL NIVEL FREATICO PIE DE LADERA

LADERA NATURAL

ALTURA

ESCARPE SUPERIOR

PENDIENTE PREDOMINANTE

1

m

NIVEL FREATICO


TALUDES Y LADERASTALUDES Y LADERASZANJA DE CORONACION

TALUD ARTIFICIAL

PIE DE TALUD

ALTURA

PENDIENTE

1 1

m

ALTURA DEL NIVEL FREATICO

NIVEL FREATICO

CABEZA


Elementos 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 freático 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 inclinación

del talud o ladera. Puede medirse en grados, en porcentaje o en relación m/1.

Ejemplo: Pendiente: 45º, 100% o 1H:1V


NOMENCLATURA DE UN NOMENCLATURA DE UN DESLIZAMIENTODESLIZAMIENTO

Los 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 combinación de ellos.

Los movimientos ocurren generalmente, a lo largo de superficies de falla, por caída libre, movimientos de masa, erosión o flujos.


NOMENCLATURA DE UN NOMENCLATURA DE UN DESLIZAMIENTODESLIZAMIENTO

CORONA

PIE DE FALLA

CABEZA

COSTADOESCARPE PRINCIPAL

PUNTA

SUPERFICIE DE FALLA

ESCARPE SECUNDARIO

BASE


NOMENCLATURA DE UN DESLIZAMIENTONOMENCLATURA DE UN DESLIZAMIENTO1. Escarpe principalCorresponde a una superficie inclinada a lo largo de la periferia del área en movimiento. La continuación de la superficie del escarpe dentro del material forma la superficie de falla.

6. Pie de la superficie de fallaLa línea de interceptación (algunas veces tapada) entre la parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno.

2. Escarpe secundarioUna superficie muy inclinada producida por desplazamientos diferenciales dentro de la masa que se mueve.

7. BaseEl área cubierta por el material perturbado abajo del pie de la superficie de falla.

3. CabezaLas partes superiores del material que se mueve a lo largo del contacto entre el material perturbado y el escarpe principal.

8. Costado o flancoUn lado (perfil lateral) del movimiento.

4. CimaEl punto más alto del contacto entre el material perturbado y el escarpe principal.

9. Superficie original del terrenoLa superficie que existía antes de que se presentara el movimiento.

5. CoronaEl material que se encuentra en el sitio, inalterado y adyacente a la parte más alta del escarpe principal.

10.Derecha e izquierdaPara describir un deslizamiento se prefiere usar la orientación geográfica, pero si se emplean las palabras derecha e izquierda debe referirse al deslizamiento observado desde la corona mirando hacia el pie.


DIMENSIONES DE UN DESLIZAMIENTODIMENSIONES DE UN DESLIZAMIENTO

Para definir las dimensiones de un movimiento se utiliza la terminología

recomendada por el IAEG (Figura 1.3):



ANCHO SUPERFICIE DE

FALLA

LONGITUD DE MASA DESLIZADA

LONGITUD SUPERFICIE DE

FALLA

ANCHO DE MASA DESPLAZADA

PROFUNDIDAD SUPERFICIE DE

FALLA

PROFUNDIDAD MASA

DESPLAZADA

LONGITUD TOTAL

LONGITUD LINEA CENTRAL



Ancho de la masa desplazada WdAncho máximo de la masa desplazada perpendicularmente a la longitud, Ld.

Profundidad de la masa desplazada DdMáxima profundidad de la masa movida perpendicular al plano conformado por Wd y Ld

Ancho de la superficie de falla WrAncho máximo entre los flancos del deslizamiento perpendicularmente a la longitud Lr.

Profundidad de la superficie de falla DrMáxima profundidad de la superficie de falla con respecto a la superficie original del terreno, medida perpendicularmente al plano.

Longitud de la masa deslizada LdDistancia mínima entre la punta y la cabeza.

Longitud total LDistancia mínima desde la punta a la corona del deslizamiento.

Longitud de la superficie de falla LrDistancia mínima desde el pie de la superficie de falla y la corona.

Longitud de la línea central LclDistancia desde la punta hasta la corona de deslizamiento a lo largo de puntos sobre la superficie original.


1. Recolección preliminar de datos geológicos a partir de fotos, mapeo superficial y registro de perforaciones diamantinas.

2. Análisis preliminar de los datos geológicos para establecer los principales patrones geológicos. Hay que examinar estos patrones en relación con los taludes propuestos del tajo para verificar la probabilidad del desarrollo de deslizamientos.

3. Taludes en la que no existe discontinuidades desfavorables o taludes en la que la falla no se identifica principalmente. No se necesita futuros análisis. El ángulo del talud se determina desde consideraciones operativas.

4. Taludes en la que existen discontinuidades desfavorables, en la que una falla debería ser crítica en etapas posteriores de la operación minera; hay que estudiarlo profundamente.

5. Detallada investigación geológica de las áreas del talud crítico en base a mapeos superficiales y registro de perforaciones diamantinas.

6. Pruebas de corte directo de discontinuidad particularmente si existe arcilla o espejo de falla.

7. Instalación de piezómetros y taladros para establecer los patrones del flujo de agua subterránea y monitorear los cambios de estos niveles.

PLANEAMIENTO DE LA ESTABILIDAD DE UN TALUD


8. Reanalizar las áreas del talud crítico en base a la detallada información de las etapas 5, 6 y 7, usando técnicas de equilibrio para fallas circulares, planares y de cuña. Examinar otros tipos de falla inducidos por alteración, trituración, etc.

9.Examinar taludes en la que el riesgo de falla es alto en términos del diseño 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.Estabilización 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 técnicas mas avanzadas..


PROCESOS EN LA ETAPA DE DETERIORO

El deterioro comprende la alteración física y química de los materiales y su subsecuente desprendimiento o remoción. Que incluye la alteración mineralógica, efectos de abrasión. Asimismo, el inicio y propagación de fracturas que es de cuidado en la destrucción de la superficie que puede conducir a caídas de roca o colapso del talud.

El deterioro, en el tiempo puede dar lugar a la necesidad de mantenimiento o construcción de obras de estabilización. Al deterioro, se da poca atención en el momento del diseño. Cuando un talud se corta, para la construcción de una vía, ocurre una relajación de los esfuerzos de confinamiento y una exposición al medio ambiente, cambiándose la posición de equilibrio por una de deterioro acelerado. La clasificación de deterioro fue propuesta por Nicholson y Hencher (1997).


1. CAIDA DE GRANOS1. CAIDA DE GRANOS

Consiste en la caída de granos individuales de la masa de roca con desintegración Física. 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 sí misma pero puede conducir a la pérdida de soporte y subsecuente colapso en pequeña escala. Los finos pueden sedimentarse y producir depósitos dentro de las estructuras de drenaje.

Como solución se sugiere la limpieza de los residuos en el pie del talud y el cubrimiento con técnicas de bioingeniería concreto lanzado y refuerzo local, donde exista riesgo de colapso.


2. Descostramiento

Caída de descostramiento de material de la masa de roca. Que, tienen forma de láminas con una dimensión significativamente menor a las otras dimensiones. Puede reflejar la litología, o puede reflejar la penetración de la meteorización.

Los fragmentos en forma de láminas no son grandes y no constituyen una amenaza significativa, sin embargo, se produce un depósito de sedimentos en el pie del talud.


3. Formación, inclinación y caída de losas de roca

Se forman prismas o pequeñas placas con dimensión mínima de 50 mm, pudiendo existir deslizamiento.

Pueden caer grandes bloques de material y pueden significar una amenaza importante, causando daño a canales de drenaje, pavimentos o puede crear taludes negativos.

Como tratamiento se sugiere la construcción de gradas o escaleras, bermas intermedias, refuerzo con pernos o estructuras de contención.


Caídas de bloques Pueden caer por gravedad, en

forma ocasional bloques individuales de roca de cualquier dimensión, produciendo un deterioro en la estructura del talud.

La amenaza es difícil de predecir debido al gran rango de tamaños que pueden caer y especialmente los bloques grandes pueden causar daño estructural. En ocasiones bajan saltando y rodando y pueden caminar grandes distancias. Estos caídos corresponden a las caídas de roca en la clasificación general de movimientos en taludes.

Como tratamiento se sugiere la construcción de gradas, la utilización de mallas de acero, concreto lanzado, etc.


Desmoronamiento del talud

El desmoronamiento general del talud produce la caída 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 áreas con desintegración severa pueden requerir soporte total o disminuir el ángulo de inclinación del talud.


erosión La erosión es el

desprendimiento, transporte y depositación de partículas o masas pequeñas de suelo o roca, por acción de las fuerzas generadas por el movimiento del agua. El flujo puede concentrarse en canales produciendo surcos.


Flujo de detritos

El desprendimiento y transporte de partículas gruesas y finas en una matríz de agua y granos en forma de flujo seco o saturado. Los flujos de detritos son impredecibles, mueven grandes volúmenes de material y pueden crear una amenaza moderada a alta.


Colapso Bloques independientes de

gran tamaño colapsan debido a la falta de soporte vertical. El tamaño de los bloques es de más de 500 mm e incluyen los taludes negativos (overhangs).

Representa una escala grande de amenaza, de acuerdo a su tamaño y potencial de colapso. Las soluciones incluyen concreto, estructuras de refuerzo, submuración y otras estructuras de retención.


Disolución

La disolución de materiales solubles en agua que puede ser acelerado por las condiciones locales, especialmente la presencia de aguas agresivas. Puede producir cavidades internas que podrían colapsar o formar cárcavas karsticas.

Como tratamiento se sugiere la inyección o relleno de las cavidades o la construcción de estructuras de puente.


Agrietamiento co-sísmico

Los eventos sísmicos pueden producir agrietamientos especialmente en los materiales rígidos y frágiles.

Los agrietamientos cosísmicos debilitan la masa de talud y generan superficies preferenciales de falla. El agrietamiento cosísmico es menor cuando existe buen refuerzo subsuperficial con raíces de la cobertura vegetal.

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