C5 DISEÑO GEOLOGICO GEOTECNICO ROCAS

7/29/2019 C5 DISEO GEOLOGICO GEOTECNICO ROCAS

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ESTABILIDAD DE TALUDES ENESTABILIDAD DE TALUDES EN

MODELOS DE ANALISIS DEMODELOS DE ANALISIS DE

Ing. VICTOR TOLENTINO YPARRAGUIRREIng. VICTOR TOLENTINO YPARRAGUIRRE Msc.Msc.


2/124

ANALISIS DE ESTABILIDAD DEANALISIS DE ESTABILIDAD DE


3/124

ROTURA PLANAROTURA PLANA


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ANALISIS DE ESTABILIDADANALISIS DE ESTABILIDAD

ANALISISANALISIS

TOPOGRAFIA (DEFINE

(CARTOGRAFIADO DE

DISCONTINUIDADES)

CONDICIONESGEOMETRICAS SITIO)

CARGAS ACTUANTES RESISTENCIA AL

BLOQUE,F.HIDROSTATICAS,F. EXTERNAS) (DE LASDISCONTINUIDADES)


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ESTABILIDAD DEESTABILIDAD DE

MECANISMOS DE FALLAMECANISMOS DE FALLA

TRASLACION VOLTEO

ROTACION(ROCAS MUY

ALTERADAS)


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PRESION DE AGUAPESO DEL BLOQUE

FUERZAS EXTERNAS,

VIBRACIONES)

FUERZAS DEBIDAS A ANCLAJES


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TALUDES EN ROCASTALUDES EN ROCAS

CARGAS ACTUANTES

WGrietas de tensionGrietas de tension

V ZKW Zw

HF

U

f p

ngu o e r cc on n erna


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PESO DEL BLOQUEPESO DEL BLOQUE (W)(W)

WGrietas de tensinGrietas de tensin

QUE LO DEFINEN:1. Superficie exteriorZKW Zw.

3. Grietas de tensinH

F

U

pueden delimitar bloquesinestables que hay que analizar Angulo de fr iccin interna

f p


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PRESION DE AGUAPRESION DE AGUA (U y V)(U y V)

WGrietas de tensionGrietas de tension

1. Rgimen de flujoV ZKW Zw

. suponer que ex ste untirante de agua (ZW) en la

grietas de tensin.

HF

U

3. La presin a o largo de lasuperficie de falladisminu e u

Angulo de fr icc ion interna


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TALUDE EN R ATALUDE EN R A

FUERZA POR SISMOFUERZA POR SISMO (Kw)(Kw)

:

1. Definir un posibleGrietas de tensionGrietas de tension

coeficiente ssmico (k).2. Dicho coeficiente generauna fuerza (Kw)asociado a la

V ZKW Zw

horizontal.3. Esta fuerza Kw acta solo

en tiem os cortos cambia

H FU

de sentido dependiendo dela frecuencia del sismo.f

p

Angulo de fr iccion interna.

explosiones.


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ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCASESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCAS

RESISTENCIA AL ESFUERZORESISTENCIA AL ESFUERZOCORTANTECORTANTE

RUGOSIDAD DE LAS PRESION DE AGUA


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CORTANTE (CORTANTE (RugosidadRugosidad))

= s + . tg ( + r) /n = tg [ (JRC). Log10 (JCS/ n) + b]Donde. = Resistencia al esfuerzo cortante /n = tg pn = Esfuerzo normal efectivoS = Cohesin H

W

FV ZKW Zw

Grietas de tensionGrietas de tension

b = Angulo de friccin entre paredes de fisuras = An ulo de friccin a arenteH F U

p

Angulo de fr iccion internaJRC = Angulo de friccin entre paredes de fisurasJCS = Resistencia a la compresin del material de paredes de fisuras


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1 1 - 2

TYPICAL ROUGHNESS PROFILES for JRC range:

2

3 4 - 6

2 - 4

4

8 - 10

6 - 8

6 10 - 12

7

8 14 - 16

12 - 14

9 16 - 18

10 18 - 20

0 5 10

cm SCALE

VALORES DE JRC


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RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE (RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE (Rugosidad sin RellenoRugosidad sin Relleno))

n = g . og 10 n /n = tg pa res s enc a a a compres n e as pare es ediscontinuidades, JCS, no es necesariamente igual a la, , ,

que depende del grado de alteracin alcanzado de sus

paredes.Considerar para estos casos:Paredes poco alteradas: JCS = c/4

are es uy a era as: = cPara obtener el valor de JRC, emplearse figuras y cuadros


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RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTERESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTEres n e gua o e poros a secun ar ares n e gua o e poros a secun ar a

los anlisis

= s + ( - U) tgDonde:

( - U) = Tensin normal efectiva


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ANLISIS DE FALLA PLANA CONANLISIS DE FALLA PLANA CON

DE AGUADE AGUA

upues osupues os

1.- La superficie potencial de deslizamiento es paralela a la cara del talud y elespesor de la tajada de roca es unitario (normal al plano del diagrama).

2.- Existe una grieta de Traccin vertical (normal al plano del diagrama).

3.- La grieta tiene agua hasta una profundidad Zw4.- Agua ingresa a la superficie de deslizamiento y fi ltra a travs de ella,

.

5.- El bloque que desliza es rgido. No sufre deformaciones internas.

6.- Las fuerzas W (peso del bloque), u (presin del agua en la superficie dees zam en o y v pres n e agua en a gr e a , ac an en e cen ro e e amasa deslizante (no hay momentos, falla slo por deslizamiento).

7.- La resistencia al corte de la superficie es: = c + sn tano fuerza resistiva = c A + (fuerza normal efectiva) * tan


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ROTURA PLANA DE TALUDESROTURA PLANA DE TALUDES

1. El plano de rotura ha de sertalud (+ 20).

2. El lano de rotura debe aflorar

en la cara del talud (menorbuzamiento que este).

3. El buzamiento del plano derotura debe ser mayor que su

ngulo de friccin.

4. Necesita de superficies dedespegue laterales paraperm r a sa a e ma er a

deslizante.


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CRITERIOCRITERIO

DE ROTURADE ROTURA

n


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W

Wz21 1 cotg cotg2

p f

zW H

H

=

pf

A=sen p

H z

w w h

h

V

U A

=

=

( )

sen cos cos cos

p p p p

p p p pCS W W V T = + + +


20/124

. ( cos sen cos )tg. .

p pc A W U V T

C S + +

=p p


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GENERAL:GENERAL:

( )

cos sen sen sen

sen cos cos cos

p p p p

p p p p

c A W W V U T tgCS

W W V T

+ + + =

+ + +

SIN FUERZA SSMICASIN FUERZA SSMICA ( )cos senp pc A W V U tgCS

+ = sen cos

p pW V +

ADEM S SIN AGUA:ADEM S SIN AGUA:sen

p

p

CSW

=

ADEM S SIN COHESI N:ADEM S SIN COHESI N:

cos tW

sen tgp pCS

W

= =

ConoCono dede friccinfriccin


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CONCEPTO DE CONO DE FRICCINCONCEPTO DE CONO DE FRICCIN


23/124

CONCEPTO DE CONO DE FRICCINCONCEPTO DE CONO DE FRICCIN

Si el peso queda dentrodel cono, el bloque serestable:

tg tgp p > >tg

1tg p

CS

= >

Si el peso queda fueradel cono, el bloque serinestable:

FRICCINFRICCIN

ptg tg

tg

p p

< N tg inestabilidadS

2N2

2 2 2< N tg estabilidadS

TALUDES EN MACIZOS ROCOSOSTALUDES EN MACIZOS ROCOSOSESTRATIFICADOSESTRATIFICADOS


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Rotura bilineal con deslizamiento por juntas transversalesTIPOS DE ROTURATIPOS DE ROTURA

:

2 2 2 A 2 2 A

2 2 2 A 2 A 2S =W sen + N cos( ) N tg sen( )A

CLCULO DE C.S.:

=DISPONIBLE 2 2

NECESRIO 2

CS =

S

[ ] 2 2 A 2 A A 2 2W cos + N sin( - ) + N . tan . cos( - ) tan

Operando:

2 2 A 2 A A 2

W sin + N cos( - ) - N tan . sin( - )



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Rotura bilineal con deslizamiento por juntas transversalesTIPOS DE ROTURATIPOS DE ROTURA

BLOQUE 1BLOCK 1BLOQUE 1BLOCK 1

entre los bloques, se tienen que :

(1)tanW

N 1

=

1

N1

W1

1

N1

W1

1tan

[ ] 2 2 A 2 2W . cos + N . sin( - ) tan=

2

NA

SANA

SA2

NA

SANA

SA Asumiendo friccin entre los

2 2 A 2

W . sin + N . cos( - )

W2S2

BLOQUE 2BLOCK 2

W2S2

BLOQUE 2BLOCK 2 bloques se tendr que:

(3)

1 1W (sin - cos tan )

=22

(4)

A 1 1 - tan tan

+ - + -

2 2 A 2 A A 2

. .CS =

W sin + N cos( - ) - N tan . sin( - )



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Rotura en dos bloques con expulsin del bloque infer iorTIPOS DE ROTURATIPOS DE ROTURA

S1

BLOQUE 1BLOCK 1S

1

BLOQUE 1BLOCK 1

N1

N

SA

1

N1

N

SA

1

NN

W

SABLOQUE 2

A

BLOCK 2

W

SABLOQUE 2

A

BLOCK 2

N2S2

Punto sobre el quese toman momentos

Point around whichrotation may take placeN2S2

Punto sobre el quese toman momentos

Point around whichrotation may take place

Igual que el caso anterior y suponiendo de manera realista equilibrio lmite en lainterfase, e puede calcular el coeficiente de seguridad para los casos en que el bloque

inferior vuelque o deslice.



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De esta manera y asumiendo que en la interfase entre bloques se

produce deslizamiento, para el equilibrio del bloque superior, se tendr:

( ) 1 1W sen - cos tg=[ ] ( )

A

1 A A A 1 A

(tg tg )cos( - ) + 1 - tg tg sen( - )

Y transmitiendo las fuerzas obtenidas al clculo del equilibrio del bloqueinferior y proyectando de manera anloga al caso de rotura bilineal, se

2 A A A A A 2W cos( - )+N tg cos( - )+sen( - ) tg

A A 2 A A A A

=N cos( - )-W sen( - )-N tg sen( - )



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Para calcular el CS

correspondiente al vuelco del

t

lA

bloque inferior ser necesariodefinir algunos parmetros

geom r cos, con os cua es se

puede calcular el CS como

A

NA

B

estabilizadores y volcadoresdonde:

N2

SAS2

B

A BA A S A B B

l lt tN tg l +W + l cos + sen +W cos + sen

3 3 2 2C S =

A S

( )

= = +

2 2B

S B

l

arctan - ; l l cost A t



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Rotura bilineal y rotura en dos bloques en elcaso de control arcial or discontinuidades.

TIPOS DE ROTURATIPOS DE ROTURA

Se pueden analizar mediante MEL. Se propone un modelo geomtrico quepuede simular los dos tipos de mecanismos de rotura variando 3 parmetros

e entra a 2, 3 y .

Las superficies de deslizamiento no se conocen a priori, por lo que se deben ir. .

3

3= = ,

Se tiene una rotura bilineal,

2

d

, 2= 1 , 3 ,

Se tienen una rotura en dos bloques.1

POR QU UTILIZARPOR QU UTILIZAR


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Mecanismos de rotura de anlisis difcil con tcnicas clsicas...Mecanismos de rotura de anlisis difcil con tcnicas clsicas...

TALUDES EN MACIZOS ROCOSOSTALUDES EN MACIZOS ROCOSOS


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EJEMPLOS TERICOS COMPARACIN MEL TRRC-(UDEC)

Ejemplo correspondiente a vuelco: Se analiza un talud de 25 m de altura con =60,

ROTURA EN DOS BLOQUES, CON EXPULSIN DEL BLOQUE INFERIOR: VUELCOROTURA EN DOS BLOQUES, CON EXPULSIN DEL BLOQUE INFERIOR: VUELCO

. 2 .una junta normal a los estratos y que pasa por el pie del talud. Se tiene adems 1=30 y A =2 = 40. La distancia denominada lB es 3 m. El peso especfico es 25 kN/m

3.

MEL:= . para deslizamiento

FOS = 1.28 para vuelco

TRRC -UDEC:

.

The assumptions introduced in the LEM were very realistic so the same results were obtained using both methods.



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ESTRATIFICADOSESTRATIFICADOS

LL - LL LL L L

SSRT-UDEC:=

3

= 55,

included deformable blocks,

obtained a value of 1.6 < . ,

the LEM result.

The UDEC analysis compared

2

=

reasonably well with the LEManalysis, FOS value andmechanisms observed.


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POR DESLIZAMIENTO A TRAVS DEDISCONTINUIDADES MENORES QUEBUZAN HACIA EL INTERIOR DE LA


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BUZAN HACIA EL INTERIOR DE LA

EXCAVACIN.

equilibrio lmite (tipo vuelco deGoodman) transmitiendo los

inferior. Se puede analizar conmodelos numricos discontinuos,

po .

Ecuaciones

Fuerza transmitida

Coef. Seguridad

EN DOS BLOQUES, CON EXPULSINO VUELCO DEL BLOQUE INFERIOR


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O VUELCO DEL BLOQUE INFERIOR

uniformemente inclinadas y paralelas a los taludes, a muro de las capasde carbn, se disponen necesariamente segn la estratificacin para

.As, paralelos y por detrs de la cara del talud quedan muchos planos deestratificacin mu blandos lutitas, carboneros ue uede actuar comouna superficies de muy baja resistencia. Es preciso tener en cuenta esta

posibilidad en el diseo y explotacin de la corta.

Ejemplo de rotura de muro en dos,


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inferior

MODELO REAL MODELO GEOMTRICO Y MECNICO

:1. Existencia de planos de baja resistencia al corte, paralelos a la cara del talud.2. Existencia de juntas subverticales, que separan fsicamente los bloques.. x s enc a e empu es e agua so re os os oques.

4. Existencia de juntas normales a la estratificacin, que pueden provocar la rotura

del talud al ser descalzadas cuando va profundizando la mina.


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( ) 090cosEsenPVN 2 =++

( ) 090senEcosWU =++

2e g=

Ecuaciones de equilibrio BLOQUE 1

( ) 090senEUNcosP1 =++

1 1tgN =

El coeficiente de seguridad deesta rotura viene dado por:

( )

( ) ( )+++

+=

90costg90sen

tgUtgcossenPE

1

111

= eCS


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POR EXTRUSIN DE BLOQUES


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Estas roturas precisan de una determinada geometra, de discontinuidades menores, y/ocambios de buzamiento de la discontinuidad principal en el pie, unidos al agua del terreno.No son comunes en taludes excavados.

prctica efectuada por Ayala (1984).

Las roturas por extrusin se dan si aparecen juntas menores conjugadas con laestrat cac n o cuan o ex ste un cam o e pen ente e ta u y e a estrat cac n,observndose una convexidad en la cara del talud.


82/124

Las condiciones ue deben cum lirse ara ue se desarrolle el andeoson las siguientes:

1.- Pequeo espesor entre el talud y el primer plano de estratificacin.

.- uc a a ura e anco.3.- Cambios de buzamiento de la estratificacin.

La rotura por pandeo se resuelve

2

2

CR MEkb

P

=

mediante la teora de Euler.

PCR = presin crtica

k = 1

M = momento de inercia

E = mdulo de elasticidad de Young

lb = longitud pandeada del estrato


83/124

3

12M

=

Siendo c la cohesin de la estratificacin.

cgcossen aaaa =

Se supone que el pandeo se producir a lo largo de la mitad inferior

del estrato, considerndose que la parte superior al punto medio de lazona andeada est e erciendo el em u e ue ori ina el andeo.

la = 3/4 l

El pandeo se producir cuando la presin Pa alcance el valor de la

presin crtica, dada por la teora de Euler. El coeficiente deseguridad se define mediante la siguiente relacin:

aP

CS =

ROTURA DE TALUDESROTURA DE TALUDESPOR VUELCOPOR VUELCO


84/124


85/124

ROTURA POR VUELCO

Las roturas por vuelco detaludes, aparecenpr nc pa mente cuan o e

rumbo del plano de, ,

estratificacin, etc...coinciden a roximadamentecon el del plano del talud yadems tienen un fuerteuzam en o ac a e n er or

del macizo rocoso.


86/124

ROTURA POR

Se trata de fenmenoscomplejos y evolutivos,en los que influyen unelevado nmero deparmetros por lo que

difcil realizar anlisisfiables.


87/124

En un fenmeno comn de rotura por vuelco suelen estar implicadasmuchas discontinuidades naturales, cuya variabilidad natural hace quelos resultados de los anlisis deban ser interpretados muyconservadoramente.


88/124

Su anlisis se basa en Mtodos de Equilibrio Lmite (Goodman yequivalentes) basados en la transmisin de fuerzas entre bloques yMtodos Numricos de Elementos Discretos (UDEC y equivalentes).

EXISTEN FENMENOSEXISTEN FENMENOS


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EXPLOSIVOS EXPLOSIVOS Hindenburg

Wall

1997 Cayeron 5

millones de

metros cbicos

Escarpe de 60m de altura

E estr repres el roOk Tedi durante2 semanas.

PERO ESTOS FENMENOS SUELEN SER PROGRESIVOSPERO ESTOS FENMENOS SUELEN SER PROGRESIVOS


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TIPOS DE ROTURA PORVUELCO


91/124

Vuelco debloques

por ex n

Vuelco por flexinSe trata de mecanismoscomplejos, difciles de

variables. Requieren C.S. deDiseo elevados > 2-4

vuelco de bloques

ANLISIS DE VUELCO DE UN

BLOQUE AISLADO


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BLOQUE AISLADOConsiderando un bloque aislado situado en un plano inclinado, dichobloque volcar cuando yn/ x > cotg ; deslizar en el caso de que cotg < cotg y experimentar un vuelco con deslizamiento cuando tenganlugar las dos condiciones antenores simultneamente


RESISTENCIA A LA


93/124

RESISTENCIA A LA


RESISTENCIA A LA TRACCIN


94/124

RESISTENCIA A LA TRACCIN

hUWhw .cos 22 3VOLCADORES w w w

W h h = +

1 sin ESTABILIZADORES tx W x x = +

x

t

.3

.

s n . .1 cos

EST t

VOLC

x W xC SM h W h

+ = =

+

ANLISIS DE VUELCO DE BLOQUE

Ejemplo de la foto:


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Ejemplo de la foto:

completamenteseco:h = 12 m

=W = 108 kNx = 0,35 m

2)Caso

= = 26,4 kN/m3 =

completamentelleno de agua:

t ,

C.S. = 0.14.

3.

s n . .1 cos

EST t

VOLC w w

x xC SM h W h

+= =+

CS = 1 para hw = 6 m

Condicin necesaria pero nosuficiente

DE VUELCO DE BLOQUES


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DE VUELCO DE BLOQUESPara que se produzca el deslizamiento entrees ra os, su uzam en o e e ser mayor quela suma del ngulo de friccin ms elngulo de la estratif icacin con la vertical.

s a m sma con c n se pue eestablecer en proyeccin estereogrfica,

segn se indica en la Figura

MTODO DE GOODMANAPLICABLE A VUELCO DE

BLOQUES


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BLOQUESEs ecialmente indicado ara vuelco de blo ues tambin dara uncoeficiente de seguridad (del lado de la seguridad) para el vuelco porflexin. Funciona bien para estratos gruesos. Parte de una geometra

.a1= tg ( )

a2= = x g

b = x tg ( )La altura de un bloque por debajode la coronacin es la siguiente:

y por encima de la coronacin:1n

21nn =


98/124

Considerando los bloquesaisladamente

1) En la parte alta, los bloques odeslizan ( > ) o son estables(pequea esbeltez)

2) En la parte media, los bloques

ya pueden volcar por su

3) En la parte baja, los bloques o

arriba), o bien, deslizan debidoal empuje producido por los

.

MTODO DE GOODMANEquilibrio en deslizamiento


99/124

( )cosnW senP P

= ,

1n s n

n

MTODO DE GOODMANEquilibrio para vuelco


100/124

( ) ( )nn

nn

tn

xsenYW

xMP

P

cos2

,1

++=

n

MTODO DE GOODMANClculo de FS


101/124

, ,obtenindose los valores de Pn-1,t y Pn-1,s para cada bloque, tomndose elmayor valor de los dos como fuerza transmitida al bloque inferior.

roce en o e es e mo o es e e mo oque as a e pr mer oquedel desmonte, se puede calcular, si se desea, el valor de la fuerza deanclaje para que el talud est en equilibrio.

No obstante el mtodo de Goodman propiamente dicho exige calcular elcoef. de rozamiento que haga nula la fuerza en el primer bloque y as,siendo:

real es el coef. de friccin real entre estratos y en la base de los bloques y

real requer o es e coe . e r cc n requer o para ta u esta e 1 = .

requerido=

MTODO DE GOODMANEjemplo y comp. MN


102/124

.

Se trata de analizar el coeficiente de seguridad frente a la cada por vuelco de un

9.85 metros de altura58.65 grados de pendiente

con una familia de untas mu continua a contra endiente ue resenta unespaciado muy continuo de 1.6 metros buzamiento de 64. Con otra familia de

juntas perpendicular a la anterior que da lugar a una base escalonada con unainclinacin media de 30 buzando cada uno de los escalones 26.

Se ha estimado un ngulo derozamiento tanto para la familia 58,6530 58,6530

continua como para las juntasperpendiculares a estas que formanla base escalonada de 31, lo que 4

5

7 690 8

11

H=9.85 m45

7 690 8

11

H=9.85 m

equ va e a g = , . pesoespecfico de la roca es de 25

kN/m3.

12

3

641

23

64

MTODO DE GOODMAN

Este problema se ha resuelto mediante el mtodo clsico de Goodman

Ejemplo


103/124

Este problema se ha resuelto mediante el mtodo clsico de Goodman,implementado en una tabla de clculo especficamente diseada para laresolucin de estos problemas con la ayuda del programa Excel. De estamanera en la rimera tabla de resolucin se resenta el clculo deGoodman para el ngulo de friccin disponible que sera 31.

90 811

,

90 811

,

57 6

=

7 6

=

234

234

164

164

Resolucin clsica de Goodman:

= = a a= ,16.228 b1= 0.1119 tg f i = 0,6009 a2= 0.7804 a1= 1,02520

cosal a= , sinal a= ,4 4

n Yn (m) Wn (kN) Ancho (Ax) Yn/Ax cotg alfa Mn Ln Pn,t Pn,s Pnsi menos vuelca


104/124

,7 , , , , 5 no , ,7 , , ,, 4, , , 4 , 5 no , 4 , - , - , 5 ,

9 3,51 140,4 1,6 2,19 2,05 vuelca 2,73 3,51 -5,79 -16,70 0,004,4 7 , ,75 , 5 vuelca , 4,4 2,01 - , 7 ,

7 5,29 211,6 1,6 3,31 2,05 vuelca 4,51 5,29 11,03 -26,04 11,03

ESTABLES

, , , , , vu , , , - , ,5 5, 7 , , , , 5 vuelca 5, 7 4, 4 52,12 - 4,44 5 ,4 4,36 174,4 1,6 2,73 2,05 vuelca 4,36 3,33 74,56 18,53 74,56

, 5 , , , 5 vue ca , 5 , 88,36 ,77 ,2 2,536 101,44 1,6 1,59 2,05 no 2,54 1,51 92,80 66,37 92,80

, 4, , , , 5 no , , 85 76 7 , 5,7

VUELCAN

55, 75,42 75,

AJUSTE PARA Po


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Calculo de anclaje para C.S. 2 en el ltimo frente a deslizamiento

P1Px

T 1 1 1cos sin N W T P = + +

y1 1 1 1s n cosP W T = +

1. 1

. 1

. . 2 DISP

NEC

tgC S

= = =

N1= 1 . 1 .

= 26 =0.601

x =1.6 m y1=1.623 m

T d(CS=2) =79,22 kN

RESOLUCIN APLICADA ALCLCULO DE ANCLAJES DE

Calculo de anclaje para C.S.= 2 en el lt imo frente a vuelco

GOODMAN:


106/124

j p1

1 1 1

1 1 1

s i n 2

c o s c o s 2

V O L C A D O R E S

E S T A B I L I Z A D O R E S

yM P y W

xM T y W P x

= +

= + +

Px P1= 85.76 kN W1= 67.52 kN

= 26 =0.6011 x =1.6 m y1=1.623 m

y1 . . 2ESTABILIZADORES

VOLCADORES

C SM

= =

W1 T = > T =Tv(CS=2)= 133,96 kN

RESOLUCIN NUMRICA CON UDEC:

Este mismo problema ha sidoanalizado mediante bloques


107/124

,mediante el ensamblaje debloques de la grfico inicial de la

.

El primer resultado que conviene

resultados de UDEC coinciden

con las predicciones deGoodman. Se n ambos elprimer bloque deslizara,volcando los ocho siguientes ymantenindose estables el resto.

UDEC muestra adems laevolucin natural del mecanismode vuelco y su parada.

Siguiendo la tcnica de reduccin de la resistencia el cdigo UDEC nos da un

vs.vs.


108/124

coeficiente de seguridad de 0.87, valor algo mayor que el obtenido por Goodmanpero de un orden de magnitud parecido, atendiendo a los niveles de seguridadcomnmente utilizados.

Este valor ms alto se justifica adems porque en el estudio de Goodman losbloques se han considerado perfectamente prismticos mientras que en UDEC,por s mp c a , se an cons era o e manera que con ormen a opogra a etalud; lo que provoca una tendencia al vuelco ligeramente menor y

consecuentemente un coeficiente de seguridad ligeramente superior. Tambin.

CS GOODMAN = 0.76 CS UDEC = 0.87

MTODO DE GOODMAN: Cdigo que lo


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MTODO DE GOODMAN

Desde su aparicin, este mtodo, ha sido generalizado por algunos autores,

Desarrollos


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p g p gincluyendo aspectos como juntas oblicuas, fuerzas ssmicas, presencia de aguao parmetros variables. Por ejemplo Zanbak (1983) presenta bacos con lasolucin para algunos casos sencillos teneiendo en cuenta distintos

mecanismos.Ej. (talud de 50 con buzamientos de 65 y 80 de la estratificacin) :

CASO 1:H = 12.5 m

= 2500 Kg/m3

=

= 25 = H/t

KT = 0.03 F = 58,6 KN

MTODO DE GOODMANDesarrollos

O O CO GO CO O CO GO C


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METODO DE ZANBAK Vs. CODIGO UDECMETODO DE ZANBAK Vs. CODIGO UDEC

Esbeltez = 25 = H/t

Espesor = t = 0,5 m

F = 45 KN

Vs. 58,6 KN


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GOODMAN

Sa aseta et al. 2001

Desarrollos

presentan una solucin

analtica para calcular la

(F=0.5ktH2) en el casoasinttico (espesor de

,presentndoseresoluciones por bacospara versos pos emecanismos.

MTODO DE GOODMAN: Desarrollos

METODO DE SAGASETA Vs. CODIGO UDECMETODO DE SAGASETA Vs. CODIGO UDECbAngulo de friccin de juntas transversales : = 35


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Angulo de friccin de juntas transversales : = 35

Angulo de friccin de planos de estratificacin: = 30i

D ngu o e a u =

Buzamiento del talud = 65

SAGASETA

= = = . = D = , mcr crUDEC (Version 3.10)

LEGEND

2.200

(*10^1)JOB TITLE : "Metodo de ANALISIS DIFERENCIAL."

F = 97,7 KN11-Nov-03 12:15

cycle 1300000

block plot

velocity vectors

maximum = 1.076E-02

0 5E -21.400

1.800

0.600

1.000

UDEC

0.200

0.800 1.200 1.600 2.000 2.400 2.800

(*10^1)

Fernando Negreira

MTODO DE GOODMANDesarrollos


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El mecanismo del vuelco or flexin resulta bastante comn en la


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naturaleza, siendo adems un mecanismo que suele ser evolutivo.

La aparicin de este tipo de roturas es especialmente comn en aquellos

macizos en los que aparecen planos de debilidad muy marcados en unadeterminada direccin, con espaciados muy pequeos.

, .

VUELCO POR FLEXIN

El vuelco por flexin es un tipo de rotura difcil de analizar por mtodos

d ilib i l it d bid l l jid d l d l i d t


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de equilibrio lmite debido a la complejidad real del mecanismo de rotura.

Actualmente se puede analizar con mtodos de clculo basados en el

o o e os emen os scre os como e programa ymediante modelos fsicos.

resultados de modelos fsicos) resulta una alternativa muy sencilla y que

ofrece resultados razonablemente fiables.

Este mtodo se basa en un anlisis de equilibrio lmite, cotejado pormodelos fsicos Bsicamente los modelos fsicos sirvieron para estimar la


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modelos fsicos. Bsicamente los modelos fsicos sirvieron para estimar lainclinacin de la superficie de deslizamiento en el pie del talud y paraestimar la altura de cada blo ue sobre la ue recae la fuerza e ercida or

el bloque anterior.A partir de todos estos estudios propusieron lautilizacin de unos bacos para la obtencin preliminar del C.S. de un

- .

Se presentan tres bacos. Uno para cada valor del ngulo de friccin de los

.


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interpolar entre los bacos ms prximos. En los bacos de la figura sepresenta en ordenadas el termino adimensional Hcr, que viene dado por:

Hcr = H (C.S.) t -1

Donde es el peso especfico, H la altura del talud y t la resistencia aracc n s mp e e a roca e os es ra os, . . e coe c en e e segur a yb el espaciamiento medio de las discontinuidades que dan lugar al vuelco.


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indicar un ngulo de talud crtico menor omayor respectivamente.

En general si este parmetro es elevadose tratar de taludes poco estables por lo

recomendable.

Cuanto mayor sea Hcr menor ser lainfluencia de la relacin H/b, tal y como sedesprende de la observacin de losbacos.

En el baco se muestra un ejemplo deldiseo de un talud utilizando estametodologa. En este caso el ngulo defriccin entre planos es de 25.

MTODO DE ADHIKARYEjemplo y comp. MN

vu


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por flexin con UDEC.

Se trata de analizar el C.S.frente ala cada por vuelco de un talud de:15 m

80 grados de pendiente

con una familia de juntas muycontinua a contrapendiente con unespaciado muy continuo de 0.5

,

42 y ngulo de friccin de 10.Con una roca de resistencia a

. .

traccin simple de 0.375 MPa ypeso especfico 25 kN/m3.

MTODO DE ADHIKARY

Se utiliza el baco correspondiente al ngulo de friccin de 10 , para un

Ejemplo y comp. MN

, = .


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Se obtiene Hc r = 1, luego; 1= Hcr = H (C.S.) t1 = 2515(CS) / 375

Luego: C.S. = 375 / (2515) = 1

El coeficiente de seguridad del talud propuesto es 1 segn Adhikary.

MTODO DE ADHIKARY

Simulacin con UDEC blo ues deformables introduciendo armetros

Ejemplo y comp. MN

de entrada Mucho tiempo de clculo Resultados no sencillos de


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de entrada. Mucho tiempo de clculo. Resultados no sencillos deinterpretar. Influencia del comportamiento post-rotura.

DISEO:

. . = . . . = .

Estable, sin movimientoEstable, con movimientos

movimiento

totalmente,va ores

conservadores:CS C.S.>1.05

Ligeramente inestable

MTODO DE ADHIKARY

Siguiendo la tcnica de reduccin de la resistencia el cdigo UDEC nos da

Ejemplo y comp. MN

. . ,it d l d l bt id di t l t d d Adhik


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MTODO DE ADHIKARY Ejemplo y comp. MNmagnitud anlogo del obtenido mediante el mtodo de Adhikary yprcticamente igual, atendiendo a los niveles de seguridad.

Los resultados de UDEC son caros de obtener (mucho tiempo) y ademsno resultan sencillos de interpretar para este tipo de problemas conbloques deformables y un elevado nmero de elementos. En este tipo deproblemas se ha observado que el comportamiento post-rotura tiene unainfluencia im ortante, or lo ue conviene investi ar ms estos as ectos.

CSAdhikary = 1 0.8


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C5 DISEÑO GEOLOGICO GEOTECNICO ROCAS

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