Estabilidad de Taludes,2016 Geomecanica y Economia

7/25/2019 Estabilidad de Taludes,2016 Geomecanica y Economia

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NOMBRE: EBER TORRES TARAZONA

PROFESOR: MSC. DAVID CORDOVA

CURSO: MECANICA DE ROCAS II


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INTRODUCCIN

En minera el diseo de los taludes depende de la disposicin yprofundidad del yacimiento.

En yacimientos minerales no metlicos, dispuestos en capashorizontales o inclinadas, los taludes tienen carcter temporal y se

proyectan para permanecer estables a corto o medio plazo (meseso aos), ya que tras la extraccin del mineral la excavacin seabandona o se rellena.

En minera metlica, cuando el mineral no se presenta en capas, lostaludes van modificndose al ir avanzando la excavacin en

profundidad y permetro, aunque suelen mantenerse susinclinaciones.


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En el diseo y excavacin de los taludes mineros los criterioseconmicos juegan un papel fundamental, siendo frecuente asumircierto grado de riesgo de roturas locales o parciales en los taludes sistas no ponen en peligro la seguridad de las personas ni el ritmo delos trabajos de extraccin; en estos taludes temporales no se instalan

sostenimientos o estabilizaciones. Los estudios geolgicos y geotcnicos de taludes estn dirigidos al

diseo de taludes estables en funcin de las condiciones requeridas(corto, medio o largo plazo, relacin costo-seguridad, grado deriesgo aceptado, etc.) as como a la estabilizacin de taludes

inestables.


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La estabilidad de taludes es una herramienta prctica en el diseo yoperacin de tajos abiertos. La seleccin del ngulo de talud es una

decisin crtica que puede tener efectos de gran alcance en larentabilidad general de un proyecto minero

Los taludes se construyen con la pendiente ms elevada que permitela resistencia del terreno, manteniendo unas condiciones aceptablesde estabilidad.


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La importancia de la estabilidad de taludes

comprende los siguientes aspectos:

Economa en el diseo.

Seguridad en el diseo.

Economa operativa

Seguridad operativa..

Factor econmico (habilidad de vivir con un

deslizamiento). Factor de seguridad en la prediccin de

deslizamientos


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Tpica geometra del talud en tajoabierto mostrando la relacinentre el ngulo general del talud,el ngulo entre rampas y lageometra del banco


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FACTORES GEOMECANICOS QUEINFLUYEN EN LA ESTABILIDAD


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Tensiones Naturales

Las tensiones naturales pueden jugar un papel importante enla estabilidad de los taludes de roca. La liberacin detensiones que puede suponer la excavacin de un talud puedeoriginar tal descompresin que el material se transforma y

fragmenta por las zonas ms dbiles y pasa a comportarsecomo un suelo.

El estado tensional de un talud depende de su configuracingeomtrica y del estado de tensiones del macizo rocoso

previo a la excavacin.


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Mod if icacin de lastrayector ias de los

esfuerzos

hor izontales

or ig inales como

con secuencia de

una excavacin


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Efectos de las propiedades de lasjuntas en la estabilidad detaludes:

(a) persistencias de las juntas J1buzando hacia el exterior de lacara forman bloques dedeslizamiento potencialmenteinestables.

(b) espaciados pequeos, juntas debaja persistencia causanentrecruzamiento de pequeos

bloques .(c) persistencia de las juntas J2

buzando hacia el interior de lacara forman potenciales tablas devuelco.


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Falla PlanarRoturas planas en los bancos de un talud a favor de las superficies de

estratificacin.

Falla planar en roca que contiene juntas persistente buzando haciafuera de la cara y casi paralelo a la cara.


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Se produce a favor de una superficiepreexistente, que puede ser la estratificacin,una junta tectnica, una falla, etc. Lacondicin bsica es la presencia dediscontinuidades buzando a favor del talud ycon su misma direccin, cumplindose lacondicin de que la discontinuidad debe estardescalzada por el talud (>) y su buzamientodebe ser mayor que su ngulo de rozamientointerno (>). Los diferentes tipos de roturas

planas dependen de la distribucin ycaractersticas de las discontinuidades en eltalud.


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Falla en Cua

Falla por cua en dos discontinuidades que se intersecan.


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Falla por Vuelco

Falla por vuelco en rocas fuertes que contienendiscontinuidades buzando abruptamente hacia el interior de lacara.


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Se produce en taludes de macizos rocosos

donde los estratos presentan buzamientocontrario a la inclinacin del talud ydireccin paralela y subparalela al mismo.En general, los estratos aparecenfracturados en bloque a favor de sistemas de

discontinuidades ortogonales entre si. Estetipo de rotura implica un movimiento derotacin de los bloques, y la estabilidad delos mismos no esta nicamentecondicionada por su resistencia al

deslizamiento.


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Falla CircularFalla circular en roca llena, roca muy dbil ointensamente fracturada con discontinuidadesorientadas aleatoriamente.


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ESTABILIDAD DE TALUDES EN LAECONOMA

Los criterios econmicos exigirn que el talud sea lo ms vertical posible,para reducir al mnimo la relacin de desmonte; pero este criterio quedalimitado por los coeficientes de seguridad exigidos en la legislacin, lasalturas mximas de bancos admitidas, la necesidad de bermas losuficientemente anchas y pistas de pendiente suficientemente baja. En caso

de los taludes de banco estos se disearan de acuerdo con los criteriosoperativos de la voladura o del mtodo de excavacin, pero tratando deminimizar (que no de evitar) las roturas, y siempre realizando diseos queeviten problemas de roturas de pistas e instalaciones, perdidas demaquinaria y accidentes de trabajo.

Se debe tener cuidado al plantear una variacin en el ngulo de talud puestoque si variamos el ngulo en aunque sea un grado nuestro volumen a movervariara en gran cantidad y la relacin Desmonte/Mineral aumentara.


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El diseo de grandes taludes en el mbito de la minas resulta cadada ms comn. El ingeniero se ve normalmente entre la espada dela seguridad y la pared de la economa. Ciertamente aumentando lainclinacin de los taludes se puede ahorrar enormes cantidades de

dinero al reducir el volumen del material a excavar, pero lainclinacin del talud debe tener como limite la seguridad del mismo,ya que todo el ahorro conseguido puede perderse, poniendo ademsen riesgo la seguridad de las personas o cosas que se encuentran en oabajo del talud.


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EFECTOS ECONMICOS DELNGULO DE TALUD

Los factores mas importantes que deben serconsiderados en el anlisis econmico en un posibletajo abierto son:

1. El precio actual del producto final.

2. Prediccin del mercado y precio futuro del productofinal.

3. El programa de produccin de la mina.

4. El costo de produccin.

5. Reservas de mineral.

6. Stripping ratio.


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PROBLEMA APLICATIVO

Vamos a investigar la estabilidad deeste talud y estimar los costos de losdiferentes mtodos de tratamiento del

problema que surge si se encuentraque el talud es inestable

Detalles de la geometra en cua y laspropiedades del material usado en esteanlisis:

Las superficies de discontinuidades endonde se deslizan la cua estn

buzando a 45

de la cara del taluddando as una cua simtrica. Ambassuperficies tienen un ngulo defriccin de 30 y una resistenciacohesiva de 1000lb /ft2. La unidad de

peso de la roca es de 160 lb/ft3


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FACTOR DE SEGURIDAD VSANGULO DE TALUD

Para un talud seco y unfactor de seguridad de 1,3el ngulo optimo de taludseria 55.

Para un talud saturado y unfactor de seguridad de 1,3el ngulo optimo de taludseria 46.


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TONELAJE VS ANGULO DE TALUD

Lnea A Tonelaje excavadodesde la cara del talud de 100ftde alto x 300ft de largo.

Lnea B Tonelaje a ser

limpiado si ocurre una falla encua.

Lnea C Carga del cablerequerido para un factor deseguridad de 1.3 para un talud

saturado. Lnea D Carga del cable

requerido para un factor deseguridad de 1.3 para un taludseco.


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COSTOS VS ANGULO DE TALUD

Lnea A Costo por ton. minado desde la cara.

Lnea B Costo de limpieza de la falla deltalud.

Lnea C Costo de instalacin de cables en untalud saturado.

Lnea D Costo de instalacin de cables en untalud seco.

Lnea E Costo de drenado del talud.

A Costo de limpieza por la falla de un talud. B Costo de aplanar un talud.

C Costo de instalacin de cables de tensinen taludes saturados.

D Costo de instalacin de cables de tensin

en taludes secos.


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COSTO MAXIMO Y MINIMO

Costo asociado con el minado deltalud para un ngulo de 60 yaceptando el riesgo de falla. Loscostos antes del fallo estn dados

por la lnea A en la figura de

Costos Vs Angulo De Talud. Loscostos de excavacin del talud ylimpieza de la falla est dado porla suma de las lneas A y B.


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Las opciones disponibles seran las siguientes:

Cortar el talud a 46 para dar un factor de seguridad de 1,3 bajo condiciones desaturacin. (Lnea A) Costo total: 116.000 unidades.

Cortar el talud a 55 e instalar el sistema de drenaje para dar un factor deseguridad de 1,3 para un talud seco. (Lneas A y E) Costo total: 159.000 unidades

Cortar el talud a 64 para inducir el fallo y limpiar el material fallado. (Lneas A y

B) Coste total: 166.000 unidades Cortar el talud a 80 e instalar cables para dar factor de seguridad para un talud

saturado de 1,3. (Lneas A y C) Costo Total: 137.000 unidades.

Dejar el talud vertical, instalar el sistema de drenaje y cables para dar un factor deseguridad de 1,3 para un talud seco. (Lnea A, D y E) Coste total: 155.000unidades.

Cortar el talud a 60 en el supuesto de que no puede fallar y hacer una previsinpara la limpieza si en caso ocurriese la falla. En la figura de Costo mximo ymnimo; Costo total mximo: 159.000 unidades y Costo total mnimo: 70.000unidades

CONCLUSIONES


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CONCLUSIONES

La estabilidad de taludes es el tema primario en minera a cielo

abierto y por ello se debe solicitar la consultora deespecialistas si es necesario.

En la construccin de un talud hay que tomar un balance entrelos costos del talud y su factor de seguridad pues no se puede

asumir un coeficiente de seguridad elevado si no existe peligrohacia la seguridad de las personas o prdida de construccionesy maquinaria como tambin la paralizacin de la explotacin.

Debe tenerse en cuenta que en taludes de minera, nuncaexisten diseos inmutables y que las observaciones que se

hacen durante el proceso de construccin tiendengeneralmente, a introducir modificaciones al diseo inicial yesto debe preveerse en las clusulas del diseo.

RECOMENDACIONES


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RECOMENDACIONES

Para disminuir el poder erosivo y de arrastre de las quebradas

se puede plantear la construccin de diques de gaviones,disminuir el ngulo del talud, colocacin de tacones, etc.Siempre haciendo un balance de costo beneficio.

Hay que tener en cuenta los parmetros geogrficos del lugaras como las condiciones de la zona, puesto que si existieratiempos de gran cada lluvias esto puede saturar el talud ycambiar las condiciones geomecnicas del mismo.


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La humedad puede reducir la resistencia de la roca por

alteracin qumica o fsica de sus propiedades caractersticas.Si el agua est bajo presin la resistencia de la roca se reducean ms.

Una solucin para disminuir el efecto de aguas subterrneas esel sistema de drenaje, este debe tener un mantenimientoadecuado para que cumpla satisfactoriamente y no ocasione

problemas de saturacin del suelo y por ende deslizamientos,lo que llevar a la nulidad de la ventaja.


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BIBLIOGRAFIA Hoek E. y Bray J.W. Rock Slope Engineering. Revised 3rd

edition - Chapman & Hall. (1974) Tesis: Estabilidad de taludes en roca volcnica fracturada del

tajo Ral Rojas Centromin PerOscar Marreros Daza.

Fundamentos de Ingeniera de Taludes - Pedro RamrezOyanguren

Eduardo Alonso Prez de greda Estabilidad de taludes,Universidad de Catalunya, edicin 2005.

Jorge CaizalObras geotcnicas, Universidad deCantabria.

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