UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

ESTABILIDAD DE TALUDES

Tema :

ANALISIS DE ESTABILIDAD DE BLOQUES EN MACISOS ROCOSOS:

PRESENTADO POR :

RUBEN CONDORI QUILCA

Docente:

TANIA ZAPATA COACALLA

Puno, C.U. Agosto del 2013

TEORÍA DE BLOQUES

Fundamentos

En macizos rocosos donde la inestabilidad está controlada por la generación de bloques delimitados por las discontinuidades, es esencial la identificación de aquellos bloques críticos que pueden caer, y a su vez desestabilizar los bloques vecinos.

La teoría de bloques tiene su mayor aplicación en macizos moderada a fuertemente fracturados con caída y deslizamiento de bloques como modo de falla principal. Se puede aplicar en túneles y taludes.

Fundamentos: Teoría de Bloques (Goodman y Shi, 1985)

En excavaciones subterráneas, la estabilidad de bloques es un problema esencialmente 3-D.

Según su forma y ubicación, los bloques pueden no moverse o moverse en solo ciertas direcciones.

La teoría de bloques identifica los bloques removibles, y su modo de movimiento, basado en un análisis estereográfico para incorporar las 3 dimensiones.

Tipos de Bloques

Según su ubicación respecto al túnel y su forma, los bloques generados se pueden clasificar en:

I. Bloque clave o crítico (key block): Caería con gran probabilidad en ausencia de refuerzo.

II. Bloque clave potencial: Removible pero con alta probabilidad de ser sujeto en su lugar por la fricción.

III. Bloque removible seguro: seguro bajo condiciones gravitatorias.

IV. Bloque “afilado”: No puede moverse sin empujar a sus vecinos.

V. Bloque infinito: Tiene cara libre pero por su extensión no es removible.

VI. Bloque de fracturas: No tiene cara libre en la excavación.

Bloques tipo I, II y III son removibles, tipo IV, V y VI son no removibles.

Uso de Proyección Estereográfica

Esfera de referencia en Hemisferio Superior.

Todo el plano ecuatorial.

Representación de Planos

En la red completa, los planos se proyectan como círculos de centro C y radio r:

Teorema de Shi

Hipótesis: Un bloque para ser removible debe ser finito.

Define cuando un bloque es finito y removible.

Ej: Sea un bloque finito en 2-D delimitado por las diaclasas 1 y 2 y por superficies de excavación 3 y 4.

Convención: Si el bloque está sobre una superficie, el semiespacio se denomina U y bajo la superficie es L, las superficies se enumeran. Alternativamente, en orden correlativo se usa 0 (sobre) y 1 (bajo)

r=R /cosαOC=R tanα

U1L2U3U4= bloque 0100

Si todas las superficies se mueven sin rotación hacia el centro del bloque, si el bloque es finito se contrae hasta un solo punto.

El semiespacio definido por superficies de fractura se denomina pirámide de fractura (joint pyramid, JP); el semiespacio definido por superficies de excavación se denomina pirámide de excavación (EP)

Teorema: Un bloque es finito si y solo si JP y EP no tienen intersección.

Por lo tanto, los bloques finitos que se expongan en la excavación serán removibles.

Identificación de Pirámides

Sean 3 planos de fracturas con dip/dipdir 30º/90º, 60º/45º, 20º/330º.

En la proyección de hemisferio superior, el semiespacio sobre el plano es el interior del círculo que representa al plano en la red.

Se generan JP definidas por la convención: 000, 001, 011, 010, 100, 101, 110, 111. Cada JP representa un tipo de bloque que se puede formar.

Aplicación del Teorema de Shi

Luego se estudia si las JP tienen intersección con las EP. Sea un túnel de rumbo EW:

Para el techo del túnel (EP es el interior del círculo de referencia), solo 101 tiene intersección vacía=>removible

Para la pared sur (EP bajo una línea horizontal E-W), solo 100 tiene intersección vacía => removible

CALCULOS Y GRAFICOS

EJEMPLO

EJEMPLO R= 2

Descripción Dip Dip Dir. OC=Rtan(Dip) Cos(Dip)r =

R/cos(Dip)

j1 75 80 7.46 0.26 7.73

j2 65 330 4.29 0.42 4.73

j3 40 30 1.68 0.77 2.61

j4 10 270 0.35 0.98 2.03

excavación 60 0 3.46 0.50 4.00

J1

J2J3

J4 excavación

α OC=R tan α r=R /cosα

EJERCICIO N°1

EJERCICIO Nº01 R= 2

Descripción Dip Dip Dir. OC=Rtan(Dip) Cos(Dip) r=R/cos(Dip)

j1 70 10 5.49 0.34 5.85

j2 60 110 3.46 0.50 4.00

j3 40 230 1.68 0.77 2.61

j4 20 330 0.73 0.94 2.13

excavación 0 90 0.00 1.00 2.00

J1

J2J3

J4 excavación

α r=R /cosαOC=R tanα

EJERCICIO N°2

EJERCICIO Nº02 R= 2

Descripción Dip Dip Dir. OC=Rtan(Dip) Cos(Dip) r=R/cos(Dip)

j1 70 10 5.49 0.34 5.85

j2 60 110 3.46 0.50 4.00

j3 40 230 1.68 0.77 2.61

excavación 15 90 0.54 0.97 2.07

J1

J2J3

excavación

α r=R /cosαOC=R tanα

EJERCICIO N° 1

J1

J2J3

J4

excavación

O

C1

C2C3

O

N

S

0000

00100011

0101

0110

0100

1100

1000

EJERCICIO N° 2

J1

J2J3

excavación

000

001

100

010

110101

011

C1

C2C3