estabilidad de taludes geomecanica y economiaDescripción completa
Descripción: DESLIZAMIENTO TRASLACIONAL Y CAÍDA DE DETRITOS EN EL DISTRITO DE CAMILACA
Descripción: ejercicio ultimo de estabilidad de taludes
Descripción: es una practica calificada
taludes
Descripción: DSADD
suelos IIDescripción completa
Descripción: Estabilidad de Taludes
desripcion de los conceptos basicos sobre taludes, asi como los metodos para estructurarlos.Full description
Descripción: Curso Estabilidad de Taludes
sistemas para la estalizacion de taludesDescripción completa
suelos IIFull description
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ejercicio ultimo de estabilidad de taludesFull description
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estabilidad de los taludes, etcDescripción completa
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UNIVERSIDAD NACCIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Geológica, Minera Metal!rgica E"cuela de Mina"
CURSO# Mecánica de Rocas II
$EMA# Estabilidad de Taludes
%ROFESOR# Córdova Rojas, David
ALUMNO# Quispe Cáceres, Jasson
LIMA!ER" #$%&
%
Contenido ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''' ( &' IN$RODUCCI(N'''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''' ''''''''''' & )' MARCO $EORICO''''''''''''''''''''' )'&' ES$A*ILIDAD DE $ALUDES EN MINA A CIELO A*IER$O (Open pit mining slope stability)''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''& & )')' CARAC$ER+S$ICAS DE %ENDIEN$E DIMENSIONES''''''''''''''''''') )'-' M.$ODOS %ARA EL DISE/O DE $ALUDES 0A%LICACIONES DE LA ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''' * GEOMECANICA1''''''''''''''''''''' )'-'&' Re"u2en de lo" 23todo" de di"e4o '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''* ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''+ '''''''''''''''''''''+ )'-')' An5li"i" del e6uili7rio lí2ite '''''''''''''''''''' )'-'-' An5li"i" de "en"i7ilidad "en"i7ilidad 0"en"iti8it anal"i"1 ''''''''''''''''''''%( -' GEOMECANICA A%LICADA A LA ES$A*ILIDAD DE $ALUDES''''''''''''%) -'&' EFEC$OS DE LAS DISCON$INUIDADES EN LA ES$A*ILIDAD ES$A*ILIDAD DE $ALUDES''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''%) %) -')' ORIEN$ACI(N DE DISCON$INUIDADES'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''%* -'-' IDEN$IFICACI(N DE LOS MODOS DE INES$A*ILIDAD DE ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''%+ %+ $ALUDES''''''''''''''''''''' -'9' %RINCI%IOS *:SICOS *:SICOS EN EL DISE/O DE DE $ALUDES $ALUDES'''''''''''''''''''#$ -'9'&' An5li"i" e"tructural de la ;ona a e"tudiar '''''''''''''''''''''''''''#$ -'9')' Cla"ii '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#% -'9'-' In?or2ación Lito@e"tructural Lito@e"tructural '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#% -'9'' Geotecnia de la ;ona' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''## -'9'9' Caracteri;ación del 2aci;o roco"o' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''## -'9'B' An5li"i" de roca" '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''## -'9' %roiedade" ?í"ica"''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''## ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''# ''''''# -'9' %roiedade" 2ec5nica"' 2ec5nica"' '''''''''''''''''''' -'9' A"ecto" idrogeológico"'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''# ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''#( ''''''''''''''#( -'9'&H A"ecto" de "i"2icidad'''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''#( '''''''''''''''''#( -'B' ME$ODOLOGIA''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''#( #( -'B'& E"tudio de ca2o '''''''''''''''''''' -'B')' E8aluación de la" rotura" otenciale" '''''''''''''''''''''''''''''''''#' ES$A*ILIDAD DE $ALUDES SUS CONCECUENCIAS EN LA '''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''' '''''''''''''#+ #+ ECONOMIA''''''''''''''''''''' '&' *ENEFICIO ECONOMICO''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''$ '&'&' E?ecto" econó2ico" del 5ngulo de talud '''''''''''''''''''''''''''''$ ')' EEM%LO A%LICA$IVO 0JI%O$.$ICO1'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''% ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''% % ')'&' De"crición del eKe2lo '''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''# ''''''''''''''''''''''# ')')' Factor de "eguridad'''''''''''''''''''' #
'''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''# ''''''''# ')'-' $onelaKe 8" 5ngulo del talud ''''''''''''''''''''' ')'' Co"to" 8" 5ngulo del talud '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''' ''''''''' & 9' CASO'''''''''''''''''''' 9'&' EVALUACI(N DE LA ES$A*ILIDAD DE $ALUDES EN LA MINA ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''' & LOURDES'''''''''''''''''''' 9'&'&' U7icación de la Unidad %roducti8a %roducti8a '''''''''''''''''''''''''''''''''''''& ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''& '''''''''''''''''& 9'&')' M3todo de elotación'''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''& ''''''''''& 9'&'-' %ar52etro" Meteorológico"'''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''') ) 9'&'' Maeo Geot3cnico''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''') ''''''''''''''''') 9'&'9' Cla"i
&' IN$RODUCCI(N Este trabajo se en.oca principal/ente a la ECONOMIA GEOMECANICA A%LICADA A LA ES$A*ILIDAD DE $ALUDES 'En una /ina a tajo abierto 0open pit1, pit1, se e2plota e2plota tanto recursos recursos /etálicos /etálicos co/o no /etálicos /etálicos por el /3tod /3todo o 4a /e /enc ncio iona nado do,, oc ocas asio iona nand ndo o 5ran 5rande dess /odi /odi6c 6cac acio iones nes al per6 per6ll ori5inal del terreno, con el 6n de /ejorar la e2plotaciones debe i/ple/entar i/pl e/entar un /3todo de /inado super6cial por bancos 7ue per/ita un /ejor control de la estabilidad del terreno, esto i/plica la necesidad de establecer los pará/etros 5eo/ecánicos 4 establecer los do/inios 5eot3cnicos del área de la e2plotación 7ue per/itan un dise8o se5uro de bancos 4 taludes en roca 4 en los botaderos de des/onte, es i/portante se8alar 7ue un talud en rocas en la super6cie 4 una e2cavación en el subsuelo, son dos a/bientes clara/ente distintos, siendo el talud en la super6cie 5eneral/ente /enos se se5u 5uro ro'' Aun7 Aun7ue ue una una pers person ona a pued puede e se sent ntir irse se /á /áss e2pu e2pues esta ta al peli peli5r 5ro o trabajando en el subsuelo, debido a los peli5ros 7ue i/plican el trabajar en un a/biente cerrado, las e2cavaciones en la super6cie tienden a ser /enos esta es tabl bles es debi debido do a 7ue 7ue se tiene ienen n es es.u .uer er9o 9oss bajo bajos, s, el peso peso del del banc banco, o, /ateriales con 5rados de inte/peris/o /ás elevados 4 a la acción del a5ua' :eneral/ente, una e2cavación abierta inclu4e rocas inte/peri9adas, cu4as resistencias son /uc;o /enores 7ue la de la roca intacta' Al5unas rocas blan blanda dass co cont ntin inua uará rán n de5ra de5radá dánd ndos ose e debi debido do a alter alterac acio ione ness dura durant nte e la construcción 4 posterior/ente debido a la acción del a5ua 4 del cli/a, particular/ente en re5iones con cli/as cálidos 4 ;ujo de a5ua debido a su /a4or porosidad 4 5rado de .ractura/iento, a pesar de la /enor car5a de a5ua? ade/ás, las a5uas super6ciales .or/an parte de los proble/as 7ue pueden ser causados por las a5uas subterráneas' Tanto en la super6cie co/o en el subsuelo, las presiones ;idráulicas en discontinuidades 4 las presi presione oness de poro poro en rocas rocas 6sura 6suradas das,, estrat estratos os de rocas rocas sedi/en sedi/entar tarias ias blandas o en el /aterial poroso de relleno de las .allas 0el cual se co/porta co/o suelo1 pueden con toda se5uridad desestabili9ar un /aci9o rocoso' Durante tor/entas, las e2cavaciones en la super6cie ta/bi3n tendrán 7ue en.r en.rent entars arse e a prob proble/ le/as as debi debido doss a la p3rd p3rdid ida a de pres presión ión ca capi pilar lar o al ablanda/iento de /ateriales arcillosos 7ue inicial/ente se encuentran en un estado nosaturado o disecado' Los taludes arti6ciales en roca son el producto de e2cavaciones reali9adas para abrir espacio para rutas de transporte, edi6cios, centrales el3ctricas, presas 4 portales de t
identi6cado correcta/ente' @in e/bar5o, despu3s de cierto tie/po se desarrollan otros /ovi/ientos, en el 7ue etapas sucesivas dentro de una pro5resión de eventos, /ueven el talud, lenta 4 oculta/ente, ;acia el peli5ro o eventual/ente ;acia una ruptura total' En resu/en la estabilidad de taludes es caracteri9ar en la /edida de lo posible las aspectos 5eo/ecánicas del terreno, ta/bi3n se tiene en cuenta el conoci/iento del co/porta/iento de un talud .rente a sus posibles roturas 4 có/o repercute en los costes 4 en la se5uridad, por ello, las investi5aciones de ca/po 0in situ1 4 de laboratorio, deben ser las su6cientes para darnos la data e2acta del terreno, asB co/o los posibles /ecanis/os de rotura, en el estudio de la estabilidad de taludes se abordan .enó/enos de estado de rotura de /asas de suelo' El a5ente e2terno responsable de la inestabilidad es una .uer9a de /asa el peso 4 eventual/ente los e.ectos de 6ltración a los 7ue debe a8adirse, 5eneral/ente co/o .actor secundario, posibles car5as e2ternas'
Perfl de una inclinación o pendiente de un terreno que queda al excavar
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)' MARCO $EORICO )'&' ES$A*ILIDAD DE $ALUDES EN MINA A CIELO A*IER$O (Open pit mining slope stability) Los tres co/ponentes principales de un DI@EFG DE TAL"DE@ a cielo abierto son los si5uientes' En pri/er lu5ar, el án5ulo 5eneral de taludes 0incorpora todas las ra/pas 4 bancos1 de la cresta a los pies, esto puede ser un talud co/puesto con pendientes /enos pronunciadas en roca d3bil, /ateriales super6ciales, 4 una pendiente /ás pronunciada en roca /ás co/petente' Ade/ás, el án5ulo de inclinación puede variar alrededor del tajo de acuerdo a la di.erente 5eolo5Ba 4 el dise8o de la ra/pa' En se5undo lu5ar, el án5ulo entre las ra/pas es la pendiente o pendientes, 7ue se e2tiende entre cada ra/pa 7ue dependerá del n
Típica geometría de un tajo que muestra la relación entre el ángulo de inclinación en general el ángulo entre la rampa y la geometría banco
Al5unos de los .actores 7ue pueden in>uenciar en el dise8o de la pendiente son la altura del talud, la 5eolo5Ba, la resistencia de la roca, las presiones de a5ua subterránea 4 el da8o a la cara por la voladura' !or eje/plo, con cada retroceso sucesivo de pendientes, la pro.undidad del tajo au/entará 4 en &
este caso ;abrá una dis/inución en el án5ulo de la pendiente 5eneral' Ade/ás, para pendientes en la 7ue se encuentra la ra/pa, el án5ulo de inclinación puede ser poco pronunciado para li/itar el ries5o de .alla 7ue puede poner .uera de operación a la ra/pa, en co/paración con las pendientes por donde no pasa al ra/pa, a7uB cierta inestabilidad puede ser tolerada' En una pendiente donde ;a4a una si5ni6cativa presión de a5ua, puede considerarse la posibilidad de instalar un siste/a de drenaje, si se lo5ra una reducción en la presión del a5ua per/itirá 7ue el án5ulo de la pendiente 7ue se incre/ente' !ara tajos pro.undos donde un au/ento en el án5ulo de inclinación de uno o dos 5rados resultará en el a;orro de varios /illones de /etros cuir en la altura /á2i/a de los bancos individuales es el alcance vertical de e2cavación 0para li/itar los accidentes de ries5o debido al colapso de la cara1 de los e7uipos' !ara proporcionar una 5uBa sobre los án5ulos 7ue estabili9an pendientes en un tajo, un n
!elación entre la altura y el ángulo de inclinación de la pendiente en un tajo
)
)')' CARAC$ER+S$ICAS DE %ENDIEN$E DIMENSIONES La Asociación Internacional de In5enierBa :eoló5ica 0IAE:1 ;a preparado de6niciones de las caracterBsticas de desli9a/iento de tierras 4 di/ensiones co/o se /uestra en la si5uiente 65ura 0IAE:, %++$? TRH, %++&1' Aun7ue el dia5ra/a 7ue representan los desli9a/ientos /uestra el tipo de suelos con super6cies de desli9a/iento circulares, /uc;os de estos ras5os de desli9a/ientos son aplicables tanto a los desli9a/ientos de rocas 4 .allas de taludes en roca d3bil 4 de5radada' El valor de las de6niciones 7ue se /uestran en las 65ura es .o/entar el uso de una ter/inolo5Ba co;erente 7ue pueda ser clara/ente entendido por otros en la pro.esión al investi5ar e in.or/ar sobre las pendientes rocosas 4 desli9a/ientos de tierra'
"efniciones de las dimensiones de desli#amientos$ parte superior vista en planta del desli#amiento de tierra típico en el que la línea discontinua es tra#a de superfcie de ruptura en la superfcie original del terreno% parte in&erior sección en la que indica la eclosión terreno no perturbado punteado muestra el alcance de material despla#ado y la línea discontinua es la superfcie original del suelo' os nmeros se referen a las dimensiones defnido en la Tabla siguiente (*omisión +,-. sobre desprendimientos de tierras /001)
*
)'-' M.$ODOS %ARA EL DISE/O 0A%LICACIONES DE LA GEOMECANICA1
DE
$ALUDES
ablare/os de # procedi/ientos para el dise8o de taludes en roca donde la 5eo/ecánica interviene directa/ente 4 de los datos básicos 7ue se re7uiere para el análisis de estabilidad de taludes, e2isten otros /3todos basados en la probabilidad co/o por eje/plo Load and Re"i"tance Factor De"ign entre otros 7ue no se va a tocar en este trabajo' Los /3todos de dise8o 4 los datos de dise8o son co/unes tanto a la /inerBa 4 la in5enierBa civil'
)'-'&' Re"u2en de lo" 23todo" de di"e4o "na caracterBstica básica de todos los /3todos de dise8o de pendientes 0taludes1 es la ci9alladura 7ue se lleva a cabo a lo lar5o de 4a sea una super6cie de desli9a/iento, o dentro de una 9ona, detrás de la cara del talud' @i la .uer9a de ci9alla 0.uer9a de despla9a/iento1 es /a4or 7ue a resistencia al corte de la roca 0.uer9a de resistencia1 en esta super6cie, entonces la pendiente será inestable' La inestabilidad podrBa to/ar la .or/a de despla9a/ientos 7ue pueden o no puede ser tolerable, o 7ue el talud pueda colapsar 4a sea de repente o pro5resiva/ente' La de6nición de inestabilidad dependerá de la aplicación' !or eje/plo, una inclinación a cielo abierto puede so/eterse a varios /etros de despla9a/iento sin e.ectuar operaciones, /ientras 7ue una pendiente 7ue soporta un pilar de un puente tendrBa poca tolerancia para el /ovi/iento' Ade/ás, un desprendi/iento de rocas sencillo de una pendiente por enci/a de una carretera puede ser de poca i/portancia si ;a4 una 9anja adecuada para contener la caBda, pero la .alta de esta /edida si5ni6cativa podrBa ocurrir 5raves consecuencias' En base a estos conceptos de estabilidad de la pendiente, la estabilidad de una pendiente puede e2presarse en una o /ás de las si5uientes condiciones 0A1 actor de se5uridad, @'es la estabilidad cuanti6cada por el e7uilibrio lB/ite de un talud, 7ue es estable si @K%' 0b1 de.or/aciones 4 es.uer9os'.allas de6nidas por la aparición de es.uer9os lo su6ciente/ente 5randes para evitar una operación se5ura de la pendiente, o 7ue la velocidad de /ovi/iento del talud sea superior a la tasa de se5uridad en un tajo 0C1 !robabilidad de .alloEstabilidad cuanti6cada por la distribución de probabilidad de la di.erencia entre la .uer9a de resistencia 4 la de despla9a/iento, 7ue son cada e2presan co/o distribuciones de probabilidad' 0D1 load and resistance &actor design , LRD 0cálculo del .actor de resistencia 4 car5a1 una estabilidad de6nida se da cuando resistencia es /a4or 7ue o i5ual a la su/a de las car5as' En estos
+
2alores mínimos totales para el &actor de seguridad
!ara las /inas a cielo abierto el .actor de se5uridad utili9ado 5eneral/ente está en el intervalo de %'# a %'(, utili9ando análisis del e7uilibrio lB/ite para calcular directa/ente el .actor de se5uridad, o análisis nu/3rico para calcular la aparición de es.uer9os e2cesivos en la pendiente' El .actor de se5uridad, la probabilidad de .allo o tensión ad/isible 7ue se utili9a en el dise8o deben ser apropiado para cada sitio' El proceso de dise8o re7uiere una cantidad considerable de criterio debido a la variedad de .actores 5eoló5icos 4 de la construcción 7ue deben ser considerados'
)'-')' An5li"i" del e6uili7rio lí2ite La estabilidad de las pendientes de roca para las condiciones 5eoló5icas 7ue se /uestran en la i5uras 0a1 4 0.1 depende de la .uer9a de ci9alla/iento 5enerada a lo lar5o de la super6cie de desli9a/iento'
%$
(a) potencialmente inestable3discontinuidades se muestran en la cara (&) &alla circular en potencia
!ara todos los .allos de tipo de ci9alla, la roca se puede suponer 7ue ser un /aterial re5ido por el criterio de .alla de Mo;rCoulo/b en el 7ue la resistencia a la ci9alladura se e2presa en t3r/inos del án5ulo de .ricción 4 de la co;esión c' !ara una super6cie de desli9a/iento en la 7ue ;a4 una tensión nor/al e.ectiva NO actuando entonces la resistencia al es.uer9o cortante P en esta super.icie viene dada por
0%'%1
cPQtan
La ecuación 0%'%1 se e2presa la resistencia al corte bajo NO4 c 05ra.ico 0a11, en la 7ue la co;esión es de6nida por la intersección con el eje de es.uer9o cortante, 4 el án5ulo de .ricción se de6ne por la pendiente de la lBnea' La tensión nor/al e.ectiva es la di.erencia entre el es.uer9o debido al peso de la roca está por enci/a del plano de desli9a/iento 4 los e.ectos de %%
cual7uier presión de a5ua sobre esta super6cie'
45todo de cálculo del &actor de seguridad del bloque desli#ante$ (a) "iagrama de 4o6r que muestra resistencia al corte defnido por la co6esión c y 7 ángulo de &ricción% (b) la descomposición de la &uer#a 8 debido al peso del bloque en componentes paralela y perpendicular al plano de desli#amiento (9p ángulo de inclinación)'
En la i5ura 0b1 /uestra una pendiente 7ue contiene juntas continuas 7ue bu9an .uera de la cara 4 la .or/ación de un blo7ue desli9ante' El cálculo del .actor de se5uridad para el blo7ue /ostrado en la 65ura 0b1 i/plica la desco/posición de la .uer9a 7ue act
0%'1 4