Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Geológica, Minas y Metalúrgica Escuela Profesional de Ingeniería Geológica CURSO DE GEOMECÁNICA GE-823 ANÁLISIS CINEMÁTICO DE TALUDES MSc. Ing. Angel Mamani Mayta [email protected] Contenido del curso ❑ Introducción ❑ Rotura tipo planar ❑ Rotura por cuña ❑ Rotura por volcamiento ❑ Rotura circular Introducción ❑ Análisis que permite identificar mecanismos de falla con control de estructuras. ❑ Los mecanismos de falla se producen dependiendo de la orientación y de las estructuras de excavación. ❑ Es posible identificar los siguientes mecanismos de rotura: a) Rotura planar b) Rotura por cuña c) Rotura por volcamiento d) Rotura circular. Introducción ❑ Talud de altura del orden del tamaño de los bloques. ❑ Estabilidad y deformación controlada por estructuras. ❑ Deslizamiento o mecanismo de rotura por cuña, debido a la presencia de dos sistemas de discontinuidades. Introducción ❑ Corte de la carretera en macizo rocoso competente y estratificado. ❑ Al lado derecho de la carretera, la estratificación produce mecanismo de rotura por volcamiento. ❑ Mientras, a lado izquierdo la estratificación ocasiona mecanismo de rotura por planar. Introducción ❑ Proyección estereográfica ❑ Datos de entrada en el DIPS: Dirección del buzamiento/Buzamiento (DipDir/Dip) ❑ Tener en cuenta lo siguiente: a) Plano b) Polo (Línea perpendicular al plano) Mecanismos de rotura Rotura PLANAR Rotura por CUÑA Rotura por Volcamiento Mecanismos de rotura Rotura ROTACIONAL: en suelos o rocas muy alteradas con comportamiento de suelos Mecanismos de rotura - Planar Condiciones para su ocurrencia ❑ Debe existir una estructura (plano débil) y pertenecer al dominio estructural en el sector estudiado. ❑ El rumbo de la estructura debe formar un ángulo no mayor que unos 20º con el rumbo del talud (condición de subparalelismo) ❑ La estructura debe aflorar en el talud, o sea debe ser menor empinada que este: ∝𝐵 > 𝜑𝐽 ❑ La inclinación de la estructura debe ser mayor que su ángulo de fricción: ∝𝐽 > 𝜑𝐽 (Condición de resistencia) ❑ En la Práctica es necesario que existen planos laterales que limiten al deslizamiento Mecanismos de rotura - Planar Mecanismos de rotura - Planar En el contacto se desarrolla 𝜑𝐽 La resistencia se la incluye de manera simplificada (puramente friccional) considerando el polo del plano 𝜑 𝜑 𝜑 𝛽=0 Estable 𝛽=𝜑 Equilibrio Límite 𝛽>𝜑 Inestable Mecanismos de rotura - Planar Deslizamiento a través de un plano N Representación gráfica del cono de fricción en el deslizamiento de un bloque a través de un plano. ∅ Los planos cuyos polos se encuentran fuera del cono será inestable Mecanismos de rotura - Planar N 𝛼𝐶𝐵 𝛼𝐽 P talud P Estructura Envolvente Aflorantes Válidas Deslizamiento a través de un plano Aplicación del concepto del cono de fricción en los análisis cinemáticos Envolvente de Estructuras aflorantes ∅ Mecanismos de rotura - Planar Deslizamiento planar Mecanismos de rotura - Cuña Mecanismos de rotura - Cuña Mecanismos de rotura - Cuña Mecanismos de rotura - Cuña Mecanismos de rotura - Cuña Mecanismos de rotura - Cuña Deslizamiento por cuña Mecanismos de rotura - Volcamiento Condiciones para su ocurrencia ❑ Debe existir una estructura cuyo rumbo forme ángulo no mayor que unos 20º con el rumbo del talud (Condiciones de paralelismo) ❑ La estructura debe mantener hacia “Cerro adentro” (o sea en dirección opuesta a la dirección de buzamiento de la cara del banco). ❑ La inclinación de la estructura debe ser tal que cumpla la siguiente condición (Goodman, 1989). 𝛼 > 90 − 𝛼𝐵 + 𝜑𝐽 ❑ Donde 𝛼 es la dirección de buzamiento de la estructura 𝛼𝐵 es la inclinación de la cara del banco, y 𝜑𝐽 es el ángulo de fricción de la estructura evaluado para una muy baja presión de confinamiento. Mecanismos de rotura - Volcamiento Mecanismos de rotura - Volcamiento Análisis cinemático por volcamiento Test de Goodman ❑ Se asume C, U=0 ❑ Hay deslizamiento entre capas antes de la flexión. ❑ La cara del talud es la dirección de tensión principal mayor. ❑ El deslizamiento se produce si: La normal del plan, tiene una inclinación menor que la diferencia entre con Mecanismos de rotura Mecanismos de rotura Mecanismos de rotura - Rotacional Condición para su ocurrencia ❑ El macizo rocoso debe presentarse muy fracturado, de manera tal que no exista ningún control estructural asociado a la inestabilidad. ❑ El macizo rocoso debe presentar un comportamiento isotrópico (debido al alto grado de fracturamiento). ❑ Este tipo de inestabilidad se presenta en materiales tipo suelos, botaderos, acopios de material poco consolidado, etc. Mecanismos de rotura - Rotacional La rotura curva puede ocurrir en macizos rocosos blandos poco competentes y en macizos muy alterados o intensamente fracturados, donde los planos de discontinuidad no controlan el comportamiento mecánico en este caso, el macizo se comporta como un suelo. No obstante, la existencia de zonas singulares de debilidad y de grandes planos de discontinuidad en este tipo de macizos, como fallas, pueden condicionar modelos de rotura con otras tipologías. Mecanismos de rotura Mecanismos de rotura