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8/20/2019 Estudio Geotécnico de los taludes ubicados entre el Sector El Portachuelo y La Chorrera, vía Jají, Municipio Campo…

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Estabilización de taludes

Estudio geotécnico de los taludes ubicados entre el sector El Portachuelo y LaChorrera, vía Jají, municipio Campo Elías, estado Mérida

Estudo geotécnico dos taludes localizados entre o setor “El Portachuelo” e “LaChorrera”, via Jají, município “Campo Elías”, estado Mérida

1 2 3 4 5Francisco Bongiorno Norly Belandria O'Neill Belandria Fidel Castillo Germán Molina

Geotechnical study of the slops located between “El Portachuelo” and “La Chorrera”

area, on the way to Jaji, “Campo Elias” municipality, Merida state

Recibido: 4-4-15; Aprobado: 7-11-15

Resumen Abstract ResumoEste trabajo se ubica en los secto- This investigation is developed at Este trabalho localiza-se nos setoresres El Portachuelo y La Chorrera, “E l Po rt ac hu el o” an d “L a “El Portachuelo” e “La Chorrera”, via

vía hacia la población de Jají, muni- Chorrera” area, on the way to Jaji, para a população de Jají, municípiocipio Campo Elías, estado Mérida y “Campo Eli as” Municipal ity, “Campo Elías”, estado Mérida e pre-se pretende estudiar la estabilidad Merida State. The goal is to study tende-se estudar a estabilidade dosde los taludes más vulnerables, a the stability of the most vulnerable taludes mais vulneráveis, a partir departir de cuatro etapas principal- slops, based on four principal quatro etapas principalmente; buscamente; búsqueda de información bi- stages; search of bibliographical de informação bibliográfica, etapa debliográfica, etapa de campo, ensayo information, field study, laboratory campo, ensaio de laboratório, análi-de laboratorio, análisis y resultados. trial, analysis and results. Based se e resultados. Partindo disso se re-Partiendo de ello se realizan las cla- o n th e re s u l t s , t h e s o i l alizam as classificações geomecâni-sificaciones geomecánicas de sue- geomechanics (SUCS) and the cas de solos (SUCS) e de maciços ro-los (SUCS) y de macizos rocosos rock mass (GSI, RMR and SMR) chosos (GSI, RMR e SMR). Com o(GSI, RMR y SMR). Con el uso de classifications are made. The kind uso das projeções estereográficas elas proyecciones estereográficas y of break can be determinate using o mapa de densidade de polos, podeel mapa de densidad de polos, se stereographic projections and the ser determinado o tipo de rompimen-puede determinar el tipo de rotura, pole density map, in order to ob- to, para posteriormente, utilizando opara posteriormente, utilizando el tain the safety factor by using limit método de equilíbrio limite se obterámétodo de equilibrio límite se obten- equilibrium method. According to o fator de segurança. Segundo os re-drá el factor de seguridad. Según the results obtained, the rock sultados obtidos os maciços rocho-los resultados obtenidos los maci- mass are from fair to poor class re- sos são de classe média a má, re-zos rocosos son de clase media a quiring occasional or systematic querem tratamentos ocasionas oumala, requieren tratamientos oca- treatment. By the other hand, the sistemáticos, no caso dos taludes desionales o sistemáticos, en el caso soil slops are, for the most part, solos, em sua maioria são estáveis,de los taludes de suelos, en su ma- very stables. Nevertheless, if it is mas ao considerar a saturação deyoría son estables, pero al conside- consider their water saturation água tendem a ser instáveis. Para au-rar la saturación de agua tienden a they tend to be very unstable. In or- mentar o fator de segurança nos talu-ser inestables. Para aumentar el fac- der to increase the safety factor in des de solos propõe-se principal-tor de seguridad en los taludes de the soil slops, the principal sug- mente a canalização das diferentessuelos se plantea principalmente la gestions are the scoring of the dif- avariadas, semeia-a de vetiver e nocanalización de las diferentes que- ferent gullies, the sowing of caso dos maciços rochosos, a cria-bradas, la siembra de vetiver y en el vetiver, and with the rock mass is ção de um sistema de ancoragem.caso de los macizos rocosos, la necessary to create a anchors sys- Palavras-chave: Estabilidade, fatorcreación de un sistema de anclaje. tem. de segurança, geologia estrutural,Palabras clave: Estabilidad, fac- Keywords: Geotechinical, safety geotécnica, vulnerabilidade.tor de seguridad, geología estructu- factor, stability, structural geology,ral, geotecnia, vulnerabilidad. vulnerability.

1IngºGeoº, Dr, Profesor Universidad de Los Andes (ULA), Grupo de Investigación en Geología Aplicada (GIGA), e-mail: [email protected]ºGeoº, MSc, Profesora ULA, GIGA, e-mail: [email protected]ºGeoº, ULA, e-mail: [email protected]ºGeoº, ULA, e-mail: [email protected]ºGeoº, Profesor ULA, GIGA, e-mail: [email protected]

GEOMINAS, Vol. 43, N° 68, diciembre 2015 147


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F. Bongiorno, N. Belandria, O. Belandria, F. Castillo, G. Molina

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Introducción La finalidad de esta investigación MetodologíaLa zona de estudio está ubicada al es obtener todos los datos nece- En primera instancia se ubicaronnoroeste del estado Mérida, entre sarios que serán utilizadas en las todos los trabajos previos realiza-el sector El Portachuelo y La Cho- clasificaciones de suelo (SUCS) y dos en la zona de estudio, mapasrrera en el municipio Campo Elías, roca (clasificación geomecánica geológicos, topográficos y fotogra-conformada por una serie de mon- de Romana, Hoek-Brown y Bie- fías aéreas donde se identificarontañas que se encuentran rodeados niawski), para posteriormente de- una serie de estructuras geológi-por La Sierra Nevada y La Culata. terminar el factor de seguridad, lo cas y rasgos geomorfológicos enLos macizos se refieren a un me- que permitirá evaluar la estabilidad las fotografías aéreas de la misión

dio que se compone de bloques só- en la zona. 010480 correspondiente del añolidos separados por discontinuida- En el caso de los macizos se pro- 1988 como se muestra en la figurades, la caracterización de los maci- grama obtener las propiedades y 3.zos en campo es una labor nece- parámetros geomecánicos de la ro- Se digitalizaron los mapas geoló-saria en todo estudio geológico y ca, en el laboratorio y con ayuda gicos del estado Mérida a escalageotécnico, porque implica el cono- del programa RocLab, para poste- 1:50.000, Ministerio de Obras Pú-cimiento de las propiedades y ca- riormente con los software Dips, blicas año 1981 y topográfico a es-racterísticas geomecánicas de determinar el estudio cinemático y cala 1:100.000, Cartografía Nacio-esos materiales (Ferrer, M., y Gon- el tipo de rotura (plana, en cuña, y nal (1977), Mérida.zález, L. (2007). La determinación en vuelco), a partir de los criterios En una etapa siguiente se reco-de todos los parámetros, tales co- de rotura de Hoek y Brown y Mohr lectaron datos en campo que con-mo mecanismos de fallas, diacla- Coulomb, con ello se pretende de- sistió en localizar las fallas, medirsas, foliación, estratificación y terminar el factor de seguridad, su rumbo, buzamiento y movi-otras discontinuidades, constituye con el propósito de conocer las zo- miento, para ello se aplicó la meto-la fase final del proceso descripti- nas de riesgos que podrían afectar dología de Compton, R (1985),vo, y deben proporcionar las condi- a la vialidad y a la población que además de describir los macizosciones geológicas y geomecáni- transita en el área de interés. rocosos en relación al grado de me-cas de los macizos en su conjunto. teorización y alteración de la roca,

A partir de estos resultados se apli- Marco referencial resistencia de la matriz rocosa ge-can las clasificaciones geomecáni- nerada por el índice de campo arro-cas, que proporcionan información Ubicación del área de estudio jado por el martillo de Schmidt o es-sobre la calidad y resistencia del La zona de estudio se encuentra clerómetro aplicado perpendicu-macizo, así como datos cuantitati- ubicada en el occidente del país, al larmente a la superficie sana de lavos para su aplicación a diferentes noroeste del estado Mérida, en- roca en el afloramiento, orienta-fines constructivos. Con el análisis contrándose a 34 kilómetros de la ción, espaciado, continuidad o per-cinemático se determina el tipo de ciudad de Mérida y 1.781 m de alti- sistencia, rugosidad, abertura, re-rotura que se produce en los maci- tud, entre los sectores El Porta- lleno y filtrado de las discontinuida-

zos rocosos, dependiendo de esta chuelo y La Chorrera en el munici- des que afecten los macizos roco-rotura se utilizan diferentes ecua- pio Campo Elías (Figura 1). Está sos (González et al ., 2002) Todosciones que permiten calcular el fac- conformada por una serie de mon- estos parámetros fueron tabula-tor de seguridad. Estos análisis per- tañas que se encuentran rodeadas dos de a cuerdo a la figura 4, con elmiten determinar los problemas por la Sierra Nevada y La Culata. propósito de clasificarlos geome-que afectan la estabilidad, permi- La vía de acceso es a través de la cánicamente según Bieniawskitiendo definir la geometría de la ex- carretera Mérida- Jají, teniendo en (1976) en donde F1 y F2 identifi-cavación o las fuerzas externas consideración que se puede reali- can las familias de discontinuida-que deben ser aplicadas para lo- zar la ruta tanto por el oeste, par- des presentes en el macizo roco-grar un factor requerido. Actual- tiendo de la localidad de Las Cru- so.mente el área de estudio está sien- ces, como por el este, por las po- La mayoría de estos parámetrosdo sometida a la erosión y al siste- blaciones Manzano Alto y Jají. fueron utilizados para clasificarma compresivo andino, que va en geomecánicamente de acuerdo aldirección SE-NO y en contraste a método de Romana (1977) y paraGeología locallas orogénesis que afectaron a la determinar el Índice de Resisten-La geología de la zona está confor-región, han generado fallas, eleva- cia Geológica GSI.mada por unidades litológicas y lito-ciones, hundimientos. En este tra- Algunos taludes presentan ca-démica, tal como se presenta en labajo se pretende estudiar la estabi- racterísticas para ser estudiadosfigura 2, la primera se representalidad de los taludes más vulnera- como un suelo, por ello se realiza-por la Formación Aguardiente, y lables, ubicados entre el sector El ron calicatas con dimensiones deFormación La Quinta. Entre la uni-Portachuelo y La Chorrera, a partir 1,5 m x 1,5 m x 1,5 m como sedad litodémica encontrada en elde cuatro etapas principalmente: muestra en la figura 5, con ello seárea de estudio se destaca La Aso-búsqueda de información biblio- recolectó entre 20 kg y 30 kg de ma-ciación Tostós.gráfica, etapa de campo, ensayo terial para ser estudiados en el la-de laboratorio, análisis y resulta- boratorio.dos.


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Figura 2. Columna estratigráfica de la zona de estudio.


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Figura 3.Interpetración de las fotografías aéreas, misión 010480.

Figura 4. Tabulador de datos obtenidos en ladescripción de los macizos rocosos.

ResultadosEl desarrollo de la investigación el área de estudio se di-vidió en 6 zonas, en las cuales dos de ellas correspon-dían a macizos rocosos y las otras 4, a taludes consti-

tuidos por suelo.

Taludes con macizos rocosos: Los parámetros nece-sarios para clasificar geomecánicamente mediante elmétodo de Bieniawski son reflejados en la tabla 1, don-de F con los subíndices numéricos indican las familiasdel las diaclasas, dando como resultado malo, para los2 taludes de macizos rocosos. Con los mismos datosobtenidos en la tabla 1 se calcularon el Índice de Resis-tencia Geológica GSI y los resultados obtenidos estánrepresentados en la tabla 2, que indican un índice Me-dio para los 2 macizos rocosos. Empleando el progra-ma Dips para investigar la estabilidad cinemática de los2 taludes de macizo rocoso, se obtuvieron roturas por

cuña, pero adicionalmente para el macizo rocoso 2 semanifiesta rotura por vuelco. La figura 12 muestra la pro-yección estereográfica de las familias F1 y F2 de dis-continuidades presentes en el macizo rocoso 1, nóteseque se forma la cuña por la intersección de las 2 fami-lias, sin embargo, la misma no aflora en la cara libre deltalud debido a que la línea del movimiento sigue la di-rección del rumbo del talud, por ello no presenta peligrode inestabilidad para el mismo, y no es necesario deter-minar el factor de seguridad.

Analizando la estabilidad de las discontinuidades pre-sentes en el macizo rocoso 2, figura 13 de las 3 familias


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de discontinuidades y la dirección del talud, se apreciaque la cuña formada, su dirección de movimiento, afloraen la cara del talud, generando inestabilidad al mismoque debe tomarse en cuenta al momento de hacerlemantenimiento preventivo en la vía que conduce a la po-blación de Jají.

Adicionalmente, este talud del macizo rocoso 2 presen-ta otra inestabilidad por vuelco generada por la familiaF1, ya que cumple las 3 teorías fundamentales que son:el buzamiento de los planos de fracturación es contrarioal del propio talud. El plano de falla tiene un rumbo aproximadamente paralelo (± 20°) con relación al planodel talud, y a su vez β > ϕ + (90-α), donde β es el ángulo de buzamiento de la cara del talud, ϕ es el ángulo defricción interna y α es el ángulo de buzamiento del plano de rotura que viene a ser la discontinuidades de la fa-



Figura 5. Calicatas empleadas para la toma demuestra de suelo.

Figura 6. Planilla empleada para tabular losresultados del talud formado por suelo.

Figura 7. Pantalla que muestra el programa RocLab.


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Figura 8. Pantalla que arroja el programa RocLab para el cálculo de GSI.

Figura 9. Pantalla que arroja el programa DIPS con resultados.


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Figura 10. Pantalla que arroja el programa Slide con resultados.

Figura 11. Macizo Rocoso 2 presente en el área de estudiode la Formación Aguardiente. Figura 12. Proyección estereográfica del talud

y las discontinuidades del macizo rocoso 1.

milia F1. sionales. Con el programa Swed- Slide, basado en los métodos deDe acuerdo a la clasificación de ge se calculó el factor de seguri- Fellenius y Bishop. En la figura 14

Romana SMR, para la rotura en cu- dad para el talud del macizo roco- se muestra el resultado de 1,69 co-ña, le asigna un valor de 60, indi- so 2 arrojando resultado de 0,86 mo factor de seguridad arrojadocando que el macizo es de clase sin tomar en cuenta la cohesión, para el talud TS3. Los factores deIII, parcialmente estable y en él se pero al tomarla en cuenta arroja un seguridad para los taludes TS1 yproducen alguna cuñas, por lo que factor de seguridad de 1,42. TS2 son de 4,3 y 1,7, respetiva-se requiere tratamientos sistemá- mente.ticos; para la rotura por vuelco, el Taludes con suelo: Para los 3 ta-SMR asignado es de 69, indicando ludes conformados por suelo se Conclusionesestabilidad y buena calidad en el presentan las tablas 3 y 4. El macizo rocoso del talud 1 arrojómacizo, donde se puede presentar Con estos valores, se calcularon un índice RQD de calidad buenaalgunas roturas en bloque, por lo los factores de seguridad para ca- de la roca, el RMR equivale a unaque requieren tratamientos oca- da talud empleando el programa clase IV de calidad mala del maci-


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Tabla 1. Resultados para los macizos rocosos 1 y 2.

Tabla 2. Resultados para los macizos rocosos 1 y 2 de acuerdo a GSI.

Figura 13. Proyección estereográfica del talud y las discontinuidadesdel macizo rocoso 2.


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Tabla 3. Resultados ensayos de laboratorio para taludes en suelo (TS1,TS2 y TS3).

Tabla 4. Parámetros físicos observados en el campo.

zo, y en el caso del GSI dio una va- se 2, asignándole estabilidad y con el programa Swedge y de for-loración de 50, indicando que la ca- buena calidad, y en el caso de la ro- ma analítica, se determinó que ellidad del macizo es media, a dife- tura en cuña, el macizo es de clase macizo para este tipo de rotura esrencia de Bieniawski, esta clasifi- III, indicando que el mismo es par- inestable, y la cuña que en él se for-

cación le asignó al macizo una me- cialmente estable. En ambos ca- ma es relativamente pequeña. jor calidad. Para el caso de la cine- sos se requiere tratamientos oca- El talud de suelo TS1 arrojó que esmática, el macizo no presentó nin- sionales o sistemáticos. estable, está conformado por ungún tipo de rotura. En la obtención de las propieda- suelo limoso de baja plasticidad yPara el macizo rocoso 2 el índice des y parámetros del macizo roco- cohesión, siendo predominantede calidad de la roca es bueno, el so 2, la cohesión (c) y el ángulo de las arenas. El principal problemaRMR le establece al talud una cla- fricción interna (ϕ) dan valores ele- que afecta a la vialidad es el desli-se IV de calidad mala, y el GSI es vados, lo que indica una buena re- zamiento ubicado en la carretera,igual a 51, por lo que se le asigna sistencia del macizo. En cuanto a producto al drenaje que origina ero-una calidad media al macizo. Se- la cinemática del talud se determi- sión y saturación del material pre-gún Romana, para el caso de la ro- nó la existencia de rotura en vuel- sente en el área de interés. Es im-tura en vuelco, el macizo es de cla- co y en cuña, al evaluar esta última portante destacar la falta de con-


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Figura 14. Factor de seguridad del talud TS3 arrojado por el programa Slide.

cordancia de los resultados con lo observado en cam- Referenciaspo, esto se debe principalmente a que en los méto- Bieniawski, Z. (1976). The Geomechanics Classifica-

tion in rock engineering aplications. In Proc. 4 thdos no se puede tomar en cuenta la erosión causadaInt. Congr. Rock Mech., Montreuxpor el drenaje.

Casteletti, J. I. (1997). Nociones de mecánica de sue-Para el caso del talud de suelo TS2 se calculó que eslos Guía de Laboratorio. Mérida, Venezuela: Uni-estable, y al saturarse complemente de agua se vuel-versidad de Los Andesve muy inestable, según lo observado en campo se

Compton, R. (1985). Geology in the Field . Editorialpuede denotar varios factores indispensables que in-John Wile & Sons.dican un movimiento rotacional, siendo los más des-

Dirección de Cartografía Nacional (1977). Hoja Meri-tacados la remoción del suelo y la vegetación conda, Venezuela. Escala 100.000.cierta inclinación. El tipo de suelo obtenido está en la

González de Vallejo, L. I., Ferrer, M., Ortuño, L., y Oteo,frontera entre arenas limosas y arenas arcillosas, enC. (2002). Ingeniería Geológica. Madrid:ellas predominan principalmente las arenas finas, ca-PEARSON EDUCACIÓNracterizadas por presentar una cohesión muy baja y

Ferrer, M., y Gonzalez, L., (2007). Manual de campo pa-un ángulo de fricción intermedio. En general el planora la descripción y caracterización de macizos ro-de rotura obtenido en el Slide es relativamente pe-cosos en afloramientos. Editorial Planeta Tierra.queño, presentando poco espesor y longitud.Instituto Geológico y Minero, Madrid – España.El talud de suelo TS3 es estable, a pesar que la com-134 p.

pacidad y la consistencia sean un poco bajas, siendo Hoek, E. & Brown, E. T. (1997). Practical estimate ofla vegetación un factor importante, ya que crea una Rock Mass strength. Intnl J. Rock Mech & Miningespecie de anclaje en el terreno, permitiendo soste- Sci. & Geomechanics Abstracts, 34(8). Pp 1165-ner con mayor firmeza el área, y en consecuencia au- 1186.menta el factor de seguridad. Cuando el talud se satu- Romana, M (1997). El Papel de las Clasificacionesra completamente de agua se vuelve muy inestable. Geomecanicas en el estudio de la inestabilidad

Se considera que el tipo de suelo obtenido está en la de Taludes. IV Simposio Nacional sobre taludes yfrontera entre gravas arenosas y gravas arcillosas, laderas inestables. III, pp 955-1011. Granada.por lo que se le asigna al suelo una mala calidad en Salcedo, D (1978). El uso de las proyecciones hemis-cuanto al uso para la construcción. féricas como técnica de predicción y análisis de

problemas relativos a estabilidad de taludes enAgradecimiento macizos rocosos. Caracas, Universidad CentralDeseamos agradecer al CDCHTA de la Universidad de Venezuela. Geología de Minas y Geofísica. 78de Los Andes, Mérida, por el financiamiento a esta in- p.vestigación bajo el código I-1382-13-02-F, su contri- Sönmer, H., y Ulusay, R., (2002). Discussion on thebución fue fundamental. Hoek-Brown criteriori and suggested modification

to the criterion verifield by slope stability casestudies. Yerbillmieri, 26, 27-99.

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Fuente:http://todosobreelmedioambiente.jimdo.com/frases-ambientales/

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