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Geomecánica aplicada a la pequeña minería Curso - Proyecto CYTED XIII - 3 - Junio 2005 - Córdoba - Argentina Tema IV. Estabilización de taludes A) MÉTODOS DE ANÁLISIS Y ALGUNOS CRITERIOS PARA LA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES EN ROCA Miguel Angel Chávez Moncayo Ingeniero Geólogo, Ingeniero Civil, Master en Geotécnia, Profesor de la ESPOL, Ecuador Introducción Debido a la complejidad de la naturaleza, ningún método de análisis, ni criterio de solución, puede ser considerado como suficiente. Requiriéndose primeramente, el conocimiento más detallado posible del medio geológico, la geodinámica natural; las actividades y acciones antrópicas del pasado y del presente, medio en el cual se desarrolla el proyecto. En concordancia con lo mencionado, es conveniente hacer un enfoque que, aunque general, sirve para evaluar una parte importante de lo que constituye un estudio de los fenómenos de deslizamiento en función del origen e interacción natural de cada terreno, sometido a la acción humana. Caracterización Geotécnica En la práctica de la ingeniería geotécnica se han determinado algunos métodos los cuales parten necesariamente de caracterización y, mediante esta, del análisis de estabilidad de la condición de equilibrio inicial o actual. Para lograr ese primer paso, es decir, determinar las características geotécnicas del macizo rocoso, se debe efectuar una descripción detallada de la(s) formaciones geológicas presentes en ese medio rocoso, de la estructura; del grado de meteorización, específicamente debe definirse el perfil de meteorización. La estructura del macizo rocoso esta relacionada directamente a la presencia de las discontinuidades tales como las familias de fracturas, la estratificación en rocas sedimentarias y el bandeamiento o foliación en rocas metamórficas. La presencia de fallas tectónicas puede constituir una afectación mayúscula al macizo rocoso. El rol que tiene la estratificación, depende de la calidad de la roca sedimentaria, por lo general, en las rocas mas jóvenes que son las más blandas, la estratificación puede constituirse en un plano de debilidad. Cuando en las rocas sedimentarias, incluyendo las mas antiguas, existen estratos finos, en relación a otros suprayacentes, más espesos o muchos más espesos, esos estratos finos constituyen superficies débiles. Las fracturas, son casi siempre, los planos de mayor debilidad, ciertas familias de fracturas están vinculadas directamente al movimiento de cuñas o bloques de roca. En numero de familias se fracturas presentes en un macizo es también es un índice que señala movilidad de las masas de roca. Se considera casi siempre que el máximo número de fracturas posibles es tres y si se tiene este valor máximo de familias, la posibilidad de que exista un gran número de bloques discontinuos, o bloques separados, es también la mayor. El caso mas desfavorable para la estabilidad de los taludes en medios discontinuos puede darse cuando, además de tenerse tres familias de fracturas, se tiene estratificación. Estos casos son poco frecuentes, ya que el tiempo geológico las transforma en masas de suelo residual, con otras connotaciones para la estabilidad de las laderas o taludes. La meteorización es el agente mas determinante en el comportamiento de los macizos rocosos ya que, es evidente que, mientras mas discontinuo es un elemento, es mas atacado por el medio ambiente natural, el agua, los cambios de temperatura, los vientos, etc. El grado más

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Geomecánica aplicada a la pequeña minería

Curso - Proyecto CYTED XIII - 3 - Junio 2005 - Córdoba - Argentina

Tema IV. Estabilización de taludes

A) MÉTODOS DE ANÁLISIS Y ALGUNOS CRITERIOS PARA LA ESTABILIZACIÓN DETALUDES EN ROCA

Miguel Angel Chávez Moncayo

Ingeniero Geólogo, Ingeniero Civil, Master en Geotécnia, Profesor de la ESPOL, Ecuador

Introducción

Debido a la complejidad de la naturaleza, ningún método de análisis, ni criterio de solución,puede ser considerado como suficiente. Requiriéndose primeramente, el conocimiento másdetallado posible del medio geológico, la geodinámica natural; las actividades y accionesantrópicas del pasado y del presente, medio en el cual se desarrolla el proyecto.

En concordancia con lo mencionado, es conveniente hacer un enfoque que, aunque general,sirve para evaluar una parte importante de lo que constituye un estudio de los fenómenos dedeslizamiento en función del origen e interacción natural de cada terreno, sometido a la acciónhumana.

Caracterización Geotécnica

En la práctica de la ingeniería geotécnica se han determinado algunos métodos los cualesparten necesariamente de caracterización y, mediante esta, del análisis de estabilidad de lacondición de equilibrio inicial o actual.Para lograr ese primer paso, es decir, determinar las características geotécnicas del macizorocoso, se debe efectuar una descripción detallada de la(s) formaciones geológicas presentesen ese medio rocoso, de la estructura; del grado de meteorización, específicamente debedefinirse el perfil de meteorización.La estructura del macizo rocoso esta relacionada directamente a la presencia de lasdiscontinuidades tales como las familias de fracturas, la estratificación en rocas sedimentarias yel bandeamiento o foliación en rocas metamórficas. La presencia de fallas tectónicas puedeconstituir una afectación mayúscula al macizo rocoso.El rol que tiene la estratificación, depende de la calidad de la roca sedimentaria, por lo general,en las rocas mas jóvenes que son las más blandas, la estratificación puede constituirse en unplano de debilidad. Cuando en las rocas sedimentarias, incluyendo las mas antiguas, existenestratos finos, en relación a otros suprayacentes, más espesos o muchos más espesos, esosestratos finos constituyen superficies débiles.Las fracturas, son casi siempre, los planos de mayor debilidad, ciertas familias de fracturasestán vinculadas directamente al movimiento de cuñas o bloques de roca. En numero defamilias se fracturas presentes en un macizo es también es un índice que señala movilidad delas masas de roca.Se considera casi siempre que el máximo número de fracturas posibles es tres y si se tiene estevalor máximo de familias, la posibilidad de que exista un gran número de bloques discontinuos,o bloques separados, es también la mayor.El caso mas desfavorable para la estabilidad de los taludes en medios discontinuos puededarse cuando, además de tenerse tres familias de fracturas, se tiene estratificación. Estos casosson poco frecuentes, ya que el tiempo geológico las transforma en masas de suelo residual,con otras connotaciones para la estabilidad de las laderas o taludes.La meteorización es el agente mas determinante en el comportamiento de los macizos rocososya que, es evidente que, mientras mas discontinuo es un elemento, es mas atacado por elmedio ambiente natural, el agua, los cambios de temperatura, los vientos, etc. El grado más

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avanzado de la meteorización de las rocas es el suelo. La presencia de una gruesa capa desuelo, determina que hubo gran meteorización.

El suelo sin la compañía de vegetales, es inestable y puede erosionarse. Por esta razón, laeliminación de los árboles, también genera la pérdida del soto bosque que se mantiene aexpensa de aquellos y así ocurre la inestabilidad.Cuando se trata de macizos rocosos en terrenos semi áridos, aun en condiciones naturales sonmuy poco estables, cuando son intensamente fracturados, o contienen finos estratos, con tansólo pequeñas acciones humanas se desestabilizan. Un clima lluvioso, aun que sea corto,produce idénticos efectos.

La acción del agua

El flujo del agua es sin dudas el elemento o factor que mas incide en la estabilidad de lostaludes, mayormente los flujos sub. superficiales y profundos.El proceso del flujo se genera por infiltración de las aguas de lluvia. El flujo ocurre en lasfracturas, siguiendo estas como caminos preferenciales. El flujo en el subsuelo puede servalorado tanto en caudales como en la presión que dichos flujo de agua tienen. La hidráulicade rocas es la especialidad que analiza y determina mediante algunas ecuacionesexperimentales del flujo de cada familia de fracturas, de la matriz rocosa, en consecuenciadetermina el flujo total en un área de macizo rocoso considerada.

Análisis de la estabilidad de taludes

Hay varios tipos de análisis de estabilidad de taludes, lo cual depende de la caracterización delmacizo rocoso, sobre lo que se expone a continuación:En el caso de los macizos rocosos muy blandos, por efecto de una densa facturación o/ymeteorización, se pueden emplear métodos que permiten el cálculo en superficies cualquiera,las cuales pueden ser definidos por criterios geológicos geotécnicos y topográficos, en tantoque otros sitúan las superficies de ruptura al azar, dentro de unos límites pre establecidos,existen en el mercado más de 10 programas de computación se efectúan cálculos con esoscriterios, un programa bien difundido, se llama Galena, que también incluye otros tipos deanálisis para macizos fracturados . Uno de los métodos más conocidos es el de Jambu,también hay otros como el de Spencer, Morgerten & Prices. Describimos aquí el primer métodomencionado por ser de fácil explicación:

Paso1: Se divide un área que representa el volumen unitario de las masas, cuya estabilidad sedesea conocer, en volúmenes parciales denominados dovelas. El ancho de las dovelasdepende de la presencia de uno o más terrenos, de las propiedades geotécnicas, de la presiónde agua y de la geometría del talud dada por la topografía. Para simplificar los cálculos es aveces conveniente asumir un mismo espesor de dovelas, denominado siempre ∆x. Un dato muyimportante en este paso es la determinación de ángulo α que se mide trazando una línea dependiente media en el centro de la base de la dovela.

A continuación se ponen varios gráficos que contienen lo mencionado.

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α

whm

x

U

Paso 2: Como se observa en el grafico anterior, en el centro de la dovela también se determinanel peso ∆W la altura media hm. Se determina así el valor p que es el promedio de peso de ladovela por unidad de área de la base; si la geometría de la base es aproximadamente regular, p

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se determina mediante la relación γγγγhm, donde γγγγ es el peso volumétrico de la roca,consecuentemente, el peso medio de la dovela se calcula así: ∆W= γγγγhm ∆x.

Si la dovela es de base muy irregular, ∆W se determina midiendo el área de la dovela, lo cualpuede ser logrado muy fácilmente en un perfil en Autocad, multiplicado este valor de área por elpeso volumétrico γγγγ; así este procedimiento puede dar resultados más exactos que el antesdescrito.

Paso 3.- Determinación de la presión de agua (u).

Se calcula el promedio de la presión en la base de cada dovela siguiendo el siguienteprocedimiento gráfico que puede ser más exacto las mediciones en Autocad.

Dovela Nivel piezométrico

hw u = Y w h

w

Línea equipotencial desde elcentro de la base de la dovela

Si en la corona del talud existe una grieta de tensión, se puede determinar un fuerza horizontalQ, medida en un triángulo de presiones, desde el fondo de la grieta hasta la altura máxima delnivel freático; es fuerza se aplica a un tercio de su altura del triángulo de presiones.

Paso 4.- Para esto se puede usar cualquier hoja electrónica de cálculo; se inicia con latabulación de los datos de entrada, se calculan así los valores: ∆WTanα,También X={C+(p-u) tanℵ}∆x.

Paso 5.- Para los cálculos se asume un factor de seguridad, casi siempre con el valor de 1, paraun primer tanteo de cálculos. En tablas pre determinadas se obtiene los valores de “nα”,denominada función geométrica, de la figuras 113 y 113 b mostradas a continuación y ademásse ponen en la tabla los valores de X/ nα, para cada dovela:

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1.4 1.3

1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7

0.6

0.5

0.4 0.3

0.2 0.1 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

01

02

03

04

05

06

07

08

0

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Tan/Fφ

Valor de nα

Determinación de los valores de para valores positivos de nα α

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Tan/Fφ

Valor de nα

Determinación de los valores de para valores negativos de nα α

00.

20.

40.

60.

81.

01.

21.

4

0-1

0-2

0-3

0-4

0-5

0-6

0-7

0-8

0-9

0

1.4 1.3

1.2

1.1 1.0

0.9

0.8 0.7 0.6

0.5

0.4

0.3 0.2

0.1

-10

-20

-30

-40

-50

Ang

ulo

αe

n gra

dos

-60

-70

-80

-90

Valor de nα

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0 0.1 0.2 0.3 0.4

Valor de d/L

1.00

1.01

1.02

1.03

1.04

1.05

1.06

1.07

1.08

1.09

1.10

1.11

1.12

Va

lor

de

l fa

cto

r d

e c

orre

ción

f0

c=0

c>0, φ >0

φ = 0

Superficie de Falla

Corrección que debe hacerse al factor de corrección f 0

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Paso 6.- Se determina el factor de corrección fo de la figura 114 y así se determina el nuevofactor de seguridad.

Previamente hay que establecer las relaciones detalladas que se utilizan para la determinacióndel factor de seguridad.

Si existe el valor de la presión Q de agua en la corona:

Si no existe el valor de la presión Q

Simplificando con la utilización de las ecuaciones anteriores:

Paso 7.- Iteraciones

Si el factor de seguridad calculado en el paso 6., no concuerda son el factor de seguridadasumido en el Paso 5, se asume un nuevo valor de F, parecido al obtenido en el Paso 6.Entonces se repiten los pasos 5 y 6, tantas veces hasta que el valor calculado sea similar alasumido. Fin de los cálculos

Una hoja de cálculo típica es la que se adjunta.

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B) DESCRIPCION DE LOS TIPOS DE DESLIZAMIEMTOS EN LOS CUALES SE PUEDEUTILIZAR LOS MÉTODOS DE JANBU.

LAS REPTACIONES Y SOLIFLUXIONES

Se trata de movimiento lentos, imperceptibles (mm-cm/año), el desplazamiento es difuso,reológicamente cuasi - viscoso, con desplazamientos intergranulares, la causa principalconstituyen, al parecer, las variaciones estacionales del contenido de la humedad, suficientepara causar deformaciones permanentes y agrietamientos.Otra causa directa de las reptaciones es la erosión que han sufrido los terrenos de las partesaltas en las laderas, ocasionando la salida de los suelos arcillosos impermeables por la pérdidade la protección vegetal, originándose así infiltraciones que hacen cambiar el régimen de flujosubterráneo y también el superficial. La agricultura en laderas puede también ser causante delas reptaciones.En algunos casos se ha podido observar superficies de ruptura poco definidas y más bien sepresentan rasgos de perdida de verticalidad en la vegetación.Este tipo de deslizamientos se presenta por lo general en rocas meteorizadas de grano fino, enlateritas, en suelos limo - arcillosos, con pequeños clastos, dando un conjunto de elevadacompresibilidad (plasticidad): CH-MHSe han dado casos en los que habiendo existido previamente procesos de deslizamientos, seha producido un medio predominante plástico grandes bloques rocosos pueden sertransportados, flotando en una masa sólida y a la vez fluida.Existe un caso denominado reptación progresiva que puede ocurrir en medios conpredominancias de materiales ricos en arcilla y limo, en el que ocurre reorientación de partículasy formación de superficies de deslizamiento pequeñas y localizadas, que se muevenindividualmente, y que así permiten tasas más elevadas de movimiento generalizado de unaladera, ocurriendo a veces una ruptura abrupta de la ladera.Existe otro caso que es la reptación profunda que consiste en una deformación plástica lenta desuelo o roca bajo esfuerzo permanente, relacionado a veces con relajación (alivio,descompresión) de esfuerzos residuales pre existentes y también por causa de erosiónprofunda en la base de la ladera.

DESLIZAMIENTOS ROTACIONALES

Se caracterizan por tener una superficie de ruptura semicircular, elipsoidal, espiral logarítmica,en muchas ocasiones compleja e indeterminable, existiendo una gran cantidad de casos.

Ocurrencias

Estos deslizamientos se desarrollan principalmente en muy blandas a rocas blandas, muyfrecuentemente en horizontes muy meteorizados y con eventuales acumulaciones de suelosresiduales como parte de su constitución geomorfológica. Se tienen muchos ejemplos que hanocurrido en lutitas, limonitas.En ocasiones se produce basculamiento inverso de bloques deslizados, también depresioneselongadas u ovales. Además el material deslizante se mueve como una unidad coherente, peropuede desintegrarse en su desplazamiento.

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Fig. 1 Deslizamientos Rotacionales

Como producto de estos deslizamientos se generan perfiles cóncavos - convexos, que con eltiempo y la erosión de suelos de diferente tipo pueden dar lugar lagunas, con un nivel freático

somero.

Fig. 2 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS PRINCIPALES DE UN DESLIZAMIENTO ROTACIONAL TÍPICO

Los deslizamientos rotacionales pueden experimentar pérdida de soporte lateral y movimientoretrogresivo, que genera otros movimientos de masa.

DESLIZAMIENTOS QUE REQUIEREN OTROS TIPOS DE ANÁLISIS

Los tipos de deslizamientos descritos a continuación requieren ser analizados mediantecálculos dinámicos que consideran las masas deslizantes materiales caracterizados

“CUCHARADA”

EJE DE ROTACIÓN

SOBRECORRIMIENTO AL PIE

“CUCHARADA”

EJE DE ROTACIÓN

SOBRECORRIMIENTO AL PIE

“CUCHARADA”

EJE DE ROTACIÓN

SOBRECORRIMIENTO AL PIE

CORONA CORONA PRINCIPAL

PRINCIPAL

CORONA LATERAL

ESCARPE ESCARPE PRINCIPAL

PRINCIPAL

SUPERFICIE ORIGINAL DEL

TERRENOGRIETAS

TRANSVERSALES

GRIETAS LONGITUDINALES

LOMOS DE PRESIÓN

DEPÓSITO DE DEYECCIÓN

FRENTE

BASEPIEPIE SUPERFICIE

DE RUPTURA

GRIETAS TRANSVERSALES

TERRAZAS, BERMAS

VECTOR DEL D

ESLIZAMIE

NTO

VECTOR DEL D

ESLIZAMIE

NTO

CORONA CORONA PRINCIPAL

PRINCIPAL

CORONA LATERAL

ESCARPE ESCARPE PRINCIPAL

PRINCIPAL

SUPERFICIE ORIGINAL DEL

TERRENOGRIETAS

TRANSVERSALES

GRIETAS LONGITUDINALES

LOMOS DE PRESIÓN

DEPÓSITO DE DEYECCIÓN

FRENTE

BASEPIEPIE SUPERFICIE

DE RUPTURA

GRIETAS TRANSVERSALES

TERRAZAS, BERMAS

VECTOR DEL D

ESLIZAMIE

NTO

VECTOR DEL D

ESLIZAMIE

NTO

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reológicamente como líquido viscosos y en el otro extremo de comportamiento frágil. Comoparte de los análisis se determinan velocidades de desplazamiento y energía generada.Otra alternativa para prever esos movimientos de masas es un estudio pormenorizado de lageomorfología del terreno, determinando los cambios que pudieron haber ocurrido en losúltimos años, en especial por la intervención antrópica, deforestación, obras. Lasmodificaciones del drenaje, la erosión de los suelos finos impermeables, las socavacionesprofundas, hacen cambiar el régimen de flujo subterráneo, con nuevas condiciones en la accióndel agua tornan los terrenos irremediablemente inestables.

Fig. 3 Deslizamientos en Rocas Blandas

Algunos casos a mencionar son:

Separaciones laterales (LATERAL SPREADING):

Es un tipo especial de deslizamientos en el que ocurre movimiento de masas coherentes, por logeneral a lo largo de pendientes suaves. Pueden citarse como causas la extrusión de unhorizonte incompetente subyacente, la ruptura súbita en un horizonte muy débil y la licuefaccióninducida por actividad sísmica

Flujos, aludes y avalanchasOcurren en forma de movimiento diferencial, no coherente, no newtoniano, que pueden serlentos, acumular energía y tener desarrollos extremadamente rápidos. La consecuencia sonflujos torrenciales, aludes y avalanchas de miles, cientos de miles y hasta millones de toneladasde lodo y detritos, acampanados de gran cantidad de restos de vegetación.Cuando estos deslizamientos son catastróficos tienen una morfología lobular, casi siemprealongada, de varios kilómetros, siendo muy destructivos.En verificaciones efectuadas se ha determinado que el contenido de humedad de esas masasmovilizadas es de más del 45%.Estos deslizamientos se asocian con áreas montañosas y en los casos de territorios volcánicosse denominan Lahares, cuando se trata de flujo de detritos de material volcanoclástico.

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Otras expresiones de ese tipo de movimientos de masas son los depósitos coluviales depiedemonte, que en muchos casos están incorporados imperceptiblemente a la geomorfologíageneral.Un caso muy especial, con grandes connotaciones, debido al continuo requerimientos de áreaspara desarrollos urbanos, son los conoides de deyección, abanicos aluviales, deltas dedeposición, se denomina así por, en este caso de menor a mayor, pudiendo ser coalescentes.En los últimos 20 años, más de 150 poblaciones fueron destrozadas o fuertemente afectadaspor conos de deyección.Sobre la base de varias experiencias ocurridas, se puede anticipar la ocurrencia de estosfenómenos, partiendo de un análisis geomorfológico que puede determinar la presencia de losdeltas o conos, debiendo ser considerados éstos como lugares de acumulación natural de losmateriales que se erosionan o desprenden de las cuencas de drenaje, que por tanto semovilizan y ocupan sus espacios, independientemente de lo que el hombre haya construido.

Fig. 4 Ej. De desliz. Rotacional en rocas plegadas

DESLIZAMIENTOS SIGUIENDO DISCONTINUIDADES

Este tipo de fenómenos que en muchos casos, no son naturales, son deslizamientos quedependen tanto de la pendiente como de la orientación de las discontinuidades presentes oexistentes en los macizos, como parte de su estructura. Se pueden clasificar en dos gruposgenerales, que son:

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• Rupturas por cortante en superficies planas y cuneiformes, denominadosrespectivamente, falla plana o fallas por cuñas.

• Rupturas traslacionales por volcamiento y por desprendimiento

Los factores más significativos que intervienen en esos mecanismos del esfuerzo cortante, encuanto a las discontinuidades son: rugosidad, persistencia y relleno de la superficie de ruptura,fracturación de la estratificación, relación tridimensional de pendientes entre la discontinuidad yla superficie de la ladera o taludAcción del agua por la presencia de las precipitaciones: presiones de flujo, presioneshidrostáticas y la presión instersticial actuado a nivel de la estructura del suelo.Sismicidad, especialmente las aceleraciones sísmicas

El Deslizamiento traslacional de detritos, constituye un caso especial en el cual se movilizamaterial heterogéneo a lo largo de una discontinuidad planar en la condición topográfica deuna la ladera.

Otro caso especial de deslizamiento traslacional de bloques, cuñas o losas de roca, a lo largode superficies de discontinuidad (estratificación, fracturas, foliación, bandeamientos, fallasgeológicas,).

INCIDENCIA DE LA ESTRATIFICACION

Buzamiento contrario a la pendiente.- Se considera que en general, cuando los estratosgeológicos están contrarios a la pendiente del talud o ladera. Existen condiciones deestabilidad, sin embargo, en condiciones naturales, esta afirmación puede no ser cierta, ya quelos estratos pueden estar fracturados e incididos por la presión de agua, por lo que puedeexistir falla mediante cuñas.

Buzamiento en el mismo sentido que la pendiente.- Puede admitirse que los entradosdispuestos e inclinados en el mismo sentido de un talud, sean inestables. Sin embargo, estaconsideración esta en función de las características de los estratos y la principal es el espesorde estos. Mientras más potente es un estrato mayor resistencia al corte tiene, en cambio, unestrato delgado o fino, intensamente fracturado, en la superficie más evidente de ruptura

ANÁLISIS DE LAS FALLAS PLANAS

El método más conocido es de Hoek & Bray, que consiste en las aplicaciones de modelos y deparámetros geométricos y geomecánicos deducidos, para cada caso. Así por ejemplo elmodelo de falla plana con grieta en la corona consiste el análisis estático de un bloque de rocaunitario que se desliza por un plano inclinado (con libertad cinemática) que puede ser un estratoblando o una fractura inclinada. Se considera la altura del talud, el volumen del cuerpo que sedesliza, la aceleración sísmica que es una componente horizontal, hacia fuera, del peso delcuerpo deslizante; las presiones hidrostáticas generadas en la grieta de tensiones y estacomunicada con la superficie deslizante. Estas presiones tienen la típica distribución triangular ysu componente actúa a 1/3 de a altura del triángulo de presiones.

Las presiones hidrostáticas actúan empujando lateral y basalmente al bloque deslizante.Cuando no existe drenaje en el talud, la distribución de presiones en la base del bloque cambiade triangular a rectangular, por lo que se duplica su valor como fuerza desestabilizante.

Las ecuaciones que utilizan para el cálculo son las siguientes:

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b

zZ

Distribución asumida parala presión de agua

Superficie de falla

Fractura de tensión

f

W

U

V

H

W

FcA (W ( )+ - - V Tan

W

Cos Sen Sen

Sen Cosp p V Cos p( )

α

φφ

φ φ φ φ

φ

α

α φ φ

Up p=

w

p

-

+ +

p )

Fig. 5 Modelo de falla planar

Peso Unitario Bloque 1 (W1)=Fuerza V=0.5 x W x b' x B=Fuerza U= W x a' x A=Fuerza Y=0.5 x W x c' x C=

F=cA+[Wcos( P) + Ycos( t- P) - U - Vseno(90- t+ P)] x tan

Wseno( P) + Vcos(90- t+ P) - Yseno( t- P)

Existe un pequeño pero interesante programa de cálculo, en hoja electrónica, mediante el cualse puede determinar, efectuando diferentes corridas la incidencia que tienen los diferentesparámetros tanto geotécnicos como geométricos, por lo que partiendo de datos conocidos omedidos, pudiendo efectuar retroanálisis.

Otro aspecto muy importante que se puede deducir de la hoja electrónica es la incidencia quetiene la presencia del agua, ingresando valores de altura de agua, Zw, iguales, menores endiferente rangos que la altura total de la grieta, la cual es calculada por las formulas.

RUPTURA CUNEIFORMEConstituyen la forma más común de falla de los taludes o laderas en los macizos rocososfracturados. El desprendimiento o deslizamiento de cuñas tiene lugar cuanto estos cuerpos,delimitados y definidos por las fracturas quedan en libertad cinemática, cuando se realizancortes de cualquier tipo en el macizo rocoso. Los taludes viales son los sitios más frecuentespara mostrar esos procesos de inestabilidad.Los volúmenes de las cuñas o bloques pueden ser de miles y de unas pocas toneladas, lo cualesta en relación directa a la dimensión del talud, el número de familias de fracturas y lascaracterísticas propias de cada una, en especial el espaciamiento de fracturas.

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TIPOS DE ANALISIS DE LA FALLA POR CUÑAS

El procedimiento más simple para investigar posibilidades de falla por cuñas es el empleo de lared estereográfica equiareal, graficando los planos de fractura, su intersección y el plano decorte o talud considerado.Para obtener criterios técnicos en áreas más grandes es conveniente la graficación en la redestereográfica, mediante polos y de estos deducir los contornos y demás tendencias.En la actualidad hay varios programas, como los ya mencionados, que utilizan la redestereográfica y información geotécnica y geométrica, permitiendo así el cálculo de volúmenesinestables, la inclinación de los planos que fallas, las diferentes fuerzas actuantes y el factor deseguridad, a la falla, de dichos bloques.

CAÍDA DE BLOQUES

Es otra forma de deslizamiento (en inglés falls) y constituye un descenso extremadamenterápido de material desde escarpes, acantilados o pendientes muy fuertes o empinadas, por loque pueden tener gran energía y desplazarse violentamente al caer.Los bloques se movilizan por caída libre o rodando, sin embargo se ha constado que el procesode separación de los bloques de roca del resto del macizo es progresivo, iniciándose con laformación y desarrollo de fracturas de tracción y también debido a falla por cortante en la basedel bloque que se hace inestable.

Basculamientos (toppling):

Fig. 6 Ejemplo de falla biplanarOcurre cuando la resultante de las fuerzas aplicadas se sale del punto pivote (centro degravedad) en el bloque afectado.Estas situaciones ocurren en escarpes rocosos con planos de discontinuidad cercanos a lavertical y al mismo tiempo paralelo con la superficie del escarpe, lo cual se ha observado

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principalmente en los basaltos columnares y en la estratificación vertical o pseudo vertical.También puede ocurrir volcamiento por causa de la incompetencia de un substrato.

Fig. RUPTURA CUNEIFORME: Graficación en una red estereográfica.