probabilistic slope stability analysis using compound failure mechanisms

www.efn.uncor.edu//portada.html 1/2

Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones Agradecimientos

@@@@@@@@@@@


Analisis probabilstico de estabilidad de taludescon mecanismos de falla compuestos

Alejandro Kerguelen Argumedo

Grupo de Investigacion en GeotecniaUniversidad de Los Andes-Bogota, Colombia

Centro de Estudios Interdisciplinarios Basicos y Aplicados en Complejidad-CeiBA-vspace1

31 de marzo de 2009

Alejandro Kerguelen Argumedo III Conferencia de Ing. Geotecnicos Jovenes 1 / 25


Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosMotivacion

Thompson River Valley, B.C., CanadaEshraghian et al. 2008

Mina La Francia, Colombia




2007 NRC Canada

50 Can. Geotech. J. Vol. 44, 2007

Fig. A3. 2-D continuum model results of elasticplastic-tension state used to interpret failure patterns.

StateElastic At yield in shear At yield in tension

Chugh et al. 2007

Mecanismos de falla compuestos

Gudehus, 1970




Descripcion determinsticade los parametros del suelo:

Constante

c Constante

Descripcion probabilsticade los parametros del suelo:

Descripcin probabilsticade los parmetros del suelo:

f

c

FD

PF

DP



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosContenido

1 Mecanismos de falla CompuestosIntroduccionCinematicaEstaticaGrado de indeterminacionProgramacion del metodo

2 Metodologa desarrollada

3 Resultados

4 Conclusiones

5 Agradecimientos



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosIntroduccion Cinematica Estatica Grado de indeterminacion Programacion del metodoMecanismos de falla CompuestosIntroduccion

(1)

(2)

(3)

Figura: Mecanismos de falla Compuestos para analisis de estabilidadde taludes con superficie de falla plana [Gudehus,1970].



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosIntroduccion Cinematica Estatica Grado de indeterminacion Programacion del metodoMecanismos de falla CompuestosCinematica del mecanismo

v(0)

vv

v

10

21

20

32v30 v23

v12(1)

(2)

(3)

Figura: Cinematica del mecanismo de falla compuesto para 3 cuerpos



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosIntroduccion Cinematica Estatica Grado de indeterminacion Programacion del metodoMecanismos de falla CompuestosCinematica del mecanismo

v(0)

vv

v

10

21

20

32v30 v23

v12(1)

(2)

(3)

Hodograph o Plan de velocidades

v30

v10

v32v20

v21

Figura: Cinematica del mecanismo de falla compuesto para 3 cuerpos



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosIntroduccion Cinematica Estatica Grado de indeterminacion Programacion del metodoMecanismos de falla CompuestosEstatica del mecanismo

w

w

c

c

c

cN

N

N

wc

Figura: Estatica del mecanismo de falla compuesto para 3 cuerpos



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosIntroduccion Cinematica Estatica Grado de indeterminacion Programacion del metodoMecanismos de falla CompuestosGrado de indeterminacion

DT

W2

C32

Q32

Q20

C20

Q12

C12



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosIntroduccion Cinematica Estatica Grado de indeterminacion Programacion del metodoMecanismos de falla CompuestosProgramacion del metodo

~Wi = Aii~gz (1)

~Ci = cili(~vi) (2)

~qi =~ni + (~vi) tani

1 + tan2 i(3)

~qij =~nij + (~vij) tanij

1 + tan2 ij(4)

~Qi = Qi~qi (5)

~Qij = Qij~qij (6)



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosIntroduccion Cinematica Estatica Grado de indeterminacion Programacion del metodoMecanismos de falla CompuestosProgramacion del metodo

nij ~vij = 1 (7)

v(0)

10

(1)n

n1

(nijx.vijy nijy.vijx)k = 1 (8)nijx2 + nijy2 = 1 (9)

nijy = vijx (10)



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosMetodologa desarrolladaEl-Ramly, Morgenstern, & Cruden, (2002, 2003)

CD

F

0

1

f

CD

F

0

1

c

Nmeroaleatorio

faleatorio

c aleatorio

Mtodo de estabilidad

1,00

100

CD

F(%

)

POF

FS 1 2 , . . . ,

Nmeroaleatorio

, nFS FS

FS



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosValidacion Monte-CarloGeoStudioTM-Slope/W



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosValidacion Monte-CarloGeoStudioTM[Slope/W]

Datos de Entrada Valorc[kPa] 5c[kPa] 0,5Distribucion de c N[] 35[] 3.5Distribucion de NNo. de Simulaciones de Monte-Carlo 2000

Probabilidad de fallaGeoStudioTM 1,30 %APET 1,25 %



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosResultadosInterfaz grafica [MatlabR ]

Insertar video



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosResultadosAnalisis para talud seco

Geometra del talud:

h = 10m

= 40

Parametros geotecnicos:

= 21 kN/m3

= 30

c = 5 kPa

-1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

V10

V20

V30

V21

V32

Plan de Velocidades-Hodograph

X

Y

Fuerzas actuantes en Cuerpo 3



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosResultadosAnalisis para talud seco

W1 C10

N10

Q10

C21

N21 Q21

W2 C12

N12

Q12

C20

N20 Q20

C32N32

Q32

W3

C23N23

Q23 C30

N30

Q30

-200 -100 0 100 200

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0Polgono de fuerzas Cuerpo 1

kN / m

kN /

m

0 100 200 300 400 500-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Polgono de fuerzas Cuerpo 3

kN / m

kN /

m

-500 0 500 1000 1500

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800


kN / m

kN /

m

DT



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosResultadosAnalisis probabilstico para talud seco

10 20 30 40 500

0.02

0.04

0.06

0.08

[]

Den

sida

d de

Pro

babi

lidad

[-]

Funcin de Densidad de Probabilidad

= 30

= 5

0 1 2

x 105

0

500

1000

1500

2000

Delta T [kN/m]

Fre

cuen

cia

[-]

Histograma de Frecuencias

3 4 5 6 70

0.2

0.4

0.6

0.8

c[kPa]

Den

sida

d de

Pro

babi

lidad

[-]

Funcin de Densidad de Probabilidad

c = 5

c = 0.5

-2 -1 0 1 2

x 105

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Delta T [kN/m]

Pro

b. a

cum

ulad

a [-

]

Funcin de Densidad Acumulada de Probabilidad, CFD.

POF= 0.7%

No. Simulacines= 2e+003

No. de simulaciones deMonte-Carlo: 2000

Probabilidad de falla deltalud : 0.7 %



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosResultadosAnalisis probabilstico para talud parcialmente sumergido

-1 -0.5 0 0.5 1

x 104

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Delta T [kN/m]

Prob

. acu

mul

ada

[-]

Funcin de Densidad Acumulada de Probabilidad, CFD.

POF= 0.95% No. Simulaciones= 2e+003



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosResultadosAnalisis probabilstico para talud parcialmente sumergido

-100 0 100 200 300

-450

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50


W1 C10

N10 Q10

C 21

N21 Q21

Fs1

kN/m

kN

/m

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50


W3

C23N

23

Q23 C30

N30

Q30

Fs3

kN/m

kN

/m

-600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200

-800

-600

-400

-200

0

200

400


kN/m

kN

/m

W2

C12

N12

Q12

C20

N20 Q20

C32N32

Q32 Fs2



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosConclusiones

Los analisis de estabilidad de taludes con superficies defalla plana y movimiento traslacional son aptos paratratamiento probabilstico.

Este tipo de enfoque proporciona mayor informacion sobreel nivel de seguridad del diseno que los analisisdeterminsticos.

El calculo de la probabilidad de falla de los taludes permitela adopcion de analisis de riesgo.

Trabajo Futuro

Perfil con geometra libreAnalisis para varios estratos de sueloIntroducir fuerzas de sismo y sobrecargaAlgoritmo probabilstico para busqueda del mecanismo defalla crtico



Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosAgradecimientos

Prof. Arcesio Lizcano

Universidad de Los Andes, Colombia

Grupo de Investigacion en Geotecnia-Uniandeshttp://geotecnia.uniandes.edu.co

[email protected] Kerguelen Argumedo III Conferencia de Ing. Geotecnicos Jovenes 24 / 25

http://geotecnia.uniandes.edu.co


Mecanismos de falla Compuestos Metodologa desarrollada Resultados Conclusiones AgradecimientosIII Conferencia Sudamericana deIngenieros Geotecnicos Jovenes30 de marzo al 1 de abril de 2009, Cordoba-Argentina.

Muchas Gracias !!!Muito Obrigado !!!


Mecanismos de falla CompuestosIntroduccinCinemticaEstticaGrado de indeterminacinProgramacin del mtodo

Metodologa desarrolladaResultadosConclusionesAgradecimientos

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