Laboratorio 07 : Slide

PROFESORES
-OSCAR CABELLO ROBLES
- H U M B E R T O I VA N P E H O VA Z A LVA R E Z
-GRECIA MESCUA SORIANO
-VICTOR VERGARA LOVERA
-ADRIAN SANTOS CHAUCA

MECÁNICA DE ROCAS - 2021

Objetivos
oObtener entendimiento del análisis de estabilidad de
taludes.
oPrincipios básicos del análisis de estabilidad de taludes.
oIdentificación de los diferentes mecanismos de falla.
oIdentificación de las condiciones bajo las cuales ocurren los
mecanismos de falla.
Definición
El slide es un programa de equilibrio limite en base al
método de generación de dovelas, se generan contornos
para la identificación del factor de seguridad.

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Antecedentes
En los últimos años, la minería a cielo abierto se ha visto
afectada por los siguientes factores:
-Menores leyes
-Aumento de tamaño de los equipos de perforación, carguío
y transporte.
-Profundización de los tajos.
-Transición y cambio a minería subterránea.

[Ref: Read & Stacey (2009)].

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Conceptos básicos
CONTINUO
HOMOGÉNEO
ISÓTROPO
LINEALMENTE
ELÁSTICO GRANITO MASIVO
UNDERGROUND RESEARCH LABORATORY
PINAWA, MANITOBA
CANADA
ISRM News Journal (1992,93)
[Ref: A. Karzulovic (2001): 5°Seminario
Tronadura y Geomecánica ]

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Conceptos básicos
DISCONTINUO
ANISOTRÓPICO
NO
ELÁSTICO
CALIZAS PLEGADAS
MINA A RAJO ABIERTO
LATINOAMERICA
(1999)
[Ref: A. Karzulovic (2001): 5°Seminario
Tronadura y Geomecánica ]

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Conceptos básicos

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Conceptos básicos

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Conceptos básicos
CARACTERIZACIÓN ESTRUCTURAL
1. Clasificación de las estructuras mayores,
intermedias, menores y las principales.
2. Descripción de las estructuras (ISRM,BROWN
1981)
Dominios estructurales, numero de familias y
orientación de las estructuras, espaciamiento de las
estructuras, persistencia y tipo de termino de las
estructuras, rugosidad de las estructuras, apertura,
potencia y caracterización del relleno
3. Patrón y caracterización estructural.

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Conceptos básicos

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Conceptos básicos

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Conceptos básicos
PROPIEDADES DE LA ROCA INTACTA
1. Propiedades índice : Porosidad,
peso unitario, etc.
2. Propiedades de ingeniería:
Resistencia, deformabilidad,
conductividad hidráulica, etc.

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Diseño de taludes

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Diseño de taludes
DISEÑO DE TALUDES INTERRAMPA Y GLOBALES
oInicialmente se determina la altura interrampa (hr), en base a la experiencia.
oEl ángulo interrampa inicial (αr), se obtiene a partir del diseño banco berma.
oEn esta etapa se analiza el efecto de las estructuras menores (anisotropía) en la estabilidad de
los taludes a nivel interrampa y global, así como también el efecto de las estructuras mayores.
Por otra parte, se introduce la variabilidad de las propiedades de resistencia del macizo rocoso a
través del calculo de la probabilidad de falla.
oEn el análisis se utiliza el método de equilibrio limite para el calculo del factor de seguridad y la
posterior evaluación de la probabilidad de falla.
oDependiendo de la complejidad del caso es posible realizar el análisis con la utilización de
modelos numéricos.

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Diseño de taludes

CURVAS DE DISEÑO INTERRAMPA

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Diseño de taludes

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Diseño de taludes

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Alcances del análisis de estabilidad de taludes
oEvaluar las condiciones de equilibrio (taludes naturales)
oEvaluar métodos de estabilización de taludes
oEvaluar el impacto de la geometría y los parámetros físicos
de estabilidad (parámetros de la discontinuidad, altura,
ángulo de talud, etc.)
oDeterminar el impacto de las cargas sísmicas.
oRealizar un back análisis para la prevención de las
condiciones de falla (esfuerzos de corte, condiciones de
agua subterránea)

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Análisis de estabilidad de taludes
Componentes de análisis:
oGeometría del talud.
oModelo geológico
oAgua subterránea
oCargas en el talud
oCriterio de falla
oAnálisis de falla

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Causas y factores de control
En una sección de una talud se generara caída de roca cuando las fuerzas que actúan sobre este
sobrepasan las fuerzas opositoras al movimiento.
Esto es conocido como el Factor de Seguridad (FOS). La inestabilidad ocurrirá cuando el FOS<1
La inestabilidad ocurre cuando las fuerzas resistitivas decrecen, cuando las fuerzas actuantes
crecen o una combinación de ambas.

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Caídas de roca
oDesprendimiento de masa rocosa de la cara de talud seguido de
movimiento.
oPeligroso para la infraestructura en colinas o terreno montañoso.

1. Volcadura La roca puede inestabilizarse dando 2. Deslizamiento es el deslizamiento de una masa

paro a la volcadura cuya tendencia es debido a la rocosa, puede ser mediante rotación o traslación.
gravedad, presencia de agua, o fuerzas Depende mucho del ángulo del talud, entre otros
sísmicas/cargas externas. factores externos.

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Caídas de roca
3. Grietas laterales Son extensiones laterales sobre 4. Fluidez movimientos complejos de fluido con
zonas con un ángulo bajo de fricción dando forma a material granular y suelo.
grietas de tensión y fallas. Depende de la circulación
de agua, fuerzas sísmicas, etc.

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Modos de falla
Rotación Deslizamiento a lo largo de una superficie curva.
La causa común es erosión al pie del talud

El deslizamiento se da en contacto con una superficie

Traslación delimitada. Comúnmente se da en planos de
estratificación, puede ser inclusive una
falla/superficie de estructura.

Presencia de 2 discontinuidades con un

TIPOS Cuña rumbo oblicuo a través de la cara del
talud.

Movimiento controlado por una estructura

Planar geológica. Superficie de debilidad (discontinuidad,
junas y fallas).

Cuando existe una discontinuidad

Volcadura paralela al rumbo de el talud.

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Método de equilibrio límite
oMétodo mas común para el análisis de talud.
oFormulación simple relativa.
oMuy útil para la evaluación de sensibilidad de una posible condición de falla.

MÉTODO DE DOVELAS
Usado por la mayoría de programas.
Acomoda fácilmente geometrías de pendientes
complejas, condiciones variables del suelo y del
agua subterránea y variables cargas externas.

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Método de equilibrio límite

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Método de dovelas
1. BISHOP (1955) SIMPLIFIED
oAsume fuerzas de corte en las dovelas= 0 (reduce el número de
incógnitas en (n ‐ 1))
oMomento equivalente en el centro y fuerza vertical equivalente
para cada rebanada son encontrados.

2. JAMBU SIMPLIFIED
oAsume fuerzas de corte entre dovelas = 0 (reduce el número de
incógnitas en (n ‐ 1))
oFuerza horizontal general eq. Y fuerza vertical eq. para cada
rebanada
oSolución sobre determinada(momento de equilibrio no
completamente satisfecho)

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Método de dovelas
3. JAMBU CORRECTED
oAsume fuerzas de corte entre dovelas = 0 (reduce el número de
incógnitas en (n ‐ 1))
oSolución sobre determinada (momento de equilibrio no completamente
satisfecho)
oFactor de corrección, f0, cuenta para fuerza de corte entre dovelas.
4. LOWE AND KARAFIATH
oAsume una fuerza inclinada entre dovelas con un ángulo = (ángulo de la
superficie del suelo + ángulo base de la pendiente) / 2
oFuerza horizontal y vertical presentes para cada rebanada
oSolución sobre determinada (momento de equilibrio no satisfecho)

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Método de dovelas
5. CORPS OF ENGINEERS I
oAsume una fuerza inclinada entre dovelas con ángulo = ángulo de la
superficie del terreno.
oLa fuerza horizontal y vertical se encuentran presentes para cada rebanada

6. CORPS OF ENGINEERS II
oAsume una fuerza inclinada entre dovelas con ángulo = ángulo de
pendiente promedio entre los puntos izquierdo y derecho de la superficie
de falla.
oLa fuerza horizontal y vertical se encuentran presentes para cada rebanada

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Método de dovelas
7. SPENCER
oAsume que todas las fuerzas inclinadas son constantes pero con
desconocido ángulo para cada dovela.
oSe satisface un completo equilibrio.

8. MORGENSTERN‐PRICE

oSimilar al método Spencer- asume que todas las fuerzas inclinadas son
constantes pero con desconocido ángulo.
oLa inclinación varia de acuerdo a una “porción” de una función
arbitraria.
oSe satisface un completo equilibrio.

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Método de dovelas

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Anisotropía

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 Agua subterránea
TEOREMA DE BERNOULLI
Donde:
H : carga hidráulica total Z : altura geométrica
U / g w : altura de presión U : presión de agua en el punto considerado
V2 / 2 g : altura de velocidad

Por lo tanto, para que exista flujo, es necesario que exista una diferencia
de carga
Hidráulica, de esta manera el agua circulará desde puntos de mayor carga
hacia puntos de
Menor carga, esta diferencia dh representa el trabajo gastado.

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Agua subterránea

Efecto adverso de la
presión de agua en la
estabilidad de taludes

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Ejercicio 1
Se tiene un talud según las dimensiones del gráfico. Se solicita saber la
estabilidad del talud puesto que se quiere realizar un proyecto de
carretera al pie de este.
Debido a que no se pudo obtener una mayor cantidad de ensayos, se
requiere realizar un análisis probabilístico y un análisis de sensibilidad,
puesto que se tiene los siguientes datos:
◦ La cohesión obtuvo una distribución normar con una desviación
estándar de 1 y un valor relativo mínimo y máximo de 3.
◦ El ángulo de fricción tiene una distribución normal con una desviación
estándar de 3 y un relativo máximo y mínimo de 9.
◦ Además el peso unitario tiene una distribución normal con una
desviación estándar de 05 y una relativo mínimo y máximo de 1.5
◦ El material es Soil1
C: 5kPa phi: 30° Peso unitario: 1.937ton/m3
Para el análisis de sensibilidad se adicionara una carga sísmica de:
o Coeficiente horizontal sísmico: 0.1 (relativo mínimo y máximo de 0.1)

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Ejercicio 2
Se tiene un talud según el archivo seccion2.dxf en donde se ah soil
identificado el perfil de agua subterránea en base a piezómetros
realizados. Se quiere posicionar un equipo de perforación en la cresta del
talud, cuyo peso es de 51ton y cuya dimensión lateral es de 10m.
Coordenadas de la carga: (70,40)(80,40)
◦ El material es Soil
C: 28.5kPa phi: 20° Peso unitario: 1.937ton/m3 Weak layer
◦ Se tiene una falla pasando por el talud, cuyas propiedades son:
C: 0kPa phi: 10° Peso unitario: 1.886ton/m3 El perfil del agua subterránea
Determinar si el talud es estable para la actividad de perforación. tiene las siguientes coordenadas:
Se quiere realizar un análisis de sensibilidad para un talud a nivel X Y
5 28
saturado y a nivel del toe.
43 28
Se quiere un análisis probabilístico sabiendo que la desviación estándar 49 30
es de 0.15 y una media de 0.5, por lo tanto una distribución normal. 60 34
66 36
74 38
80 38.5
100 38.5

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Ejercicio 3
Del mismo ejercicio anterior, se tiene información adicional, de tal
manera que, se le pide que genere etapas para la mejor
visualización de como esta nueva información afecta el FS así como
de la estabilidad del talud.
o En la parte mas alta del talud se visualizan grietas de tensión.
Utilizar la ecuación de Abramson (2002) para determinar la
profundidad de la grieta.

o Realizar adicionalmente un análisis de sensibilidad con una

media de 0.5. Teniendo en cuenta que según sucesos reportados
anteriormente, las grietas de tensión que han dado inicio a un
deslizamiento en el talud han sido de hasta 8m de profundidad.

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Ejercicio 4 propuesto
Considerando el mismo perfil del ejercicio 2, con condiciones
secas se requiere analizar un modelo anisotrópico,
considerando lo siguiente:
◦ Bedding/weak layer: c:0kPa PHI: 20° Peso unitario:
2.04ton/m3
◦ Soil: c: 5kPa PHI:30° Peso unitario: 2.04ton/m3
◦ Se pide realizar una anisotropía generalizada, teniendo en
cuenta que la litología tipo bedding/weak layer tiene un
buzamiento de +-10°. Considerar la litología soil como
encajonante. Anisotropía Generalizada
Como complemento se tiene cierta información estadística del
tipo de litología bedding/weak layer, el PHI tiene una
desviación estándar es de 5 y un relativo mayor y menor de 15.
Considerar distribución normal.

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Ejercicio 5 propuesto
Se requiere realizar el análisis de estabilidad del siguiente talud
(seccion3.dxf), cuyo modelo litológico se encuentra también en Tension crack
el perfil. Se quiere analizar la estabilidad de la rampa y los (profundidad:4m)
bancos inferiores, así como la cresta del talud.
Se tiene los siguientes datos:

Modelo litológico
Además se sabe que la litología de la capa sedimentaria
superior marina tiene un comportamiento anisotrópico de tal
manera que es una función en base a su dirección.

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