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Ing. MIC. Jairo Martín Espitia
ESTABILIDAD DE TALUDES
UNIDAD 2. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL E INTERPRETACIÓN DE DATOS
UPTC
Escuela de Ingeniería de Minas
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Propiedades de las discontinuidades.
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Influencia de las discontinuidades en la estabilidad.
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Dimensiones del talud vs. Longitud de la discontinuidad.
Objetivos de la investigación geológica:
Determinar las propiedades de las discontinuidades.
Análisis cinemático (influencia de las discontinuidades en la estabilidad).
Casi todos los estudios de estabilidad de taludes en roca podrían enfocarse a la geol. estructural:
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Objetivos de la investigación geológica:
Diseños con inclinaciones de talud constante.
Para cambios geológicos en el corte del talud (diseño para condición crítica, refuerzo).
En proyectos de infraestructura:
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Objetivos de la investigación geológica:
Inspección del terreno (disposición de las estructuras).
Lugares donde hay afloramientos y estructura uniforme (al menos 20 brindan información de la orientación). Con un adicional de 50 a 100 mediciones para definir las características principales.
¿Cuántas discontinuidades deben ser levantadas para el diseño?:
Lugares donde gran cantidad de discontinuidades pueden ser levantadas, incluidas fallas y plegamientos, o contactos entre diferentes tipos de rocas (en estos casos varios cientos de datos deben ser levantados en orden de definir las propiedades de cada unidad).
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Efectos de las discontinuidades en la estabilidad del talud:
J1J2
a. Deslizamiento de bloques
b. Alto fracturamiento (Bloques pequeños)
c. Volcamiento de estratos
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Udachnaya mine ("udachnaya" meaning lucky) is the largest diamond deposit in
Russia. More than 600 m (2006).
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Orientación de discontinuidades:
El primer paso en la investigación de discontinuidades en un talud, es analizar su orientación, identificar series de discontinuidades, ó discontinuidades singulares (fallas) que puedan formar bloques inestables de roca.
Orientación de un plano:Rumbo y buzamiento (Plano): Strike/dip (N30ºE - 50 SE).
Buzamiento/Dirección de buzamiento: Dip/Dip direction (50/120).
Orientación de una línea:Inclinación: Plunge.
Dirección: Trend.
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Toma de datos en campo de las estructuras geológicas:
N30W 40 SW
240 / 40
Rumbo - Buzamiento
Dirección del buzamiento - Buzamiento
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ANÁLISIS ESTEREOGRÁFICO:
Campos de
aplicación
• Definición de las estructuras geológicas predominantes
• Determinación de la dirección de los esfuerzos principales.
• Identificación de mecanismos de falla probables y análisis cinemático de bloques inestables.
• Cálculo de parámetros de corrección del método RMR de clasificación de macizos rocosos para su aplicación a taludes.
Representación de disposiciones estructurales en el espacio interior de una esfera de diámetro cualquiera y debidamente orientada, para resumir toda la información geológica en un plano diametral horizontal.
¿TALUDES?
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ANÁLISIS ESTEREOGRÁFICO
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NRumbo
Dir. Buzamiento
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Red estereográfica meridiana
N30W 40 SWRumbo - Buzamiento
N
W E
S
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Red estereográfica meridiana
W E
S
40º 90º Polo
N30W 40 SWRumbo - Buzamiento
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Red estereográfica meridiana
W E
S
N30W 40 SWRumbo - Buzamiento
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Red estereográfica meridiana
W E
S
N30W 40 SWRumbo - Buzamiento
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Diagrama de frecuencia de polos
Diagrama de contornos
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Tarea:.
- Determinar la inclinación y dirección de inclinación de la línea de intersección, y el ángulo entre los siguientes planos:
- 50/080 y 50/160
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IDENTIFICACIÓN DE MECANISMOS DE FALLA:Diferentes mecanismos de falla en taludes son asociados con diferentes estructuras geológicas, siendo importante que el diseñador pueda identificarlos desde el principio.
Falla planar
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IDENTIFICACIÓN DE MECANISMOS DE FALLA:Diferentes mecanismos de falla en taludes son asociados con diferentes estructuras geológicas, siendo importante que el diseñador pueda identificarlos desde el principio.
Falla en cuña
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IDENTIFICACIÓN DE MECANISMOS DE FALLA:Diferentes mecanismos de falla en taludes son asociados con diferentes estructuras geológicas, siendo importante que el diseñador pueda identificarlos desde el principio.
Falla por volcamiento de estratos
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ANÁLISIS CINEMÁTICO:
Falla planar.
Falla en cuña.
Falla por volcamiento de estratos.
Falla circular (curva).
Falla por flexión de estratos.
Caídos de roca.
Mecanismos de falla
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MECANISMOS DE FALLA EN TALUDES EN ROCA:
Falla planar.
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Condiciones de falla planar.
1. Inclinación del talud debe ser mayor que la inclinación de plano de deslizamiento.
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Buzamiento < pendiente Buzamiento > pendiente
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2. Inclinación de la superficie de falla sea mayor que el ángulo de fricción interna a lo largo de la discontinuidad.
Circulo de fricción
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3. Tolerancia de 20º en la dirección de inclinación del talud.
20º 20º
Dir. inclin. Talud
RUMBO DE ESTRATIFICACION
PERPENDICULAR AL RUMBO DEL TALUD DE CORTE
210º 155º195º 175º
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Análisis de estabilidad de talud en roca a partir de análisis estereográfico y cinemático con el programa DIPS:
DATOS GENERALES:
• Inclinación de talud final = 45º.
• Altura de talud = 25 m.
• Macizo rocoso en roca sedimentaria con bajo grado de fracturamiento cuyo comportamiento esta gobernado por la presencia de estructuras geológicas.
• Levantamiento de 303 datos estructurales.
• Talud a diseñar con orientación:
Buzamiento= 45º.
Dirección de inclinación = 135º.
Trabajo en clase: Talud 80/135.
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Talud:
45/135
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Cono de fricción de polos (35º)
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Vector de peso Cono de fricción =
Cono de fricción
Vector normal al plano
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Cono de fricción de polos (35º)
Envolvente
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Zona de falla planar
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Falla por volcamiento.FU
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(19
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les.
Inclinación o volteo
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Condiciones de falla por volcamiento.
1. Inclinación del talud e inclinación de estratos mayor a 65º.
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2. Estratificación tenga buzamiento contrario a la inclinación del talud, pero con rumbos paralelos ó subparalelos en una tolerancia de 30º.
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Cono de variabilidad
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Polos en la región de volcamiento
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Polos en la región de volcamiento
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Falla en cuña.
RECTA DE INTERSECCION DE LOS
DOS PLANOS
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Condiciones de falla en cuña:
1. Los planos de discontinuidad deben salir a la cara del talud.
: Inclinación del talud.
: Inclinación de la línea de intersección.
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Dir. línea de intersección de los planos
: Inclinación del talud.
: Inclinación de la línea de intersección.
2. > .
talud
Plano A Plano B
talud
Plano A Plano B
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talud
Plano A Plano B
3.
Circulo de fricción
: Inclinación de la línea de intersección.
: Angulo de fricción interna.
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4. Tolerancia de 20º en la dirección de deslizamiento de la cuña respecto a la dirección de inclinación del talud.
158º
20º20º
196ºDir. inclin. Talud
Dir. Inclin. Línea de intersección
talud
Plano APlano B
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Cono de fricción plano
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Cono de fricción plano
Zona de falla en cuña
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Zona de falla en cuña
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Cono de fricción plano
Zona de falla en cuña
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Ing. MIC. Jairo Martín Espitia
ESTABILIDAD DE TALUDES
UNIDAD 2. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL E INTERPRETACIÓN DE DATOS
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