Por
Estabilidad de Taludes el Ingeniero SILVA MAGUIÑA, 2
Segundo
S
Dedico el presente texto con el recuerdo póstumo al quien me dio la vida, a Teresita Maguiña Alegre. A mi padre Augusto Gil Silva Sánchez, hermanas: Rosario, Miriam y Liz, a mis hijos y Esposa.
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Agradezco a los que me dieron la oportunidad de impartir mis conocimientos y experiencias en el campo de la ingeniería en las Universidades del campo del saber y de la investigación: La Universidad Alas Peruanas, así mismo a la Universidad que me dio la oportunidad de los conocimientos y a la formación profesional, La Universidad Santiago Antúnez de Mayolo de la Ciudad de Huaraz, a la Universidad Nacional de Antofagasta Chile y a las empresas constructoras que me dieron la oportunidad en la construcción de carreteras y plataformas de asentamientos humanos en las faldas de los cerros como son las obras de ingeniería: Construcción de la carretera asfaltada Casma Huaraz; la carreta asfaltada Los Libertadores Wari; Tras base de ducto en la Región de Antofagasta Chile . Del mismo modo el agradecimiento a las empresas constructoras que me brindaron realizar mis prácticas profesionales como: Graña y montero, a la empresa constructora Industrial Famía, a la empresa constructora Cosapì S.A. que me permiten volcar mis conocimientos y experiencias al servicio de la juventud universitaria en la ingeniería.
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Segundo Silva Maguiña
AGRADECIMIENTO
RESUMEN
El presente texto consta de cuatro capítulos, siendo estos el planteamiento de los protocolos correspondientes en el estudio de la estabilidad de taludes: que consta de la fundamentación para alcanzar los objetivos con la justificación e importancia del presente de estudio. Del mismo modo en el Capítulo II se hace un estudio de las rocas como de sus propiedades mediante el marco teórico en el que la geotécnia interviene en los macizos rocosos, con el apoyo de la geología para identificar la problemática y especificar los problemas y solucionar para la estabilidad de taludes. Seguidamente en el capítulo II se hace un estudio de los suelos se describe la metodología en la solución de problemas El capítulo IV hace referencia a las recomendaciones y sugerencias La importancia del sostenimiento de taludes, en la que se destaca los aspectos académicos de la geología y geotécnia. Donde se describe el porque de la necesidad del diseño de taludes en la construcción de carreteras, y asentamientos humanos. Para ampliar los horizontes del conocimiento y poder aplicarlos en la solución de los problemas de la diversidad de los diseños de taludes.
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S.S.
ESTUDIO DE ROCAS
1.1.- Ubicación: Pag. 6 1.2. - Topografía: Pag. 6 1.3.- Entorno Geológico: Pag. 6
3.1.- Clasificación de los Suelos: Pag. 42 3.2.- Solución para Deslizamientos y Derrumbes: Pag. 43
2.7.- Formas Prácticas para Estabilidad de Taludes: Pag. 32 2.8.- Ejemplos Prácticos: Pag. 38
CAPITULO PROTOCOLOSI
INDICE RESUMEN.AGRADECIMIENTO.DEDICATORIA.
1.4. - Estratigrafía: Pag. 6
ESTUDIO DE SUELOS
CAPITULO IV
4.1.- Enmallado de Taludes: Pag. 46 4.2.- Hidrosiembra: Pag. 49
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2.3. - Parámetros Geotécnicos en Estabilidad de Taludes: Pag. 13 2.4.- Característica para Estabilidad de Taludes: Pag. 24 2.5.- Causas de Desestabilización Geotécnico: Pag. 25 2.6.- Cálculo de Estabilidad de Taludes: Pag. 32
2.2.- Fundamentación Teórica: Pag. 12
CAPITULO II
2.1.- Marco Teórico: Pag. 11
ANEXOSBIBLIOGRAFIA
RECOMENDACIONES / SUGERENCIAS.
CAPITULO III
En base a las experiencias desarrolladas por Dearman and Fookes se debe tener el historial topográfico geológico y la realización del levantamiento topográfico tanto poligonal como de nivel.
1.3.- Entorno Geológico:
1.3.1. Geología Regional:
Para realizar un estudio en estabilidad de taludes, se debe considerar los siguientes estudios preliminares:
1.2.- Topografía:
1.1.- Ubicación:
Se debe ubicar y zonificar el área de trabajo para un estudio real y de tratamiento de la estabilidad de taludes.
1.3.2. Geología Local:
Al iniciar un proyecto para una excavación, es posible que no exista información adecuadas sobre el macizo a la profundidad donde se tiene que realizar la excavación. En estas circunstancias, la roca que se manifiesta en la superficie será la que tiene que proporcionar la máxima información sobre los tipos de roca y sobre las características estructurales del macizo. Los lechos de arroyos generalmente proporcionan mucha información por medio de afloramientos rocosos, sobre todo los arroyos de montaña, con escurrimiento rápido, donde el agua cortó el material superficial para dejar expuesta la roca subyacente. Cuando hay pocos afloramientos o cuando se piensa que las manifestaciones existentes han sido seriamente alteradas por la meteorización, una trinchera o un pozo pueden ser la solución de las incógnitas. Una trinchera hecha con un buldozer que corta los depósitos de superficie. Se puede excavar más en la formación rocosa mediante el uso de explosivos, aunque habrá que tener cuidado de no destruir con la voladura la evidencia que se busca. A veces es suficiente limpiar la superficie con agua o aire a presión para exponer la roca para el levantamiento estructural. Aparte de servir para la identificación de las rocas, se deben usar los afloramientos para medir la inclinación (echado) y la orientación (rumbo del echado) de los fenómenos estructurales como la estratificación, el crucero y las fisuras. 1.4.- Estratigrafía:
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Se debe realizar el estudio geológico estructural como el estudio de la historia geológica de la región, como de los tipos de roca, pliegues, fallas y fracturas de las rocas que enfrentará el ingeniero. Es de importancia la información de los trabajadores de, empresas contratistas y otros similares para ser contrastadas, con los estudios académicos para tener una idea clara de la naturaleza del terreno que nos permitan tomar decisiones adecuadas para la solución de los problemas de ingeniería, que posibiliten un trabajo óptimo, tanto empresarial como social. El cotejo de información es muy importante pues nos permitirá una investigación que se enriquezca propiamente con el tema en cuestión.
CAPITULO PROTOCOLOSI
Debido al alto costo de la perforación de diamante o al de la excavación de pozos, a cielo abierto o galerías de exploración. Se pueden utilizar métodos geofísicos para obtener un panorama inicial del programa de exploración.
El método por perforación con barrenos puede proporcionar información útil sobre las características de un macizo. La recuperación de núcleos por medio de la barrenación con diamantes es uno de los métodos más importantes de la exploración del subsuelo. Las maquinas perforadoras con avance hidráulico son indispensables para una buena recuperación de núcleos. El control independientemente del avance permite a la broca ajustar su sistema de penetración a la dureza de la roca, y sobre todo, pasar rápidamente a través de la roca alterada y las zonas de falla, antes de que las dañe el agua. También es importante poder contar con una gama extensa de velocidades de barrenación de rotación para brocas diferentes.
Mossman y Heim reseñaron la gama de técnicas geofísicas aplicables a la ingeniería de excavaciones. Los métodos geofísicos que implican el uso de gravímetros, magnetómetros y resistividad eléctrica pueden usarse para obtener estimaciones de las propiedades de la roca tales como la porosidad y densidad. Sin embargo estos métodos proporcionan pocas indicaciones sobre características estructurales del macizo y a veces los resultados son difíciles de interpretar. Los métodos sísmicos no dan resultados satisfactorios en todos los medios geológicos, y son los métodos geofísicos más costosos. Por otro lado, cuando las condiciones geológicas se prestan a ello, los métodos sísmicos pueden proporcionar datos muy útiles sobre la estructura y la configuración de los estratos y sobre la localización de las discontinuidades más importantes, como son las fallas. La interpretación, tanto de las mediciones geofísicas como de las sísmicas, es un proceso complicado y se necesita que el técnico tenga mucha experiencia antes de que los resultados sean de fiar. Por lo tanto, no se recomienda los “auto estudios” geofísicos o sísmicos, una vez conocido el subsuelo mediante barrenos de exploración, se puede extender la utilidad de las técnicas de exploración geofísica.
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Las maquinas perforadoras de superficie grandes, vienen equipadas con mandriles hidráulicos para conectar y desconectar rápidamente las barras, trabajo que requiere una cantidad considerable de energía cuando se hace manualmente, con llaves. El mandril hidráulico también viene sobre la maquina más pequeña como la Diamec 250 de Atlas Copco que permite un cambio rápido de barras detalle muy importante cuando hay que usar una gran cantidad de barras cortas en un espacio subterráneo reducido. Con esta máquina también se usan normalmente barras ligeras de aluminio y esto permite a un solo hombre operarla una vez que la maquina está en posición. Una proporción muy importante de la barrenación con diamante se realiza con agua para enfriar la broca de diamantes y para la expulsión de los recortes fuera del barreno. En algunos casos se prefiere el uso de aire para enfriar y limpiar, sobre todo cuando se trabaja en roca mala que se puede alterar muy fácilmente al contacto del agua. El uso de aire requiere una disposición diferente de los ductos en la broca ya que se necesita un volumen más grande de aire que de agua para obtener el mismo efecto. Pocos fabricantes operan equipo para aire pero se prevé que en el futuro este equipo será más fácil de conseguir ya que se reconocen sus ventajas para aplicaciones especiales. El diseño de una broca de barrenación impregnada de diamantes para la recuperación de muestras es un proceso altamente especializado.
Phillips y Ragan han descrito métodos para establecer la orientación y la inclinación de estratos a partir de lentes o planos de estratificación reconocidos que quedan interceptados por dos o más barrenos no paralelos. Casi todos los geólogos se han familiarizado con estas técnicas que son muy útiles en algunas circunstancias. La orientación de las muestras a partir de un solo barreno depende generalmente del uso de algún aparato de orientación que se emplea durante el programa de barrenación. El método Christensen Hugel utiliza un aparato para marcar, que raya líneas paralelas sobre el núcleo cuando éste entra forzado en el tubo interno del barril. El sistema de orientación Atlas Copco Crealius utiliza un instrumento que se fija en el barril
Se deberán obtener muestras, especímenes de roca de manera cuidadosa con la operación de un perforista que al retirar la muestra voltea el barril y lo sacude o le da golpes con un martillo como resultado de una operación de este tipo. El núcleo “inalterado”, cuya obtención, se deposita en la caja de muestras. El fin de un programa de barrenación geotecnia es poder reconstruir la muestra completa del macizo en un estado lo más cercano posible a su condición original. Esto sólo se logra si la muestra entra en un tubo interno, fijo dentro del barril, de modo que la rotación del barril exterior, en cuya extremidad se encuentra la broca, no tuerza el frágil núcleo. La mayoría de los fabricantes tienen varios tipos de barriles dobles o triples en los que el tubo interno está montado sobre baleros que impiden que la rotación del barril externo le sea
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Latransmitida.construcción
A estas alturas ya es evidente que la orientación y la inclinación de las discontinuidades estructurales en el macizo son factores de importancia en relación con el proyecto de las excavaciones. Por lo tanto, independientemente del éxito que haya tenido un programa de barrenación, se habrá perdido mucha información importante si no se logra dar una orientación a las muestras.
ESTUDIO DE ROCAS
CAPITULO II
más adecuada del barril interno es la siguiente: tener este tubo en dos mitades concordantes que se mantengan unidas mediante grapas de acero. Cuando el barril cargado se saca del barreno se remueve la grapa, se parte el tubo interno que expone el núcleo, el cual se transfiere a la caja de muestras. En un doble barril con tubo partido, que fabrica Mindrill de Australia. Este barril ha sido descrito en detalle en un artículo de Jeffers. Cuando se perforan con barrenos profundos taladros desde la superficie, cuesta mucho trabajo y mucha energía remover las barras de barrenación al final de cada tanda de barrenación. Gran parte de este trabajo se puede evitar con el equipo de cable que permite que al final de cada tanda sólo se saque el barril lleno. Se baja el barril por el centro de los tubos de perforación con un cable y se utilizan varias abrazaderas para fijar el barril a la broca. Estas abrazaderas se sueltan una vez lleno el barril y no se mueve el tren de barras mientras se recupera el núcleo. La perforación con cables es ahora muy común en la exploración minera de calidad así como en las exploraciones y son muchos los contratistas que ya cuentan con el equipo necesario para este trabajo.
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Tabla N0 01 Is
cuando éste entra en un barreno al comienzo de una tanda de barrenación. Algunas agujas paralelas al eje del barreno sobresalen de la broca y siguen el perfil del zoquete del núcleo que dejó la tanda anterior. La orientación del aparato es relativamente a la posición del tren de barras en el brocal del barreno o, en un barreno inclinado, se determina con un marcador de balero que defina un plano vertical con respecto al eje del barreno. Cuando se ha recuperado el núcleo, se compara la primera pieza con el perfil de las agujas y las siguientes piezas de la muestra se van colocando conforme a la primera para obtener la orientación de otras características estructurales en relación con la primera pieza. Aparte de la información sobre las discontinuidades en el macizo, también es importante conseguir datos sobre la resistencia de la roca inalterada y de las características de su meteorización. Una indicación razonable de la resistencia a la compresión uni axial se puede obtener con la prueba de carga de punta. Un pedazo del núcleo se coloca transversalmente entre dos puntas de acero templado. El índice de la carga de punta se obtiene
Descripción Resistencia a la compresión uni axial Ejemplos de característicarocaLFB/ Mpa Kgf/cm2 Resistenciamuybaja 150-3500 1-25 10-250 Yeso, sal de roca ciaResistenbaja 3500-7500 25-50 250-500 Carbón, limolita, esquisto mediaciaResisten 7500-15000 50-100 500- 1000 pizarra,Arenisca,lutita ciaResistenAlta 15000-30000 100 200 1000-2000 Mármol, granito, génesis altaciaResistenmuy >30000 >200 >2000 dolorita,Cuarcita, gabro, basalto
D es el diámetro del núcleo.
Donde:por:Pesla
carga necesaria para romper el espécimen.
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el
Hay que notar que el largo de la pieza del núcleo no puede ser menor que 1.5 veces su diámetro. Si se expresa el diámetro D del núcleo en milímetros, una relación aproximada entre el índice de la carga de punta Is y la resistencia a la compresión uni axial σc se obtiene con: = P / D2
Ya que la carga que se requiere para romper un núcleo de roca con la carga de punta no es más que aproximadamente la decima parte de la carga que se necesita para romper una muestra sometida al esfuerzo de compresión uni axial, el aparato de la carga de punta es ligero y portátil y resulta ser ideal para usarse en el campo cuando se establece el registro de la muestra. La resistencia a la compresión uni axial estimada mediante el índice de la carga de punta, puede usarse en la clasificación de roca en una tabla. El valor también puede usarse en un análisis de la resistencia de la roca La tendencia a meteorizarse que tiene el material cuando queda expuesto puede tener serias consecuencias si se deja sin protección en una excavación. Donde sea posible, se usaran los símbolos convencionales para la representación gráfica de los datos geológicos y será útil incluir una lista de estos símbolos en cada informe Despuésgeológico.dehaber
Página
Figura N0 01
Familia de las Andesitas (equivalente volcánico de las dioritas)
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Ejemplo de las rocas de Andesita, que se encuentran en la Región de Huaraz, para los estudios de estratificación.
invertido tanto dinero para la recuperación de muestra de alta calidad, habrá que tener cuidado de que estas queden protegidas de la intemperie y de los vándalos y que sea posible tener acceso a cualquier caja sin mayores esfuerzos físicos. Exponer los corazones para su inspección como la fotografía adjunta, puede ser razonable durante el tiempo de barrenación pero nunca podrá ser un almacenamiento permanente adecuado. Los anaqueles son un buen ejemplo del tipo de almacenamiento que se requiere en un proyecto importante. Que nos permitirá historial en cualquier momento de comparación en la realización de proyectos de minas o de sostenimiento de taludes, como en la construcción de carreteras y asentamientos humanos en cerros. La preparación de un registro de núcleos o el informe geológico implica cierto criterio del geólogo; por lo tanto, los que emplean su información más tarde pueden tener dudas al respecto.
Roca volcánica con la misma composición química que la diorita. Compuesta generalmente por plagioclasa, piroxeno y/u hornblenda. En los ejemplares de la foto, los minerales oscuros son de hornblenda. Su nombre deriva de la cordillera de los Andes donde es bastante común.
2.1. MARCO TEÓRICO:
RQD (Rock Quality Designation): Índice de calidad de la roca (Por Deere), Se define como el porcentaje de núcleos que se recuperan en piezas enteras de 100 mm o más, dellargo total del barreno.
Afloramiento: Exposición de la roca para ser identificada para medir la inclinación (echado) y la orientación (rumbo del echado) de los fenómenos estructurales como la estratificación, el crucero y las fisuras.
Geofísica: Uso de la física en la geología, obteniéndose un panorama inicialdel programa de exploración.
Barreno: Dispositivo de longitud variable, que permite hacer hueco por inyección de aire comprimido a través de la perforadora, que en su extremo puede ser de un filo o en cruz con diamante o de aleación de tungsteno que destruye la roca.
Se debe establecer la orografía de la zona como las formaciones geológicas Estas formaciones del terreno rocoso, como de los suelos Nos permitirán un diseño adecuado para la construcción de la plataforma de vía u de las edificaciones como de los diseños de talud, que nos permitan su estabilidad y seguridad.
Exploración: Buscar información mediante técnicas propias de la ingeniería para medir la porosidad y densidad de la roca mediante los gravímetros, magnetómetros y resistividad eléctrica. Como de la estructura mediante métodos sísmicos.
Núcleos: Testigos o muestras en forma de cilindros de roca obtenidas mediante la perforación.
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Cementación: Establece la unión entre ancla y la broca, convirtiendo a la primera en una parte integrante de macizo rocoso, mejorando la razón de
2.1.1. Antecedentes de Estudio:
Q: Índice de calidad de los túneles (NGI): (Norwegian Geotechnical Institute) Instituto de la Geotecnia de Noruega: Propuso un índice para determinar la calidad del macizo en túneles.
Subsuelo: Lugardentro de la tierra donde se realiza la exploración.
2.1.2. Conceptos Básicos:
Perforadora: Equipo mediante el cual se inyecta aire comprimido al barreno.
Macizo Rocoso: Masa rocosa consistente que incluyen un número suficiente do datos para poder evaluar correctamente todos los factores que tienen influencia en la estabilidad de taludes como su orientación y la inclinación de los accidentes estructurales de la roca.
Placas: Macizo rocoso dispuesto en dos dimensiones, una sobre otra.
Anclaje: Se entiende como la fijación del perno en el terreno. En sus tres formas o tipos, el mecánico, el de lechada de cemento y el químico (resinassintéticas).
Falla: Junta de dos placas, pliegue adheridas por placas, rugosidades.
Fisura: Disjunta entre `placas, en momentos de separación entre dos placas.
2) Roca estratificada:
Por la meteorización en el tiempo de todo terreno, en especial en roca viva, es necesario el desbroce y voladura controlada para el diseño de taludes, acorde a sus propiedades geológicas y geotécnicas para garantizar su estabilidad y por consiguiente la seguridad. Desde el punto de vista de la ingeniería, el conocimiento del tipo de defecto en la roca y en su intensidad de meteorización nos permite clasificar el tipo de roca que se pueda encontrar.
1) Roca inalterada:
5) Roca triturada:
Son aquellas rocas en bloques químicamente inalterada o casi inalterada, cuyos fragmentos se encuentran totalmente separados unos de otros y no embonan.
Son aquellas rocas que están constituidas por capas unitarias con poca o ninguna a la resistencia a la separación a lo largo del plano limítrofe entre estratos. La capa puede haberse debilitado o no debido a fracturas transversales. Los desprendidos son comunes en este tipo de rocas .en los túneles.
2.2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA:
Por lo tanto, durante la exploración hay que dar especial atención a los defectos en la roca. El informe geológico deberá contener una descripción detallada de los defectos observados en términos geológicos como en: bloques, junteada, roca que se comprime o se expande. Así tenemos la clasificación de rocas en sostenimiento de taludes en:
Son aquellas rocas que no tienen fisuras ni ramaleos. Por lo tanto, cuando se rompe, lo hace a través de la roca sana. Debido al daño que se hace á la roca con el uso de explosivos, pueden caer del techo desgajes de rocas varias horas o varios días después de la voladura. Esta condición se llama desprendida. La roca dura, inalterada, también puede verse afectada por chasquidos, lo que implica la separación espontánea y violenta de láminas de roca de las paredes o del techo del túnel, llamadas también cajas laterales y caja techo.
3) Roca medianamente:
Son aquellas rocas, fisurada tiene fisuras y ramaleos. Donde además los bloques de rocas entre las juntas están soldados o están íntimamente embonados que las paredes verticales no necesitan refuerzo. En rocas de este tipo, se puede encontrar a la vez el desprendido y el chasquido.
4) Roca agrietada:
Son aquellas rocas químicamente sana, tiene la apariencia de ser un producto de trituradora. Si los fragmentos, en su mayoría o todos, son del tamaño de arena y no ha habido recomendación, la roca triturada que está
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los elementos individuales del macizo rocoso. Esta lechada tarda algo de fraguar y no habrá que tensar el ancla. Malla: Consiste en un tejido de alambre, el alambre puede ser galvanizado para protegerlo de la corrosión, y por la misma forma de tejerse es bastante flexible y resistencia que se encuentra figado al techo mediante anclas para evitar que las piedras que se sueltan del techo se quedan atrapadas.
2.3. PARÁMETROS GEOTÉCNICOS EN ESTABILIDAD DE TALUDES:
o n afecta negativamente las propiedades de resistencia
En Rocas Ígneas y Metamórficas:
a) Porosidad (n):
b) Densidad (Ƿ), Peso Específico (ɣ):
Ƿ = Masa de la roca (o suelo) (m) Volúmen total (V)
Esta relacionado al rendimiento de los equipos de excavación
n = Volúmen de Vacíos (Vv) Volúmen Total (Vt)
n aumenta con la meteorización.Desgaste hasta un20% a más. Menos porosas:ígneas extrusivas.
1) Propiedades índice que Influyen en la estabilidad de Taludes:
6) Roca comprimida avanza:
Son aquellas rocas en la que lentamente en el túnel sin aumento perceptible de volumen. Un prerrequisito de compresión es un porcentaje elevado de partículas microscópicas o sub microscópicas de micas o de minerales arcillosos de poca expansibilidad.
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Propiedad importante enIngeniería de Minas.
Son aquellas rocas en el que básicamente en el túnel tienden a su propia expansión. La capacidad de esponjamiento parece estar limitada a las rocas que contienen minerales arcillosos como la montmorillonita, con una alta capacidad de expandirse.
Está ligado a la tensiónvertical: σV= y.z
ɣ = Peso total de la roca (o suelo) (W = mg) Volúmen total (V)
Normalmente:FactorResponsable:Fisuras.n < 1% 2%
abajo del nivel de las aguas freáticas tiene las propiedades de una arena saturada.
Es un referente importante para la ingeniería, pues se tendrá un criterio de los esfuerzos del comportamiento de las rocas en la cara libre y como estos van teniendo al equilibrio de esfuerzos, en especial en terrenos no compatibles, por ello la importancia de la geotécnia en el sostenimiento de taludes.
En Rocas Sedimentarias: nnPuedeFactorResponsable:Poros.Oscilarentre0%a90%.disminuyeconlaprofundidad.dependedelmaterialcementante.
7) Roca expansiva avanza:
El rango de variabilidad del peso específico de las rocas es mucho mayor que elde los suelos.
Parámetro geotécnico más citado. No es una propiedad intrínseca delmaterial. Pueden realizarse ensayos en laboratorio sobre muestras cilíndricas con una relación h/Ø = 2, ó tambiéna través delensayo de carga puntual Índice de Resistencia de Carga Puntual:
–
–
Dolomita 2.67 2.72 26.17 26.66 0.27 4.10 Lutita 2.0 2.40 19.60 -23.52 20.00 50.00
–
–
AreniscaSedimentarias
Is = P/ D2
P D
Tipo de Roca Peso Específico Seco
–
–
CuarcitaMetamórficas
Gneis 2.61 3.12 25.58 30.58 0.32 1.16 Mármol 2.51 2.86 24.60 28.03 0.65 0.81
BasaltoÍgneas
c) Resistencia a la Compresión Uniaxial (σC):
–
P =Carga de rotura. D =Distancia entre las puntas de los conos.
Tabla N 02
–
–
2.61 2.67 25.58 26.17 0.40 0.65
–
–
–
–
Esquisto 2.60 2.85 25.48 27.93 10.00 30.00
–
–
–
–
Porosidad (n) (%)( t / m3 ) ( KN / m3 )
2.21 2.77 21.66 27.15 0.22 22.06
–
Diabasa 2.82 2.95 27,64 28.91 9.17 1.00 Gabro 2.72 3.0 26.66 28.40 0.00 3.57 Granito 2.53 2.62 24.79 25.68 1.02 2.87
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–
Pizarra 2.71 2.78 26.56 27.24 1.84 3.61
–
0
1.91 2.58 18.72 25.28 1.62 26.40 Caliza 2.67 2.72 26.17 26.66 0.27 4.10
–
–
Probetas cilíndricas de 50 mm, con una longitud al menos de 1.4 veces eldiámetro :σC = 24 Is(50) No es adecuadopararocas blandas.
–
ROCA
Andesita 40 320 Anfibolita 210 520 Anhidrita 42 ArcillaEsquistosa 39 54 Arenisca 4 320 Basalto 15 420 Caliza 4 330 Comeana 34 120 Cuarcita 90 470 Dacita 80 160 Diabasa 120 – 500 Diorita 86 340 Dolomía 36 – 560 Esquisto 12 230 Gabro 150 280 Gneis 42 250 Granito 10 300 Granodiorita 100 280 Grauwaca 27 61 Marga 3 197 Mármol 47 240 Micaesquisto 20 65 Pedernal 120 150 Pizarra 27 320 Pórfido 140 250 Piolita 80 160 Sal 21 35 Yeso 1.50 45
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página15 Tabla N0 03
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN UNIAXIAL (MPA)
D Baja 4,000 – 8,000 = 28 a = 55
Resistencia
Cuarcitas, Diabasas, Mayoría de rocas Ígneas. calizas.resistentes.cementadas.AreniscasCiertasrocasMetamórficas.frágilmenteLutitasMayoríadelasCiertasdolomitas
Resistencia
A Resistencia muy Alta › 32,000 = 220
(PSI) (MPA)
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Resistencia
Resistencia a la UniaxialCompresión Tipos de Roca
B Alta 16,000 – 32,000 = 110 a = 220
C Media 8,000 – 16,000 = 55 a = 110 rocascalizasAlgunasLutitas,Areniscasyporosas.Esquistosymetamórficas.
Rocas porosas de baja densidad. Areniscas deleznables.Tufasy Lutitas arcillosas. Rocas meteorizadas, y químicamente alteradas de cualquier litología. < 4,000 < 28
E Resistencia muy Baja
Tabla N0 04 Clasificación Ingenieril de la Roca de acuerdo a σC Clase Descripción
Clasificación de los macizos rocosos para su excavación
VH: Muyalto Espaciado 0.60 H: Alto Entre M:Medio Fracturas H Prevoladura L:Pequeño (m) 0.20
EL: Extremadamentepequeño M 0.06 Escarificado L 0.02 Excavación VL 0.006 0.003 VL 0.10 L 0.3 M 1.00 H 3.00 VH 10 EH 30
6.00 EH 2,00
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VH
VL: Muypequeño
EH: Extremadamentealto Voladura
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Pilar (MineríaSubterránea)Banco(MineríaaCieloAbierto)
Índice de Resistencia de Carga Puntual (MPA) Propiedades Índice σC
Roca Intacta (Espécimen de laboratorio)
Rampa(Mineríaa Cielo Abierto)
TaludGlobal (EscalaVolúmenLogarítmica)
Resistencia a la Compresión
C, Ø = parámetros de resistencia del terreno.
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Adaptación de las máquinas para la realización del ensayo de compresión simple. Capacidad de Carga Portante del Terreno
σt = σC 8
σt,b = __2P_ ∏dt
q = cNc + 0.5ǷBNǷ + ǷDNq Nc = 2 √ NØ (NØ + 1) NǷ= √ NØ (NØ 2 1) Nq = NØ 2 NØ = tan2 ( 450+ Ø ) 2
Donde:
Ƿ = peso específico del terreno.
Muestras con una relación altura/diámetro igual a 0.5 Tensiones compresivas a lo largo de la muestra producen la rotura del cuerpo de prueba, debido a las tensiones de tracción.
q = Capacidadportante del terreno.
Resistencia a la Tracción (Ensayo Brasilero) P P
Lateral
B = ancho de la sección del terreno.D=profundidad considerada.
2)
Frontal
Puede llegar a condicionar la selección de maquinaria minera tanto de arranque, como de carga transporte.
o
Excavadoras Hidráulicas Retro Frontales 30 100 80 – 120 Dragalinas Zancas Orugas 100 250 130 300 Miradores continuos 60 170 100 180 Tractores de Orugas Pequeños Grandes 50 – 75 90 - 160 30 120 móviles Neumáticos. Patines. Orugas 500 1000 200 – 500 100 - 150 Trituradoras Semimóvil Carro transportador 200 Volquetes 480 – 620 50 130 > presiónespecíficade equipominero (Pe): q/ Pe > 2 Influencia de las Características Estructurales
o
Excavadoras de Cables 200 350
o
q
Rotopalas o
o
Capacidad de Carga Portante
Tabla N0 05
Trituradoras
o
o
Presión Específica (KPa)
o
o
o
o
La orientación de las discontinuidades afecta el rendimiento de equipos.
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PerforadorasRotativas
Equipo Minero
Apiladoras
Triturado Bloques baja chicos 100 (diaclasas/ m3)
Jv = N1 + N2 +… + Nn
L1 L2 Ln
Planos Estratificacideón
Moderadamente fracturado Blocks medianos 3 10
Masivo Blocks alta grandes < 0.3 Muy ligeramente fracturado Blocks muy grandes 0.3 1
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página21
Debe considerarse la direccióny buzamiento de las discontinuidades.
Estructura del macizo rocoso determina no solo eltamaño de los bloques sino también la forma. Datos estructurales de mayor interés en la excavación: GradoOrientación.Espaciado.defacturación
del macizo rocoso.
Producción de los equipos de arranque y transporte: Tabla N0 Grado/Fracturación/06 macizo Tamaño del bloque Jv (diaclasas / m3 )
Ligeramente fracturado Blocks grandes 1 3
Fuertemente fracturado Blocks pequeños 10 30 fracturadoConsiderablemente Blocks muy chicos 30 100
posible.
Coulomb(1773)
Mohr(1990)
Resistencia al Cizallamiento de Coulomb
Coulomb ζf = C + σntgØ Ø ζØ C Ø 2Ø σ3 σ3 σn σ1 σ1 σ ζf = C + σntgØ
Criterio
Criterio de Mohr
se
Coulomb ζf = C + σntgØ Ø “Cutoof” de Tracción C -σt σ3 σ3 σ3 σ1 σ1 σ1 σ
en
Los bloques de roca mueven fácilmente la direccióncinemática
ζ
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página22
Criterio de Mohr
Mohr
más
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página23 Resistencia σn = σ1 + σ3 + σ1 - σ3 Cos2Ø 2 2 ζ = 1 (σ1 - σ3)Sen2Ø 2 σ1 σn σ3 Ø Tabla N0 07 Resistencia Materiales no Cohesivos Ángulo de fricción (Ø) Cohesión (KPa) Arenas 28 34 0 Gravas 34 – 37 0 Roca Triturada: Basalto. Granito. Caliza. Arenisca. 40 50 45 50 35 40 35 - 45 0000 Materiales Cohesivos Ángulo de fricción (Ø) Cohesión (KPa) Arcilla 22 – 27 27 – 32 20 – 50 30 - 70 Roca: Ígneas. Metamórficas. Duras.Sedimentarias Blandas.Sedimentarias 35 45 30 40 35 45 25 35 5,000 55,000 20,000 40,000 10,000 30,000 10,000 20,000
A presión del
a)
c) Condiciones Hidrogeológicas:
Fallas geológicas
Efecto del Agua en la Resistencia agua CARACTERÍSTICA PARA ESTABILIDAD DE TALUDES
Ø
Presencia de agua Subterránea:
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página24
1) Causas de Desestabilización Geológica: Sobre excavación de la base de talud:
1) Aumento delpeso del terreno. 2) Procesos de meteorización.
Lluvia.
reduce la estabilidad del talud. Reduce la resistencia al Terzaghi:cizallamiento. σn ” =σn-u σ= σ ” +u ζ=c ” +tgØ ” σ ” = σ-u 2.4.
3) Relleno de fisuras y grietas.
b) Excavación de taludes escarpados:
Movimiento de aguassubterráneas
4) Cambio en la composiciónmineralógica.
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña 25
c) Circular: Volcamiento:
F.S. = Resistencia al Cizallamiento en la superficie rotura (ζ)
Se consideran, los métodos de equilibrio límite y los métodos numéricos. Entre el método de equilibrio límite tenemos, el Planar y rotura en Cuña; en estos se contempla el factor de seguridad o el coeficiente de seguridad, que es la relación fraccionaria numérica entre la sumatoria de las fuerzas que se oponen al deslizamiento y la sumatoria de fuerzas que inducen el deslizamiento. Si este factor o coeficiente es menor a UNO el talud es inestable, si es mayor a UNO PUNTO UNO el talud es estable
d)
2.6.- CALCULO DE ESTABILIDAD DE TALUDES:
∑ (Fuerzas que inducen al deslizamiento)
F.S. < 1 Inestable
2.5.- CAUSAS DE DESESTABILIZACIÓN GEOTÉCNICA: Planar: Cuña:
F.S. = ∑ (Fuerzas que se oponen al deslizamiento)
b)
Factor de Seguridad (FS):
F.S. > 1.1 Estable
Página
Prácticas inadecuadas de Perforación y voladura. Presencia de planos de debilidad(fracturas, planos de estratificación, zonas de cizalla. Etc.)
a)
TensiónCizallante movilizada en superficierotura (ζmb)
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página26 Cálculo de la estabilidad de taludes Métodos de Cálculo Métodos de Equilibrio Límite Métodos Numéricos Factor o Coeficiente de Seguridad (FS) Exactos Métodos de DovelasPrecisosAproximadosRoturaPlanarRotura en Cuña
Dirección deconcentraciónecorrespondielqueCírculodeslizamiento.demáximorepresentaplanoentalcentrodepolos.
1) Cuando existe una fracturación dominante en la roca.
o Condiciones:
2) Entre terrenos de buenas características de resistencia intercalados por otro de menor calidad.
4) WT > Wp > Ø
A) ROTURA PLANAR
Cresta de Talud.
3) Rumbo de superficie de rotura: + 20 0 con respecto al frente de talud.
Wp WT Ø
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página27
Cresta máxima que representa el plano de talud.
Casos: 1. dSuperficieetalud. 2. Grieta tracciónde 3. deSuperficierotura V Zw H U Z W WT Wp A b) Casos: Z H V Zw U Wf Wp W A 1 2 3 1 2 3
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página28
a)
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página29 Donde: A = H Z_ Sen Wp U = _1_ ǷWZW H Z__ 2 Sen Wp V = _1_ ǷWZ2 W 2 1 Z 2 W = _1_ Ƿ H2 H___ -- 1__ Caso: (a) 2 Tag W p Tag Wf 1 - Z_ 2 Tag Wf - 1 Caso: (b) W = _1_ Ƿ H2 __ H Tag Wp_____ 2 Tag W p Alternativa: Donde: 1 - Z_ P = H__ Sen W p 1 - _ Z_ 2 Q = H____ - 1___ Sen W p Tag W p Tag WF Caso a: Q = 1 - Z 2 Cos W p Tag WF - 1 H Tag W p Caso b: FS = C´A + W Cos Wp – U – V Sen (Wp +∂) TagØ` W SenWp + V Cos(Wp + ∂ ) 2C` P + Q - R (P + S) TagØ` F.S. = ǷH Tag W p_________________ Q + R S__ Tag W p
ZW: altura del agua en la grieta de tracción.
Donde:
DeDirección Deslizamiento.
U: resultante/ presiones intersticiales que actúan en el plano de deslizamiento.
C`y Ø`: parámetros/ Resistencia/ terreno en términos de tensiones efectivas.
H: altura de talud.
A: área de la superficie de deslizamiento (supuesta de ancho unidad).
V: resultante/ presiones intersticiales que actúan en el plano de deslizamiento.
Z: altura de la grieta de tracción.
Círculos máximos que representa el plano correspondiente al centro de concentración de polos.
Cresta de Talud.
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página30
Wt WP
Wp: ángulo que forma el plano de deslizamiento con la horizontal.
R = ǷW_ . _ZW_ . Z_ Ƿ Z H
S = _ZW . _Z_. Sen W p Z H
Cresta máxima que representa el plano de talud.
WF: ángulo del talud con la horizontal.
B) ROTURA EN CUÑA
1) existendos discontinuidades dispuestas oblicuamente la superficie de talud (línea de intersección con inclinación desfavorable).
Cuando
a
C” y ø”: parámetros de resistencia en términos de tensiones efectivas Ɣ: peso específico de la roca.
Plano B SuperiorSuperficie Superficie de talud Plano A FS = 3 (CA X + CBY ) + (A – ƔWX)TgøA + (B - ƔWY)TgøB ƔH 2Ɣ 2Ɣ 3 4 2 1 5
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página31
ƔW : peso específico delagua.
H: altura de la cuña.
3)
WT > Wp > Ø X = ___ SenӨ24________ SenӨ45CosӨ2na Y = ___SenӨ13______ SenӨ35 CosӨ1nb A = _Cos Wa – Cos Wb CosӨnanb_ Sen W5 Sen2 Өnanb B = _Cos Wb – Cos Wa CosӨnanb_ Sen W5 Sen2 Өnanb
Donde:
o Condiciones:
Wa, Wb : buzamiento de los planos A y B. W5 : inclinación de la recta de intersección. Өij : ángulo que forman las rectas de intersección.
2) Común en macizos rocosos con discontinuidades bien marcadas (fallas, fracturas, etc).
X, Y, A: B:factores adimensionales que representa la geometría de la cuña.
Se llaman derrumbes a los desplazamientos violentos pendientes abajo, de una masa de tierra rocosa o mezcla de ambos producidos por la acción de la gravedad, socavamiento, modificación o corte de un talud natural, expansión violenta de las masas rocosas y sobresaturación de agua es de menor magnitud que un deslizamiento típico.
2.7.- FORMASPRÁCTICASPARA ESTABILIDADDETALUDES:
1.Donde:-Intersección del Plano A, con el frente de talud.
5.- Intersección de los planos A y B.
3.- Intersección del Plano A, con la superficie superior del talud.
Se trata de la estabilidad de taludes en ingeniería considerando el comportamiento del declive de los terrenos a los efectos de los efectos geodinámicas externas. Los efectos de derrumbes y deslizamientos constituyen un problema, presentándose una filmología sumamente accidentada, presentándose en diversos tipos de afloramiento rocoso, sus manifestaciones destructivas se extienden en la construcción de obras de ingeniería. Los deslizamientos y derrumbes se desarrollan generalmente por causas naturales como por la fuerte pendiente del terreno, gravedad y condiciones climáticas. Sugiriéndose preliminarmente los estudios geológicos del terreno y un control geotécnico durante la construcción, lo que redundará en la economía, seguridad y estabilidad de las obras civiles. Los taludes (laderas, declives, pendientes etc.) debido a los materiales rocosos que la constituyen tienen comportamientos distintos en razón ala naturaleza de la roca.
La mecánica del deslizamiento, origina un movimiento hacia abajo y hacia afuera de toda masa y presenta las siguientes características generales. La parte superior del área denominada zona de arranque o raíz, la cual va precedida de grietas tensionales y asentamiento, la parte central constituida por la superficie de deslizamiento, donde se desplaza todo tipo de material y la parte inferior, llamada zona de acumulación o lengua la cual se levanta con grietas radiales.
b) Sobresaturación de agua.
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña 32
2.- Intersección del Plano B, con el frente de talud.
Los deslizamientos y derrumbes se desarrollan por causas artificiales, como la modificación del talud y naturales por la acción de gravedad en terrenos con
4.- Intersección del Plano B, con la superficie superior del talud.
c) Desintegración gradual del afloramiento rocoso (erosión).
a) Falta de soporte en la basa del talud
d) Actividad gravitacional.
DERRUMBES:
DESLIZAMIENTO:
e) Movimientos sísmicos.
Página
Denominándose deslizamiento a la ruptura y desplazamiento pendiente debajo de una masa de suelo, roca o mezcla de ambos en forma lenta o rápida, generalmente de gran magnitud producido por:
Para demostrar de la importancia de estudio de los deslizamientos y derrumbes y el daño que ellos pueden producir, daremos algunos ejemplos:
b) Estructurales: diaclasas, grietas y fallas.
La investigación de los deslizamientos comprenden los estudios en el campo y en el laboratorio:
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página33
2) Uso de las fotografías aéreas.
1) Reconocimiento del área de deslizamiento.
3) Mapeo geológico de los taludes y deslazamientos.
fuerte pendiente. En todos ellos el proceso mecánico comienza por la aparición de grietas tensionales o fracturas en la parte alta de la pendiente, sobre las cuales actúa; el agua del mismo modo incrementa el peso del material, originando la perdida de la cohesión del material en si, originándose mayor peso que por los efectos de peso o de gravedad se producen los desplazamiento pendiente abajo en forma lenta o rápida, originándose de este los derrumbes del terreno, en que las taludes se traducen en inestables por estos considerandos .
c) Litológicas: materiales sueltas, (incoherentes), o débiles sobresaturados por elagua que los lubrica.
c) Agricultura y bosques.
7) Las causas del deslizamiento.
5) La determinación de la forma de la superficie de los deslizamientos.
EN EL CAMPO:
Los factores que condicionan los terrenos para la ocurrencia e deslizamientos, desde el punto de vista geológico son los siguientes:
8) La evaluación de los daños producidos.
2) Suelos cohesivos.
f) Movimientos sísmicos.
3. INVESTIGACIÓN GEOLÓGICA DE LOS DESLIZAMIENTOS:
6) Medición de la forma residual horizontal y el Volúmen del material desplazado.
EN EL LABORATORIO:
2. FACTORES QUE FAVOREN LA INESTABILIDAD DE LOS TALUDES:
Los deslizamientos o movimientos de los taludes pueden comenzar debido a: a) Construcción de casas ubicadas al pie de los cerros o en las riberas de los ríos.
1) Testigo de rocas.
d) Estratigráficos: estratos gruesos, fuertes con alteración de capas delgadas.
4) Recursos hidrológicos.
1. IMPORTANCIA DEL ESTUDIO Y CONSECUENCIAS ECONÓMICAS:
e) Climáticos: zonas frígidas, y semiáridas, temperatura, deshielo y precipitaciones fluviales.
d) Hidroeléctricas, túneles, canales, acueductos, y líneas de alta tensión.
a) Geomorfológicos: valles de laderas de fuerte pendiente.
b) Vías de comunicación (carreteras, puentes, ferrocarriles etc.).
6) El podercohesivo de los suelos.
7) Proporción de la consolidación debajo de la compresión.
Con el fin de controlar o corregir un deslizamiento se puede tomar las siguientes
5) Determinación de los módulos de deformación.
Drenaje porgalerías y túneles.
Pernos o anclajes en las rocas.
Cuando el fenómeno es incontrolable se recomienda, efectuar variantes para el caso de trazo de túnel, carretera o reubicación de centros poblados. Es decir realizar los trabajos en otro lugar por el mismo hecho de riesgo que estos tienen frente a las obras a realizar. Estas soluciones están en función directa del valor de las obras que se pretende resguardar o proyectar.
5. VIAS DE COMUNICACIÓN:
Casos típicos de estos fenómenos son las carreteras de nuestra región.
Los afloramientos rocosos distribuidos en la naturaleza, están constituidos por diferentes tipos de rocas, sobre los cuales se proyectan las diversas obras de
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página34
Porhincas de pilotes de concreto simple o armado.
Muros de contención o estructuras similares.
4. MEDIDA DE CORRECCIÓN DE LOS DESLIZAMIENTOS:
Las vías de comunicación que se proyectan a construir, de una topografía accidentada, se ven frecuentemente afectadas por las manifestaciones destructoras de los deslizamientos y derrumbes; estos fenómenos crean problemas y dificultan la expansión y la conservación de las carreteras.
La falta de previsión, desde el punto de vista geológico para las zonas inestables, ocasionan grandes desembolsos de dinero y pérdida e materiales por la paralización del transito, debido a la interrupción de la carretera.
Gran parte de la ruta, para su éxito o fracaso depende de los factores geológicos existente en las zonas de emplazamiento, que muy pocas veces son tomadas en consideración, tanto durante el reconocimiento preliminar del eje de la carretera como su proceso de desarrollo.
Los deslizamientos, derrumbes y huaycos se generan con frecuencia en las épocas de las intensas precipitaciones pluviales, afectan seriamente las carreteras existentes y durante la construcción de estas al efectuar los cortes en laderas empinadas y medias, se producen los derrumbes, desde los más imperceptibles hasta los más espectaculares, comprometiendo la estabilidad y seguridad de la obra.
3) Composiciónmineralógica.
Impermeabilización o endurecimiento de las rocas o suelos por inyección.
Drenajemedidas:superficial de los flujos de agua dentro del área de deslizamiento, mediante cunetas de coronación.
Cortina de vegetación.
4) Los límites de Attenberg o límites plásticos y líquidos.
La mayor parte de los taludes para cortes de carretera, tienen las siguientes inclinaciones establecidas, que está en razón directa con la estabilidad del terreno.
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página35
ingeniería, estas rocas por lo general se encuentran fracturadas diaclasadas, están dispuestas en capas o estratos y tienen diferentes rumbos y Sibuzamientos.alrealizarlos
Esta escala de taludes generalizadas, no esta en función del tipo de naturaleza de las rocas, disposición de los estratos rocosos y condiciones climáticas de las regiones; estos factores deben ser considerados para vaciar los valores de los taludes y desde ya materia de investigación a fin de lograr la estabilidad ideal de un corte, de acuerdo a la necesidad de cada región y clima.
N0 TERRENO HORIZONTAL VERTICAL 1 Roca Cementada 1 10 2 Conglomerados 1 3 3 TierraCompacta 1 2 4 TierraSuelta 1 1 5 Arena 1 ½ 1
cortes o excavaciones de la carretera, no se les da adecuada taludes o no se toma el factor climático que influye en la estabilidad de los mismos, se habrá mal gastado dinero y tiempo porque no se garantiza un buen diseño constructivo, ni el éxito final de la obra.
TALUDES PARA CORTES EN CARRETERA
Estos derrumbes y deslizamientos, que ocurren en las diferentes carreteras se deben así mismo a que no se ha tomado en cuenta el estudio geotécnico para realizar una variante u una mejor consideración para la estabilidad de taludes. Para ello se debe realizar una planificación de intervención secuencialmente de las posibilidades pordonde se considerará el eje de la vía.
Luego de primeramente realizar los estudios geológicos, como los estudios geotécnicos y las consideraciones de estabilidad de taludes, considerando
FLUJO DE HIELO, LODO E HIDRICO
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página36
costo beneficio para la construcción de la carretera. Guiándonos para el trabajo a desarrollar con los siguientes diagramas de intervención de trabajo en campo. Habiéndose recogido las experiencias desarrolladas que han generado confianza y seguridad en el trabajo a realizar en la construcción de vías, estas son las recomendaciones siguientes de los diagramas de trabajos a realizar.
Alud Avalanchao Aluviones Huaycos Inundaciones
Daños
Obras Ingenieríade Agricultura MEDIDASCONTROLDE 1.- Diques, gaviones. 5.- Espigones, dragados. 2.- Encausamiento. 6.- Caballetes. 3. Acueductos 7. Enmallados. 4.- Reforestación. 8.- Reubicación
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página37 REMOCION EN MASA Deslizamientos Derrumbes Hundimientos Asentamientos Solifluxión Reptación TIPO MOVIMIENTODE 1.- Rotacionales 2.- Retrogresivos 3.- Traslacionales. 4.- Losas o planar
DAÑOS
Obras de ingeniería Agricultura ingeniería Centros Poblados ingeniería MEDIDAS DE CONTROL O CORRECCIÓNCION EN MASA 1.- Muros de contención. 2.- Drenaje, túneles, Cunetas. 3.- Impermeabilización. 4.- Hinca de Pilotes. 5.- Cortina de vegetación 6.- Anclajes con Perno. 7.- Modificación de talud. 8.- Reubicación.
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página38 2.8.- EJEMPLOS PRÁCTICOS: a) Rotura Planar 8.82 m 15 m 7.50 m H = 30 m 600 300 30 m Datos: H 30.00 m C` 47.88 kPa Wf 600 Z 15.00 m Ƿ 25.14 kN/m3 Wp 300 ZW 7.50 m ǷW 9.81kN/m3 Ø 300 Solución A = H Z = 30 15 = 30 m. …. (1) SenWp Sen300 U = 1 ǷW ZW H Z = 1 X 9.81X7.50X 30 15 =1103.63 kN 2 SenWp 2 Sen300 m V = 1 ǷW Z2 W = 1 X 9.81X 7.50 2 = 275.91 KN 2 2 m Z 2 15 2 W = 1 ǷH 2 1- H - 1 = 1 25.14X30 2 1 – 30 1 2 TagWp Tag WF 2 Tg300 Tg600 W = 8,164.45 KN/ m ….. (2) F.S. = C” A + W Cos Wp – U – V Sen Wp Tg ø” W SenWp + V CosWp F.S=47.88x30+(8164.45xCos300 –1103.63–275.91Sen 300 )Tg 300 8164.45Sen 300 + 275.91 Cos 300 F.S. = 1.11 ... (3)
SeguridaddeFactor
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página39
I. SENSIBILIDAD DE TALUD (Zw) 0.600.801.001.201.40 0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 Zw II. VARIABILIDAD DE C” 1.081.101.121.14 42 44 46 48 50 52 54 Cohesión (Mpa) Variabilidad de C” C” (Kpa) 43 45 47 49 51 F.S. 1.08 1.09 1.11 1.12 1.13 (FS)SeguridaddeFactor
Sensibilidad de Talud (Zw) (m) 0.00 3.75 7.50 11.25 15.00 1.35 1.25 1.11 0.85 0.78
GRÁFICOS
Zw
F.S.
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página40 III. VARIABILIDAD DE ø 0.961.001.041.081.12 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 Ángulo de Fricción (ø) b) Rotura en Cuña: 40 m. Plano Buzamiento ( 0 ) Dirección Buzamientode(0 ) Propiedades C” (Kpa) Ø” ( 0 ) A 45 105 23.94 20 B 70 235 47.88 30 Talud 65 185 Ɣ = 24.14 KN/ m3 Ɣ = 9.81 KN/ m3SuperiorParte del Talud 12 195 SeguridaddeFactor Variabilidad de ø Ø0 26 27 28 29 30 F.S. 0.99 1.02 1.05 1.08 1.11 A B
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página41 Wa 450 Cos Wa 0.7071 Wb 700 Cos Wb 0.3420 Wᵹ 310 Sen Wᵹ 0.5180 Ө na nb 1010 Cos Ө na nb - 0.191 Sen Ө na nb 0.982 A = Cos Wa - Cos Wb Cos Ө na nb = 1.5475 SenWᵹ Sen2Ө na nb B = Cos Wb - Cos Wa Cos Ө na nb = 0.9557 SenWᵹ Sen2Ө na nb Ө24 650 Sen Ө24 0.9063 Ө45 250 Sen Ө45 0.4226 Ө2na 500 Cos Ө2na 0.6428 X = Sen Ө 24 = 3.3363 SenӨ45CosӨ2na Ө13 620 Sen Ө13 0.8829 Ө35 310 Sen Ө35 0.5150 Ө1nb 600 Cos Ө1nb 0.5000 Y = Sen Ө 13 = 3.4287 SenӨ35 CosӨ1nb ӨA 300 Tg ӨA 0.5570 ӨB 200 Tg ӨB 0.3640 Ɣ 25.14 KN/ m3 ƔW = 0.1951 2 ƔƔ W 9.81 KN/ m3 CA 23.94 KN/ m2 3CA = 0.0714 ƔH CB 47.88 KN/ m2 3CB = 0.1428 ƔH F.S. = 3CA X + 3CB Y + (A - ƔW X) Tg ӨA+ (B - ƔW Y) Tg ӨB ƔH ƔH 2Ɣ 2Ɣ F.S. = 1.8495
Residuales SueloResidual Saprolito Laterita DescompuestaRoca
TIPO Intervalo de Consistencia de Suelo COMPRESIÓN ( t / pie 2) Blanda Blanda < 0.25 Media 0.25 < Media < 0.50 Firme 0.50 < Firme < 1.00 Muy Firme 1.00 < Muy Firme < 2.00 Dura 2.00 < Dura
Alteración completa, intemperización en Alteraciónsitio. y disolución incompleta e intensa. Alteración compleja, por medio ambiente. Alteración avanzada dentro de la roca madre.
Aluviales Aluvio Depositado
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página42
3.1. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS:
Movimiento
2.
Por
ESTUDIO DE SUELOS
Coluviales Coluvio Talo Movimiento
MODO DE FORMACIÓN por ríos y corrientes. aguas de inundación. de suelo pendiente abajo. pendiente abajo, escombro roca.
CAPITULO III
La formación del cerro donde se construye la carretera e edificaciones, que corresponde a su orogénesis cuya formación o rejuvenecimiento es por la deformación compresiva de regiones más o menos extensas de litosfera continental. Se produce un engrosamiento cortical sufriendo sus materiales diversas deformaciones tectónicas de carácter compresivo, incluido plegamiento, fallamiento y también el corrimiento de mantos, da lugar a la meteorización y erosión por tanto a la formación de suelos, bajo las siguientes características. En elque se expresan en los siguientes cuadros, como:
1. Clasificación Geológica de Suelos por la forma de los Depósitos: Clasificación Geológica de los Suelos por su Consistencia:
CLASIFICACIÓN
Clasificación de las
Los deslizamientos debidos a la ruptura y desplazamiento pendiente debajo de masas de suelo, rocas o mezcla de ambos en forma lenta o rápida, de gran magnitud originándose un movimiento hacia abajo y hacia afuera de toda masa y presenta las siguientes características generales. La parte superior del área denominada zona de arranque o raíz, la cual va precedida de grietas tensionales y asentamiento, la parte central constituida por la superficie de deslizamiento, donde se desplaza todo tipo de material y la parte inferior, llamada zona de acumulación o lengua la cual se levanta con grietas radiales. Producidos por:
Página43
En todos ellos el proceso mecánico comienza por la aparición de grietas tensionales o fracturas en la parte alta de la pendiente, sobre las cuales actúa; el agua del mismo modo incrementa el peso del material, originando la perdida de la cohesión del material en si, originándose mayor peso que por los efectos de peso o de gravedad se producen los desplazamiento pendiente abajo en
Lugares Descripción Geológica
2. Metamórficas nChaccha
Tipo
3. Sedimentarias Yupash. Medianaabaja resistencia y dureza.
3. rocas:
Pendiente del 70% desde Chacchan hasta Llanca, siendo duras y pocas alteradas.
el
g) Sobresaturación de agua.
Los derrumbes a los desplazamientos violentos pendientes abajo, de una masa de tierra rocosa o mezcla de ambos producidos por la acción de la gravedad, socavamiento, modificación o corte de un talud natural, expansión violenta de las masas rocosas y sobresaturación de agua es de menor magnitud que un deslizamiento típico.
i) Actividad gravitacional.
j) Movimientos sísmicos.
h) Desintegración gradual del afloramiento rocoso (erosión).
Por Ing.SegundoSilvaMaguiña
f) Falta de soporte en la basa del talud.
1. Ígnea nChaccha
Mediana dureza, homogénea y fracturada.
3.2. SOLUCIÓN PARA DESLIZAMIENTOS Y DERRUMBES:
Los deslizamientos y derrumbes se desarrollan por causas artificiales, como la modificación del talud y naturales por la acción de gravedad en terrenos con fuerte pendiente.
Con el fin de controlar o corregir un deslizamiento o derrumbe se tomaron las siguientes
Drenajemedidas:superficial de los flujos de agua dentro del área de deslizamiento, mediante cunetas de coronación.
Cortina de vegetación.
Pernos o anclajes en las rocas.
Los afloramientos rocosos distribuidos en la naturaleza, están constituidos por diferentes tipos de rocas, sobre los cuales se proyecto la carretera, estas rocas por lo general se encontraron fracturadas diaclasadas, dispuestas en capas o estratos con diferentes rumbos y buzamientos. Se realizaron los cortes o excavaciones para la carretera, como la estabilidad de los mismos.
1. INVESTIGACIÓN GEOLÓGICA:
EN EL CAMPO:
forma lenta o rápida, originándose de este los derrumbes del terreno, en que las taludes se traducen en inestables porestos considerandos .
Impermeabilización o endurecimiento de las rocas o suelos por inyección.
Muros de contención o estructuras similares. Construcción de gaviones.
10) Se hizo el mapeo geológico de los taludes y deslazamientos.
13) Se realizó la medición de la forma residual horizontal y el Volúmen del material desplazado.
11) Se determinaron los módulos de deformación.
La investigación de los deslizamientos se realizó los estudios en el campo y en el laboratorio:
9) Se realizaron los estudios de la composiciónmineralógica.
12) La determinación de la forma de la superficie de los deslizamientos.
Porhincas de pilotes de concreto simple o armado.
La mayor parte de los taludes en la carretera, con las siguientes inclinaciones se establecieron con la estabilidad delterreno.
Para la solución de estos problemas, se desarrollaron el siguiente protocolo:
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página44
EN EL LABORATORIO:
12) Se estudio el podercohesivo de los suelos.
9) Se hizo el reconocimiento del área de deslizamiento.
10) Se obtuvieron los límites de Attenberg o límites plásticos y líquidos.
13) Proporción de la consolidación debajo de la compresión.
2. MEDIDA DE CORRECCIÓN:
8) Se obtuvo testigos de rocas.
11) Ubicación de aforos hidrológicos si lo hubieran.
PorelIng.SegundoSilvaMaguiña Página45 TALUDES PARA CORTES N0 TERRENO HORIZONTAL VERTICAL 1 Roca Cementada 1 10 2 Conglomerados 1 3 3 Tierra Compacta 1 2 4 Tierra Suelta 1 1 5 Arena 1 ½ 1
RECOMENDACIONES / SUGERENCIAS.
Impermeabilización o endurecimiento de las rocas o suelos por inyección.
CAPITULO IV
Al construirse muros de contención en los pies de taludes como estructuras similares o construcción de gaviones se estabilizaron los terrenos.
4.1. ENMALLADO DE TALUDES:
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En la actualidad se recomienda para estabilidad de taludes, para un factor de seguridad lo suficiente con:
a) Malla triple torsión anclada
Al realizarse cortinas de vegetación. Se reforzará la estabilidad de taludes.
Pernos o anclajes en las rocas.
b) Malla triple torsión tendida:
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Porhincas de pilotes de concreto simple o armado.
Se realiza teniendo en cuenta la erosión de las rocas y suelos y para asegurar su estabilidad en eltiempo, se procede en las siguientes modalidades:
La malla anclada o malla reforzada consiste en instalar una malla ceñida al talud, de modo que se evita la caída de materiales. Con este sistema desaparecen las limpiezas periódicas de las cunetas. Además, como la malla se adapta a la forma del talud, su impacto visual es menor. En función de las piedras con riesgo de caída y de la profundidad de la fisuración del talud, los bulones pueden ser pernos o piquetas de menos de un metro con refuerzo de eslingas.
La malla tendida o con contrapeso es una solución que conduce la caída de material, más que detenerla. Las piedras se deslizan de forma controlada entre el talud y la malla, permaneciendo, de este modo, depositadas en la cuneta sin llegar a la calzada o a la vía. Habitualmente actuamos junto a carreteras y vías férreas.
Como conclusión para la estabilidad de taludes se deberá tener presente, los siguientesDrenarprocedimientos:ensuperficiede flujos de agua dentro del área de deslizamiento, mediante cunetas de coronación. Se estabilizaran los terrenos.
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Consiste en confinar y asegurar grandes masas mediante su recubrimiento con paneles de red de cable de acero, que, a su vez, se ciñen y sujetan con bulones o anclajes de barra y cable. En determinadas ocasiones se puede combinar la red de cable con otras técnicas, como la colocación de mallas para confinar piedras pequeñas o la instalación de geomallas con hidrosiembra para inducir a la revegetación de la superficie y la reducción del impacto visual de la actuación.
d) Red de cable:
Con una combinación de técnicas, como los bulones o anclajes de barra, las mallas de triple torsión reforzadas y la revegetación o el gunitado, se pueden estabilizar taludes en desmontes de hasta unos 80º. Además, se hace de forma más económica y se logra una mejor integración en el paisaje que con soluciones convencionales como los muros de hormigón. .
La colocación de bulones o anclajes de barra, tanto activos como pasivos, es una técnica de sostenimiento y refuerzo de taludes que tiene el objetivo de evitar grandes desprendimientos y que se realiza mediante la cosida de macizos rocosos con fisuras, sujeción de bloques individuales y grandes masas en general. En el extremo interior de la barra, ésta se une a la roca sana y estable con la inyección de lechada de cimiento formando el bulbo, y, en el extremo exterior, con la placa de repartimiento y la hembra, y fija, de este modo, el macizo inestable.
e) Estabilización y refuerzo de desmontes:
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c) Perforaciones y anclajes:
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La gunita es una mezcla de agua, árido, cemento y aditivos que, con la bomba y el cañón adecuados, se proyectan sobre la superficie a recubrir. La técnica de la proyección de hormigón se aplica en taludes, pero igualmente se puede aplicar en bocas de túneles, embalses, etc. Nosotros la combinamos con otras, como la malla anclada con bulones, para conseguir una solución integral. Para mejorar su integración paisajística se puede complementar con hidrosiembras en los terrenos colindantes o se puede tematizar convirtiendo el espacio en un conjunto rocoso sin impacto visual. Así se asegura por un tiempo la estabilidad del talud por lo que es importante el shocrateo en fallas y fracturas del terreno, siempre y cuando no sobrepasen el ángulo de falla.
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g) Hormigón proyectado o gunitados:
Los muros verdes (del inglés green wall), muros de tierra o muros ecológicos son terraplenes compactados y armados horizontalmente con geomallas de alta durabilidad y resistentes a la tracción. Por su cara exterior van recubiertos con otras telas selectivas que permiten su revegetación impermeabilizándolos, controlando, de este modo, la pérdida del suelo. Permiten la construcción de estructuras de contención con pendiente variable de hasta 80º y sin limitaciones de altura, con la parte frontal del muro totalmente vegetalizada e integrada al paisaje. Se obtienen unos resultados espectaculares, con bajo impacto visual comparado con el producido por otro tipo de estructuras de distinto material.
f) Muros verdes:
h) Gaviones de malla de triple torsión:
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Insumos:
Los productos que se emplean en la mezcla constan de polímeros para mejorar la germinación como retenedor de humedad y estabilizador de suelo, proporcionando valiosos nutrientes para ayudar a combatir enfermedades
4.2. HIDROSIEMBRA:
Puntualmente y en lugares que tengan algún valor estético, instalamos gaviones construidos con redondos torneados o secciones cuadradas de madera tratada, rellenos de piedra de las mismas características que la usada para los gaviones de malla.
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i) Gaviones de madera:
Fibra de Madera o Caña de Azúcar: Mejora consistencia de la mezcla, aportando materia orgánica para la protección del suelo y reteniendo agua. Fibra orgánica con Adherente: Proporciona características orgánicas de un fijador, creando la unión física de la mezcla con el suelo o pendientes.
Los muros de gaviones se comportan como un muro de gravedad y se recomiendan por su adaptación a los asientos, la alta capacidad de drenaje y su atractiva integración al medio. Los gaviones metálicos consisten en paralelepípedos construidos con malla de triple torsión, que se llenan con piedra, ya sea redonda o en forma de guijarro, y tensados por alambre.
Usos:
Alcanza grandes alturas en taludes difícilmente asequibles. Productividad de siembra; hasta 2.5 ha/día dependiendo de la máquina. Menor requerimiento de mano de obra (1 Operario y 2 ayudantes). Reduce el riesgo de accidentes en trabajo en pendiente. Contribuye a mejorar las condiciones del suelo.
Los aditivos indispensables para la revegetación del suelo son:
Proyectos de carreteras Reclamación y Minas Control de erosión y estabilización Ventajas
Técnica de siembra acuosa (Hidro mecánica), que consiste en rociar una mezcla compuesta de agua, semillas, fertilizante, adherente, gel, mulch y bioestimulante, sobre el suelo que se desea revegetar.
Bioestimulante: Mejora el rendimiento de la germinación, mejorando el desarrollo de las raíces, estructura y vida del suelo.
Fertilizante: Otorga a las semillas y alsuelo los nutrientes indispensables para acelerar el crecimiento y germinación de las plantas.
Micorrizas: Mejorador de suelo, que ayuda a las plantas asimilar los nutrientes del suelo.
Máquinas:
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Colorante: Se utiliza como estética de aplicación a la mezcla proporcionando un color verde temporal, sin dañar los insumos.
Regulador de PH: Dependerá de los factores y condiciones del suelo para el control de la acidez.
Turba: Aporta materia orgánica al suelo.
Diseñados para realizar un trabajo rápido mediante un disparo hidráulico que puede alcanzar hasta los 70 m. según el modelo de máquina. Los modelos están disponibles para cada tipo de trabajo y dependiendo del tamaño estos pueden ser montados sobre camiones o remolcados.
Polímero: Funciona como un retenedor de agua absorbiendo más de 400 veces su propio peso en agua para luego liberarlo, mejorando así la dispersiónde los fertilizantes.
UNIVERSIIDAD NACIONAL Santiago Antúnez de Mayolo HUARAZ ANCASH PERÚ
Modelos:Entrelos principales modelos para la operación de la hidrosiembra se tienen las siguientes que amoldan al tipo de terreno a realizar los T30trabajos:,T60S , T60T , T75S , T75T , T90S , T90T , T120S , T120T , T120NG , T170 , T280 , T330 , T440
BIBLIOGRAFIA
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iInaccés Geotécnica Vertical SL Aplicado a Taludes (2005) Buenos Aires Constructora'Argentina.Ginesta. Asociados: (1992). Estabilidad de Taludes. Madrid Ing.España.MSc. Hernán Gavilanes (2007). J Parámetros de Geotécnia y Estabilidad de Taludes. Madrid España. Derechos Reservados © 1999 TECNOSUELO, S. A.DE C.V. Copyright ANEXOS
Constructora Ginesta Asociados (1992) “Estabilidad de taludes”. Madrid España. Gavilanes Hernán (1992) “Parámetros de Geotécnia y Estabilidad de taludes”. Madrid España. Hock & Brawn (1998). “Mecánica de rocas”. Estabilidad de Taludes México – México.
Egresado: Segundo Silva Maguiña Facultad de Ingeniería de Minas Geología y Metalurgía