Trabajo 4 Metodo de Análisis de Estabilidad de Taludes Parte 4.doc.pdf
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7/28/2019 Trabajo 4 Metodo de Anlisis de Estabilidad de Taludes Parte 4.doc.pdf
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1. Analisis de falla en cua
La falla en cua ocurre cuando la masa de roca se desliza a lo largo
de dos discontinuidades que se interceptan en un ngulo oblicuo a la
superficie del talud (Figura 14.a). La formacin de una falla en cua depende
primordialmente, de la litologa y de la masa de roca. El anlisis cinemtico(Figura 14.b) de una falla en cua es controlado por la orientacin de la lnea
de interseccin de los dos planos. (Suarez, 1998).
Segn Suarez en 1988, las condiciones estructurales que se deben
cumplir son las siguientes:
a. La direccin de la lnea de interseccin debe ser aproximadamente
cercana a la del buzamiento de la superficie del talud.
b. El buzamiento de la lnea de interseccin debe ser menor que el de la
superficie del talud.
c. El buzamiento de la lnea de interseccin debe ser mayor que el ngulo
de friccin promedio de las dos superficies.
Figura 14.a. Falla en cua
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Figura 14.b. Esquema general de la falla en cua
Figura 14.c. Anlisis cinemtico de la falla en cua (Hoek y Bray, 1981).
Una vez se ha realizado el anlisis cinemtico (Figura 14.c), usando
mtodos estereogrficos, se puede calcular el Factor de Seguridad:
a. Caso general
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Dnde:
Ca y Cb = cohesiones
a y b = ngulos de friccin
r = Peso unitario de la roca
w = Peso unitario del agua
H = Altura total del bloque
X, Y, A y B dependen de la geometra
a y b = Buzamiento de los planos a y b
i = Buzamiento de la interseccin
b. Talud drenado
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c. Talud no cohesivo
C = 0 (solo friccin)
d. Igual ngulo de friccin en los dos planos
2. Anlisis de falla al volteo
Las fallas al volteo ocurren en masas de roca que estn subdivididas en
una serie de columnas de gran buzamiento y con rumbo aproximadamente
paralelo a la superficie del talud (Figura 15.a). En la falla al volteo la columna
de roca rota alrededor de un punto cerca a la base de la misma columna(Figura 15.b). (Suarez, 1998).
Figura 15.a. Falla al volteo.
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Figura 15.b. Esquema general de la falla al volteo.
Segn Suarez en 1988, el anlisis cinemtico requiere para que ocurra
volteo, que se presenten las siguientes condiciones:
a. El rumbo de las capas debe ser aproximadamente paralelo a la superficie
del talud. En ningn caso la diferencia debe ser superior a 20 grados (Figura
15.c).
b. El buzamiento debe cumplir la siguiente condicin:
Dnde:
p = Buzamiento de las capas
f = Buzamiento de la superficie del talud
p= Angulo de friccin a lo largo de los planos.
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Figura 15.c. Anlisis cinemtico de la falla al volteo (Norris y Wyllie, 1996)
Considerando un bloque de roca que descansa sobre un planoinclinado, tal como es mostrado en la figura 15.d, en este caso, las
dimensiones del bloque son definidas por la altura h y la base de longitud b, se
asume que la fuerza resistente del movimiento hacia abajo del bloque es
debido solamente a la friccin, es decir c=0.
Cuando el vector que representa el peso del bloque cae fuera de la
base, el deslizamiento del bloque ocurre si la inclinacin del plano es mayor
que el ngulo de friccin. Sin embargo, cuando el bloque es alto y delgado (h >
b) el vector del peso puede caer fuera de la base b y, cuando esto ocurre, el
bloque volcara, es decir, rotara alrededor de su borde de contacto ms bajo.
Las condiciones para el deslizamiento y/o volcamiento para este bloque
simple es definida en la figura 15.e. Las cuatro regiones de este diagrama son
definidas de la siguiente manera:
Regin 1: a tan a El bloque es estable, no se deslizar ni
volcar
Regin 2: a > y b/h > tan a El bloque deslizar, pero no tendr
volcamiento
Regin 3: a < y b/h < tan a El bloque se volcar, pero no tendr
deslizamiento
Regin 4: a > y b/h > tan a El bloque puede deslizar y volcarse
simultneamente.
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Figura 15.d. Bloque de roca sobre plano inclinado
Figura 15.e. Condiciones para el deslizamiento y volcamiento
de un bloque sobre un plano inclinado
Las roturas por volcamiento se pueden reproducir fcilmente mediante
modelos fsicos; puesto que este tipo de roturas es bsicamente bidimensional,
el modelo en dos dimensiones es suficiente.
El anlisis de equilibrio lmite de un volcamiento con base escalonada,
consiste en tantear diversos valores de (tg ) hasta conseguir una situacin
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de equilibrio, comparar este valor (requerido) con el valor real ( posible). El
coeficiente de seguridad vendra definido por:
Naturalmente la situacin de equilibrio puede ser sin fuerzas externas, o
con la introduccin de fuerzas (por ejemplo de anclajes) en la parte baja del
corte.
El anlisis presentado puede ser aplicado solamente a muy pocos casos
de falla por volcamiento y por lo tanto es evidente que no es una herramienta
de diseo de taludes en roca de la actualidad.