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7/21/2019 Clase 10 Mecanica de Roca Capa
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaTALUDES
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaPARAMETROS GEOTECNICOS
Propiedades ndice que influyen en la estabilidad de taludes
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaClasificacin de los macizos rocosos para su excavacin
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaInfluencia de las caractersticas
estructurales
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estructurales
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaInfluencia de las caractersticas
estructurales
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaTabla de Resistencia
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaEstabilidad de Taludes
Causas de desestabilizacin
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaModos de Rotura en Taludes Rocosos
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaMETODOS DE CALCULO DE ESTABILIDAD.
Los mtodos de calculo para analizar la estabilidad de un talud se pueden
clasificar en dos grandes grupos.
Mtodos de equ il ib rio lim ite.
Se basan exclusivamente en las leyes de la esttica para determinar el
estado de equilibrio de una masa de terreno potencialmente inestable, notienen en cuenta las deformaciones del terreno. Suponen que la resistencia
al corte se moviliza total y simultneamente a lo largo de la superficie de
corte.
Mtodos de clcu lo de deformac iones.
Consideran en el clculo las deformaciones del terreno, adems de las
leyes de la esttica. Su aplicacin prctica es de gran complejidad y al
problema debe estudiarse aplicando el mtodo de los elementos finitos u
otros mtodos numricos.
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Mtodos de Calculo
Mtodos de Equilibrio lmite Mtodo del calculo de deformaciones
Exacto Mtodo de Dovelas
Rotura PlanarRotura de cua
Aproximados
Precisos
Mtodos Numricos Elementos Finitos
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaMtodos de equilibrio limite.
Se pueden clasificar en dos grupos.
a) Mtodos exactos. La aplicacin de las leyes de la esttica proporciona una
solucin exacta del problema (ausencia de deformaciones, factor de seguridadconstante en toda la superficie de rotura), esto solo es posible en casos de
geometra sencilla, como por ejemplo la rotura planar y rotura por cuas.
b) Mtodos no exactos. En la mayora de los casos la geometra no permiteobtener una solucin mediante la esttica, el problema es hiperesttico y ha de
hacerse una hiptesis previa que permita su solucin.
Dentro de los cuales tenemos:
a) Estabilidad global de la masa de terreno, hoy en desuso.
b) Mtodo de dovelas, que consideran a la masa deslizante dividida en
una serie de fajas verticales.
Adems se distinguen dos mtodos mas:a) Mtodos aproximados, no cumplen todas las ecuaciones de
la esttica, se pueden citar como ejemplo los mtodos de
Fellenius, Jambu y Bishop simplificado.
b) Mtodos precisos o completos, cumplen todas las
ecuaciones de la esttica, los mas conocidos son:
Morgenstern-price, spencer y bishop riguroso.
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaMtodo de dovelas.
Los mtodos de dovelas consideran el problema bidimensional, por lo quela estabilidad del talud se analiza en una seccin transversal del mismo. La
zona de terreno potencialmente deslizante se divide en una serie de fajas
verticales, estudindose el equilibrio de cada una de ellas.
En la figura se puede observar una dovela con el sistema de fuerzas que
actan sobre ella, en el supuesto que existan n dovelas el numero deincgnitas que aparece es:
n Valores de fuerza N en las bases de las dovelas.
n-1 Valores de las fuerzas tangenciales X en las caras laterales de las
dovelas.
n-1 Valores de las fuerzas normales E en las caras laterales de las dovelas.
n-1 Valores de b que definen los puntos de aplicacin de estas ultimas.
1 Valor del factor de seguridad.
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Dentro de los mtodos de dovelas
tenemos los siguientes:
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaMtodos aproximados
Mtodo simplificado de Bishop (1955)
Supone que las fuerzas en las caras laterales son horizontales o lo que eslo mismo, que los n-1 valores de X son nulos. Solo satisface el equilibrio
de momentos y no el de fuerzas horizontales, es un mtodo de aplicacin a
lneas de roturas circulares.
Mtodo ordinario de Fellenius (1927)
Se basa en la suposicin de que la resultante de las fuerzas laterales en las
caras de las rebanadas acta paralelamente a las mismas. Solo satisface el
equilibrio de momentos, anlogamente solo tiene aplicacin a superficies
de roturas circulares.
Mtodo de Janbu (1954)
Supone conocido los n-1 valores de b, posiciones de los empujes
normales a las caras de las dovelas, es de aplicacin a lneas de rotura
cualesquiera. No cumple el equilibrio de momentos y si el de fuerzas.
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Mtodo de Morgenstern-price (1965)
Es un mtodo de aplicacin a lneas de rotura cualesquiera. Se basa en la
suposicin de que la relacin entre las fuerzas tangenciales y normales enlas caras laterales de las dovelas se ajusta a una funcin, que es preciso
definir previamente, multiplicada por un parmetro. Este parmetro es la
incgnita que completa el problema. El mtodo satisface todas las
ecuaciones de equilibrio.
Metodo de Spencer (1967)Igual al anterior, considerando como funcin una constante, que constituye
el parmetro necesario para completar el problema.
Se han realizado Comparaciones entre los mtodos precisos y aproximados, para
conocer cual de ellos es mas til por su exactitud y economa, esto fue hecho porWHITMAN y BAILEY (1967) y se llego a la conclusin que el mtodo mas exacto
es el de MORGENSTERN-PRICEy el mtodo de BISHOP presenta errores
mximos de 7%, siendo lo normal 2%, en contraste el mtodo de FELLENIUS
puede ocasionar graves errores hasta de un 40%.
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaMtodo de calculo de deformaciones.
Entre los principales defectos de los mtodos de calculo basados en el estudio del
equilibrio limite, se cuenta el hecho de prescindir completamente del estado de
deformaciones del terreno y el considerar el mismo factor de seguridad en cada punto de
la lnea de rotura.
Los mtodos de calculo de deformaciones utilizando el mtodo de elementos finitos
(M.E.F.). Subsanan ambas limitaciones, aunque a costa de una ejecucin mucho mas
laboriosa.
Este mtodo puede ser aplicado en:
Rocas
a) Comportamiento resistente.
b) Relacin entre la deformacin tangencial y la tensin tangencial.
c) Relacin entre la tensin normal y el acortamiento entre las discontinuidades.
d) Dilatancia.
Suelos
Aqu se establece una hiptesis a priori, de cual seria la lnea de rotura o cuando se trata de
procesos de re anlisis de roturas ya producidas.
Si no ocurren ambas circunstancias el mtodo puede ser inviable en la practica por su
laboriosidad, puesto que obligara a discretizar mallas de elementos finitos diferentes para cadalnea de rotura tanteada.
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Caso a
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Caso b
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Ejemplo
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PP
PP
CosVSenW
TanSenVUCosWACFS
''
mSenSen
ZHA
P
3030
1530
mKnmxmxm
knx
Sen
ZHZU
P
WW /63,1103305,781,92
1
2
13
mKnmxm
knxZV WW /91,275)5,7(81,9
2
1
2
1 23
2
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tP TgTg
H
Z
HW
1
1
2
1
2
2
m
KN
TgTgmxm
KN
xW 45,164860
1
30
30
151
)30(14,252
2
2
3
3091,2753045.1648
303091,27563,10313045,16483088,472
CosSenx
TanSenCosxmx
m
KN
FS
1,1FS
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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaTABLA DE CAPACIDAD PORTANTE
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TABLA DE CAPACIDAD PORTANTE
Facultad de Ingeniera de Minas TacnaEJEMPLO
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EJEMPLO
Determinar la capacidad portante del terreno en el cual se diseara un
acceso de equipos para la mina, e indicar si es posible que por el acceso
puedan maniobrar volquetes con carga grandes con presin especifica de
620 kpa.
Peso especifico= 5.14 kn/m3
Ancho del terreno= 5 m
Profundidad=1 m
Angulo de friccin=22
Cohesin del terreno=0.2 kn/m2
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Determinar la capacidad portante para la siguiente estructura el el terrenoen el cual se diseara la bases de una chancadora.
Peso especifico= 19.0 kn/m3
Angulo de friccin=30
Cohesin del terreno= 20 kn/m2
EJEMPLO
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Fin