ESTABILIDAD DE TALUDES

CONCEPTOS GENERALES DE ESTABILIDAD DE TALUDES

• LA ESTABILIDAD DE UN TALUD SE DETERMINA POR LA RELACIÓN EXISTENTE ENTRE LAS FUERZAS QUE TIENDEN A PRODUCIR LA INESTABILIDAD Y LAS FUERZAS RESISTENTES PRODUCIDAS POR LAS CARACTERÍSTICAS DEL MACIZO ROCOSO

• LA RELACIÓN ASÍ EXPLICITADA DA ORIGEN AL DENOMINADO PRINCIPIO DE EQUILIBRIO LIMITE.

FUERZAS PROVOCADORAS DE LA INESTABILIDAD

• ESFUERZOS DEBIDO AL CAMPO TECTONICO RESIDUAL

• ACCIÓN GRAVITACIONAL• PRESENCIA DE AGUA, ETC.,

FUERZAS RESISTENTES DEL MACISO ROCOSO

• COHESIÓN• FRICCIÓN DEL MATERIAL.

• LOS MÉTODOS FRECUENTEMENTE UTILIZADOS EN EL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCA, BUSCAN DETERMINAR EL EQUILIBRIO LIMITE ENTRE LAS ROCAS FACTIBLES DE DERRUMBAR.

• SE HAN DESARROLLDO MODELOS PARA SUPERFICIES DE FALLA QUE PLANTEAN PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS PARA LA ESTABILIDAD DE BLOQUES LIMITADOS POR PLANOS DE DISCONTINUIDADES GEOLÓGICAS (FALLAS, FRACTURAS).

COLAPSO DE BANCOS DE 20 metros

Mina Chuquicamata (12 millones de toneladas)

• UNA METODOLOGÍA DE ANÁLISIS ALTERNATIVA IMPLICA RECURRIR A LA EXPERIENCIA ACUMULADA EN DIFERENTES FAENAS MINERAS PARA OBTENER DATOS SOBRE ALTURA, ÁNGULO DE TALUD, Y SU ESTABILIDAD EN EL TIEMPO.

• LO ANTERIOR HA PERMITIDO DESARROLLAR MODELOS DE COMPORTAMIENTO DE TALUDES EN FUNCIÓN DE SU ESTABILIDAD.

• LA INFORMACIÓN RELACIONADA CON EL ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE TALUDES EN PROFUNDIDAD ES ESCASA.

• ALGUNAS CURVAS DE DISEÑO PERMITEN CONCLUIR PARA UN DETERMINADO FACTOR DE SEGURIDAD Y ALTURA, EL ÁNGULO DE TALUD CORRESPONDIENTE.

• EN GENERAL ESTAS CURVAS NO ENTREGAN INFORMACIÓN PARA PROFUNDIDADES MAYORES A TRESCIENTOS METROS.

ANTECEDENTES SOBRE TALUDES DE GRAN DIMENSION

• LAS TÉCNICAS DE EQUILIBRIO LIMITE INVARIABLEMENTE REDUCEN LA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO DE LAS ROCAS EXCAVADAS A UN FACTOR DE SEGURIDAD.

• ESTE FACTOR SE EXPLICITA COMO EL CUOCIENTE ARITMÉTICO ENTRE LOS ESFUERZOS EN PRO DEL DESLIZAMIENTO DE LOS TALUDES Y LOS ESFUERZOS RESISTENTES INVOLUCRADOS.

• EN GENERAL, SI EL FACTOR DE SEGURIDAD ES IGUAL O MAYOR QUE 1.0 EL TALUD ES ESTABLE, Y SI EL CUOCIENTE ES MENOR QUE 1.0 LA ROCA DE DICHO TALUD ES INESTABLE.

T

W

N

β

ESTABILIDAD DE TALUDES DESCOHESIVOS

T = W sen β

N = W cos β

σ = (W/A)cos β

τ = C + σ tanφ

F.S. = Fuerzas Resistentes / Fuerzas Actuantes

F.S. = τΑ/T = (C + σ tanφ ) A / (W sen β)

F.S. = (CA + Ασ tanφ ) / (W sen β)

F.S. = (CA + Α(W/A)cos β tanφ ) / (W sen β)

F.S. = (CA + Wcos β tanφ ) / (W sen β)TERRENO DESCOHESIVO (C=0) :

F.S. = Wcos β tanφ / W sen β

F.S. = tan φ / tan β

Nota:

Para F.S. = 1 φ = β

PARA MINERÍA A CIELO ABIERTO :

TALUD DE BANCO : F.S. = 1.0 – 1.3

TALUD ENTRE RAMPAS : F.S. = 1.3 – 1.5

Superficie de Rotura de Talud

Superficie de Rotura de Pie

Superficie de Rotura de Base

INCORPORACION DE DATOS:- LITOLOGIAS

- SISTEMAS DE FRACTURAS

- NIVEL FREATICO

EQUILIBRIO LIMITE DE BISHOP

Y Centro

H

wN

T

α

αn

α1

θ

β

R

x

Δx

hn

PROCEDIMIENTO

SEAN: C, φ, γ PARAMETROS DEL MATERIAL

R, θ PARAMETROS DEL CIRCULO DE FALLA

• SE UBICA EL CENTRO DEL CIRCULO DE FALLA SEGÚN EJE COORDENADO

• SE DIBIDE LA SUPERFICIE DE FALLA EN nREBANADAS DE ALTURA hn Y ANCHO Δx

• Wn = (hn) x (ΔX) x ( γ )

• Nn = (Wn) x cos(α)

• Tn = (Wn) x sen(α)

F.S. = Σ(C R θ + Νn tanφ) / Σ Τn

METODOLOGIA DE EQUILIBRIO LIMITE SOFTWARE SLIDE

FACTOR DE SEGURIDAD

ZONIFICACION DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES PARA UNA EXCAVACION OPEN PIT

ANALISIS DE ESTRUCTURAS PARA ESTABILIDAD DE TALUDES

• EN LOS MACIZOS ROCOSOS, LOS MODOS EN QUE FALLA EL MACIZO Y LA ESTABILIDAD DEL MISMO SON CONTROLADAS EN UNA GRAN MANERA POR LA INTERSECCION DE LA S DISCONTINUIDADES PRESENTES, CON LA SUPERFICIE DE EXCAVACION.

• ESTAS DISCONTINUIDADES AL INTERSECTARSE CON LAS SUPERFICIES DE EXCAVACION PUEDEN FORMAR BLOQUES QUE NO REVISTAN NINGUN PELIGRO PARA LA OPERACIÓN, PERO OTRAS CONFIGURACIONES DE BLOQUES PUEDEN SER DE REAL PELIGRO PARA LA OPERACIÓN.

CUÑAS Y BLOQUES EN CONDICION DE DESLIZAMIENTO POTENCIAL

EXCAVACIONINSEGURA

CONCENTRACION DE POLOS Y

PLANOS DE LAS ESTRUCTURAS PRINCIPALES

ANALISIS PROBABILISTICO DE DESLIZAMIENTO DE CUÑAS Y BLOQUES

SOFTWARE SWEDGE

ZONIFICACION DE TIPOS DE FALLAMIENTOS SEGÚN LA CONDICION ESTRUCTURAL

• DE TODO LO ANTERIOR SE CONCLUYE QUE LOS ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS AHORA DISPONIBLES PARA DIMENSIONAR O EVALUAR LA ESTABILIDAD DE TALUDES EN PROFUNDIDAD SÓLO CONSIDERAN LA TÉCNICA DE EQUILIBRIO LIMITE.

• SE DEBE DESTACAR QUE ESTA METODOLOGÍA NO PERMITE INCLUIR EN EL ANALISIS DE LA ESTABILIDAD DE UN TALUD:

• LA DEFORMABILIDAD DEL TALUD Y• LOS SISTEMAS DE ESTRUCTURAS

CONDICIONES DE DEFORMACION

• EN TODA OPORTUNIDAD QUE SE REALIZA UN PROCESO DE DESCARGA, LA ROCA CONSTITUTIVA DE LOS TALUDES DEBE ACOMODARSE A UNA NUEVA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO.

• LO ANTERIOR SE TRADUCE EN UNA CAPACIDAD DE DEFORMACIÓN DE DICHA ROCA.

• ESTE COMPORTAMIENTO PUEDE SER EVALUADO DIRECTAMENTE CON LA REPRESENTACIÓN DEL VECTOR DESPLAZAMIENTO DEL MACIZO ROCOSO, QUE CONSTITUYE DICHOS TALUDES.

TENDENCIA AL DESPLAZAMIENTO DEL TALUD DE UNA LADERA

DESPLAZAMIENTO DE TALUDES

FACE 1

FACE 2

DESPLAZAMIENTOS < 2 cm.2 cm. < DESPLAZAMIENTOS < 6 cm.

DESPLAZAMIENTOS > 6 cm:

• VARIACION DEL MODULO DE YOUNG• EL ACOMODO DE DEFORMACIÓN PODRÍA

CONFINAR ALGÚN SECTOR, POR SOBRE SU CAPACIDAD INTRINSICA, EN ESTE CASO, SE PRODUCE UN EVENTO ESPONTÁNEO SIMILAR AL ESTALLIDO DE ROCA (ROCKBURST) DE LA MINERÍA SUBTERRÁNEA.

• TAMBIÉN ES LICITO DEDUCIR QUE LA ROCA PUEDE EXPERIMENTAR UN PROCESO DE DESCONFINAMIENTO DE SU CONDICIÓN INICIAL VIRGEN, RAZÓN POR LA CUAL LOS MÓDULOS DISMINUIDOS PUEDEN ASOCIARSE A MATERIAL “SUELTO”, ES DECIR, MATERIAL QUE PROBABLEMENTE EXPERIMENTÓ LOS MAYORES EFECTOS DE DEFORMACIÓN

• LAS ROCAS, EXPERIMENTAN SIGNIFICATIVAS MODIFICACIONES DE SU MÓDULO DE DEFORMACIÓN (E) CONFORME LA MAGNITUD DE LOS ESFUERZOS QUE LA CONFINAN.

n

E = KPo (σ3 / Po ) Donde:

E : Modulo deformación in-situ.

σ3 : Esfuerzo confinante.Po : Presión atmosférica.K y n : Constantes de la roca.

• (*) Formula extractada de documento 'ANALYSIS OF UNDERGROUND OPENINGS IN ROCK BY FINITE ELEMENT METHODS', FINAL REPORT, APRIL 1973, U.S. BUREAU OF MINES.

VARIACIÓN DEL MODULO DE DEFORMACIÓN (E)

DECREMENTO DEL MODULO

INCREMENTO DEL MODULO

VARIACION DEL MODULO DE YOUNG

FACE 1

FACE 2

FACE 3

DECREMENTO DE MODULO

MODULO SIN VARIACION

INCREMENTO DE MODULO

FACTOR DE SEGURIDAD SEGÚN ESFUERZOS PRINCIPALES

• UN CRITERIO DE FALLAMIENTO, UNIVERSALMENTE ACEPTADO POR LA MECANICA DE ROCAS, LO CONSTITUYE EL CRITERIO DE MOHOR.COULOMB.

• FORMULA UN FACTOR DE SEGURIDAD EN FUNCION DE LOS ESFUERZOS GENERADOS EN LA ROCA, EL ANGULO DE FRICCION INTERNA Y LA COHESION

C x cos(φ) + 0.5 x (σmax + σmin) x sen(φ)

0.5 x (σmax - σmin)F.S. =

FACE 1

FACE 2

FACE 3

FACTOR DE SEGURIDAD > 1.2

1.0 < FACTOR DE SEGURIDAD < 1.2

FACTOR DE SEGURIDAD < 1.0

FACTOR DE SEGURIDAD

FACTOR DE SEGURIDAD

CONDICION IN-SITU

CONDICION HUMEDA

PRODUCTIBIDAD DE TALUDES

SE BASA EN EL AUMENTO DE LA PRODUCION MEDIANTE LA VERTICALIDAD DE LOS TALUDES, EN BASE A:

• UTILIZACIÓN DE TECNICAS DE PRECORTE

• CONTROL ESTRUCTURAL

•BARRERAS DE CONTENCION

• SOSTENIMIENTO OPCIONAL Y/O PUNTUAL

ESPECIFICACIONES PARA APLICACIÓN DEL SISTEMA PRECORTE

TALUD GLOVAL SUB-VERTICAL

SOSTENIMIENTO OPCIONAL

• PERNOS EXTENDIBLES• CABLES

BARRERAS DE CONTENCION

- SOSTENIMIENTO DE TALUDES

- PERNOS O CABLES Y CONCRETO LANZADO