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Análisis Cinemático

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Universidad Nacional de Ingeniería
Facultad de Ingeniería Geológica, Minas y Metalúrgica
Escuela Profesional de Ingeniería Geológica
CURSO DE GEOMECÁNICA
GE-823
ANÁLISIS CINEMÁTICO DE TALUDES
MSc. Ing. Angel Mamani Mayta
amamani@uni.edu.pe
Contenido del curso
❑ Introducción
❑ Rotura tipo planar
❑ Rotura por cuña
❑ Rotura por volcamiento
❑ Rotura circular
Introducción
❑ Análisis que permite identificar
mecanismos de falla con control de
estructuras.
❑ Los mecanismos de falla se producen
dependiendo de la orientación y de las
estructuras de excavación.
❑ Es posible identificar los siguientes
mecanismos de rotura:
a) Rotura planar
b) Rotura por cuña
c) Rotura por volcamiento
d) Rotura circular.
Introducción
❑ Talud de altura del orden
del tamaño de los bloques.
❑ Estabilidad y deformación
controlada por estructuras.
❑ Deslizamiento o
mecanismo de rotura por
cuña, debido a la presencia
de dos sistemas de
discontinuidades.
Introducción
❑ Corte de la carretera en
macizo rocoso competente
y estratificado.
❑ Al lado derecho de la
carretera, la estratificación
produce mecanismo de
rotura por volcamiento.
❑ Mientras, a lado izquierdo
la estratificación ocasiona
mecanismo de rotura por
planar.
Introducción
❑ Proyección estereográfica
❑ Datos de entrada en el DIPS:
Dirección del
buzamiento/Buzamiento
(DipDir/Dip)
❑ Tener en cuenta lo siguiente:
a)
Plano
b)
Polo (Línea perpendicular al
plano)
Mecanismos de rotura
Rotura PLANAR
Rotura por CUÑA
Rotura por Volcamiento
Mecanismos de rotura
Rotura ROTACIONAL: en suelos o rocas muy alteradas con
comportamiento de suelos
Mecanismos de rotura - Planar
Condiciones para su ocurrencia
❑ Debe existir una estructura (plano
débil) y pertenecer al dominio
estructural en el sector estudiado.
❑ El rumbo de la estructura debe
formar un ángulo no mayor que unos
20º con el rumbo del talud (condición
de subparalelismo)
❑ La estructura debe aflorar en el
talud, o sea debe ser menor
empinada que este:
∝𝐵 > 𝜑𝐽
❑ La inclinación de la estructura debe
ser mayor que su ángulo de fricción:
∝𝐽 > 𝜑𝐽 (Condición de resistencia)
❑ En la Práctica es necesario que
existen planos laterales que limiten
al deslizamiento
Mecanismos de rotura - Planar
Mecanismos de rotura - Planar
En el contacto se desarrolla 𝜑𝐽
La resistencia se la incluye de
manera simplificada (puramente
friccional) considerando el polo
del plano
𝜑
𝜑
𝜑
𝛽=0
Estable
𝛽=𝜑
Equilibrio
Límite
𝛽>𝜑
Inestable
Mecanismos de rotura - Planar
Deslizamiento a través de un plano
N
Representación gráfica del cono de fricción
en el deslizamiento de un bloque a través
de un plano.
∅
Los planos cuyos polos se
encuentran fuera del cono será
inestable
Mecanismos de rotura - Planar
N
𝛼𝐶𝐵
𝛼𝐽
P talud
P Estructura
Envolvente
Aflorantes
Válidas
Deslizamiento a
través de un plano
Aplicación del
concepto del cono de
fricción en los análisis
cinemáticos
Envolvente de
Estructuras
aflorantes
∅
Mecanismos de rotura - Planar
Deslizamiento planar
Mecanismos de rotura - Cuña
Mecanismos de rotura - Cuña
Mecanismos de rotura - Cuña
Mecanismos de rotura - Cuña
Mecanismos de rotura - Cuña
Mecanismos de rotura - Cuña
Deslizamiento por cuña
Mecanismos de rotura - Volcamiento
Condiciones para su ocurrencia
❑ Debe existir una estructura cuyo
rumbo forme ángulo no mayor que
unos 20º con el rumbo del talud
(Condiciones de paralelismo)
❑ La estructura debe mantener hacia
“Cerro adentro” (o sea en dirección
opuesta a la dirección de
buzamiento de la cara del banco).
❑ La inclinación de la estructura debe
ser tal que cumpla la siguiente
condición (Goodman, 1989).
𝛼 > 90 − 𝛼𝐵 + 𝜑𝐽
❑ Donde 𝛼 es la dirección de
buzamiento de la estructura 𝛼𝐵 es la
inclinación de la cara del banco, y 𝜑𝐽
es el ángulo de fricción de la
estructura evaluado para una muy
baja presión de confinamiento.
Mecanismos de rotura - Volcamiento
Mecanismos de rotura - Volcamiento
Análisis cinemático por
volcamiento
Test de Goodman
❑ Se asume C, U=0
❑ Hay deslizamiento entre capas
antes de la flexión.
❑ La cara del talud es la dirección
de tensión principal mayor.
❑ El deslizamiento se produce si:
La normal del plan, tiene una
inclinación menor que la
diferencia entre
con
Mecanismos de rotura
Mecanismos de rotura
Mecanismos de rotura - Rotacional
Condición para su ocurrencia
❑ El macizo rocoso debe
presentarse muy fracturado,
de manera tal que no exista
ningún control estructural
asociado a la inestabilidad.
❑ El macizo rocoso debe
presentar un comportamiento
isotrópico (debido al alto grado
de fracturamiento).
❑ Este tipo de inestabilidad se
presenta en materiales tipo
suelos, botaderos, acopios de
material poco consolidado, etc.
Mecanismos de rotura - Rotacional
La rotura curva puede ocurrir en macizos rocosos blandos poco competentes y en macizos
muy alterados o intensamente fracturados, donde los planos de discontinuidad no controlan
el comportamiento mecánico en este caso, el macizo se comporta como un suelo.
No obstante, la existencia de zonas singulares de debilidad y de grandes planos de
discontinuidad en este tipo de macizos, como fallas, pueden condicionar modelos de rotura
con otras tipologías.
Mecanismos de rotura
Mecanismos de rotura
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