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UNIDAD 2. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL E
INTERPRETACIÓN DE DATOS
ESTABILIDAD DE TALUDES
Ing. MIC. Jairo Martín Espitia
UPTC
Escuela de Ingeniería de Minas
Propiedades de las discontinuidades.
Influencia de las discontinuidades en la estabilidad.
Objetivos de la investigación geológica:
Casi todos los estudios de estabilidad de taludes en roca
podrían enfocarse a la geol. estructural:
Determinar las propiedades de las discontinuidades.
Análisis cinemático (influencia de las discontinuidades en la
estabilidad).
Dimensiones del talud vs. Longitud de la discontinuidad.
Objetivos de la investigación geológica:
En proyectos de infraestructura:
Diseños con inclinaciones de talud constante.
Para cambios geológicos en el corte del talud (diseño para
condición crítica, refuerzo).
Objetivos de la investigación geológica:
¿Cuántas discontinuidades deben ser levantadas para el
diseño?:
Inspección del terreno (disposición de las estructuras).
Lugares donde hay afloramientos y estructura uniforme (al
menos 20 brindan información de la orientación). Con un
adicional de 50 a 100 mediciones para definir las características
principales.
Lugares donde gran cantidad de discontinuidades pueden ser
levantadas, incluidas fallas y plegamientos, o contactos entre
diferentes tipos de rocas (en estos casos varios cientos de datos
deben ser levantados en orden de definir las propiedades de
cada unidad).
Efectos de las discontinuidades en la
estabilidad del talud:
J2
J1
a. Deslizamiento de
bloques
b. Alto fracturamiento
(Bloques pequeños)
c. Volcamiento de
estratos
Udachnaya mine ("udachnaya" meaning
lucky) is the largest diamond deposit in
Russia. More than 600 m (2006).
Orientación de discontinuidades:
El primer paso en la investigación de discontinuidades en un
talud, es analizar su orientación, identificar series de
discontinuidades, ó discontinuidades singulares (fallas) que
puedan formar bloques inestables de roca.
Orientación de un plano:
Rumbo y buzamiento (Plano): Strike/dip (N30ºE - 50 SE).
Buzamiento/Dirección de buzamiento: Dip/Dip direction (50/120).
Orientación de una línea:
Inclinación: Plunge.
Dirección: Trend.
Toma de datos en campo de las estructuras
geológicas:
Rumbo - Buzamiento
N30W 40 SW
Dirección del buzamiento - Buzamiento
240 / 40
ANÁLISIS ESTEREOGRÁFICO:
Representación de disposiciones estructurales en el espacio interior de
una esfera de diámetro cualquiera y debidamente orientada, para resumir
toda la información geológica en un plano diametral horizontal.
• Definición de las estructuras
geológicas predominantes
Campos
de
aplicación
• Determinación de la dirección de los
esfuerzos principales.
• Identificación de mecanismos de falla
probables y análisis cinemático de
bloques inestables.
• Cálculo de parámetros de corrección del
método RMR de clasificación de macizos
rocosos para su aplicación a taludes.
¿TALUDES?
ANÁLISIS ESTEREOGRÁFICO
Rumbo
N
Dir.
Buzamiento
N
Rumbo - Buzamiento
N30W 40 SW
E
W
S
Red
estereográfica
meridiana
Rumbo - Buzamiento
N30W 40 SW
W
40º
90º
S
Polo
E
Red
estereográfica
meridiana
Rumbo - Buzamiento
N30W 40 SW
E
W
S
Red
estereográfica
meridiana
Rumbo - Buzamiento
N30W 40 SW
E
W
S
Red
estereográfica
meridiana
Diagrama de frecuencia de
polos
Diagrama de contornos
Tarea:.
- Determinar la inclinación y
dirección de inclinación de la línea
de intersección, y el ángulo entre los
siguientes planos:
- 50/080 y
50/160
IDENTIFICACIÓN DE MECANISMOS DE FALLA:
Diferentes mecanismos de falla en taludes son asociados con diferentes
estructuras geológicas, siendo importante que el diseñador pueda
identificarlos desde el principio.
Falla planar
IDENTIFICACIÓN DE MECANISMOS DE FALLA:
Diferentes mecanismos de falla en taludes son asociados con diferentes
estructuras geológicas, siendo importante que el diseñador pueda
identificarlos desde el principio.
Falla en cuña
IDENTIFICACIÓN DE MECANISMOS DE FALLA:
Diferentes mecanismos de falla en taludes son asociados con diferentes
estructuras geológicas, siendo importante que el diseñador pueda
identificarlos desde el principio.
Falla por volcamiento de estratos
ANÁLISIS CINEMÁTICO:
Mecanismos de falla
Falla planar.
Falla en cuña.
Falla por volcamiento de estratos.
Falla circular (curva).
Falla por flexión de estratos.
Caídos de roca.
MECANISMOS DE FALLA EN TALUDES EN ROCA:
Falla planar.
Condiciones de falla planar.
1. Inclinación del talud debe
ser mayor que la inclinación
de plano de deslizamiento.
E
E
Buzamiento < pendiente
Buzamiento > pendiente
D
D
E
E
D
E
E
D
2. Inclinación de la superficie de falla sea
mayor que el ángulo de fricción interna a lo
largo de la discontinuidad.
D!I
Circulo de
fricción
I
D
3. Tolerancia de 20º en la
dirección de inclinación
del talud.
Dir. inclin.
Talud
20º
20º
210º
195º
175º
155º
RUMBO DE
ESTRATIFICACION
PERPENDICULAR AL RUMBO
DEL TALUD DE CORTE
Análisis de estabilidad de talud en roca a
partir de análisis estereográfico y cinemático
con el programa DIPS:
DATOS GENERALES:
• Inclinación de talud final = 45º.
• Altura de talud = 25 m.
• Macizo rocoso en roca sedimentaria con bajo grado de
fracturamiento cuyo comportamiento esta gobernado por la
presencia de estructuras geológicas.
• Levantamiento de 303 datos estructurales.
• Talud a diseñar con orientación:
Buzamiento= 45º.
Dirección de inclinación = 135º.
Trabajo en clase:
Talud 80/135.
Talud:
45/135
Cono de fricción
de polos (35º)
Vector de peso
Vector normal
al plano
Cono de
fricción = I
Cono de fricción
Cono de fricción
de polos (35º)
Envolvente
Zona de falla
planar
FUENTE: Suarez J. (1998): Deslizamientos y Estab i-lidad de Taludes
en Zonas Tropicales.
Falla por volcamiento.
Inclinación o volteo
Condiciones de falla por volcamiento.
1. Inclinación del talud e inclinación de estratos
mayor a 65º.
2. Estratificación tenga buzamiento contrario a la
inclinación del talud, pero con rumbos paralelos
ó subparalelos en una tolerancia de 30º.
D
E
D
E
Cono de
variabilidad
Polos en la región
de volcamiento
Polos en la región
de volcamiento
Falla en cuña.
RECTA DE
INTERSECCION DE LOS
DOS PLANOS
Condiciones de falla en cuña:
1. Los planos de discontinuidad deben salir a la
cara del talud.
E: Inclinación del
talud.
D: Inclinación de
la línea de
intersección.
D
E
2. E > D.
Plano A
talud
Plano A
talud
Plano B
D
E
E: Inclinación del talud.
D: Inclinación de la
línea
de intersección.
Dir. línea
de
intersección
de los planos
E D
Plano B
3. D!I
Circulo de
fricción
Plano B
Plano A
talud
I
D I
D: Inclinación de la
línea de intersección.
I: Angulo de fricción
interna.
4. Tolerancia de 20º en la dirección de deslizamiento
de la cuña respecto a la dirección de inclinación
del talud.
Plano B
Plano A
talud
20º
196º
Dir. inclin.
Talud
20º
158º
Dir. Inclin. Línea de
intersección
Cono de fricción
plano
Cono de fricción
plano
Zona de falla en
cuña
Zona de falla en
cuña
Cono de fricción
plano
Zona de falla en
cuña
UNIDAD 2. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL E
INTERPRETACIÓN DE DATOS
ESTABILIDAD DE TALUDES
Ing. MIC. Jairo Martín Espitia
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