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Estabilidad de Taludes

1

CURSO DE EXPLOTACIN DECANTERAS

Tema: Parmetros Geotcnicos y Estabilidad de Taludes

Expositor:Ing.MSc. Hernn Gavilanes J.hgavilanesj@yahoo.com

AIME

Asociacin de Ingenieros de Minas del Ecuadorhttp://www.aimecuador.org

2

Terminologa. Propiedades ndice que influyen en la estabilidad

de taludes. Influencia de las caractersticas estructurales. Resistencia al cizallamiento. Causas de desestabilizacin de taludes. Modos de rotura. Clculo de la estabilidad. Evidencias de Movimiento. Medidas remediales.

Contenido

3

Terminologa

CanteraRoca apropiada para la construccin.

Enrocados, filtros, obras de contencin

Material para finesornamentales (mrmol, granito, etc.).

Se requiere perforacin y voladura

4

Terminologa (cont.)

Graveras

Depsitos de grava (material detrtico, > 4 mm).Cementacin las rocas se denomina conglomerados

5

Terminologa (cont.)

Areneros

rido usado para el hormign premezclado.

Depsitos de arena (material detrtico, < 4 mm).Cementacin las rocas se denomina areniscas

6

Terminologa (cont.)

Deslizamiento

Trmino ms general y mscomnmente usado para describirlos movimientos en los taludes a travs de una superficie de roturadeterminada.Se pueden producir en suelos, rocas, rellenos artificiales o combinaciones de los mismos.

7

Terminologa (cont.)

Cabecera ocresta del talud

Base o piedel talud

Talud

Bloque de rocadeslizante

Superficie de deslizamientoo de rotura

ngulodeltalud

Talud

Inclinacin o pendiente de unterreno que queda al excavar.

8

Terminologa (cont.)

Un medio discontinuo.Bloques de roca intacta+ discontinuidades(fracturas, planos de estratificacin, fallasplanos de debilidad, etc.).

Macizo Rocoso

9

Terminologa (cont.)

Suelo

Material meteorizadosuelto o poco consolidadode origen mineral.

Roca

Material natural resistente, consolidado que ha de ser removido mediante voladura.

0,25 MPa

Resistencia a la compresin simple

Mecnica de Suelos Mecnica de Rocas

10

Grado Descripcin Identificacin en campoResistencia a la

compresinsimple (MPa)

S1 Arcilla muy blanda Penetrada fcilmente varias pulgadas porel puo. < 0,025

S2 Arcilla blanda Penetrada fcilmente varias pulgadas porel dedo pulgar. 0,025 0,05

S3 Arcilla media Penetrada varias pulgadas por el dedopulgar, usando esfuerzo moderado. 0,05 0,10

S4 Arcilla semiduraDeja fcilmente hendidura por la accin deldedo pulgar, pero penetra solamente congran esfuerzo.

0,10 0,25

S5 Arcilla dura Mellada fcilmente por la ua del pulgar. 0,25 0,50

S6 Arcilla muy dura Mellada con dificultad por la ua del pulgar. 0,50 1

R0 Roca extremadamente dbil Mellada por la ua del pulgar. 0,25 1

R1 Roca muy dbilSe disgrega por golpes fuertes de la puntade la piqueta; puede ser desconchada poruna navaja.

1 5

R2 Roca dbil Puede ser desconchada por una navaja,con dificultad. 5 25

R3 Roca medianamente resistente

No puede ser rayada o desconchada pornavaja; la muestra puede ser fracturadapor un golpe fuerte de la punta de lapiqueta.

25 50

R4 Roca fuerte La muestra requiere ms de un golpe de lapiqueta para fracturarla. 50 100

R5 Roca muy fuerte La muestra requiere varios golpes de lapiqueta para fracturarla. 100 250

R6 Roca extremadamenteresistenteLa muestra puede ser solamente astilladapor la piqueta. > 250

Terminologa (cont.)

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Parmetros Geotcnicos

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Propiedades ndice que influyenen la estabilidad de taludes

Porosidad (n)

(Vt) total Volumen)Vv( vacos de Volumenn =

Rocas sedimentarias: Factor responsable: poros Puede oscilar entre 0 < n < 90% n disminuye con la profundidad n depende del material cementante.

13

Rocas gneas y metamrficas: Factor responsable: fisuras. Normalmente, n < 1- 2%. n aumenta con la meteorizacin

(desgaste) hasta 20% o ms. Menos porosas: gneas extrusivas.

n afecta negativamente la propiedadesde resistencia.

Propiedades ndice (cont.)

14

El rango de variabilidad del peso especfico de lasrocas es mucho mayor que el de los suelos.

Propiedad importante en Ingeniera de Minas:* Est ligado a la tensin vertical v= .z* Esta relacionado al rendimiento de los equipos

de excavacin.

Densidad () y Peso Especfico ()

(V) total Volumenmg) (W suelo)(o roca la de total Peso =

=

(V) total Volumen(m) suelo)(o roca la de asaM

=

Propiedades ndice (cont.)

15

Propiedades ndice (cont.)

Peso especfico secoTipo de roca

(tf/m3) (kN/m3)

Porosidad (n)(%)

gneasBasalto 2,21 - 2,77 21,66 - 27,15 0,22 - 22,06

Diabasa 2,82 - 2,95 27,64 - 28,91 0,17 - 1,00

Gabro 2,72 - 3,0 26,66 - 29,40 0,00 - 3,57

Granito 2,53 - 2,62 24,79 - 25,68 1,02 - 2,87

MetamrficasCuarcita 2,61 - 2,67 25,58 - 26,17 0,40 - 0,65

Esquisto 2,6 - 2,85 25,48 - 27,93 10,00 - 30,00

Gneis 2,61 - 3,12 25,58 - 30,58 0,32 - 1,16

Mrmol 2,51 - 2,86 24,60 - 28,03 0,65 - 0,81

Pizarra 2,71 - 2,78 26,56 - 27,24 1,84 - 3,61

SedimentariasArenisca 1,91- 2,58 18,72 - 25,28 1,62 - 26,40

Caliza 2,67 - 2,72 26,17 - 26,66 0,27 - 4,10

Dolomita 2,67 - 2,72 26,17 - 26,66 0,27 - 4,10

Lutita 2,0 - 2,40 19,60 - 23,52 20,00 - 50,00

16

Propiedades ndice (cont.)

Resistencia a la compresin uniaxial (c)

Parmetro geotcnico ms citado.

No es una propiedad intrnseca del material.

Pueden realizarse ensayos en laboratorio sobre muestras cilndricas con una relacin h/ > 2, otambin a travs del ensayo de carga puntual.

17

Probetas cilndricas de 50 mm, con una longitud almenos de 1,4 veces el dimetro: c = 24 Is(50)

No es adecuado para rocas blandas.

Propiedades ndice (c)

Indice de Resistenciade Carga PuntualIs = P/D2P : carga de roturaD : distancia entre las puntas de los conos

P

D

18

Equipos para ensayo de carga puntual Mquina de compresin uniaxial.

19

ROCA RESISTENCIA A LA COMPRESINUNIAXIAL (MPa)

Andesita 40 - 320

Anfibolita 210 - 520Anhidrita 42Arcilla esquistosa 39 - 54Arenisca 4 - 320Basalto 15 - 420Caliza 4 - 330Corneana 34 - 120Cuarcita 90 - 470Dacita 80 - 160Diabasa 120 - 500Diorita 86 - 340Doloma 36 - 560Esquisto 12 - 230Gabro 150 - 280Gneis 42 - 250Granito 10 - 300Granodiorita 100 - 280Grauwaca 27 - 61Marga 3 - 197Mrmol 47 - 240Micaesquisto 20 - 65Pedernal 120 - 150Pizarra 27 - 320Prfido 140 - 250Piolita 80 - 160Sal 21 - 35Yeso 1 50 - 45

20

Resistencia a la compresinuniaxial

Clase Descripcin(PSI) (MPa)

Tipos de roca

A Resistencia muy alta > 32.000 220

B Resistencia alta 16.000 32.000 110 a 220

Cuarcitas, diabasas.Mayora de rocas gneas.Ciertas rocas metamrficas.Areniscas frgilmentecementadas.Lutitas resistentes. Mayora delas calizas. Ciertas dolomitas.

C Resistencia media 8.000 16.000 55 a 110Algunas lutitas. Areniscas ycalizas porosas. Esquistos yrocas metamrficas.

D Resistencia baja 4.000 8.000 28 a 55

E Resistencia muy baja < 4.000 < 28

Rocas porosas de bajadensidad. Areniscasdeleznables. Tufas y lutitasarcillosas. Rocasmeteorizadas y qumicamentealteradas de cualquierlitologa.

Propiedades ndice (c)

Clasificacin ingenieril de la roca de acuerdo a c

21

Propiedades ndice (c)

VL L M H VH EH

VL

L

M

H

VH

EH

0,03 0,1 0,3 1 3 10 30

0,006

0,02

0,06

0,2

0,6

2

6

Excavacin

Escarificado

Prevoladura

Voladura

EH : Extremadamente altoVH : Muy altoH : Alto M . MedioL : PequeoVL : Muy pequeoEL : Extremadamente pequeo

Indice de Resistencia de Carga Puntual (MPa)

Esp

acia

do e

ntre

frac

tura

s (m

)

Clasificacin de los macizos rocosos para su excavacin

22

Propiedades ndice (c)

Res

iste

ncia

a la

com

pres

in

Volumen(Escala logartmica)

Roca intacta (espcimen de laboratorio)

Pilar (minera subterrnea)

Banco (minera a cielo abierto)

Rampa (minera a cielo abierto)Talud global

23

Propiedades ndice

Muestras con una relacin altura/dimetro igual a 0,5 Tensiones compresivas a lo largo de la muestran producen

la rotura del cuerpo de prueba, debido a las tensiones de traccin.

Adaptacin de las mquinas para la realizacin del ensayode compresin simple.

P P

dtP2

b,t =

Resistencia a la traccin (Ensayo Brasilero)

t c/8

24

Capacidad de Carga Portante del terreno

Puede llegar a condicionar la seleccin de maquinariaminera tanto de arranque, como de carga y transporte.

25

( )( )

+=

=

=

+=

++=

245tanN

NN

1NNN

1NN2N

DNBN5,0cNq

2

2q

2

c

qc

donde:q : capacidad portante del terreno. : peso especfico del terreno.B : ancho de la seccin del terreno.D : profundidad considerada.c y : parmetros de resistencia del terreno.

Capacidad de Carga Portante (cont.)