Estabilidad Taludes Roca y Suelos 2222222

Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann Facultad Facultad de Ingeniería de Minas

EV A LUA C I Ó N DE LA ESTA BI LI DA D DE DE TA LUDESEN LA M I NA LO URD RDES

 Tacna – Perú

CON TEN I DO

1.0. Introducción • esc escrri!ci i!ción ón " antecedentes del #ro$lema • Fund Fundam amen ento toss %eóricos • &i! &i!ótes ótesiis • '$(e '$(eti tivvos • Just Justi) i)ic icac ació ión n del #ro$lema 1. Ma Marrco %eórico *. Im!ort Im!ortanc ancia ia de las discontinuidades. • %i!os de rotura considerados *. +. #rinci!ios $,sicos en el dise-o de taludes *.+.1 n,lisis estructural de la /ona a estudiar. *.+.* lasi)icación de Bienamsi2 *.+.+. *.+.+. In)orm In)ormaci ación ón 3ito4estructural Geotecnia de la /ona. *.+.5. aracteri/ación del maci/o rocoso. n,lisis de rocas #ro!iedades )ísicas #ro!iedades mec,nicas. s!ectos hidrogeológicos. s!ectos de sismicidad. •6s7uema teórico de esta$ilidad de taludes •onsideraciones generales en el dise-o de taludes en roca •M6%''3'GI •6studio de cam!o +.* 6valuación de las roturas !otenciales •%est inem,tica o de M893N. •lasi)icación geomec,nica :.M.8. !ara taludes en roca. •eterminación de la resistencia al corte de las discontinuidades •!licación de los m;todos de an,lisis de esta$ilidad

!lotaciones de$e im!lementar un m;todo de minado su!er)icial !or $ancos 7ue !ermita un me(or control de la esta$ilidad del terreno. 6sto im!lica la necesidad de esta$lecer los !ar,metros geomec,nicos " esta$lecer los dominios geot;cnicos del ,rea de la e>!lotación 7ue !ermitan un dise-o seguro de $ancos " taludes en roca " en los $otaderos de desmonte. 3a UNJBG cuenta con algunos e7ui!os 7ue !ermiten esta$lecer la magnitud de estos !ar,metros en su 3a$oratorio de Mec,nica de 8ocas !or lo 7ue es )acti$le alcan/ar los o$(etivos del #ro"ecto de Investigación. Fundamentos %eóricos 6ste tra$a(o se en)oca !rinci!almente a taludes en rocas tanto $landas como duras Caun7ue mantener este en)o7ue !uede ser di)ícil en algunos materiales en los cuales la distinción entre suelo " roca es im!recisa !articularmente cerca de la su!er)icieD. 6l ingeniero geotecnista tiene un inter;s !ermanente en los taludes en suelos o rocas "a sea como !arte del medio am$iente natural en el cual tra$a(a o como un elemento esencial de una o$ra !or construirse encima o incluso !or de$a(o del nivel del terreno. 6s im!ortante se-alar 7ue un talud en rocas en la su!er)icie " una e>cavación en el su$suelo son dos am$ientes claramente distintos siendo el talud en la su!er)icie generalmente menos seguro. un7ue una !ersona !uede sentirse m,s e>!uesta al !eligro tra$a(ando en el su$suelo de$ido a los !eligros 7ue im!lican el tra$a(ar en un am$iente cerrado las

la su!er)icie tienden a ser menos esta$les de$ido a 7ue se tienen es)uer/os $a(os materiales con grados de intem!erismo m,s elevados " a la acción del agua. Generalmente una e>cavación a$ierta inclu"e rocas intem!eri/adas cu"as resistencias son mucho menores 7ue la de la roca intacta. lgunas rocas $landas continuar,n degrad,ndose de$ido a alteraciones durante la construcción " !osteriormente de$ido a la acción del agua " del clima !articularmente en regiones con climas c,lidos " hEmedos. No o$stante 7ue las vetas de agua !ueden ser interce!tadas tanto en la su!er)icie como en el su$suelo los materiales en la su!er)icie !ueden !ermitir un ma"or )lu(o de agua de$ido a su ma"or !orosidad " grado de )racturamiento a !esar de la menor carga de agua adem,s las aguas su!er)iciales )orman !arte de los !ro$lemas 7ue !ueden ser causados !or las aguas su$terr,neas. %anto en la su!er)icie como en el su$suelo las !resiones hidr,ulicas en discontinuidades " las !resiones de !oro en rocas )isuradas estratos de rocas sedimentarias $landas o en el material !oroso de relleno de las )allas Cel cual se com!orta como sueloD !ueden con toda seguridad desesta$ili/ar un maci/o rocoso. urante tormentas las e>cavaciones en la su!er)icie tam$i;n tendr,n 7ue en)rentarse a !ro$lemas de$idos a la !;rdida de !resión ca!ilar o al a$landamiento de materiales arcillosos 7ue inicialmente se encuentran en un estado no4 saturado o disecado. :imilarmente la erosión tanto interna como e>terna de materiales limosos derivados de la meteori/ación tí!icos en suelos residuales !ueden llevar a una r,!ida destrucción del talud. 3os taludes arti)iciales en roca son el !roducto de e>cavaciones reali/adas !ara a$rir es!acio !ara rutas de trans!orte edi)icios centrales el;ctricas !resas " !ortales de tEneles. :on taludes !ermanentes en los cuales es necesario !revenir o al menos controlar los movimientos de roca. :in em$argo incluso taludes de roca tem!orales como son los usados en canteras " en o!eraciones de construcción !ueden tener !orciones 7ue re7uieren la !revención de )allamientos o desli/amientos !or un largo !eriodo. dem,s algunos taludes dise-ados solo !ara uso tem!oral terminan co$rando vida !ro!ia como !arte integral del !aisa(e colindantes con desarrollos de viviendas o com!le(os industriales.

e$ido a 7ue una e>cavación no de$e !oner en riesgo la seguridad de instalaciones ad"acentes durante un cierto !eriodo el ingeniero tiene 7ue estar ca!acitado !ara inter!retar se-ales indicadoras de un !ro$lema inminente. lgunas de estas se-ales de!enden de la )orma de )allamiento 7ue !uede e>!erimentar el material del talud. )ortunadamente la gran ma"oría de los !ro$lemas con la esta$ilidad de taludes se mani)iestan durante el !eriodo de construcción " !ermiten su recti)icación con medidas a!ro!iadas en es!ecial si el modo de )alla es identi)icado correctamente. :in em$argo des!u;s de cierto tiem!o se desarrollan otros movimientos en el 7ue eta!as sucesivas dentro de una !rogresión de eventos mueven el talud lenta " ocultamente hacia el !eligro o eventualmente hacia una ru!tura total. &i!ótesis 6l an,lisis de la esta$ilidad de taludes !ermite esta$lecer los !ar,metros !ara los dise-os m,s seguros " !ara elegir las t;cnicas de mitigación m,s económicas " )acti$les. '$(etivos •8eali/ar las evaluaciones de cam!o de la$oratorio " de ga$inete !ara determinar los !ar,metros geomec,nicos de las estructuras !resentes en el ,rea de la e>!lotación de la mina 3ourdes. •!licar las metodologías dis!oni$les !ara determinar los )actores de seguridad del dise-o de $ancos " taludes ó!timo. •#ro!oner las medidas de mitigación de eventuales !ro$lemas de esta$ilidad en las canteras de la mina 3ourdes. •8eali/ar el an,lisis de sensi$ilidad de los diversos !ar,metros considerados. Justi)icación del #ro$lema 6n %acna e>isten m,s de 10 em!resas de la minería artesanal !roductoras del recurso no met,lico :I3I 8' constituido !rinci!almente !or cuarcitas " areniscas con alto contenido de dió>ido de silicio dicho recurso es material com!lementario esencial !ara la )usión de los concentrados de co$re en la Fundición de Ilo C:#D. 3a ma"oría de dichas em!r em!res esas as no han han esta estado do o!er o!eraando ndo )ormalmente es decir cum!liendo con toda la normatividad vigente ante esta situación !or iniciativa de las organi/aciones de la !e7ue-a minería " de la minería artesanal se ha !roducido una iniciativa !arlamentaria 7ue ha conducido a la !romulgación de la 3e" NH *@51 36A 6 F'8M3II'N A #8'M'I'N 6

3 #6?U6K MIN68I A 3 MIN68I 8%6:N3 ?U6 6N :U rt. 1LH o$liga a la !resentación de su res!ectivo #rograma de decuación " Mane(o m$iental C#MD cu"o contenido se detalla en el rt. 5LH del 8eglamento de la re)erida 3e" donde adem,s se e>ige la identi)icación " el tratamiento de la 6sta$ilidad de %aludes entre otros items. Una revisión sucinta de los #Ms nos !ermite a!reciar 7ue los consultores involucrados en su ela$oración no han cum!lido con reali/ar los estudios e>igidos !or el 8eglamento corres!ondiente. #or lo 7ue el esta$lecimiento de una metodología de evaluación !or !arte de la UNJBG en el caso de la mina 3'U86: !osi$ilitar, o)recer los servicios corres!ondientes a )in de su!erar esta carencia a nivel glo$al de la minería de!artamental. 2 .0 MARCO TEÓRI CO 2 .1 . I m port ancia de las discont inuidades.

Nosotros tendemos a !ensar en la mec,nica de rocas como una disci!lina de la ingeniería moderna " cuando "a en 1@@+ ulom$ inclu"ó resultados de !rue$as en las rocas de Burdeos en un in)orme leído ante la cademia Francesa en #arís Culom$ C1@@D &e"man C1@*DD. 3os ingenieros )ranceses em!e/aron la construcción del anal de #anam, en 1LL< " esta tarea )ue retomada !or el uer!o Ingenieros del e(;rcito americano en 10L. 6n el medio siglo entre 110 " 1!uesta ciertas características o$serva$les alertan so$re la inminencia de riesgo mientras 7ue otras son evidencias de un !eligro "a e>istente. 3a Figura 1 muestra algunas de estas características. onde7uiera 7ue se !ueda ver una su!er)icie e>!uesta a lo largo de una )alla de un !lano de estrati)icación de una diaclasa o de cual7uier otra discontinuidad como en CaD de la Figura 1 !ermiten asumir 7ue lo 7ue una ve/ cu$rió esta su!er)icie "a )ue removido. 6sta sim!le o$servación identi)ica el rasgo estructural !rinci!al como una su!er)icie com!ro$ada de desli/amiento o des!rendimiento. 3os $lo7ues removidos de esta su!er)icie !ro$a$lemente )ueron de$ido a la erosión de un desli/amiento o !or rotación " los agentes 7ue causaron este movimiento !ueden ha$er desa!arecido sin em$argo el detalle siem!re amerita una ins!ección. e la misma )orma las discontinuidades escalonadas como en C$D de la Figura 1B sugieren 7ue las columnas 7ue so$re"acían !udieron )allar !or volteo en el !asado !osi$lemente durante la eta!a de construcción !or lo tanto se identi)ica una tendencia al volteo si las condiciones geom;tricas se llegan a re!etir. 6s !osi$le identi)icar varios ti!os de grietas de tensión en taludes. 6l movimiento de un $lo7ue a lo largo de una su!er)icie de corte nueva o !re4e>istente como en la Figura 1 !uede a$rir una o m,s grietas lineales o ar7ueadas como en CcD. 6n granito con )racturamiento en ca!as o en )ormaciones de areniscas masivas donde los llamados arcos se )orman a medida 7ue las ca!as descienden nuevas grietas !or tensión en arco !receden el rom!imiento de una la(a como en CdD de la Figura 1. 6n am$os casos la )ormación de las grietas !or tensión im!lican 7ue la )uer/a resistente !reviamente sostenida !or es)uer/os de tensión se ha !erdido " ha sido reem!la/ada !or una ma"or resistencia al corte en las su!er)icies de desli/amiento. 6n modelos de )ricción es !osi$le o$servar el

desli/amiento " las de)ormaciones internas adicionales 7ue ocurren simult,neamente  (unto con la )ormación de grietas !or tensión. 6n masas rocosas 7ue !resentan mecanismo de volteo las velocidades de volteo distintas entre dos ca!as ad"acentes a$ren grietas en  am!lias " !ro)undas como en C)D de la Figura 16. e la misma manera el movimiento inci!iente de un $lo7ue desli/ante limitado !or discontinuidades a$rir, estas estructuras 7ue servir,n como su!er)icies de des!rendimiento como en CD de la Figura 1& en este caso la a$ertura de las discontinuidades reem!la/a a la )ormación de nuevas grietas de tensión 7ue ocurren en los desli/amientos sin )racturas !ero los resultados di)ieren de$ido a 7ue la a$ertura de estructuras no causa un incremento autom,tico en los es)uer/os cortantes en la su!er)icie de desli/amiento de$ido a 7ue las )racturas de des!rendimiento nunca so!ortaron es)uer/os de tensión. 3os di)erentes ti!os de )allamiento de taludes en suelo o en rocas de(an huellas características. #or e(em!lo una )alla !or volteo como en la Figura 16 !roduce no solamente las a$erturas !ro)undas entre ca!as C)D como )ue !reviamente indicado sino 7ue tam$i;n e>!one hacia la !arte su!erior del talud la cresta de las ca!as de desli/amiento CeD. 6stos escar!es )ueron denominados escar!es o$secuentes !or Goodman " Bra" C1@D. 3as )allas !or volteo tam$i;n !roducen una /ona de roca 7ue$rada al !ie del talud así  como en los taludes detríticos como se muestra en CgD de la Figura 16. 3os desli/amientos cl,sicos !or hundimiento Cslum!D con rotación inversa !roducen nota$les escar!es en la cresta como en ChD " una /ona de corrimiento o so$recorrimiento en el !ie del talud como en CiD de la Figura 1F. 3os movimientos de $lo7ues individuales delimitados !or discontinuidades de(an en los taludes en roca e>!resiones de cavidades de estos $lo7ues como en C(D de la Figura 1G las cuales han sido denominadas moldes !or &at/or " Goodman C15D. 6stos Eltimos identi)ican com$inaciones de su!er)icies de discontinuidad 7ue se intersectan en un !unto en el es!acio dentro de la masa rocosa " delimitan un $lo7ue removi$le. :i estos $lo7ues se des!la/aron $a(o la acción de las mismas )uer/as naturales 7ue aEn actEan en el talud los moldes identi)ican los $lo7ues clave de$ido a 7ue e>isten varios sistemas de discontinuidades 7ue !ueden intersectarse " )ormar $lo7ues im!ortantes. 3a identi)icación de los malos de la !elícula es una !arte relevante de la in)ormación geot;cnica.

3a %a$la 1 lista las )ormas de )allamiento tí!icas en taludes rocosos. 3os cinco !rimeros se desarrollan me(or en rocas $landas 7ue se com!ortan como suelos el se>to ocurre en rocas $landas o duras " los restantes die/ modos de )alla son m,s )recuentes en rocas duras. 6(em!los de materiales tí!icos en los cuales tam$i;n son o$servados estos modos de )alla se indican en la %a$la 1. 3os contenidos de esta ta$la ser,n !resentados en detalle en los siguientes !,rra)os. Tabla 1 Modos t picos de !allam ient o en taludes de rocas

M'' 6 F33

8': %S#I:

&undimiento Ccortante rcillas4lutitas $landas o intem!eri/adas con rellenos de )alla to$as $landas. rotación inversaD 6rosiónT%u$i)icación

:uelos residuales limosos es!ecialmente granito desintegrado rellenos limosos de )alla areniscas no cementadas sedimentos !irocl,sticos sin arcilla no cementados.

es!rendimiento

Brechas " cementados )racturadas.

esli/amiento so$re )racturamiento en ca!as !ree>istentes o de nueva )ormación

Fracturamiento en ca!as !ree>istentes en granitos " areniscas )racturas en ca!as nuevas en rocas duras intem!eri/adas so$re taludes mu" inclinados areniscas masivas )r,giles " !irocl,sticos.

8oca triturada desintegrada

3as rocas suaves )orman !uenteo de roca 7ue im!ide el movimiento de $lo7ues las rocas rígidas originan el )allamiento !or ca!acidad de carga de rocas suaves o suelos su$"acentes i. e. %o$as !o$remente soldadas so$re to$as suaves alteradas.

o

conglomerados rocas duras

!o$remente densamente

esli/amiento de un $lo7ue o mElti!les $lo7ues so$re un !lano

8ocas duras o suaves con discontinuidades $ien de)inidas e(em!los2 rocas sedimentarias estrati)icadas rocas volc,nicas de )lu(o granito )racturado en $lo7ues aEn si est,n alterados " rocas metamór)icas )oliadas.

esli/amiento de un $lo7ue o mElti!les $lo7ues a trav;s de una línea de intersección

8ocas en $lo7ues con dos sistemas continuos de )racturamiento como las rocas sedimentarias con )racturamiento ortogonal rocas )alladas granitos )racturados en $lo7ues " es!ecialmente rocas metamór)icas )oliadas.

&undimiento o asentamiento de un $lo7ue o mElti!les $lo7ues Crotación inversa so$re una es7uina o arista del $lo7ueD.

8ocas duras con )racturas !ersistentes !aralelas $u/ando hacia el es!acio li$re con ma"or inclinación 7ue el ,ngulo del talud " al menos una )ractura !lana a)lora en el corte. :e desarrolla !rinci!almente en !i/arras )ilitas " es7uistos.

olteo de un $lo7ue o mElti!les $lo7ues Crotación hacia adelante so$re un $orde o aristaD

8ocas duras con )racturas !aralelas $u/ando hacia el maci/o rocoso con o sin )racturamiento ortogonal. :e desarrolla me(or en !i/arras )ilitas es7uistos " en rocas sedimentarias estrati)icadas con $u/amiento )uerte tam$i;n en granitos )racturados en $lo7ues.

ola!so columnas

de

8ocas sedimentarias d;$iles de estrati)icación delgada con $u/amiento !aralelo al talud sin )racturamiento ortogonal. :e !resenta tí!icamente en lutitasTareniscas lutitasT!edernal hori/ontes de car$ón " !i/arras )ilitas o es7uistos.

esli/amiento volteo al !ie

!or

8ocas tí!icas al volteo al !ie de un derrum$e o desli/amiento en $lo7ue !articularmente cuando el !ie del desli/amiento es una )alla.

esli/amiento

!or

8ocas tí!icas al volteo 7ue su$"acen a un

volteo en la $ase

desli/amiento o desli/amiento de $lo7ue !articularmente donde la $ase del desli/amiento es una su!er)icie de )alla.

esli/amiento !or ru!tura en la $ase

8ocas d;$iles 7ue se !ueden rom!er $a(o un es)uer/o cortante !aralelo a la su!er)icie del desli/amiento donde la su!er)icie a)lora en una ladera !ronunciada o ta(o.

%orsión o rotación de $lo7ues

Maci/o rocoso en $lo7ues donde el desli/amiento so$re una su!er)icie !otencial de desli/amiento es im!edido !or la rugosidad " el !uenteo de las )racturas )ormando una $isagra.

8otación de Maci/o rocoso en $lo7ues 7ue !uede desli/ar a lo $lo7ues a trav;s de largo de una línea de intersección !ero son una es7uina im!edidos de hacerlo !or la rugosidad " !uenteo de las )racturas en donde la es7uina a)lora. 6stallido de rocas

Movimientos din,micos violentos " nuevas )racturas de$ido a es)uer/os insitu se !resenta ocasionalmente en canteras de rocas metamór)icas " graníticas sin uso de e>!losivos.

Fuente2 Goodman 8ichard 6. 1L. 6l om!ortamiento de la 8oca en %aludes. U68N': FI. M6I'. :i un talud de roca es grande " contiene una variedad de estructuras " ti!os de roca no de$e es!erarse 7ue una sola )orma de )allamiento cu$ra todos los sectores. #or el contrario en una masa rocosa en desli/amiento sería ra/ona$le encontrar m,s de uno de los mecanismos de )alla sim!le actuando simult,neamente una !arte !uede estar desli/,ndose otra volc,ndose otra e>!erimentando erosión e incluso otra su)riendo )racturamiento " destrucción de lo 7ue !reviamente era una masa de roca continua. lgunos de los !rinci!ios 7ue go$iernan este com!ortamiento com!le(o son los siguientes.

3os $lo7ues aislados se )orman !or la intersección discontinuidades !re4e>istentes " la su!er)icie de la e>cavación.

de

3os $lo7ues orientados des)avora$lemente se mueven !rimero de(ando en su lugar un nuevo es!acio hacia el cual los $lo7ues ad"acentes !ueden moverse los !rimeros )ueron denominados $lo7ues clave !or Goodman " :hi C1L5D. 6l desli/amiento a lo largo de una cara o de un $orde de $lo7ue de roca 7ue est; orientado des)avora$lemente ocurrir, si se cum!len las condiciones cinem,ticas. 3a condición m,s im!ortante es 7ue el $lo7ue sea removi$le en el es!acio e>cavado im!licando 7ue la dirección de movimiento inci!iente a)lora o tiene salida hacia la e>cavación. :i se im!ide el movimiento !or desli/amiento se )avorece al mismo tiem!o el movimiento !or rotación. #or lo tanto cuando las !osi$ilidades de desli/amiento son im!edidas de$ido a 7ue los !lanos de desli/amiento no a)loran hacia la e>cavación !ueden ocurrir mecanismos !or volteo !andeo C$uclingD hundimiento de $lo7ue C$loc slum!ingD " )allamiento !or torsión o torsional )ailure.

3os $lo7ues incom!letos 7ue no est,n totalmente cortados !or el sistema de discontinuidades Cim!licando 7ue no est,n com!letamente aisladosD !odrían )allar cuando la )ormación de nuevas )racturas en la roca los termine de aislar. 6stos !rinci!ios cu$ren la ma"or !arte de los modos de )alla de la %a$la 1 la cual e>aminaremos metódicamente de a$a(o hacia arri$a. 6l hundimiento Cslum!ingD es la cl,sica )alla !or corte con rotación inversa me(or desarrollada en suelos arcillosos. :olo algunos ti!os de masas de roca son su)icientemente $landos como !ara desarrollar un verdadero hundimiento la ma"oría

carecen de estructuras o estratos $landos. 3os ti!os de roca 7ue generan este ti!o de )allamiento son ricas en arcilla a$landadas !or rela(amiento " !or la acción del agua como !or e(em!lo es7uistos arcillosos ricos en esmectita " rocas to$aceas meteori/adas o alteradas. 3as )allas !or hundimiento tam$i;n !ueden ocurrir en rocas altamente )isuradas 7ue contienen tantas discontinuidades 7ue !ueden considerarse e)ectivamente homog;neas como !or e(em!lo las 7ue se encuentran en /onas ad"acentes a )allas tectónicas en sedimentos %erciarios " en )ormaciones rocosas 7ue contienen car$ón. 6n la ma"oría de las dem,s rocas las )racturas se originan !or tensión m,s 7ue !or ru!tura al corte de manera 7ue es raro encontrar la cl,sica su!er)icie de )alla circular. 3a Figura * muestra un estilo de )alla !or hundimiento 7ue se encuentra en )ormaciones rocosas en las cuales el material 7ue se desli/a es levantado !or !resiones de agua de un acuí)ero su$"acente cu"o drena(e hacia el )ondo del valle ha sido im!edido. 3a causa !rinci!al de este desli/amiento son las altas !resiones de !oro en la )ormación 7ue se desli/a la cual actEa como un acuicludo. 3a Figura *B muestra un caso similar en el cual las altas !resiones de !oro son causadas !or una ca!a im!ermea$le en la $ase del talud 7ue im!ide el )lu(o de las aguas su$terr,neas. :iguiendo con el mismo conce!to %er/aghi advirtió re!etidamente acerca del e)ecto desesta$ili/ador de las !resiones de !oro 7ue se !roducen cuando los estratos sedimentarios im!iden el )lu(o de agua su$terr,nea a trav;s de )racturas con alta !ermea$ilidad. 3a erosión !uede degradar seriamente un talud en rocas "a sea !or )lu(o concentrado de aguas su!er)iciales o de$ido a erosión interna o tu$i)icación !articularmente en sedimentos limosos !oco cementados en granito altamente meteori/ado " en tucurugPa". 3a erosión interna " la tu$i)icación !ueden ocurrir cuando los taludes naturales o arti)iciales contienen material limoso suelto en contacto con una roca dura con )racturas a$iertas lo cual ocurre sistem,ticamente en series de rocas volc,nicas " en /onas de )alla. :i los suelos erosiona$les est,n aguas a$a(o de una roca con )racturas a$iertas la )iltración !uede iniciar un !roceso de erosión r,!ida el cual !one en !eligro las rocas ad"acentes al cam$iar la con)iguración de la e>cavación " socavar su so!orte. :i los suelos erosiona$les est,n aguas arri$a de las discontinuidades a$iertas es !osi$le la erosión interna en las )racturas !ero generalmente causa menor

da-o al talud Caun7ue !uede ser !er(udicial !ara estructuras aguas arri$aD. 6l des!rendimiento CravellingD se re)iere al rela(amiento " erosión !rogresiva de cantos o $lo7ues de la su!er)icie del talud. 6s un !roceso de desgaste de masas " erosión gradual !or meteori/ación " trans!orte gravitacional. 3as rocas altamente )racturadas como son el $asalto columnar " las areniscas )r,giles 7ue se encuentran so$re lutitas $landas !ueden llegar a )ormar grandes conos de de"ección !or este !roceso. e!endiendo de la )orma de la sección del talud las !artículas en movimiento !ueden llegar a convertirse en !ro"ectiles. 6l )racturamiento en ca!as Csheet  (ointingD descri$e estructuras !or e>tensión 7ue se )orman a !oca !ro)undidad " !aralelas a la su!er)icie. 6l )racturamiento en ca!as cl,sico 7ue ocurre en rocas graníticas " en areniscas masivas e>iste antes de la e>cavación " es su$4!aralelo a la !endiente original del talud. :in em$argo tiende a )ormarse un nuevo )racturamiento en ca!as !aralelo al talud con !endiente )uerte en rocas duras o $landas 7ue est;n relativamente sanas. :i la inclinación de este )racturamiento es ma"or 7ue el ,ngulo de )ricción entre las !aredes de la discontinuidad como suele ocurrir el talud es esta$le solamente !or acción de los es)uer/os de tensión en la !arte su!erior de la !orción m,s acantilada de las ca!as las cuales en realidad 7uedan colgando. 3as grietas nuevas como se muestra en la Figura 1 !ermiten 7ue estas ca!as se des!rendan. 3a meteori/ación de estas ca!as reduce la resistencia a la tensión Ca una velocidad sor!rendente en climas hEmedos " c,lidosD !ermitiendo su des!rendimiento " consecuente caída. 3a Figura + muestra el )allamiento de una ca!a colgante )ormada de$a(o de un talud recientemente e>cavado. 6ste desli/amiento es destructivo !or7ue ocurre ines!eradamente. :i el talud es alto el volumen de material !uede ser grande aEn si la nueva ca!a es delgada. 3a Figura < ilustra un mecanismo de rela(amiento de un maci/o rocoso Croc4mass looseningD 7ue se !arece a la )ormación de )racturamiento en ca!as " o!era en areniscas alternadas con lutitas. uando el talud se e>!ande hacia adelante la arenisca se !arte mientras 7ue la lutita su)re degradación. 3a ca!a entera !uede )allar m,s tarde de$ido a la acción de agua o hielo degradación !rogresiva o como un resultado inadvertido de

in"ección de lechadas. Aa en 1* %er/aghi llamó la atención contra la degradación de taludes des!u;s de su )ormación. 6n el an,lisis de )alla de taludes es !oco )recuente 7ue la roca triturada Croc crushingD sea instrumentada no o$stante la acción im!ortante de las discontinuidades en una masa rocosa. 3a ru!tura del !uenteo de las discontinuidades en la roca Croc $ridgesD !ermite el aislamiento de algunos $lo7ues desli/antes 7ue de otra manera hu$ieran )allado al inicio de la e>cavación. e$ido a la continuidad )inita de la ma"oría de las discontinuidades los desli/amientos im!ortantes inicialmente !ueden no estar aislados totalmente !or el sistema de discontinuidades. es!u;s de la e>cavación el crecimiento gradual de grietas aumenta los es)uer/os concentr,ndolos en la !orción no4)racturada del !uenteo conduciendo a un incremento en la velocidad de movimiento " a su consiguiente )allamiento. 6l desli/amiento en $lo7ue C$loc slidingD en un !lano de de$ilidad !uede ocurrir solamente des!u;s de 7ue la masa a desli/arse ha"a sido com!letamente aislada. 6n el caso de una masa de roca con un gru!o dominante de  (untas de estrati)icación el desli/amiento no !uede ocurrir a no ser 7ue el aislamiento lateral del $lo7ue se logre !or la !resencia de arro"os o $ien si en los costados ha ocurrido des!la/amiento lateral ti!o )alla !or cortante. 6sto Eltimo se )acilita !or la ocurrencia de )allas individuales o /onas de ci/allamiento 7ue cortan la masa a desli/arse en una dirección m,s o menos !aralela al $u/amiento de la su!er)icie de desli/amiento. 3os $lo7ues de)inidos !or tres o m,s sistemas de )racturamiento sensi$lemente !aralelos no re7uieren de ninguna otra estructura o elemento to!ogr,)ico si de)inimos 7ue son removi$les en el es!acio e>cavado. Una !rue$a sim!le de movilidad determinada !or el teorema de :hi es una de las contri$uciones m,s im!ortantes de la teoría de $lo7ues como )ue tratado !or Goodman C15D. 3os $lo7ues 7ue !ueden ser removi$les !ueden desli/arse en un solo !lano o en dos !lanos 7ue se intersectan movi;ndose a lo largo de una de las aristas del $lo7ue Cuna línea de intersección entre dos )racturasD. %am$i;n !ueden moverse en un modo rotacional como ser, descrito a continuación. 3os desli/amientos de cu-a CRedge slidesD ocurren en taludes conve>os cortados solamente !or dos su!er)icies de

discontinuidad no !aralelas. 6n estos casos los $lo7ues son la$rados con a!ro>imadamente cuatro caras !or los dos !lanos de discontinuidad en la roca " !or dos !lanos tangentes a la su!er)icie. #or lo tanto no es necesaria la !resencia de su!er)icies laterales !ara aislar el $lo7ue cuando ;ste est, a !unto de desli/arse. 6n consecuencia grandes masas desli/antes !ueden ser li$eradas !or la intersección de una /ona de ci/allamiento o una )alla de contacto entre dos miem$ros o dos )ormaciones o cual7uier otra estructura $ien de)inida como un !lano de estrati)icación $u/ante. Un ingeniero o un geólogo a 7uien se con)ía la seguridad de taludes en roca tiene 7ue !oner atención es!ecial a la inter!retación del ma!a geológico de un !ro"ecto !ara asegurarse 7ue este ti!o de intersección no 7uede e>!uesta !or la e>cavación !ro"ectada. 6l hundimiento de $lo7ues C$loc slum!ingD descri$e un modo de rotación inversa donde $lo7ues de roca dura se mueven de su contacto original de cara a cara a un contacto de $orde a cara. escrito inicialmente !or Vitte C15D el modo de )alla de hundimiento de $lo7ues es el tema de una reciente disertación doctoral !or 9ie))er C1LD. 3a Figura 5 tomada de la tesis de 9ie))er muestra como el hundimiento de varios $lo7ues !roduce un escar!e 7ue se aseme(a en general a a7uel 7ue se !roduce en la )alla !or hundimiento CrotaciónD en suelos sin em$argo la anatomía interna es distinta con $lo7ues inde!endientes 7ue su)ren rotación inversa " grandes a!erturas ta$ulares. 3a Figura  tam$i;n de 9ie))er C1LD muestra como los $lo7ues hundidos cam$ian de acuerdo al grado de )racturamiento transversal. 6n los tres casos las ca!as est,n im!edidas de desli/arse solamente so$re los !lanos de estrati)icación sumamente inclinados en cam$io se desli/an simult,neamente so$re la estrati)icación " un !lano de )racturamiento transversal !oco inclinado esto atri$u"e a los estratos una acción similar a la mec,nica de vigas las cuales se )racturan " de)orman. 3a Figura @ muestra un modo similar en el cual un $lo7ue tras otro e>!erimentó hundimiento " se desli/ó hacia a$a(o sin rotar ni cam$iar de orientación so$re un estrato su$"acente $lando. :in e>!loración del su$suelo es !osi$le con)undir este talud de $lo7ues de roca con un talud en un maci/o rocoso homog;neo de roca estrati)icada. 6l volteo Cto!!lingD es una )orma de )allamiento !ro)undo en taludes en los cuales los $lo7ues o columnas tienen un

$u/amiento o!uesto a la su!er)icie e>!uesta de manera 7ue un estrato tiende a 7uedar colgado " so!ortado solamente !or la resistencia !asiva de las ca!as de la $ase del talud. 3a Figura L muestra tres clases de roturas !or volteo nom$radas !or Goodman and Bra" C1@D. 6l con)erencista se ve o$ligado a con)esarles su )rustración en intentar comunicar el im!acto de este mecanismo de )allamiento a algunos geólogos cu"a ace!tación del volteo como un riesgo en taludes se encuentra im!edida !or su e>tra-a atracción a la e>!licación de 7ue esto no es nada m,s 7ue un )lu(o de rocas Croc4cree!D. 6s cierto 7ue un mecanismo de )lu(o visto desde la !ers!ectiva de la geología )ísica inclu"e una lenta rotación similar al volteo de estratos mu" inclinados el cual inclu"e una )le>ión a !oca !ro)undidad. #ara el autor el t;rmino )lu(o im!lica un movimiento lento " semi4contínuo $a(o un es)uer/o constante el cual no lleva necesariamente a un )allamiento. 6n cam$io los )allamientos !or volteo !ueden ser !ro)undos grandes " r,!idos " !ueden incluir roca )resca mu" !or de$a(o de la /ona de verdadero )lu(o geológico. omo cual7uier desli/amiento el !eriodo de movimiento r,!ido es !recedido !or movimientos 7ue van acelerando lentamente a medida 7ue el !eso de la roca se redistri$u"e hacia los e>tremos de los $lo7ues al !ie del talud. es!u;s de la rotura !rinci!al el maci/o rocoso ahora roto en )le>ión continEa su lento caminar cuesta a$a(o " en esta condición con seguridad da-aría tu$erías de conducción colocadas erróneamente so$re un maci/o rocoso con mecanismo de volteo Cun error 7ue a!arentemente es mu" comEnD. 3as )allas de hundimiento de $lo7ues " volteo !ueden !roducir )rentes escar!ados de $lo7ues de roca sueltos. 6ste material de talud suelto !uede convertirse en un grave !eligro !ara construcciones u$icadas cuesta a$a(o. 6l cola!so de columnas Ccolumn colla!seD o !andeo C$uclingD descri$e )allas !or com!resión de columnas de roca los cuales se desarrollan tí!icamente en un re$a(e de mina. omo se ilustra en la Figura  este modo es distinto al tí!ico !andeo de una columna homog;nea rodeada !or com!leto de es!acio a$ierto. 6l !andeo de un estrato de roca !uede ocurrir solamente en una dirección es m,s el inicio del cola!so de una columna de roca se desarrolla a !artir de alguna im!er)ección inicial del estrato como !uede ser una )le>ión menor o una /ona $landa en el material en algEn !unto de la región de es)uer/o crítico en su !arte $a(a como )ue tratado !or avers C1L1D. 6s !ro$a$le 7ue

algunos )allamientos atri$uidos a !andeo ocurrieron en realidad de$ido a un hundimiento de $lo7ues )acilitado !or un )racturamiento en cru/ en la !arte in)erior de la columna. 3a Figura 10 de 9ie))er C1LD muestra una )orma de )allamiento intermedia entre los modos de hundimiento de $lo7ues " !andeo el cual !uede ser denominado hundimiento !or $andas !legadas Cin4$and slum!ingD. Una serie de )allamientos secundarios de volteo !resentados !or Goodman " Bra" C1@D est,n ilustrados en las Figuras 11 " 1*. 6l desli/amiento !or volteo al !ie ocurre cuando las ca!as 7ue est,n im!edidas de desli/arse C!or7ue no a)loran al es!acio a$iertoD ocu!an la región !asiva de un desli/amiento en $lo7ue. 3a Figura 11 muestra un e(em!lo del caso 7ue ocurrió !or la e>istencia de una )alla en la $ase de estratos !otencialmente desli/a$les 7ue no a)lora$an al es!acio a$ierto. 6n realidad este es un mecanismo activoT!asivo de dos $lo7ues en el cual la región !asiva se vuelca en ve/ de desli/arse. 3a Figura 1* muestra dos casos adicionales de desli/amiento !or volteo al !ie. 6l desli/amiento a la i/7uierda del valle CaD tiene un $lo7ue activo com!uesto de )ilitas intem!eri/adas movi;ndose a lo largo de un !lano de de$ilidad a !oca !ro)undidad Ccomo !or e(em!lo so$re una nueva )ractura en ca!asD " se a!o"a contra un $lo7ue !asivo con estructuras densas de )oliación altamente inclinadas hacia el )ondo del valle. '$s;rvese 7ue la !unta del volteo " )orma del $lo7ue !asivo no !odrían e>!erimentar volteo $a(o su !ro!io !eso "a 7ue las columnas de este $lo7ue antes de entrar en )le>ión no son colgantes. 6n el desli/amiento del lado derecho del valle de la Figura 1* el $lo7ue activo es una unidad metamór)ica masiva " el $lo7ue !asivo est, )ormado !or una )ilita con discontinuidades )recuentes inclinada hacia el talud en la )orma tí!ica de un volteo !or !eso !ro!io. 6n el desli/amiento !or volteo en la $ase ilustrado en Figura 11B la transmisión de es)uer/os hori/ontales de cortante a lo largo de la $ase de un desli/amiento inci!iente causa el volteo de los estratos con $u/amiento )uerte 7ue )orman el cimiento al !ie del desli/amiento lo cual desencadena la destrucción de los cantiles so$re"acentes. 6l desli/amiento !or ru!tura en la $ase ilustrado en la Figura 1+ es similar !ero el $lo7ue !asivo )alla como un material de roca intacta $landa. 6n el caso ilustrado el es)uer/o cortante transmitido $a(o el !ie del desli/amiento induce el rom!imiento !or tensión de la roca de esta )ormación.

6l de$ilitamiento " la destrucción al !ie del talud !ueden hacer 7ue una masa rocosa 7ue esta$a e>!erimentando )lu(o !reviamente su)ra un derrum$e com!leto. 3a torsión de $lo7ue C$loc torsionD es una )orma de )allamiento de un solo $lo7ue en el cual una restricción local al des!la/amiento hace 7ue el $lo7ue rote a !artir de una charnela en el !unto donde el desli/amiento es im!edido. etenido en su desli/amiento el $lo7ue se mueve rotacionalmente a lo largo de una su!er)icie de contacto. 6ste mecanismo de )alla !uede sor!render a un constructor 7ue ancló un $lo7ue coloc,ndolo cerca de una arista del $lo7ue. 3a rotación del $lo7ue en una arista es similar con un movimiento rotacional del $lo7ue hacia adelante sin 7ue ha"a contacto en ningEn !lano. 6l an,lisis de este ti!o de )allamiento !or rotación )ue !resentado !or Vitte C1Lcavan taludes en roca dura en la $ase de un ca-ón angosto " !ro)undo. e esta lista de mecanismos de )alla de talud uno !uede a!reciar lo im!ortante 7ue es la caracteri/ación del maci/o rocoso " su estructura !ara !oder  (u/gar el ti!o de )allamiento. #ara desci)rar el modo o modos de )allamiento las herramientas elementales son el ma!eo geológico estructural la medición de alturas !ie/om;tricas " de manantiales a lo largo del talud " la o$servación de las de)ormaciones del talud !or medio de medición to!ogr,)ica de !untos )i(os en la maci/o rocoso " si es !osi$le de inclinómetros. 3a Figura 1< com!ara la in)ormación de dos inclinómetros en un desli/amiento CaD " en un volteo C$D. 3a di)erencia m,s signi)icativa de esta distri$ución de des!la/amientos se de$e al hecho de 7ue el desli/amiento inclu"e esencialmente movimiento de cuer!o rígido de toda la masa 7ue se desli/a en cam$io el volteo es un movimiento de inclinación con des!la/amientos !redominantemente hori/ontales 7ue decrecen linealmente a medida 7ue la !ro)undidad aumenta.

Una ve/ 7ue se ha determinado el mecanismo de )allamiento el grado de seguridad !uede ser evaluado usando est,tica tridimensional con diagramas de cuer!o li$re deducidos del ma!a geológico " de las !resiones de agua calculadas a trav;s de !ie/ómetros. 6l an,lisis de e7uili$rio límite usando la teoría de $lo7ues se a!lica en !articular cuando ha" un desli/amiento de un solo $lo7ue de )orma tridimensional com!le(a. 3a teoría de $lo7ues determina la in)luencia 7ue tiene la orientación del talud en la )orma de )alla " en la esta$ilidad del talud. on modos de )alla $i4dimensionales como !uede ser volteo volteo secundario hundimiento de $lo7ues " desli/amiento sim!le. 6studios de este ti!o est,n dentro de la ca!acidad de !or e(em!lo an,lisis num;rico !or U6  " F3. 6l en)o7ue num;rico !ermite al analista la com!aración del costo relativo de distintos medidas de tratamiento o !ermite  (u/gar la !osi$ilidad de 7ue la erosión su$secuente e>cavación o de)ormación !uedan desencadenar un )allamiento glo$al. Goodman " Bra" C1@D !resentaron un m;todo de e7uili$rio límite !ara taludes e>!erimentando volteo 9e %ha!a " Goodman C1tendieron este an,lisis !ara incluir el arrastre de suelo so$re la su!er)icie " las !resiones de agua entre los $lo7ues. 9ie))er C1LD desarrolló un m;todo de e7uili$rio límite !ara el an,lisis de hundimiento mElti!le de $lo7ues. 6ntre las causas $,sicas 7ue !ro!ician desli/amientos se distingue el gru!o de causas cinem,ticas. 6stos son eventos 7ue cam$ian las condiciones geom;tricas de )rontera en el desli/amiento a trav;s de la erosión o de la e>cavación. 3a Figura 15 muestra algunos e(em!los. 6n la Figura 15 la e>cavación de sedimentos " de material !reviamente desli/ado com!leta el aislamiento al !ie de un antiguo desli/amiento de roca. 6n la Figura 15B la e>cavación de un tEnel de grandes dimensiones de$a(o de una su!er)icie de ci/allamiento a)lorante causa una cadena de eventos 7ue li$eran el desli/amiento de $lo7ues en los taludes de arri$a. 3os re$a(es mineros en el !ie de un talud mu" inclinado tam$i;n !ueden causar desli/amientos o volteos Ccomo es el caso del )amoso desli/amiento de %urtle Mountain cerca de Fran l$ertaD. 3a Figura 15 muestra un caso en el 7ue una nueva e>cavación en el costado de un cerro hace a)lorar la su!er)icie de desli/amiento de un nuevo desli/amiento en $lo7ue. 6n la Figura 15 el continuo volteo en la $ase !ro)unda de una monta-a

crea nuevos $lo7ues de$ido a 7ue la inclinación de las  (untas transversales aumenta gradualmente. 3a Figura 156 muestra una condición comEn en costas rocosas en las cuales el continuo gol!eo de las olas " la erosión al !ie de los acantilados rocosos remueven el so!orte esencial de la masa rocosa con riesgo de volteo. e la misma manera la erosión del mar !uede !rovocar asentamientos " desli/amientos al cam$iar las condiciones de )rontera a lo largo de la $ase de la )alla !otencial. 3a Figura 15F muestra como la erosión de una ca-ada !uede aislar desli/amientos de cu-as. 6sta es una causa cinem,tica 7ue es !oco entendida " merece m,s atención. 3a erosión no sólo remueve el so!orte de la tierra " cam$ia las condiciones hidrológicas sino tam$i;n cam$ia la con)iguración del talud en roca " aumenta el es!acio vacío. 3a teoría de $lo7ues !uede ser usada !ara calcular el da-o !otencial 7ue esto !uede ocasionar en un caso !articular. :e considera 7ue los !ro$lemas de taludes en roca son de muchas m,s variaciones " com!le(idad de lo 7ue generalmente es ace!tado. 6l o$(etivo de esta clasi)icación !ro!uesta !or 8ichard Goodman C1LD a sido reconocer el am!lio es!ectro de res!onsa$ilidades " !osi$ilidades 7ue tenemos cuando movemos rocas o u$icamos una nueva estructura en un terreno inclinado. Una clasi)icación en este sentido es tan Etil !ara el ingeniero como )ue la a!reciación de 9arl %er/aghi so$re la variedad de ti!os de suelos arcillosos. omo %er/aghi escri$ió a 8. 3. 3oo)$ouroR en 15+ Wcómo !retenden descri$ir lo 7ue sa$en acerca de las !ro!iedades )ísicas de rocas " cómo !ueden relacionar sus e>!eriencias con las de otros si no tienen un lengua(e comEn adecuadoX 6n resumen2 ual7uier clasi)icación de$e considerar en !rimer lugar 7ue la rotura de un talud rocoso !uede ocurrir segEn )ormas mu" di)erentes. 6n la ma"oría de los casos la rotura de la masa rocosa est, go$ernada !or las discontinuidades " se !roduce segEn su!er)icies )ormadas !or una o varias (untas. 3as )ormas $,sicas son $ien conocidas Cv;ase !or e(em!lo &'69 B8A 1@isten muchos casos de taludes rotos !or vuelco de estratos !ero no caídos. •Rot

uras $lobales ti!o suelo segEn su!er)icies 7ue

!ueden desarrollarse !arcialmente a lo largo de (untas !ero 7ue normalmente las cru/an. 6sta )orma de rotura solo !uede ocurrir en maci/os rocosos mu" diaclasados con un tama-o característico de $lo7ue !e7ue-o res!ecto al talud o en roca mu" $landa o mu" meteori/ada. 2. %.

&rincipios b'sicos en el dise"o de taludes

6s im!ortante sa$er el com!ortamiento geot;cnico de la /ona a estudiar "a 7ue de estos resultados se hace el an,lisis !ara el dise-o del talud. 6stas varia$les !ermiten determinar el nEmero de )racturas tensionales " los desli/amientos. 2 .% .1 An'lisis est ruct ural de la (ona a est udiar.

3a roca di)iere de la ma"oría de materiales utili/ados en o$ras de ingeniería !or7ue contienen )racturas de un ti!o u otro 7ue ti!i)ican a la roca como esencialmente discontinua. 6n tal sentido de$e di)erenciarse entre el t;rmino de roca intacta " maci/o rocoso. 8oca intacta constitu"e $,sicamente una muestra de roca com!etente " )resca mientras 7ue maci/o rocoso involucra a la roca en su estado natural en el cam!o inclu"endo !lanos de estrati)icación !legamientos )allas diaclasas /onas de corte di7ues etc. . 3a naturale/a " distri$ución de todos los )enómenos estructurales determinan la estructura del maci/o rocoso. #ara evaluar la esta$ilidad de los taludes se de$e considerar sistemas de clasi)icación geomec,nica de los maci/os rocosos. 6>isten sistemas de clasi)icación como el sistema ? CBarton 1@ial de la roca intacta generalmente en testigos o alternativamente !ara rocas 7ue no tengan mu" $a(a resistencia se utili/a el índice de carga !untual. -.

•

-.

•

roca.

Resist encia

de

la

roca

intact a.

-

  8esistencia a la com!resión sim!le

-

  Indice de carga !untual

R./.D. . 6s un índice 7ue est, ligado a la calidad de la

6l R/D C8oc ?ualit" esignationD es el I ndice de Calidad de la Roca  7ue intenta cuanti)icar el es!aciamiento de las discontinuidades " la calidad de la roca el 8? es determinado de los testigos de !er)oración diamantina " est, dado !or la siguiente e>!resión2

100

 RQD =

∑ x

i

 L

8?Y 0 Z 100[ onde2 >iY :on las longitudes de tro/os o !ie/as de testigo recu!erados 7ue mide igual o m,s de 10 cm. o < !ulg. 3 Y 3ongitud total del taladro !er)orado. Cl a si ! i ca ci ) n d e l a r o ca e n ! u n ci ) n d e l R / D,

0 4 +0[ 8oca mala

+0 4 50[ 8egular 50 4 @0[ Buena \ @0[ Mu" Buena 6(em!lo !ara calcular el 8? Ceere 1LD2 3 Y +L cm. 3 Y 1@ cm.

3ongitud total Y *00 cm.

#ie/as \ 10 cm. 3 ∑  Longitud total  RQD =

de testigos

*100

 Longitud Total 

3 Y *0 cm.

38 + 17 + 20 + 35  RQD = *100 = 55% 200

3 Y +5 cm. Final del taladro 3 Ninguna recu!eración % - . Espaciam ient o de inuidades. e ut ili(a para ipo de discont inuidades.

2 .% . %.

diaclasas o discont descubrir t odo t

 -.

Condici)n de las diaclasas o discont inuidades  ru$osidad3 diaclasa3 relleno4 .

5

-. 6as condiciones del a$ua subt err'nea3 dado por las in!ilt raciones  seepa$es4 .

7

-.

Orient aci)n de las discont inuidades.

I n!orm aci)n 6it o est ruct ural

:e de$e tener mu" en cuenta la /ona a estudiar !ara así  !oder o$tener la in)ormación lito4 estructural

7ue ser, $ase )undamental !ara el an,lisis dise-o " monitoreo de taludes de la /ona escogida CminasD. 6ntre las !rinci!ales in)ormaciones lito4estructurales 7ue necesitamos son las siguientes2 aD &lanos de estrati!icaci)n son los )enómenos 7ue dividen a las rocas sedimentarias en !a7uetes de estratos " re!resentan interru!ciones en el !roceso de del material rocoso estos !lanos !ueden contener di)erentes ti!os de grano !uede !resentar alguna orientación !re)erencial de de!osición " !resentan adem,s resistencia a la )ricción cohesiva. $D &le$am ient os :on las estructuras en la cual los estratos han cam$iado de orientación " han sido sometidos a !rocesos de de)le>ión derivados de la a!licación de es)uer/os tectónicos !osteriores a su de!osición estos )enómenos !ueden ser regionales o locales " son clasi)icadosde de acuerdo a su geometría " m;todo de)ormación. c4

8allas3 :on )racturas en las cuales se !ueden

identi)icar un des!la/amiento de la roca en los lados o!uestos al !lano de la )alla el sentido de este des!la/amiento es )recuentemente utili/ado !ara clasi)icar las )allas. &a" 7ue tener mu" en cuenta en la mina el es!esor de las )allas " si ;stas contienen algEn material de relleno  !or e(em!lo !ani/o $rechas o )ragmentos angulares etc.

d4 9onas de cort e  est,n $asadas en material en

las 7ue las )allas de corte han tenido lugar. 6stas /onas re!resentan ,reas donde se han li$erado gran cantidad de es)uer/os.

e4

;stas estructuras largas " delgadas generalmente en roca ígnea " de grano )ino con $u/amiento $astante !ronunciado o su$hori/ontal " con sus lados a!ro>imadamente !aralelos Di:ues3

determinan el ancho 7ue va de un cm. a unos mts. 3os m,rgenes de un di7ue est,n )recuentemente )racturados " alterados " constitu"en /onas !otenciales !ara !ercolación de agua su$terr,nea. !ro$lemas m,s )D Diaclasas constitu"en comunes " geot;cnicamente los m,s los diaclasas son !e7ue-as signi)icantes. 6stas roturas de origen geológico a lo largo de las cuales no ha" un des!la/amiento visi$le. Un gru!o de diaclasas !aralelas es denominado con(unto de diaclasas las cuales al intersectarse constitu"en un sistema de diaclasas. Frecuentemente se !resenta !aralela al !lano de estrati)icación a !lanos de e>)oliación o cliva(e. 2 .% . ;eot ecnia de la (ona.

7uí  se descri$ir,n las características de la /ona a estudiar !rinci!almente los resultados de la$oratorio "a sea de mina u otros es!eciales 7ue se reali/ar,n en la$oratorios 7ue tengan reconocimiento adecuado. 2 .% .5 . Caract eri(aci)n del m aci(o rocoso.

uando un maci/o rocoso es )ormado !or diversas variedades de rocas es necesario identi)icarlas " caracteri/arlas !uesto 7ue la com$inación de ellas !uede ocasionar un com!ortamiento mec,nico di)erente de eso 7ue tendría una masa o )ase homog;nea. 3a !osición es!ecial del ti!o rocoso relativamente determina una geometría del talud u otra in)ormación im!ortante !ara el estudio de esta$ilidad de modo 7ue es esencial !roceder a los levantamientos geológicos detallados cuando estos ocurren. 2 .% .7 An'lisis de rocas

:e o$tendr,n de los resultados o$tenidos en el cam!o " la$oratorio es mu" im!ortante tener a consideración las !ro!iedades )ísicas !ara !oder así  dar sentido " orientación

al talud estudiado " así  !oder o$tener un )actor de seguridad esta$le " seguro. :e de$en tener en consideración las siguientes !ro!iedades )ísicas2 2 .% .< &ropiedades !sicas Orientaci)n3 es la discontinuidad

en el es!acio !uede descri$irse !or el $u/amiento medido res!ecto a la hori/ontal " la dirección de este $u/amiento o el a/imut medido en el sentido horario del norte verdadero. 3as orientaciones de las discontinuidades con relación a los )rentes de e>!lotación tienen un e)ecto dominante en la esta$ilidad de las la$ores "a sea !or caída de $lo7ues o !or desli/amiento de roca. Espaciam ient o

es la distancia !er!endicular entre discontinuidades ad"acentes " es generalmente e>!resado como la medida del es!aciamiento de un con(unto de diaclasas CdiscontinuidadesD.

c1 d1

c2 d2 d%

d

.

n

d   x = ∑ i=1 n

i

Ru$osidad3 es una medida de la naturale/a de la

su!er)icie e>istente en el !lano de la discontinuidad. 3a rugosidad de las !aredes de una discontinuidad

inciden en gran medida en la resistencia al corte. 3a im!ortancia de la rugosidad disminu"e a medida 7ue se incrementa la a!ertura o es!esor del relleno en la discontinuidad.

1

2

%

8i$ura 0 1 , 1 . Ondulado = 2 . Accident ado = % . Tpico de desli(am ient os. 2 .% .> &ropiedades m ec'nicas. &ersist encia3 es el t;rmino utili/ado !ara

descri$ir la e>tensión del ,rea o tama-o de las discontinuidades en un determinado !lano. 6sta !ersistencia !uede cuanti)icarse o$servando los a)loramientos de estas discontinuidades.

Apert ura3 es la distancia !er!endicular 7ue

se!ara las !aredes ad"acentes de una discontinuidad a$ierta en 7ue el es!acio !uede estar rellenado con aire agua u otro material geológico.

!erturas considera$les !ueden resultar de des!la/amientos de corte o de discontinuidades con $astante rugosidad en donde el material de relleno ha sido lavado. Una característica im!ortante de la a!ertura de una discontinuidad es su in)luencia en la !ermea$ilidad de la discontinuidad " del maci/o rocoso. 3a !ermea$ilidad o discontinuidad hidr,ulica 7ue se e>!resa2 g Y Gravedad mTs .

Donde,

*

3

 g  e  K = 12 v

e Y $ertura de la discontinuidad m. v Y iscosidad del )luido 7ue !ara el caso del agua a *0H es 1.01>104 m* Ts.

es el t;rmino utili/ado !ara descri$ir el material 7ue se encuentra entre las !aredes de la discontinuidad. 6stos materiales !ueden ser calcita clorita arcilla !ani/o $recha cuar/o o !irita. 3a calidad del relleno tendr, una resistencia gravitante en la resistencia al corte de las discontinuidades. Relleno3

6l com!ortamiento de las discontinuidades como rellenos de!ender, del am!lio rango de !ro!iedades 7ue !resentan los materiales de relleno como son2 •3a mineralogía del material de relleno •6l tama-o " )orma de las !artículas •ontenido de agua " !ermea$ilidad. •esli/amientos !revios de corte. •8ugosidad de las !aredes. •ncho del relleno. •Fracturamiento o alteración 7uímica de las !aredes de la discontinuidad. 2 .% .? Aspect os @idro$eol)$icos.

3a !resencia de agua en el interior de los maci/os rocosos )racturados es generalmente controlada !or las discontinuidades e>istentes siendo in)luenciada !or la altitud es!aciamiento " des!rendimientos

reali/ados de las diaclasas. 6s sa$ido 7ue el efecto constitu"e una !rinci!al ra/ón de del agua desli/amientos de taludes " se !uede resumir en cuatro !artes2 • trav;s de !resencia hidrost,tica 7ue el agua e(erce en las !aredes de las discontinuidades la cual disminu"e la resistencia " ci/allamiento a lo largo de la su!er)icie !otencial de ru!tura del talud invierte la relación de las )uer/as normales actuantes so$re a7uellas !aredes. •ctuando so$re la !resencia de los !oros de las diaclasas " de sus materiales de des!rendimiento !or mecanismos )ísicos " 7uímicos de manera $ia>ial en resistencia de materiales. +D

isminu"endo la resistencia irregular de ci/allamiento de rocas " !rovocando una reducción en su resistencia a la com!resión.

iales de los minerales de alteración contri$u"en !ara su inesta$ilidad del maci/o rocoso. 6ste e)ecto !ermanente de agua conduce a una degradación continua de las !ro!iedades mec,nicas del maci/o rocoso 7ue no !uede ser olvidado en el an,lisis de esta$ilidad cu$riendo !rolongadas vidas Etiles del talud. 6ste conte>to es im!ortante considerar !or e)ecto con(unto de los agentes clim áticos Ctem!eratura humedad la acción de las lluvias etc.D )actores cu"a actuación a!enas contri$u"e !ara reducir la esta$ilidad del los taludes en maci/os rocosos. osas así  e)ectEa materiali/arse a trav;s de desli/amientos !rogresivos de !e7ue-a am!litud los cuales no !odr,n ser esclarecidos en an,lisis

de esta$ilidad a largo !la/o. 6n la !r,ctica son atri$uidos los )actores correctivos en !ar,metros de resistencia o ci/allamiento a )in de cuanti)icar esas degradaciones de !ro!iedades con el tiem!o. 'tro )actor im!ortante a considerar es el estado de es)uer/os ocurrente en el maci/o rocoso antes de !re!arar los taludes. :i se conoce a trav;s de mediciones e>!erimentales !odr, orientar los criterios del !ro"ecto del talud de modo 7ue evite su inesta$ilidad !rematura. No e>isten modelos teóricos de c,lculo de es)uer/os !re e>istentes en los maci/os rocosos 7ue )orman el suministro de datos com!ati$les con las dimensiones en !arte tal discre!ancia se de$e a la in)luencia de las discontinuidades 7ue inducen los estados de es)uer/o veri)icados en el interior de los maci/os rocosos. 'tro as!ecto a considerar es2 la dis!osición de vista de !lanta de los taludes 7ue con cóncava o conve>a da origen a di)erentes )orma com!onentes hori/ontales de es)uer/o 7ue se re)le(an en la esta$ilidad del talud. e$ido al con)inamiento 7ue !rovoca los taludes cóncavos en !lanta tienen ma"ores )actores de seguridad 7ue los conve>os. sí  el radio de curvatura de la e>cavación tiene in)luencia en la esta$ilidad de$iendo ser considerada como )actor en las evaluaciones de la esta$ilidad del talud. 2 .% .1 0

Aspect os de sism icidad.

3a acción sísmica so$re los taludes es un )enómeno o$servado desde hace mucho tiem!o. l ocurrir un sismo intenso los taludes " laderas 7ue naturalmente han tenido )actores de seguridad est,ticos relativamente $a(os se desli/an. 6l desli/amiento de taludes " laderas !uede tener im!licaciones 7ue se e>tienden desde a$undantes !ro$lemas locales mu" menores hasta otros lo su)icientemente graves como !ara 7ue re!ercutan

so$re la economía de un !aís tal como sucedió con el sismo del 5 de mar/o de 1L@ 7ue destru"ó unos veinte de los m,s de cuatrocientos ilómetros de longitud del 'leoducto %rans 6cuatoriano línea vital de 5 cm. de di,metro 7ue sirve !ara trans!ortar el !etróleo desde los cam!os de !roducción del 'riente hasta el !uerto de 6smeraldas en la costa del #ací)ico. 6l !etróleo es uno de los !rinci!ales !roductos de e>!ortación del 6cuador. 6l caso del oleoducto mencionado es mu" im!ortante de destacar su )alla !arali/ó $uena !arte de la e>!ortación. :e logró recu!erar relativamente r,!ido al ha$ilitar un oleoducto colom$iano m,s o menos cercano. 6n re)erencia a las laderas el sismo ocurrido el  de  (unio de 1< con e!icentro entre los de!artamento de auca " &uila al :uroccidente de olom$ia es un e(em!lo de la enorme ca!acidad de destrucción de las avalanchas generadas como consecuencia de los grandes desli/amientos. 6n este caso se generaron avalanchas de lodos 7ue su$ieron su nivel m,s de veinte metros so$re el 7ue tenían en el momento del sismo. arias !o$laciones )ueron destruídas. 6n otros casos los sismos intensos !roducen muchos desli/amientos 7ue entor!ecen las comunicaciones !or carretera o )errocarril aun7ue ;stos sean de menores !ro!orciones los e)ectos so$re las regiones sin 7ue sean destructivos llegan a ser costosos e inconvenientes con el agravante 7ue !ueden entor!ecer la$ores de acceso de a!rovisionamientos " e7ui!os de rescate cu"a !resencia en la /ona a)ectada es crucial en las !rimeras horas !osteriores al sismo. 3o re)erido tiene !or o$(eto mencionar los )actores de riesgo re)erentes a la esta$ilidad de taludes " laderas en /onas ur$anas o asimila$les con el )in de suministrar algunos elementos de  (uicio mínimos !ara tenerlos en cuenta dentro de la micro/oni)icación sísmica de ,reas ur$anas o en !ro"ectos de ingeniería de di)erente índole.