Clase 10 Mecanica de Roca Capa

7/21/2019 Clase 10 Mecanica de Roca Capa

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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaTALUDES


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Facultad de Ingeniera de Minas Tacna


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaPARAMETROS GEOTECNICOS

Propiedades ndice que influyen en la estabilidad de taludes


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaClasificacin de los macizos rocosos para su excavacin


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaInfluencia de las caractersticas

estructurales


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estructurales


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estructurales


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaTabla de Resistencia


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaEstabilidad de Taludes

Causas de desestabilizacin


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaModos de Rotura en Taludes Rocosos


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaMETODOS DE CALCULO DE ESTABILIDAD.

Los mtodos de calculo para analizar la estabilidad de un talud se pueden

clasificar en dos grandes grupos.

Mtodos de equ il ib rio lim ite.

Se basan exclusivamente en las leyes de la esttica para determinar el

estado de equilibrio de una masa de terreno potencialmente inestable, notienen en cuenta las deformaciones del terreno. Suponen que la resistencia

al corte se moviliza total y simultneamente a lo largo de la superficie de

corte.

Mtodos de clcu lo de deformac iones.

Consideran en el clculo las deformaciones del terreno, adems de las

leyes de la esttica. Su aplicacin prctica es de gran complejidad y al

problema debe estudiarse aplicando el mtodo de los elementos finitos u

otros mtodos numricos.


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Mtodos de Calculo

Mtodos de Equilibrio lmite Mtodo del calculo de deformaciones

Exacto Mtodo de Dovelas

Rotura PlanarRotura de cua

Aproximados

Precisos

Mtodos Numricos Elementos Finitos


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaMtodos de equilibrio limite.

Se pueden clasificar en dos grupos.

a) Mtodos exactos. La aplicacin de las leyes de la esttica proporciona una

solucin exacta del problema (ausencia de deformaciones, factor de seguridadconstante en toda la superficie de rotura), esto solo es posible en casos de

geometra sencilla, como por ejemplo la rotura planar y rotura por cuas.

b) Mtodos no exactos. En la mayora de los casos la geometra no permiteobtener una solucin mediante la esttica, el problema es hiperesttico y ha de

hacerse una hiptesis previa que permita su solucin.

Dentro de los cuales tenemos:

a) Estabilidad global de la masa de terreno, hoy en desuso.

b) Mtodo de dovelas, que consideran a la masa deslizante dividida en

una serie de fajas verticales.

Adems se distinguen dos mtodos mas:a) Mtodos aproximados, no cumplen todas las ecuaciones de

la esttica, se pueden citar como ejemplo los mtodos de

Fellenius, Jambu y Bishop simplificado.

b) Mtodos precisos o completos, cumplen todas las

ecuaciones de la esttica, los mas conocidos son:

Morgenstern-price, spencer y bishop riguroso.


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaMtodo de dovelas.

Los mtodos de dovelas consideran el problema bidimensional, por lo quela estabilidad del talud se analiza en una seccin transversal del mismo. La

zona de terreno potencialmente deslizante se divide en una serie de fajas

verticales, estudindose el equilibrio de cada una de ellas.

En la figura se puede observar una dovela con el sistema de fuerzas que

actan sobre ella, en el supuesto que existan n dovelas el numero deincgnitas que aparece es:

n Valores de fuerza N en las bases de las dovelas.

n-1 Valores de las fuerzas tangenciales X en las caras laterales de las

dovelas.

n-1 Valores de las fuerzas normales E en las caras laterales de las dovelas.

n-1 Valores de b que definen los puntos de aplicacin de estas ultimas.

1 Valor del factor de seguridad.


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Dentro de los mtodos de dovelas

tenemos los siguientes:


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaMtodos aproximados

Mtodo simplificado de Bishop (1955)

Supone que las fuerzas en las caras laterales son horizontales o lo que eslo mismo, que los n-1 valores de X son nulos. Solo satisface el equilibrio

de momentos y no el de fuerzas horizontales, es un mtodo de aplicacin a

lneas de roturas circulares.

Mtodo ordinario de Fellenius (1927)

Se basa en la suposicin de que la resultante de las fuerzas laterales en las

caras de las rebanadas acta paralelamente a las mismas. Solo satisface el

equilibrio de momentos, anlogamente solo tiene aplicacin a superficies

de roturas circulares.

Mtodo de Janbu (1954)

Supone conocido los n-1 valores de b, posiciones de los empujes

normales a las caras de las dovelas, es de aplicacin a lneas de rotura

cualesquiera. No cumple el equilibrio de momentos y si el de fuerzas.


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Mtodo de Morgenstern-price (1965)

Es un mtodo de aplicacin a lneas de rotura cualesquiera. Se basa en la

suposicin de que la relacin entre las fuerzas tangenciales y normales enlas caras laterales de las dovelas se ajusta a una funcin, que es preciso

definir previamente, multiplicada por un parmetro. Este parmetro es la

incgnita que completa el problema. El mtodo satisface todas las

ecuaciones de equilibrio.

Metodo de Spencer (1967)Igual al anterior, considerando como funcin una constante, que constituye

el parmetro necesario para completar el problema.

Se han realizado Comparaciones entre los mtodos precisos y aproximados, para

conocer cual de ellos es mas til por su exactitud y economa, esto fue hecho porWHITMAN y BAILEY (1967) y se llego a la conclusin que el mtodo mas exacto

es el de MORGENSTERN-PRICEy el mtodo de BISHOP presenta errores

mximos de 7%, siendo lo normal 2%, en contraste el mtodo de FELLENIUS

puede ocasionar graves errores hasta de un 40%.


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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaMtodo de calculo de deformaciones.

Entre los principales defectos de los mtodos de calculo basados en el estudio del

equilibrio limite, se cuenta el hecho de prescindir completamente del estado de

deformaciones del terreno y el considerar el mismo factor de seguridad en cada punto de

la lnea de rotura.

Los mtodos de calculo de deformaciones utilizando el mtodo de elementos finitos

(M.E.F.). Subsanan ambas limitaciones, aunque a costa de una ejecucin mucho mas

laboriosa.

Este mtodo puede ser aplicado en:

Rocas

a) Comportamiento resistente.

b) Relacin entre la deformacin tangencial y la tensin tangencial.

c) Relacin entre la tensin normal y el acortamiento entre las discontinuidades.

d) Dilatancia.

Suelos

Aqu se establece una hiptesis a priori, de cual seria la lnea de rotura o cuando se trata de

procesos de re anlisis de roturas ya producidas.

Si no ocurren ambas circunstancias el mtodo puede ser inviable en la practica por su

laboriosidad, puesto que obligara a discretizar mallas de elementos finitos diferentes para cadalnea de rotura tanteada.


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Caso a


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Caso b


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Ejemplo



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PP

PP

CosVSenW

TanSenVUCosWACFS

''

mSenSen

ZHA

P

3030

1530

mKnmxmxm

knx

Sen

ZHZU

P

WW /63,1103305,781,92

1

2

13

mKnmxm

knxZV WW /91,275)5,7(81,9

2

1

2

1 23

2



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tP TgTg

H

Z

HW

1

1

2

1

2

2

m

KN

TgTgmxm

KN

xW 45,164860

1

30

30

151

)30(14,252

2

2

3

3091,2753045.1648

303091,27563,10313045,16483088,472

CosSenx

TanSenCosxmx

m

KN

FS

1,1FS



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Facultad de Ingeniera de Minas TacnaTABLA DE CAPACIDAD PORTANTE


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TABLA DE CAPACIDAD PORTANTE

Facultad de Ingeniera de Minas TacnaEJEMPLO


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EJEMPLO

Determinar la capacidad portante del terreno en el cual se diseara un

acceso de equipos para la mina, e indicar si es posible que por el acceso

puedan maniobrar volquetes con carga grandes con presin especifica de

620 kpa.

Peso especifico= 5.14 kn/m3

Ancho del terreno= 5 m

Profundidad=1 m

Angulo de friccin=22

Cohesin del terreno=0.2 kn/m2

Facultad de Ingeniera de Minas TacnaEJEMPLO


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Determinar la capacidad portante para la siguiente estructura el el terrenoen el cual se diseara la bases de una chancadora.

Peso especifico= 19.0 kn/m3

Angulo de friccin=30

Cohesin del terreno= 20 kn/m2

EJEMPLO



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Fin

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