Estabilidad de Taludes Parte 04

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INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

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Mg. Miguel Llorente Isidro - Consultor Intercade

Produce el aumento de las discontinuidades y la fracturación mecánica de las rocas.

� Crioclastia o gelifracción.

� Haloclastia.

� Termoclastia.

� Descompresión.

METEORIZACION FISICA

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Crioclastia o gelifracción


Agua

Hielo

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Haloclastia

Taffoni


Viento

Aguasalada

Cristalesde sal

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Haloclastia


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Termoclastia


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Transforman la composición o estructura de la roca a nivelmineral .

� Disoluciones.

� Hidratación/Deshidratación.

� Oxidación-Reducción.

� Hidrólisis.

METEORIZACION QUIMICA

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Disolución, f(T)

H2O + CO2 → H2CO3CaCO3 → Ca2+ + CO3

2–

CO32– + H2CO3 → 2 HCO3

–

CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2 HCO3–

Yeso (CaSO4), halita (NaCl), silvina(KCl), carnalita (KMgCl3·6H2O) …


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Disolución, f(T)


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Hidratación: algunas arcillas absorben agua y se hinchanaumentando a tensión ejercida sobre la roca.


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Hidratación: algunas arcillas absorben agua y se hinchanaumentando a tensión ejercida sobre la roca.


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Oxidación – reducción (redox) 2e + Cu2+ → Cu0 Semireacción de Reducción

Fe0 → Fe2+ + 2e Semirreacción de Oxidación


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Hidrólisis2KAlSi3O8 + 2H2CO3 + 9H2O ⇌

Al2Si2O5(OH)4 + 4H4SiO4 + 2K+ + 2HCO3-

Ortoclasa (feldespato aluminosilicato) + ácido carbónico + agua ⇌

Caolinita + ácido silícico (d) + potasio y bicarbonato (d)

Caolinita + agua ⇌

Gibsita + ácido silícico

(lateritas y bauxitas )


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METEORIZACION BIOLOGICA

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METEORIZACION BIOLOGICA

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� Climas fríos o de alta montaña con precipitaciones medias: Física.

� Climas tropicales con abundantes precipitaciones: Química.

CLIMA Y METEORIZACION

Precipitación media anual (cm) Precipitación media anual (cm) Precipitación media anual (cm)

Alteración química Alteración física Alteración físico-química

200 200 200

-12º -12º-12º

-6º -6º-6º

0º 0º0º

6º 6º6º

Tem

per

atu

ra m

edid

a an

ual

(ºC

)

Tem

pera

tura

med

ida

anua

l (ºC

)

Tem

pera

tura

med

ida

anua

l (ºC

)

12º 12º12º

18º 18º18º

24º 24º24º

30º 30º30º

150 150 150100 100 10050 50 500 0 0

Baja

Baja

Física m

oderada

Física

baja

Muy baja

Alteraciónmuy baja

Químicamoderada

Químicamoderada con

influenciafísicaModerada CLIMA

ESPAÑA

Inte

nsa

ModeradaFísi

ca intensaFísica moderada

QuímicaintensaIntensa

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DETERIORO DE TALUDES

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Etapas del deterioro (Nicholson y Hencher, 1997)

Se utiliza para valorar la degradación potencial en taludes.

Etapas:� Valoración del macizo rocoso.� Interpretación de la naturaleza de la degradación.

1.- Probabilidad de degradación del talud, parámetros: � Resistencia de la roca.� Espaciado de las discontinuidades.� Abertura de las discontinuidades.� Grado meteorización del material.

2.- Naturaleza del deterioro: en función de las litofacies descritas.

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Grupos litoestructurales:

� Roca fuerte masiva: resistentes a procesos de deterioro de masas de roca. Desintegración localizada.Granito, gabro, dolerita, basalto, riolita, metacuarcita, gneiss, caliza y mármol

� Roca fuerte discontinua: Susceptible a varios modos de deterioro en función del sistema de fracturas. Caída de rocas y desmoronamiento de taludes.

Arenisca con uniones de sílica y conglomerados, ortocuarcita, piroclásticos, calizas, dolomitas, mármoles y rocas ígneas fisuradas.

Fuerte Masiva

Fuerte Discontinua

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� Roca compuesta: Susceptible ameteorización diferencia con colapso delos salientes. Caída de bloques.

Intercalaciones de estratos duros y blandos, rocasbandeadas o con intrusiones ígneas

� Roca debilitada tectónicamente: zonastrituradas o cortadas que contribuyen a sucolapso y desmoronamiento.


Compuesta

DebilitadoTectonicamente

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� Roca débil granular: susceptible ameteorización del material ydebilitamiento que conduce a la formaciónde láminas, caída y lavado de granos y,menos frecuentemente, caída de bloquesy colapso.

Arenisca friable, arcillolita, arenisca o conglomerado con uniones de y eso, arcilla o calcio, margas y calizas débiles

� Roca karstica: Susceptible a la formaciónde cavidades por disolución y colapso.Diversos tipos de formas karsticas.Calizas generalmente, duras


Debil Granular

Karstica

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� Roca anisotrópica: formación de láminascon tendencia al colapsos y lavadosuperficialLutitas, pizarras, filitas y esquistos con estructura laminar.

� Roca con apariencia de suelo: formaciónde cárcavas y surcos. Lavado superficial,caída de granos y colapsosMargas, areniscas muy débiles, roca altamente meteorizada y suelo residual.


Anisotropica

Roca con aparienciade suelo

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1. Análisis de estabilidad: Introducción y método observativo

2. Factores litológicos, tipos de roca y alteración de las rocas

3. Propiedades de las rocas y de los suelos

4. Tipos de deslizamientos

5. Criterios de rotura

6. Proyección estereográfica

7. Falla estructuralmente controlada (planar, cuña)

8. Falla no estructuralmente controlada (circular, mixta, pandeo)

9. Métodos numéricos

10.Taller

INDICE GENERAL DEL MODULO

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INDICE GENERAL DEL MODULO

1. Análisis de estabilidad: Introducción y método observativo

2. Factores litológicos, tipos de roca y alteración de las rocas

3. Propiedades de las rocas y de los suelos

4. Tipos de deslizamientos

5. Criterios de rotura

6. Proyección estereográfica

7. Falla estructuralmente controlada (planar, cuña)

8. Falla no estructuralmente controlada (circular, mixta, pandeo)

9. Métodos numéricos

10.Taller

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PROPIEDADESDE LAS ROCAS

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� Definición y tipos de rocas

� Propiedades de las rocas

• Propiedades de identificación y clasificación

• Propiedades mecánicas

INDICE

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Pro

pied

ades

de

iden

tific

ació

n y

clas

ifica

ción

ComposiciónFábrica y texturaTamaño de granoColor

PorosidadPeso específicoHumedad

Permeabilidad

DurabilidadAlterabilidad

Descripción visualMicroscopía (óptica y electrónica)Difracción de rayos X

Técnicas de laboratorio

Ensayo de permeabilidad

Ensayos de alterabilidad

PROPIEDADES DE LAS ROCAS

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Pro

pied

ades

m

ecán

icas

Resistencia a compresión simple

Resistencia a tracción

Velocidad de ondas sónicas

Resistencia (cohesión y ángulo derozamiento interno, c, phi)

Deformabilidad (módulos de deformación estáticos o dinámicos)

E. compresión uniaxialE. de carga puntual.Martillo de Schmidt

E. de tracción directaE. de tracción indirecta

Técnicas de laboratorioGeofísica

E. de compresión triaxial

E. compresión uniaxialE. de velocidad sónica


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Composición mineralógica

� De ello depende la textura

� Se determina mediante un estudio petrofísico


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Presencia de carbonatos con ácido (HCl, vinagre blanco)


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Dureza Mineral Método Composición química

1 Talco Se raya fácilmente con la uña Mg3Si4O10(OH)2

2 Yeso Se puede rayar con la uña con más dificultad CaSO4·2H2O

3 Calcita Se raya con una moneda de cobre CaCO3

4 Fluorita Se raya con un cuchillo de acero CaF2

5 Apatito Se raya difícilmente con un cuchillo Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)

6 Ortoclasa Se raya con una lija para el acero KAlSi3O8

7 Cuarzo Raya el vidrio SiO2

8 TopacioRayado por herramientas de carburo de wolframio

Al2SiO4(OH-,F-)2

9 Corindón Rayado por herramientas de carburo de Silicio Al2O3

10 Diamante Rayado solo por otro diamante. C


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� Textura: Conjunto de relaciones espaciales intergranularesy de características morfológicas (tamaño y forma) de loscomponentes (esencialmente granos y/o agregadosminerales) de la roca.

Textura vítreaTextura granular Textura blástica

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� Estructura: Distribución y orden espacial de los cristaleso granos dentro de la roca a escala macroscópica ymicroscópica.

Homogénea BandeadaBrechoide


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� Fábrica: Orientación espacial preferencial de loscomponentes no equidimensionales y de los elementoscristalográficos (ejes, planos) de los minerales dentro deuna roca.

Homogénea Linear


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Pro

pied

ades

de

iden

tific

ació

n y

clas

ifica

ción



Permeabilidad







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Porosidad:

� Relación entre el volumen de poros y el volumen total

� Inversamente proporcional a densidad y resistencia

� Porosidad total (huecos)

� Porosidad abierta

� Porosidad cerrada

� Porosidad eficaz (drena por gravedad)


152


� Porosidad total n = (Vv / Vt) · 100

� Porosidad abiertano = (Va / Vt) · 100

� Porosidad cerrada

� Porosidad eficazne = (Ve / Vt) · 100

Aire/agua(poro) Roca

none

n


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Peso específico (N/m3):

� Relación entre el peso de la roca y su volumen

� Interrelación con la estructura y textura de la roca

� Condicionada por la porosidad

La densidad es la relación entre la masa de la roca y su volumen


v v= = =mgP

ρ gγ

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�Contenido de humedad relativo (%)

• m1: masa de la roca recién extraída

• m2: masa de la roca seca

m - mm x 1001

12

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Pro

pied

ades

de

iden

tific

ació

n y

clas

ifica

ción



Permeabilidad







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�Permeabilidad intrínseca (ley de Darcy; m2)

• C: constante adimensional relacionada con la densidad del fluído

• d: diámetro promedio de los poros del material

K I = C . d2


Estabilidad de Taludes Parte 04

Engineering

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