Estabilidad De Talud 3282r

Universidad de Chile, Fcfm Departamento de Geología GL55B, Geología aplicada a la Ingeniería

Informe Nº 4

Macizo Rocoso y estabilidad de talud

Profesores:

Sofía Rebolledo Sergio Sepúlveda Profesora euxiliar: Marisol Lara Estudiante: Francisco del Campo Fecha de entrega: 15.09.2008

Introducción En este informe se hace una caracterización geotécnica de un macizo rocoso, así como un estudio de estabilidad para un talud que corta dicho macizo. El Talud se ubica, 1

respecto de la confluencia del Río Maipo con el Río Colorado, unos 500 m río arriba por éste último (dirección NNE) en la ribera norte.

Marco Geológico La descripción litológica de las rocas del talud es: Una roca piroclástica brechosa (toba) de grano medio a fino (fragmentos de 1 a 4 mm). El Talud descrito en terreno está constituido por rocas de la Unidad Intracaldera El 2

Manzano, parte de la Formación Abanico (Aguirre, 1960) .

Caracterización geotécnica del macizo y sus discontinuidades El macizo presenta un fracturamiento en bloques métricos a decimétricos de roca levemente meteorizada. Se observan 4 sets de fracturas. El talud alcanza una altura de 5 a 6 m sobre el nivel del camino, y tiene una pendiente de 70 a 80 grados.

Fig. 1: Fotografía del talud. Distancia estimada en terreno.  Ver Anexo I al final del documento.

1 2

3

Nuestro grupo llenó la siguiente tabla, según las indicaciones de la guía de terreno . Nota importante: La notación usada en este imforme para la actitud (u orientación espacial) de un plano es r/m (r=rumbo, m=manteo), donde r está entre 0 y 360º y se mide desde el norte en sentido horario con la regla de la mano derecha (la dirección de manteo se encuentra a 90º en sentido horario desde el rumbo). Para las líneas (polos, transversa, ...) se usó la notación trend/plunge. METEORIZACIÓN

CLASE

Roca Fresca

I

Levemente

II

Moderadamente

III

Muy Meteorizada

IV

RESISTENCIA (Mpa)

CRITERIO GENERALIZADO HOEK & BROWN

R6 Ext. Fuerte >250 X

R5 Muy fuerte 100­250

Estructura del Macizo MA

Masivo

R4 Fuerte 50­100

FB

Fract. en bloques

R3 Mod. Fuerte 25­50

MF

Muy Fracturado

Completamente

V

R2 Débil 5­25

Suelo Residual

VI

R1 Muy Débil 1­5

X

TR

RO Ext. Débil 0,25­1

Húmedo

X

S

GSI

55 a 70

X

FC Fracturado Cizallado Triturado

Condición de discont.

AGUA Seco

FB

Mb

Muy buena

Bu

Buena

Bu

X

H

RQD

89 a 95

Re

Regular

Goteo suave

G

Jv

6 a 8

Ma

Mala

Flujo constante

F

Jn

4

Mm

Muy Mala

DISCONTINUIDADES

DISTANCIA

ESTRUCTURA

Tipo Roca

GEOMETRÍA

Relleno

JRC

Agua

[m]

TIPO

r/m

13,3

D

10 / 45

A

0,8

D

2

1 a 2

P

R

A

10

H

13,55

SD

330 / 85

A

1,5

C

2,5

3

P

R

A

10

H

13

SD

163 / 80

A

1,5

D

1,2

2 a 3

P

R

A

10

H

14,05

D

35 / 62

A

­

C

2

­

P

R

­

10 a 14

H

11,78

D

255 / 85

A

­

D

1

5

P

R

N

4 a 6

H

10,3

SD

310 / 20

A

1

D

3

1

P

R

A

4 a 6

H

9,8

D

305 / 85

A

­

­

­

­

P

R

­

­

­

9,2

D

65 / 50

A

­

­

­

­

P

R

­

­

­

8

D

330 / 20

A

2

­

­

­

P

R

­

­

S

8,8

D

90 / 62

A

­

­

­

­

P

R

­

­

S

8,5

D

60 / 62

A

­

­

­

­

P

R

­

­

H

FREC

CONT LARGO(m) ABERT.(mm) S

OBS.

R

8

D

130 / 70

A

­

­

­

­

P

R

­

­

H

9,35

D

130 / 30

A

­

­

­

­

P

R

­

­

S

6,6

D

310 / 70

A

­

­

­

­

P

R

­

­

H

4

D

145 / 20

A

­

­

­

­

­

­

­

­

­

0,9

D

145 / 15

A

­

­

­

­

­

­

­

­

­

‫܁‬ 3 El valor de RQD fue estimado usando la fórmula RQD = 115 – 3,3 Jv  La resistencia de la roca se estimó como muy fuerte, mediante la prueba del martillo (se  rompe con varios golpes).

SIMBOLOGÍA

TIPO DE ROCA A

TIPO DE ESTRUCTURA Toba

B

D

Diaclasa

C

Cont. Litológico

SD

Set de diaclasas

Es

Estratificación

C

FT

Falla

VT

Veta

D

ZC

Zona de Cizalle

DX

Dique

GEOMETRÍA

RELLENO

SINUOSIDAD

P

Planar

N

Sin Relleno

(S)

S

Sinuosa

Ca

Calcita

D

Dentada

O

Óxidos

R

Rugosa

S

Súlfuros

A

Arcilla

RUGOSIDAD ( R )

S

Suave

CONTINUIDAD

C

Continua

( C )

D

Discont.

Resultados Mediante el programa Dips de Rocsciece, se hizo un análisis estadístico de la distribución de los polos de las discontinuidades medidas en terreno por todos los grupos (en total 65 polos). Presento los resultados en forma de gráficos.

Fig. 2

Polos de

discontinuidades medidas en terreno

4

Fig. 3 Densidad de polos con corrección de Terzaghi .

Fig. 4 Polos de sistemas principales de discontinuidades. Se definieron cuatro sistemas, seleccionando las áreas que tuvieran más de un 4% de densidad de polos. 4 Se usó transversa lineal de orientación 24/0 para la corrección, que es la línea de toma de datos.

Polo

Plano

(trend/plunge)

(rumbo/manteo)

1m

064/72

154/18

2m

236/74

326/16

3m

253/10

343/80

4m

169/5

259/85

Fig. 5

Zonas de posibles

deslizamientos planos (zona morada) o en cuña (región morada). El plano del talud tiene una actitud 24/77 ( en la figura es el plano 1, de color verde).

Fig. 6

Diagrama de

estabilidad de talud.

Clasificación de Beniawski Item

*Valor

*Unidades

Puntaje min

Puntaje max

Puntaje Max.

1

Resistencia de roca intacta (UCS)

100 a 200

Mpa

10

11

15

2

RQD

89 a 95

%

18

20

20

3

Espaciamiento de discontinuidades

0,5 a 1,5

m

12

14

20

4

Condiciones de discontinuidades

**

­

23

26

30

5

Agua subterránea

Húmedo

8

9

15

71

80

100

SUMA *Sólo si viene al caso ** Las discontinuidades eran rugosas con una separación  entorno de 1 mm y una meteorización leve.

Así, la calidad del macizo rocoso es buena (clase II: RMR entre 60 y 80)

Análisis cinemático Deslizamiento plano De la figura 6 se desprende que no es posible que ocurra un deslizamiento plano. Ningún sistema de discontinuidades aquí definido satisface las condiciones necesarias para un deslizamiento plano. Dichas condiciones son: El manteo del talud y la discontinuidad deben caer en la misma dirección ΨDiscontinuidad < ΨTalud ρDiscontinuidad = ρTalud +-20º 5

ΨDiscontinuidad > φ = 30º .

Deslizamiento en cuña Las condiciones necesarias para este tipo de deslizamiento son idénticas a las de deslizamiento plano, pero comparando la orientación de la intersección entre los planos que forman la cuña, con el dip/dipdir del talud. Ninguna intersección de planos se acerca siquiera a cumplir estas condiciones. Si agregamos un quinto set de discontinuidades, dado por la zona con mayor densidad de polos no contemplada hasta ahora, se forma una posible cuña, como se muestra enseguida.  Se consideró cohesión nula de las discontinuidades y un ángulo de fricción interna de 30º.

5

Polo (trend/plunge) 5m

322/24

Fig. 7

Definición de nuevo set de discontinuidades.

Fig. 8

Diagrama de estabilidad de talud incluyendo set 5m.

Plano (rumbo/manteo) 62/66

Como se observa, la cuña formada por la intesección de los planos 3m y 5m cumple las condiciones geométricas para deslizar.

Análisis dinámico Se usó el programa Swedge de RocScience para calcular los factores de seguridad (sin y con aceleración sísmica) para la cuña 3m-5m, con cohesión nula y ángulo de fricción interna de 30º. A 0 0,5 1 F A

F 5,04 3,61 2,92 Factor de seguridad determinístico (Aceleración horizontal)/g

Conclusiones Tomando en cuenta la buena calidad del macizo rocoso (Clase II según Beniavsky) y los elevados valores del factor de seguridad para el único deslizamiento posible, concluyo que el talud es muy seguro incluso para efectos de obras civiles.

Anexo I: Formación Abanico (Aguirre, 1960) Unidad litoestratigráfica constituida por lavas básicas a intermedias, rocas piroclásticas ácidas, e intercalaciones sedimentarias continentales (fluviales, aluviales y lacustres), formando lentes de hasta 500 m de espesor (Charrier et al., 2002a; Nyström et al., 2003). Esta formación se encuentra plegada y es afectada por un pervasivo metamorfismo de muy bajo grado (Aguirre, 1960; Thiele, 1980; Levi et al., 1989). El espesor del conjunto se estima en ~ 3.000 m, aún cuando se acepta que éste aparece aumentado por las numerosas intrusiones de filones-manto y lacolitos andesíticos (Thiele, 1980). Las rocas de la Formación Abanico se disponen en dos franjas nortesur separadas por los afloramientos de la Formación Farellones. De acuerdo a diversas dataciones radiométricas y estudios de fauna fósil se le asigna una edad Eoceno Superior - Mioceno (Wyss et al., 1994; Charrier et al., 1996, 2002a; Gana et al., 1997; Sellés, 1999; Fuentes et al., 2000; Sellés et al., 2000; Fuentes et al., 2002). Mayor detalle de estas dataciones se puede observar en la Tabla 3.1. Se ha propuesto que la franja occidental de la Formación Abanico se encuentra, ya sea en o por falla con la Formación lo Valle, o concordante con un hiatus de 35 Ma. (Gana et al., 1997; Fuentes et al., 2000; Fuentes, 2004). En el sector de Angostura de Paine, los depósitos de la Formación Abanico se disponen en discordancia de erosión sobre las rocas de la Formación Las Chilcas, observándose un hiatus de casi 90 Ma (Sellés et al., 2000). El margen oriental de la Formación Abanico está limitado por depósitos mesozoicos, puestos en o principalmente a través de grandes fallas regionales (Godoy et al., 1999; Baeza, 1999; Charrier et al., 2002a; Bustamante, 2002). El o con la sobreyaciente Formación Farellones es transicional y con amplias variaciones tanto norte - sur como este - oeste, reportándose en diversos sectores tanto discordante como pseudo-concordante (Charrier et al., 2002a) o concordante o por falla (Godoy et al., 1999) La Formación Abanico es equivalente hacia el sur con la Formación Coya - Machalí definida por Klohn (1960) (Thiele, 1980; Drake et al., 1982; Charrier et al., 2002a). En Argentina esta Formación es equivalente temporal de la Formación Molle, que aflora más al sur (Oligoceno Superior) (Sruoga et al., 2000).