Taludes

4. Los taludes se construyen con la pendiente más elevada que permite la resistencia del terreno, manteniendo unas condiciones aceptables de estabilidad.

6. TALUD CON ANGULO UNIFORME TALUD ESCAVADO DE FORMA ESCALONADA CON BERMAS Y BANCOS

7. TALUD NATURAL

8. TALUD ARTIFICIAL

10. 2 . Pie Corresponde al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte inferior. 3 . Cabeza o escarpe Se refiere al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte superior. ELEMENTOS DE UN TALUD

11. 4. Altura de nivel freático Distancia vertical desde el pie del talud o ladera hasta el nivel de agua medida debajo de la cabeza. 5. Pendiente Es la medida de la inclinación del talud o ladera. Puede medirse en grados, en porcentaje o en relación m/1 , en la cual m es la distancia horizontal que corresponde a una unidad de distancia vertical. ELEMENTOS DE UN TALUD

16. EXCAVACION DE UN TALUD PARA CONSTRUCCIÓN DE UNA CARRETERA

18. Un caso particular son las canteras, donde los frentes de excavación se van retranqueando continuamente, y donde, por lo general, las inestabilidades corresponden a bloques o conjuntos de bloques que se desprenden a favor de las discontinuidades de los macizos rocosos competentes que son explotados.

20. Sin embargo, en ingeniería civil las tolerancias de movimientos en los taludes son muy restrictivas, al poder afectar a las estructuras que se construyen en su entorno, primando los criterios de seguridad.

35. Talud excavado en suelos coluviales y roca muy alterada con inestabilidades controladas por la baja resistencia de los materiales y por la presencia de agua estacional circulando por el interior del terreno

37. Talud excavado en rocas lutíticas fracturadas y plegadas con roturas controladas por la estructura del macizo rocoso Rotura plana en los bancos de un talud a favor de las superficies de estratificación

40. Los cambios y singularidades estructurales en un macizo rocoso, como zonas tectonizadas o de cizalla, cambios bruscos en el buzamiento de los estratos, etc., suponen heterogeneidades que puede condicionar las zonas de rotura.

47. ESQUEMA DEL NIVEL FREATICO EN UN TALUD SEGÚN LA DISTRIBUCION DE LOS MATERIALES

49. Si bien la modificación del nivel freático obedece generalmente a cambios lentos y periodos largos, en caso de materiales muy permeables puede llegar a producirse un ascenso relativamente rápido como consecuencia de precipitaciones intensas.

50. ESQUEMA DE CIRCULACION DE AGUA EN UNA LADERA

54. Este efecto se ha comprobado en explotaciones mineras en taludes lutíticos sometidos a elevadas tensiones internas, fragmentándose la «formación rocosa» hasta quedar convertida en un material granular con fragmentos centimétricos (con varios metros de espesor desde la superficie del talud), dando lugar al desmoronamiento de taludes.

56. En excavaciones profundas, las elevadas tensiones que se generan en zonas singulares como el pie del talud pueden dar lugar a condiciones de desequilibrio, llegando incluso a producirse deformaciones plásticas. También en la cabecera del talud se generan estados tensionales anisótropos con componentes traccionales que provocan la apertura de grietas verticales.

57. MODIFICACION DE LAS TRAYECTORIAS DE LOS ESFUERZOS HORIZONTALES ORIGINALES COMO CONSECUENCIA DE UNA EXCAVACION

69. TIPOS DE ROTURA EN MACIZOS ROCOSOS, CURVA DE RESISTENCIA PARA EL MACIZO Y RELACIONES ENTRE INCLINACION Y ALTURA DEL TALUD TALUDES EN ROCA

71. REPRESENTACION ESTEREOGRAFICA DE LOS PLANOS DE DISCONTINUIDAD CON RESPECTO A LA ORIENTACION DEL TALUD PARA ALGUNOS TIPOS DE ROTURAS EN MACIZOS ROCOSOS TALUDES EN ROCA

73. TALUDES EN ROCA ROTURA PLANA CONDICIONES PARA LA ROTURA PLANA

77. TALUDES EN ROCA CONDICIONES PARA LA ROTURA PLANA Y PARA LA ROTURA EN CUÑA ROTURA PLANA

78. TALUDES EN ROCA CONDICIONES PARA LA ROTURA EN CUÑA

80. TALUDES EN ROCA VUELCO DE ESTRATOS Bloques rocosos de un talud que han sufrido proceso de vuelco Esquemas de taludes con estructura favorable al vuelco de estratos.

83. Esquema de pandeo en estratos verticalizados, con flexión y fractura de los estratos. TALUDES EN ROCA ROTURA POR PANDEO

84. TALUDES EN ROCA Rotura por pandeo Este tipo de rotura suele darse en los taludes de muro de cortes mineras, al ser excavados paralelos a la estratificación, cuando los planos presentan espaciados pequeños Pandeo de estratos en materiales lutíticos con rotura de las placas de roca en su base

85. DISEÑO DE TALUDES

86. Para el diseño de cualquier explotación a cielo abierto es necesario contar con la modelización geológica del yacimiento, la cual se obtiene a partir de los trabajos previos de investigación. Este diseño contempla el establecimiento de los contornos finales, intermedios y perspectivos en las diferentes etapas en el desarrollo de la explotación, así como la definición del método de explotación y la selección de la maquinaria a utilizar.

87. Un aspecto de extrema importancia para el armónico desarrollo de los trabajos mineros es el que está relacionado con la estabilidad de sus contornos, ya que garantizan la seguridad durante la explotación, en el período de cierre y, en el uso posterior de los espacios creados por la explotación.

88. Los elementos del contorno de la cantera son: Los bordos, su profundidad o altura de explotación, los bancos, compuestos por las plazoletas, altura de banco, ángulo de talud del banco, las bermas de transporte y de seguridad, ángulo de los bordos activo e inactivo de la explotación y el ángulo de culminación.

89. INFORMACIÓN PREVIA PARA EL DISEÑO DE LOS TALUDES EN LA MINA Para acometer el diseño de una cantera, así como de sus elementos, es necesario contar con un volumen de información, que caracterice al macizo rocoso y su comportamiento en el tiempo, para poder tomar las decisiones de diseño que garanticen la seguridad y economía de la cantera

91. MODELO GEOLÓGICO Recolección de Información Geológica tanto en soporte electrónico o papel: La disponibilidad de un modelo geológico es fundamental. Estos Modelos Geológicos son más efectivos cuando se confeccionan en tres dimensiones con el empleo de programas profesionales como VULCAN, GEMCOM, etc.

92. Los modelos permiten visualizar en tres dimensiones la geología, Geología estructural, distribución de leyes, distribución de agua subterránea y toda la información geomecánica existente y disponible (RQD, RMR, Q, etc.).

93. Con la automatización del diseño se facilita utilizar la interface de Modelos Geológicos con Modelos de Análisis de Estabilidad.

94. DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO Es el aspecto que constituye el mayor problema, en el análisis de estabilidad de taludes y, la toma de decisiones para el diseño de la estrategia de explotación de la cantera. Se tendrá en cuenta el problema que surge con la selección del tipo de modelo que caracteriza al macizo, modelos continuos (Homogéneos) o discontinuos (discretos).

95. Es conveniente usar el criterio de falla de Hoek y Brown teniendo en cuenta los supuestos considerándos en su evaluación y utilizar los cálculos retroactivos para verificar si los parámetros asumidos en el criterio de falla son correctos. Se recomienda el empleo de métodos probabilísticos. DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO

96. PRESENCIA DE AGUA SUBTERRÁNEA La presencia de agua subterránea en los taludes reduce las tensiones efectivas y, consecuentemente, reduce la resistencia al corte de las discontinuidades presentes en el macizo rocoso. La medición y el control de los niveles freáticos es importante durante toda la vida de la cantera. El modelo geológico debe incluir la información del nivel freático, sus fuentes de alimentación, así como la hidráulica del macizo rocoso.

97. EFECTO DE LA ALTERACIÓN La mineralización en muchos casos está asociada a zonas de alteración que tienen impacto sobre la resistencia del macizo rocoso y, por lo tanto, su estabilidad. Durante el mapeo geológico se deben identificar zonas de alteración mostrando sus grados y tipo de alteración. El mapeo geológico debe precisar el efecto de la alteración en la resistencia y calidad de los macizos rocosos. Para definir la alteración se debe utilizar la observación de campo, complementada por investigaciones geofísica y ensayos de laboratorio .

98. ESFUERZOS IN-SITU Los taludes de forma convexa (salientes) son menos estables que los taludes cóncavos debido a la falta de confinamiento en los primeros. El efecto del desconfinamiento es usualmente ignorado. Éste termina generalmente en pérdida de resistencia del macizo rocoso .

99. La concentración de tensiones en los pies de los taludes de bancos de gran altura produce fallas en la zona, que causan inestabilidad en los mismos. En contadas ocasiones se realizan mediciones de esfuerzos in situ para diseño de taludes, siendo una practica poco común en canteras, solamente se emplea en investigaciones en canteras muy profundas.

100. DAÑO POR EFECTO DE LA VOLADURA El daño causado por una voladura masiva se extiende varios metros detrás del talud. El daño de la voladura se produce debido a los esfuerzos dinámicos inducidos que resultan en el proceso de fracturación de la roca, con lo cual se produce la abertura de las discontinuidades.

101. Es importante hacer una detallada observación de los testigos de perforación para tener una apreciación real del macizo rocoso. El efecto de la rotura o fragmentación producida por la voladura debe ser tomado en cuenta durante el mapeo geotécnico, para valorar en que medida es afectada la calidad del macizo rocoso. DAÑO POR EFECTO DE LA VOLADURA

102. CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS TALUDES La estabilidad de los taludes en una explotación a cielo abierto tiene una gran importancia para la seguridad y efectividad económica de la misma por lo que debe ser considerada desde el inicio del proceso de diseño.

108. Es necesario señalar las formas de rotura que se producen a partir de los datos registrados. En el caso de taludes rocosos, las superficies de rotura pueden producirse a partir de las discontinuidades preexistentes en el macizo. Se puede aplicar un método gráfico para identificar las situaciones en los que, cinemáticamente, son posibles ciertos tipos de rotura. CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS TALUDES

109. La utilización de los métodos gráficos permite detectar los sectores de la explotación que son susceptibles a la producción de roturas y así, dirigir las acciones de reconocimiento hacia las zonas mas criticas. CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS TALUDES

110. En el caso de macizos poco cohesionados del tipo suelo, la experiencia ha demostrado que las roturas son del tipo circular. En los macizos rocosos muy fracturados y, donde esta se manifiesta de forma aleatoria o, donde el talud general varía con respecto a la estructura, las superficies de rotura son más complejas; pudiendo ser compuestas y formadas parcialmente por discontinuidades próximas a la superficie de deslizamiento y, por otro lado, por factores nuevos en la roca intacta. CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS TALUDES

111. En el caso de una fracturación intensa el grado de imbricación de bloques y sus posibilidades de movimiento juegan un papel importante, pudiendo adoptarse la hipótesis de rotura circular. Los cálculos de estabilidad de equilibrio limite ( basados en la mecánica de los sólidos no deformables) se pueden aplicar para los diferentes tipos de roturas indicadas. CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS TALUDES

112. En geotécnia, el riesgo de colapso de un talud se mide en términos del llamado coeficiente de seguridad FS , que es la relación entre el conjunto de los esfuerzos resistentes o estabilizadores y los desestabilizadores que provocan la rotura del talud. La relación de un factor FS mayor implica una disminución del riesgo, pero supone en general taludes mas acostados o tendidos. CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS TALUDES

115. Los valores que se adoptan en la práctica varían en función de las consecuencias que resultaran de su colapso, y del nivel de confianza en los datos utilizados. La experiencia que se obtiene teniendo en cuenta las considerables implicaciones económicas, en la selección de un coeficiente de seguridad FS próximo a 1,3 puede ser adecuado para taludes cuya estabilidad no se considere a largo plazo, Como es el caso de los taludes de los frentes de trabajo que en ocasiones se trabajan con FS= 1. CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS TALUDES

116. Por el contrario si las condiciones son criticas o estamos ante los contornos finales FS puede tomar valores de 1,5 a 1,6, aunque dependiendo del tipo de roca, de sus propiedades reológicas y del grado de alteración con el tiempo, se deberán tomar medidas adicionales aún con un factor de seguridad elevado. CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS TALUDES

117. El coeficiente de seguridad, para un talud con rotura plana, se determina con la siguiente expresión:

118. Donde

119. Siendo H – Altura del talud. – Angulo del talud del banco ρ p – Angulo del plano de rotura (Rotura plana) ﻻ - Densidad de la roca ﻻ W – Densidad del agua α - Aceleración sísmica Z – Altura de la grieta de tracción Z W – Altura del agua en grietas de tracción - Angulo de rozamiento W – Peso del bloque deslizante