ESTABILIZACIÓN N DE TALUDES DE ROCA

Transcripción

1 COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚ CONSEJO DEPARTAMENTAL DE LIMA CAPÍTULO DE INGENIERÍA A CIVIL 05 de Setiembre del 2006 ESTABILIZACIÓN N DE TALUDES DE ROCA Dr. Jorge E. Alva Hurtado UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA OFICINA CENTRAL DE POSTGRADO

2 MACHUPICCHU MARAVILLA DE LA INGENIERÍA A CIVIL

3 CONTENIDO INTRODUCCIÓN CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DE TALUDES ROCOSOS TIPOS DE INESTABILIDAD EN TALUDES DE ROCA MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN MEDIDAS DE PROTECCIÓN EVALUACIÓN DEL TALUD ROCOSO PUENTE COLLANA REFERENCIAS

4 INTRODUCCIÓN En los taludes de roca, las inestabilidades son debidas a las características geomecánicas del macizo rocoso, al estado de conservación del propio talud y a las condiciones de penetración del agua. Los diferentes tipos de roturas están condicionados por el grado de fracturación del macizo rocoso y por la orientación y distribución de discontinuidades con respecto al talud, quedando la estabilidad definida por los parámetros resistentes de las discontinuidades y de la matriz rocosa. El objetivo de las medidas geotécnicas es identificar, controlar y corregir los elementos que pueden ser inestables en un talud rocoso. Para ello, es necesario establecer medidas de estabilización y de protección que solucionarán los problemas registrados.

5 CARACTERIZACIÓN N GEOMECÁNICA DE TALUDES ROCOSOS RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN DISPONIBLE MAPAS TOPOGRÁFICOS, GEOLOGÍA, ESTUDIOS ANTERIORES TRABAJOS DE CAMPO - IDENTIFICACIÓN DEL TIPO DE ROCA - OBSERVACIÓN DE AFLORAMIENTOS - TOMA DE MUESTRA DE ROCA - DETERMINACIÓN DE LA COMPRESIÓN UNIAXIAL DE LA ROCA: MARTILLO DE SCHMIDT MARTILLO DE GEÓLOGO ENSAYOS DE LABORATORIO - DETERMINACIÓN DEL RMR, COHESIÓN Y FRICCIÓN - CONTEO DE DISCONTINUIDADES, DETERMINACIÓN DE FAMILIAS PRINCIPALES Y TIPO DE FALLA QUE OCURRE EN EL TALUD DETERMINACIÓN DEL ÁNGULO DEL TALUD Y TIPO DE SOPORTE ÓPTIMO DETERMINACIÓN DEL ÁNGULO DEL TALUD POR EL TIPO DE ROCA PREVENIR LA CAÍDA DE BLOQUES SUELTOS MEDIANTE MEDIDAS DE ESTABILIDAD

6 MEDICIÓN N DE RUMBO Y BUZAMIENTO DE LAS DISCONTINUIDADES

7 MAPEO GEOMECÁNICO REGISTRO LINEAL No DE DISCONT. 30 UBICACIÓN : Av. Pedro Beltrán s/n - Urb. Satélite - Ventanilla TIPO DE ROCA : Lutitas CONDICION DE LA EXPOSICION: Fracturada DIMENSIONES DE EXPOSICION : m ESTACIÓN : E - 02 HOJA DE REGISTRO LINEAL REALIZADO : Ing. R.H.M.E REVISADO : Dr. J. A. H. FECHA: DISTANCIA ORIENT.DE LA DISCONT. PERSISTENCIA TERMINAC ABERTURA RELLENO RUGOSIDAD AGUA DISCONTINUIDAD Distancia a la intersección de la discont. (m) Buzamiento (º) Dirección de Buzamiento (º) Longitud de la discontinuidad (m) 1- Oscura 2- En roca intacta 3- En otra discont. 1- Cerrada 0 mm 2-Muy angosta<0.1mm 3- Angosta mm 4- Abierta mm 5- Muy abierta >5mm 1- Limpia 2-Decolorada 3- Arcilla inactiva 4- Arcilla expansiva 5- Clorita, yeso, talco 6- Limonita 1- Lisa o estriada 2- Ligeramente rugosa 3- Medianamente rugosa 4- Rugosa 5- Muy rugosa 1- Seco 2- Solo signos 3- Húmedo 4- Goteo 5- Flujo (bajo,medio,alto) X X X X X X X X X X X X X XX X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

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9 TIPOS DE INESTABILIDAD EN TALUDES DE ROCA Rotura Plana Rotura en Cuña Vuelco de Estratos

10 Rotura plana N Talud Dirección de deslizamiento Plano de discontinuidad

11 Rotura en cuña Talud N Dirección de deslizamiento Planos de discontinuidad que forman la cuña

12 Vuelco de estratos Talud Planos de estratificación

13 CATEGORÍAS AS O MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN EN TALUDES DE ROCA ESTABILIZACIÓN Y PROTECCIÓN DE TALUDES ROCA MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN MEDIDAS DE PROTECCIÓN REFORZAMIENTO - PERNOS EN ROCA - BARRAS - MURO ANCLADO - CONCRETO LANZADO - CONTRAFUERTES - DRENAJE - APOYO DE CONCRETO REMOCIÓN DE ROCAS - TENDIDO DE TALUD -CORTE - DESQUINCHE - ZANJAS - MALLAS - VALLA RETENEDORA - VALLA DE SEGURIDAD -COBERTIZOS - TÚNELES

14 MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN Métodos de refuerzo para taludes de roca Métodos de remoción de rocas para estabilización de talud

15 MÉTODOS DE REFUERZO PARA TALUDES DE ROCA 1. Barra de concreto reforzado para prevenir el aflojamiento de losas en la cresta 2. Muro anclado para prevenir deslizamiento en zona fallada 3. Concreto lanzado para prevenir caída de roca fracturada 4. Dren para reducir la presión de poros dentro del talud 5. Apoyo de concreto para soportar roca por encima de cavidad

16 Barra de concreto reforzado Anclajes de roca tensionados ψ opt ψ P ψt ψ P Muro anclado Concreto lanzado Dren Apoyo de concreto (TRB, 1996) MÉTODOS DE REFUERZO PARA TALUDES DE ROCA

17 CONTRAFUERTES ATIRANTADOS UTILIZADOS PARA LA ESTABILIZACIÓN DE CERRO CANTAGALO, BRASIL

18 ESTABILIZACIÓN DE BLOQUE MEDIANTE CONTRAFUERTES ANCLADOS EN EL CERRO CORCOVADO, BRASIL

19 TRABAJOS DE ESTABILIZACIÓN EN CERRO EL CORCOVADO (1978)

20 Lechada de Cemento Tubo de Acero Expandido Tuerca Barra de Acero Plato Simple Plato Simple PERNO DE ROCA DE FRICCION PERNO DE ROCA TIPO SWELLEX PERNOS DE ROCA

21 COLOCACIÓN N DE PERNOS EN ROCA

22 PERNOS EN TALUD ROCOSO

23 SISTEMA GEOTÉCNICO : SISTEMAS DE ANCLAJE USANDO BARRAS Y CORDONES SISTEMAS DE ANCLAJE PARA USO PERMANENTE Y TEMPORAL Anclaje de Barra Roscada: 26.5 mm, 32 mm, 36 mm dia. St 835/ mm, 32 mm, 36 mm dia. St 900/ mm, 32 mm, 36 mm dia. St 1080/ mm, 50 mm dia. BSt 500S 63.5 mm dia. St 555/700 Anclaje de Cordones Múltiples: 2-90 strands 0.6 ;0.62 St 1570/ strands 0.6 ;0.62 St 1670/1860 REF.: DYWIDAG - SYSTEM INTERNATIONAL

24 SISTEMA GEOTÉCNICO: ANCLAJES REMOVIBLES Anclajes Removibles de Barra Roscada: 26,5 mm, 32 mm, 36 mm dia. St 835/ ,5 mm, 32 mm, 36 mm dia. St 900/ ,5 mm, 32 mm, 36 mm dia. St 1080/1230 Anclajes Removibles de Cordones Múltiples: 2-8 strands 0,6 ; 0,62 St 1570/ strands 0,6 ; 0,62 St 1670/1860 REF.: DYWIDAG - SYSTEM INTERNATIONAL

25 SISTEMA GEOTÉCNICO: ANCLAJES DSI PERNOS HUECOS TIPO MAI DSI Anclajes de Pernos Huecos DSI Pernos Huecos: R25N carga última 150 kn R32N carga última 230 kn R32S carga última 280 kn R38N carga última 400 kn R51L carga última 250 kn R51N carga última 630 kn R76N carga última 1600 kn R76S carga última 1900 kn REF.: DYWIDAG - SYSTEM INTERNATIONAL

26 SISTEMA GEOTÉCNICO: PERNOS PARA TECHO Y CLAVADOS EN SUELO PERNOS PARA TECHO: 15 mm dia. St 900/ mm, 32 mm dia. St 835/ mm,20 mm, 25 mm, 28 mm, 32 mm St BSt 500 S CLAVADOS EN SUELO: 16 mm,20 mm, 25 mm, 28 mm, 32 mm, 40 mm, 50 mm BSt 500 S 63.5 mm St 555/700 REF.: DYWIDAG - SYSTEM INTERNATIONAL

27 ESTABILIZACIÓN MEDIANTE ANCLAJES Y MALLAS. POSTERIORMENTE SE APLICARÁ CONCRETO LANZADO

28 MUROS ANCLADOS

29 MUROS ANCLADOS PRESA TABLACHACA

30 APLICACIÓN N DE CONCRETO LANZADO (SHOTCRETE) MINA ANTAMINA

31 PRIMERA CAPA DE SHOTCRETE COLOCACION DE PERNO SEGUNDA CAPA DE SHOTCRETE ENMALLADO Y RONDANA DETALLES DE SHOTCRETE REFORZADO CON PERNOS DE ROCA

32 MÉTODOS DE REMOCIÓN N DE ROCAS PARA ESTABILIZACIÓN N DE TALUD 1. Tendido de talud en material meteorizado inestable en la parte superior del talud 2. Remoción de roca saliente mediante voladura 3. Remoción de árboles con raíces en grietas 4. Desquinche manual de bloques sueltos en roca astillada 5. Limpieza de cunetas

33 Tendido de talud Remoción de roca Remoción de árboles con raíces en grietas Desquinche de bloques Limpieza de cunetas (TRB, 1996) MÉTODOS DE REMOCIÓN DE ROCAS PARA ESTABILIZACIÓN N DE TALUD

34 DESQUINCHE MANUAL Y MEDIANTE MAQUINARIA

35 REMOCIÓN N DE ROCA MEDIANTE VOLADURA

36 PERFILADO DE TALUD ROCOSO MEDIANTE EXPLOSIÓN N POR VOLADURA

37 MEDIDAS DE PROTECCIÓN MEDIDAS ACTIVAS Instalación de pernos y anclajes para fijación de bloques Instalación de sistemas de cable y mallas metálicas fijados o anclados a la ladera MEDIDAS PASIVAS Mallas metálicas para guiado de pequeños bloques desprendidos Cunetas o zanjas para recoger bloques caídos Muros de tierra Vallas estáticas para frenado y contención de los bloques Vallas dinámicas con la misma finalidad Túneles artificiales en carreteras y ferrocarriles

38 Geosintético Fachada Suelo de relleno Barrera Jersey Carretera Trampa para roca Talud (TRB, 1996) BARRERA PARA CAÍDAS DE ROCA CONSTRUIDA CON SUELO REFORZADO CON GEOSINTÉTICO TICO Y MADERA DE PROTECCIÓN

39 BARRERA PARA CAÍDAS DE ROCA CON GAVIONES. TRAMO 2 COCACHACRA MATUCANA DE LA CARRETERA HÉROES H DE LA BREÑA A (KM )

40 VISTA DEL TALUD CON CAÍDAS DE ROCA KM TRAMO 2 COCACHACRA MATUCANA DE LA CARRETERA HÉROES H DE LA BREÑA

41 BARRERA PARA CAÍDAS DE ROCA CON MUROS DE CONCRETO CICLÓPEO TRAMO 2 COCACHACRA MATUCANA DE LA CARRETERA HÉROES H DE LA BREÑA Km al Km

42 E D (TRB, 1996) VALLAS ESTÁTICAS TICAS (D) Y ENMALLADO (E)

43 ENMALLADO

44 ENMALLADO Y CONCRETO LANZADO

45 ENMALLADO - TRAMO 2 COCACHACRA MATUCANA DE LA CARRETERA HÉROES H DE LA BREÑA (Km )

46 DETALLE DE ANCLAJE DE ENMALLADO - CARRETERA CENTRAL TRAMO 2 COCACHACRA MATUCANA DE LA CARRETERA HÉROES H DE LA BREÑA (Km )

47 SECCION DETALLE 10 ENMALLADO CARRETERA JAÉN-CHAMAYA

48 A A DETALLE DE ANCLAJE GA-7001 O SIMILAR (ANCLAJE LATERAL, CORONACION Y PIE DE TALUD) DOBLADO DE MALLA EN LOS EXTREMOS PLANTA PLACA DE ANCLAJE HEXAGONAL TIPO RANA SECCION A - A DETALLE TIPICO DE AMARRE ANCLAJE INTERIOR PARA CABLES DETALLE DE ANCLAJE COMPLEMENTARIO PARA MALLA ANCLAJE EN ESQUINA ENMALLADO CARRETERA JAÉN-CHAMAYA

49 VALLA ESTÁTICA. TICA. TRAMO 2 COCACHACRA MATUCANA DE LA CARRETERA HÉROES H DE LA BREÑA Km

50 EXTREMO VALLA ESTÁTICA. TICA. TRAMO 2 COCACHACRA MATUCANA DE LA CARRETERA HÉROES DE LA BREÑA Km

51 NOTA: NOTA: VALLA ESTÁTICA. TICA. CARRETERA TARMA - LA MERCED

52 Lechada Anclaje de cuerda Cuerda min. 16 mm. con elemento de frenado W 8 x 48 Poste de Acero Freno de fricción Red de cuerda 3 m Perfoación 100 mm diam. 3 m Malla de cadena 60 mm max. 3.7 (± 0.15 m) 0.75 m min. (No a Escala) 0.75 m Concreto (TRB, 1996) VISTA LATERAL DE VALLAS DINÁMICAS PARA CAÍDAS DE ROCA

53 Km Máxima velocidad = 37.5 m/s Velocidad promedio = m/s Máximo rebote = 0.30 m Energía cinética = Kj Valla tipo = RX-150 ANÁLISIS DE CAÍDAS DE ROCA EN LA CARRETERA IMPERIAL IZCUCHACA KM

54 G:\IZCUCHACA\CAIDA\j1.JPG G:\IZCUCHACA\CAIDA\j2.JPG SISTEMA DE PROTECCIÓN N DE CAÍDAS DE ROCA VALLA DINÁMICA RX-150

55 LA MALLA RETIENE LA CAÍDA DE ROCAS

56 ANTES DE LA ABSORCIÓN N DE ENERGÍA A DE IMPACTO DISPOSITIVO DE FRENADO DESPUÉS S DE LA ABSORCIÓN DE ENERGÍA A DE IMPACTO

57 ROCA VALLA DINÁMICA MALLAS INCLINADAS PROTEGEN DE LAS CAÍDAS DE ROCA

58 EUROPA Barrera RX-200 Principado de Andorra VALLA DINÁMICA

59 EUROPA Galería a RX Suiza VALLA DINÁMICA

60 EUROPA GALERÍA A RX MONTSERRAT - BARCELONA - ESPAÑA

61 Soporte para el extremo superior del techo anclado a roca sana Techo de concreto inclinado protegido con capa de grava Soporte para el extremo inferior del techo apoyado con pilar empotrado en roca a través de relleno (TRB, 1996) COBERTIZO PARA ROCA MOSTRANDO ANCLAJE Y MÉTODOS M DE CIMENTACIÓN

62 TUNEL ANTIHUAYCO CARRETERA CENTRAL

63 CUBIERTAS PARA MITIGAR IMPACTO DE LOS BLOQUES

64 TÚNEL ARTIFICIAL QUE PROTEGE DE DESPRENDIMIENTOS ROCOSOS EN CARRETERAS Y FERROCARRILES

65 EVALUACIÓN N DEL TALUD ROCOSO PUENTE COLLANA

66 PUENTE COLLANA CARRETERA CENTRAL

67 VISTA PANORÁMICA DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL PUENTE COLLANA (DURANTE SU CONSTRUCCIÓN) N)

68 ESTACIÓN N GEOMECÁNICA MI-Z4 Z4-ES-01 DEL PUENTE COLLANA

69 ANÁLISIS DE DISCONTINUIDADES DE LA ESTACIÓN GEOMECÁNICA MI-Z4-ES-01 DEL PUENTE COLLANA - PROGRAMA DIPS

70 ANÁLISIS DE DISCONTINUIDADES PARA DETERMINAR LA FALLA PLANAR EN LA ESTACIÓN GEOMECÁNICA MI-Z4-ES-01 DEL PUENTE COLLANA PROGRAMA DIPS

71 ANÁLISIS DE DISCONTINUIDADES PARA DETERMINAR LA FALLA POR CUÑA EN LA ESTACIÓN GEOMECÁNICA MI-Z4-ES-01 DEL PUENTE COLLANA PROGRAMA DIPS

72 ANÁLISIS DE DISCONTINUIDADES PARA DETERMINAR LA FALLA POR VUELCO EN LA ESTACIÓN GEOMECÁNICA MI-Z4-ES-01 DEL PUENTE COLLANA PROGRAMA DIPS

73 ANÁLISIS DE FALLA PLANAR PROGRAMA DE CÓMPUTO ROCPLANE2 PUENTE COLLANA, MI-Z4-ES-01

74 ANÁLISIS DE FALLA POR CUÑA MI-Z4-ES-01 VISTAS EN TRES DIMENSIONES FALLA POR CUÑA ANÁLISIS ESTÁTICO ANÁLISIS DE FALLA POR CUÑA PROGRAMA DE CÓMPUTO SWEDGE PUENTE COLLANA, MI-Z4-ES-01

75 ANÁLISIS DE FALLA POR CUÑA MI-Z4-ES-01 VISTAS EN TRES DIMENSIONES FALLA POR CUÑA ANÁLISIS PSEUDOESTÁTICO ANÁLISIS DE FALLA POR CUÑA PROGRAMA DE CÓMPUTO SWEDGE PUENTE COLLANA, MI-Z4-ES-01

76 ANÁLISIS DE CAÍDA DE ROCAS MEDIANTE EL PROGRAMA ROCFALL PUENTE COLLANA, MI-Z4-ES-01

77 MEDIDA DE ESTABILIZACIÓN PLANTEADA Después de realizar el estudio de geomecánica del talud rocoso del Puente Collana, en el caso de la Zona 4 Margen Izquierda Talud Inferior, se recomendó el desquinche de rocas inestables y la colocación de muro de contención o gaviones y/o Mallas en el talud y/o la colocación de pernos sistemáticos o aislados de 25mm(5 Tn / 03 resinas, donde sea necesario.

78 REFERENCIAS

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83 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONES SISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES SERIE DE TRABAJOS DE TIERRA EN CARRETERAS MANUAL DE PROTECCION DE TALUDES ASOCIACION DE CARRETERAS DEL JAPON Mayo 1984

84 Estabilización de taludes de roca Primera edición digital Editor: Víctor López Guzmán Noviembre, 2012 Lima - Perú Jorge E. Alva Hurtado guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com facebook.com/guzlop twitter.com/guzlopster Lima - Perú ProYecto LIBro DIGITAL PLD 0559