Informe Talud

CODIGO DEL CERTIFICADO

ES- Nº 040/MS /05-2015 /RCF

INFORME TÉCNICO

ESTABILIDAD DE TALUD BOTADERO MIRADOR ROCOTO Cantera Yura S.A - Arequipa

Arequipa, Arequipa, Mayo 2015 2015

ES-040 / Botadero Mirador Rocoto / Yura S.A. Arequipa / Página 1 de 18

1.

UNIDAD MINERA 1.1 Nombre: ``Cemento Yura-Arequipa´´

1.2 Titular´ Yura S.A.

1.3 Ubicación Políticamente, la Planta Cementera Yura S.A. se encuentra ubicada en el Distrito de Yura, a 26 Kilómetros de la ciudad de Arequipa, en la Provincia y Región Departamental de Arequipa. El presente estudio hidrológico, referido a la cantera de extracción de materiales denominada Ludmirca, se sitúa específicamente en la cuenca delimitada por la Quebrada de Ludmirca. Asimismo, es importante destacar que el proyecto no se encuentra en un área Natural Protegida (ANP) o su Zona de Amortiguamiento. Geográficamente el proyecto como punto de ubicación se localiza formando parte de la Quebrada Ojule y sus coordenadas geográficas son las siguientes: Coordenadas UTM Norte : 8209140.00 Coordenadas UTM Este : 0199403.00 Zona 19 K Latitud Sur : 16°10'46.63"S Longitud Oeste : 71°48'39.98"O Cota promedio : 2840 m.s.n.m.

2.

NOMBRE O RAZÓN SOCIAL DE LA CONSULTORA Razón Social: Roberto Cáceres Flores S.R.L. RUC: 20456260595 Profesionales: Nº APELLIDOS Y NOMBRES PROFESIÓN 1 Cáceres Flores Roberto Bonifacio Ingeniero Civil

COLEGIATURA CIP 59876

Domicilio: Calle Puno 908 – Miraflores – Arequipa. Teléfono: (0051 54) 21-4163 Correo Electrónico: [email protected]


3.

Objetivo del Informe Técnico

-

3.1

Los objetivos del presente informe de análisis de estabilidad de taludes del botadero Rocoto son: Realizar el análisis de taludes con software especializado e interpretar los resultados.

Actividades preliminares Es la actividad más importante en el proceso de inicio para el análisis de estabilidad de taludes, por cuanto, generalmente se efectúan coordinaciones interinstitucionales en general; entre las actividades preliminares más saltantes tenemos: - Coordinación con los ingenieros encargados del área de canteras. - Coordinaciones para la adquisición de información geotécnica y geológica.

3.2

Trabajos de campo y resultados de laboratorio. Después de efectuar el Plan de Trabajo, el siguiente paso son los trabajos de campo, donde el personal responsable del análisis de taludes. - Evaluación de características geomorfológicas, geológicas y geotécnicas. - Se han extraído muestras de campo y estas fueron sometida a pruebas en laboratorio tales como compresión simple y esta información fue utilizada para generar las demás propiedades mecánicas del material que compone el talud.

3.3

Trabajos de gabinete Después de efectuar los trabajos preliminares y de campo, se inicia con la labor de gabinete, en el cual, se efectúan las actividades más importantes como son: - Revisión de todos los estudios y expedientes recabados de entidades solicitadas, de los cuales se recopilará la información necesaria. - Se ha clasificado los resultados de las pruebas de laboratorio y campo que serán útiles para nuestro análisis. - Se ha realizado el análisis del talud de la cantera en diferentes tramos.


Trazo de ejes en planta

Perfil Longitudinal


4.

CRITERIO DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUD Para el análisis de estabilidad se adoptarán los criterios detallados en Cuadro D. 1, Criterios de Análisis. Los valores adoptados para el Factor de seguridad, F.S., corresponden a lo solicitado como mínimo para los dos escenarios, independiente del método que se use para la evaluación de la estabilidad del talud. D.1 Criterios de Análisis

CONDICION

FACTOR DE SEGURIDAD 1.50 1.10

ESTATICO SISMICO (Pseudo – Estatico) Para 0,5g: Kh= 0,15 g, se adopta 0,15g.

4.1

Modelo Matemático y Softwares en los diseños geotécnico de obras de estabilidad de taludes Los modelos matemáticos y softwares para el diseño geotécnico de obras de estabilidad de taludes serán eficaces en función del apropiado nivel de aproximación del modelo conceptualizado con respecto al problema físico real. Las bondades y limitaciones del software se encuentran estrechamente vinculadas con las teorías, métodos y procedimientos adoptados por los softwares para resolver problemas de estabilidad de taludes. Sus bondades serán mayores cuanto mayores sean los métodos que utilice el software en la solución de problemas de estabilidad de taludes (como es el caso del SLIDE), pero las limitaciones obedecerán a las restricciones de las teorías, hipótesis de cálculo y comportamiento reológico de los materiales que consideran los indicados métodos. Es necesario precisar que los programas y softwares sólo ayudan a facilitar el procedimiento largo de cálculos repetitivos, logrando rapidez en el análisis de numerosos escenarios y la obtención de soluciones. La confiabilidad de los resultados obtenidos por el software depende de la apropiada construcción del modelo de conceptualización del problema, estimado apropiado de los parámetros geotécnicos, adecuada selección de los escenarios de análisis, y del criterio del diseñador en el análisis y discusión de resultados.


El software SLIDE es un programa potente con variadas opciones de métodos de cálculo, distintas obras de estabilización de taludes, módulo de cálculos de filtración en medios porosos con elementos finitos, y otras capacidades, que le confieren la bondad de ser una herramienta de apoyo idónea para el análisis y diseño de obras de estabilidad de taludes. Los problemas complejos y difíciles de estabilidad de taludes pueden ser abordados mediante la división del problema en subproblemas, adicionando sus soluciones parciales y realizando un análisis global de estabilidad de taludes.

4.2

Software SLIDE 6.0 El software SLIDE versión 6.0 es una herramienta computacional en 2D para el análisis de estabilidad de taludes, que incluye un módulo para el análisis del flujo de filtración en medios porosos denominado “Análisis de napa freática (Groundwater analysis)”, que permite analizar problemas complejos de estabilidad de taludes con

presencia de napa freática. Este software puede evaluar la estabilidad de falla circular o poligonal en taludes de suelos y roca. El software SLIDE trabaja con las herramientas CAD en una interfaz gráfica amigable y sencilla, que permite abordar una amplia variedad de modelos de problemas de estabilidad de taludes, así como opciones de interpretación de datos para realizar un análisis completo del problema. La geometría de un talud natural con estratificaciones de suelo y roca, se dibuja como se haría en Autocad, o también se puede importar la imagen y digitalizar la geometría encima de ella. Los taludes naturales y artificiales con estratos complejos, lentes de arcilla, se configuran fácilmente. El intérprete de los datos posee un conjunto de herramientas que permite el despliegue y presentación conveniente de resultados gráficos, así como la edición de presentaciones finales de resultados. Con el software SLIDE, se puede crear modelos fácilmente, efectuar el análisis de filtración de la napa freática, realizar el análisis de estabilidad de taludes, e interpretar los resultados. Se analiza la estabilidad en superficies de deslizamiento usando los métodos de equilibrio límite con dovelas verticales. Analiza superficies de deslizamiento individuales o buscar y localizar la superficie de deslizamiento crítica para un talud dado. El análisis de estabilidad de taludes tiene las siguientes características: - Aplica métodos de búsqueda de la superficie crítica para superficies de deslizamiento circular o no circular. - Utiliza los métodos de Bishop, Janbu, Spencer, GLE / Morgenstern-Price y otros métodos de análisis.


Considera materiales múltiples, anisotrópicos, materiales no-lineales MohrCoulomb y otros. - Análisis de agua subterránea a presión, factores Ru, red de presiones de poro, o el análisis de flujo de filtración con superficie libre o napa freática. - Carga externa lineal, distribuida o sísmica. - Soportes, geotextiles, pilotes. Análisis de fuerzas de apoyo requeridas. - Visualización de cada una, grupos y todas las superficies de falla generadas por la búsqueda. Los resultados individuales detallados pueden trazarse para la superficie de deslizamiento. El análisis de aguas subterráneas (Groundwater analysis) con el software SLIDE, permite al usuario definir y analizar un problema de agua subterránea previo al análisis del problema de estabilidad de taludes. Esto es, el dominio o contornos del problema a resolver sólo requieren ser definidos una vez, y se utilizan para el análisis del groundwater y el análisis de estabilidad de taludes. En base al manual del SLIDE, versión traducida en español de la Oficina de Proyectos y Valorizaciones, se realizó una capacitación básica del manejo del software SLIDE, orientado a un manejo inicial rápido y dominio gradual de los menús, herramientas y aplicaciones del programa. El análisis de estabilidad para las obras de estabilidad de taludes depende del tipo y características específicas del mismo. En general, se requiere verificar la estabilidad contra las siguientes fallas: - Verificación de la estabilidad contra falla por volteo respecto a su talón - Verificación de la estabilidad contra falla por deslizamiento a lo largo de su base - Verificación de la estabilidad contra falla por pérdida de la capacidad portante de suelo de cimentación - Verificación de la estabilidad contra el deslizamiento por una falla por cortante del suelo de cimentación a mayor profundidad (análisis con SLIDE) - Verificación de la estabilidad contra el asentamiento excesivo. -

Los factores de seguridad FS para cada tipo de falla depende del tipo de obra de estabilidad de taludes. Estos valores de FS serán indicados más adelante, en el procedimiento de diseño de las obras de estabilidad de taludes. En el entendido que las obras de estabilidad de taludes son localmente estables (verificadas sus estabilidades), se procede con el análisis de estabilidad global del perfil del talud.


Este análisis se realiza con el software SLIDE considerando parámetros geotécnicos promediados para la zona de influencia directa de las obras de estabilidad de taludes locales. Para el análisis de estabilidad sísmica de taludes, se utiliza el procedimiento general de los métodos de equilibrio límite pero incluyendo la fuerza seudoestática horizontal debido al evento sísmico. Generalmente, se recomienda analizar con carga sísmica seudoestática de la superficie más crítica identificada durante el análisis estático.

Factores de seguridad para análisis seudoestático Factor de Coeficiente Criterio seguridad sísmico (FS) horizontal kh Sismo importante. Cuerpo Ingenieros del Ejército de EEUU, 1982)

> 1.0

0.10g

Sismo de gran magnitud. Cuerpo Ingenieros del Ejército de EEUU, 1982)

> 1.0

0.15g

Norma de Japón

> 1.0

0.15g a 0.25g

Seed, 1979. Con una reducción de resistencia del 20%

> 1.15

0.15g

> 1.0

½ de la aceleración máxima

Hynes, Griffin y Franklin, 1984. Con una reducción de resistencia del 20%

Fuente: Suárez, J. (2004). Deslizamientos y estabilidad de taludes en zonas tropicales.


5.

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE FALLA GLOBAL

Slide Analysis Information Document Name File Name: slide1.sli


Project Settings Project Title: SLIDE - An Interactive Slope Stability Program Failure Direction: Left to Right Units of Measurement: SI Units Pore Fluid Unit Weight: 9.81 kN/m3 Groundwater Method: Water Surfaces Data Output: Standard Calculate Excess Pore Pressure: Off Allow Ru with Water Surfaces or Grids: Off Random Numbers: Pseudo-random Seed Random Number Seed: 10116 Random Number Generation Method: Park and Miller v.3 Analysis Methods Analysis Methods used: Bishop simplified Janbu simplified Ordinary/Fellenius Spencer Number of slices: 25 Tolerance: 0.005 Maximum number of iterations: 50 Surface Options Surface Type: Circular Radius increment: 10 Minimum Elevation: Not Defined Composite Surfaces: Disabled Reverse Curvature: Create Tension Crack Material Properties Material: Material 1 Strength Type: Mohr-Coulomb Unit Weight: 16.93 kN/m3 Cohesion: 25 kPa Friction Angle: 30.6 degrees Water Surface: None


Global Minimums Method: ordinary/fellenius FS: 1.169380 Center: 243.891, 197.834 Radius: 128.835 Left Slip Surface Endpoint: 124.399, 149.665 Right Slip Surface Endpoint: 241.163, 69.028 Resisting Moment=2.37746e+006 kN-m Driving Moment=2.0331e+006 kN-m Method: bishop simplified FS: 1.243750 Center: 259.134, 220.700 Radius: 152.356 Left Slip Surface Endpoint: 124.319, 149.726 Right Slip Surface Endpoint: 240.339, 69.508 Resisting Moment=2.40678e+006 kN-m Driving Moment=1.93511e+006 kN-m Method: janbu simplified FS: 1.159230 Center: 236.269, 190.213 Radius: 119.001 Left Slip Surface Endpoint: 124.385, 149.675 Right Slip Surface Endpoint: 237.626, 71.219 Resisting Horizontal Force=15868.4 kN Driving Horizontal Force=13688.8 kN Method: spencer FS: 1.236370 Center: 251.512, 213.078 Radius: 142.108 Left Slip Surface Endpoint: 124.298, 149.742 Right Slip Surface Endpoint: 236.815, 71.731 Resisting Moment=2.21196e+006 kN-m Driving Moment=1.78908e+006 kN-m Resisting Horizontal Force=12850.3 kN Driving Horizontal Force=10393.6 kN


5.1

Análisis y resultados de estabilidad condición SeudoEstática

Slide Analysis Information Document Name File Name: slide1.sli Project Settings Project Title: SLIDE - An Interactive Slope Stability Program Failure Direction: Left to Right Units of Measurement: SI Units Pore Fluid Unit Weight: 9.81 kN/m3


Groundwater Method: Water Surfaces Data Output: Standard Calculate Excess Pore Pressure: Off Allow Ru with Water Surfaces or Grids: Off Random Numbers: Pseudo-random Seed Random Number Seed: 10116 Random Number Generation Method: Park and Miller v.3 Analysis Methods Analysis Methods used: Bishop simplified Janbu simplified Ordinary/Fellenius Spencer Number of slices: 25 Tolerance: 0.005 Maximum number of iterations: 50 Surface Options Surface Type: Circular Radius increment: 10 Minimum Elevation: Not Defined Composite Surfaces: Disabled Reverse Curvature: Create Tension Crack Loading Seismic Load Coefficient (Horizontal): 0.1 Material Properties Material: Material 1 Strength Type: Mohr-Coulomb Unit Weight: 16.93 kN/m3 Cohesion: 25 kPa Friction Angle: 30.6 degrees Water Surface: None Global Minimums Method: ordinary/fellenius FS: 0.970644 Center: 243.891, 197.834 Radius: 128.835 Left Slip Surface Endpoint: 124.399, 149.665 Right Slip Surface Endpoint: 241.163, 69.028


Resisting Moment=2.25718e+006 kN-m Driving Moment=2.32544e+006 kN-m Method: bishop simplified FS: 1.038310 Center: 259.134, 220.700 Radius: 152.356 Left Slip Surface Endpoint: 124.319, 149.726 Right Slip Surface Endpoint: 240.339, 69.508 Resisting Moment=2.29756e+006 kN-m Driving Moment=2.21279e+006 kN-m Method: janbu simplified FS: 0.961742 Center: 243.891, 197.834 Radius: 128.835 Left Slip Surface Endpoint: 124.399, 149.665 Right Slip Surface Endpoint: 241.163, 69.028 Resisting Horizontal Force=15049 kN Driving Horizontal Force=15647.6 kN Method: spencer FS: 1.035660 Center: 259.134, 220.700 Radius: 152.356 Left Slip Surface Endpoint: 124.319, 149.726 Right Slip Surface Endpoint: 240.339, 69.508 Resisting Moment=2.29171e+006 kN-m Driving Moment=2.21279e+006 kN-m Resisting Horizontal Force=12469.3 kN Driving Horizontal Force=12039.9 kN


CONDICIÓN ESTÁTICA - ANGULO FRICCION DE 33º


CON SISMO 0.025g

CON SISMO 0.050g


CON SISMO 0.075g

CON SISMO 0.1g


6.

CONCLUSIÓN 

El análisis de estabilidad del talud en condiciones in situ, o estática presenta el siguiente factor de seguridad.

DESCRIPCIÓN Condición Final de minado Eje 1-1 Criterio Estático





1.2

Para el análisis de estabilidad sísmica de taludes, la falla es inminente para un equivalente sísmico de 0.075g ;el criterio considera valores conservadores entre 0.1g y 0.25g según la Norma Japonesa y el cuerpo de ingenieros de EE.UU.

Factores de seguridad para análisis seudoestático

7.

Criterio

Factor de seguridad (FS)

Coeficiente sísmico horizontal kh

Sismo equivalente a 0.075G

1.0

0.075g

RECOMENDACIÓN Teniendo en cuenta que el talud sufriría un desplazamiento inminente a una fuerza sísmica horizontal de 0.075g en contraposición con los valores conservadores de 0.1g de la Norma Japonesa se debe dejar una franja de desplazamiento libre al pie del talud equivalente a un tercio de la altura, siendo 30 metros aproximadamente.


Informe Talud

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