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CODIGO DEL CERTIFICADO
ES- N 040/MS /05-2015 /RCF
INFORME TCNICO
ESTABILIDAD DE TALUD
BOTADERO MIRADOR ROCOTO
Cantera Yura S.A - Arequipa
Arequipa, Mayo 2015
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1. UNIDAD MINERA
1.1 Nombre:
``Cemento Yura-Arequipa
1.2 Titular
Yura S.A.
1.3 Ubicacin
Polticamente, la Planta Cementera Yura S.A. se encuentra ubicada
en el Distrito de
Yura, a 26 Kilmetros de la ciudad de Arequipa, en la Provincia y
Regin
Departamental de Arequipa.
El presente estudio hidrolgico, referido a la cantera de
extraccin de materiales
denominada Ludmirca, se sita especficamente en la cuenca
delimitada por la
Quebrada de Ludmirca. Asimismo, es importante destacar que el
proyecto no se
encuentra en un rea Natural Protegida (ANP) o su Zona de
Amortiguamiento.
Geogrficamente el proyecto como punto de ubicacin se localiza
formando parte
de la Quebrada Ojule y sus coordenadas geogrficas son las
siguientes:
Coordenadas UTM Norte : 8209140.00
Coordenadas UTM Este : 0199403.00
Zona 19 K
Latitud Sur : 1610'46.63"S
Longitud Oeste : 7148'39.98"O
Cota promedio : 2840 m.s.n.m.
2. NOMBRE O RAZN SOCIAL DE LA CONSULTORA
Razn Social: Roberto Cceres Flores S.R.L.
RUC: 20456260595
Profesionales:
N APELLIDOS Y NOMBRES PROFESIN COLEGIATURA
1 Cceres Flores Roberto Bonifacio Ingeniero Civil CIP 59876
Domicilio: Calle Puno 908 Miraflores Arequipa.
Telfono: (0051 54) 21-4163
Correo Electrnico: [email protected]
mailto:[email protected]
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3. Objetivo del Informe Tcnico
Los objetivos del presente informe de anlisis de estabilidad de
taludes del
botadero Rocoto son:
- Realizar el anlisis de taludes con software especializado e
interpretar los
resultados.
3.1 Actividades preliminares
Es la actividad ms importante en el proceso de inicio para el
anlisis de
estabilidad de taludes, por cuanto, generalmente se efectan
coordinaciones
interinstitucionales en general; entre las actividades
preliminares ms saltantes
tenemos:
- Coordinacin con los ingenieros encargados del rea de
canteras.
- Coordinaciones para la adquisicin de informacin geotcnica y
geolgica.
3.2 Trabajos de campo y resultados de laboratorio.
Despus de efectuar el Plan de Trabajo, el siguiente paso son los
trabajos de
campo, donde el personal responsable del anlisis de taludes.
- Evaluacin de caractersticas geomorfolgicas, geolgicas y
geotcnicas.
- Se han extrado muestras de campo y estas fueron sometida a
pruebas en
laboratorio tales como compresin simple y esta informacin fue
utilizada
para generar las dems propiedades mecnicas del material que
compone el
talud.
3.3 Trabajos de gabinete
Despus de efectuar los trabajos preliminares y de campo, se
inicia con la labor
de gabinete, en el cual, se efectan las actividades ms
importantes como son:
- Revisin de todos los estudios y expedientes recabados de
entidades
solicitadas, de los cuales se recopilar la informacin
necesaria.
- Se ha clasificado los resultados de las pruebas de laboratorio
y campo que
sern tiles para nuestro anlisis.
- Se ha realizado el anlisis del talud de la cantera en
diferentes tramos.
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Trazo de ejes en planta
Perfil Longitudinal
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4. CRITERIO DE ANLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUD
Para el anlisis de estabilidad se adoptarn los criterios
detallados en Cuadro D. 1,
Criterios de
Anlisis. Los valores adoptados para el Factor de seguridad,
F.S., corresponden a lo
solicitado como mnimo para los dos escenarios, independiente del
mtodo que se
use para la evaluacin de la estabilidad del talud.
D.1 Criterios de Anlisis
CONDICION FACTOR DE SEGURIDAD
ESTATICO 1.50
SISMICO (Pseudo Estatico)
1.10
Para 0,5g: Kh= 0,15 g, se adopta 0,15g.
4.1 Modelo Matemtico y Softwares en los diseos geotcnico de
obras de estabilidad de taludes
Los modelos matemticos y softwares para el diseo geotcnico de
obras de
estabilidad de taludes sern eficaces en funcin del apropiado
nivel de aproximacin
del modelo conceptualizado con respecto al problema fsico
real.
Las bondades y limitaciones del software se encuentran
estrechamente vinculadas
con las teoras, mtodos y procedimientos adoptados por los
softwares para
resolver problemas de estabilidad de taludes. Sus bondades sern
mayores cuanto
mayores sean los mtodos que utilice el software en la solucin de
problemas de
estabilidad de taludes (como es el caso del SLIDE), pero las
limitaciones
obedecern a las restricciones de las teoras, hiptesis de clculo
y comportamiento
reolgico de los materiales que consideran los indicados mtodos.
Es necesario
precisar que los programas y softwares slo ayudan a facilitar el
procedimiento largo
de clculos repetitivos, logrando rapidez en el anlisis de
numerosos escenarios y la
obtencin de soluciones. La confiabilidad de los resultados
obtenidos por el software
depende de la apropiada construccin del modelo de
conceptualizacin del
problema, estimado apropiado de los parmetros geotcnicos,
adecuada seleccin
de los escenarios de anlisis, y del criterio del diseador en el
anlisis y discusin
de resultados.
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El software SLIDE es un programa potente con variadas opciones
de mtodos de
clculo, distintas obras de estabilizacin de taludes, mdulo de
clculos de filtracin
en medios porosos con elementos finitos, y otras capacidades,
que le confieren la
bondad de ser una herramienta de apoyo idnea para el anlisis y
diseo de obras
de estabilidad de taludes. Los problemas complejos y difciles de
estabilidad de
taludes pueden ser abordados mediante la divisin del problema en
subproblemas,
adicionando sus soluciones parciales y realizando un anlisis
global de estabilidad
de taludes.
4.2 Software SLIDE 6.0
El software SLIDE versin 6.0 es una herramienta computacional en
2D para el
anlisis de estabilidad de taludes, que incluye un mdulo para el
anlisis del flujo de
filtracin en medios porosos denominado Anlisis de napa fretica
(Groundwater
analysis), que permite analizar problemas complejos de
estabilidad de taludes con
presencia de napa fretica. 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 grfica
amigable y sencilla, que permite abordar una amplia variedad de
modelos de
problemas de estabilidad de taludes, as como opciones de
interpretacin de datos
para realizar un anlisis completo del problema. La geometra de
un talud natural
con estratificaciones de suelo y roca, se dibuja como se hara en
Autocad, o tambin
se puede importar la imagen y digitalizar la geometra encima de
ella. Los taludes
naturales y artificiales con estratos complejos, lentes de
arcilla, se configuran
fcilmente. El intrprete de los datos posee un conjunto de
herramientas que
permite el despliegue y presentacin conveniente de resultados
grficos, as como
la edicin de presentaciones finales de resultados.
Con el software SLIDE, se puede crear modelos fcilmente,
efectuar el anlisis de
filtracin de la napa fretica, realizar el anlisis de estabilidad
de taludes, e
interpretar los resultados. Se analiza la estabilidad en
superficies de deslizamiento
usando los mtodos de equilibrio lmite con dovelas verticales.
Analiza superficies
de deslizamiento individuales o buscar y localizar la superficie
de deslizamiento
crtica para un talud dado.
El anlisis de estabilidad de taludes tiene las siguientes
caractersticas:
- Aplica mtodos de bsqueda de la superficie crtica para
superficies de
deslizamiento circular o no circular.
- Utiliza los mtodos de Bishop, Janbu, Spencer, GLE /
Morgenstern-Price y
otros mtodos de anlisis.
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- Considera materiales mltiples, anisotrpicos, materiales
no-lineales Mohr-
Coulomb y otros.
- Anlisis de agua subterrnea a presin, factores Ru, red de
presiones de
poro, o el anlisis de flujo de filtracin con superficie libre o
napa fretica.
- Carga externa lineal, distribuida o ssmica.
- Soportes, geotextiles, pilotes. Anlisis de fuerzas de apoyo
requeridas.
- Visualizacin de cada una, grupos y todas las superficies de
falla generadas
por la bsqueda. Los resultados individuales detallados pueden
trazarse
para la superficie de deslizamiento.
El anlisis de aguas subterrneas (Groundwater analysis) con el
software SLIDE,
permite al usuario definir y analizar un problema de agua
subterrnea previo al
anlisis del problema de estabilidad de taludes. Esto es, el
dominio o contornos del
problema a resolver slo requieren ser definidos una vez, y se
utilizan para el
anlisis del groundwater y el anlisis de estabilidad de
taludes.
En base al manual del SLIDE, versin traducida en espaol de la
Oficina de
Proyectos y Valorizaciones, se realiz una capacitacin bsica del
manejo del
software SLIDE, orientado a un manejo inicial rpido y dominio
gradual de los
mens, herramientas y aplicaciones del programa.
El anlisis de estabilidad para las obras de estabilidad de
taludes depende del tipo y
caractersticas especficas del mismo. En general, se requiere
verificar la estabilidad
contra las siguientes fallas:
- Verificacin de la estabilidad contra falla por volteo respecto
a su taln
- Verificacin de la estabilidad contra falla por deslizamiento a
lo largo de su
base
- Verificacin de la estabilidad contra falla por prdida de la
capacidad
portante de suelo de cimentacin
- Verificacin de la estabilidad contra el deslizamiento por una
falla por
cortante del suelo de cimentacin a mayor profundidad (anlisis
con SLIDE)
- Verificacin 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 sern indicados ms
adelante, en el
procedimiento de diseo 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 anlisis de
estabilidad global del
perfil del talud.
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Este anlisis se realiza con el software SLIDE considerando
parmetros geotcnicos
promediados para la zona de influencia directa de las obras de
estabilidad de
taludes locales.
Para el anlisis de estabilidad ssmica de taludes, se utiliza el
procedimiento general
de los mtodos de equilibrio lmite pero incluyendo la fuerza
seudoesttica
horizontal debido al evento ssmico. Generalmente, se recomienda
analizar con
carga ssmica seudoesttica de la superficie ms crtica
identificada durante el
anlisis esttico.
Factores de seguridad para anlisis seudoesttico
Criterio Factor de seguridad
(FS)
Coeficiente ssmico
horizontal kh
Sismo importante. Cuerpo Ingenieros del Ejrcito de EEUU,
1982)
> 1.0 0.10g
Sismo de gran magnitud. Cuerpo Ingenieros del Ejrcito de EEUU,
1982)
> 1.0 0.15g
Norma de Japn > 1.0 0.15g a 0.25g
Seed, 1979. Con una reduccin de resistencia del 20%
> 1.15 0.15g
Hynes, Griffin y Franklin, 1984. Con una reduccin de resistencia
del 20%
> 1.0 de la
aceleracin mxima
Fuente: Surez, J. (2004). Deslizamientos y estabilidad de
taludes en zonas
tropicales.
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5. ANLISIS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS DE FALLA GLOBAL
Slide Analysis Information Document Name File Name:
slide1.sli
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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
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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
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5.1 Anlisis y resultados de estabilidad condicin
SeudoEsttica
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
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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
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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
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CONDICIN ESTTICA - ANGULO FRICCION DE 33
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CON SISMO 0.025g
CON SISMO 0.050g
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CON SISMO 0.075g
CON SISMO 0.1g
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6. CONCLUSIN
El anlisis de estabilidad del talud en condiciones in situ, o
esttica presenta el siguiente factor de seguridad.
DESCRIPCIN
Condicin Final de minado Eje 1-1 Criterio Esttico 1.2
Para el anlisis de estabilidad ssmica de taludes, la falla es
inminente para un equivalente ssmico de 0.075g ;el criterio
considera valores conservadores entre 0.1g y 0.25g segn la Norma
Japonesa y el cuerpo de ingenieros de EE.UU.
Factores de seguridad para anlisis seudoesttico
Criterio Factor de seguridad
(FS)
Coeficiente ssmico
horizontal kh
Sismo equivalente a 0.075G 1.0 0.075g
7. RECOMENDACIN
Teniendo en cuenta que el talud sufrira un desplazamiento
inminente a una fuerza
ssmica horizontal de 0.075g en contraposicin 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.
