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Trabajo final del curso:

Modelo de flujo granular sobre un plano de deslizamiento.

(Reporte de avances)Expositor:

Néstor Luque

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Motivación

Los fenómenos de inestabilidad de laderas tienen una importante repercusión económica, dado que los daños que se producen directa o indirectamente son muy importantes.

Estudios efectuados por el Departamento de Minería y Geología de California, estiman que los daños debidos a los movimientos de taludes representan aproximadamente el 20% del total de los daños que producen todos los riesgos geológicos (terremotos, inundaciones, etc.).

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Caso de Estudio. Un problema de estabilidad de pendiente en Hong Kong

En los inicios de 1970 una serie de deslizamientos ocurridos en Hong Kongfueron el resultado de lluvias excepcionalmente fuertes. La pendiente rocosa sobre la carretera Sau Mau Ping en Kowloon fue identificada con tendencia a ser potencialmente inestable. La estabilidad de esta pendiente en particular fue crítica porque se situaba en el cruce de una carretera frente a dos bloques de apartamentos, cada complejo habitacional alojaba 5,000 personas aproximadamente.

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Antecedentes

DeslizamientoEs el término más comúnmente usado para

describir los movimientos en los taludes a través de una superficie de rotura determinada.

Se pueden producir en suelos, rocas, rellenos artificiales o combinaciones de los mismos.

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Resistencia al cizallamientoPropiedad a estudiar

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Esfuerzo normal y de cizalla en términos de los esfuerzos principales:

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Comparación de materiales:

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Método Experimental

Empleando un modelo analógico se simula el deslizamiento del material rocoso.

En este modelo la arena de diferente granulometría representa al bloque de roca deslizante.

La superficie de deslizamiento o de rodadura esta representada por una tabla de madera.

Para cambiar las condiciones de contacto del bloque deslizante se emplea lija de madera.

Estudiaremos tres casos de deslizamiento:1. Contacto bloque de roca – madera lisa (sin lija) 2. Contacto bloque de roca – madera con rugosidad parcial (superficie

parcialmente cubierta con lija)3. Contacto bloque de roca – madera rugosa. (superficie

completamente cubierta con lija)Se realizaron fotografías en secuencia para tener un registro del

movimiento del bloque de roca al incrementa el ángulo del talud.

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Resultados 1. Bloque de roca –

madera lisa (sin lija)

Ángulo = 35° Deslizamientos

traslacionales Delizamientos de

derrubios Corrimiento

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Presencia de superficies de rotura definidas, preservación a grandes rasgos de la forma de la masa desplazada.

El deslizamiento es continuo y acelerado a medida que se aumenta el ángulo

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Resultados 2. bloque de roca –

madera con rugosidad parcial

35°: deslizamiento parcial del material.

La masa movida no conserva su forma en el movimiento descendente, desparramandose por la pendiente, las superficies de cizalla tienen corta vida.

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37°: Rotura progresiva y agrietamiento, hundimiento gravitatorio.

Movimiento muy rápido donde no hay parches de lija.

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Resultados

Bloque de roca –madera rugosa

40°: Prácticamente no hay deslizamiento del material, desprendimiento mínimo de material en la base.

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50°: Colapso brusco y masivo, muy rápido, se desarrolla un flujo granular deslizante.

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Conclusiones La gravedad actuará siempre como factor desequilibrante, y

siempre que esté compensada con la resistencia del terreno, el talud estará en equilibrio. Por el contrario, cuando el equilibrio se rompa se producirá una inestabilidad de la masa en forma de deslizamientos, avalanchas, desprendimientos, etc.

En los problema de estabilidad de material rocoso fracturado se debe tomar muy en cuenta la resistencia al corte del material, el ángulo de la cuña da el valor de equilibrio límite.

En nuestro caso el flujo se da por el transporte de partículas en forma continua en función de la energía potencial gravitatoria que se convierte en energía cinética.

El ángulo máximo para que ocurra el deslizamiento del material sin las lijas es 35° y con las lijas 50°.

Los deslizamientos se dan como consecuencia de los desequilibrios entre las fuerzas que actúan sobre un volumen de terreno.

Existe cierto grado de deformación superficial que precede a las roturas y al posterior deslizamiento del material.

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Referencias

http://www.rocscience.com/hoek/pdf/7_A_slope_stability_problem_in_Hong_Kong.pdf http://www.geociencias.unam.mx/~freyre/Deslizamientos_archivos/frame.htm http://oa.upm.es/722/ http://oa.upm.es/722/01/04200507.pdf http://www.planning.org/caces/sec2_2.html#a3 http://www.ugr.es/~geodina/model4.html http://www.geocities.com/geocienciasingenieria/ http://books.google.com/books?id=r2ODVVr0r_4C&pg=PA243&lpg=PA243&dq=friccion+de+la+ar

ena&source=web&ots=PsH6y1Ur31&sig=YyQJMa_AI1shM0eN8N2ZRrLM_0A#PPA339,M1 http://www.usace.army.mil/publications/eng-manuals/em1110-2-1902/entire.pdf