Taludes

Taludes

1. 1
TALUDES
SE COMPRENDE BAJO EL NOMBRE GENERICO
DE TALUD CUALESQUIERA SUPERFICIE
INCLINADA RESPECTO A LA HORIZONTAL QUE
HAYAN DE ADOPTAR PERMANENTEMENTE LAS
ESTRUCTURAS DE TIERRA, BIEN SEA EN FORMA
NATURAL O COMO CONSECUENCIA DE LA
INTERVENCION HUMANA EN UNA OBRA DE
INGENIERIA. LOS TALUDES SE DIVIDEN EN
NATURALES (LADERAS) O ARTIFICIALES
(CORTES Y TERRAPLENES)

2. 2

3. 3
Las obras de infraestructura lineal (carreteras y
ferrocarriles), canales, conducciones,
explotaciones mineras, y en general cualquier
construcción que requiera una superficie plana
en una zona de pendiente, o alcanzar una
profundidad determinada por debajo de la
superficie, precisan la excavación de taludes
(desmontes si dan lugar a un solo talud y
trincheras si la excavación presenta un talud a
cada lado).

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

5. 5
El diseño de taludes es uno de los
aspectos más importantes de la
ingeniería geológica, pues está
presente en la mayoría de las
actividades constructivas o
extractivas.

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

7. 7
TALUD NATURAL

8. 8
TALUD ARTIFICIAL

9. 9
En el talud o ladera se definen los
siguientes elementos constitutivos:
1. Altura
Es la distancia vertical entre el pie y la
cabeza, la cual se presenta claramente
definida en taludes artificiales pero es
complicada de cuantificar en las laderas
debido a que el pie y la cabeza no son
accidentes topográficos bien marcados.
ELEMENTOS DE UN TALUD

10. 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. 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

12. 12
En general, los
taludes en
ingeniería
civil alcanzan
alturas
máximas de
40 ó 50 m, y
se proyectan
para ser
estables a
largo plazo.

13. 13
Sin embargo las minas a tajo abierto pueden
alcanzar profundidades de varios centenares de
metros.

14. 14
Los taludes permanentes para la construcción
de infraestructuras o con fines de edificación
se diseñan para ser estables a largo plazo,
precisando medidas de estabilización
complementarias cuando no sea posible
realizar las excavaciones con las alturas y
ángulos requeridos, por motivos económicos o
de otro tipo.

15. 15
En minería el diseño de los taludes depende de
la disposición y profundidad del yacimiento.
Por lo general en yacimientos minerales no
metálicos, dispuestos en capas horizontales o
inclinadas, los taludes tienen carácter temporal
y se proyectan para permanecer estables a
corto o medio plazo (meses o años), ya que
tras la extracción del mineral la excavación se
abandona o se rellena.

16. 16
EXCAVACION DE UN TALUD PARA
CONSTRUCCIÓN DE UNA CARRETERA

17. 17
En minería metálica, cuando el mineral
no se presenta en capas, los taludes
van modificándose al ir avanzando la
excavación en profundidad y
perímetro, aunque suelen mantenerse
sus inclinaciones.

18. 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.

19. 19
En el diseño y excavación de los taludes
mineros los criterios económicos juegan un
papel fundamental, siendo frecuente asumir
cierto grado de riesgo de roturas locales o
parciales en los taludes si éstas no ponen
en peligro la seguridad de las personas ni
el ritmo de los trabajos de extracción; en
estos taludes temporales no se instalan
sostenimientos o estabilizaciones.

20. 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.

21. 21
Los estudios geológicos y geotécnicos de
taludes están dirigidos al diseño de taludes
estables en función de las condiciones
requeridas (corto, medio o largo plazo,
relación costo-seguridad, grado de riesgo
aceptado, etc.) así como a la estabilización
de taludes inestables.

22. 22
Las investigaciones in situ para taludes tienen
como objetivo reconocer geológica y
geotécnicamente el terreno afectado por la
excavación, con los fines de obtener los
parámetros necesarios para analizar su
estabilidad, diseñar los taludes, excavar los
materiales, calcular las medidas de estabilización
y proyectar obras de drenaje, entre otros.
INVESTIGACIONES IN SITU

23. 23
Como norma general, cada proyecto de
excavación debe ser analizado teniendo en
cuenta:
- Las dimensiones previstas (profundidad y
longitud de los taludes).
- La posición del nivel freático y condiciones
hidrogeológicas.
- La litología y estructura geológica.
- Los requisitos del proyecto (taludes a
largo o corto plazo, condiciones
geométricas, etc.).

24. 24
Las investigaciones in situ deberán

25. 25

26. 26
Las propiedades resistentes de los
materiales, suelos o macizos rocosos, se
obtienen mediante los ensayos in situ y de
laboratorio adecuados y la aplicación de
criterios. Los ensayos de laboratorio más
característicos para el diseño o estudio de
taludes son los de clasificación,
identificación, corte directo en suelos y
discontinuidades y compresión simple, entre
otros.

27. 27
Un aspecto muy importante a investigar es la
posible presencia de deslizamientos naturales,
activos o inactivos, en las laderas donde se
proyectan excavaciones, ya que las obras
pueden reactivar los movimientos al modificar
las condiciones iniciales de la ladera
(geometría, hidrogeología, estados tensionales,
etc.).

28. 28
La presencia de inestabilidades naturales
preexistentes modifica el diseño de la
excavación, e incluso puede hacer inviable la
misma, obligando a emplazamientos
alternativos. En estos casos se deben
investigar aspectos como la magnitud y
profundidad de la inestabilidad, la actividad del
proceso, la situación de los planos de
deslizamiento, la posición del nivel freático,
etc.

29. 29
Factores influyentes en la estabilidad
La estabilidad de un talud está determinada por
factores geométricos (altura e inclinación),
factores geológicos (que condicionan la presencia
de planos y zonas de debilidad y anisotropía en el
talud), factores hidrogeológicos (presencia de
agua) y factores geotécnicos o relacionados con el
comportamiento mecánico del terreno (resistencia
y deformabilidad).

30. 30
Factores influyentes en la estabilidad
La combinación de los factores citados puede
determinar la condición de rotura a lo largo de una
o varias superficies, y que sea cinemáticamente
posible el movimiento de un cierto volumen de
masa de suelo o roca. La posibilidad de rotura y
los mecanismos y modelos de inestabilidad de los
taludes están controlados principalmente por
factores geológicos y geométricos.

31. 31
Factores influyentes en la estabilidad
Los factores geológicos, hidrogeológicos y geotécnicos
se consideran factores condicionantes, y son intrínsecos
a los materiales naturales. En los suelos, la litología,
estratigrafía y las condiciones hidrogeológicas determinan
las propiedades resistentes y el comportamiento del talud.

32. 32
Factores influyentes en la estabilidad
En el caso de macizos rocosos competentes, el
principal factor condicionante es la estructura
geológica: la disposición y frecuencia de las
superficies de discontinuidad y el grado de
fracturación; en materiales blandos, como
los lutíticos o pizarrosos, la litología y el grado
de alteración juegan también un papel
predominante.

33. 33
Factores influyentes en la estabilidad
Junto a los factores condicionantes de la estabilidad
de los taludes (también denominados «pasivos»), los
factores desencadenantes o «activos» provocan la rotura
una vez que se cumplen una serie de condiciones. Estos
últimos son factores externos que actúan sobre los suelos
o macizos rocosos, modificando sus características y
propiedades y las condiciones de equilibrio del talud

34. 34
Estratigrafía y litología
La naturaleza del material que forma un talud está
íntimamente relacionada con el tipo de inestabilidad que
éste puede sufrir, presentando las diferentes litologías
distinto grado de susceptibilidad potencial ante la
ocurrencia de deslizamientos o roturas. Las propiedades
físicas y resistentes de cada tipo de material, junto con la
presencia de agua, gobiernan su comportamiento
tensodeformacional y, por tanto, su estabilidad.

35. 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

36. 36
Estructura geológica y discontinuidades
La estructura geológica juega un papel
definitivo en las condiciones de estabilidad de
los taludes en macizos rocosos. La
combinación de los elementos estructurales
con los parámetros geométricos del talud,
altura e inclinación, y su orientación, define los
problemas de estabilidad que se pueden
presentar

37. 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

38. 38
La estructura del macizo queda definida por la distribución
espacial de los sistemas de discontinuidades, que
«individualizan» bloques más o menos competentes de
matriz rocosa que se mantienen unidos entre sí por las
características y propiedades resistentes de las
discontinuidades. La presencia de estos planos de
debilidad (como superficies de estratificación, diaclasas,
fallas, etc.) buzando hacia el frente del talud supone
la existencia de planos de rotura y deslizamiento
potenciales, y su orientación y disposición condiciona
los tipos, modelos y mecanismos de inestabilidad.

39. 39
La presencia de discontinuidades implica un
comportamiento anisótropo del macizo y unos planos
preferenciales de rotura; por ejemplo, un determinado
sistema de fracturas condicionará tanto la dirección
de movimiento como el tamaño de los bloques a
deslizar, o la presencia de una falla buzando hacia el
talud limitará la zona inestable y condicionará el
mecanismo de rotura.

40. 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.

41. 41
Un aspecto importante es la relación entre las
dimensiones del frente del talud y la red de
discontinuidades; en función de esta relación, el
comportamiento del talud quedará definido por
una o unas pocas macrodiscontinuidades
(referidas a la escala del talud) o bien por varios
sistemas de juntas y otros planos de debilidad
con un entramado denso, condicionando el tipo y
el volumen de las inestabilidades.

42. 42
La influencia de la estructura geológica va más
allá del condicionamiento geométrico de las
roturas, pudiendo afectar a la estabilidad de los
taludes a causa de las modificaciones inducidas
por la excavación. por ejemplo, en estructuras de
tipo compresivo o distensivo la existencia de
esfuerzos tectónicos residuales puede inducir
procesos desestabilizadores.

43. 43
CONDICIONES HIDROGEOLOGICAS
La mayor parte de las roturas se producen por los
efectos del agua en el terreno, como la generación
de presiones intersticiales, o los arrastres y
erosión, superficial o interna, de los materiales
que forman el talud. En general, puede decirse
que el agua es el mayor enemigo de la estabilidad
de los taludes (además de las acciones
antrópicas, cuando se realizan excavaciones
inadecuadas sin criterios geotécnicos).

44. 44
La presencia de agua en un talud reduce su estabilidad al
disminuir la resistencia del terreno y aumentar las fuerzas
tendentes a la inestabilidad. Sus efectos más importantes
son:
•Reducción de la resistencia al corte de los
planos de rotura al disminuir la tensión
Normal efectiva: σ’
n
1)La presión ejercida sobre grietas de tracción
aumenta las fuerzas que tienden al
deslizamiento.

45. 45
1) Aumento del peso del material por saturación:
donde: yd = peso específico aparente seco;
S = grado de saturación; n = porosidad;
Yw = peso específico del agua.
5)Erosión interna por flujo subsuperficial o
subterráneo.
6)Meteorización y cambios en la composición
mineralógica de los materiales.
7)Apertura de discontinuidades por agua
congelada

46. 46
La forma de la superficie freática en un talud
depende de diferentes factores, entre los que se
encuentran la permeabilidad de los materiales, la
geometría o forma del talud y las condiciones de
contorno. En macizos rocosos, la estructura
geológica tiene una gran influencia en la
disposición del nivel freático y, por tanto, en la
distribución de las presiones intersticiales sobre
cualquier superficie potencial de deslizamiento
en un talud, así como la alternancia de materiales
permeables e impermeables.

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

48. 48
El nivel freático puede sufrir cambios
estacionales o como consecuencia de
dilatados periodos lluviosos o de sequía.
En la siguiente figura se representa la
distribución del agua en el interior de una
ladera. Sólo parte del agua de lluvia o
escorrentía penetra en el terreno, y una
mínima parte alcanza el nivel freático.

49. 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. 50
ESQUEMA DE CIRCULACION DE AGUA EN UNA LADERA

51. 51
Además del agua en el interior del terreno, hay que
considerar el papel del agua superficial (por
precipitación, escorrentía, etc.), que puede causar
problemas importantes de estabilidad al crearse altas
presiones en las discontinuidades y grietas por las que
se introduce, y en la zona más superficial del terreno;
de hecho, las roturas en taludes en suelos son más
frecuentes en periodos de lluvias intensas, tras una
fuerte tormenta o en épocas de deshielo. Los
fenómenos de erosión y lavado en materiales blandos o
poco consistentes aparecen asimismo asociados a la
presencia de agua superficial.

52. 52
Los aspectos más importantes que deben conocerse
para evaluar la magnitud y la distribución de las
presiones intersticiales en el talud y los efectos del
agua son:
- Comportamiento hidrogeológico de los materiales.
- Presencia de niveles freáticos y piezométricos.
- Flujo de agua en el talud.
- Parámetros hidrogeológicos de interés: coeficiente
de permeabilidad o conductividad hidráulica,
gradiente hidraúlico, transmisividad y coeficiente
de almacenamiento.

53. 53
TENSIONES NATURALES
Las tensiones naturales pueden jugar un
papel importante en la estabilidad de los
taludes rocosos. La liberación de tensiones
que puede suponer la excavación de un
talud puede originar tal descompresión
que el material se transforma y fragmenta
por las zonas más débiles y pasa a
comportarse como un suelo.

54. 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.

55. 55
El estado tensional de un talud depende de
su configuración geométrica y del estado
de tensiones del macizo rocoso previo a la
excavación. En la figura se presenta un
ejemplo de la distribución de los esfuerzos
litostáticos después de realizar una
excavación.

56. 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. 57
MODIFICACION DE LAS TRAYECTORIAS DE LOS ESFUERZOS
HORIZONTALES ORIGINALES COMO CONSECUENCIA DE UNA EXCAVACION

58. 58
Si a un macizo rocoso se le somete a tensiones
de tipo tectónico, al realizarse una excavación
tiene lugar la liberación y redistribución de las
mismas; el cambio del estado tensional previo
provoca la pérdida de resistencia del material.
Las discontinuidades y las zonas con estructuras
compresivas (ejm. pliegues) se convierten en
zonas de debilidad por la aparición de tensiones
distensivas o traccionales.

59. 59
El efecto de relajación que produce la excavación
puede dar lugar a desplazamientos en el macizo
rocoso, al tender a un nuevo estado de equilibrio,
generándose grietas o aperturas de los planos de
discontinuidad, que juegan un papel importante en
las fases iniciales de los procesos de inestabilidad.
Este reajuste es función también del tipo,
estructura y resistencia del macizo, y disminuye
con el tiempo.

60. 60
Las sobrecargas estáticas y las cargas dinámicas
que se ejercen sobre los taludes modifican la
distribución de las fuerzas y pueden generar
condiciones de inestabilidad. Entre las primeras
están el peso de estructuras o edificios, u otro tipo
de cargas como rellenos, escombreras, paso de
vehículos pesados, etc. que, cuando se ejercen
sobre la cabecera de los taludes, aportan una
carga adicional que puede contribuir al aumento
de las fuerzas desestabilizadoras.
OTROS FACTORES

61. 61
TIPOS DE ROTURA DE TALUDES
TALUDES EN SUELOS
Los taludes en suelos rompen generalmente a favor de superficies curvas, con
forma diversa condicionada por la morfología y estratigrafía del talud

62. 62
-Puede ser aproximadamente circular (la más frecuente),
con su extremo inferior en el pie del talud, (deslizamiento
de pie), cuando éste está formado por terreno
homogéneo o por varios estratos de propiedades
geotécnicas homogéneas
ROTURA
CIRCULAR
DE PIE
TIPOS DE SUPERFICIES DE ROTURA EN SUELOS

63. 63
-Puede ser casi circular pero pasando por debajo
del pie del talud (deslizamiento profundo);
ROTURA
CIRCULAR
PROFUNDA
TIPOS DE SUPERFICIE DE ROTURA

64. 64
Si se dan determinadas condiciones en el Talud, como la
existencia de estratos o capas de diferente competencia,
puede tener lugar una rotura a favor de una superficie
plana o de una superficie poligonal formada por varios
tramos planos
ROTURA
SEGÚN
UNA
POLIGONAL
TIPOS DE SUPERFICIES DE ROTURA EN SUELOS

65. 65
Las roturas de taludes en suelos a favor de un único plano
paralelo al talud son prácticamente inexistentes, aunque este
modelo puede ser válido en el caso de laderas naturales con
recubrimientos de suelos sobre rocas
ROTURA
PLANA
TIPOS DE SUPERFICIES DE ROTURA EN SUELOS

66. 66
TALUDES EN ROCA
Los diferentes tipos de roturas están
condicionados por el grado de fracturación
del macizo rocoso y por la orientación y
distribución de las discontinuidades con
respecto al talud, quedando la estabilidad
definida por los parámetros resistentes de
las discontinuidades y de la matriz rocosa.

67. 67
TALUDES EN ROCA
En macizos rocosos duros o resistentes,
las discontinuidades determinan la situación
de los planos de rotura. En macizos formados
por rocas blandas poco competentes, la matriz
rocosa también juega un papel importante en
la generación de estos planos y en el
mecanismo de rotura.

68. 68
TALUDES EN ROCA
En la siguiente figura se presentan
diferentes modelos de rotura en taludes y
las relaciones entre ángulos y alturas para
diferentes tipos de macizos rocosos.

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

70. 70
TALUDES EN ROCA
Los modelos de rotura más frecuentes indicados en
la siguiente figura son:
4.Rotura plana,
5.En cuña,
6.Por vuelco,
7.Por pandeo, y
8.Curva.
Incluye la representación estereográfica de las
condiciones estructurales de algunos de ellos.

71. 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

72. 72
TALUDES EN ROCA
Se produce a favor de una superficie preexistente,
que puede ser la estratificación, una junta
tectónica, una falla, etc. La condición básica es la
presencia de discontinuidades buzando a favor del
talud y con su misma dirección, cumpliéndose la
condición de que la discontinuidad debe estar
descalzada por el talud (Ψ > α) y su buzamiento
debe ser mayor que su ángulo de rozamiento
interno (α > Ø )
ROTURA PLANA

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

74. 74
TALUDES EN ROCA
En taludes excavados
paralelos a la estratificación,
pueden tener lugar roturas
planas por deslizamiento de
los estratos; este tipo de rotura
es típica en macizos lutíticos o
pizarrosos, generándose los
planos de rotura a favor de la
esquistosidad
ROTURA PLANA

75. 75
TALUDES EN ROCA
Los diferentes tipos de roturas planas dependen de la distribución y
características de las discontinuidades en el talud. Las más frecuentes
son:
Rotura por un plano
que aflora en la cara o
en el pie del talud, con
o sin grieta de tracción.
Rotura por un plano
paralelo a la cara del
talud, por erosión o
pérdida de resistencia
del pie.

76. 76
TALUDES EN ROCA
Corresponde al
deslizamiento de
un bloque en
forma de cuña,
formado por dos
planos de
discontinuidad, a
favor de su línea
de intersección
Rotura en cuña

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

78. 78
TALUDES EN ROCA
CONDICIONES PARA LA ROTURA EN CUÑA

79. 79
TALUDES EN ROCA
Se produce en taludes de macizos rocosos donde los
estratos presentan buzamiento contrario a la inclinación
del talud y dirección paralela o subparalela al mismo. En
general, los estratos aparecen fracturados en bloques a
favor de sistemas de discontinuidades ortogonales entre
sí. Este tipo de rotura implica un movimiento de rotación
de los bloques, y la estabilidad de los mismos no está
únicamente condicionada por su resistencia al
deslizamiento.
Vuelco de estratos

80. 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.

81. 81
TALUDES EN ROCA
Este tipo de rotura se produce a favor de planos
de estratificación paralelos al talud(α = Ψ),con
buzamiento mayor que el ángulo de rozamiento
interno (α > Ø). La rotura puede ocurrir con o sin
flexión del estrato; la condición necesaria es que
los estratos sean suficientemente esbeltos, en
relación con la altura del talud, para poder pandear
Rotura por pandeo

82. 82
TALUDES EN ROCA
Las causas que pueden generar la rotura
por pandeo son:
- Altura excesiva del talud.
- Existencia de fuerzas externas aplicadas sobre
los estratos.
- Geometría desfavorable de los estratos.
- Existencia de presiones de agua sobre los
estratos.
- Concentración desfavorable de tensiones.
ROTURA POR PANDEO

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

84. 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. 85
DISEÑO DE TALUDES

86. 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. 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. 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. 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

90. 90
Esta información la podemos agrupar de la
siguiente forma:
 Modelo geológico del yacimiento
 Propiedades del macizo rocoso
 Características hidrogeológicas de macizo
 Efectos de la alteración de las rocas
 Esfuerzos in situ
 Efectos de las voladuras en las rocas
 Tratamiento para preservar la estabilidad de
los taludes. Aquí es importante tener un
criterio de cómo quedara el espacio creado y
que posible uso tendrá.

91. 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. 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. 93
Con la automatización del diseño se
facilita utilizar la interface de Modelos
Geológicos con Modelos de Análisis de
Estabilidad.

94. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.

103. 103
Los aspectos más importantes que afectan
la seguridad en los frentes y operaciones
son los siguientes:
• Caída o deslizamiento de rocas sueltas
f) Colapso parcial de un banco
g) Colapso general de un bordo de la
cantera.
CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS
TALUDES

104. 104
Las recomendaciones para el control y
eliminación de los riesgos son la
adopción de las siguientes medidas:
c) Diseño adecuado de bancos y
plataformas para retener los
desprendimientos de materiales.
f) Determinación y mantenimiento
adecuado de taludes generales seguros.
CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS
TALUDES

105. 105
a) Control en las proximidades del talud,
para reducir los daños en el macizo.
c) Aplicación de sistemas de drenaje en los
macizos para reducir las tensiones
originadas por el agua.
f) Saneo sistemático y efectivo de
materiales sueltos, potencialmente
peligrosos por la posibilidad de caída.
CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS
TALUDES

106. 106
Los estudios previos necesarios para
realizar el diseño geotécnico de un talud
estable implican una caracterización del
macizo rocoso a partir de los siguientes
factores:
c) Sistemas de juntas y discontinuidades
d) Relación de estos con las superficies de
los frentes, taludes y los posibles
planos de rotura.
CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS
TALUDES

107. 107
a)Parámetros resistentes de las juntas, las
características y propiedades de sus
superficies, así como los materiales que los
rellenan.
e)Propiedades geotécnicas de la matriz rocosa.
f)Características hidrogeológicas y las
presiones de agua en las juntas y fracturas.
g)Efecto de las vibraciones sobre los macizos
CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS
TALUDES

108. 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. 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. 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. 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. 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

113. 113
El valor FS=1 señala la frontera en la cual un
talud es o deja de ser estable. La necesidad de
utilizar valores de FS > 1 surge como
consecuencia de los siguientes factores:
f)Posible existencia de características
geológicas y estructurales del talud, que
no han sido detectadas en el estudio
geotécnico.
i)Los posibles errores en los ensayos para
caracterizar al macizo.
CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS
TALUDES

114. 114
a)La heterogeneidad y anisotropía
presente en el macizo.
b)La determinación y variabilidad de las
presiones de agua en el talud.
c)Los errores derivados de las supuestas
superficies de rotura utilizadas.
d)Los errores en los cálculos.
CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LOS
TALUDES

115. 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. 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. 117
El coeficiente de seguridad, para un talud con
rotura plana, se determina con la siguiente
expresión:

118. 118
Donde

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