Análisis de estabilidad de taludes de roca mediante el método de elementos finitos.

Abstract

En la presente investigación se analizan dos casos de taludes de roca situados en la provincia de Concepción, los cuales presentas distintas condiciones de estabilidad entre sí; el Talud A permanece estable, mientras el Talud B presenta un colapso de material en forma de cuña. El objetivo del estudio es replicar las condiciones reales de ambos taludes a través de un modelo numérico, interpretando resultados y comparándolos con las características observadas en terreno con el fin de determinar la causa del desprendimiento en el Talud B. Para esto, se utiliza un método de modelamiento continuo, lo que favorece el estudio de deformaciones de materiales, siendo el Método de Elementos Finitos la opción disponible que mejor se ajusta al estudio. En primer lugar, se realizan mediciones de ambos casos mediante trabajo en terreno a través de instrumentación topográfica, los resultados indican una altura máxima de 24 metros e inclinación promedio de 54° para el Talud A y una altura máxima de 9 metros e inclinación promedio de 55° para el Talud B. Por otro lado, se realiza una caracterización del macizo rocoso, donde el modelo conceptual para ambos taludes indica condiciones de baja competencia, con condiciones de superficie de calidad media a buena y una estructura con alta presencia de bloques; se definen tres y dos sets de discontinuidades para el Talud A y B respectivamente. Entre las características de roca principales comunes para ambos casos se destaca una densidad de 2640 kg/m3 con una porosidad de 11,7%, UCS de 15 MPa y módulo de deformación de macizo rocoso menores a 500 MPa. Los resultados de las simulaciones indican una condición de estabilidad para ambos casos, con un factor de seguridad similar que varía de 1,3 a 1,6. Sin embargo, a través de un análisis de deformación se detectan diferencias en la geometría, localización y tamaño de una eventual superficie de falla de cada caso, lo cual se complementa a través de un análisis cinemático de discontinuidades, detectando un posible colapso por cuña en el Talud A y una combinación de cuña y volcamiento para el Talud B. En conclusión, se obtienen resultados cercanos a las condiciones reales, recomendando un estudio particular para el Talud A y su riesgo de falla por cuña, considerando las limitaciones existentes en el presente estudio.