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ilustraciones En el análisis de estabilidad cinemática en taludes en roca son varias las propuestas que se han perfeccionado, es el caso de los análisis con enfoque estadístico y probabilístico que permiten el estudio de la incertidumbre y variabilidad de los parámetros inherentes a la estabilidad como son la orientación de las discontinuidades y los parámetros de resistencia. La implementación de metodologías que presenten de forma gráfica la probabilidad de falla en taludes en roca no ha sido ampliamente desarrollada. En esta tesis se presenta una metodología para el cálculo de la probabilidad de falla con análisis de la variabilidad de orientación de discontinuidades y del ángulo de fricción de manera probabilística para diferentes mecanismos de falla en taludes en roca; con la aplicación de las funciones de densidad de probabilidad de variables se proyecta el cálculo de la probabilidad de falla mediante la probabilidad conjunta y la representación gráfica en 2D en herramientas normalmente usadas en el estudio de estabilidad cinemática como es la red estereográfica para los diferentes mecanismos de falla. Luego el análisis cinético de confiabilidad es presentado como complemento a la metodología con el cual se sugiere un tratamiento a través de probabilidad conjunta de variables específicas y la construcción de graficas 3D o volúmenes de probabilidad para cada mecanismo de falla a estudiar. Se desarrolla una herramienta de cálculo para este trabajo en lenguaje de programación Python en su aplicación PyCharm Community Edition y se implementa con datos de una mina a cielo abierto. (Texto tomado de la fuente) En el análisis de estabilidad cinemática en taludes en roca son varias las propuestas que se han perfeccionado, es el caso de los análisis con enfoque estadístico y probabilístico que permiten el estudio de la incertidumbre y variabilidad de los parámetros inherentes a la estabilidad como son la orientación de las discontinuidades y los parámetros de resistencia. La implementación de metodologías que presenten de forma gráfica la probabilidad de falla en taludes en roca no ha sido ampliamente desarrollada. En esta tesis se presenta una metodología para el cálculo de la probabilidad de falla con análisis de la variabilidad de orientación de discontinuidades y del ángulo de fricción de manera probabilística para diferentes mecanismos de falla en taludes en roca; con la aplicación de las funciones de densidad de probabilidad de variables se proyecta el cálculo de la probabilidad de falla mediante la probabilidad conjunta y la representación gráfica en 2D en herramientas normalmente usadas en el estudio de estabilidad cinemática como es la red estereográfica para los diferentes mecanismos de falla. Luego el análisis cinético de confiabilidad es presentado como complemento a la metodología con el cual se sugiere un tratamiento a través de probabilidad conjunta de variables específicas y la construcción de graficas 3D o volúmenes de probabilidad para cada mecanismo de falla a estudiar. Se desarrolla una herramienta de cálculo para este trabajo en lenguaje de programación Python en su aplicación PyCharm Community Edition y se implementa con datos de una mina a cielo abierto. Maestría Magíster en Ingeniería - Geotecnia Análisis de confiabilidad y riesgos asociados al entorno geotécnico

ilustraciones, gráficas, tablas El comportamiento cinemático de un talud rocoso esta supeditado de manera primaria a las propiedades geométricas de las discontinuidades en macizos rocosos de poca altura (alrededor a 100 metros de alto). Un método numérico que es capaz de simular estas propiedades es el de las redes de fracturas discretas (DFN). Los parámetros primarios que son necesarios para la modelación de una DFN son: dirección, tamaño, porcentaje de terminación e intensidad de las discontinuidades. En esta investigación, se explora qué tan susceptible es un modelo de DFN ante la presencia de datos que direccionalmente clasifican como discordantes, para esto fue necesario la elaboración de un código escrito en Matlab que permite estudiar estos datos utilizando criterios estadísticos, tomados de la estadística direccional en coordenadas esféricas. Adicionalmente se propone una metodología que plantea una manera de analizar e interpretar este tipo de información y de esta forma, poder evaluar el nivel de representación de las discontinuidades simuladas respecto a las condiciones que tienen las mismas in-situ para tres casos de estudio, utilizando un equipo de fotogrametría de corto alcance para la caracterización de las fracturas. Finalmente se proponen una serie de temas que pueden ser considerados en futuras investigaciones relacionadas con este tema de investigación. (Texto tomado de la fuente). The kinematic rock slope behavior is subject mainly to joint geometric properties in rock masses of low height (around 100mhigh). TheDiscrete FractureNetwork (DFN) is a numerical method that can simulate this kind of property. The primary properties that are necessary for modeling a DFN are the following: orientation, fracture length, termination percentage, and fracture intensity. This research, try to prove how sensitive is a DFN model when it has directional outlier data, because of this, it was necessary to write a code in Matlab that is able to study this data using statistical analysis of spherical data. Also, this research proposes a methodology based on how to handle this kind of information and in this way, evaluate how representative is the joint simulation respect to in-situ rock joint in three study cases, using close-range photogrammetric equipment. Finally, it is proposed a set of topics that could be considered in future research. Universidad Nacional de Colombia Incluye anexos Maestría Magíster en Ingeniería - Geotecnia Modelación y análisis en geotecnia

La estabilización de un talud mediante sistemas flexibles de alta resistencia consiste en la aplicación de una presión lateral mediante una membrana anclada al terreno, esta presión actúa normal a la superficie de falla incrementando su tensión tangencial, con el fin de evitar deslizamientos, (Blanco, 2011). La geo forma del talud está directamente implicada en su potencial de falla, siendo las superficies cóncavas más susceptibles a fallar que las planas y convexas (Camacho, & Ramos, 2016). De la misma manera la forma del talud influye directamente en la presión que el sistema (membrana activa) ejerce sobre el mismo, en la mayoría de casos se presentan taludes planos o con formas irregulares que no permiten la correcta distribución de las cargas sobre el terreno. Con el fin de permitir que el sistema funcione activamente es necesario analizar la interacción de la membrana con el talud, en función a su forma y la pretensión necesaria para garantizar su estabilización, analizando diferentes variables que influyen en las hipótesis de su comportamiento. Mediante estudio de casos se evaluó la viabilidad de la implementación de los sistemas activos flexibles como alternativa de estabilización superficial para taludes en macizos rocosos con inestabilidades superficiales, analizando las variables que influyen en su comportamiento activo ante escenarios estáticos y dinámicos. Las conclusiones obtenidas evidencian que el funcionamiento activo del sistema depende de múltiples variables, fundamentalmente, la elección de un sistema adecuado para las condiciones geométricas y peso del bloque inestable, que contemple escenarios críticos de presión de agua y que incorpore el escenario dinámico en la determinación de la fuerza requerida por el sistema. Resumen 14 1. INTRODUCCIÓN 18 1.1. Planteamiento del problema 18 1.2. Justificación 19 1.3. Objetivos 20 1.3.1. Objetivo General 20 1.3.2. Objetivos Específicos 20 2. ANTECEDENTES 21 2.1. Antecedentes 21 3. MARCO DE REFERENCIA 28 3.1. Marco conceptual 28 3.2. Medidas de estabilización superficial para taludes en roca. 29 3.2.1. Mallas ancladas 29 3.2.2. Vigas de anclaje 30 3.2.3. Revestimientos de concreto lanzado 31 3.2.4. Redes de cables de acero 31 3.2.5. Redes de acero y fijaciones con cable 32 3.3. Sistemas flexibles de alta resistencia 34 3.4. Sistemas flexibles existentes 35 3.5. Caracterización del acero de alto límite. 37 3.6. Métodos de análisis 39 3.6.1. Consideraciones de análisis mediante sistemas activos flexibles. 41 3.6.2. Talud infinito, modelo en rocas. 41 3.7. Índice geológico de resistencia 42 3.8. Criterio de falla Hoek & Brown 43 3.9. Falla planar. 46 3.10. Falla por cuña. 47 3.11. Falla por vuelco. 48 3.12. Efecto del agua en la estabilidad del macizo rocoso. 49 3.13. Geoforma del talud y excentricidad 51 3.14. Normatividad 52 4. METODOLOGÍA 54 4.1. Fase 1: Actividades preliminares 55 4.2. Fase 2: Información requerida 55 4.3. Fase 3: Metodologías de análisis. 55 4.3.1. Análisis mediante modelo teórico para falla planar, incluyendo la fuerza ejercida por el sistema flexible (Duncan C & Cristopher W, 2004). 56 4.3.2. Análisis mediante software Spider. 59 4.4. Fase 4: Tensión requerida por la malla para generar la fuerza estabilizante. 64 4.5. Fase 5: Análisis de resultados 66 5. DESCRIPCIÓN DE DATOS ANALIZADOS 67 5.1. Caso de estudio N°1 embalse Bucaramanga. 67 5.1.1. Ubicación. 68 5.1.2. Caracterización del talud y discontinuidades 68 5.1.3. Caracterización geológica 71 5.2. Caso de estudio N° 2, Variante Soacha – La Mesa. 71 5.2.1. Ubicación talud critico 73 5.2.2. Caracterización del talud y discontinuidades. 74 5.2.3. Caracterización geológica 78 6. ANÁLISIS Y RESULTADOS 80 6.1. Sistema activo flexible como alternativa para la estabilización de falla planar en el embalse de Bucaramanga (caso de estudio 1). 80 6.1.1. Parámetros de entrada 80 6.1.2. Análisis con modelo teórico (Duncan C & Cristopher W, 2004) 81 6.1.3. Resultados software Spider 82 6.1.4. Análisis de resultados caso de estudio N° 1 83 6.2. Sistema activo flexible como alternativa para la estabilización de bloques críticos en talud Variante Soacha – La Mesa (caso de estudio 2). 84 6.2.1. Parámetros de entrada 84 6.2.3. Resultados software Spider 86 6.2.4. Tensiones requeridas por la malla en función a la geo forma presentada 87 6.2.5. Análisis de resultados caso de estudio N° 2 88 6.2.6. Comentarios acerca de la medida de estabilización tomada en la zona y alternativa propuesta. 90 7. CONCLUSIONES 93 8. REFERENCIAS 96 9. ANEXOS 105 The stabilization of a slope by means of high-resistance flexible systems consists of the application of a lateral pressure by means of a membrane anchored to the ground, this pressure acts normal to the fault surface increasing its shear strength, in order to avoid landslides, (Blanco, 2011). The geoform of the slope is directly involved in its failure potential, with concave surfaces more susceptible to failure than flat and convex ones (Camacho, et al, 2016). In the same way, the shape of the slope directly influences the pressure that the system (active membrane) exerts on it, in most cases there are flat slopes or with irregular shapes that do not allow the correct distribution of loads on the ground. With the purpose of allow the system to function actively, it is necessary to analyze the interaction of the membrane with the slope, depending on its shape and the pretension necessary to guarantee its stabilization, analyzing different variables that influence the hypotheses of its behavior. Through a case studies, the feasibility of implementing flexible active systems as a surface stabilization alternative for slopes in rock massifs with surface instabilities was evaluated, analyzing the variables that influence their active behavior under static and dynamic scenarios. The conclusions obtained show that the active functioning of the system depends on multiple variables, fundamentally, the choice of a suitable system for the geometric conditions and weight of the unstable block, which contemplates critical water pressure scenarios and incorporates the dynamic scenario in the determination of the force required by the system. Maestría

Ilustraciones, mapas Se plantea la calibración y validación de la metodología de clasificación geotécnica de taludes para proyectos viales basado en el índice de calidad de laderas HSQI, que permite establecer de una manera simple pero sistemática la sectorización del corredor vial según su susceptibilidad al deslizamiento, teniendo en cuenta la geometría proyectada, la geomorfología, la hidrogeología y la mecánica de suelos. Con esto se pretende obtener información certera sobre los sectores que pueden presentar problemas de inestabilidad durante las diferentes fases del proyecto vial, dando elementos para mejorar la previsión de trabajos y costos asociados a la estabilización del corredor. La calibración y validación inicial de la metodología HSQI se realizó en el corredor vial Las Palmas, en el municipio de Medellín, la cual cuenta con una distribución de lluvia bimodal y geología compuesta principalmente por rocas metamórficas. Adicionalmente, se realizó una calibración con otra vía localizada en una región tropical montañosa en la zona norte de Costa Rica, con condiciones climáticas y geología diferentes a las previstas en la validación inicial, con un régimen de lluvias intensas a lo largo de año y una geología caracterizada principalmente por cenizas volcánicas y flujos piroclásticos. De acuerdo con los resultados obtenidos, la metodología proporciona una estimación cercana al comportamiento real de los taludes intervenidos en los proyectos. (Texto tomado de la fuente) The calibration and validation of the slope geotechnical classification in road projects based on the slope quality index HSQI developed by Moreno-Ceballos (2015) based on the work of Chica (1988), which takes into account the projected geometry, geomorphology, hydrogeology, and soil mechanics, allow establishing a systematic but straightforward way the sectorization of the road corridor according to its landslide susceptibility. The above is intended to obtain accurate information on the sectors that may present instability problems during the different phases of the road project, providing elements to improve the forecast of works and costs associated with the stabilization of the corridor. The initial calibration and validation of the HSQI methodology was carried out in the Las Palmas road corridor, in the municipality of Medellín, which has a bimodal climate and geology composed mainly of metamorphic rocks. Additionally, a calibration was carried out with another route located in a mountainous tropical region in the north of Costa Rica, with climatic conditions and geology different from those foreseen in the initial validation, with a regime of intense heavy rains throughout the year and a geology characterized mainly by volcanic ash and pyroclastic flows. According to the results obtained, the methodology provides a close estimate of the actual behavior of the slopes intervened in the projects. Inglés Maestría Magíster en Ingeniería - Geotecnia Área Curricular de Ingeniería Civil

La caracterización geomecánica de macizos rocosos es un importante insumo para el diseño y construcción de obras de ingeniería. Además de que la estabilidad de taludes en roca se considera fundamental para la seguridad pública en autopistas y carreteras. Dos de los sistemas más populares para la clasificación de macizos rocosos son el Rock Mass Rating (RMR) y el Slope Mass Rating (SMR) en cuyo análisis se incluye múltiples factores como geometría de los taludes, tipos de materiales, diaclasas, condiciones de alteración etc., que pueden ser determinantes para la inestabilidad de taludes. En este estudio, se evaluó las condiciones de estabilidad de doce cortes de talud sobre una importante carretera en una región del nororiente de Colombia, donde los taludes se encuentran en zonas escarpadas con geometrías complejas. Las condiciones de estabilidad de los taludes fueron calculadas y los resultados muestran taludes parcialmente inestables a completamente inestables con el agravante de que la geometría de estos taludes agudiza las condiciones de inestabilidad., Rock mass geomechanical characterization is an important input for the design and construction of engineering works. In addition to the stability of rock slopes, it is considered essential for public safety on highways and roads. Two of the most popular rock mass classification systems are the Rock Mass Rating (RMR) and the Slope Mass Rating (SMR) whose analysis includes multiple factors (e.g. slope geometry, material types, diaclases, alteration conditions), which may be determinants for slope instability. The stability conditions of twelve slope cuts on an important road in a northeastern region of Colombia were evaluated, where the slopes are located in steep areas with complex geometries. The conditions of stability of the slopes were calculated and the results show partially unstable slopes to completely unstable with the aggravating circumstance that the geometry of these slopes exacerbates the conditions of instability.

El proceso de meteorización de las rocas genera cambios en sus características y propiedades, representados en una disminución de la resistencia del material. Las rocas de la formación Guaduas se encuentran constituidas por lodolitas de color gris oscuro con algunos mantos de carbón, las cuales toman gradualmente el aspecto de arcillolitas abigarradas con intercalaciones de arenisca de espesor muy variable. Estos materiales son, por naturaleza, propensos a degradarse o deteriorarse en cuanto a su estructura, por procesos de meteorización física o química, presentando un comportamiento inestable que pueden ocasionar suficiente pérdida de resistencia y conducir a su posterior falla. Por la abundancia de este tipo de materiales en el territorio colombiano, en la presente investigación se estudia la influencia que tiene la degradabilidad de las rocas en los parámetros de resistencia de los materiales de la formación Guaduas, analizando un talud rocoso de esta formación, ubicado en el costado norte del parque Mirador de los Nevados, hacia el sector noroccidental de Bogotá, en los cerros de Suba, donde actualmente se están presentando procesos de inestabilidad. Se realizan correlaciones entre la resistencia y las pruebas índice de los materiales; se evalúa la estabilidad del talud, considerando el grado de meteorización de la roca, donde se evidencian amplias reducciones del factor de seguridad a medida que la roca pasa de un estado intacto a totalmente meteorizado. Se proponen las obras de mitigación de los procesos de inestabilidad que se están presentando en el talud, producto de los acelerados procesos de degradación de la roca, al encontrarse expuesta a la intemperie., The weathering process of the rocks generates changes in their characteristics and properties, represented by a decrease in the strength of the material. The rocks of the Guaduas formation are made up of dark gray mudstone with some coal mantles, which gradually take on the appearance of variegated arcillolites with sandstone intercalations of very variable thickness. These materials are, by nature, prone to degradation or deterioration in terms of their structure, by physical or chemical weathering processes, presenting an unstable behavior that can cause sufficient loss of resistance and lead to its subsequent failure. Due to the abundance of this type of material in the Colombian territory, the present research studies the influence of the degradability of the rocks in the resistance parameters of the Guaduas formation materials, analyzing a rocky slope of this formation, located on the north side of the Mirador de los Nevados park, towards the northwestern sector of Bogotá, in the Suba hills, where processes of instability are currently occurring. Correlations are made between the resistance and the index tests of the materials; the stability of the slope is evaluated, considering the degree of weathering of the rock, where there are large reductions in the safety factor as the rock passes from an intact to a fully weathered state. Mitigation works are proposed for the instability processes that are occurring in the slope, as a result of the accelerated degradation processes of the rock, when exposed to the weather.

Las caídas de rocas son un tipo de inestabilidad usual y frecuente en taludes en roca, la necesidad de protección frente a este tipo de fenómenos ha llevado al desarrollo de diferentes soluciones, entre ellas encontramos la estabilización de taludes mediante el uso de sistemas malla metálica – pernos o anclajes. Los fabricantes han desarrollado algunos manuales y softwares de diseño de estas mallas, sin embargo, estas herramientas son de uso exclusivo y con fines comerciales. Así mismo el desconocimiento general del diseño e implantación de estas soluciones, relacionado a la falta de claridad en el funcionamiento de estos elementos sobre el macizo rocoso, restringe el diseño y la colocación de este tipo de soluciones únicamente a los fabricantes. Teniendo en cuenta lo anterior, el presente trabajo tiene como objetivo establecer la influencia de las propiedades mecánicas y geométricas de los macizos rocosos y mecánicas de las mallas flexibles en el diseño de sistemas de estabilización para taludes en macizos rocosos, para lo cual se propone una nueva metodología para el diseño de estabilizaciones de taludes en macizos rocosos con mallas metálicas flexibles. Rock falls are a type of instability that is frequent in rock slopes. The need for protection against these types of phenomena has led the development of different solutions, including stabilization of slopes with the use of Wire mesh - Bolts or anchors. The manufacturers have developed some manuals and design software for these meshes, however, these tools are for commercial purposes. Likewise, the general lack of knowledge about the design and implementation of these solutions, restricts the design and placement of systems to the manufacturers. Magíster en Ingeniería Civil Maestría

Tesis (Ingeniero Civil) Los eventuales deslizamientos debido a inestabilidades en un macizo rocoso y a la caída de rocas, representan una amenaza de alto riesgo para la integridad de las obras civiles y mineras, por lo que se precisa manejar los taludes de roca para el control de éstos. Aparentemente, dichos taludes son estables y estáticos, pero en realidad pueden desestabilizarse con el tiempo debido a factores naturales o por intervención humana, por lo que se necesita conocer detalladamente lo que ocurre en ellos para así diagnosticar fielmente su comportamiento, aspecto dentro del cual es importante el análisis del modelo conceptual y determinístico del o los mecanismos de falla, para diagnosticar y remediar los posibles problemas de deslizamiento. Por medio de un modelo determinístico se procede a obtener el factor de seguridad que corresponde al cociente entre las fuerzas solicitantes y aquellas resistentes involucradas en el modelo para una eventual falla plana o cuña aflorante. A través del estudio de la formulación del modelo determinístico y su comprobación por medio de software como son Rocplane y Swedge, se persigue la verificación de la correcta formulación descrita en la bibliografía disponible para estos casos. Por otro lado, se ha obtenido una deducción matemática para la obtención de la distancia horizontal de un eventual deslizamiento cinemático que resulta entre la intersección de la cara del talud con su cresta, hasta la línea que se obtiene de la intersección de dos planos de deslizamiento, definida como “Backbreak”, cuyas particularidades y formulación se mostrará en detalle en los siguientes capítulos. Este análisis se realiza por medio del criterio de falla de Mohr-Coulomb, que consiste en una relación entre tensiones que permiten predecir la resistencia en la discontinuidad de una roca sometida a un campo tensional. Naturalmente el criterio de falla tiene las componentes de cohesión y fricción, a las que se le agrega una tercera componente, definida por el ángulo de ondulación “Wavinnes”, el cual se relaciona con la ondulación en la discontinuidad de la estructura.

66 páginas : ilustraciones color, tablas, figuras., Debido a que en el desarrollo, preparación y explotación minera a cielo abierto se presentan un gran número de actividades que pueda generan cambios en el comportamiento mecánico de los macizos rocosos, es necesario realizar un enfoque que permita clasificar geomecánica de macizos rocosos. Este enfoque establece una guía que permite realizar una descripción precisa y detallada de las condiciones y parámetros tanto de la matriz rocosa como de las discontinuidades, las cuales condicionan de manera directa el comportamiento de un macizo rocoso, de igual manera se describen las actividades de exploración de campo para la recolección de la información necesaria para la realización de dicha clasificación geomecánica. Para el desarrollo de la clasificación geomecánica se tiene en cuenta la metodología expuesta por Bieniaswski (1989), conocido como RMR (Rock Mass Rating) la cual evalúa parámetros de la matriz rocosa (litología, meteorización, resistencia) y parámetros de discontinuidades ( orientación, espaciado, continuidad, rugosidad, abertura, filtraciones, relleno),cada parámetro presenta una codificación específica ya estandarizada que permite una clasificación más sencilla, cada uno se le asigna una valor determinado el cual tendrá una sumatoria total que dará la clasificación geomecánica. Esta clasificación otorga valores desde muy malo a bueno, generando valores de cohesión y ángulo de rozamiento, parámetros utilizados para el diseño y optimización de los macizos rocosos. Además se presenta un ejemplo práctico de la utilización del enfoque en una mina a cielo abierto., Bibliografía: página 66., Pregrado, Ingeniero Geólogo

"El presente trabajo pretende hacer énfasis en la importancia de desarrollar modelos geológicogeotécnicos que representen adecuadamente las condiciones en las que se encuentra un macizo rocoso en los sitios donde se pretenda construir un talud en materiales rocosos, esto con la finalidad de tener una adecuada planeación y diseño previo evitando así fallas o roturas durante y después de la construcción de estos.”

En este trabajo se presenta una metodología y los lineamientos para evaluar el riesgo en vías por desprendimiento de rocas desde las laderas -- Esta guía puede ser utilizada en las diferentes etapas de un proyecto vial como diseño, construcción, operación y mantenimiento -- El proceso consta de varias fases las cuales se describen detalladamente para facilitar su aplicación -- Estas fases incluyen la clasificación preliminar con base en el diseño geométrico de la vía y la unidad morfogeológica; la obtención de parámetros estructurales del macizo rocoso y datos geotécnicos requeridos para el análisis; la modelación considerando la trayectoria del bloque desprendido y la evaluación con métodos observacionales; la determinación del grado de amenaza y la evaluación del riesgo -- Todas las etapas indicadas se ilustran con el estudio de un caso local

Existe una estrecha relación entre lo periodos de mayores precipitantes y los meses en los cuales se generan gran parte de los deslizamientos. Existen diferentes medidas para reducir la probabilidad que se produzcan movimientos de remoción de masas, dentro de los cuales se encuentra la construcción de drenajes horizontales. En el análisis de la estabilidad de taludes, se involucra el concepto de equilibrio límite y por ende tiene inmerso el factor de seguridad. El presente proyecto de grado plantea que al implementar drenes horizontales, se incrementa el factor de seguridad, con el cual se logra reducir la probabilidad de falla de los taludes. Magíster en Ingeniería Civil Maestría