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  • ANLISIS DE ESTABILIDAD DE

    LADERA EN MANAGUA Y ALREDEDORES

    Dr. Tupak Obando Gelogo

    2005

  • INDICE GENERAL

    1.- INTRODUCCIN

    2- OBJETIVOS

    3- CONCEPTOS GENERALES

    4- RAZONES DEL ESTUDIO DE , y as EN LOS MOVIMIENTOS DE MASAS5- METODOLOGIA DE TRABAJO

    6- ENSAYO DE RESISTENCIA SPT

    7- CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE EL FACTOR DE SEGURIDAD (FS)

    8- PERSPECTIVAS DEL ESTUDIO

  • I- INTRODUCCIN

    La Ciudad de Managua se asienta en una superficie relativamente plana, el cual es interrumpido en varios lugares por lomas, la mayora de origen volcnico. La base sobre el cual descansa Managua pertenece a la parte Superior del Grupo Las Sierras.

    sta es cubierta por materiales piroclsticos del volcanismo Reciente, que consiste de lapillo, pmez, cenizas, tobas y otros. Los suelos se clasifican como limos no cohesivos, arenas y gravas poco consolidados.

    La estratigrafa del Grupo Managua, est conformada del techo a la base por Toba El Retiro; Pmez de Apoyeque; Formacin San Judas; Pmez de Apoyo; Fontana Lapilli; Depsitos de Gravas; y finalmenteGrupo La Sierra.

    El suelo opera como un filtro que ajusta algunas caractersticas de la onda a sus propiedades dinmicas particulares.

  • II. - Objetivos

    2. Calcular Vs, N y a partir de datos procedentes de ensayos geotcnicos in situ, geofsica y prueba delaboratorio para el area de estudio.

    1. Crear una base de datos en EXCEL para su integracin en Mapa Geolgico Checo disponible en el SIGGeoriesgo de INETER.

    3. Establecer frmula de amenaza por inestabilidad de ladera en Managua y alrededores.

    4. Definir criterios del uso de FS y verificar el provecho que se puede obtener del estudio.

  • III.- Conceptos Generales

    El ngulo de friccin interna, es el ngulo de rozamiento entre 2 planos de misma rocael cual vara de 25 y 45

    La mnima resistencia se obtiene en la direccin en que se ejerce el mayor esfuerzo tangencial, formandoun ngulo determinado con respecto a la direccin aplicada de carga.

    Depende:

    -Esfuerzos confinantes-Presin de poros-Velocidad de aplicacin de esfuerzos

  • IV.- RAZONES DEL ESTUDIO DE , y as EN LOS MOVIMIENTOS DE MASAS

    1- Permite definir medidas preventivas y mitigadora a ser aplicadas en caso de roturas reales o potenciales. As como, establecer rutas de evacuacin y mejorar an ms los sistemas de avisos o alerta temprana.

    2- Condicionan el comportamiento de roca y suelos, potenciales mecanismo de rotura, direccin, velocidad, disposicin, magnitud y extensin de movimientos de masas.

    3- Determina la probabilidad de ocurrencia procesos de remocin de masa en rea especfica.

    4- Permite la seleccin de sitios seguros y planificacin del desarrollo o uso del terreno de una zona geogrfica.

    5- Permite estimar la respuesta ssmica local a partir de columnas tipo de los distintos suelos presentes en el rea, incluyendo espesores, N, densidad aparente, granulometra, SPT, modulo de deformacintangencial, velocidad de onda transversales y profundidad del nivel fretico y basamento.

    6- Determinan la estabilidad del talud o factor de seguridad

    7- Define Costo-seguridad, grado de riesgo aceptado y el diseo de mtodo de voladuras en proyectos constructivos (obras de infraestructura lineal o vertical, tales como: carretera, puente, cauce, casas y otros).

  • 8- Da pauta a la modelacin de factores influyentes en movimientos de masas que nos dice sobre su comportamiento presente y futuro.

    11- Establecer FS; curva G de diseo o de relacin, al igual que el amortiguamiento para el caso arcillo o arenaspara incorporarlo en las normativas municipales

    12- Colaboracin en la capacitacin de personal tcnico de las alcaldas y defensa civil mediante charlas y conferencias.

    13- Coordinacin con las autoridades locales como son: las alcaldas municipales y organismos de prevencin, entre otras.

    10- Permite simular sobre el terreno situaciones a la que puede verse sometido un talud o ladera al construir una obra o estructura

    9- Condiciona la seleccin de los mtodo ingenieria e instrumentacin (SPT, Prueba triaxial, refraccin ssmicy otros) apropiado para la conformacin de escenarios de riesgo por inestabilidad de laderas y su control.

  • 14- Vigilancia de reas crticas y atencin en casos de emergencias. A su vez, permite correlacionarla con los datos de precipitacin en tiempo real que pueda desencadenar movimientos de laderas y de la Red Ssmica Nacional (Sistema de Alerta Temprana).

  • V- METODOLOGIA DE TRABAJO

    1- Se emple la base de datos geotcnicos procedentes de sondeos geotcnicos contenidos en la monografa de Espectro de Respuesta en el rea de la Ciudad de Managua, del Proyecto Managua: Cuidad Ms Vulnerable; y del Proyecto JICA para tener una cobertura uniforme de Managua y susalrededores

    2- Se represent el perfil del suelo en la base de datos Excel n capas horizontales caracterizado por un espesor, Vs, Nmero de Capa, y otros. A partir de estos datos es posible calcular el Mdulo CortanteG.

    3- Se hizo uso de ecuaciones matemticas para obtener datos sobre la Vs, N y , el cual se presenta en la siguiente diapositiva

  • Ecuaciones de calculo.

    Vs = 89.9N0.341 = (20N) 0.5 + 15

    G = Vs2

    Donde: = (densidad de masa)/g (peso volumtrico)G = modulo cortante

    Para ello se utiliz la relacin de Imai y Fumoto(1975) para determinar velocidad de Corte,de donde es posible obtener el modulo cortante de rocas y suelos de Managua:

    Ensayos realizados

    Laboratorio:

    Prueba de compresin triaxial cclico.Anlisis de Curva Esfuerzo-Deformacin UnitariaCriterios de Mohr-Coulomb

    Campo:Sondeo de Penetracin Estndar (SPT)Refraccin Sismica y Mtodo Downhole.

    Obtenemos

    Cohesinngulo de friccin internaEsfuerzos y deformaciones

    axiales, Vs, Propiedades fsicasresistentes, mdulos dinmicos,y anlisis de testigo de perforacinotros.

    Obtenemos

    Corte geolgico delSitio.Espesor de capasContactos o lmite entre capasFracturas y fallas significativasFormaciones geolgicasPropiedades fsica-mecnica de losmaterialesTestigo de perforacin a cualquier profundidad del corte y otros

    Fs = N1* tang N1:obtenemos relacin de curva Numero de Estabilidad(N1y Pendiente

    Obtenemos

    Obtenemos

    - Mapa temtico en Overlay

    de y pendiente sobre un Mapa Geolgico Checo, de aceleracin JICA- Relacin de curva de N, As y Pendientede Managua

  • Criterios de Seleccin de la ecuacin Imai y Fumoto 1975

    a. Propagacin en sentido vertical de ondas cortantes desde la formacin rocosas subyacentes.

    b. Sismos fuertes con profundidad somera. Las ondas ssmicas inciden con pequeo ngulo respecto a la vertical.

    c. Configuracin del suelo

    d. Las fronteras de los depsitos estratificado, bien definidas u homogneo son horizontales(modelo de viga cortante vertical)

  • 4- Se emple una profundidad de la superficie de deslizamiento menor de los 5m con base a criterios de campo

    5- Se obtuvo ecuacin de amenaza por inestabilidad de ladera como H = (Pt * * litologa*)* (as)el cual permite conocer mediante niveles de calificacin de cada variable su aporte a los fenmenos de

    movimientos de masa, siendo los primeros 3 condicionante susceptibles y el ltimo desencadenantes o disparador.

    Componentes de un movimiento de masa

  • 6. Finalmente, los valores numricos calculado de pendiente del terreno, ngulo de friccin interna y aceleracin mxima del suelo se plasma en el mapa geolgico de los checos que se presentan en las charlas a continuacin.

    Fuente: Ferrer, 1991 Fuente: Acua, 2005

    Modelos metodolgicos conceptuales para realizacin de los mapas de susceptibilidad, peligrosidad y riesgo por Movimiento en Masas

  • 3. Escaso empleo de mapa topogrfico y fotos areas y otros; 3. Obtencin de valores caractersticos de parmetros resistentes de roca y suelos; Curvas tensin-deformacin representativa de su comportamiento.

    2. No define los tipos y caractersticas de procesos de movimiento en masas, origen de su desarrollo, importancia, daos provocados, grado de actividad, diferencia uno de otros, y otros.

    2. Creacin o incorporacin de tablas de atributos geotcnicos a base SIG-Georiesgo.

    1. No se considera parmetros como porosidad, precipitacin, mecanismo de rotura, extensin, direccin, velocidad de movimiento de masas, direccin de esfuerzo, velocidad de los esfuerzos, coeficiente de presin intersticial, cohesin, grieta de arranque, humedad del suelo, grado de saturacin, plano de debilidad estructural, forma e inclinacin de laderas, presin de poro, nivel fretico, fracturacion y otros.

    1. Correlacin de datos geotcnico, ssmicos y de pendiente del terreno.

    LimitacionesVentajas

    Tipos de Procesos de inestabilidad de ladera o taludes

    Fuente: G. Vallejo, 2002

  • 8. Meteorizacin(erosin interna y externa, cambios fsico y qumicos

    7. Erosin o socavacin del pie 7. Deforestacin(modificacin del balance hdrico)

    6. Reduccin de los parmetros resistentes6. Relieve(pendiente y geometra)

    5. Variaciones morfolgicas y de geometra en las laderas5. Tensiones naturales y estado tenso-deformacional(tensiones verticales y horizontales)

    4. Factores climticos(en funcin de la pluviometra como sequa, generacin de grietas, humedad del suelo)

    4. Propiedades fsicas, resistentes ydeformacionales(cohesin y friccin interna)

    3. Cambios en las condicioneshidrogeolgicas.

    3.Condiciones hidrogeolgica y comportamiento hidrogeolgico(presiones intersticiales,

    resistencia al corte, grado de saturacin, nivel piezometrico y freticos, coeficiente de permeabilidad, conductividadhidrulica, gradiente hidrulico, trasmisividad y coe