PRÀCTICA 4: ANÀLISIS CINÈMATICA D’ESTABILITAT DE TALUSSOS • ÉS MOLT FREQÜENT QUE L’ESTABILITAT DELS MASSISOS ROCOSOS ESTIGUI CONTROLADA PELS PLANS DE DISCONTINUITAT, MÉS QUE PER LES PROPIES CARACTERÍSTIQUES DE LA ROCA • ELS MÈTODES DE CÀLCUL D’ESTABILITAT NORMALMENT REQUEREIXEN L’ORIENTACIÓ DELS PLANS DE DISCONTINUITAT MÉS DESFAVORABLES PER L’ESTABILITAT MITJANÇANT: - CARTOGRAFIA GEOLÒGICA

- ANÀLISIS ESTEREOGRÀFICS • ES REALITZA L’ANÀLISIS ESTRUCTURAL DE LES SUPERFICIES DE DISCONTINUITAT

DEL

MASSÍS

ROCÓS,

ACONSEGUINT

CARACTERITZACIÓ DE L’ESTRUCTURA GEOLÒGICA

LA

EVALUACIÓ PRÈVIA DE L’ESTABILITAT DE TALUSSOS 1. ELS DIFERENTS PROBLEMES D’ESTABILITAT DE TALUSSOS ESTAN NORMALMENT ASSOCIATS A LES ESTRUCTURES GEOLÒGIQUES PRESENTS 2. ÉS IMPORTANT RECONEIXER L’ESTABILITAT POTENCIAL EN ELS PRIMERS MOMENTS D’UN PROJECTE

3. L’ANÀLISIS CINEMÀTICA PERMET IDENTIFICAR DE FORMA RÀPIDA:

- EL TIPUS DE RUPTURA MÉS PROVABLE - L’ORIENTACIÓ DELS PLANS DE DISCONTINUITAT MÉS DESFAVORABLES 4. EN MOLTS CASOS ES POT TENIR UNA PRIMERA IDEA FENT UNA ULLADA PRÈVIA ALS DIAGRAMES DE POLS

5. ELS TEST CINEMÀTICS SON UNA EINA PRELIMINAR. SI INDIQUEN POSSIBILITAT DE RUPTURA CALDRÀ APLICAR MÉTODES DE CÀLCUL D’ESTABILITAT

TIPUS DE RUPTURA EN TALUSSOS ROCOSOS

HI HA 4 TIPUS BÀSICS:

1- RUPTURA PLANAR (PLANE FAILURE)

ES PRODUEIX QUAN UN PLA DE DISCONTINUITAT CABUSSA CAP EL TALÚS. EL VECTOR DE LLISCAMENT (DESPLAÇAMENT) ÉS MÉS O MENYS PARAL· LEL A LA LÍNIA DE CABUSSAMENT DEL PLA. LA RUPTURA ES PODRÀ PRODUIR QUAN EL PLA DE LLISCAMENT TALLI AL PLA DEL TALÚS. L’EFECTE SERÀ UN LLISCAMENT TRASLACIONAL.

2.- RUPTURA EN FALCA (WEDGE FAILURE)

ES POT PRODUIR QUAN 2 DISCONTINUITATS TALLEN OBLIQUAMENT AL TALÚS I LA SEVA LÍNIA D’INTERSECCIÓ CABUSSA EN DIRECCIÓ AL TALÚS. LA MASSA ROCOSA ENTRE LES DUES DISCONTINUITATS POT DESPLASAR-SE SEGONS AQUESTA LÍNIA D’INTERSECCIÓ PRODUINT UN MOVIMENT TRASLACIONAL EN FALCA

3.- RUPTURA PER VOLCADA (TOPPLING FAILURE)

MOVIMENT DE ROTACIÓ CAP EL TALÚS D’UN BLOC O D’UN CONJUNT DE BLOCS AL VOLTANT D’UN EIX DE GIR SITUAT SOTA EL CENTRE DE GRAVETAT DE LA MASSA MOGUDA. ES PRODUEIX EN LA PART SUPERFICIAL DE FORMACIONS ROCOSES EN LES QUE LES FAMILIES DE PLANS DE DISCONTINUITATS TENEN UN CABUSSAMENT ELEVAT (60-80º) CAP A L’INTERIOR DEL TALÚS

4,- RUPTURA CIRCULAR (CIRCULAR FAILURE)

ES POT PRODUIR EN MATERIAL DE MOLT BAIXA RESISTENCIA O QUAN EL MASSIS ROCÓS ESTÀ MOLT FRACTURAT. LA SUPERFICIE DE RUPTURA TÉ TENDENCIA A TENIR FORMA ESFÈRICA O ELIPSOIDE. NORMALMENT EXISTEIX UNA CERTA ROTACIÓ SEGONS EN EIX SITUAT PER SOBRE DE LA SUPERFICIE DE RUPTURA

§ L’ANÀLISIS PREVI DELS DIAGRAMES DE POLS PERMET FER UNA EVALUACIÓ INICIAL DE L’ESTABILITAT POTENCIAL DE TALÚS § PER FER AQUEST ANÀLISIS CAL REPRESENTAR TAMBÉ EL PLA DEL TALÚS AMB LA FINALITAT DE RELACIONAR DISCONTINIUTATS AMB EL TALÚS

ALTRES CONSIDERACIONS

A- TRENCADES INFREQÜENTS:

1.- QUAN ES FA L’ANÀLISIS D’ESTABILITAT ES DEFINEIXEN LES FAMILIES PRICIPALS DE DISCONTINUITATS I S’AGRUPEN SEGONS ELS DIAGRÀMES DE DENSITAT. ÉS MOLT PROVABLE QUE HI HAGI POLS ALLUNYATS DE LA DIRECCIÓ PRINCIPAL I QUE PODEN CAURE A LA ZONA INESTABLE.

2.- ÉS POSSIBLE QUE EN EL TALÚS ES MESURIN DIVERSES FAMILIES DE DISCONTINUITATS I QUE SIGUIN MÉS O MENYS DESFAVORABLES, PERÒ ÉS MOLT IMPORTANT DE VEURE SI UNA SOLA DISCONTINUITAT (QUE QUEDARÀ POC PRESENT EN UN DIAGRAMA DE DENSITATS) ÉS MOLT DESFAVORABLE I PUGUI PRODUIR RUPTURA

B.- MOSTREIG – ESTACIONS HOMOGÈNIES

SERÀ MOLT IMPORTANT DEFINIR DOMINIS ESTRUCTURALS HOMOGENIS AL LLARG DEL TALÚS

EX: SI NO SEPAREM 2 DOMINIS, LA REPRESENTACIÓ ESTEREOGRÀFICA ENS DONARÀ POSSIBILITAT DE RUPTURA EN FALCA

CADA ZONA DEL TALÚS EN EL QUAL POGUEM DEFINIR EN CONJUNT UNA ESTRUCTURA GEOLÒGICA DIFERENT S’HAURÀ DE SEPARAR EN DOMINIS I ANALITZAR-LOS INDIVIDUALMENT

PRINCIPIS BÀSICS DELS TESTS CINEMÀTICS SI CONSIDEREM L’EQUILIBRI ESTÀTIC D’UNA MASSA SITUADA SOBRE EL PLA DE DISCONTINUITAT DEL TALÚS:

• EL

DESPLAÇAMENT

POTENCIAL

ES

PRODUIRÀ

PARAL· LELAMENT A LA LÍNIA DE CABUSSAMENT (MAX. PENDENT) DEL PROPI PLA DE DISCONTINUITAT

Fr Fc

N W ψ

• LES CONDICIONS D’EQUILIBRI LÍMIT ES DONARAN QUAN LA FORÇA DE CISALLA (Fc) IGUALI A LA FORÇA DE RESISTÈNCIA A LA CISALLA SEGONS LA LÍNIA DE CABUSSAMENT (Fr)

ΣFc = c + (ΣFn) · tg ∅

w · sin Ψ = c + (w · cos Ψ - Pw) · tg ∅

ON: w = PES DE LA MASSA MOVILITZADA Ψ = CABUSSAMENT DEL PLA POTENCIAL DE RUPTURA c = COHESIÓ DEL PLA POTENCIAL DE RUPTURA Pw = PRESSIÓ DE L’AIGUA AL PLA POTENCIAL DE RUPTURA ∅ = ANGLE DE FRICCIÓ DEL PLA POTENCIAL DE RUPTURA

RUPTURA PLANAR

TEST DE MARKLAND: CONDICIONS PRÈVIES: • COHESIÓ NUL· LA (c=0) • TALÚS SEC (Pw =0)

SEGONS L’EXPRESSIÓ ANTERIOR TINDREM:

tg Ψ = tg ∅ AIXÍ DONCS LES CONDICIONS DE RUPTURA SERAN:

• A) tg Ψp > tg ∅ • B)

à Ψp > ∅

PERQUE HI HAGI DESPLAZAMENT LA LÍNIA DEL

CABUSSAMENT HA DE TENIR MENYS INCLINACIÓ QUE LA

Ψp < Ψt

DEL TALÚS:

RESUMINT, PER QUE ES PRODUEIXI RUPTURA PLANAR S’HAURÀ DE COMPLIR:

Ψt > Ψp > ∅ SEGONS OBSERVACIONS EMPÍRIQUES HI HAURÀ RUPTURA SI LES DIRECCIONS DEL PLA DE DISCONTINUITAT I EL PLA DEL TALÚS SON SUBPARAL· LELES (+/- 20º)

RESOLUCIÓ

DEL

TEST

DE

MARKLAND

APLICANT

TÈCNIQUES ESTEREOGRÀFIQUES Ψp > ∅

1ª CONDICIÓ:

CAL ASSUMIR QUE L’ANGLE DE FRICCIÓ ÉS IGUAL EN TOTES LES DIRECCIONS. ES REPRESENTA PER UN CON D’EIX VERTICAL AMB GENERATRIU

IGUAL

A

L’ANGLE

ESTEREOGRÀFICA DEL CON ÉS

DE

UN

FRICCIÓ. CERCLE

LA

PROJECCIÓ

CONCENTRIC

AMB

INCLINACIÓ ∅ AQUESTA 1ª CONDICIÓ LA COMPLEIX QUALSEVOL LÍNIA DE CABUSSAMENT INCLOSA DINS DEL CON DE FRICCIÓ.

Ψp < Ψt

2ª CONDICIÓ: LES

LÍNIES

DE

CASBUSSAMENT

CORRESPONENTS

A

PLANS

AMB

CABUSSAMENT MENOR QUE EL PENDENT DEL TALÚS TENEN LA SEVA PROJECCIÓ EN LA ZONA TRAMADA (VEURE FIGURA).

3ª CONDICIÓ: L’ANGLE ENTRE LES LÍNIES DE CABUSSAMENT DEL PLA I DEL TALÚS HA DE SER +/- 20º

QUAN ES COMPLEIXEN TOTES LES CONDICIONS ÉS POSSIBLE LA RUPTURA PLANAR

RUPTURA EN FALCA: S’ANALITZA QUASI BÉ IGUAL QUE EN EL CAS DE RUPTURA PLANAR, PERÒ TENINTEN COMPTE LA LÍNIA D’INTERSECCIÓ DELS DOS PLANS DE DISCONTINUITAT Ψi.

Ψi = CABUSSAMENT DE LA LÍNIA D’INTERSECCIÓ S’HAURÀ DE COMPLIR :

Ψt > Ψi > ∅ SI LA INTERSECCIÓ ES PROJECTA EN LA ZONA D’INESTABILITAT SEGUINT ELS METEIXOS PASOS QUE PEL CAS ANTERIOR, HI HAURÀ POSSIBLE RUPTURA EN FALCA.

ASPECTES A CONSIDERAR: 1. AQUESTA

METODOLOGIA NO SOLS S’APLICA A 1 O 2 PLANS DE

DISCONTINUITAT, SINO QUE ES FA A PARTIR DE FAMILIES DE PLANS, MITJANÇANT DIAGRAMES DE DISTRIBUCIÓ DE DENSITAT.

2. EL MÀXIM DE CADA FAMILIA DEFINEIX LA MODA DE LA FAMILIA I S’OBTÉ EL PLA MODAL DE LA FAMILIA

3. MITJANÇANT

ELS PLANS MODALS OBTINDREM L’INTERSECCIÓ DE

LES FAMILIES

4. SI

HI HA MÉS DE 2 FAMILIESCALDRÀ CONSIDERAR TOTES LES

INTERSECCIONS POSSIBLES ENTRE ELLES

5. CALDRÀ

VIGILAR LES POSSIBLES “TRENCADES INFREQÜENTS”

DONADA LA DISPERSIÓ DELS PLANS DE LES FAMILIES, O D’ALTRES POSSIBLES DISCONTINUITATS, RESPECTE L’ORIENTACIÓ DEL TALÚS

TEST DE HOCKING EN REALITAT ÉS UN REFINAMENT DEL TEST DE MARKLAND:

SI EN UN TALÚS EXISTEIXEN 2 FAMILIES DE DISCONTINUITATS PODEN DONAR-SE TRES SITUACIONS POSSIBLES DE RUPTURA:

1. RUPTURA PLANA SEGONS UNA FAMILIA 2. RUPTURA PLANA SEGONS L’ALTRA FAMILIA 3. RUPTURA EN FALCA

SEGONS EL TEST DE MARKLAND PODEN PASSAR LES TRES RUPTURES SI LES LÍNIES DE CABUSSAMENT DE LES DISCONTINUITATS I LA LÍNIA D’INTERSECCIÓ ES PROJECTEN A LA “ZONA INESTABLE”

SEGONS EL TEST DE HOCKING LA RUPTURA MÉS PROBABLE ES PRODUIRÀ A FAVOR DE LA LÍNIA DE CABUSSAMENT O D’INTERSECCIÓ MÉS PROPERA A LA LÍNIA D’INCLINACIÓ DEL TALÚS

“ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “

“ “ “ “ “ “ “ “ “