Analisis de Estabilidad de Taludes (Presa Yanacocha)

I. INTRODUCCION

Los taludes de una presa de tierra deben ser estables aun en las condiciones más desfavorables de esfuerzos que puedan presentarse en la vida de la presa. Esta condición implica que los esfuerzos cortantes originados por el propio peso de la presa y las fuerzas de filtración no deben exceder a los esfuerzos cortantes que los materiales del terraplén sean capaces de soportar.

En el presente informe analizaremos la estabilidad de taludes para los diferentes tipos de presas que consideramos, las cuales son presa homogénea, presa homogénea con filtro y presa zonificada con filtro calculadas en el software geoestudio 2012.

Los alumnos

1

II. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

Realizar el análisis de estabilidad de taludes y determinar los factores de

seguridad de la Presa Yanacocha con la ayuda del software GeoStudio 2012

(Geo Slope - SLOPE/W).

2.2. Objetivos Específicos:

Determinar el factor de seguridad para la presa homogénea Yanacocha en condiciones iniciales, embalse lleno (nivel del NAMO) y embalse ecológico.

Determinar el factor de seguridad para la presa homogénea Yanacocha con filtro prisma en condiciones iniciales, embalse lleno y embalse ecológico.

Determinar el factor de seguridad para la presa zonificada Yanacocha en condiciones iniciales, embalse lleno y embalse ecológico.

Determinar el factor de seguridad para la presa zonificada Yanacocha con filtro horizontal en condiciones iniciales, embalse lleno y embalse ecológico.

III. MATERIALES Y METODOS

I.1. MATERIALES

Geo Studio 2012 (SLOPE/W) – Manual de cálculo.

AutoCAD Civil 3D 2013.

Microsoft Office 2013 (Excel y Word).

Predimensionamiento de la presa Yanacocha

Tabla de propiedades mecánicas de los materiales disponibles para la

construcción de la presa.

Datos del informe de análisis de Red de Flujo (trazado de la línea de

saturación o línea de corriente superior).

2

III.2 METODOLOGÍA:

Paso 1:

Teniendo las propiedades mecánicas de los materiales disponibles para la

construcción de la presa de la tabla N° 01 (peso unitario del material,

Angulo de fricción (ϕ) y cohesión (C)) y la línea de corriente superior o línea

de saturación, determinado en el análisis de red de flujo (informe anterior ),

se realizara los cálculos correspondientes de los factores de seguridad con la

ayuda del software Geo Studio 2012 (SLOPE/W) siguiendo el procedimiento

del manual, para la presa homogénea sin filtro y homogénea con filtro

prisma, además zonificado sin filtro y zonificada con filtro horizontal en

cada uno de las condiciones (iniciales, embalse lleno y embalse ecológico).

Paso 2:

Ingresamos los datos de las propiedades mecánicas del suelo en el geoslope

para las siguientes condiciones:

TABLA 01Parámetros de resistencia cortante de los materiales

DESCRIPCIONDensidad (KN/m3)

Cohesión (Kpa)

Ángulo de fricción (ϕ)

Espaldón 23.5 0 70Núcleo 21.2 4.4 27.1

Fluvio-glaciar 20.8 2.9 42Fuente: Análisis y Diseño de Presas de Tierra - UNALM

Paso 3:

El caudal ecologico obtenemos de la curva H-A-V (informe anterior), considerando el 10%

del NAMO.

3

TRANSITO DE AVENIDAS

Cuadro Altura-Area-Volumen

4608 41767.44 1 0.004609.00 4608.91 4609 46332.26 1 44049.85 10% 39456.3814610.50 4610.48 4610 51027.35 1 92729.66 30% 118369.143

4611 54992.92 1 145739.794612 58654.67 1 202563.594613 62243.68 1 263012.764614 65785.66 1 327027.434615 69287.10 1 394563.81 NAMO4616 72735.20 1 465574.964617 76176.71 1 540030.924618 79508.44 1 617873.494619 82771.80 1 699013.614620 86088.59 1 783443.81

Volumen de Almacenamiento : 394.56381 mmc 394563.81 m3 NAMO : 4615 msnm

resul.

Redondeado

% de caudal ecologico volumeninterpolacion

COTA (msnm)

AREA(m²) ∆ H (m)VOL.

ACUM.(m³)

IV. RESULTADOS

4.1. Presa Homogénea

Teniendo la zona más crítica en el talud aguas abajo por tener mayor pendiente se realizó el cálculo del factor de seguridad:

PRESA HOMOGÉNEA AGUAS ABAJO (CONDICIONES INICIALES)

1

2 3

4

5

6 7

8

TERRAPLEN

CIMENTACION

1.697

Distancia (m)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54

Ele

vacion (m

)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

4

FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA

Bishop 1.631 Presa Homogénea Aguas Abajo (condiciones

iniciales)

Janbu 1.485Spencer 1.686Morgenstern - Price

1.697

PRESA HOMOGÉNEA AGUAS ABAJO (EMBALSE LLENO)

terraplen

cimentacion

1.320

Distancia (m)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Elevacio

n (m)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15


Bishop 1.320Presa Homogénea

Aguas Abajo (Embalse lleno)

Janbu 1.208Spencer 1.377Morgenstern - Price 1.393

PRESA HOMOGÉNEA AGUAS ABAJO (EMBALSE ECOLOGICO)

TERRAPLEN

CIMENTACION

1.676

Distancia (m)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Elevacion (m

)

0123456789

101112131415

5


Bishop 1.634 Presa Homogénea Aguas abajo

(embalse ecológico)


4.2. Presa con filtro prisma:

PRESA HOMOGÉNEA CON FILTRO PRISMA AGUAS ABAJO (CONDICIONES INICIALES)

cimentacion

terraplen

filtro

1.742

Distancia (m)

0 10 20 30 40 50

Elevacion (m

)

0

10

20


Bishop 1.676 Presa con filtro Prisma

Aguas Abajo (condiciones iniciales)


6

PRESA HOMOGÉNEA CON FILTRO PRISMA AGUAS ABAJO (EMBALSE LLENO)

Distance

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Elevation

0

5

10

15

20

25

cimentacion

terraplen

filtro

1.687

Distancia (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Elevacion (m

)

0

5

10

15

20

25


Bishop 1.619 Presa con filtro prisma

Aguas Abajo (Embalse lleno)

Janbu 1.473Spencer 1.677Morgenstern – Price 1.687

7

PRESA HOMOGÉNEA CON FILTRO PRISMA AGUAS ABAJO (EMBALSE ECOLOGICO)

terrraplen

cimentacion

filtro

1.736

Distancia (m)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Elevacion (m

)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20


Bishop 1.670Presa con filtro prismaAguas Abajo (embalse

ecológico)


4.3. Presa Zonificada

8

PRESA ZONIFICADA AGUAS ABAJO (CONDICIONES INICIALES)


Bishop 2.082 Presa Zonificada –Agua Abajo(condiciones

iniciales)


9

PRESA ZONIFICADA CON FILTRO AGUAS ABAJO (CONDICIONES INICIALES)

2.223

Distancia(m)

0 10 20 30 40 50

Elevacion(m

)

0

10

20


Bishop 2.139 Presa Zonificada - con filtro - Aguas Abajo

(condiciones iniciales)Janbu 1.179Spencer 2.210Morgenstern - Price 2.223

PRESA ZONIFICADA CON FILTRO AGUAS ABAJO (CONDICIONES INICIALES) CON DENTELLON

2.457

Distancia (m)

0 10 20 30 40 50

Ele

vacio

n (m

)

0

10

20

10


Bishop 2.369Presa Zonificada con filtro - Aguas Abajo

(condiciones iniciales)


PRESA ZONIFICADA AGUAS ABAJO (EMBALSE LLENO)

1.721

Longitud (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Elevacion (m

)

0

5

10

15

20

25


Bishop 1.625Presa Zonificada -

Aguas Abajo (Embalse Lleno)


PRESA ZONIFICADA CON FILTRO AGUAS ABAJO (EMBALSE LLENO)

11

2.496

Distancia (m)

0 10 20 30 40 50

Elevacion (m

)

0

10

20


Bishop 2.405 Presa Zonificada – con filtro Aguas

Abajo (embalse lleno)


PRESA ZONIFICADA CON FILTRO HORIZONTAL AGUAS ABAJO (EMBALSE LLENO) CON DENTELLON

2.277

Distancia (m)

0 10 20 30 40 50

Ele

vacio

n (m

)

0

10

20


Bishop 2.193 Presa Zonificada –

12

con filtro Aguas Abajo (embalse

lleno)


PRESA ZONIFICADA AGUAS ABAJO (EMBALSE ECOLOGICO)

2.080

Distancia (m)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Elevacion (m

)

0

2

4

6

8

10

12

14

16


Bishop 1.993 Presa Zonificada - Aguas Abajo

(embalse ecológico)Janbu 1.676Spencer 2.066Morgenstern - Price 2.080

PRESA ZONIFICADA CON FILTRO AGUAS ABAJO (EMBALSE ECOLOGICO) CON DENTELLON


13

Bishop 2.433 Presa Zonificada - Aguas Abajo

(embalse ecológico) con dentellón


IV. DISCUSION DE RESULTADOS:

De acuerdo a los valores obtenidos con el geoslope y los establecidos en la tabla 2 (ver anexo), podemos observar que los resultados cumplen con las condiciones establecidas, es decir que son mayores a las mínimas.

Realizando una comparación de los resultados de los factores de seguridad obtenidos podemos decir que el factor de seguridad obtenido por el método de Janbu es el más crítico.

Como los factores de seguridad obtenidos para las tres tipos de presas presentadas (homogénea, homogénea con filtro y zonificada con filtro), cumplen los factores de seguridad mínimas; esto nos indica que el diseño es adecuado para las tres tipos de presas; pero recomendamos como la presa aceptable la presa zonificada ya que presenta dentellón cuya función es evitar la filtración por la cimentación.

Los resultados de estabilidad de taludes más críticas nos indican que la presa no está sobredimensionada y por ende hay un costo económico aceptable.

V. CONCLUSIONES

Condiciones Presa Homogénea

Condiciones iniciales

1.485

Embalse lleno 1.208

Embalse ecológico

1.611

Condiciones Presa Homogénea con filtro

14


1.522

Embalse lleno 1.473

Embalse ecológico

1.517

Condiciones Presa zonificada con filtro


1.971

Embalse lleno 1.828

Embalse ecológico

1.998

VI. ANEXO

15

16

Documents

Analisis de Estabilidad de Taludes (Presa Yanacocha)