Post on 26-Dec-2015
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
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
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
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
Bishop 1.634 Presa Homogénea Aguas abajo
(embalse ecológico)
Janbu 1.611Spencer 1.666Morgenstern - Price 1.676
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
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
Bishop 1.676 Presa con filtro Prisma
Aguas Abajo (condiciones iniciales)
Janbu 1.522Spencer 1.732Morgenstern - Price 1.742
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
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
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
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
Bishop 1.670Presa con filtro prismaAguas Abajo (embalse
ecológico)
Janbu 1.517Spencer 1.726Morgenstern - Price 1.736
4.3. Presa Zonificada
8
PRESA ZONIFICADA AGUAS ABAJO (CONDICIONES INICIALES)
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
Bishop 2.082 Presa Zonificada –Agua Abajo(condiciones
iniciales)
Janbu 1.745Spencer 2.154Morgenstern - Price 2.168
9
PRESA ZONIFICADA CON FILTRO AGUAS ABAJO (CONDICIONES INICIALES)
2.223
Distancia(m)
0 10 20 30 40 50
Elevacion(m
)
0
10
20
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
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
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
Bishop 2.369Presa Zonificada con filtro - Aguas Abajo
(condiciones iniciales)
Janbu 1.971Spencer 2.464Morgenstern - Price 2.457
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
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
Bishop 1.625Presa Zonificada -
Aguas Abajo (Embalse Lleno)
Janbu 1.375Spencer 1.709Morgenstern - Price 1.721
PRESA ZONIFICADA CON FILTRO AGUAS ABAJO (EMBALSE LLENO)
11
2.496
Distancia (m)
0 10 20 30 40 50
Elevacion (m
)
0
10
20
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
Bishop 2.405 Presa Zonificada – con filtro Aguas
Abajo (embalse lleno)
Janbu 1.913Spencer 2.510Morgenstern - Price 2.496
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
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
Bishop 2.193 Presa Zonificada –
12
con filtro Aguas Abajo (embalse
lleno)
Janbu 1.828Spencer 2.269Morgenstern - Price 2.277
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
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
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
FACTORES DE SEGURIDADMETODOS VALORES TIPO DE PRESA
13
Bishop 2.433 Presa Zonificada - Aguas Abajo
(embalse ecológico) con dentellón
Janbu 1.998Spencer 2.536Morgenstern - Price 2.522
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
Condiciones iniciales
1.522
Embalse lleno 1.473
Embalse ecológico
1.517
Condiciones Presa zonificada con filtro
Condiciones iniciales
1.971
Embalse lleno 1.828
Embalse ecológico
1.998
VI. ANEXO
15
16