• Author / Uploaded
• DannayBFT

Citation preview

Slide Slide es el software de análisis de estabilidad de taludes más completo que podemos encontrar, se complementa con el análisis de filtración de aguas subterráneas

A continuación se demostrará algunas de las características básicas de Slide usando el modelo simple mostrado.

CARACERISTICAS MODELO •

Taludes de material único, homogéneo.

•

Ninguna presión de agua (seco)

•

Búsqueda de superficie de desplazamiento circular (Búsqueda de cuadrícula)

Limites Primero ajustemos los límites de la región de dibujo, de manera que podamos ver al modelo siendo creado cuando ingresemos la geometría.

Ingresando Contornos El primer contorno que debe ser definido para cada modelo Slide, es el contorno Externo. El contorno externo en Slide es una polilínea cerrada comprendiendo la región de suelo que usted desee analizar. En general: •

Los segmentos superiores del contorno externo representan la superficie de talud que usted este analizando.

•

Las extensiones izquierda, derecha e inferior del contorno externo son arbitrarias y pueden ser extendidas tan lejos como el usuario juzgue necesario para un completo análisis del problema.

Note que la entrada c después del último vértice ha sido ingresada, automáticamente conecta el primer y último vértice (cierra el contorno) y sale la opción Add External Boundary (Añada Contorno Externo).

Superficies de Desplazamiento

Slide puede analizar la estabilidad ya sea de superficies de desplazamiento circular o no circular. Superficies individuales pueden ser analizadas o una búsqueda de superficie crítica puede ser desempeñada, para intentar encontrar la superficie de desplazamiento con el factor de seguridad más bajo.

En esta tutoría de “arranque rápido”, desempeñaremos una búsqueda de superficie crítica, para superficies de desplazamiento circular. En Slide, hay tres métodos de búsqueda disponible para superficies de desplazamientos circulares:

Usaremos la Grid Search, el cual es un método de defecto. Una búsqueda de cuadrícula requiere una red de centros de desplazamiento.

Slope Límites

Cuando usted cree el contorno externo, usted notará los dos marcadores triangulares desplegados en los límites, izquierdo y derecho de la superficie superior del Contorno Externo. Estos son los límites de talud.

Los límites de talud (Slope Limits) son automáticamente calculadas por Slide tan pronto como el contorno externo sea creado o siempre y cuando operaciones de edición (por ejemplo vértices móviles) sean desempeñadas en el contorno externo.

Los límites de talud sirven para dos propósitos en un análisis de superficie circular Slide. 1.

FILTRACION.- Todas las superficies deben intersectar el contorno externo, dentro de los límites de talud. Si los puntos, inicial y final de una superficie de desplazamiento No están dentro de los límites de talud, luego la superficie de desplazamiento es descartada (esto es no analizada). Vea la Figura 1-6.

Filtración de límites de talud para superficies válidas. 2.

GENERACION DE CIRCULO.- Las secciones del Contorno Externo entre los límites de talud definen la superficie de talud a ser analizada. La superficie de talud es usada para generar los círculos de desplazamiento para una búsqueda de cuadrícula (Grid Search) como sigue: •

Para cada punto de cuadrícula de centro de desplazamiento, radios mínimos y máximos adecuados son determinados, basado en las distancias desde el centro de talud a la superficie de talud como se muestra en la Figura 1.7.

•

El incremento de radio es luego usado para determinar el número de círculos de desplazamiento generados entre los circulos de radio mìnimo y màximo en cada punto de cuadrícula.

Método de generación de círculo de desplazamiento para búsqueda de cuadrícula, usando límites de talud e incremento de radio.

NOTE: •

El incremento de radio es el número de intervalos entre los radios de circulo mínimo y máximo en cada punto de cuadrícula. Por lo tanto el número de círculos de desplazamiento generados en cada punto de cuadrícula es igual al Incremento de radio +1.

•

El número total de círculos de desplazamiento generados por una Grid Search (Búsqueda de cuadrícula), es por lo tanto = (incremento de radio + 1) x (# total de centros de desplazamiento de cuadricula). Para este ejemplo, esto es igual a 11 x 21 x 21 = 4851 círculos de desplazamiento.

Cambiando los límites de talud

Los límites de talud por defecto calculados por Slide, en general, darán la máxima cobertura para una Grid Search Search (Búsqueda de cuadrícula). Si usted desea angostar la Grid Search a áreas más específicas del modelo, los límites de talud pueden ser acondicionados con el diálogo Defina Límites.

El diálogo Defina límites de talud permite al usuario acondicionar los límites de talud izquierdo y derecho o aun definir dos series de limites (por ejemplo definir gamas permisibles para inicio de superficie de desplazamiento y puntos finales).

Estamos usando los Límites de Talud por defecto para esta tutoría, sin embargo, se sugiere que el usuario experimente con diferentes límites de talud, después de completar esta tutoría.

Seleccione Cancel en el diálogo Define Slope Limits

Métodos de Análisis

Antes que operemos el análisis, examinemos los métodos de análisis que estén disponibles en Slide.

Diálogo Métodos de Análisis

Por defecto, los métodos de análisis de equilibrio de límite de Bishop y Jambu, son los métodos de análisis seleccionados. Sin embargo, el usuario puede seleccionar cualquier o todos los métodos de análisis y todos los métodos seleccionados serán operados cuando Compute sea seleccionado. Vea el sistema de ayuda de Slide para información acerca de los diferentes métodos de análisis y las suposiciones usadas en cada uno.

Ya estamos terminando ahora con el modelamiento, y podemos proceder a ejecutar el anàlisis e interpretar los resultados.

TUTORIA DE MATERIALES & CARGA

Esta tutoría demostrará como modelar un talud multi material más complejo, tanto con presión de agua de poro (presión intersticial) y una carga externa.

CARACTERISTICAS DEL MODELO •

Talud de múltiples materiales, con capa débil.

•

Presión intersticial definida por napa freática.

•

Carga externa uniformemente distribuida

•

Búsqueda de superficie de desplazamiento circular (Grind Search).

Otros Métodos de Búsqueda

La Grid Search (Búsqueda de cuadrícula) no es el único método de búsqueda disponible en Slide para superficies de desplazamiento circular. Otros métodos pueden ser usados. Re opere el análisis usando:

•

Método de búsqueda de talud

•

Método de búsqueda de refinación automática.

Y compare resultados. Experimentar con diferentes parámetros de método de búsqueda. Vea el sistema de ayuda de Slide para información acerca de los métodos de búsqueda.

SUPERFICIES NO CIRCULARES

Se usará el mismo modelo como en Materiales y Carga, para demostrar como un análisis puede ser desempeñado usando superficies de desplazamiento (lineal por piezas) no circulares.

CARACTERISTICA DE MODELO: •

Talud de material múltiple, con capa débil.

•

Presión intersticial definida por napa freática

•

Carga externa unifomemente distribuida

•

Búsqueda de bloque para superficies de desplazamiento no circulares.

Búsqueda de Bloque (Block Search)

El término “Block Search” es usado en Slide, ya que una típica masa deslizante no circular, con solo unos cuantos planos de deslizamiento, puede ser considerada como consistiendo de bloques de material pasivo, activo y central, como se muestra abajo.

Bloques activo, centro y pasivo. Con el fin de llevar acabo una búsqueda de bloque (Block Search) con Slide, el usuario debe crear uno o más objetos de búsqueda de Bloque (línea ventana, punto o polilínea). Los objetos Block Search son usados para aleatoriamente generar las ubicaciones de vértices de superficie de desplazamiento.

Para un modelo con una capa débil angosta, la mejor forma de desempeñar una búsqueda de bloque es usar la opción Block Search Polyline (Polilínea de búsqueda de bloque). Esta opción trabaja como sigue:

-

DOS puntos son primero generados sobre la polilíena, de acuerdo a las selecciones disponibles por usuario.

-

La superficie de desplazamiento esta limitada a seguir la polilínea, entre los dos puntos. Los ángulos de proyección son usados para proyectar la superficie hasta la superficie del terreno, desde los dos puntos. Los pasos 1 a 3 son repetidos para el número requerido de superficies de desplazamiento.

-

Tutorial de Superficies Compuestas

Este tutorial usará el mismo modelo como el tutorial Materiales & carga (con algunas modificaciones), para demostrar como desempeñar una búsqueda de superficie circular, la cual permite que superficies circulares / no circulares compuestas también sean analizadas.

CARACTERISTICAS DE MODELOS •

Talud de materiales múltiples, con capa débil de material impenetrable (por ejemplo, lecho de roca, o suelo con mucha mayor resistencia).

•

Presión intersticial definida por napa freática.

•

Carga externa uniformemente distribuida.

•

Búsqueda de cuadrícula (Grid Search) circular, con opción Superficies compuestas (Composite Surfaces) habilitada.

•

Demostración de opción de búsqueda de refracción automática (Auto Refine Search).

¿Qué es una Superficie Compuesta?

Normalmente, cuando superficies circulares sean analizadas en Slide, si una superficie circular se extiende pasados los límites inferiores del contorno externo, la superficie es descartada y no es analizada. Una búsqueda de superficie circular puede generar un gran número de tales superficies, detalud de su geometría de contorno externo y parámetros de búsqueda (ubicación de cuadrícula, Límites de talud, etc.)

Si la opción Composite Surfaces (Superficies compuestas) es habilitada, luego superficies circulares las cuales se extiendan pasados los límites inferiores del contorno externo, automáticamente se ajustarán a la forma del contorno. Esto es ilustrado en la siguiente figura.

Figura 4.2 Ejemplo de superficie de desplazamiento compuesta. Superficies compuestas permiten al usuario modelar una superficie de lecho de roca, por ejemplo, ingresando coordenadas apropiadas para el borde inferior del contorno externo. Ellos luego pueden desempeñar una búsqueda de superficie circular la cual confirmará la forma del lecho de roca, simplemente usando la opción Composite Surfaces (Superficies Compuestas). Estas superficies serán analizadas y NO descartadas.

La resistencia de material usada para cada corte a lo largo de las porciones lineales de la superficie compuesta, será la resistencia del material inmediatamente encima de cada base de corte o rebanada.

Con el fin de usar nuestro modelo previo que justo hemos abierto, una modificación simple será requerida.

CUADRICULA DE PRESION DE AGUA

Este tutorial demostrará como usar una cuadricula de presión de agua de poro en Slide. Dos diferentes formas de modelar agua embalsada también serán discutidos.

CARACTERISTICAS DE MODELO •

Cuadrícula de presión de agua de poro (altura total).

•

Agua estancada encima de talud, definida por napa freática.

•

Búsqueda de superficie circular (grid Search).

Definiendo Agua Embalsada

Usted notará que algunos de los puntos de cuadricula de presión de agua, a la izquierda del modelo, están encima de la superficie del terreno. Esto es debido a que este modelo incluirá agua embalsada al pie del talud, la cual todavía no se ha definido.

Agua embalsada en Slide puede ser definida en cualquiera de dos formas:

•

Si napa freática es dibujada encima del contorno externo, Slide automáticamente creará una región de agua embalsada debajo de la Napa freática y encima del contorno externo. Este es el método recomendado y más simple en la mayoría de casos, y el cual estaremos usando en este Tutorial.

Agua embalsada también puede ser definida como un material “sin resistencia”. Esto es, la región de agua embalsada es incluida DENTRO del contorno externo, y definido usando contornos de material, de la misma manera como una región de suelo. Esto es discutido al final de este Tutorial. NOTA: una cuadricula de presión de agua NO PUEDE definir agua embalsada. Una cuadricula de presión de agua sólo es usada para obtener valores de presión intersticial dentro del suelo. La cuadricula NO simula al peso y fuerzas hidrostáticas las cuales actúen sobre la talud debido al agua embalsada. •

SOPORTE

Se verá el modelamiento de soporte en Slide. Varios tipos de reforzamiento de talud pueden ser modelados en Slide, incluyendo geotextiles, clavos de suelo, retenidas y pernos de roca.

El talud primero será analizado sin soporte, y luego el soporte será añadido y el análisis operado otra vez.

CARACTERISTICAS DE MODELO: • •

Talud de un solo material, homogéneo. Soporte de retenida (varilla sujeta a un muerto de anclaje cementado.

•

Búsqueda de superficie circular (Grid Search: Búsqueda de cuadricula).

Modelo

Elementos de soporte pueden ser añadidos a un modelo individualmente, con la opcion Add Support (añada soporte) en el menú Support (soporte). Si múltiples elementos de soporte en un patrón regular van a ser añadidos, usted puede usar la opcion Add Support Pattern (añada patron de soporte) en el menú Support.

Intersección con Superficie de Desplazamiento

Primero que todo, con el fin de que el soporte tenga un efecto sobre una superficie de desplazamiento dada, el soporte debe intersectar la superficie de desplazamiento. Si el soporte NO intersecta una superficie de desplazamiento, luego NINGUNA fuerza de soporte será aplicado a la superficie de desplazamiento, y el soporte no tendrá efecto sobre el factor de seguridad de aquella superficie de desplazamiento.

Soporte NO intersecta superficie de desplazamiento – NINGUN efecto factor de seguridad.

Figura 6.13b Soporte intersecta superficie de desplazamiento – fuerza de soporte será aplicada. Ubicación de Fuerza de Soporte Aplicada

Cuando soporte intersecte una superficie de desplazamiento, una fuerza es aplicada en el punto de intersección de la superficie de desplazamiento con el soporte (esto es, a ala base de un solo corte (rebanada). La fuerza aplicada es simplemente una carga de línea, con unidades de FUERZA por ancho de unidad de talud.

Figura 6.14 Fuerza de soporte es aplicada en el punto de intersección con superficie de Desplazamiento.

Orientación de Fuerza de Soporte Aplicada

La orientación de la fuerza de soporte aplicada, dependerá del tipo de soporte el cual sea usado.

•

Para soporte con anclaje por un extremo, retenidas cementadas y clavos de suelo, la orientación de la fuerza aplicada, es asumida a ser paralela a la dirección del soporte, como se muestra en la Figura 6.14.

•

Para Geotextiles o soporte definido por usuario, la fuerza de soporte puede ser aplicada tangente a la superficie de desplazamiento, paralela al soporte, a un ángulo el cual bisecte la tangente y ángulos paralelos, o a cualquier ángulo definido por usuario.

Magnitud de Fuerza de Soporte Aplicada

La magnitud de la fuerza de soporte aplicada, dependerá de las propiedades de soporte ingresadas en el diálogo Defina propiedades de soporte. Estas son usadas para determinar un diagrama de fuerza para su soporte. Un diagrama de fuerza de soporte simplemente representa la fuerza disponible la cual el soporte pueda aplicar a la masa deslizante, en cualquier punto a lo largo de la longitud de un elemento de soporte.

Figura 6.15 Diagrama de fuerza de clavo de suelo.

El diagrama de fuerza y el punto de intersección de una superficie de desplazamiento con un elemento de soporte, determinan la magnitud de fuerza la cual sea aplicada a la superficie de desplazamiento. Para información detallada sobre como el diagrama de fuerza es determinado para cada tipo de soporte, vea el sistema de ayuda (Help) de Slide.

Soporte Activo Versus Pasivo

Para cada tipo de soporte en el diálogo Define Support Properties (defina propiedades de Soporte), el usuario puede elegir el método de aplicación de Fuerza es como sigue.

En términos generales, el factor de seguridad es definido como la relación de las fuerzas resistiendo movimiento, a las fuerzas de impulso. Fuerzas de impulso incluyen la masa de cada corte acelerada a través de la gravedad, fuerzas sísmicas y agua en una fisura por tensión. Fuerzas de resistencia surgen desde la cohesión y resistencia friccional de la superficie de desplazamiento.

Soporte ACTIVO es incluido en el análisis Slide como en la Ecuación 1.

F = Fuerza de resistencia + TN tanØ Fuerza de Impulso – TS

Ecuación 1

Donde TN es la componente normal y TS es la componente de corte de la fuerza aplicada a la base de un corte, por el soporte.

Soporte ACTIVO es asumido a actuar de tal manera como por DISMINUIR la FUERZA DE IMPULSO en el cálculo de factor de seguridad. Retenidas cementadas, cables tensionados o pernos de roca, las cuales ejercen una fuerza sobre la masa deslizante antes que cualquier movimiento haya tenido lugar. Podrían ser consideradas como soporte ACTIVO.

Soporte PASIVO es incluido en el análisis Slide como en la ecuación 2.

F = Fuerza de resistencia + TN tanØ + TS

Fuerza de Impulso

Ecuación 2

Por esta definición, soporte PASIVO es asumido a INCREMENTAR la FUERZA DE RESISTENCIA dada por la restricción al esfuerzo cortante en la ecuación de factor de seguridad.

Clavos de suelo o geotextiles, los cuales solo desarrollan una fuerza de resistencia después que algún movimiento dentro de la talud a tenido lugar, podrían ser considerados como soporte PASIVO.

Ya que la secuencia exacta de carga y movimiento en una talud nunca es conocida de antemano, la elección de APLICACIÓN DE FUERZA ACTIVA o PASIVA, es algo arbitrario. El usuario puede decidir cual de los dos métodos es más apropiado para la talud y sistema de soporte siendo analizados. En general soporte PASIVO siempre dará un factor de seguridad MENOR que soporte ACTIVO (cuando un factor de seguridad válido pueda ser calculado para aplicación de fuerza de soporte ACTIVO. Análisis Retroactivo de Fuerza de Soporte

Finalmente mencionaremos otra característica muy útil en Slide. El análisis retroactivo de opción de fuerza de soporte. Esta opción es útil en las etapas preliminares de diseño de soporte.

Esto permite al usuario determinar una superficie de desplazamiento crítica la cual requiera la MAXIMA fuera de soporte, con el fin de lograr un factor de seguridad especificado.

La magnitud de fuerza de desplazamiento la cual sea determinada, puede ser usada para estimar la capacidad necesaria y espaciamiento de soporte. La superficie de deslizamiento que es determinada puede ser usada para estimar la longitud de soporte requerida. Una película la cual ilustra característica de análisis retroactivo puede ser encontrada en su folder de instalación Slide. Para mas información sobre esta opción, vea el sistema de ayuda (Help) de Slide.

VISION GENERAL DE ANALISIS DE NAPA FREATICA

Introducción Dentro del programa, Slide tiene la capacidad para llevar a cabo un análisis de filtración de napa freática de elemento finito, para condiciones de flujo de estado estable saturado / no saturado. El análisis de Napa Freática en Slide permite al usuario definir y analizar un problema de napa freática, usando el mismo modelo como para el problema de estabilidad de talud. Los contornos del problema solo necesitan ser definidos una vez, y serán usados tanto para el análisis de napa freática y el análisis de estabilidad de talud.

Después que un análisis de napa freática sea desempeñado, los resultados (presiones intersticiales), pueden ser automáticamente utilizados por el sotfware de análisis de estabilidad de talud en Slide.

NOTA: •

La capacidad de análisis de napa freática completamente auto contenido, y puede ser usada indetaludmente de la funcionalidad de estabilidad de talud de Slide.

•

Usted puede desempeñar un análisis de napa freática en Slide, sin desempeñar necesariamente un análisis de estabilidad de talud.

•

Aunque el análisis de napa freática Slide es dirigido hacia el cálculo de presiones intersticiales para problemas de estabilidad de talud. Las capacidades de modelamiento

y análisis de napa freática en Slide, pueden ser usadas para analizar un problema de napa freática bidimensional, arbitrario, para condiciones de flujo de estado estable saturadas/ no saturadas.

NAPA FREÀTICA

Este tutorial demostrará un simple análisis de filtración de napa freática usando Slide.

Comenzaremos con el mismo modelo usando para tutorial 05 (el tutorial de cuadrícula de Presión de agua). Sin embargo, en lugar de leer una cuadrícula de presión desde un archivo, llevaremos a cabo un análisis de filtración con el fin de determinar las presiones intersticiales dentro del talud.

Luego re-operaremos el análisis de estabilidad de talud, y compararemos los resultado con tutorial 05.

CARACTERÍSTICAS MODELO : •

Talud de material único, homogéneo.

•

Condiciones de límite de altura total

El producto terminado de este tutorial (archivo Tutorial 07 Fine Element Grounwater Seepage, sli) puede ser encontrado en el fólder Empleo > tutoriales en su fólder de instalación Slide.

ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD

Análisis de sensibilidad es extremadamente fácil de realizar con Slide. Cualquier parámetro de entrada el cual pueda ser definido como una variable aleatoria (para una análisis probable) también puede ser definido como una variable para un análisis de sensibilidad.

Un análisis de sensibilidad simplemente significa lo siguiente:

1. Para uno o más parámetros de entrada seleccionados, el usuario especifica un valor mínimo

o un valor máximo. 2. Cada parámetro es luego variado en incrementos uniformes, entre los valores mínimo y

máximo, y el factor de seguridad de la superficie de desplazamiento mínimo global es calculado en cada valor – NOTA: mientras un parámetro este siendo variado, TODOS LOS OTROS parámetros de entrada son mantenidos constantes, en sus valores medios. 3. Esto resulta en un gráfico de factor de seguridad versus parámetro(s) de entrada, y le

permite a usted determinar la “sensibilidad” del factor de seguridad, para cambiar en el (los) parámetro(s) de entrada. 4. Una curva marcadamente cambiante en un gráfico de sensibilidad, indica que el factor de

seguridad es sensible al valor del parámetro. 5. Una curva relativamente “plana” indica que el factor de seguridad no es sensible al valor del

parámetro.

Un análisis de sensibilidad indica cuales parámetros de entrada puedan ser críticos a la evaluación de estabilidad de talud, y cuales parámetros de entrada son menos importantes.

Un gráfico de sensibilidad puede ser usado para determinar el valor de un parámetro el cual corresponda a un factor de seguridad especificado (por ejemplo Factor de Seguridad = 1).

ESTADISTICAS DE NAPA FREÁTICA

En Slide es muy fácil representar una ubicación variable de napa freática, ya sea en un análisis de sensibilidad o probable. 1. Las ubicaciones mínima y máxima de la napa freática son especificados gráficamente,

dibujando la ubicación de los contornos de límite en el modelo. 2. Una sola variable aleatoria (una elevación normalizada alcanzando entre 0 y 1), es luego

usada para generar elevaciones de napa freática entre los contornos mínimo y máximo, de acuerdo a los parámetros estadísticos ingresados en el diálogo Water Table Statistics (estadísticas de napa freática).

CONFIABILIDAD GENERAL DE TALUD

Se demostrará el método de análisis probable de talud general en Slide. Introducción En Slide, hay dos tipos de análisis probable los cuales pueden ser llevados a cabo. -

Tipo análisis probable = Mínimo Global Tipo análisis probable = Talud General

Con el método mínimo Global, el análisis probable es llevado a cabo SOLO sobre la superficie de desplazamiento mínimo Global determinada. Es asumido que la probabilidad de Falla (o la confiabilidad) de la superficie de desplazamiento mínima Global determinada, es representativa de la probabilidad de Falla para el talud. Método de Talud General

El tipo de análisis probable de talud General en Slide representa un método diferente al análisis probable de estabilidad de talud.

-

-

Con el método de talud General en Slide, la BUSQUEDA de una superficie de desplazamiento Mínima Global, es repetida N veces (donde N= número de muestras). Para cada interacción de búsqueda, una nueva serie de muestras de variable aleatoria es primero cargada, y la búsqueda es llevada a cabo. Una superficie de desplazamiento Mínima Global, PARA CADA interacción de búsqueda, es determinada luego. Esto generalmente resultaría en la ubicación de VARIAS diferentes superficies de desplazamiento mínima globales (por ejemplo, 10 a 50

superficies pueden ser usualmente localizadas), correspondiendo a diferentes valores de las variables aleatorias de datos de entrada mostrados. Hay dos resultados importantes los cuales son derivados desde el análisis probable de talud General: •

La confiabilidad de Talud General.

•

La superficie Probable Crítica.

Confiabilidad de Talud General La confiabilidad de talud General esta basada en la distribución de factores de seguridad obtenidos desde TODAS las superficies de desplazamiento Mínima Globales localizadas por el análisis. Debido a que múltiples superficies de desplazamiento Mínima Global (en general) serán localizadas, la confiabilidad de Talud General no está asociada con una superficie de desplazamiento específica, pero en cambio, puede ser considerada verdaderamente representativa de todo el talud. De allí el nombre método de análisis “Talud General”. Desde el análisis de talud general, podemos calcular tanto: •

Probabilidad de Falla

•

Indice de confiabilidad.

La definición de la probabilidad de Falla, para el método de talud General, es la misma como para el método mínimo Global. Esto es, la probabilidad de Falla es el número de análisis lo cual resulta en un factor de seguridad menor de 1, dividido entre el Número Total de Muestras. De manera similar, el Indice de confiabilidad es calculado usando las mismas ecuaciones discutidas en Tutorial 08 (Tutorial de análisis Probable). Recuerde que la probabilidad de Falla e Indice de confiabilidad calculadas para el talud General, no están asociadas con una superficie de desplazamiento específica, pero no incluyen los factores de seguridad de TODAS las superficies de desplazamiento Mínima Global desde el análisis probable de talud General.

Superficie Probable Crítica Otro resultado el cual sigue desde un análisis probable de talud general, es la superficie de desplazamiento probable critica. La superficie probable critica es la superficie de desplazamiento individual la cual tiene el mínimo Indice de confiabilidad ( y también la máxima probabilidad de Falla).

Es importante notar que la superficie probable critica NO ES NECESARIAMENTE QUE LA MISMA SUPERFICIE DE DESPLAZAMIENTO DETERMINADA CRITICA. En general, la superficie probable critica y la superficie determinada crítica (esto es, la superficie de desplazamiento Mínima Global Determinada), pueden ser diferentes superficies. Superficie Determinada Critica Durante el análisis probable de talud General, el programa también sigue la pista de la probabilidad de Falla e Indice de confiabilidad para la siguiente superficie de determinada crítica (esto es, la superficie de desplazamiento Mínima Global determinada – la superficie de desplazamiento con el, mínimo factor de seguridad, cuando todos los parámetros de estudios sean iguales a sus valores medios). La probabilidad de falla e índice de confiabilidad los cuales sean calculados para esta superficie, son los mismos como si fuesen calculados operando el método de análisis probable Mínimo Global.

PRESION INTERSTICIAL EN EXCESO (METODO DE BARRA B)

Este Tutorial demostrará la característica de Presión Intersticial en exceso (carga no-derivada) de Slide, la cual le permite a usted representar cambios (transitorios) a corto plazo en presión Intersticial debido a condiciones de carga rápidamente aplicadas.

El método usado en Slide es el denominado método “ Barra B”, en el cual el cambio en presión intersticial (presión intersticial en exceso) es asumido a ser directamente proporcional a un cambio en tensión vertical. La presión intersticial en exceso es simplemente dada por:

(ecuación 1)

Donde B (barra B) es el coeficiente de presión intersticial general para un material. El cambio en tensión vertical puede ser debido al peso de capas de material añadidas, cargas externas verticales, cargas sísmicas verticales, o una combinación de estos factores.

Por ejemplo, si un terraplén es construido sobre una cimentación de arcilla esto puede crear una condición temporal de “presión intersticial en exceso” dentro de la arcilla. Debido a baja permeabilidad, la presión intersticial en exceso dentro de la arcilla no puede fácilmente disiparse. Una situación de estado no estable luego existe, en la cual la elevada presión intersticial puede conducir a factores de seguridad más bajos, y posible falla.

El cálculo de la presión intersticial con el método de barra B de Slide, puede ser pensado como un análisis de 2 etapas:

1. Etapa 1. - una distribución de presión intersticial inicial es determinada, usando cualquiera

de los métodos disponibles en Slide (por ejemplo, superficies de agua, Coeficiente Ru, cuadricula de presión, análisis de elemento finito). 2. Etapa 2. - la presión intersticial en exceso es luego determinada desde el cambio en tensión

vertical, y el coeficiente de barra B para un material de acuerdo a la ecuación 1. La presión intersticial final la cual es usada en los cálculos de estabilidad, es la suma de la presión Intersticial Inicial + presión Intersticial en exceso. NOTA: el factor de seguridad solo es calculado en la etapa “final”, después que la presión intersticial final (inicial + exceso) haya sido determinada para todos los materiales.

El siguiente modelo de terraplén demostrará la presión intersticial en exceso (método de barra B) en Slide. El Tutorial consiste de 4 etapas:

Paso 1: Primero, la estabilidad del terraplén será determinada para condiciones (de estado estable) de largo plazo, sin representar carga no drenada.

Paso 2: Luego, asumiremos condiciones de carga no drenadas. El material del terraplén será especificado como “causando presión intersticial en exceso”, y a las capas de cimentación de arcilla serán asignadas coeficientes de presión intersticial de barra B.

Paso 3: Luego, añadiremos la carga adicional sobre el terraplén. La carga también será especificada como “causando presión intersticial en exceso”.

Paso 4: Finalmente, demostraremos que al material del terraplén también puede ser asignado una distribución de presión intersticial inicial, aun cuando se asuma que vaya a ser añadida en la “etapa 2”.

ANALISIS RAPIDO DE DESCENSO DEL NIVEL (METODO DE BARRA B) El concepto de presión intersticial en exceso usando el método de barra B también puede ser aplicado a escenarios de descarga. Si una carga es removida rápidamente desde un material de baja permeabilidad, una “presión intersticial en exceso negativa” puede ser incluida. El cambio en presión intersticial esta dado por:

(ecuación 1)

Donde B (barra B) es el coeficiente de presión intersticial general para un material. En Slide, este puede ser usado para similar los cambios de presión intersticial debidos a rápido descenso del nivel de agua embalsada en presas de tierra. En el análisis de rápido descenso del nivel de Slide:

1. La distribución de presión intersticial inicial es determinada, usando cualquiera de los

métodos disponibles en Slide (por ejemplo superficies de agua, coeficiente Ru, cuadricula de presión, análisis de elemento finito). 2. El peso del agua embalsada es calculado. El cambio en presión intersticial (método de Barra

B) luego puede ser calculado, debido a la eliminación (descarga) del agua embalsada de acuerdo a la ecuación 1. La presión intersticial final en cualquier punto (para materiales de Barra B), es la suma de la presión intersticial inicial y la presión intersticial en exceso (negativa). 3. Para el propósito del cálculo de factor de seguridad. TODA agua embalsada es luego

eliminada desde el modelo. Este Tutorial demostrará análisis de rápido descenso del nivel usando el método de Barra B en Slide. Los siguientes escenarios serán analizados: Reservorio lleno, descenso del nivel completo, descenso del nivel parcial.

FLUJO DE NAPA FREATICA EN ATAGUIA (O DIQUE PROVISORIO)

En este tutorial, análisis de filtración de napa freática de elemento finito es usado para determinar la cantidad de filtración ingresando a la atauía. El ejemplo está basado en el problema de 2.4 de Craig (1997). El problema es construido y resulelto completamente con Slide 5.0.

A continuación se demostrará algunas de las características básicas de Slide usando el modelo simple mostrado.

CARACERISTICAS MODELO •

Taludes de material único, homogéneo.

•

Ninguna presión de agua (seco)

•

Búsqueda de superficie de desplazamiento circular (Búsqueda de cuadrícula)

Superficies de Desplazamiento

Slide puede analizar la estabilidad ya sea de superficies de desplazamiento circular o no circular. Superficies individuales pueden ser analizadas o una búsqueda de superficie crítica

puede ser desempeñada, para intentar encontrar la superficie de desplazamiento con el factor de seguridad más bajo.

En esta tutoría de “arranque rápido”, desempeñaremos una búsqueda de superficie crítica, para superficies de desplazamiento circular. En Slide, hay tres métodos de búsqueda disponible para superficies de desplazamientos circulares: Grid Search (Búsqueda de cuadrícula), Slope Search (Búsqueda de talud) o Auto Refine Search (Búsqueda de refinacion automática).

Usaremos la Grid Search, el cual es un método de defecto. Una búsqueda de cuadrícula requiere una red de centros de desplazamiento. asaa Auto Grid

Redes (de cuadrículas) de centro de desplazamiento pueden ser definidas por usuario (opción añada cuadrícula) o automáticamente creadas por Slide [opción Auto Grid (cuadrícula automática)]. Para esta tutoría usaremos la opción Auto Grid.

Seleccione: Superficies → Auto Grid (cuadrícula automática).

Usted verá el dialogo Grid Spacing (espaciamiento de cuadricula). Usaremos el número por defecto de intervalos (20 x 20), así que solo se selecciona OK y la cuadrícula será creada.

Figura 1.4 Diálogo Grid Spacing (Espaciamiento de cuadrícula). NOTA: Por defecto, las ubicaciones reales de los centros de desplazamiento dentro de la cuadrícula no son desplegadas. Usted puede activarlas en el diálogo Display Options (Opciones

de pantalla). Haga click en el lado derecho del mouse y seleccione opciones de pantalla desde el menú instantáneo. Cheque la opción “Show Grid Points on Searchs Grid” (muestre puntos de cuadricula en la cuadrícula de búsqueda) y seleccione Close (cerrar). Su pantalla deberá aparecer como sigue.

Figura 1.5 Cuadrícula de centro de desplazamiento creada con Auto Grid. Note que el espaciamiento de intervalo de cuadrícula de 20 x 20 realmente da una cuadrícula de 21 x 21 = 441 centros de desplazamiento.

Cada centro en una cuadrícula central de desplazamiento, represente el centro de rotación de una serie de círculos de desplazamiento. Slide automáticamente determina los radios de círculo en cada punto de cuadrícula, basado en los límites de talud y el incremento de radio. El incremento de radio, ingresado en el diálogo Surface Options (opciones de superficie), determina el número de círculos generados en cada punto de cuadrícula.

Como Slide desempeña una búsqueda de superficie circular, usando los Límites de talud y el incremento de radio es discutido en la siguiente sección:

Slope Límites

Cuando usted cree el contorno externo, usted notará los dos marcadores triangulares desplegados en los límites, izquierdo y derecho de la superficie superior del Contorno Externo. Estos son los límites de talud.

Los límites de talud (Slope Limits) son automáticamente calculadas por Slide tan pronto como el contorno externo sea creado o siempre y cuando operaciones de edición (por ejemplo vértices móviles) sean desempeñadas en el contorno externo.

Los límites de talud sirven para dos propósitos en un análisis de superficie circular Slide. 3.

FILTRACION.- Todas las superficies deben intersectar el contorno externo, dentro de los límites de talud. Si los puntos, inicial y final de una superficie de desplazamiento No están dentro de los límites de talud, luego la superficie de desplazamiento es descartada (esto es no analizada). Vea la Figura 1-6.

Figura 1.6 Filtración de límites de talud para superficies válidas. 4.

GENERACION DE CIRCULO.- Las secciones del Contorno Externo entre los límites de talud definen la superficie de talud a ser analizada. La superficie de talud es usada para generar los círculos de desplazamiento para una búsqueda de cuadrícula (Grid Search) como sigue: •

Para cada punto de cuadrícula de centro de desplazamiento, radios mínimos y máximos adecuados son determinados, basado en las distancias desde el centro de talud a la superficie de talud como se muestra en la Figura 1.7.

•

El incremento de radio es luego usado para determinar el número de círculos de desplazamiento generados entre los circulos de radio mìnimo y màximo en cada punto de cuadrícula.

Figura 1.7 Método de generación de círculo de desplazamiento para búsqueda de cuadrícula, usando límites de talud e incremento de radio.

NOTE: •

El incremento de radio es el número de intervalos entre los radios de circulo mínimo y máximo en cada punto de cuadrícula. Por lo tanto el número de círculos de desplazamiento generados en cada punto de cuadrícula es igual al Incremento de radio +1.

•

El número total de círculos de desplazamiento generados por una Grid Search (Búsqueda de cuadrícula), es por lo tanto = (incremento de radio + 1) x (# total de centros de desplazamiento de cuadricula). Para este ejemplo, esto es igual a 11 x 21 x 21 = 4851 círculos de desplazamiento.

TUTORIA DE MATERIALES & CARGA

Esta tutoría demostrará como modelar un talud multi material más complejo, tanto con presión de agua de poro (presión intersticial) y una carga externa.

CARACTERISTICAS DEL MODELO •

Talud de múltiples materiales, con capa débil.

•

Presión intersticial definida por napa freática.

•

Carga externa uniformemente distribuida

•

Búsqueda de superficie de desplazamiento circular (Grind Search).

El producto terminado de esta tutoría puede ser encontrado en el archivo de datos Tutorial 02 Materials And Loading.Sli, ubicado en el folder Ejemplos > Tutorías en su folder de instalación Slide.

Otros Métodos de Búsqueda

La Grid Search (Búsqueda de cuadrícula) no es el único método de búsqueda disponible en Slide para superficies de desplazamiento circular. Otros métodos pueden ser usados. Re opere el análisis usando:

•

Método de búsqueda de talud

•

Método de búsqueda de refinación automática.

Y compare resultados. Experimentar con diferentes parámetros de método de búsqueda. Vea el sistema de ayuda de Slide para información acerca de los métodos de búsqueda.

SUPERFICIES NO CIRCULARES

Este caso usará el mismo modelo como en el caso de Materiales y para carga, para demostrar como un análisis puede ser desempeñado usando superficies de desplazamiento (lineal por piezas) no circulares. CARACTERISTICA DE MODELO: •

Talud de material múltiple, con capa débil.

•

Presión intersticial definida por napa freática

•

Carga externa uniformemente distribuida

•

Búsqueda de bloque para superficies de desplazamiento no circulares.

Superficies Compuestas

Este tutorial usará el mismo modelo como el tutorial Materiales & carga (con algunas modificaciones), para demostrar como desempeñar una búsqueda de superficie circular, la cual permite que superficies circulares / no circulares compuestas también sean analizadas.

CARACTERISTICAS DE MODELOS •

Talud de materiales múltiples, con capa débil de material impenetrable (por ejemplo, lecho de roca, o suelo con mucha mayor resistencia).

•

Presión intersticial definida por napa freática.

•

Carga externa uniformemente distribuida.

•

Búsqueda de cuadrícula (Grid Search) circular, con opción Superficies compuestas (Composite Surfaces) habilitada.

•

Demostración de opción de búsqueda de refracción automática (Auto Refine Search).

El producto terminado de este tutorial (archivo: Tutorial 04 Composite Surfaces.sli) puede ser encontrado en el folder Ejemplos > tutoriales en folder de instalación Slide.

CUADRICULA DE PRESION DE AGUA

Este tutorial demostrará como usar una cuadricula de presión de agua de poro en Slide. Dos diferentes formas de modelar agua embalsada también serán discutidos.

CARACTERISTICAS DE MODELO •

Cuadrícula de presión de agua de poro (altura total).

•

Agua estancada encima de talud, definida por napa freática.

•

Búsqueda de superficie circular (grid Search).

TUTORIAL DE SOPORTE

Este Tutorial demostrará el modelamiento de soporte en Slide. Varios tipos de reforzamiento de talud pueden ser modelados en Slide, incluyendo geotextiles, clavos de suelo, retenidas y pernos de roca.

El talud primero será analizado sin soporte, y luego el soporte será añadido y el análisis operado otra vez.

CARACTERISTICAS DE MODELO: • •

Talud de un solo material, homogéneo. Soporte de retenida (varilla sujeta a un muerto de anclaje cementado.

•

Búsqueda de superficie circular (Grid Search: Búsqueda de cuadricula).

Intersección con Superficie de Desplazamiento

Primero que todo, con el fin de que el soporte tenga un efecto sobre una superficie de desplazamiento dada, el soporte debe intersectar la superficie de desplazamiento. Si el soporte NO intersecta una superficie de desplazamiento, luego NINGUNA fuerza de soporte será

aplicado a la superficie de desplazamiento, y el soporte no tendrá efecto sobre el factor de seguridad de aquella superficie de desplazamiento.

Figura 6.13a: Soporte NO intersecta superficie de desplazamiento – NINGUN efecto factor de seguridad.

Figura 6.13b Soporte intersecta superficie de desplazamiento – fuerza de soporte será aplicada. Ubicación de Fuerza de Soporte Aplicada

Cuando soporte intersecte una superficie de desplazamiento, una fuerza es aplicada en el punto de intersección de la superficie de desplazamiento con el soporte (esto es, a ala base de un solo corte (rebanada). La fuerza aplicada es simplemente una carga de línea, con unidades de FUERZA por ancho de unidad de talud.

Figura 6.14 Fuerza de soporte es aplicada en el punto de intersección con superficie de Desplazamiento.

Orientación de Fuerza de Soporte Aplicada

La orientación de la fuerza de soporte aplicada, dependerá del tipo de soporte el cual sea usado.

•

Para soporte con anclaje por un extremo, retenidas cementadas y clavos de suelo, la orientación de la fuerza aplicada, es asumida a ser paralela a la dirección del soporte, como se muestra en la Figura 6.14.

•

Para Geotextiles o soporte definido por usuario, la fuerza de soporte puede ser aplicada tangente a la superficie de desplazamiento, paralela al soporte, a un ángulo el cual bisecte la tangente y ángulos paralelos, o a cualquier ángulo definido por usuario.

Magnitud de Fuerza de Soporte Aplicada

La magnitud de la fuerza de soporte aplicada, dependerá de las propiedades de soporte ingresadas en el diálogo Defina propiedades de soporte. Estas son usadas para determinar un diagrama de fuerza para su soporte. Un diagrama de fuerza de soporte simplemente representa la fuerza disponible la cual el soporte pueda aplicar a la masa deslizante, en cualquier punto a lo largo de la longitud de un elemento de soporte.

Figura 6.15 Diagrama de fuerza de clavo de suelo. El diagrama de fuerza y el punto de intersección de una superficie de desplazamiento con un elemento de soporte, determinan la magnitud de fuerza la cual sea aplicada a la superficie de desplazamiento. Para información detallada sobre como el diagrama de fuerza es determinado para cada tipo de soporte, vea el sistema de ayuda (Help) de Slide.

Soporte Activo Versus Pasivo

Para cada tipo de soporte en el diálogo Define Support Properties (defina propiedades de Soporte), el usuario puede elegir el método de aplicación de Fuerza es como sigue.

En términos generales, el factor de seguridad es definido como la relación de las fuerzas resistiendo movimiento, a las fuerzas de impulso. Fuerzas de impulso incluyen la masa de cada corte acelerada a través de la gravedad, fuerzas sísmicas y agua en una fisura por tensión. Fuerzas de resistencia surgen desde la cohesión y resistencia friccional de la superficie de desplazamiento.

Soporte ACTIVO es incluido en el análisis Slide como en la Ecuación 1.

F = Fuerza de resistencia + TN tanØ Fuerza de Impulso – TS

Ecuación 1

Donde TN es la componente normal y TS es la componente de corte de la fuerza aplicada a la base de un corte, por el soporte.

Soporte ACTIVO es asumido a actuar de tal manera como por DISMINUIR la FUERZA DE IMPULSO en el cálculo de factor de seguridad. Retenidas cementadas, cables tensionados o pernos de roca, las cuales ejercen una fuerza sobre la masa deslizante antes que cualquier movimiento haya tenido lugar. Podrían ser consideradas como soporte ACTIVO.

Soporte PASIVO es incluido en el análisis Slide como en la ecuación 2.

F = Fuerza de resistencia + TN tanØ + TS Fuerza de Impulso

Ecuación 2

Por esta definición, soporte PASIVO es asumido a INCREMENTAR la FUERZA DE RESISTENCIA dada por la restricción al esfuerzo cortante en la ecuación de factor de seguridad.

Clavos de suelo o geotextiles, los cuales solo desarrollan una fuerza de resistencia después que algún movimiento dentro de la talud a tenido lugar, podrían ser considerados como soporte PASIVO.

Ya que la secuencia exacta de carga y movimiento en una talud nunca es conocida de antemano, la elección de APLICACIÓN DE FUERZA ACTIVA o PASIVA, es algo arbitrario. El usuario puede decidir cual de los dos métodos es más apropiado para la talud y sistema de soporte siendo analizados. En general soporte PASIVO siempre dará un factor de seguridad MENOR que soporte ACTIVO (cuando un factor de seguridad válido pueda ser calculado para aplicación de fuerza de soporte ACTIVO. Análisis Retroactivo de Fuerza de Soporte

Finalmente mencionaremos otra característica muy útil en Slide. El análisis retroactivo de opción de fuerza de soporte. Esta opción es útil en las etapas preliminares de diseño de soporte.

Esto permite al usuario determinar una superficie de desplazamiento crítica la cual requiera la MAXIMA fuera de soporte, con el fin de lograr un factor de seguridad especificado.

La magnitud de fuerza de desplazamiento la cual sea determinada, puede ser usada para estimar la capacidad necesaria y espaciamiento de soporte. La superficie de deslizamiento que es determinada puede ser usada para estimar la longitud de soporte requerida. Una película la cual ilustra característica de análisis retroactivo puede ser encontrada en su folder de instalación Slide. Para mas información sobre esta opción, vea el sistema de ayuda (Help) de Slide.

VISION GENERAL DE ANALISIS DE NAPA FREATICA

Introducción

Dentro del programa Slide, Slide tiene la capacidad para llevar a cabo un análisis de filtración de napa freática de elemento finito, para condiciones de flujo de estado estable saturado / no saturado. El análisis de Napa Freática en Slide permite al usuario definir y analizar un problema de napa freática, usando el mismo modelo como para el problema de estabilidad de talud. Los contornos del problema solo necesitan ser definidos una vez, y serán usados tanto para el análisis de napa freática y el análisis de estabilidad de talud.

Después que un análisis de napa freática sea desempeñado, los resultados (presiones intersticiales), pueden ser automáticamente utilizados por el sotfware de análisis de estabilidad de talud en Slide.

NOTA: •

La capacidad de análisis de napa freática completamente auto contenido, y puede ser usada indetaludmente de la funcionalidad de estabilidad de talud de Slide.

•

Usted puede desempeñar un análisis de napa freática en Slide, sin desempeñar necesariamente un análisis de estabilidad de talud.

•

Aunque el análisis de napa freática Slide es dirigido hacia el cálculo de presiones intersticiales para problemas de estabilidad de talud. Las capacidades de modelamiento y análisis de napa freática en Slide, pueden ser usadas para analizar un problema de napa freática bidimensional, arbitrario, para condiciones de flujo de estado estable saturadas/ no saturadas.

Modelamiento de Napa Freática

Las opciones de modelamiento de napa freática en Slide están contenidas dentro del programa de modelo de Slide. Con el fin de habilitar el modelamiento de napa freática, primero es necesario configurar el método Groundwater (napa freática) en Project Settings a análisis de Elemento Finito.

Cuando usted haga esto:

•

Una opción modo de análisis (analysis Mode) estará disponible en la barra de herramientas, la cual le permite a usted seleccionar ya sea modo de análisis Slope Stability (estabilidad de talud), o modo de análisis Groundwater (napa freática).

•

Cuando usted este en modo de análisis Groundwater, el menú y barra de herramientas presentarán todas las opciones de modelamiento de napa freática necesarias.

El siguiente procedimiento general es requerido, con el fin de usar el programa Slide para un análisis de napa freática.

TUTORIAL DE NAPA FREÀTICA

Este tutorial demostrará un simple análisis de filtración de napa freática usando Slide.

Comenzaremos con el mismo modelo usando para tutorial 05 (el tutorial de cuadrícula de Presión de agua). Sin embargo, en lugar de leer una cuadrícula de presión desde un archivo, llevaremos a cabo un análisis de filtración con el fin de determinar las presiones intersticiales dentro del talud.

Luego re-operaremos el análisis de estabilidad de talud, y compararemos los resultado con tutorial 05.

CARACTERÍSTICAS MODELO : •

Talud de material único, homogéneo.

•

Condiciones de límite de altura total

El producto terminado de este tutorial (archivo Tutorial 07 Fine Element Grounwater Seepage, sli) puede ser encontrado en el fólder Empleo > tutoriales en su fólder de instalación Slide.

Análisis Probabilístico

Se familiarizará al usuario con las capacidades de análisis probabilístico básicos de Slide. Esto demostrará cuan rápidamente y fácilmente un análisis de estabilidad de talud probabilístico puede ser desempeñado con Slide.

CARACTERÍSTICAS DE MODELO: •

Talud con un solo material, homogéneo

•

Ninguna presión de agua (seco)

•

Búsqueda de superficie de desplazamiento circular (Grid Search).

•

Variables aleatorias: cohesión, phi y peso unitario

•

Tipo de análisis probalístico: mínimo Global

casilla de selección Probabilistic Analysis (análisis probabilístico). Seleccione OK.

Análisis Minimo Global

Note que estamos usando las opciones de análisis probabilística por defecto:

•

Método de muestreo = Monte Carlo

•

Número de muestras = 1000

•

Tipo de análisis = mínimo Global

Cuando el tipo de análisis = igual mínimo Global, esto significa que el análisis probabilístico es llevado a cabo sobre la superficie de desplazamiento Mínimo Global localizada mediante análisis (determinístico) de estabilidad de talud.

El factor de seguridad será re-calculado N veces (donde N = Número de Muestras) para la superficie de desplazamiento mínima global, usando una diferente serie de variables de introducción de datos aleatoriamente generadas para cada análisis.

Nótese que un menú Statistics (estadísticas) esta ahora disponible, lo cual lo permite a usted definir casi cualquier parámetro de entrada de modelo, como una variable aleatoria.

Factor de Seguridad Medio

El factor de seguridad medio es el factor de seguridad medio (promedio), obtenido desde el análisis probabilístico. Este simplemente es el factor de seguridad promedio, de todos los factores de seguridad calculados para la superficie de desplazamiento mínimo goblal.

En general, el factor de seguridad medio debería estar cerca al valor del factor de seguridad determinístico, FS (determinístico). Para un número de muestras significativamente grande, los dos valores deberán ser casi iguales.

Probabilidad de Falla

La probabilidad de falla es simplemente igual al número de análisis con factor de seguridad menor de 1, dividido ente el número total de muestras.

Número de an con fallas PF =

X 100%

Ecuación 1

Número de Muestras Para este ejemplo, PF= 11%, lo cual significa que 110 de 1000 muestras produjeron un factor de seguridad menor de 1.

Indice de Confiabilidad

El índice de confiabilidad es otra medida de estabilidad de talud comúnmente usada, después de un análisis probabilístico.

El índice de confiabilidad es una indicación de número de desviaciones estándar las cuales separen el factor de seguridad medio del factor de seguridad crítico (=1).

El índice de confiabilidad puede ser calculado asumiendo ya se una distribución normal o logarítmica normal de los resultados de factor de seguridad. La distribución real de mejor ajuste es listada en el Info Viewer, e indica cual valor de índice de confiabilidad es mas apropiado para los datos.

ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD

Análisis de sensibilidad es extremadamente fácil de realizar con Slide. Cualquier parámetro de entrada el cual pueda ser definido como una variable aleatoria (para una análisis probable) también puede ser definido como una variable para un análisis de sensibilidad.

Un análisis de sensibilidad simplemente significa lo siguiente:

6. Para uno o más parámetros de entrada seleccionados, el usuario especifica un valor mínimo

o un valor máximo. 7. Cada parámetro es luego variado en incrementos uniformes, entre los valores mínimo y

máximo, y el factor de seguridad de la superficie de desplazamiento mínimo global es calculado en cada valor – NOTA: mientras un parámetro este siendo variado, TODOS LOS OTROS parámetros de entrada son mantenidos constantes, en sus valores medios. 8. Esto resulta en un gráfico de factor de seguridad versus parámetro(s) de entrada, y le

permite a usted determinar la “sensibilidad” del factor de seguridad, para cambiar en el (los) parámetro(s) de entrada. 9. Una curva marcadamente cambiante en un gráfico de sensibilidad, indica que el factor de

seguridad es sensible al valor del parámetro. 10. Una curva relativamente “plana” indica que el factor de seguridad no es sensible al valor del

parámetro. Un análisis de sensibilidad indica cuales parámetros de entrada puedan ser críticos a la evaluación de estabilidad de talud, y cuales parámetros de entrada son menos importantes.

Un gráfico de sensibilidad puede ser usado para determinar el valor de un parámetro el cual corresponda a un factor de seguridad especificado (por ejemplo Factor de Seguridad = 1).

El producto terminado de este Tutorial (archivo: Tutorial 09 Sensitivity Analysis.sli) puede ser encontrado en el folder Ejemplos > Tutoriales en su folder de instalación de Slide.

ESTADISTICAS DE NAPA FREÁTICA

En Slide es muy fácil representar una ubicación variable de napa freática, ya sea en un análisis de sensibilidad o probable.

3. Las ubicaciones mínima y máxima de la napa freática son especificados gráficamente,

dibujando la ubicación de los contornos de límite en el modelo. 4. Una sola variable aleatoria (una elevación normalizada alcanzando entre 0 y 1), es luego

usada para generar elevaciones de napa freática entre los contornos mínimo y máximo, de acuerdo a los parámetros estadísticos ingresados en el diálogo Water Table Statistics (estadísticas de napa freática). El producto terminado de este Tutorial (archivo: Tutorial 10 Water Table Statistics.Sli) pude ser encontrado en el folder Ejemplos > tutoriales en su folder de instalación de Slide.

CONFIABILIDAD GENERAL DE TALUD

Se demostrará el método de análisis probable de talud general en Slide. Introducción En Slide, hay dos tipos de análisis probable los cuales pueden ser llevados a cabo. -

Tipo análisis probable = Mínimo Global. Tipo análisis probable = Talud General

Con el método mínimo Global, el análisis probable es llevado a cabo SOLO sobre la superficie de desplazamiento mínimo Global determinada. Es asumido que la probabilidad de Falla (o la confiabilidad) de la superficie de desplazamiento mínima Global determinada, es representativa de la probabilidad de Falla para el talud. Este método es uno comúnmente usado para estabilidad de talud probable.

Método de Talud General El tipo de análisis probable de talud General en Slide representa un método diferente al análisis probable de estabilidad de talud. -

-

Con el método de talud General en Slide, la BUSQUEDA de una superficie de desplazamiento Mínima Global, es repetida N veces (donde N= número de muestras). Para cada interacción de búsqueda, una nueva serie de muestras de variable aleatoria es primero cargada, y la búsqueda es llevada a cabo. Una superficie de desplazamiento Mínima Global, PARA CADA interacción de búsqueda, es determinada luego. Esto generalmente resultaría en la ubicación de VARIAS diferentes superficies de desplazamiento mínima globales (por ejemplo, 10 a 50 superficies pueden ser

usualmente localizadas), correspondiendo a diferentes valores de las variables aleatorias de datos de entrada mostrados. Hay dos resultados importantes los cuales son derivados desde el análisis probable de talud General: •

La confiabilidad de Talud General.

•

La superficie Probable Crítica.

Confiabilidad de Talud General La confiabilidad de talud General está basada en la distribución de factores de seguridad obtenidos desde TODAS las superficies de desplazamiento Mínima Globales localizadas por el análisis. Debido a que múltiples superficies de desplazamiento Mínima Global (en general) serán localizadas, la confiabilidad de Talud General no está asociada con una superficie de desplazamiento específica, pero en cambio, puede ser considerada verdaderamente representativa de todo el talud. De allí el nombre método de análisis “Talud General”. Desde el análisis de talud general, podemos calcular tanto: •

Probabilidad de Falla.

•

Índice de confiabilidad.

La definición de la probabilidad de Falla, para el método de talud General, es la misma como para el método mínimo Global. Esto es, la probabilidad de Falla es el número de análisis lo cual resulta en un factor de seguridad menor de 1, dividido entre el Número Total de Muestras. De manera similar, el índice de confiabilidad es calculado usando las mismas ecuaciones discutidas en Tutorial 08 (Tutorial de análisis Probable). Recuerde que la probabilidad de Falla e Indice de confiabilidad calculadas para el talud General, no están asociadas con una superficie de desplazamiento específica, pero no incluyen los factores de seguridad de TODAS las superficies de desplazamiento Mínima Global desde el análisis probable de talud General.

Superficie Probable Crítica Otro resultado el cual sigue desde un análisis probable de talud general es la superficie de desplazamiento probable critica. La superficie probable critica es la superficie de desplazamiento individual la cual tiene el mínimo índice de confiabilidad (y también la máxima probabilidad de Falla).

Es importante notar que la superficie probable critica NO ES NECESARIAMENTE QUE LA MISMA SUPERFICIE DE DESPLAZAMIENTO DETERMINADA CRITICA. En general, la superficie probable crítica y la superficie determinada crítica (esto es, la superficie de desplazamiento Mínima Global Determinada), pueden ser diferentes superficies. Superficie Determinada Critica Durante el análisis probable de talud General, el programa también sigue la pista de la probabilidad de Falla e índice de confiabilidad para la siguiente superficie de determinada crítica (esto es, la superficie de desplazamiento Mínima Global determinada – la superficie de desplazamiento con él, mínimo factor de seguridad, cuando todos los parámetros de estudios sean iguales a sus valores medios). La probabilidad de falla e índice de confiabilidad los cuales sean calculados para esta superficie, son los mismos como si fuesen calculados operando el método de análisis probable Mínimo Global. Sumario de Resultados Un análisis probable de talud general con Slide, por lo tanto, proporciona TRES distintas series de resultados. Podemos verificar estos resultados con el índice de confiabilidad MAS BAJO a índice de confiabilidad MAS ALTO (o el equivalente, probabilidad de falla MAS BAJA), como sigue:

-

-

-

Los Resultados de talud General: en general, los resultados de talud general darán el índice de confiabilidad MAS BAJO (y la probabilidad de Falla MAS ALTA), debido a que “falla” puede ocurrir a lo largo de cualquier superficie en el talud. El análisis no está restringido a una sola superficie en el talud. El análisis no está restringido a una sola superficie de desplazamiento. La Superficie Probable Critica: la superficie determinada critica tendrá (generalmente), un índice de confiabilidad más ALTO que los resultados de talud general (y baja probabilidad de falla). La Superficie Determinística Crítica: La superficie determinística crítica tendrá (por definición), un índice de confiabilidad más alto que la superficie probabilística crítica, SI LAS DOS SUPERFICIES SON DIFERENTES. Si las dos superficies son iguales, luego los resultados por supuesto serán iguales.

La potencial ventaja del método de Talud General, comparado al método Mínimo Global es que el Método de Talud General no asume que la Probabilidad de falla para el talud, es igual a la probabilidad de falla de superficie de desplazamiento Mínima Global.

La interpretación y aplicación de estos resultados para los propósitos de diseño de talud, es la responsabilidad del ingeniero geotécnico. No es posible hacer un planteamiento general considerando cual probabilidad de falla o índice de confiabilidad debería ser usado, ya que este puede variar considerablemente, dependiendo del modelo, y las metas del análisis. Tiempo para Ejecutar Análisis El método de talud general implica un tiempo de cálculo sustancialmente mayor que el método mínimo global, debido a que la entera búsqueda de superficie de desplazamiento es repetida para cada serie de muestras aleatorias. Dependiendo del número de muestras, y la complejidad de su modelo, el análisis probable de talud general en Slide, puede tomar VARIAS HORAS para completarse. En general, usted puede desear ejecutar un análisis probable de talud general, al final de un día, como una operación nocturna. Recuerde que el sotfware de computo de Slide puede operar múltiples archivos en sucesión, así que usted puede configurar varios archivos para un análisis probable de talud general, y ejecutar el análisis de noche. Compute Como mencionaremos antes, el análisis probable de talud general puede tomar un tiempo claramente largo para completarse – en cualquier sitio desde unos cuantos minutos, a varias horas, dependiendo de la complejidad de su modelo, el número de superficies de desplazamiento, y el número de muestras. Este modelo particular toma varios minutos para ejecutar, así que los resultados de análisis ya han sido suministrados con el archivo de entrada de datos. Así que usted puede saltar el Compute, y proseguir directamente a Interpret. (O si Usted desea, puede computar el archivo para ver el progreso de análisis).

Después de un análisis probable de talud general, usted inicialmente vera los siguientes resultados probables desplegados en el modelo: •

Los resultados probables de talud general.

•

Resultados probables para la superficie determinada critica.

Resultados de Talud General Un sumario de los resultados probables de talud general es desplegado en la leyenda, esto incluye: •

Factor de seguridad media.

•

Probabilidad de falla.

•

índice de confiabilidad (tanto normal y logarítmico normal).

Estos resultados corresponden a las superficies de desplazamiento las cuales usted vera desplegadas en el modelo. Estas superficies de desplazamiento son todas de las diferentes superficies de desplazamiento mínimo global, localizadas por el análisis probable de talud general. En este caso, podemos ser que 6 diferentes superficies mínimas globales han sido localizadas. Además de ello, es interesante que las superficies de desplazamiento sean agrupadas en dos bandas distintas: •

Dos de las superficies mínimas globales están asentadas profundamente, y salen de la talud a través de la capa ligeramente verde.

•

Dos de las superficies salen cerca de la base del talud, y sólo atraviesan los dos materiales superiores.

Superficie Determinada Critica Un sumario de los resultados de análisis probables también es desplegado para la superficie de desplazamiento determinado critica (esto es, la superficie de desplazamiento mínimo global determinada). La superficie determinada critica, es la superficie de desplazamiento con el factor de seguridad más bajo, cuando todos los parámetros de entrada sean iguales a sus valores medios. Esto es la misma superficie que usted vería desplegada si usted solo estuviese ejecutando un análisis determinado. Los resultados probables para esta superficie, después de un análisis de talud general, son los MISMOS valores que usted obtendría, si usted solo estuviese ejecutando el análisis probable sobre esta superficie, esto es, tipo de análisis probable = mínimo global en el dialogo Project Settings (configuración de proyecto) en el programa model de Slide. El despliegue de esta superficie puede ser activado o desactivado con la opción mínima global en la barra de herramientas o el menú de datos. Deje la pantalla activada por ahora.

Superficie Probablemente Critica

La superficie probablemente critica también puede ser desplegadas, después de un análisis probable de talud general, seleccionado la opción Muestre Superficie Probablemente Critica desde la barra de herramientas o el menú Statistics (estadística).

La superficie probablemente critica es a superficie de desplazamiento individual con el Indice de confiabilidad MAS BAJO, de todas las superficies analizadas.

Es importante notar que la superficie Probablemente crítica, y la superficie determinada crítica, y la superficie determinada crítica, NO SON NECESARIAMENTE LA MISMA SUPERFICIE. Para este análisis, las dos superficies son bastantes diferentes.

Superficies probablemente y determinada critica. Nótese que el índice de confiabilidad (logarítmico normal) de la superficie probablemente critica, es ligeramente menos que el índice de confiabilidad (logarítmico normal) de la superficie determinada critica.

Para la superficie probablemente critica, es posible que DOS diferentes superficies sean localizadas, dependiendo de la suposición de una distribución normal o una distribución logarítmica normal del factor de seguridad.

Los resultados para cualquier suposición pueden ser desplegados, seleccionando la opción deseada desde el atajo de menú descendente, además del botón de la barra de herramientas Show Critical Probabilistic Surface (Muestre Superficie probablemente critica). Seleccione cualquier opción. En este caso, la superficie de desplazamiento es la MISMA para cualquier suposición.

PRESION INTERSTICIAL EN EXCESO (METODO DE BARRA B)

Se verá la característica de Presión Intersticial en exceso (carga no-derivada) de Slide, la cual le permite a usted representar cambios (transitorios) a corto plazo en presión Intersticial debido a condiciones de carga rápidamente aplicadas.

El método usado en Slide es el denominado método “Barra B”, en el cual el cambio en presión intersticial (presión intersticial en exceso) es asumido a ser directamente proporcional a un cambio en tensión vertical. La presión intersticial en exceso es simplemente dada por:

Donde B (barra B) es el coeficiente de presión intersticial general para un material. El cambio en tensión vertical puede ser debido al peso de capas de material añadidas, cargas externas verticales, cargas sísmicas verticales, o una combinación de estos factores.

Por ejemplo, si un terraplén es construido sobre una cimentación de arcilla esto puede crear una condición temporal de “presión intersticial en exceso” dentro de la arcilla. Debido a baja permeabilidad, la presión intersticial en exceso dentro de la arcilla no puede fácilmente

disiparse. Una situación de estado no estable luego existe, en la cual la elevada presión intersticial puede conducir a factores de seguridad más bajos, y posible falla.

El cálculo de la presión intersticial con el método de barra B de Slide, puede ser pensado como un análisis de 2 etapas: -

-

Etapa 1: una distribución de presión intersticial inicial es determinada, usando cualquiera de los métodos disponibles en Slide (por ejemplo, superficies de agua, Coeficiente Ru, cuadricula de presión, análisis de elemento finito). Etapa 2: la presión intersticial en exceso es luego determinada desde el cambio en tensión vertical, y el coeficiente de barra B para un material de acuerdo a la ecuación 1.

La presión intersticial final la cual es usada en los cálculos de estabilidad, es la suma de la presión Intersticial Inicial + presión Intersticial en exceso. NOTA: el factor de seguridad solo es calculado en la etapa “final”, después que la presión intersticial final (inicial + exceso) haya sido determinada para todos los materiales.

ANALISIS RAPIDO DE DESCENSO DEL NIVEL (METODO DE BARRA B) El concepto de presión intersticial en exceso usando el método de barra B también puede ser aplicado a escenarios de descarga. Si una carga es removida rápidamente desde un material de baja permeabilidad, una “presión intersticial en exceso negativa” puede ser incluida. El cambio en presión intersticial está dado por:

Donde B (barra B) es el coeficiente de presión intersticial general para un material. En Slide, este puede ser usado para similar los cambios de presión intersticial debidos a rápido descenso del nivel de agua embalsada en presas de tierra. En el análisis de rápido descenso del nivel de Slide: -

-

La distribución de presión intersticial inicial es determinada, usando cualquiera de los métodos disponibles en Slide (por ejemplo, superficies de agua, coeficiente Ru, cuadricula de presión, análisis de elemento finito). El peso del agua embalsada es calculado. El cambio en presión intersticial (método de Barra B) luego puede ser calculado, debido a la eliminación (descarga) del agua embalsada de acuerdo

-

a la ecuación 1. La presión intersticial final en cualquier punto (para materiales de Barra B), es la suma de la presión intersticial inicial y la presión intersticial en exceso (negativa). Para el propósito del cálculo de factor de seguridad. TODA agua embalsada es luego eliminada desde el modelo.

Acá se demostrará el análisis de rápido descenso del nivel usando el método de Barra B en Slide. Los siguientes escenarios serán analizados: Reservorio lleno, descenso del nivel completo, descenso del nivel parcial.

FLUJO DE NAPA FREATICA EN ATAGUIA (O DIQUE PROVISORIO) El análisis de filtración de napa freática de elemento finito es usado para determinar la cantidad de filtración ingresando a la ataguía.

Geometría

R.F. Craig, 1997. Mecánica de Suelos, Spon Press, Londres y Nueva York 485 páginas.