aplicacion de geoestudio

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE

INGENIERIA AGRICOLA

I-CURSO DE ACTUALIZACION PROFESIONAL 2013

APLICACION DEL SOFTWARE SLOPE/W-GEOSTUDIO 2012

PROFESOR : Ing. Mgs Leónidas Arias Baltazar

ALUMNO : Ortega Machaca, Smith Linneo

AYACUCHO – PERU 2013

I. REVISION BIBLIOGRAFICA

1.1 Características del programa

El programa a cuyo uso nos vamos a introducir tiene fundamentalmente en su versión

1.1.1 Métodos de cálculo:

El programa permite realizar el cálculo de estabilidad a través de una gran variedad

de métodos :

Ordinario (Fellenius).

Bishop implificado.

Janbu simplificado.

Spencer.

Morgentern-Price.

Cuerpo de Ingenieros Americanos.

Lowe-Karafiath.

Sarma

Método de equilibrio límite generalizado.

Método de los elementos finitos

En la versión reducida con licencia de estudiante no todas están disponibles.

1.1.2 Geometría y estratigrafía:

La introducción de los condicionantes geométricos son muy versátiles y se adaptan

prácticamente a cualquier geometría:

Geometría adaptable a cualquier contorno estratigráfico gráficas a través de la definición

de regiones.

Definición de grietas de tracción.

Parcialmente sumergidos.

1.1.3 Superficie de deslizamiento:

Dispone de distintos sistemas de modelización de las superficies de rotura:

Malla de centros y límites.

Superficies de rotura p

Por bloques.

Zonas de entrada salida acotando los posibles círculos de rotura.

Búsqueda automática de superficies de rotura

Optimización de búsqueda de superficies de rotura.

Posicionamiento automática de grietas de tracción.

1.1.4 Presión hidrostática:

Se puede modelizar las acciones del agua en el terreno a través de los siguientes

Sistemas:

Coeficiente de presión de agua, Ru

Superficie piezométrica.

Presión hidrostática para cada punto.

Contornos de presiones hidrostáticas.

1.1.5 Propiedades de los suelos:

Con objeto de modelizar el comportamiento de los suelos el programa dispone de

varios modelos de comportamiento.

Tensiones totales y efectivas (σ y σ’)

Resistencia al corte sin drenaje (φ = 0), τ = c.

Resistencia al corte cero (agua, c = 0 y φ = 0

Materiales impenetrables (lechos rocosos).

Criterios de rotura bilineales.

Incrementos de la cohesión con la profundidad.

Resistencia al corte anisótropa.

Criterios de rotura específicos.

Modelo de Hoek y Brown

1.1.6 Tipos de cargas:

Cargas superficiales

Cargas lineales.

Cargas sísmicas

Anclajes y bulones (activos y pasivos)

Suelo reforzado

1.2 1.2 USOS Y FUNCIONALIDADES

El paquete de programas Geostudio está compuesto de varias distintos usos y

funcionalidades:

Slope/W para cálculo de estabilidad de taludes

Seep/W para cálculo de redes de flujo.

Sigma/W orientado al cálculo tensodeformacional.

Quake/W para cálculo de los

suelos (presas, terraplenes, etc)

Temp/W aplicación de la ecuación del calor sobre estructuras de suelos.

Ctran/W aplicado a fenómenos de contaminación de suelos

Vadose usado en la modelización de acuiferos.

II.-METODOLOGIA

2.1.- CONDICIONES GEOMETRICAS DE LA PRESA.

Altura total de la Presa : 17.50 m

Ancho de la corona : 4.00 m

Bordo libre : 1.50 m

Talud : 1:2.75 (Aguas Arriba), 1:2.50 (Aguas Abajo)

Dentellón : 5.00 m (Profundidad) x 2.00 m (Ancho)

Longitud y espesor de Filtro : 27.00 m y 1.00 m respectivamente

. DATOS DE CÁLCULO

Los datos del cálculo han sido proporcionados por los estudios de suelos realizados, el cual nos brinda, 3 consideraciones principales el peso específico, cohesión y ángulo de fricción.

Ahora para el análisis de la estabilidad de la presa, y usando estos valores brindados por la mecánica suelos, vamos a utilizar el software SLOPE/W-GEOESTUDIO 2012, en el cual

podemos utilizar una diversidad muy amplia de métodos para este análisis, pero en nuestro análisis utilizaremos 3 de ellos, Bishop simplificado, Janbu simplificado y Spencer.

Aquí presentamos los datos ingresados al programa, tanto para el análisis como los datos de suelos:

Slide Analysis Information

Project Settings

Project Title: PRESA PAMPACOCHA

Failure Direction: Right to Left

Units of Measurement: SI Units

Pore Fluid Unit Weight: 9.81 kN/m3

Groundwater Method: Water Surfaces

Random Numbers: Pseudo-random Seed

Random Number Seed: 10116

Random Number Generation Method: Park and Miller v.3

Analysis Methods

Analysis Methods used:

Bishop simplified

Janbu simplified

Spencer

Number of slices: 25

Tolerance: 0.005

Maximum number of iterations: 50

Surface Options

Surface Type: Circular

Radius increment: 10

Reverse Curvature: Create Tension Crack

Loading

Seismic Load Coefficient (Horizontal): 0.17

Material Properties

Material: CUERPO DE PRESA

Strength Type: Mohr-Coulomb

Unit Weight: 19.92 kN/m3

Cohesion: 1.961 kPa

Friction Angle: 37 degrees

Material: FILTRO


Unit Weight: 21 kN/m3

Cohesion: 1 kPa


Material: GAVION



Cohesion: 4 kPa


Material: ESTRATO 01



Cohesion: 4 kPa





Cohesion: 6 kPa




Unit Weight: 18.5 kN/m3

Cohesion: 5 kPa


Material: MATERIAL ROCOSO



Cohesion: 3798 kPa

Friction Angle: 58.58 degrees

CONDICIONES DE CÁLCULO

Los análisis que se muestran a continuación han sido realizados para las tres condiciones críticas que son:

- Al Final de la Construcción Análisis estático y sísmico con datos de la resistencia no drenada aguas arriba y aguas abajo.

- A Largo plazo y con Presa Llena (Durante la Operación), análisis del talud aguas arriba y aguas abajo, se ha efectuado empleando datos de la resistencia drenada para el estado estático y resistencias no drenadas para el evento sísmico (0.17g)

- A Desembalse Rápido Talud aguas arriba y aguas abajo, con resistencias drenadas para el caso estático y resistencias no drenadas para el evento sísmico

Ahora también es necesario agregar las siguientes especificaciones, los taludes tienen las siguientes dimensiones: el talud aguas arriba tiene 1V:2.75H y el talud aguas abajo tiene 1V:2.5H, este es un predimensionamiento que va a ser verificado

2.1.-Iniciar el programa en el modo Student License

2.2.- El software Geostudio 2012 posee un grupo de aplicaciones de las cuales seleccionamos el SLOPE/W para el análisis de estabilidad del talud de la presa

2.3.- Una vez abierto configuramos las propiedades:

En análisis type ponemos: Bishop, ordinary and Jambu En settings ponemos la opción de: piezometric line Las siguientes opciones las dejamos por defecto.

2.4.- Vamos a la barra de menús en la opción de SET (PAGE), donde se configura la página en mm

2.5.- De la misma manera al paso anterior vamos a la opción SET (AXES), por defecto el programa establece la configuración distancia vs elevación.

Le damos en ok Automáticamente nos aparece la opción SET AXIS SIZE, en el cual podemos definir los límites de nuestros ejes según las dimensiones de nuestro proyecto.

2.6.- así mismo en la barra de menús ir a la opción SET (UNITS AND SCALE) ,definiremos los factores de escala de los eje “x” e “y”

2.7.- Definiremos los factores de escala de nuestros ejes “x”, “y” adecuándolos a nuestra hoja de trabajo con los ejes definidos.

2.8.- En el menú KeyIn ahí abrimos KEYIN (POINTS) para ubicar las coordenadas (x,y)de nuestra presa desde el suelo de cimentación hasta la coronación, y desde el pie de talud aguas abajo hasta el pie de talud aguas arriba, además del núcleo

2.9.- Con el menú DRAW (REGIONS)

En esta opción podremos dibujar líneas sobre los puntos marcados, delimitando así regiones de distintos tipos de suelos a usarse.

2.9.1 Delimitando de esta manera las regiones del Cuerpo, Filtro, Gavión, espaldón y cimiento

2.9.2 Delimitando las regiones de la cimentación dela presa pampaccocha

2.10.- Siguiendo en el menú de DRAW, nos vamos a DRAW (MATERIALS), y entramos a la opción KEYIN.

En la opción de KEYIN MATERIALS, podemos adicionar en la pantalla diferentes tipos de materiales con sus respectivas propiedades de cada suelo.

En nuestro ejemplo agregaremos 7 diferentes tipos de materiales de distintos colores tanto para: regiones del Cuerpo, Filtro, Gavión, espaldón y cimiento de la presa.

Debemos tener las propiedades mecánicas de cada material como ser: Peso específico, ángulo de fricción y cohesión.

Seleccionamos los materiales de cada parte de la presa de tierra, núcleo, Espaldón y cimentación

2.12.- Volviendo a la barra de menus en KEYIN (POINTS), damos las coordenadas de los puntos para nuestra línea de corriente superior La línea de corriente superior debe ser calculada por los métodos ya aprendidos, haciendo cumplit tanto las condiciones de entrada como las condiciones de salida.

También debemos tener la altura del nivel de aguas normales (NAN).

2.13.- una vez ubicado los puntos de coordedadas de la ecuacion de la linea de corriente superior, nos vamos a la barra de menus en DRAW (PORE-WATER PRESSURE) y hacemos click en la opcion ADD.

Es en aquí donde tendremos el diseño de piezometric line, donde podremos dibujar nuestra linea de corriente superior siguiendo los puntos ya determinados, haciendo clik en la opcion DRAW

2.14.- Nos vamos a DRAW (SLIP SURFACE RADIUS) Es ahí donde definimos las lineas tangentes por donde pasara el circulo de falla

Entonces trazamos cuatro puntos para definir nuestra region donde queremos saber la estabilidad. Una vez trazada la poligonal, definimos el numero de incremento de radio, hacemos click en apply y ok.

Cada punto de la grilla sera un posible centro del circulo de falla

13.- Para empezar a calcular la estabilidad primero debemos cuardar todo el trabajo realizado con SOLVE ANALYSES. una vez guardado, en la siguiente ventana hacemos click en START para hacer el calculo

12.1.1 RESUMEN DE LOS RESULTADOS :

CUADRO 02

AGUAS ARRIBA

SIN SISMO CON SISMO

Presa Vacía

Presa Llena

Descarga Rápida

Presa Vacía

Presa Llena

Descarga Rápida

Bishop 2.417 2.569 2.225 1.556 1.200 1.291

Spencer 2.414 2.548 2.216 1.555 1.183 1.279

Janbu 2.392 2.473 2.109 1.509 1.151 1.217

AGUAS ABAJO

SIN SISMO CON SISMO

Presa Presa Descarga Presa Presa Descarga

Vacía Llena Rápida Vacía Llena Rápida

Bishop 1.893 1.881 1.881 1.237 1.205 1.226

Spencer 1.878 1.853 1.856 1.223 1.191 1.209

Janbu 1.818 1.742 1.760 1.176 1.111 1.133

Como se puede apreciar, tanto en las figuras y haciendo una comparación entre los cuadros 01 y 02, todos nuestros factores de seguridad son mayores a los mínimos factores de seguridad permitidos, por lo cual no debemos hacer ninguna modificación y se puede concluir que la presa es estable

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