Rock Wedge Stability Analysis by a Level III Reliability Method

Análisis de estabilidad de cuñas de rocas mediante un método de fiabilidad de nivel III

En las masas rocosas fracturadas, las discontinuidades controlan la respuesta mecánica de los taludes rocosos. Incluso definen la geometría de una falla potencial, conocida como falla cinemáticamente controlada. De ahí que sea necesaria una caracterización y descripción adecuadas para evaluar su estabilidad. En consecuencia, en este trabajo se realizó una evaluación de la fiabilidad de la estabilidad de las cuñas de roca mediante una simulación Monte Carlo. La orientación de las discontinuidades se modeló como una variable aleatoria que sigue la distribución rotacionalmente simétrica de Fisher. Desarrollamos un algoritmo para definir los modos de fallo en función de la orientación de los planos, que se articuló dentro de una metodología para calcular explícitamente el factor de seguridad de las cuñas de roca. El algoritmo define sistemáticamente una configuración de planos de unión. A continuación, verifica la ubicación relativa de la orientación del talud en esa configuración, que está relacionada con el modo de fallo de la cuña de roca. El algoritmo propuesto se validó comparándolo con un programa informático comercial; ambos arrojaron los mismos resultados. Además, se calcularon la probabilidad de fallo y la función de probabilidad del factor de seguridad de las cuñas desmontables para distintos parámetros de concentración. La evaluación de la fiabilidad mostró la importancia de caracterizar adecuadamente la variabilidad de la orientación de la junta, ya que la concentración influye enormemente en la probabilidad de fallo calculada. Además, se requiere una definición adecuada de las cuñas desmontables mediante análisis cinemático antes de calcular el factor de seguridad, ya que muchas combinaciones de planos no dan lugar a cuñas inestables, lo que reduce la probabilidad de fallo. De lo contrario, se sobreestima. Por último, recomendamos seguir trabajando en la evaluación de la fiabilidad de las cuñas de roca que impliquen una distribución rotacional no simétrica.

I. INTRODUCCIÓN

La estabilidad de los taludes de roca es una preocupación importante en proyectos de minería e infraestructura. Sin embargo, predecir la respuesta mecánica de un macizo rocoso fracturado cuando se somete a un proceso de carga es una tarea compleja ya que la respuesta está altamente controlada por las interacciones entre bloques, cuya geometría está definida por la presencia de discontinuidades.

La práctica convencional aborda la complejidad agrupando la geometría compleja e incierta de los bloques de roca dentro del macizo rocoso en mecánicas de falla bien definidas con una geometría predefinida explícita. En consecuencia, los conocidos mecanismos de falla controlados cinemáticamente de falla planar, en cuña y de vuelco se analizan mediante equilibrio límite. Esta evaluación se reduce a modelos deterministas basados ​​en planos medios y orientación de pendientes. Este enfoque ignora tanto la incertidumbre aleatoria como la epistémica; el primero está asociado con la variabilidad natural de la orientación de las juntas, y el segundo con las limitaciones de la técnica de medición para comprender la geometría de las discontinuidades del macizo rocoso de manera integral.