Análisis y estabilización de taludes de macizos rocosos y depósitos sedimentarios de la carretera Huallanca - Caraz

Abstract

La presente tesis comprende la caracterización, análisis y diseño de medidas de estabilización de tres sectores críticos, presentes en tramos específicos de la carretera Huallanca - Caraz, cuyos taludes están conformados por macizos rocosos y material sedimentario. El trabajo determina las características geotécnicas y geomecánicas de los taludes, a fin de evaluar su comportamiento actual y potencial vulnerabilidad. La problemática establece que los tres sectores críticos tienen en común presentar potenciales problemas de deslizamiento y una cinemática desfavorable por fallar planar. Como sustento teórico se introduce la definición de los modelos constitutivos más apropiados para determinar los parámetros de resistencia de los materiales analizados. Para realizar el análisis geomecánico de los macizos rocosos se describe el criterio generalizado de Hoek - Brown, el cual define una envolvente de falla no lineal. Además, se introduce el desarrollo de las clasificaciones geomecánicas tales como el RMR, SMR y GSI a fin de cuantificar la calidad del macizo rocoso. Para definir la cinemática de los macizos rocosos se realizaron los análisis estereográficos de las familias de discontinuidades de cada sector, cuyos resultados concluyeron una falla predominante tipo planar. La resistencia a lo largo de las discontinuidades de la falla planar se cuantificó por medio del criterio de Barton - Choubey. En el caso de los taludes constituidos por material sedimentario se utilizó el modelo constitutivo de Mohr - Coulomb, el cual es aplicado para determinar los parámetros de resistencia de los suelos. Con esta base teórica, se determinó la vulnerabilidad de cada macizo rocoso considerando el método exacto de la cuña para el análisis de fallas locales. Para analizar las fallas globales, en todos los sectores, se consideró el método de dovelas, según el criterio de Spencer. Después de demostrar potenciales fallas en los taludes se definieron y se diseñaron los sistemas de contención más convenientes a fin de especificar factores de seguridad superiores a los mínimos normativos. De esta manera se concluye que un sector crítico se define como un tramo de vía cuya hidrogeología y características geomecánicas desfavorables generarán inestabilidad afectando la transitabilidad de la vía. Estabilizar taludes de un sector crítico implica analizar qué criterio de falla modela adecuadamente los estados tensionales del material constituyente y su resistencia al corte. Además, fue importante determinar la geometría de la falla predominante a fin de definir qué método de equilibrio límite se ajusta a la cinemática del talud. Finalmente, se concluye que la medida de estabilización adoptada en cada sector inestable deberá mitigar la ocurrencia de fallas locales y globales, de tal manera de permitir transitabilidad a la vía a lo largo de la vida útil del proyecto.