Evaluación de la incertidumbre en el análisis de estabilidad de un talud excavado en suelos residuales

Cesar Hidalgo, André Assis

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Probability and Reliability-based Design

ABSTRACT: In this work was valuated the effect of uncertainty of the parameters of shear strength of soil on stability analysis of a slope of a roadway in Antioquia, Colombia, excavated on residual soils from the geological formation named Stock of Altavista. They were analyzed several sources of uncertainty in geotechnical design and methods for evaluation. It was performed a statistical analysis of direct shear tests conducted on undisturbed samples of residual soils. It was evaluated the stability of a slope of 20 m and average slope of 45 degrees, through the calculation of the probability of failure. Subsequently, an analysis was performed using the vertex method from the fuzzy logic to calculate the safety factor and probability of failure. From the results can be noted that the parameter that has the highest variability and strongly affects the determination of the probability of failure, is the cohesion.

RESUMEN: En este trabajo se avaluó el efecto de la incertidumbre de los parámetros de resistencia al corte de los suelos sobre los análisis de estabilidad de un talud de una carretera en Antioquia, Colombia, excavado en suelos residuales del Stock de Altavista. Se analizaron algunas fuentes de incertidumbre en los diseños geotécnicos y métodos para su evaluación. Se realizó un análisis estadístico de ensayos de corte directo realizados sobre muestras inalteradas de suelo residual. Se evaluó la estabilidad de un talud de 20 m de altura e inclinación promedio de 45 grados, calculando la probabilidad de falla. Posteriormente, se realizó un análisis con lógica difusa usando el método del vértice para calcular el factor de seguridad y la probabilidad de falla. De los resultados se puede destacar que el parámetro que presenta la mayor variabilidad es la cohesión y que afecta fuertemente las determinaciones de la probabilidad de falla. 1 INTRODUCCIÓN Los procesos y análisis en geotecnia están altamente cargados de incertidumbre y existen muchas fuentes que la generan. En particular el análisis de estabilidad de taludes excavados en suelos tropicales, se encuentra cargado de incertidumbres debido a la variabilidad de estos materiales y a las dificultades para su modelación. En este trabajo se evalúa el efecto que tiene sobre los análisis de estabilidad, la incertidumbre existente en la determinación de los parámetros geomecanicos tomando como caso de estudio un talud excavado en suelos residuales del stock de Altavista, en Antioquia, Colombia. 2 INCERTIDUMBRE EN GEOTECNIA En general y como una primera aproximación, las fuentes de incertidumbre en geotecnia se han clasificado en incertidumbre de los datos y de los modelos (Einstein, 2003), (Nadim, 2007) otros autores como Baecher & Christian (2003) clasifican la incertidumbre en la ingeniería geotécnica en tres grandes categorías: variabilidad natural, incertidumbre en el conocimiento e incertidumbre en los modelos de decisión. La variabilidad natural está asociada con la aleatoriedad inherente a los procesos naturales, manifestándose como variabilidad en el tiempo para fenómenos que toman lugar en un único lugar (variación temporal), o variabilidad en el espacio para eventos que se producen en diferentes lugares al mismo tiempo (variación espacial), o variaciones tanto en el espacio como en el tiempo. Esta variabilidad natural se aproxima usando modelos matemáticos simplificados o modelos físicos, los cuales solo proporcionan una aproximación al fenómeno natural en el mejor de los casos. La incertidumbre en el conocimiento es atribuida a la carencia de datos, ausencia de información acerca de eventos y procesos, o a la falta de entendimiento de las leyes físicas que limitan la habilidad para modelar el mundo real. En ocasiones, esta incertidumbre puede ser llamada también epistémica, subjetiva o interna. En aplicaciones geotécnicas, la incertidumbre en el conocimiento se puede dividir en tres subcategorias: incertidumbre en la caracterización del sitio, incertidumbre en los modelos e incertidumbre en los parámetros. La incertidumbre en la caracterización del sitio depende de la adecuada interpretación que se hace de la geología subsuperficial. Esto resulta de la incertidumbre de los datos y de la exploración, incluyendo errores de medición; inconsistencia y heterogeneidad de los datos; manipulación de los datos y errores de transcripción; e inadecuada representatividad del muestreo debido a limitaciones de tiempo y espacio. Otro factor que se debe

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