Manual Del Software Dips 6.0

MANUAL DEL SOFTWARE DIPS 6.0 DE ROCSCIENCE

EDUARDO LUIS BECERRA BOHÓRQUEZ 201412923

Trabajo de aplicación para optar por el título de ESPECIALISTA EN GEOTECNIA VIAL.

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA. ESCUELA DE POSGRADOS. ESPECIALIZACIÓN EN GEOTECNIA VIAL. 2016

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TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN RESUMEN JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS 1. MARCO TEÓRICO ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ........................... .................. .... 7 1.1 Principios de ingeniería de taludes ........................... ............. ........................... .......................... ............... .. 7 1.2 Análisis de estabilidad en roca ............................................................. 9 1.3 Falla Planar .......................................................................................... 9 1.4 Falla en Cuña ..................................................................................... 11 1.5 Falla por Volcamiento ........................... .............. .......................... .......................... .......................... .................... ....... 13 2. PROGRAMA DIPS ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ........................... ................ .. 15 2.1 Ingreso de datos .......................... ............. .......................... .......................... .......................... ........................... ................ .. 15 2.2 Análisis de distribución de características .......................... ............. .......................... ................ ... 18 2.3 Gestión de Archivos ........................................................................... 24 2.4 Configuración de formato de orientación .......................... ............. .......................... .................. ..... 25 2.5 Trazado estereográfico ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .................... ....... 27 2.6 Trazado de las familias f amilias de discontinuidades ........................... .............. ........................ ........... 40 2.7 Trazado de planos planos principales (Taludes, (Taludes, fallas, etc.) ........................ ............. ........... 46 2.8 Barra de menú Tools .......................... ............ ........................... .......................... ......................... ...................... .......... 48 2.9 Ventana de Plot Options......................... ............ .......................... .......................... .......................... .................. ..... 60 2.10 Ventana de Display Settings .......................... ............. .......................... ........................... ................ .. 62 3. ANÁLISIS CINEMÁTICO ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .................... ....... 69 3.1 Análisis de Falla Planar ...................................................................... 70 3.2 Análisis de Falla en Cuña ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ................ ... 80 3.3 Análisis de Falla por Vuelco ............................................................... 89 CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA

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INTRODUCCIÓN El avance tecnológico ha hecho que los equipos informáticos aumenten sus prestaciones y accesibilidad de forma vertiginosa. Cada día es m ayor la cantidad de programas o herramientas informáticas especiales dedicadas exclusivamente para su aplicación en excavaciones subterráneas y operaciones a cielo abierto . Uno de estos softwares que han revolucionado los sistemas geomecánicos es el DIPS. Actualmente un análisis estereográfico de un talud, se considera un aspecto de vital importancia en el estudio de las características estructurales de un macizo rocoso y este programa permite estudiar por medio de datos geológicos el comportamiento estructural de un macizo. Lo más que se busca hoy día en el ámbito minero es rapidez y eficacia en las operaciones, además de seguridad y protección al medio ambiente, por tal motivo es que los programas nos ayudaran en lo posible mejorar la productividad.

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RESUMEN Esta herramienta permite identificar las familias principales de discontinuidades con la ayuda de sus elementos de Trazado de Polo, el cual grafica los polos de los planos de discontinuidades, el Trazado Esparcido el cual agrupa los polos más cercanos para una evaluación más organizada, el Trazado de Contorno el cual nos permite apreciar las concentraciones de los polos estadísticamente, el Trazado de planos principales en el cual graficamos las familias principales de discontinuidades. Las demás opciones tales como gráficos, consultas, editar contornos, opciones estereográficas nos ayudan a mejorar el estudio sobre los datos obtenidos y puestos a evaluación. El trazado de rosetas nos indica el rumbo en que van los planos principales de discontinuidades ayudándonos a tomar igualmente decisiones para trabajar adecuadamente y seguro. La interpretación de los gráficos es sumamente importante y más aún la experiencia por parte del usuario permite obtener conclusiones correctas de lo que está pasando en la estructura estudiada y dar posibles recomendaciones para su trabajo.

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JUSTIFICACIÓN Dips es un software que está diseñado para el análisis interactivo de los datos geológicos basados en la orientación de discontinuidades. Este permite al usuario visualizar y analizar los datos estructurales siguiendo las mismas técnicas utilizadas en estereoscopios manuales de una manera rápida y sencil la, además de tener características adicionales para el estudio cinemático y el cálculo de propiedades cuantitativas y cualitativas. Este software es una gran herramienta de trabajo que facilita de una manera increíble el análisis de la estabilidad de un talud. Los criterios al usar tu estereografía y hacer tus gráficos a mano con papel, lápiz son la base para poder comprender como el software trabaja. El uso del DIPS es sumamente rápido y eficaz, tales como el ingreso de datos en la hoja de cálculo como el también manipularlas bien para su representación visual. Lo más se busca hoy día en el ámbito minero es rapidez y eficacia en las operaciones, además de seguridad y protección al medio ambiente, por tal motivo es que los programas nos ayudaran en lo posible mejorar la productividad.

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OBJETIVOS Objetivo General Elaborar un manual completo del software Dips 6.0 de fácil interpretación que permita al interesado poder utilizarlo.

Objetivos Específicos   



Hacer una descripción detallada de las características del programa. Mostrar paso a paso las opciones que el software software ofrece. Explicar y mostrar mostrar los beneficios que el programa provee para el análisis de la estabilidad de un talud. Mostrar los casos en donde donde se puedan generar las diferentes tipos de fallas en un talud.

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1. MARCO TEÓRICO Las rocas tienen discontinuidades estructurales y la resistencia al corte del macizo rocoso depende en un porcentaje alto de la resistencia al corte de la discontinuidad la que a su vez es función de la geometría y los rellenos en la misma. Las superficies o planos de discontinuidades de los macizos rocosos condicionan de una forma definitiva sus propiedades y comportamiento. Las discontinuidades imprimen un carácter discontinuo y anisótropo a los macizos, haciéndolos más deformables y débiles.

1.1 Principios de ingeniería de taludes rocosos El diseño de los cortes de roca para proyectos civiles, como carreteras y ferrocarriles por lo general tiene que ver con los detalles de la geología estructural. Es decir, la orientación y las características (tales como la longitud, rugosidad y materiales de relleno) de las articulaciones y fallas que ocurren detrás de la cara de la roca 1. Para muchos cortes de roca en proyectos civiles, las tensiones en la roca es mucho menor que la resistencia de la roca por lo que hay poca preocupación de que se produzca la fractura de la roca intacta. Por lo tanto, el diseño pendiente se refiere principalmente a la estabilidad de los bloques de roca formados por las discontinuidades.

_________________________ _________________________________ ________ 1 DUCAN C WILLIE Y CGISTOPHER WHAH. ROCK SLOPE ENGIENEERING Civil and Mining. 7

Figura 1. Influencia de las condiciones geológicas en la estabilidad de los cortes de roca La figura 1 muestra una gama de condiciones geológicas y su influencia en la estabilidad, e ilustra los tipos de información que son importantes para el diseño. Taludes (a) y (b) muestran las condiciones típicas de rocas sedimentarias, como la piedra arenisca y piedra caliza, en los cuales deslizamiento puede ocurrir si la caída de los estratos es más pronunciado que el ángulo de fricción de la superficie de discontinuidad. En (c) la cara en general también es estable debido a la discontinuidad principal ajustado se sumerge en la cara. Sin embargo, existe el riesgo de inestabilidad de los bloques superficiales de roca formadas por el conjunto de articulación conjugado que cae fuera de la cara, sobre todo si ha habido daños explosión durante la construcción. En (d) el conjunto de articulación principal también se sumerge en la cara, pero en un ángulo pronunciado para formar una serie de losas delgadas que pueden fallar por derribar donde el centro de gravedad del bloque se encuentra fuera de la base. Talud (e) muestra una secuencia de piedra arenisca - esquisto estratos horizontales típico en el que el esquisto resiste considerablemente más rápido que la piedra arenisca para formar una serie de salientes que pueden fallar repentinamente a lo largo de juntas de alivio de tensión verticales . Talud (f) se 8

corta en la roca débil que contiene las articulaciones persistencia muy próxima entre sí, no forman una superficie de deslizamiento continua. Un corte pendiente en este macizo rocoso débil puede fallar a lo largo de una superficie circular de poca profundidad, en parte a lo largo de las articulaciones y en parte a través de la roca intacta.

1.2 Análisis de estabilidad en roca Excepto para el caso muy particular de una unidad rocosa sin fracturas, la mayoría de las masas de roca pueden considerarse como ensambles de bloques de roca intacta, cruzados y definidos estructuralmente a gran escala en las tres dimensiones por sistemas de discontinuidades regulares o aleatorias y cuyo comportamiento en cuanto a permeabilidad, resistencia y deformabilidad está regido por las propiedades de estas estructuras antes que por las de la roca intacta2. Por esta razón se han desarrollado los siguientes parámetros que caracterizan la naturaleza de las discontinuidades que forman la estruc tura: -

Orientación: dado por tres parámetros angulares: rumbo, dirección de buzamiento y buzamiento. Persistencia: continuidad de las discontinuidades en superficie. Espaciamiento: distancia normal entre dos discontinuidades. Propiedades superficiales: forma, abertura, rugosidad. Relleno: material que ocupa el espacio entre discontinuidades.

El análisis de estabilidad de taludes en roca es un proceso doble: primero se hace un análisis cine-mático de la estructura en el sitio, determinando orientaciones desfavorables, lo cual se logra por medio de estudios estereográficos. Una vez determinado un posible modo de falla cinemático, se procede entonces al análisis de estabilidad, con base en métodos de equilibrio límite, para hallar un factor de seguridad.

1.3 Falla Planar La falla plana en taludes rocosos no es comúnmente apreciada, ya que es sólo de vez en cuando que todas las condiciones geométricas requeridas para producir un fallo de este tipo se producen en una pendiente real. Sin embargo, no sería justo ignorar el caso bidimensional, porque hay muchas valiosas lecciones que pueden aprenderse de la consideración de la mecánica de este tipo de avería simple.

Condiciones Generales de la Falla Plana La figura 2 muestra una falla plana típica en una en un talud de roca donde un bloque de roca se ha deslizado en un solo plano de inmersión fuera de la cara. Para que este tipo de fallo que se produzca, las siguientes condiciones geométricas deben ser satisfechos (Figura 2 (a)):

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



La dirección de buzamiento buzamiento de la discontinuidad discontinuidad deberá ser similar similar a la dirección de buzamiento del talud (entre unos ±20° aproximadamente), es decir, que el rumbo de la discontinuidad estará dentro de los 20° más próximos al rumbo del talud. El buzamiento de la discontinuidad deberá deberá ser menor que el del talud y el plano de falla deberá cortar la cara libre del talud es decir, ψp < ψf.



El buzamiento de la discontinuidad discontinuidad deberá ser mayor que el ángulo ángulo de fricción de la superficie de contacto entre sus caras es decir, ψp < Ø.

El extremo superior superior de la superficie superficie de deslizamiento deslizamiento o bien se se cruza con la pendiente superior, o termina en una grieta de tensión  La extensión lateral lateral de la masa en en falla potencial deberá estar definida por discontinuidades que no contribuyan en forma significativa a la estabilidad de la masa. _________________________ _______________________________ ______ 2 INSTITUTO NACIONAL DE VIAS. Manual de Estabilidad de Taludes. 1998 

Figura 2 Geometría de los taludes que presenta debilidad en un plano: (a) la sección transversal que muestra planos que forman forman un plano de falla; (b) liberar superficies en los extremos de la insuficiencia del plano; (c) la unidad Espesor de la guía utilizada en el análisis de la estabilidad 3.

Análisis Cinemático de la Falla Plana. Las geometrías del talud y las condiciones de agua subterránea considerados en este análisis se definen en la Figura 3, que muestra dos geometrías de la siguiente manera: a) Taludes que presentan la grieta de tensión en la superficie superior. b) Taludes que presentan la grieta de tensión en la cara del talud.

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Figura 3 Geometría de un talud en falla plana. _________________________ _________________________________ ________ 3 DUCAN C WILLIE Y CGISTOPHER WHAH. ROCK SLOPE ENGIENEERING Civil and Mining.

1.4 Falla en Cuña Por lo general, los cortes y excavaciones desestabilizan cuñas de roca cuando dejan expuesta la línea de intersección de las discontinuidades. El movimiento se puede precipitar a lo largo de los dos planos laterales en forma simultánea o a lo largo del más empinado en la dirección del máximo buzamiento. La velocidad de movimiento en la falla (que puede suceder en minutos o después de meses de exposición) depende fundamentalmente de la relación que existe entre la resistencia pico y la resistencia residual del material deslizado. Las lutitas, areniscas de estratos delgados, arcillolitas, calizas y las rocas sedimentarias en general tienden a ser más propensas a la falla en cuña. Sin embargo, no sólo la litología controla la falla. También la estructura y disposición de los planos de debilidad respecto al talud pueden favorecer la formación de cuñas.

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Condiciones Generales de la Falla en Cuña. La geometría de la cuña para el análisis de los mecanismos básicos de deslizamiento se define en la Figura 4. Sobre la base de esta geometría, geometría, las condiciones generales para la insuficiencia de cuña son los siguientes: 

Dos planos siempre siempre se cruzan cruzan en una línea línea (Figura 4 (a)). En la estereoneta, la línea de intersección está representado por el punto en el que los dos círculos mayores de los planos se cortan, y la orientación de la línea se define por su tendencia (α i) y su caída (ψi) (Figura 4 (b)).





La inclinación de de la línea de intersección intersección debe ser ser menor que el buzamiento buzamiento del talud, y más pronunciado que el ángulo de fricción promedio de los dos planos de desl izamiento, es ψfi> ψi>φ (Figura 4 (b) y (c)). La línea de intersección debe debe sumergir en una dirección dirección hacia fuera de la cara de deslizamiento que es factible, el rango posible de la tendencia de la línea de intersección está entre αi y α'i (Figura 4 (d)).

La presencia de agua subterránea también puede alterar en ocasiones la estabilidad cinemática de la cuña.

Figura 4 Geometría de un talud en falla en cuña.

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Análisis Cinemático de la Falla en cuña.

Figura 5. Ilustración de datos necesarios para el análisis de la estabilidad de la cuña. La “rotura en cuña” puede ocurrir cuando la intersección de las dos

discontinuidades que forman la cuña se inclina en la misma mi sma dirección que el corte o talud (con un margen de + o – 20º), y el ángulo de inclinación (o imersion) sea menor que el ángulo del corte pero mayor que el ángulo de rozamiento en los planos de la discontinuidad (Hoek y Bray, 1981).

1.5 Falla por Volcamiento Las rocas más susceptibles a este tipo de falla son las basálticas de estructura columnar y las sedimentarias y metamórficas con planos de estratificación bien desarrollados. El volcamiento se caracteriza por los grandes desplazamientos horizontales cerca de la cresta de los taludes y los movimientos muy pequeños cerca de la pata. El desarrollo de fisuras y la resistencia entre estratos son factores fundamentales para el análisis de estabilidad en estos casos. A continuación se resumen las condiciones necesarias necesarias para que se produzca la falla por volcamiento:   

Rumbo de las las losas aproximadamente paralelo al talud, con diferencias diferencias entre 15° y 30° (por lo general 20°). Buzamiento de las las losas o capas capas paralelo o mayor mayor que el de la cara del talud. Para que se presente deslizamiento deslizamiento entre capas capas (Goodman, 1980, 1980, citado por por Tumer y Schuster, 1996), la normal al plano de volcamiento debe tener una inclinación menor que la diferencia existente entre el buzamiento de la cara del talud y el ángulo de fricción de la superficie, es decir: (90° - ψF) ≤ (ψd -

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ɸp). Dónde: ψp = buzamiento de los planos geológicos., ψf = buzamiento de la cara del talud., ɸp = ángulo de fricción a lo largo de los planos.

Figura 7. Condiciones cinemáticas (a) altura / anchura de prueba de bloque, b) las instrucciones de estrés y direcciones en deslizamiento de talud rocoso, (c) condiciones de deslizamiento entre capas, (d) Prueba de cinemática definida en menor proyección estereográfica del hemisferio .

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2. PROGRAMA DIPS El programa DIPS fue diseñado por el Grupo de Ingeniería de Rocas del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Toronto. DIPS está diseñado para el análisis interactivo de la orientación de base de datos geológicos. El programa es capaz de muchas aplicaciones y está diseñado para el usuario principiante y ocasional, y para el usuario experimentado en proyecciones estereográficas quien desea utilizar herramientas más avanzadas en el análisis de datos geológicos.

Interface del programa. El DIPS viene equipado con suficiente funcionabilidad al proveer soluciones a los más complejos problemas en las áreas de ciencia de la Tierra o Ingeniería requiriendo el análisis de la base de datos de la orientación. El DIPS posee aplicaciones obvias en los campos de: 

 

Investigaciones de Estabilidad/inestabilidad en Minería u operaciones operaciones de trabajo en carretera. Exploración mineral en sistemas de MENA estructuralmente controlados. Análisis geométricos en terrenos deformados.

2.1 Ingreso De Datos Dips posee una interface de hojas de cálculo permitiendo que el ingreso de los datos geológicos se realice de una manera fácil.

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Se procede a ejecutar el programa, nos dirigiremos al menú inicio y buscamos el Dips.

Al abrir el programa nos mostrara esta pantalla y le daremos click a la opción New en la esquina superior izquierda.

Inmediatamente nos mostrara la hoja de cálculo para ingresar los datos geológicos.

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Hoja de cálculo para la entrada de datos. Cabe resaltar que los datos pueden ser ingresados en distintos t ipos de formatos, al abrir un archivo nuevo por defecto se encontrara este formato en Dip / Dip Direction que Direction que significa Buzamiento / Dirección de Buzamiento, Buzamiento, los otros formatos formato de orientación orientación . ya los veremos más adelante en C onfig uración del formato Además en esta esta hoja de cálculo haciendo clic derecho es posible posible agregar nuevas columnas para ingresar otras características de interés. Así mismo con las nuevas columnas creadas podemos generar análisis estadísticos de dichas columnas, como por ejemplo: espaciamiento, apertura, relleno, continuidad, rugosidad, etc.

Toda la información ingresada de los datos geológicos puede ser representada mediante gráficas para su mejor interpretación.

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2.2 Análisis de distribución de características Query data (Consulta de datos) 

La opción Query Data (Consulta de datos) se encuentra en la barra de menú Analysis, esta permite al usuario crear interrogantes a buscar por algún subconjunto de datos en un archivo Dips (Es como un filtro para direccionar lo que uno quiere ver). Si la interrogante es exitosa, un nuevo archivo Dips inmediatamente sería generado y una nueva vista cuadricular demostraría el dato seleccionado.

NOTA: LOS DATOS QUE VEREMOS A CONTINUACIÓN SON TOMADOS DE UN EJEMPLO LLAMADO EXAMPPIT.DIPS6 QUE SE ENCUENTRA EN LA CARPETA DIPS 6.0 EXAMPLES UBICADA EN LA CARPETA DE INSTALACIÓN DEL PROGRAMA. Ahora nos dirigiremos a la barra de menú menú ANALYSIS y haremos click en la opción Query Data.

El programa nos mostrara el siguiente cuadro, donde se observa 3 barras desplegables, Data, Operator y Operand. En la barra data nos muestra las columnas que nuestro archivo presenta, donde escogeremos la característica por la cual queremos clasificar nuestros datos, en este caso está en Surface esta Rough (Rugosa). (Superficie), en Operator (==) y en Operand esta

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Después haber identificado la característica de interés le daremos en Add, aparecerá en la parte blanca la característica que seleccionamos con su operador y su operando, hacemos click en Ok.

El programa generara otro archivo de consulta con la información clasificada de lo que queremos observar, así:

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Primero que todo se observa como el programa nos crea otro archivo, en la parte inferior se ven las dos pestañas en este caso EXAMPPIT que es el archivo original y Untiled el archivo de consulta. En el lado derecho observamos el archivo origen con todos los datos geológicos y en el lado izquierdo está el archivo de consulta y vemos que sus datos están limitados a mostrar todos los que tengan SURFACE (Superficie) ROUGH (Rugosa) que fue la característica que anteriormente escogimos. 

Chart (Grafico)

La opción Chart (Grafico) se encuentra en la barra de menú Analysis, esta permite al usuario crear histogramas, gráficos lineales o gráficos pie basados en los datos de alguna columna en un archivo Dips como los veremos a continuación: Nos ubicaremos en la barra de menú ANALYSIS y haremos click en la opción Chart .

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El programa nos mostrara el siguiente cuadro donde se observa una barra desplegable que permitirá escoger la columna o característica que queremos graficar, además marcaremos si la característica es cuantitativa o cualitativa y el tipo de grafico que prefiera el usuario.

Se escogió la característica SPACING que es cuantitativa y escogeremos los tres tipos de gráficos Column, Line y Pie y Pie y haremos Click en Ok. Nos mostrara las gráficas correspondientes. correspondientes.

En Columna 21

Lineal

En Pie



Info Viewer (Información al espectador)

Esta opción nos genera una lista de toda la información relevante del archivo desde la cantidad de polos hasta los resultados de los análisis cinemáticos. Para ubicar esta herramienta nos dirigiremos a barra de menú ANALYSIS y iewer . haremos click en la opción Info V iewer

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Inmediatamente nos mostrara una hoja donde se puede observar toda la información referente del archivo que tenemos abierto. Además se puede observar a la izquierda toda la información que el archivo nos está mostrando así:

Si el usuario solo está interesado en conocer la información sobre el análisis cinemático, entonces vamos a la tabla que se encuentra en el lado izquierdo y inematic Ana A nalys lysis is así: solo dejaremos chuleado la opción K inema

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El software instantáneamente ocultara la información que no deseamos que se muestre en el archivo. Además si el usuario se ubica debajo de la tabla, el programa permite modificar las preferencias visuales de la información.

2.3 Gestión de archivos En la barra de menú FILE podemos encontrar las opciones nuevo, abrir, g uardar, uardar , guardar g uardar como, cerr c err ar y y también para imprimir y y si el usuario lo desea modificar la configuración de la página; las márgenes, orientación y tamaño de la página. Si se desea guardar, abrir un archivo, cerrar el archivo, imprimir e incluso modificar las características de la página nos dirigiremos a la barra de m enú FILE donde nos permitirá hacer cualquiera de estas opciones. Además al final de la barra nos muestra los archivos que recientemente hemos abierto, ya sea para ubicar rápidamente el archivo en el que el usuario ha estado trabajando, agilizando proceso.

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2.4 Configuración del formato de orientación El programa Dips permite al usuario cambiar el formato de orientación, lo que conlleva a poder configurar el modo del ingreso de los datos geológicos a la hoja oject S ett etting s se encuentra en la barra de menú de cálculo, esta opción Pr oject A NA L Y S IS . Para poder modificar este formato de orientación iremos a la barra de menú oject S ett etting s . ANALYSIS y haremos click en la opción Pr oject

El programa nos mostrara la siguiente ventana que presentara una barra desplegable Global Orientation Format que permitirá seleccionar el tipo de formato que deseemos, entre estos está el formato más usado el Dip/Dip Direction (Buzamiento/Dirección de buzamiento), Strike (Right)/Dip (Considerando la mano derecha y el buzamiento), Strike (Left)/Dip (Considerando la mano izquierda y el buzamiento) y Trend/Plunge (Rumbo e inclinación, Usado para líneas). El saber cuál escoger va a depender de como el usuario tomo los datos geológicos en campo o si obtuvo los datos de otra persona pero este prefiere tenerlos en otro formato distinto pues el programa permite esta opción.

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Al abrir un archivo nuevo el formato de orientación estándar es el Dip/Dip Direction y se observa en la tabla de datos de esta manera:

tri k e Entonces iremos al cuadro anterior y nos ubicaremos en la opción S trik (Right)/Dip y le haremos click en ok.

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Inmediatamente el programa cambiara el formato de orientación en la tabla de datos:

Al ubicarnos en la opción Declination el programa mostrara una breve descripción y es más que todo para corregir los azimut tomados si en el caso dado se vieron afectados por la declinación magnética, la cual es el ángulo que se forma entre el norte geográfico y el norte magnético.

2.5 Trazado Trazado Estereográfico Las formas principales de visualización de datos en Dips son las diversas opciones de trazado disponible en barra de menú VIEW: Vector Plot (Trazado de Polo), Symbolic Plot (Trazado Simbólico), Scatter Plot, Contour Plot (Trazado de contornos), Major planes Plot (Trazado de planos principales), Rosette Plot (Trazado en Roseta), Pole / Dip Vector Mode, Terzaghi Weighting (Ponderación de Terzagui). El trazado de Contorno puede además ser visto sobre puesto con uno de los otros trazados. t razados.

NOTA: LOS DATOS QUE VEREMOS A CONTINUACIÓN SON TOMADOS DE UN EJEMPLO LLAMADO EXAMPPIT.DIPS6 QUE SE ENCUENTRA EN LA CARPETA DIPS 6.0 EXAMPLES UBICADA EN LA CARPETA DE INSTALACIÓN DEL PROGRAMA. 

Vector Plot:

Al estar ubicados en la hoja de cálculo donde se han ingresado los datos geológicos, nos vamos a la parte superior derecha de la barra de herramientas Vector P reset (Vector reset (Vector Plot) haremos click en donde encontraremos la opción Vector esta opción.

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El programa nos mostrará la falsilla estereográfica donde se encontraran la proyección de los polos de las discontinuidades que hemos ingresado anteriormente, de esta manera:

Al estar en esta ventana se puede encontrar esta opción opción V ector Plot en la barra de menú VIEW aquí:

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

Symbolic Plot:

Esta opción se utiliza para mostrar una representación simbólica de alguna característica en particular que presenten los polos, dependiendo de cuales haya ingresado en las columnas al lado de los datos geológicos. Para ubicar esta opción nos iremos a la barra de menú VIEW y haremos click ymbo lic P lot. sobre S ymbolic

El programa nos mostrara el siguiente cuadro:

Se observa una barra desplegable donde se deberá escoger la característica que quiere representar en el plano estereográfico, en este caso tenemos 29

SURFACE (SUPERFICIE), en la parte inferior nos muestra los tipos de superficies por las cuales están clasificados los datos geológicos en la tabla y son los que se representaran r epresentaran simbólicamente en la estereoneta, le daremos click en ok. El programa realizara una clasificación de acuerdo a la característica que el usuario escogió, mostrando los polos de esta manera:

Como vemos en la imagen el software clasifico en este caso los polos de acuerdo a su SURFACE (SUPERFICIE) ya sea polished (pulida), rough (rugosa), slick (lisa), smooth (suave) o v.rough (muy rugosa) dándole rugosa) dándole a cada característica un símbolo ya sea un circulo, una cruz, etc., en la legenda al lado derecho se puede observar la cantidad de polos que presentan cada una de las características.



Scatter Plot:

Este trazado de dispersión permite el análisis visual de distribución de polos por los símbolos que representan el número de polos aproximadamente coincidentes en una orientación dada. Para encontrar esta opción nos dirigiremos a la barra de menú VIEW y haremos P lot. click sobre S catter Plot.

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El software nos mostrara la siguiente imagen en la estereoneta:

Se puede observar en la imagen que cada círculo va a representar cierta cantidad de polos, y que entre más grande el círculo este va a representar mayor número de polos con similares orientaciones. 

Contour Plot:

Un graficó de contorno es la herramienta principal del Dips para el análisis de concentraciones medias y/o máximas de polos. Se utiliza para visualizar el agrupamiento de los datos de orientación no inmediatamente evidentes a partir de un gráfico de polo o un gráfico de dispersión. Los contornos representan concentraciones estadísticas de polos. Nos ubicaremos en la barra de menú VIEW y haremos click sobre la opción C ontour ontour P lot lot.

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El programa nos mostrara la siguiente grafica de contornos en la estereoneta:

En esta podemos verla concentración de polos por regiones coloreadas, graduadas desde el color rojo, mayor concentración, hasta el blanco, menor concentración, con esta herramienta hace más fácil el poder identificar las familias de discontinuidades.



Major Planes Plot:

lanes P lot en Dips permite ver al usuario los planos La opción Major P lanes principales en una estereoneta vacía, sin polos o contornos.

Para ubicar esta opción nos ubicaremos en la barra de menú VIEW y haremos click en la opción Major P lanes P lot .

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Al hacer click sobre esta opción opción el programa nos mostrara los planos principales y los planos de las l as familias que hayamos agregado anteriormente, así:

La grafica muestra el plano de una familia y el plano de un talud. Con el fin de identificar mejor estos planos principales el software tiene la opción de mostrarlos solos, además de dar una descripción de ellos en la legenda a la derecha de la estereoneta. 

Rosette Plot:

El trazado de roseta convencional inicia con un plano horizontal, representado por el ecuador (exterior) círculo de la estereografía. Un histograma radial (con segmentos de arcos en lugar de barras) es recubierto en este círculo, indicando la densidad de planos intersecando esta cara horizontal. Los límites de la orientación radial (azimut) de los segmentos de arcos corresponden a los rangos de rumbo del plano o grupo de planos siendo representados por el segmento.

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Nos dirigiremos a la barra de menú VIEW y haremos click en la opción Rosette Plot .

El programa genera inmediatamente una estereoneta con una gráfica de roseta de esta manera:

El diagrama de roseta es un histograma radial de rumbo de densidad o frecuencia. Donde la extensión de las barras verdes indica la concentración de polos con ese rumbo. 

Pole / Dip Vector Mode:

Esta opción nos permite observar la proyección de las discontinuidades de dos maneras distintas, ya sea representándolas mediante los polos o representadoras mediante el buzamiento Para escoger el modo con que desea ver los polos en la estereoneta nos dirigiremos a la barra de menu VIEW y haremos click en la opción Pole / Dip V ector Mode. Mode.

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Al hacer click sobre estas opciones el programa nos mostrara las siguientes graficas:

Pole Vector Mode

Dip Vector Mode

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Para entender mejor estas graficas las mostraremos de esta manera:

Pole Vector Mode

Dip Vector Mode

Pole Vector Mode muestra los polos de las discontinuidades y el Dip Vector Mode muestra el centro del plano de la discontinuidad, que coincide con el

buzamiento (Dip) de la misma, como lo vemos en la imagen anterior. 

Terzaghi Weighting (Ponderación de Terzaghi):

Corrección de Terzaghi: El espaciamiento medido en terreno no es el espaciamiento real de cada familia, este hecho afecta el número de discontinuidades que uno mapea y por tanto la densidad de polos, debiendo hacerse una corrección. Para ubicar esta opción nos dirigiremos a la barra de menú VIEW y haremos Terzag hi Weig hting hting . click en la opción Terza

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Terzag hi Weig Weig hting hting nos mostrará el siguiente cuadro: Al darle click a la opción Terza

Chuleamos donde dice Apply Terzaghi Weighting y en Minimum Bias Angle for Terzaghi Weighting (ángulo de inclinación mínimo) colocaremos el ángulo de sesgo, teniendo en cuenta el muestreo establecido, y daremos click en ok. Nos mostrara la imagen izquierda y la comparamos a como estaba antes de haber realizado la ponderación de Terzaghi (derecha).

Con ponderación

Sin ponderación

Esta opción se utiliza para aplicar la corrección de Terzaghi teniendo en cuenta el sesgo de muestreo establecido por la orientación de recopilación de datos a lo largo de una orientación determinada. 

La opción Stereonet Overlay se utiliza para mostrar los dos tipos de grillas, Polar o Ecuatorial y si el usuario lo desea una grilla personalizada.

Para usar esta opción nos dirigiremos a la barra de menú VIEW y haremos click sobre la opción S tereonet Over lay.

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Ov erlay el software nos mostrara el siguiente cuadro: Al darle click en en S tereonet Overlay

Chulearemos la opción Show Grid Overlay y en Style colocaremos el tipo de grilla que queramos mostrar en la estereoneta, así respectivamente: r espectivamente:

Polar

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Equatorial

Custom El tipo de grilla Custom permite al usuario agregar una grilla personalizada con un punto base diferente en la estereoneta.



Las opciones Display Options y Contour Options se utilizan para modificar los colores de la estereoneta, del gráfico de contornos y de las Tools .

Di s pla play Options Options y Nos dirigiremos a la barra de menú VIEW y daremos click en Dis C ontour ontour Options Options .

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Aparecerán las siguientes ventanas donde el usuario podrá modificar las preferencias de los colores en la estereoneta y las Tools.

2.6 Trazado de las familias de discontinuidades

Para ubicar las familias de discontinuidades en la estereoneta el usuario deberá dirigirse a la barra de menú SETS.

NOTA: LOS DATOS QUE VEREMOS A CONTINUACIÓN SON TOMADOS DE UN EJEMPLO LLAMADO EXAMPPIT.DIPS6 QUE SE

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ENCUENTRA EN LA CARPETA DIPS 6.0 EXAMPLES UBICADA EN LA CARPETA DE INSTALACIÓN DEL PROGRAMA. 

Add Set Window:

Nos dirigimos a la barra de menú SETS y haremos click en la opción A dd S et Window.

El cursor de mouse se convertirá en una cruz y procederemos a encerrar las áreas de mayor concentración de polos que son las que nos indican las familias de discontinuidades, así:

Al encerrar el área en forma f orma de trapecio y darle click nos aparecerá el siguiente cuadro, donde modificaremos el nombre de la familia y lo que deseas que se muestre en la descripción de la misma.

41

Después le daremos click en ok mostrara el plano de la familia con su descripción de esta manera:

Esta herramienta permite seleccionar un área más o menos trapezoidal ubicándote sobre las concentraciones de polos que se pueden observar en la estereoneta para determinar la familia correspondiente, considerándose este como un plano principal. 

Add Set Freehand:

Nos ubicaremos en la barra de menú SETS y haremos click en la opción A dd S et F reehand reeh and .

reeh and el cursor del mouse se Al hacer click sobre la opción A dd S et F reehand convertirá en una cruz y procederemos a encerrar las áreas con mayor concentración de polos, así:

42

Al encerrar el área esta vez es en forma irregular y al darle click nos aparecerá el siguiente cuadro, donde modificaremos el nombre de la familia y lo que deseas que se muestre en la descripción de la misma.

Después le daremos click en ok mostrara el plano de la familia con su descripción de esta manera:

43

Esta herramienta permite seleccionar un área irregular sobre las concentraciones de polos que se pueden observar en la estereoneta. El usuario puede usarla en los casos que desee tener un plano más exacto de la familia. 

Set From Cluster Analysis:

Nos ubicaremos en la barra de menú SETS y haremos click en la opción S et From Clus Clus ter Anal Analys is .

El programa nos mostrara la siguiente ventana donde colocaremos el tamaño del cono de fricción que va a estar dado por un ángulo en grados.

En el anterior cuadro se ubicara el tamaño del cono deseado en grados, con el cual se encerrara los conjuntos de polos. Al darle click en Select el programa mostrara lo siguiente:

44

Automáticamente el puntero del mouse quedara como un cono de fricción del tamaño del ángulo que le hayamos dado en la ventana anterior, así empezaremos a encerrar las concentraciones de polos como lo vemos en la imagen anterior, cuando tengamos identificadas todas las familias que haya, haremos click en la tecla ENTER.

El programa realizara el cálculo de los planos, generando las áreas trapezoidales alrededor de las zonas seleccionadas. 

Edit Sets: Permite editar las características visuales de las familias, ya sea para modificar su color el nombre y lo que deseas mostrar de este.

Para encontrar esta herramienta nos iremos a la barra de menú SETS y haremos ets , el software nos mostrara la siguiente ventana: click en la opción E dit S ets

45

En este cuadro se encuentran todos los planos (Sets) que hayamos agregado a la estereoneta, mostrando su descripción y permitiendo al usuario cambiar lo que desea que se muestre en la estereoneta y los colores de cada una de ellas. el las.

2.7 Trazado de planos principales (Taludes, Fallas, etc.) Esta opción permite al usuario ingresar el dato geológico de un plano de interés ya sea una falla, un talud, etc.

Ahora nos ubicaremos en la barra de menú PLANES y haremos click en la opción A dd Plane. El software nos mostrara un plano en el cursor y haremos click sobre la estereoneta, inmediatamente aparecerá la siguiente ventana donde ingresaremos los datos geológicos del plano de interés..

46

En esta ventana agregaremos los datos geológicos del plano que vamos a ubicar en la estereoneta en este caso como teníamos configurado, los datos los ingresaremos en Dip/Dip Direction, además de colocar el nombre del plano y su identificación, también se puede configurar lo que se quiera mostrar del plano. Luego haremos click en Ok.

El programa ubicara el plano inmediatamente con los datos que ingresamos y con su etiqueta. 

Edit Plane: esta opción nos permitirá modificar las preferencias de los planos principales.

Para ubicarla nos dirigiremos a la barra de menú PLANES y haremos click en la Plane. opción E dit Plane

47

El programa nos mostrara la siguiente ventana donde se podrán modificar, las características visuales y las etiquetas de los planos que se ingresaron anteriormente.

2.8 Barra de menú Tools La barra de menú Tools nos permite implementar todo tipo de figuras geométricas desde líneas hasta polígonos y cuadros de texto, el usuario podrá utilizar estas herramientas para destacar información relevante en la estereoneta.



Text: esta opción permite ingresar cuadros de texto a la estereoneta para agregar alguna breve descripción o etiqueta que el usuario desea.

Para encontrar nos ubicaremos en la barra de menú TOOLS y luego haremos click en la opción Text.

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Después de hacer click sobre la opción Text haremos click sobre la estereoneta en el lugar que deseamos colocar el texto, aunque después el usuario lo podrá mover a donde desee, el programa nos mostrara la siguiente ventana:

En la parte en blanco escribiremos el texto que deseamos mostrar en la estereoneta, además el programa nos permite colocar etiquetas del proyecto en el que esté trabajando tales como el título, el autor, etc., también puede seleccionar las preferencias del texto tales como el color, el borde, la ubicación hasta su opacidad. Luego haremos click en Ok.

49

El programa nos mostrara el texto en la estereoneta, como vemos en la imagen anterior.



Para agregar cualquier figura geométrica a la estereoneta estereoneta como como un cuadrado, una flecha o un polígono, nos ubicaremos en la barra de menú TOOLS y haremos click en la figura que deseamos graficar, así:

Para empezar seleccionaremos la opción A rr ow (flecha), el cursor del mouse se convierte en una cruz y pasaremos a graficar la flecha en el mapa, haciendo click sobre este y moviendo el mouse hacia donde desee poner la flecha, de la siguiente manera:

50

Como vemos el cursor del mouse está en forma de cruz y seguirá así hasta que decida donde ubicar la posición de la flecha y vuelva a dar click sobre la estereoneta. Ahora de nuevo iremos a la barra de menú TOOLS y haremos click en la opción Polygon

El programa igualmente mostrara igualmente el cursor como una cruz par que el usuario empieza a dibujar el polígono que desea representar en la estereoneta, así:

51

Como vemos en la imagen izquierda el usuario deberá dibujar el polígono que desea y luego de hacer click para encerrarlo, este se mostrara como lo vemos en la imagen derecha, este polígono puede ser movido al lugar que el usuario desee al darle click derecho se puede mandar al frente de la estereoneta o atrás, además de copiarlo copiarlo si así lo desea, desea, de esta manera:

Lo anterior se puede realizar con todos las figuras que el usuario desee graficar y que se encuentran en la barra de menú TOOLS.



La opción Cone permite graficar en la estereoneta un cono de fricción que represente el ángulo de fricción de un material o de un plano de interés. Esta herramienta se utiliza para realizar los análisis cinemáticos.

Para encontrar esta herramienta nos dirigiremos a la barra de menú TOOLS y haremos click en la opción Cone. 52

Inmediatamente el programa nos mostrara la siguiente ventana, en Orientation vamos a colocar el Trend y el Plunge, Plunge, si se desea ubicar el cono en un sitio especifico, en este caso con un Trend de 0 y un Plunge de 90 el cono de fricción estará ubicado en el centro de la estereoneta. Luego haremos click en Ok.

53

El programa nos mostrara la estereoneta con el cono de fricción graficado en el centro. Ahora si no queremos el cono en el centro pero no tenemos las coordenadas de donde queremos ubicarlo, debemos deschulear la opción Orientation y Orientation y darle click en Ok, así:

Al oprimir Ok el cono de fricción quedara en el cursor del mouse y podremos ubicarlo en la posición deseada, de esta manera:

El cursor quedara en forma de cruz y podrá moverlo sobre la estereoneta desplazando el cono de fricción a donde desee y el mismo le va mostrando las coordenadas de la ubicación.



La opción Trend Line se utiliza para representar el rumbo de un plano con una línea en la stereoneta.

54

Nos ubicaremos en la barra de menú TOOLS y haremos click en la opción Trend Line.

Aparecerá en el cursor una línea línea cruzando cruzando todo el mapa mapa estereográfico y al hacer click sobre este, el programa pr ograma nos mostrara el siguiente cuadro:

En esta ventana coloraremos el rumbo en azimut del plano que queremos representar en la estereoneta y daremos click en Ok.

55

Al hacer click en Ok el software genera la línea en el rumbo que le dimos y al pasar el cursor sobre ella nos muestra su Trend. 

Pitch grid con esta herramienta se puede graficar un plano móvil con una grilla convencional.

Nos ubicaremos en la barra de menú TOOLS y haremos click sobre la opción Pitch G rid.

El software nos mostrara una grilla movible con el cursor, luego que esta esté ubicada donde queramos, haremos click sobre el plano estereográfico y la grilla quedara graficada en este, de esta manera:



La opción Measure Angle permite medir el ángulo entre dos puntos.

Nos ubicaremos en la barra de menú TOOLS y haremos click sobre la opción Measur Meas ure e Ang A ng le.

56

Ahora debemos proceder a seleccionar los dos puntos de interés en la estereoneta, para este caso hemos identificado dos polos en la estereoneta y haremos click sobre ellos, así:

Después de haber ubicado y haber hecho click sobre los dos puntos de interés el software nos mostrara la siguiente ventana:

57

En este cuadro el programa nos está mostrando el ángulo entre los planos de los polos que seleccionamos, además si por alguna razón al hacer click en la estereoneta el punto se corrió un poco aquí podemos ubicar correctamente los datos de cada punto y seguir midiendo ángulos entre otros puntos si así lo deseara. 

Select pole permite seleccionar polos de interés en la estereoneta para observar sus características y poder identificarlos rápidamente en la tabla de datos.

Nos ubicaremos en la barra de menú TOOLS y haremos click en la opcion S elect Pole. Po le.

58

Ahora procederemos a seleccionar algunos polos en la estereoneta y vemos lo que ocurre:

Al pasar el cursor sobre un polo este nos mostrara su ID y sus coordenadas, ahora después de seleccionar el polo 113 y el 119, nos ubicaremos en la tabla de datos cambiando de ventana en el programa, así:

Para cambiar de ventana a la tabla de datos nos ubicaremos en la parte inferior i nferior vemos las dos ventanas abiertas, la primera es la de la tabla de datos y la segunda es la de la representación estereográfica. Como se observa en la t abla 59

los puntos identificados con los ID 113 y 119 fueron resaltados ya que esos fueron los que seleccionamos en la estereoneta.

2.9 Ventana de Plot Options Options Esta ventana se encuentra ubicada en la parte izquierda de la estereoneta y permite modificar lo que se muestra en la misma. Con esta herramienta se pueden tener el trazado de contornos, el trazado de polos, los planos principales, las familias de discontinuidades, etc., en la misma estereoneta. Para explicar esta opción nos ubicaremos en la opción Vector Plot que la encontraremos en la barra de menú VIEW.

Este nos mostrara los polos en la estereoneta y los planos principales que hayamos agregado anteriormente ya que las familias hacen parte de estos, lot Options Options . ahora nos ubicaremos en la ventana de P lot

60

La ventana la encontraremos como se muestra en el lado izquierdo de la imagen que sale chuleado solo Pole Vector Display, Legend, Major Planes y Tools, y ahora chulearemos Contours y deschulearemos las opciones Sets y Major Planes, Planes, quedando el plano de esta manera:

61

De esta manera, esta ventana nos permite mostrar lo que queramos en la estereoneta, nos facilita el trabajo para identificar y entender mejor el problema. Se considera una herramienta de mucha utilidad que permite facilitar el trabajo del usuario ya que contiene muchos atajos a opciones que se encuentran en la barra de herramientas y del menú.

2.10 Ventana de Display Settings

Esta ventana se encuentra ubicada debajo de Plot Options y tiene las siguientes subventanas: 

Stereonet Options

1. En Projection nos permite seleccionar el tipo de proyección que el usuario desea utilizar ya sea Equal Area (Equiareal) o Equal Angle (Equiangular). -

E qual qual A rea (Equiareal): La proyección equiareal es aquella que conserva

las áreas pero no los ángulos, en esta tenemos la Falsilla de Schmidt y es utilizada en geología estructural. -

Equal Angle (Equiangular): La proyección equiangular es aquella que

conserva los ángulos pero no las áreas, en esta tenemos la Falsilla de Wulff y y es utilizada en cristalografía. play S ett etting s y haremos click en Ahora nos ubicaremos en la ventana de Dis pla Projection.

62

Al hacer click en esta nos mostrara las dos opciones disponibles de Proyecciones que hemos mencionado antes, haremos click en las dos y nos mostrara la estereoneta de esta manera:

Equal Area

Equal Angle

Cabe aclarar que para los análisis cinemáticos que veremos adelante y todos los l os análisis que el usuario desee realizar sobre discontinuidades se utilizara la proyección equiareal utilizada para geología estructural o podría incurrir en errores. 2. En Hemisphere nos permite seleccionar el hemisferio en el cual queremos ver la representación estereográfica ya sea Sur o Norte.

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Para entender mejor este punto podemos observar la imagen anterior donde se muestra la representación de un plano estereográficamente. Al ser una esfera cortada por un plano se generan dos vistas una en la parte superior (Hemisferio Norte) y otra en la parte inferior (Hemisferio sur) de la esfera. Siendo una la contraparte de la otra por eso al cambiar de hemisferio en la estereoneta los polos cambian su posición 90º. Ahora nos ubicaremos en la ventana Display Settings y haremos click en la opción Hemisphere.

64

Como podemos observar nos muestra dos opciones, hemisferio inferior y hemisferio superior, generalmente se suele trabajar en el hemisferio inferior de la esfera, pero el usuario es libre de escoger en cual se siente más cómodo. Ahora haremos click en las dos opciones y se verán verán de esta manera:

Hemisferio inferior

Hemisferio Superior

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Se observa claramente que las proyecciones son inversas entre ellas ya que una la estamos viendo en la parte inferior de la esfera y la otra en la parte superior de esta. 3. Las siguientes opciones opciones nos permiten permiten modificar las características características de la estereoneta como las etiquetas, el grosor de las líneas, tamaño de la legenda, etc.

Al ubicarnos en esta ventana y observar la configuración que esta esta tiene nuestra estereoneta se vera de esta forma:

Ahora nos volveremos a ubicar en esta ventana pero esta vez deschulearemos las opciones Exterior Ticks, Perimeter Circle, Center Cross y chulearemos Cross 66

Hairs, además subiremos la Legend Scale a 140%, 140% , el cuadro quedara de esta manera:

El software inmediatamente modificara la estereoneta mostrándola así:

Se observan los cambios inmediatamente, el tamaño de la legenda ahora es más grande y no aparecen ni el borde del círculo, ni las delimitaciones de los ángulos exteriores, ni el centro de la estereoneta. Esta opción permite modificar a gusto del usuario las preferencias y aspectos visuales del mapa estereográfico.

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

Stereonet Colors y Default Tool Colors: Estas subventanas las play S ett etting s y nos darán la encontramos minimizadas en la ventana Dis pla opción de modificar los colores de la estereoneta y de todos los planos, polos, familias, líneas y figuras que esta contenga.

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3. ANÁLISIS CINEMÁTICO Es una aproximación que permite una rápida evaluación de condiciones de estabilidad en el diseño de las excavaciones en macizos rocosos, con un fuerte control estructural y una distribución de discontinuidades no homogéneas o isótropas. Este está basado fundamentalmente en las orientaciones de las discontinuidades principales y en el ángulo de rozamiento o fricción de estas. El análisis cinemático permite analizar la estabilidad de los tipos de roturas básicos: planar, cuña y vuelco, descritos por Hoek y Bray (1981).

Tipos básicos de roturas o desplazamientos de bloque en macizos rocosos a favor de planos de discontinuidad. Para proceder a realizar estos análisis de las fallas en el Dips tomaremos el siguiente ejemplo: DATOS GENERALES   



Inclinación del talud final: 45º Altura del talud: 25m Macizo rocoso en en roca sedimentaria con bajo bajo grado de fracturamiento fracturamiento cuyo comportamiento está gobernado por la presencia de estructuras geológicas con un ángulo de fricción de 35º. 35º . Talud a diseñar con orientación: Buzamiento: 45º Dirección de inclinación: 135º

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3.1 Análisis en Falla Planar

El método de Hoek y Bray (1981) está basado en el test de Markland (1972), según el cual el desplazamiento o “rotura planar” se producirá cuando el plano

de discontinuidad tenga un buzamiento (es decir, se incline) en la misma dirección (con un margen de más o menos 20º) que el corte del talud, con un ángulo inferior al del talud pero superior al ángulo ángulo de rozamiento en el plano de discontinuidad.

Condiciones generales: 1. El rumbo del plano de rotura ha de ser más o menos m enos paralelo al del talud (+ o – 20º) 2. El plano de rotura debe aflorar en la cara del talud (menor buzamiento que este). 3. El buzamiento del plano de rotura debe ser mayor que su ángulo de fricción. 4. Necesita de superficies de despegue laterales para permitir la salida del material deslizante. Ejercicio DATOS GENERALES   



Inclinación del talud final: 45º Altura del talud: 25m Macizo rocoso en en roca sedimentaria con bajo bajo grado de fracturamiento fracturamiento cuyo comportamiento está gobernado por la presencia de estructuras geológicas con un ángulo de fricción de 35º. Talud a diseñar con orientación: Buzamiento: 45º Dirección de inclinación: 135º

70

Para comenzar el ejercicio abriremos el archivo EXAMPPIT.dips6 ubicado en la carpeta Dips 6.0 Examples de la carpeta principal del programa, de la siguiente manera, nos iremos a la barra de menú FILE y haremos click en la opcion Open.

El Programa nos mostrara el siguiente cuadro:

Ubicaremos la carpeta donde se encuentra instalado el programa, en mi caso lo encontramos en la carpeta Archivos de Programa en el disco local C, después abriremos la carpeta que mencione antes Dips 6.0 Examples.

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Acá ubicaremos el archivo EXAMPPIT.dips6 y haremos click en A bri r . El software nos abrirá el archivo y lo mostrara de esta manera:

Se observan la representación estereográfica y si el usuario lo desease en la parte inferior se encuentra la otra ventana de la tabla de datos abierta también. Antes de proceder se debe asegurar que en la opción Projection en la ventana Display Settings ubicada al lado inferior izquierdo, se encuentre en EQUAL A R E A ya que continuaremos a realizar análisis cinemáticos de geología estructural.

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Después de tener el archivo abierto se procederá a ubicar las familias en la estereoneta y el plano del talud que como mencionamos antes tiene un buzamiento de 45º y una dirección de buzamiento de 135º. Para ubicar las familias iremos a la barra de menú SETS y haremos click en la S et Window Wi ndow.. opción A dd Set

Ahora se procederá a ubicar ubicar las familias de la siguiente manera:

En la legenda al lado derecho se pueden observar las descripciones y características de cada familia. Para identificar mejor cada familia le colocaremos un color distinto a cada una ets en la barra de menú SETS, así: con la opción E dit S ets

73

El plano estereográfico nos quedara de la siguiente manera:

En la legenda al lado derecho se puede observar el color y las características de cada familia. Ahora procederemos a ubicar el Talud que vendría siendo un plano principal, para esto nos dirigimos a la barra de menú PLANES y haremos click en la opción A dd Plane.

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Nos mostrara la siguiente ventana donde ubicaremos los datos de nuestro talud, que para este ejercicio es un buzamiento de 45º y una dirección de buzamiento de 135º en Label colocaremos Talud y y yo prefiero quitar el ID de Visibility.

Al darle Ok nos graficara el talud en la estereoneta así:

Talud

Para que se pueda distinguir mejor le cambiaremos el color con la opción Edit Planes en la barra de menú PLANES.

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Y ahora si tenemos nuestro plano estereográfico con las familias de discontinuidades y con nuestro talud. Ahora para proceder con el análisis nos ubicaremos en la opción Kinematic Analysis en la barra de menú ANALYSIS .

Al hacer click en la opción Kinematic Analysis nos mostrara la siguiente ventana:

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Seleccionaremos la opción Display Kinematic Analysis ubicada en la parte superior izquierda y haremos click en Ok, inmediatamente aparecerá en la parte lot Options Options la ventana de Kinematic inferior izquierda debajo de la ventana P lot A nalys is :

En esta ventana ingresaremos los datos para el análisis que vamos a realizar, que para este caso será Planar Sliding.

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Entonces para proceder a llenar este cuadro recordaremos los datos generales del ejercicio: DATOS GENERALES   



-

Inclinación del talud final: 45º Altura del talud: 25m Macizo rocoso en en roca sedimentaria con bajo bajo grado de fracturamiento fracturamiento cuyo comportamiento está gobernado por la presencia de estructuras geológicas con un ángulo de fricción de 35º. Talud a diseñar con orientación: Buzamiento: 45º Dirección de inclinación: 135º En S lope D ip colocaremos el buzamiento del talud que en este caso serán 45º. D ir ection ec tion colocaremos la dirección de buzamiento del talud En S lope D ip Dir que en este caso serán 135º. Friction A ngle (ángulo de fricción) será de 35º. El Friction Los limites laterales para la falla planar como mencionamos anteriormente, donde una condición general para que esta ocurra es que el rumbo del plano de rotura ha de ser más o menos paralelo al del talud, eso quiere decir más o menos 20º (+ o – 20º), ósea en este caso serán 20º.

Por lo tanto la ventana nos quedara de la siguiente manera:

Inmediatamente el programa realizará el análisis y las gráficas correspondientes en la estereoneta de manera que el grafico queda así:

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Limites laterales + o – 20º

Cono ángulo de fricción: 35º

Polo del talud

Envolvente de fricción Área de ries o de falla lanar

Análisis cinemático de falla planar. planar. En la imagen se pueden observar los parámetros antes expuestos. El software nos genera un cono de fricción que representa el ángulo de fricción de la superficie de contacto, los límites laterales del azimut, la envolvente de fricción f ricción y el área de riesgo para falla planar, que se encuentra delimitada por el ángulo de fricción, la envolvente de fricción y los limites laterales. NOTA: La envolvente de fricción es un cono de fricción que se encontrara ubicado entre el centro de la falsilla y el polo del talud. ANÁLISIS DE RESULTADOS RESULTADOS: Como se mira en la gráfica se genera un área de riesgo de falla planar. Para que esta falla ocurra alguna familia de discontinuidades debería caer dentro del área de riesgo y este no es el caso, ya que solo se encontró un polo en esta zona, por lo tanto la familia 2 no presenta riesgo de falla planar. Para que se pueda generar una falla de tipo planar el buzamiento del talud debería ser mayor, ya que como vemos no se cumple una condición general, que dice que el plano de rotura deberá tener menor buzamiento que el talud y en este caso es lo contrario porque el buzamiento de la familia 2 es 56º y el del talud de 45º. Al apreciar todo esto se concluye concluye que el talud no no presenta riesgo de falla planar. El software nos muestra el análisis en la legenda, donde nos dice que solo 1 polo de los 303 quedo dentro del área de riesgo lo que quiere decir una probabilidad de falla del 0,33% la cual se considera nula.

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3.2 Análisis de falla en cuña

La “rotura en cuña” puede ocurrir cuando la intersección de las dos

discontinuidades que forman la cuña se inclina en la misma mi sma dirección que el corte o talud (con un margen de + o – 20º), y el ángulo de inclinación (o imersion) sea menor que el ángulo del corte pero mayor que el ángulo de rozamiento en los planos de la discontinuidad (Hoek y Bray, 1981).

Condiciones generales 1. Los planos de discontinuidad deben salir a la cara del talud. 2. La intersección de dos planos formando una línea de intersección la cual su buzamiento debe ser menor que el del talud. 3. El buzamiento de la línea de intersección debe ser mayor al ángulo de fricción. 4. La diferencia entre la dirección de inclinación de la cuña con respecto a la dirección de inclinación del talud deber entre + o – 20º. Ejercicio DATOS GENERALES   




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Talud


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Y ahora si tenemos nuestro plano estereográfico con las familias de discontinuidades y con nuestro talud. Después haber marcado todas las familias y el plano del talud, nos ubicaremos en la opción Kinematic Analysis que se encuentra en la barra de menú ANALYSIS.

En esta ventana se ingresaran los datos para el análisis que queremos realizar, Wedg e S liding (Falla en cuña). que para este caso será Wedg Entonces para proceder a llenar este cuadro recordaremos los datos generales del ejercicio: 86

DATOS GENERALES   



-

Inclinación del talud final: 45º Altura del talud: 25m Macizo rocoso en en roca sedimentaria con bajo bajo grado de fracturamiento fracturamiento cuyo comportamiento está gobernado por la presencia de estructuras geológicas con un ángulo de fricción de 35º. Talud a diseñar con orientación: Buzamiento: 45º Dirección de inclinación: 135º En S lope D ip colocaremos el buzamiento del talud que en este caso serán 45º. D ir ection ec tion colocaremos la dirección de buzamiento del talud En S lope D ip Dir que en este caso será 135º. Friction A ngle (ángulo de fricción) será de 35º. El Friction teral Limit Li mit como En L ateral como vemos está en gris, no influye en este análisis.

Por lo tanto la l a ventana nos quedara de la siguiente manera:

Inmediatamente el programa realizará el análisis y las gráficas correspondientes en la estereoneta de manera que el grafico queda así:

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Int. Familia 1 3

Cono de fricción = 90º - 35º = 55 º Talud

Int. Familia 3 y 4

Int. Familia 1 y 4

Int. Familia 2 y 3

rea de riesgo de falla en cuña

Int. Familia 1 2

Análisis cinemático de falla en cuña cuña Int. = Intersección Para entender la gráfica, miremos lo que esta contiene. Observamos un cono de fricción de 55º que va a ser el resultado de restarle a 90º el ángulo de fricción que en este caso es de 35º, el plano del talud y un área de riesgo de falla en cuña delimitada por los dos anteriores. También se deben ubicar las intersecciones de los planos de las familias ya que estas son las que pueden generar la falla en cuña. ANÁLISIS DE DE RESULTADOS: RESULTADOS: Se observa observa en la gráfica un un área área de de riesgo riesgo de falla en cuña. Para que esta falla pueda ocurrir alguna intersección de dos familias deberían caer en esta zona, pero como podemos ver existen intersecciones que se encuentran cerca pero no dentro del área de riesgo. Para que se pueda generar una falla en cuña el buzamiento del talud debería ser mayor, debido que este es menor que el buzamiento de los planos de intersección no cumple con una condición general. Al tener en en cuenta lo expuesto expuesto anteriormente, el talud no presenta riesgo de de falla en cuña. El software nos muestra el análisis en la legenda, donde nos dice que de las 45731 intersecciones 679 están en el área de riesgo lo que quiere decir una probabilidad de falla del 1,48% la cual se considera nula.

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3.3 Análisis de falla por vuelco

La “rotura por vuelco” (toppling) implica deslizamientos interbloques (Goodman,

1989), y la condición para que ello se produzca es que la suma del ángulo complementario al buzamiento de las discontinuidades más el ángulo de rozamiento sea inferior al ángulo de buzamiento del corte o talud.

Condiciones generales: 1. La inclinación del talud y la inclinación del sistema de discontinuidades deben ser mayor a 65º. 2. El sistema de discontinuidades debe tener un buzamiento contrario a la inclinación del talud, pero con rumbos paralelos o subparalelos con una tolerancia de + o – 30º. Ejercicio DATOS GENERALES   




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Talud


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Y ahora si tenemos nuestro plano estereográfico con las familias de discontinuidades y con nuestro talud. Después haber marcado todas las familias y el plano del talud, nos ubicaremos en la opción Kinematic Analysis.

En esta ventana se ingresaran los datos para el análisis que queremos realizar, que para este caso será Flexural Toppling (Falla por volcamiento). Entonces para proceder a llenar este cuadro recordaremos los datos generales del ejercicio:

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DATOS GENERALES   



-

Inclinación del talud final: 45º Altura del talud: 25m Macizo rocoso en en roca sedimentaria con bajo bajo grado de fracturamiento fracturamiento cuyo comportamiento está gobernado por la presencia de estructuras geológicas con un ángulo de fricción de 35º. Talud a diseñar con orientación: Buzamiento: 45º Dirección de inclinación: 135º En S lope D i p colocaremos el buzamiento del talud en este caso serán 45º. D ir ection ec tion colocaremos la dirección de buzamiento del talud En S lope D ip Dir que en este caso será 135º. Friction A ngle (ángulo de fricción) será de 35º. El Friction Los limites laterales para la falla por vuelco como mencionamos anteriormente donde una condición general para que esta ocurra es que el rumbo del plano de rotura ha de ser más o menos paralelo al del talud eso quiere decir más o menos 30º(+ o – 30º) ósea en este caso serán 30º.

Por lo que nuestra ventana de Kinematic Analysis quedara de la siguiente manera:

Inmediatamente el programa realizará el análisis y las l as gráficas correspondientes en la estereoneta de manera que el grafico queda así:

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Limites laterales + o – 30º

Plano de límite de vuelco

rea de riesgo de falla por vuelco

Análisis cinemático de falla por vuelco vuelco En la gráfica se pueden identificar los limites laterales, el área de riesgo de falla por vuelco y el plano de límite de vuelco, el cual tendrá la misma dirección de buzamiento que el talud y su buzamiento va a ser igual al buzamiento del talud menos el ángulo de fricción, eso quiere decir 45º - 35º = 10º, por lo tanto el plano de límite de vuelco será 10º/135º buzamiento y dirección de buzamiento respectivamente. ANÁLISIS DE RESULTADO: Se observa en la gráfica el área de riesgo de falla por vuelco. Para que esta falla puedo ocurrir el polo de alguna familia debería caer en esta zona de riesgo, vemos varios polos de la familia 4 dentro de esta región pero la familia como tal no presenta riesgo de falla por vuelco. Además como se sabe que una de las condiciones principales para se de una falla por vuelco es que el talud deba ser mayor a 65º y en este caso tenemos uno de 45º ya por esa razón el talud no presenta riesgo de falla por vuelco. Por lo tanto para que esta falla pueda ocurrir el buzamiento del talud debe ser mayor a 65º. Con lo anterior mencionado se concluye que el talud no presenta riesgo de falla por vuelco. El software nos muestra el análisis en la legenda, donde nos dice que 20 polos de los 303 quedaron dentro del área de riesgo lo que quiere decir una probabilidad de falla del 6,60%.

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CONCLUSIONES













El Dips es un programa de fácil manipulación manipulación que puede ser de mucha utilidad. Se presentan presentan un manual de de usuario completamente en español español donde donde se se explica de un manera clara las opciones y características que el software ofrece. Se observó observó como el programa de una manera sencilla sencilla nos permite el cálculo para el análisis de estabilidad de un talud sin complicación alguna y de fácil interpretación. Se logró mostrar y explicar los casos y las condiciones generales para que los distintos tipos de fallas en un talud puedan ocurrir. El software presenta un poco poco de simplicidad debido a que este este no muestra cálculos de factores de seguridad como otros programas. El programa programa permite exportar ficheros con con los los datos de orientación orientación de los planos principales para su uso en los cálculos de caídas de cuñas con programas como SWEDGE Y UNWEDGE, en los que si se obtiene factores de seguridad y en los que se puede analizar la contribución de elementos de sujeción.

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RECOMENDACIONES

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Se recomienda recomienda tener tener a mano un un diccionario diccionario técnico técnico de inglés para minería y geología para las palabras que no se comprendan. Tener una una datación verdadera y una cantidad suficiente suficiente de datos para para poder realizar un estudio adecuado. Apoyarse en otros otros softwares softwares como por ejemplo ejemplo el Unwegde que genera genera diversos tipos de análisis y presenta factores de seguridad.

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BIBLIOGRAFÍA -

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ANÁLISIS CINEMÁTICO DE TALUD ROCOSO PARA AMPLIACIÓN DE VÍA K21+200 ENTRE YOPAL – LABRANZAGRANDE, CAMILO ANDRÉS GARCÍA DÍAZ Y NELSON ORLANDO RODRÍGUEZ GAFARO, INGENIEROS CIVILES (2013). ANÁLISIS CINEMÁTICO DE TALUDES -APLICACIÓN DEL SOFTWARE DIPS- ING. GUILLERMO RODRÍGUEZ C. ESPECIALISTA EN GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA (2015). DUCAN C WILLIE Y CGISTOPHER WHAH. ROCK SLOPE ENGIENEERING Civil and Mining INSTITUTO NACIONAL DE VIAS. Manual de Estabilidad de Taludes. 1998 http://www.rocscience.com/downloads/dips/webhelp/tutorials/Dips_Tutorial s.htm http://www.rocscience.com/products/Dips.asp http://documents.mx/documents/tutorial-dips-espanolpdf.html

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Manual Del Software Dips 6.0

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