Landslide dynamics

Storyboard

If it's determined that a slope has the potential to experience a landslide, it's crucial to study how this might occur to understand the risks involved. This way, preventive measures can be taken to minimize as much as possible the potential indirect damage caused by the landslide.

>Model

ID:(384, 0)


Stability Condition

Description

Si analizamos las fuerzas sobre un terraplén notaremos que se puede dar una situación en que una parte del suelo esta expuesto a fuerzas tales que no logra la adhesión necesaria al resto del suelo precipitándose. De darse una situación de este tipo hablamos de que el terraplén es inestable.

Para comprender cuando se da esta situación se debe modelar un terraplén y mostrar que cualquier elemento que consideremos esta sujeto a fuerzas en que el roce asegura que no se desplace.

ID:(1135, 0)


Caso Largo

Description

En el caso largo no ocurre un quiebre y todo el cuerpo se desliza:

![Suelo](showImage.php)

Caso largo

ID:(7987, 0)


Zonas de inestabilidad

Description

En general el peligro de desizamiento se incrementa por

- construcción de caminos
- desforestación
- fallas tectonicas
- los cimientos locales son debiles
- pendiente del terreno

Con ello se logra desarrollar un mapa de peligro de deslizamiento:




ID:(9274, 0)


Landslide dynamics

Description

If it's determined that a slope has the potential to experience a landslide, it's crucial to study how this might occur to understand the risks involved. This way, preventive measures can be taken to minimize as much as possible the potential indirect damage caused by the landslide.

Variables

Symbol
Text
Variable
Value
Units
Calculate
MKS Value
MKS Units
$\mu$
mu
Coefficient of friction
-
$F_c$
F_c
Cohesive force
N
$h$
h
Column height
m
$L$
L
Cutting length
m
$\rho_w$
rho_w
Densidad del Agua
kg/m^3
$\rho_b$
rho_b
Dry bulk density
kg/m^3
$D$
D
Flow range
m
$F_s$
F_s
Force parallel to the plane
N
$f_c$
f_c
Force per grain
N
$F_r$
F_r
Friction Force
N
$V$
V
Gravitational potential energy
J
$w_c$
w_c
Height of a clay plate
m
$F_t$
F_t
In-plane tensile force
N
$H$
H
Layer height
m
$l_c$
l_c
Length and width of a clay plate
m
$g_a$
g_a
Mass fraction of sand in the sample
-
$M_g$
M_g
Mass of gas in the soil
kg
$M_w$
M_w
Mass of water in the soil
kg
$f$
f
Porosity
-
$\theta$
theta
Slope angle of the hillside
$L$
L
Soil layer length
m
$\rho_s$
rho_s
Solid Density
kg/m^3

Calculations


First, select the equation:   to ,  then, select the variable:   to 

Symbol
Equation
Solved
Translated

Calculations

Symbol
Equation
Solved
Translated

 Variable   Given   Calculate   Target :   Equation   To be used



Equations


Examples

Si analizamos las fuerzas sobre un terrapl n notaremos que se puede dar una situaci n en que una parte del suelo esta expuesto a fuerzas tales que no logra la adhesi n necesaria al resto del suelo precipit ndose. De darse una situaci n de este tipo hablamos de que el terrapl n es inestable.

Para comprender cuando se da esta situaci n se debe modelar un terrapl n y mostrar que cualquier elemento que consideremos esta sujeto a fuerzas en que el roce asegura que no se desplace.

(ID 1135)

Las fuerza de tracci n

$ F_t =( M_s + M_w ) g \sin \theta $



se puede rescribir con la masa solida

$M_s=(1-f)\rho_s L \Delta H$



y la masa de agua

$ M_w = \rho_w f L \Delta h \cos \theta $



de la forma

$ F_t =((1- f ) \rho_s H + f \rho_w h \cos \theta ) g L \Delta \sin \theta $

(ID 3163)

Las fuerza de tracci n

$ F_r = \mu ( M_s + M_w ) g \cos \theta - F_w ) $



se puede rescribir con la masa solida

$M_s=(1-f)\rho_s L \Delta H$



y la masa de agua

$ M_w = \rho_w f L \Delta h \cos \theta $



ademas de la fuerza hidrostatica

$ F_w = \rho_w g (1- f ) L \Delta h $



por lo que queda de la forma

$ F_r = \mu (((1- f ) \rho_s H + f \rho_w h \cos \theta ) \cos \theta - (1- f ) \rho_w h ) g L \Delta $

(ID 4499)

Para simplificar la notaci n de la fuerza de cohesi n

$ F_c = N f_m $



la expresi n para el numero de enlaces

$ N =\displaystyle\frac{ \rho_b }{ \rho_s }\displaystyle\frac{ f_k S }{ l_c w_c }$



y la seccion no saturada

$ S =( H - h \cos \theta ) \Delta $



se obtiene

$ F_c =\displaystyle\frac{ \rho_b f_m f_k }{ \rho_s l_c w_c }( H - h \cos \theta ) \Delta $

(ID 4500)

La energ a potencial gravitacional se calcula de la masa y altura del cuerpo

$ V =( M_s + M_w ) g \displaystyle\frac{1}{2} L sin \theta $



en que se tienen que tomar las masas del suelo

$M_s=(1-f)\rho_s L \Delta H$



y del agua

$ M_w = \rho_w f L \Delta h \cos \theta $



La altura del centro de masa corresponde al cateto opuesto de un triangulo donde el angulo es la inclinaci n y la hipotenusa la mitad del largo de corte L/2. Con ello la energ a potencial gravitacional se calcula de

$V=\displaystyle\frac{1}{2}((1-f)\rho_sH+f\rho_wh\cos\theta) g L sin\theta$

(ID 10645)

La energ a potencial gravitacional se calcula de la masa y altura del cuerpo

$ V = - m_g g z $



en que se tienen que tomar las masas del suelo M_s y la masa del agua M_w. Por otro lado la altura del centro de masa corresponde al cateto opuesto de un triangulo donde el angulo es la inclinaci n y la hipotenusa la mitad del largo de corte L/2. Con ello la energ a potencial gravitacional se calcula de

$ V =( M_s + M_w ) g \displaystyle\frac{1}{2} L sin \theta $

(ID 4501)

La fuerza total que act a en el plano es la fuerza de tracci n gravitacional

$ F_t =( M_s + M_w ) g \sin \theta $



menos la fuerza de roce

$ F_r = \mu ( M_s + M_w ) g \cos \theta - F_w ) $



y menos la fuerza de cohesi n

$ F_c = N f_m $



lo que resulta en una fuerza total de

$ F_s = F_t - F_r - F_c $

(ID 20)

El sistema se vuelve inestable al momento de que la fuerza total

$ F_s = F_t - F_r - F_c $



se vuelve nula

$ F_t - F_r - F_c =0$


(ID 4496)

En el caso largo no ocurre un quiebre y todo el cuerpo se desliza:

![Suelo](showImage.php)

Caso largo

(ID 7987)

Si se observan las fuerzas de tracci n

$ F_t =((1- f ) \rho_s H + f \rho_w h \cos \theta ) g L \Delta \sin \theta $



y roce

$ F_r = \mu (((1- f ) \rho_s H + f \rho_w h \cos \theta ) \cos \theta - (1- f ) \rho_w h ) g L \Delta $



con con la fuerza de cohesi n

$ F_c =\displaystyle\frac{ \rho_b f_m f_k }{ \rho_s l_c w_c }( H - h \cos \theta ) \Delta $



se tiene la condici n de inestabilidad

$ F_t - F_r - F_c =0$



define los largos L mediante

$L_c=\displaystyle\frac{\rho_bf_kf_m}{g\rho_sl_cw_c}\displaystyle\frac{(H-h\cos\theta)}{((1-f)\rho_sH+f\rho_wh\cos\theta)(\sin\theta-\mu\cos\theta)-(1-f)\rho_wh}$



El cerro es por ello estable si el largo de corte es mas largo que la ladera hasta la parte mas alta.

(ID 4497)

Como la energ a potencial

$ V =( M_s + M_w ) g \displaystyle\frac{1}{2} L sin \theta $



se transforma en cin tica y esta a su vez via el roce en calor se puede estimar la distancia recorrida considerando que la energ a disipada es igual a la fuerza de roce por el camino recorrido.

Si se asume que la mayor disipaci n ocurre en el valle sin inclinaci n la fuerza de roce se puede considerar con

$ F_r = \mu ( M_s + M_w ) g \cos \theta - F_w ) $



y

$ F_w = \rho_w g (1- f ) L \Delta h $



bajo un angulo de inclinaci n nula. De esta forma el camino recorrido ser a.

$ D =\displaystyle\frac{ L \sin \theta }{2 \mu \left(1-\displaystyle\frac{(1- f ) M_w }{ f ( M_s + M_w )}\right)}$


(ID 3165)

En general el peligro de desizamiento se incrementa por

- construcci n de caminos
- desforestaci n
- fallas tectonicas
- los cimientos locales son debiles
- pendiente del terreno

Con ello se logra desarrollar un mapa de peligro de deslizamiento:




(ID 9274)


ID:(384, 0)