Este documento presenta un análisis probabilístico tridimensional de estabilidad y evaluación de riesgo de falla en un acantilado costero. Se realizaron investigaciones geotécnicas que caracterizaron los suelos como material grueso y fino. Luego de un análisis de estabilidad estática y pseudoestática, se encontró alto riesgo de falla en dos de las tres zonas estudiadas. Finalmente, se presenta un análisis de riesgo usando el método FMEA y se dan recomendaciones para mejorar

2. "Desafortunadamente, los suelos fueron
fabricados por la naturaleza y no por el
hombre, y los productos de la naturaleza
son siempre complejos. El suelo natural
nunca es uniforme, Sus propiedades
cambian de punto a punto mientras que
nuestro conocimiento de sus propiedades
solo se limita a los pocos sitios de la
extracción de las muestras...”
Karl von Terzaghi

3. 3D PROBABILISTIC STABILITY ANALYSIS AND
RISK ASSESSMENT OF FAILURE ON THE
BARRANCO CLIFF
Alcides Cordova, E&I WSP Perú, Lima.
Luis Raygada, Universidad San Ignacio de Loyola, Lima.

4. Contenido
1.- Introducción
2.- Área de Análisis.
3.- Investigaciones Geotécnicas.
4.- Caracterización Geotécnica.
5.- Análisis de Estabilidad.
6.- Análisis de Riesgo.
7.- Resultados
8.- Conclusiones y Recomendaciones

5. Introducción
Problema

6. Área de Análisis

7. Zona Fit Test Slope Failure
Failure
Type
Condition
• Zona 1 –
Bajada de
Armendáriz.
• Zona 2 –
Bajada de
Baños.
• Zona 3 –
Pedro de
Osma
• Kolmogorov-
Smirnov.
• Anderson-
Darling
• Ryan-Joiner
• Downstream • Global • Circular
• Static
• Psedo-Static

8. Investigaciones Geotécnicas
1.- Investigaciones Geotécnicas Previas
- Excavaciones de calicatas (47)
- Ensayos de Propiedades Física (51)
- Ensayos de Compresión Triaxial, y Corte Directo (71)
2.- Investigaciones Geotécnicas Actuales
- Excavaciones de calicatas (4)
- Ensayos de Propiedades Física (7)
- Ensayos de Compresión Triaxial CD 6” mediante curva homotética.
.

9. Caracterización Geotécnicas
Material Grueso
- Granulometría.
Calicata SUCS
Media
Grava (%) Arena (%) Finos (%)
TP20-BC -28 a 44 y
TP20-01 a TP20-05
GP, GW 70,5 24,5 5,0
SM, SC 4,0 66,0 30,0

10. Caracterización Geotécnicas
Material Grueso
- Peso Unitario.
- Parámetros de Resistencia.
Material SUCS
Ángulo de Fricción
f (°)
Cohesión
C (kPa)
Media D.S Media D.S
Material Grueso GP, GW 40,9 5,8 39,9 23,8

11. Caracterización Geotécnicas
Material Fino
- Granulometría.
Calicata SUCS
Media
Grava (%) Arena (%) Finos (%)
TP20-BC -28 a 44 CL, ML 1,5 14,0 84,5

12. Caracterización Geotécnicas
Material Fino
- Peso Unitario.
- Parámetros de Resistencia.
Material SUCS
Ángulo de Fricción
f (°)
Cohesión
C (kPa)
Media D.S Media D.S
Material Fino CL, ML 25,0 3,9 72,8 22,1

13. Análisis de Estabilidad
Condiciones de Análisis
Consideraciones
• Material Grueso: Debido a la mayor presencia en la zona, solo se consideró el material grueso compuesto por GP y
GW.
• Material Fino: Debido a la menor potencia en la zona y a la data insuficiente, no se consideró el material fino.
• Solo se consideraron valores de cohesión (c)menores e iguales a 40 kPa, debido al origen del material (Sánchez,

14. Análisis de Estabilidad
Desarrollo de Análisis
- Prueba de Normalidad – Material Grueso
Material
Grueso
Kolmogorov-
Smirnov (K-S)
Anderson-Darling
(A-D)
Ryan-Joiner
(R-J) N
KS p-value AD p-value RJ p-value
Ángulo de
Fricción
0,156 >0,150 0,441 >0,100 0,968 >0,100 17,0
Cohesión 0,162 >0,150 0,374 >0,100 0,977 >0,100 17,0

15. Análisis de Estabilidad
Desarrollo de Análisis
- Generación de Muestras - LHS
Material SUCS
Peso
Unitario
(kN/m3)
Ángulo de Fricción
f (°)
Cohesión
C (kPa)
Media
D.S
Rel.
Max
Rel.
Min
Media
D.S
Rel.
Max
Rel.
Min
Material
Grueso
GP, GW 22,5 43,35 2,80 4,65 3,35 30,35 6,70 9,65 10,35

16. Análisis de Estabilidad
Resultados de Análisis
ZONA
1
–
BAJADA
DE
ARMENDÁRIZ
Estático
Pseudo-Estático

17. Análisis de Estabilidad
Resultados de Análisis
ZONA
2
–
BAJADA
DE
BAÑOS
Estático
Pseudo-Estático

18. Análisis de Estabilidad
Resultados de Análisis
ZONA
3
–
PEDRO
DE
OSMA
Estático
Pseudo-Estático

19. Análisis de Estabilidad
Resumen de Resultados
Zona Análisis(1)
Probabilidad de Falla (PoF) Factor de Seguridad Media (FoS)
Spencer GLE Spencer GLE
Zona 1 – Bajada de Armendáriz
Estático 54,4% 66,7% 0,95 0,96
Pseudo-estático 97,7% 100,0% 0,88 0,76
Zona 2 – Bajada de Baños
Estático 0,0% 0,0% 1,56 1,55
Pseudo-estático 9,1% 94,7% 1.12 0,97
Zona 3 – Pedro de Osma
Estático 35,5% 42,2% 0,99 1,00
Pseudo-estático 100,0% 100,0% 0,89 0,89
Notas:
(1) Para la condición Pseudo-estática se consideró un PGA de 0,46 y un Kh de 0,23 (CIISMID, 2015), según el criterio de Hynes-Griffin y Franklin,
1984.

20. Análisis de Riesgo
Metodología FMEA (Failure mode and effects analysis)
I. Identificar los modos potenciales de falla.
II. Evaluación de causas potenciales de falla.
III. Identificación de efectos o consecuencias de la falla.
IV. Identificación del área de riesgo.
V. Mecanismos de control existentes.
VI. Probabilidad de falla y la consecuencia asociado.
VII. Calificación de riesgo actual.
VIII.Mecanismos de control adicionales.
IX. Calificación de riesgo residual.

21. Análisis de Riesgo
Identificación y Evaluación de Modo Potencial de Falla
Modo Potencial de Falla
Structural failure / Falla de la
estructura del dique y/o taludes
Trigger
• Inestabilidad del talud del acantilado debido a
condiciones normales (Falla estructural del talud).
• Inestabilidad del talud del acantilado debido a
eventos sísmicos (Falla estructural del talud).

22. Análisis de Riesgo
Identificación de Área de Riesgo

23. Análisis de Riesgo
Criterios de Probabilidad
Puntuación Descripción Probabilidad(1)
1 Raro Ninguna evidencia de inestabilidad.
< 1,5% de probabilidad de
ocurrencia
2 Improbable Poca a inestabilidad extraña evidente.
1,5% hasta 10% de probabilidad de
ocurrencia
3 Posibles Inestabilidad significativa evidente.
10% hasta 20% de probabilidad de
ocurrencia
4 Probable Número significativo de pendientes inestables.
20% hasta 50% de probabilidad de
ocurrencia
5 Muy Probable Generalmente evidente inestabilidad. > 50% de probabilidad de ocurrencia
Nota:
(1) Según los criterios de aceptabilidad propuestos por Kristen (1983).

24. Análisis de Riesgo
Criterios de Consecuencia
Nota:
Adaptado del Global Industry Standard On Tailings Management (2020) de la ICMM
Nivel Puntuación Salud y Seguridad Medio Ambiente Social y/o Patrimonio Cultural Reputación
Insignificante 1 No requiere tratamiento médico.
Daño limitado a un área mínima de
baja importancia.
Daño reparable de bajo nivel a estructuras
comunes.
Preocupación pública
restringida a quejas locales.
Menor 2
Primeros auxilios menores - sin impacto
incapacitante en las personas.
Efectos menores en el entorno
biológico o físico.
Impactos menores a mediano plazo en la
población local.
Daño reparable.
Atención y reclamos menores,
adversos del público local o de
los medios.
Moderado 3
Lesión tratada medicamente sin
impacto permanente.
Efectos moderados a corto plazo pero
que no afectan la función del
ecosistema.
Problemas sociales en curso.
Daños permanentes a las estructuras/
elementos de importancia cultural.
Atención de los medios y/o
mayor preocupación por parte
de la comunidad local.
Mayor 4 Lesión de tiempo perdido.
Graves efectos ambientales a medio
plazo.
Problemas sociales graves en curso. Daño
significativo a estructuras / elementos de
importancia cultural.
Atención adversa significativa
de los medios
nacionales/públicos.
Catastrófico 5
Fatalidad o lesiones múltiples
incapacitantes graves (permanentes)
potencialmente mortales..
Deterioro ambiental muy grave a largo
plazo de la función del ecosistema.
Graves impactos sociales. Daño significativo
a mediano plazo a estructuras/elementos de
importancia cultural.
Graves protestas públicas o
mediáticas (cobertura
internacional).

25. Análisis de Riesgo
Matriz de Riesgo
Consecuencia
1. Insignificante 2. Menor 3. Moderado 4. Mayor 5. Catastrófico
Probabilidad
5. Muy
probable
5 10 15 20 25
4. Probable 4 8 12 16 20
3. Posible 3 6 9 12 15
2. Improbable 2 4 6 8 10
1. Raro 1 2 3 4 5

26. Análisis de Riesgo
Resultados
Zona
Modo de
Falla
Descripción Probabilidad Consecuencia
Nivel de
Riesgo
Zona 1 – Bajada de
Armendáriz
Falla
Estructural en
el Talud
Debido a las
condiciones normales
Muy Probable Mayor Alto (20)
Debido a eventos
sísmicos
Muy Probable Catastrófico Alto (25)
Zona 2 – Bajada de
Baños
Debido a las
condiciones normales
Raro Mayor Medio (4)
Debido a eventos
sísmicos
Posible Catastrófico Alto (15)
Zona 3 – Pedro de
Osma
Debido a las
condiciones normales
Probable Mayor Alto (16)
Debido a eventos
sísmicos
Muy Probable Catastrófico Alto (25)

27. Conclusiones
Análisis de Estabilidad:
• Para la Zona 1 – Bajada de Armendáriz y Zona 3 – Pedro de Osma, se verifica que los valores de PoF obtenidos en condición
estática y pseudo-estática exceden ampliamente el valor de <5% recomendado por Kristen (1983).
• Para la Zona 2 – Bajada de Baños, se verifica que los PoF obtenidos en condición estática no exceden el valor de <5%
recomendado por Kristen (1983), caso contrario a los valores en condición pseudo-estática.
Análisis de Riesgo:
• Para la Zona 1 – Bajada de Armendáriz, el nivel de riesgo debido a condiciones normales y debido a eventos sísmico es ALTO (20)
y ALTO (25), respectivamente.
• Para la Zona 2 – Bajada de Baños, el nivel de riesgo debido a condiciones normales y debido a eventos sísmico es MEDIO (4) y
ALTO (15), respectivamente.
• Para la Zona 3 – Pedro de Osma, el nivel de riesgo debido a condiciones normales y debido a eventos sísmico es ALTO (16) y
ALTO (25), respectivamente.
Generales:
• Se concluye que la condición estática y pseudo-estática presentan valores de Pearson de 0,42 ≤ r ≤ 0,88, lo que significa una
correlación MODERADA A ALTA de los parámetros de resistencia.

28. Recomendaciones
• Ampliar la recopilación de datos, con el fin de obtener un mayor grado de representatividad y un amplio rango de valores. Est os
valores deben ser obtenidos de ensayos de corte directo o triaxiales a gran escala consolidados drenados (CD).
• Extender el análisis a todos los distritos que componen la Costa Verde y adicionar análisis de deformaciones y de caída de ro cas,
con el fin de obtener los niveles de riesgo completos y reales, y así poder tomar medidas correctivas en las zonas que presen ten
niveles de riesgo medio a alto.
• Se recomienda caracterizar el material grueso mediante ensayos triaxiales consolidados drenados (CD) a gran escala, o en su
defecto, el uso métodos de escalamiento o curvas homotéticas, con el fin de poder obtener parámetros de resistencia acorde al
tamaño y nivel de confinamiento del material.
• Dar mayor uso a los análisis probabilísticos y limitar el uso de determinísticos, debido a que el material grueso y fino menu do
exhiben propiedades altamente heterogéneas, los cuales pueden llegar a tener un gran impacto en el comportamiento geotécnico.
• Tomar medidas correctivas a la Zona 1 y Zona 3, debido a que presentan un nivel de riesgo alto. Se recomienda implementar
medidas de control adicional mediante métodos de estabilidad invasivos como: la modificación de la geometría (banqueteo),
elementos estructurales resistentes (anclajes) o medidas de control superficial (revegetación). Asimismo, se recomienda la
inclusión de un programa de monitoreo que incluya tipos de lectura como: la observación visual o la instalación de hitos de
monitoreo, siguiendo una frecuencia de lectura mensual a trimestral.