3. clasificacion de suelos
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Tabla para clasificar suelosTRANSCRIPT
CLASIFICACION DE SUELOS Y LAS ROCAS
CLASIFICACION DE SUELOS
La determinación y cuantificación de las diferentes propiedades de unsuelos tiene como objetivo establecer la división sistemática de losdiferentes tipos de suelos existentes atendiendo a la similitud de suscaracterística físicas y sus propiedades geomecanicas.
Una adecuada y rigurosa clasificación permite tener una primera ideaacerca del comportamiento que cabe esperar de un suelo como suelo decimentación, a partir de propiedades de sencilla determinación,normalmente suele ser suficiente conocer la granulometría y plasticidadde un suelo para predecir su comportamiento mecanico.
Clasificación primaria de suelos
Utiliza una nomenclatura fundamental común, válida en todos los casos, que ubica cada unode los suelos existentes en alguno de estos grandes grupos:
CASCAJO O GRAVAS, ARENAS
LIMOS, ARCILLAS
SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS
Los suelos de los dos primeros grupos, cascajos y arenas, son llamados GRUESOS oGRANULARES o, simplemente, no cohesivos; en razón del tamaño de sus granos pueden seridentificados a simple vista.
Los siguientes dos grupos, limos y arcillas, son llamados suelos FINOS o cohesivos, si estánformados de partículas llamadas arbitrariamente finas, no apreciables a simple vista, o si laproporción de estas en el agregado es tal que su influencia en el comportamiento del suelopredomina sobre la de los granos gruesos
Clasificación por origen
Se refiere ya sea a los elementos componentes del depósito o a su constitución.Así, a partir de los componentes, los suelos pueden clasificarse en inorgánicos yorgánicos, que pueden ser de origen animal o vegetal.Cuando se tienen en cuentalos efectos de su formación, y estos son los responsables de su estado actual,podrán clasificarse así:
Residuales: Formados por materiales desintegrados encontrados encima de lacorteza rocosa, en varios estados de cementación y que no han sido sujetos aprocesos de transporte. El tamaño de los granos es indefinido.
Transportados: Llevados a su localización actual por algún medio: agua, viento,glaciales o gravedad. En el capítulo primero se hace una descripción de estos.
Clasificación por tamaño de granulación
Grava finaArena
gruesaArena
Arena
fina
Arena muy
finaLimo Arcilla
Cm
2.0 – 1.0 1.0 – 0.5 0.5 – 0.25 0.25 – 0.1 0.1 – 0.05 0.05 – 0.005 0.005
CLASIFICACION MITEl sistema de clasificación mostrado permanentemente fue desarrollado por elDepartamento de Suelos de los Estados Unidos (U.S. Bureau of Soils). La otraescala fue sugerida por G. Gilboy, en 1930, como la más sencilla, la más lógica yla más fácil de recordar de todas las clasificaciones, y es conocida como laclasificación MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts).
Gravas >2 cm Arenas 2 cm>arenas>0.06 cm
Limos 0.06 cm>limos>0.002 cm
Arcillas <0.002 cm
>2.0 0.6 0.2 0.06 0.02 0.006 0.002 0.0006 0.0002
Grueso Medio Fino Grueso Medio Fino Grueso Medio Fino
Arena Limo Arcilla
CLASIFICACIÓN DE LA PUBLIC ROADS ADMINISTRATION (PRA)
No se adapta bien para la clasificación de las arenas y
gravas.
CLASIFICACIÓN UNIFICADA DE LOS SUELOS
Arthur Casagrande estableció para el cuerpo de ingenieros militaresde los Estados Unidos una clasificación denominada A.C. oclasificación para aeropuertos. Este sistema se conocióoriginalmente como la “clasificación d”
suelos para aeropuertos de Arthur Casagrande”. En la clasificación delos suelos en cuanto a su adecuación para material de cimientos osubbase de aeropuertos, se emplean ciertos símbolos referentes a lostipos de suelo y algunas propiedades específicas. Este sistema sepuede también emplear en carreteras
Simbología utilizada:
G: Grava
S: Arena
M: Arenas muy finas y limos
C: Arcillas con contenido ligante arcilloso
O: Suelos con contenido orgánico
Pt: Turbas y suelos cenagosos de gran comprensibilidad
W: Material limpio bien gradado
P: Material limpio pobremente gradado
F: Presencia de finos no incluidos en el tipo arcilla
H: Alto potencial de compresibilidad
L: Bajo potencialde compresibilidad
Procedimiento de clasificación
El primer caso es la ejecución de ensayos de laboratorio, como límite líquido ylímite plástico, y luego el análisis granulométrico.
Análisis granulométrico: de la curva de distribución de tamaños elaborada deltamizado donde obligatoriamente se deben incluir los tamices de 3”,3N.º1N.º4yN.º200 se obtienen los porcentajes en peso de cascajo, arena ypartículas finas; por otra parte, se determinan ciertos valores numéricosrelacionados con la expresión y la forma de la curva. La granulometría se aplicasolamente a los G y S. De esta curva se hallanD10, D30 y D60 para hallar elCoeficiente de Uniformidad (Cu) y curvatura (Cc) necesarios en la clasificación delsuelo.
Límites de Atterberg o de Consistencia, líquido y plástico, de los cuales sederiva el índice de plasticidad. También es necesaria la consideración sobre elcontenido de materia orgánica del suelo por observación. La comprensibilidadse refiere solo a suelos M, C, O y Pt Hechos los ensayos de granulometría ylímites de consistencia se debe verificar qué porcentaje pasa el tamiz N.º 200.
Si el porcentaje que pasa es< 50%, el suelo es un grano grueso
Si el porcentaje que pasa es> 50%, se trata de un suelo de grano fino
Para suelo grueso: El suelo grueso puede ser una grava (G) o una arena (S),pero es necesario determinar el porcentaje de finos para definir el adjetivo delsuelo.
Para establecer si se trata de una arena o de una grava:
Si más de la mitad de la muestra queda retenida en el tamiz N. º 4, se trata deuna grava.
Si más de la mitad de la muestra pasa el tamiz N.º 4 y además la mayoría de lamuestra se encuentra entre el tamiz N.º 4 y el N.º 200, se trata de una arena.
Para definir el adjetivo se establece el porcentaje de finos teniendo en cuenta lossiguientes rangos:◦ Si el 5% o menos pasa el tamiz N. º 200, el suelo puede ser: GW, GP o SW, SP.
◦ Si pasa entre el 5% y el 12% por el tamiz N.º 200, el suelo puede ser: GW-GM, GP-GM, GW-GC, GP-GC o SW-SM, SP-SM, SW-SC, SP-SC.
◦ Si pasa más del 12% el tamiz N. º 200, el suelo puede ser: GM, GCo SM, SC.
Para suelo fino: El suelo fino se puede clasificar como limo, arcilla o materialorgánico, teniendo en cuenta los valores determinados en el laboratorio para elLímite Líquido (LL) y el Límite Plástico (LP); con estos valores se entra en la carta deplasticidad de Casagrande
PROCEDIMIENTO
Arthur Casagrande en 1942 ideo un sistema genérico declasificación de suelos, que fue empleado por el cuerpo de ingenierodel ejercito de los EE.UU, para la construcción de pistas de aterrizajedurante la II guerra mundial. De esta clasificación surge el sistemaunificado de clasificación de suelos SUCS. Este sistema fue adoptadopor la ASTM como parte de los métodos normalizados.
Dicha clasificación utiliza símbolos de grupo que consisten en unprefijo que designa la composición del suelo y un sufijo que matizasus propiedades.
SÍMBOLO NOMBRES DESCRIPTIVOS TÍPICOS
SUEL
OS
GR
UES
O –
GR
AN
ULA
RES
GR
AV
AS
LIM
PIO
S GWGravas bien gradadas, mezclas de grava y
arena con poco o nada de finos
GPGravas mal gradadas, mezclas de grava y
arena con poco o nada de finosC
ON
FI
NO
S GMGravas limosas, mezclas de grava, arena
y limo
GCGravas arcillosas, mezclas de grava,
arena y arcilla
AR
ENA
S
LIM
PIA
S
SWArenas mal gradadas, arenas gravosas,
con poco o nada de finos
SPArenas mal gradadas, arenas gravosas,
con poco o nada de finos
CO
N
FIN
OS SM Arenas limosas, mezclas de arena y limo
SCArenas arcillosas, mezclas de arena y
arcilla
SÍMBOLO NOMBRES DESCRIPTIVOS TÍPICOS
SUEL
O F
INO
–G
RA
NU
LAR
ES
AR
CIL
LAS
Y LI
MA
S
CO
N L
L< 5
0%
MLLimos orgánicos, arenas muy finas, polvo de roca, arenas finas limosas o arcillosas
con ligera plasticidad
CLArcillas inorgánicas de plasticidad baja o
media, arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas
OLLimos orgánicos, arcillas limosas orgánicas
de baja plasticidad
CO
N L
L> 5
0% MH
Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos, finos micáceos o diatomáceos,
limos elásticos
CHArcillas inorgánicas de alta plasticidad,
arcillas grasas
OHArcillas orgánicas de plasticidad media o
altaSuelos altamente
orgánicosPt Turba y otros suelos altamente orgánicos
CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS POR EL MÉTODO DE LA FAA
Los nombres así como lascaracterísticas de los diferentes suelos,sugeridos por FAA (Agencia Federal deAviación), se hallan indicados en laTabla, donde el mejor tipo de sueloestá en la parte más alta de la tabla.Para cada tipo de suelo en la tabla seindica el intervalo o porcentaje entre elmínimo y máximo de cada tipo dematerial que debe contener para quesea clasificado como arena, limo oarcilla, que de acuerdo a las exigenciaso respuestas esperadas del materialpara las pistas de los aeropuertos sonlas necesarias.
CLASE DE MATERIAL ARENA % LIMO % ARCILLA %
Arena 80-100 0-20 0-20Loess Arenoso 50-80 0-50 0-20
Loess 30-50 30-50 0-20Loess Limoso 0-50 50-80 0-20
Limo 0-20 80-100 0-20
Loes Arcilloso-Arenoso 50-80 0-30 20-30
Loes Arcilloso 20-50 20-50 20-30
Loess Arcilloso –Limoso 0-30 50-80 20-30
Arcillo-arenoso 50-70 0-20 30-50Arcillo-limoso 0-20 50-70 30-50
Arcilla 0-50 0-50 30-100
SISTEMA BRITÁNICO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS
La clasificación se basa en la distribución de tamaños de las partículas dematerial que pasa por el tamiz BS de 63 mm; el suelo se clasifica comogranular si menos del 35% es inferior a 0.06 mm, o suelo fino si más del 35%es inferior a 0.06 mm. A partir de estas divisiones, el suelo se clasifica enalguno de los numerosos grupos, dependiendo de la gradación de la fraccióngranular y de las características de plasticidad de la fracción que pasa por eltamiz BS de 425 m. Cada grupo tiene un nombre descriptivo y un grupo desímbolos formados por letras que indican el tipo de suelo predominante y lagradación o las características de plasticidad, comose presenta en la Tabla
G – grava, S – arena, F – suelo fino, finos,M – limo, C – Arcilla, Pt – turba
W – bien gradado L – baja plasticidad (LL< 35)
P – mal gradado I – Plasticidad intermedia (LL = 35-50)
Pu – gradación uniforme H – alta plasticidad (LL = 50-70)
Pg – gradación discontinua V – muy alta plasticidad (70>LL< 90)
O – orgánico E – extremadamente alta plasticidad (LL> 90)
W – bien gradado U – en el rango de plasticidad alta (LL> 35)
CLASIFICACION DE LA AASTHO
Esta clasificación es una de las mas utilizadas en carreteras, inspirada en el modelo deCasagrande, considera siete grupos básicos de suelos desde el A-1 hasta el A-7 a su vezalgunos de estos grupos presentan subdivisiones. Los únicos ensayos necesarios para encuadrarun suelo dentro de un grupo u otro son el análisis granulométrico y los limites de Atterberg. Siqueremos determinar su posición relativa dentro del grupo, es necesarios introducir elconcepto de índice de grupo (IG). Expresado como un numero entero con un valorcomprendido entre 0 y 20 en función del porcentaje de suelo que pasa a través del tamiz No.200.
IG= (F-35) (0.2+0,005(LL-40) + 0,01 (F-15) (PI – 10)
F= Porcentaje que pase la malla No. 200
LL= Limite liquido
PI = Indice de plasticadad
Índice de Grupo: Aquellos suelos que tienen un comportamiento similar se hallan dentro de un mismo grupo y están representados por un determinado índice. La clasificación de un suelo en un determinado grupo se basa en su límite líquido, su grado de plasticidad y su porcentaje de material fino que pasa el tamiz # 200. Los índices de grupo de los suelos granulares están generalmente comprendidos entre 0 y 4; los correspondientes a los suelos limosos, entre 8 y 12, y los de suelos arcillosos, entre 11 y 20 o más. Cuando se indica un índice de grupo hay que colocarlo entre paréntesis. Así, por ejemplo, A-2-4 (1) querrá decir un suelo A-2-4 cuyo índice de grupo es 1.
El índice de grupo puede determinarse mediante la fórmula 3.1, y se da siempre como unnúmero entero.
IG=0.2a+0.005ac+0.01bd(3.1)Donde:
a: parte del porcentaje que pasael tamiz 200 mayor de 35 sin exceder 75 expresado en número entero entre 0 y 40.
b: parte del porcentaje que pasa malla 200 mayor de 15 y sin exceder 55 expresado en número entero entre 0 y 40.
c: parte del límite líquido mayor de 40 y sin exceder 60 expresado en número entero entre 0 y 20.
d: parte del índice de plasticidad mayor de 10 y sin exceder 30, expresado como número entero de 0 a 20.
O también se pueden utilizar ábacos, como la Figura 3.6, para su cuantificación, conocidos el porcentaje que pasa malla 200, el límite líquido y el índice de plasticidad.
En la figura se presenta el diagrama de flujo para clasificar un materialutilizando el criterio de la AASHTO.
Una vez se halla el índice de grupo, se va a la Tabla y se utiliza el siguienterazonamiento: se procede de izquierda a derecha, chequeando cada tipo desuelo, partiendo del A-1, hasta encontrar un suelo que cumpla todos losrequisitos de porcentajes máximos o mínimos, límites e índice de grupo. En estamisma tabla se tiene un comentario respecto a su utilización como subrasante.Además, en la Tabla 3.15se presentan las principales características de los sueloscorrespondientes a losdistintos grupos, la cual puede utilizarse paracomplementar la información de cada suelo.
Ejercicio: Clasifique los suelos dados en la tabla según el sistema de clasificación AASHTO.
CLASIFICACION GEOMECANICA DE ROCAS
Las masas rocosas sobre las cuales se desarrollan proyectos u obras sin que tenganque estar en superficie se presentan afectadas por una serie de planos de debilidad oplanos de menor resistencia llamados “Discontinuidades”que generan bloques en lamasa rocosa y que conforman una estructura para toda la formacióngeológica. Enmecánica de rocas se ha venido desarrollando una serie de clasificacionesgeomecánicas que utilizan como parámetros de identificación de un material rocosodesde la descripción visual hasta clasificaciones en las que se necesitan exploracionesyensayos de laboratorio sobre muestreos representativos para la clasificación de unmaterial rocoso. Estas clasificaciones han tenido una gran utilización en el diseño yconstrucción de excavaciones subterráneas. En la clasificación se pretendedeterminar la calidad del macizo para establecer si necesita o no algún tipo desoporte o revestimiento.
Clasificación de K. Terzaghi
En 1946 el ingeniero Terzaghi propuso un sistema de clasificación para macizos rocosos, el cual propone que de acuerdo con la identificación del macizo se pueden.
Roca inalterada
Roca estratificada
Roca medianamente fisurada
Roca agrietada en bloques
Roca triturada
Roca comprimida
Roca expansiva
Propuesta de Stini y LaufferStini, en su Manual de geología de túneles, propuso una clasificación para los macizosrocosos y comentó muchas de las condiciones adversas que pueden encontrarse en laconstrucción de túneles. Insistió sobre la importancia de los defectos estructurales de laroca y recomendó que la orientación de excavación no fuera paralela al rumbo dediscontinuidad, o fuera muy inclinada.
De acuerdo con condiciones geológicas y observaciones de comportamientos deexcavaciones en diferentes materiales, se establecen rocas tipo A, B, C, D, E, F y G; las cualescorresponden a una descripción detallada del tipo de material y las característicasgeotécnicas. Una vez identificado el tipo de materiales puede determinar el espacio y eltiempo de auto soporte
Donde A corresponde una roca masiva; B, roca dura estratificada, y G, una roca expansiva; los demás rangosestán definidos por el grado de fractura miento y de resistencia, el grado de alteración y la dureza, donde laclasificación propuesta por Terzaghi es una aproximación a la propuesta por Stini y Laufer. G corresponde a unaroca muy fracturada y de baja resistencia o la roca comprimida o expansiva de Terzaghi; la franja achurada en laFigura es el rango recomendado por los autores de la teoría.
Clasificación de Merrit
Clasificación CSIR: Macizos Rocosos Fisurados o RMR
Parámetros base de la clasificación
Para cumplir con los dos requisitos anteriores, Bieniawski propuso originalmente quesu “clasificación geomecánica” comprendiera los siguientes parámetros: RQD (Índicede calidad de la roca), grado de la meteorización, resistencia a la comprensión uniaxialde la roca inalterada, distancia entre sí de fisuras y estratificación, orientaciones delrumbo y el buzamiento, separación de las fisuras, continuidad de las fisuras einfiltraciones de aguas subterráneas. Después de ajustes a la clasificación propuesta,los cinco parámetros básicos utilizados para la cuantificación de las propiedades delmacizo son:
Resistencia de la roca inalterada. Bieniawski emplea la clasificación de la resistencia a lacompresión de la roca que proponen Deere y Miller.
RQD: Corresponde al índice de calidad de la roca propuesto por Deere.
Espaciamiento de fisuras. El término fisura se utiliza para toda clase de discontinuidadescomo las fisuras, fallas, planos de estratificación y otros planos de debilidad.
El estado de las fisuras. Este parámetro toma en cuenta la separación o abertura de lasfisuras, su continuidad, la rugosidad de su superficie, el estado de las paredes (duras oblandas) y la presencia de relleno de las fisuras.
Condiciones del agua subterránea. Se hace un intento de medir la influencia del flujo deaguas subterráneas sobre la estabilidad de excavaciones en términos de caudal observadoque penetra en la excavación.
Valuación de parámetros
La forma en la que estos parámetros han sido incorporados en la clasificación deGeomecánica CSIR para macizos fisurados se muestra en la Tabla, donde aparecen losrangos de valores para cada parámetro de acuerdo con las condiciones descritas para cadasector.
A. CLASIFICACIÓN DE LOS PARÁMETRO Y SU EVALUACIÓN
PARÁMETRO ESCALAS DE VALORES
1R
esis
ten
cia
de
la r
oca
inal
tera
da
Índice de la carga de punta
> 10 MPa 4 – 10 MPa 2- 4 MPa 1 - 2 MPa
Para esta escala tan
baja prefiere la prueba de
la resistencia
a la compresión uniaxial.
Resistencia a compresión
uniaxial> 250 MPa
100 – 250 MPa
50 - 100 MPa 25 - 50 MPa5-25 MPa
1-25 MPa
<1MPa
Valuación 15 12 7 4 2 1 0
2RQD 90% - 100% 75% - 90% 50% 75% 25% - 50% <25%
Valuación 20 17 13 8 3
3Espaciamiento de Juntas > 2m 0.6 –2 m 200 – 600 mm 60 - 200 mm <60 mm
Valuación 20 15 10 8 5
4Condición de discontinuidades
Superficies muy rugosas, sin
continuidad, sin separación.
Paredes de roca sana.
Superficies algo rugosas,
separación <1mm paredes
de roca ligeramente
meteorizadas.
Superficies algo rugosas,
separación <1mm paredes
de roca altamente
meteorizadas.
Superficies pulidas o
relleno< 5mm. Espesor o
fisuras abiertas1 -5mm fisuras
continuas.
Relleno blando>5 mm o
fisurasabiertas >5 mm. Fisuras
continuas
Valuación 30 25 20 10 0
5
Agu
as s
ub
terr
áne
as Cantidad de Infiltración por 10 m de túnel.
Ninguna< 10
litros/min.10-25
litros/min25-125
litros/min> 125
litros/min
Relación entre la presión de agua y el esfuerzo principal o
mayor0 < 0.1 0.1 -0.2 0.2 - 0.5 > 0.5
Situación general Totalmente seco HúmedoSólo húmedo
(agua de intersticios)
Ligera presión de agua.
Serios problemas de
agua.
Valuación 15 10 7 4 0
B. AJUSTE EN LA VALUACIÓN POR ORIENTACIÓN DE FISURAS
ORIENTACIÓN DE RUMBO Y ECHADO DE LAS FISURASMUY
FAVORABLEFAVORABLE REGULAR
DESFAVORABLE
MUY DESFAVORABL
E
Valuación
Túneles 0 -2 -5 -10 -12
Cimentaciones 0 -2 -7 -15 -25
Taludes 0 -5 -25 -50 -60
E. GUÍA PARA LA CLASIFICACIÓN DE DISCONTINUIDADES
Longitud Discontinuidad <1 m 1 – 3 m 3 – 10 m 10 – 20 m 20 m
Valuación 6 4 2 1 0
Separación (Apertura) No hay <0.1 mm 0.1– 1 mm 1– 5 mm 5 mm
Valuación 6 5 4 1 0
Rugosidad Muy Rugosa RugosaLigeramente
Rugosa Pulida Resbalosa
Valuación 6 5 3 1 0
Relleno No HayRelleno duro
<5 mmRelleno duro >5mm
Relleno Blando<5mm
Blando >5mm
Valuación 6 4 2 2 0
Alteración No AlteradaLigeramente
AlteradaModeradamenteAlt
eradaAltamente Alterada
Descompuesta
Valuación 6 5 3 1 0
F.EFECTO DE RUMBO Y EL BUZAMIENTO DE LAS FISURAS EN LOS TÚNELES
Rumbo perpendicular al eje del túnel
Rumbo paralelo al eje del túnel
Buzamiento 0º-20º
independiente del Rumbo
Penetración en el sentido del azimut
Penetración en contrasentido del azimut
Buzamiento4
5º-90º
Buzamiento
20º-45º
Buzamiento
45º-90º
Buzamiento20º-45º
Buzamiento45º-90º
Buzamiento
20º-45º
Muy favorable
Favorable Regular DesfavorableMuy
desfavorableRegular Desfavorable
C. CLASIFICACIÓN DE ROCAS SEGÚN EL TOTAL DE VALUACIÓN
Valuación 100 –81 80 -61 60 – 41 40 - 21 < 21
Clasificación No I II III IV V
Descripción Muy buena roca Buena roca Roca regular Roca mala Roca muy mala
D. SIGINIFICADO DE LA CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO
Clasificación No I II III IV V
Tiempo Medio de Sostén20 años para claro
de 15 m1 año para claro de
10 m1 semana para claro
de 5 m10 horas para claro
de 2.5 m30 minutos para
claro de 1 m
Cohesión de la roca. >400kPa 300-400 KPa 200-300 KPa 100-200 KPa < 100 KPa
Ángulo de fricción de la roca. > 45º 35º - 45º 25º - 35º 15º - 25º < 15º
CLASE DE ROCA PERNOS 20 mm CONCRETO NEUMÁTICO SOPORTES DE ACERO
ROCA MUY BUENA81 A 100
No requiere soporte. Excepto en sitios aislados.
No requiere soporte. Excepto en sitios aislados.
No requiere soporte. Excepto en sitios aislados.
ROCA BUENA61 A 80
Pernos en la clave de 3 m de longitud cada 2.5 m. Ocasionalmente con
malla.
5 cm en la clave o en pared si se requiere.
No son necesarios.
ROCA MEDIA 41 A 60
Pernos de 4 m de longitud cada 1.5a 2 m en la clave y paredes. Con malla
en la clave.
5 cm a 10 cm en la clave o donde se requiera.
No se requiere.
ROCA POBRE 21 A 40
Pernos de 4 a5 m de longitud cada 1.5 m en la clave y paredes con
malla.
De 10 a15 cm en la clave y 10 cm en las paredes.
Marcos livianos y espaciados 1.5 m donde
se requieran.
ROCA MUY POBREMENOR DE 40
Pernos de 5 m a 6 m, cada 1.5 m en la clave y paredes con malla.
De 15 a20 cm en la clave, 15 cm en las paredes y 5 cm en el
frente.
Grupo de marcos medio pesados.
Índice de calidad de túneles (NGI)Basados en una gran cantidad de excavaciones ejecutadas y soportadascon buen margen deestabilidad en excavaciones subterráneas,Barton, Líen y Lunde, del Instituto de Geotecnia deNoruega (NGI), proponen un índice para determinar la calidad del macizo para la construcciónde túneles. El valor numérico de este índice, denominado Q, se define por la ecuación
RQD: Índice de calidad de la roca Jn: Número de sistemas de fisuras
Jr:Número de rugosidad de las fisuras Ja: Número de la alteración de las fisuras
Jw: Factor de reducción por agua en las fisuras SRF: Factor de reducción por esfuerzos
Metodología propuesta para el uso de la clasificación NGI
Como la clasificación se puede utilizar para determinar el tipo de soporte de la excavación, un procedimiento para el uso de las tablas de esta clasificación puede ser el siguiente (los tres primeros deben ser los contemplados para la clasificación de CSIR):
1. Dibujar un corte transversal donde aparezca el eje del túnel, la cobertura, la composición geológica, las fallas, las discontinuidades y los parámetros conocidos.
2. De acuerdo con las condiciones geotécnicas se deben escoger sectores donde el comportamiento geotécnico sea similar.
3. Seleccionar los parámetros representativos y los valores para cada sector.
4. De acuerdo con el valor de los parámetros de cada sector, y utilizando la Tabla (Calificación de parámetros de la NGI. Tomado de Evert Hoek) ,cuantificar y determinar el índice de calidad de la roca Q.
5. Determinar el diámetro equivalente con la ecuación , que tiene en cuenta la relación entre la máxima dimensión de la excavación y la relación soporte excavación de acuerdo con el tipo de excavación, tomada de la Tabla Categoría de la excavación. Tomado Texto Excavaciones subterraneas Hoek and E. T. Brown. (año 1985, pag 43).
6. Con el De y con Q se establece la categoría de la excavación y el tipo de soporte utilizando tablas semejantes a la presentada en la Tabla 3.23 o utilizando laFigura 3.17, buscando el primer intervalo que se ajuste a las condiciones observadas en cada sector para el macizo y para las condiciones de excavación proyecto.
ClasificaciónRSR (Rock Structure Rating)
En 1972,Wickham propuso un método cuantitativo para describir la calidad de unmacizo rocoso y seleccionar el soporte más apropiado, basado en un rango deestructura de roca, y como muchos de los túneles en los cuales se basó eldesarrollo de esta clasificación fueron pequeñas excavaciones soportadas porarcos de acero, el autor no hace referencia al uso del concreto como elementoestructural de refuerzo de la excavación.
Estaclasificación geomecánica para macizos rocosos donde se proyecta unaexcavación subterránea RSR asigna a cada componente un valor numérico,teniendo en cuenta las tablas adjuntas.
RSR = A + B +C.
Parámetros
Geología o parámetro A: Corresponde a la apreciación general del sector, estructura geológica sobre las siguientes bases:
Origen del tipo de roca: ígnea, metamórfica y sedimentaria.
Dureza de la roca: dura, media, blanda y descompuesta.
Estructura geológica: masiva, ligeramente fallada o plegada, moderadamente fallada o plegada, intensamente fallada o plegada.
Geometría o parámetro B: Efecto del patrón de discontinuidades con respecto a la dirección del túnel sobre la base de:◦ Espaciamiento de las juntas
◦ Orientación de las juntas
◦ Dirección de la perforación del túnel
Efecto del agua subterránea o parámetro C: Infiltraciones y condición de las juntas.
Calidad del macizo rocoso, combinación de los parámetros A y B, para determinar la condición general.
Condición de las juntas: buena, regular y pobre.
Cantidad de agua infiltrada en galones/minuto, por 100 pies de túnel.
BIBLIOGRAFIAApuntes de clase, Geotecnia Básica. Ingeniero Oscar Ramírez
Fundamentos de Ingeniería Geotecnia. M Braja Das