clasificacion_geomecanica

7/17/2019 Clasificacion_Geomecanica

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Clasifcación

Geomecanica del MacizoRocoso



Los diferentes tipos de caracterización y clasificación pueden ser agrupados dela siguiente manera:

•Descriptivo La entrada de datos esta basado en descripciones.

•Numérico La entrada de parámetros esta en relación a rating.

•Heurística Basado en propiedades de la roca.

•General El sistema sirve para caracterizar.

•Funcional El sistema esta estructurado para aplicaciones especiales.



*+alemos el mismo dialecto,

-e puede usar el e.emplo de un trio de cie'osque /an encontrado un ele%ante" 0in'uno /avisto un ele%ante pero ellos tratan de descriirlosolo por el tacto" * 1n cie'o toca la pierna) otrotoca al'o imposile de decirlo , ," *02, * 0o

discutiremos esta localización, *1sted puedeima'inarse que las cosas pueden ponerse muycon%usas si no se tiene al'o en comun que secomprenda de la misma manera,

*3ara el deate del macizo del rocoso)

deemos prevenir la con%usión,



¿Qué es un macizo rocoso?3ara entender la naturaleza del macizo del rocoso)podemos e.ercer la analo'!a de la naturaleza de la 4tela4"

5as telas di%erentes tienen te.idos diversos o te(turas" 1nte.ido t!pico puede usarse para descriir o caracterizar taltela"

En una moda similar) caracterizamos un macizo rocosopor la presencia de un te.ido t!pico"

1na tela está compuesta de un alaeo y un te.ido)mientras el carácter del macizo rocoso es determinadopor muc/os parámetros naturales que podr!an ocurrir"

1no macizo rocoso podr!a ser caracterizado porla presencia de varias %amilias de %racturas

6.untas7 o sistemas de estructuras" Cada sistemade estructuras tiene un carácter mecánico quedeterminará cómo los loques de roca contenidadentro de estas estructuras reaccionarádi%erente para cada otro en el macizo rocoso "



-e dee usar el sentido com8n para un nivelaceptale de %uncionailidad" *5a asura adentro,es *5a asura a%uera,

5as condiciones 'eoló'icas son muy variales) por

consi'uiente se dee /acer muc/as oservacionespara otener una comprensión del macizo rocoso"63roalemente entre 9: y ;<< oservaciones paraun dominio estructural"7 =El m!nimo :<>

uelva a visitar el área más de una vez para

califcar y comproar suposiciones"Edifque un cuadro compuesto de varias imá'enes"1sted tiene que continuar investi'ando en uscade in%ormacion que dé resultado

Usando sistemas de clasificación geomecanica para el

macizo rocoso



La resistencia de la roca

intacta

El espaciamiento de

las fracturas

El agua subterránea

La persistencia de la fractura

La orientación de la fractura

Los esfuerzos In-situ

La densidad de fractura

del testigo (RQD)

ractura! aperatura "

condición de la superficie

El contorno (la forma) de la fractura

¿Cuales son losparámetros

más importantes?



El comportamiento del macizo rocoso

Macizo Fracturado Pesadamente fracturado

Los esfuerzos

de magnitud baja

Los esfuerzos

de magnitud alto



En función de ambos parámetros$ clasifica las rocas en siete tipos diferentes

3ipo Longitud libre 4m5 3iempo estable Descripción

+ 6 78 años ,ana

B 6 9 meses +lgo fracturada

* semana racturada

D ." " ;oras riable

E 8.# 78 minutos <uy friable

8.6 7 minutos De empu=e inmediato

> 8." 8 segundos uerte



*L+,--*+*-/0 DE 2+B*E?-*,

Desarrollada por el autor$ como base para el 0uevo <@todo +ustriaco de3uneleria 40.+.3.<.5 $ su empleo esta bastante difundido en +lemania$ +ustria y rancia. Esta clasificación recoge las e%periencias obtenidas en la

construcción de t(neles$ donde la masa rocosa presenta diversos gradosde oposición al avance de la e%cavación del t(nel$ y se ;ace necesarioefectuar su correspondiente sostenimiento$ en terrenos muy dif'ciles$e=ecutar m@todos de e%cavación parcial$ con el consiguiente tipo desostenimiento.

Este tipo de clasificación tiene un valor importante$ cuando se e=ecutane%cavaciones de gran sección$ mayores a los "8 metros cuadrados.



El !ndice de desi'nación de calidad de la

roca 6RQ#7



RQDRQD

#$u% nosotros &amos a cuantificar les parámetros obtenidos en el modelo

geológico'

RQD Llamado tambin calidad de roca (Roc Qualit" Design) se obtiene de

testigos de perforación diamantina'

*e define + RQD , *uma 'long ..mm'Long' taladro

RQD, /0.01020. 3 ..4

..

RQD , 54



/ . 6 1 .



Clasifcación RMR de Bieniawski de 1976

BieniaAsi ;a ;ec;o varios cambios a las valoraciones usadas en su clasificacion4!C$!C6$!C9$!C! y !#!.

1n granito ligeramente intemperizado tiene un -* de C <a$ un 2D de C8F$ =untas rugosas$ separacion menor de mm y espaciadas a 88 mm. Los valoresdel 2<2 usando tablas de los años indicados sera:

!C !C6 !C9 !C! !#!

2<2 C9 C6 C" C8 C"



2<2 C9 G #.<enores a este valor se usara el valor del H

>,- I 2<2 C9

2<2 #!G 7. <enores a este valor se usara el valor del H

>,- I 2<2 #! )"

Q’ = (RQD/Jn) % 4Jr J Ja5

Este valor de Q’ puede ser utilizado para estimar el valor de GSI a partir de:

GSI I !Ln Q’ K 66



DI7E8*I98 EQUI:#LE8;E

Es la relación e3istente entre anc<o o altura de la e3ca&ación entre el E*R

D'E',#nc<o o altura

E*R



alores emp!ricosde al'unas clasifcaciones 'eomecanicas



*ostenimiento permanente en la pared

Un mtodo emp%rico de modificar los estimados del sostenimiento de tec<os! es

multiplicar la calidad de la masa rocosa Q por un factor $ue &ari de a /! para

determinar el sostenimiento de paredes mineras! el resultante factor de pared Q= esutilizado en lugar de Q

Rango de Q actor de pared Q=

Q>. /'. Q

.'<Q <. 2'/ Q

Q<.' '. Q



Abiertos máximos de las excavaciones

7á3ima abertura sin sostenimiento,2>E*R>Q.'1

R7R(sin sostenimiento),22>Ln(DE)02/

#nc<o má3imo sin sostenimiento,E*R>e3p((R7R-2/)?22)

E@emplo+ Utilizando el sistema Q " E*R,A(abiertos temporales) " Q,'B

#bierto má3imo,2>A>!B.'1,6'5 m'

Utilizando el RMR ! anc<o de e3ca&ación,5 m! E*R,A(abierto temporal) DE,5?A,2

R7R(sin sostenimiento),22>Ln(2)02/,1.'

Cara R7R,1/ " considerando lo anterior #nc<o ma3imo,A>e3p((1/-2/)?22),6'1 m



Cara el caso de sostenimiento de las paredes! el uso adecuado de la Dimensión

e$ui&alente (DE) es e&aluado en trminos de altura total de la e3ca&ación' (altura?E*R es

diferente a altura de la pared?E*R)

E@emplo de sostenimiento permanente en tec<os " paredes' Rampa seccion 1>A'/

7asa rocosa con dos sistemas de @untas mas aleatorios! RQD,1/! Q,.'B'

Q=,2'/>Q . 2'/>.'B,2'. E*R,'5'DE,1?'5,!"(tec<o)! A'/?'5,!#$(pared)

Del grafico de sostenimiento Q,.'B " DE,2'/! sostenimiento es el numero 2/' la

recomendacion seria sostenimiento para el tec<o! empernado sistemático de 6 pies de

longitud!espaciados m mas s<otcrete con malla de refuerzo de 2 pulgadas'

Q=,2 " DE,2'' 8o re$uiere sostenimiento! solo esporádico

*ostenimiento temporal' ;a@eo de 1>5 " masa rocosa con dos sistemas de @untas mas

aleatorias! RQD,1.'

Q,.'2 R7R e$ui&,A. (R7R,LnQ011)

Q=,2'/>Q,2'/>.'2,.'/2/! E*R,A (e3ca&ación temporal)

DE,1?A,'AA(tec<o) DE,5?A,2(pared)

Del grafico de sostenimiento para Q,.'2 " DE,'AA el numero de sostenimiento es 2

para el tec<o! siendo RQD?Fn,1.?5,5'56



Luego el sostenimiento para el tec<o será empernado sistemático con pernos de 6 pies

espaciados cada m mas s<otcrete de G a 2G de espesor'

Cara Q=,.'/2/ " DE,2 del grafico de sostenimiento el numero elegido será el 2/ " la

recomendación seria empernado sistemático de 6 pies! espaciados '/ m mas s<otcrete de

G a 2G'

%tro m&todo de estimar el sostenimiento tem'oral( es seleccionar una categor)a de

sostenimiento*# a +,- mas 'r.xima a la diagonal de ning/n sostenimiento!



2/* ,321*312E 2+3-0> 42,25

?ic;an 4!C75$ describio un metodo cuantitativo para describir la calidadde una masa rocosa y para seleccionar el sostenimiento apropiado enbase a la clasificacion Maloracion Estructura 2ocosa.

<uc;os de los casos ;istoricos utilizados en el desarrollo de este sistema

furon tuneles relativamente pe&ueños sostenidos por medio de arcosmetalicos.

La importancia del sistema 2,2$ en el conte%to de esta discusion$ es &ueintroduce el concepto de valoracion de cada uno de los componenteslistados aba=o para llegar a ser un valor numerico de 2,2I+KBK*



. El Indice de Resistencia Geológica GSI de Hoek !arinos "#$$$%

En el criterio original se consideran 9 categor'as de masas rocosas$ peropara el presente se ;an considerado " categor'as$ para compatibilizar este

criterio con el criterio 2<2.

El Nndice de 2esistencia >eológica >,- considera dos parámetros: lacondición de la estructura de la masa rocosa y la condición de la masarocosa.

. La estructura de la masa rocosa considera el grado de fracturamiento o lacantidad de fracturas 4discontinuidades5 por metro lineal$ seg(n esto$ las "categor'as consideradas se definen as':

<asiva o Levemente racturada 4L5<oderadamente racturada 45<uy racturada 4<5

-ntensamente racturada 4-53riturada o brec;ada 435

7. La condición de la masa rocosai l l i t i d l i t t



involucra a la resistencia de la roca intactay a las propiedades de las fracturas:resistencia$ apertura$ rugosidad$ relleno yla meteorización o alteración. ,eg(n esto$

las " categor'as consideradas se definenas':<asa rocosa <uy Buena 4<B5<asa rocosa Buena 4B5<asa rocosa 2egular 425<asa rocosa <ala 4<5

<asa rocosa <uy <ala 4<<5*omo e=emplo de aplicación de estecriterio$ consideramos una roca en dondela punta de la picota puede indentarseprofundamente al golpear con @sta$correspondi@ndole una resistencia muy

ba=aO si sus fracturas están muy abiertascon relleno de arcillas blandas$ sucondición será la de <uy <ala. ,i estaroca tuviera 8 fraturasJmetro$ suclasificación seg(n el >,- será:<oderadamente racturada y <uy <ala

4J<<5.



a5 La estructura de la masa rocosa considera el grado de fracturamiento o la cantidad

de fracturas 4discontinuidades5 por metro lineal$ seg(n @sto$ las " categor'asconsideradas se definen as':

<asiva o levemente fracturada 4L5<oderadamente fracturada 45

<uy fracturada 4<5-ntensamente fracturada 4-5

3riturada o brec;ada 435



b5 La condición de la masa rocosa involucra a la resistencia La condición de la masarocosa involucra a la resistencia de la roca intacta y a las propiedades de las fracturas:resistencia$ apertura$ rugosidad$ relleno y la meteorización o alteración. ,eg(n esto$ las" categor'as consideradas se definen as':

<asa rocosa <uy Buena 4<B5<asa rocosa Buena 4B5<asa rocosa 2egular 425

<asa rocosa <ala 4<5<asa rocosa <uy <ala 4<<5



&enta'as limitaciones del R!i

)<e=ora significativamente el uso de datos geológicos

),e puede usar fácilmente para establecer estimaciones groseras$disponiendo solo de una información básica.

)Es un m@todo bastante cómodo a la ;ora de establecer comparaciones eintercambio de información de diferentes puntos o zonas.

)/frece un sistema de caracterización del macizo rocoso bastante (til eningenieria.

)*ubre un espectro muy amplio en cuanto a macizos rocosos.)El rango y tipos de macizos rocosos se pueden clasificar mediante el 2<i.



METODO GRAFICO DE ESTABILIDAD



N ’ = Q ’ x A x B x C

ME D G F DE E L D D

Donde : Q ’ Es el Indice de Calidad Tunelera Q modific A Es el factor de esfuerzo en la roca B Es el factor de ajuste por orientación d C Es el factor de ajuste gravitacional

FACTORES :N ’ = Número de esta!"!dad mod!#!$ado

S = Fa$tor de #orma o rad!o %!draú"!$o

DETERMINACION DE Q’



Q ’ = RQD &' n x ' r&' a

DATOS DE CAM(O:RQD= )*+ , -.+

' n = ./ 0* s!stemas de 12ntas m3s 12ntas a"eator!as4

' r = .5) 0'2ntas "!6eramente r26osas7

' a = 8,- 0'2ntas "!6era a moderadamente !ntem9er!

C2adro .



Ubicaci.n Q'

0aja tec1o *Aren)scas Fm!Farrat- #!#

Mineral *23arn- #!#

0aja 'iso *0alizas Fm! Paria1uanca- #!4

;a"ores de Q’

DETERMINACION DEL FACTOR ESF<ERO



EN LA ROCA >A?

(ara $& . @ / : A = 5.

(ara / @ $& . @ . : A = 5../) 0 $& 5./)

(ara $& . . : A = .5 $ = Res!sten$!a $om9res!a no $on#!nada de "a ro$a!nta$ta

. = Es#2ero !nd2$!do 9ara"e"a a "a $ara ex92esta de"

ta1eo

> ?



.

.

.'2

.'1

/

.'B

.'5

'.

. /

c

a c t o r d e e s f u e r z o e

n l a r o c a #

Relación resistrencia unia3ial a esfuerzo inducido

FACTOR DE ESF<ERO >A?

C2adro /

(ar3metros de res!sten$!a de "a ro$a !nta$ta



Ubicaci.n 2igma c 5 MPa mi

0aja tec1o *Aren)scas Fm!Farrat- $6 #

Mineral *23arn- #66 #+

0aja 'iso *0alizas Fm! Paria1uanca ##6 #7

(ar3metros de res!sten$!a de "a ro$a !nta$ta



Roca RMR Densidad mu 2u md 2d Mod! Def! R! Poisson

M89m+ x #65+ x #657 : 5MPa v

0aja tec1o 7+ 6!6; #!";4 #!";4 6!6" 6!4" ;(466 6!"

Mineral 77 6!6+" #!4"$ #!4"$ 6!+, 6!,, 4(666 6!"

0aja 'iso 7; 6!6; !6+" !6+" 6!$" #!+ 4($66 6!"

C2adro *

(ro9!edades de "a masa ro$osa



:sfuerzo in5situ MPa

2igma v "!66

2igma 1 +!66

0onstante 3 6!;

C2adro 8

Es#2eros !n,s!t2

CONTORNOS DE ESF<EROS (RINCI(ALES MAIM



C2adro -



Re"a$!ones $& .

Longitud de <ajeo <ec1o del <ajeo 0aja <ec1o del <ajeo

*metros-

#6 #;!;4 !"6

6 6!66 #,!66

" "!66 !"6

Como $& . es . enton$es A=.

DETERMINACION DEL FACTOR A'<STE(OR ORIENTACION DE LAS '<NTAS >B?



Cuente rocoso

;a@eo

abierto

(OR ORIENTACION DE LAS '<NTAS B

nta$!n de "a d!s$ont!n2!dad $rt!$a $on res9e$to a "a s29er#!$!e de ex$a

Fa$tor de a12ste >B?



Diferencia en rumbo.H

5.H

1/H

A.H

1.. 2.. A. /. 5. 6. B. ..

.'

.'2

.'1

.'A

.'5

.'/

.'B

.'6

'.

.'

a c t o r d e a @ u s t e p o r o

r i e n t a c i ó n I

la @unta critica " la superficie del ta@eo

Diferencia relati&a de buzamiento entre

C2adro H

!s$ont!n2!dades $rt!$as a"ores de >B



!s$ont!n2!dades $rt!$as a"ores de B

Ubicaci.n 2istemas de Diferencia en Diferencia en Factor B

Discontinuidad= el Rumbo >uzamiento

0aja tec1o del tajeo # 6 6 6!+

<ec1o del tajeo 4 6 +$ 6!+

Paredes del tajeo #, 6!

Nota( ")% &er estereograma.

DETERMINACION DEL FACTOR A'<STE(OR EFECTOS DE LA GRA;EDAD >C?



(OR EFECTOS DE LA GRA;EDAD C

MODOS DE FALLAS :

.5, Cadas 9or 6raedad "a1am!entos

C = J , - Cos 0 A"#a 7 F!65 .

/5, Des"!am!entos

F!65 /

F!65 .



6.-..

A

2

.

-

6

5

/

1

B

1.2. A. 5./. E.B.

Inclinación de la superficie del ta@eo

( J a i d a s p o r g r a &

e d a d " l a @ a m i e n t o )

a c t o r d e a @ u s t e p o r g r a & e d a d J

Ja%das

*uperficie

del ta@eo

La@amiento

Fa$tor de a12ste >C?K 9ara $adas de 6raedad "a1am!entos

F!65 /



5.-.

.

-

2

.

A

1

/

5

6

B

2. A. /.1. E.6. B.

Deslizam'

a c t o r d e a @ u s t e p o r g r a & e d a d J

( D e s l i

z a m i e n t o )

Inclinación de la @unta cr%tica

Fa$tor de a12ste >C?K 9ara #a""a 9or des"!am!ento

;a"ores de" #a$tor de a12ste >C?



;a"ores de" #a$tor de a12ste C

TECO DEL TA'EO :

Cadas 9or 6raedad C=/

CA'A TECO DEL TA'EO :

La1am!entos o 9andeam!entos C=)58-

(AREDES DEL TA'EO :

Fa""as 9or des"!am!entos C=85

A(LICACION DEL METODO



Ubicaci.n Q' A > 0 N'

<ec1o del tajeo #!# #!6 6!+ !6 6!4

0aja tec1o del tajeo #!#6 #!6 6!+ "!7; #!,6

C2adro J

Número de esta!"!dad N’

GRAFICO DE ESTABILIDAD

...

Gr3#!$o de esta!"!dad



.'.

.'/

.'2

/

2

/ .

.

2.

..

/.

/..

2..

2./ 2/

Radio <idráulico * - mt

8 K m e r o

d e e s t a b i l i d a d 8 L

M98# DE NU8DI7IE8;9

M98# E*;#LE



C2adro

Rad!o %!dr32"!$o >S?

Ubicaci.n :stable sin sost! <ransici.n sin sost! :stable con sost!

<ec1o del tajeo !,6 !, 5 7!# 7!# 5 4!#

0aja tec1o del tajeo +!76 +!7 5 "! "! 5 ,!"

Area de "a s29er#!$!e ana"!ada

(ermetro de "a s29er#!$!e ana"!adaRad!o !draú"!$o =



C2adro .

Caso rad!o %!dr32"!$ote$%o de ta1eo

Potencia del cuer'o mineralizado Dimensi.n en el rumbo del cuer'o *metros=-

*metros- <ajeo :stable <ransici.n sin sost! <ajeo con 2ost!

#6 #+ #+ 5 7" ?7"

#" $ $ 5 #, ?#,

6 , , 5 #7 #7 5 7$

" 4 4 5 # #+ 5 ++Nota ( ")% *as ci+ras est,n redondeadas



C2adro ..

Caso rad!o %!dr32"!$o$a1a te$%o de ta1eo

Altura del tajeo Dimensi.n en el rumbo del cuer'o *metros=-

*metros- <ajeo :stable <ransici.n sin sost! <ajeo con 2ost!

++ ,!" ,!" 5 #"!6 #"!6 5 +7!6

Nota ( ")% Se toma como -uamiento del cuerpo /0o



Potencia del cuer'o mineralizado Altura Dimensi.n en el rumbo del cuer'o*metros- *metros- *metros-

#6 ++ #"

#" ++ #"

6 ++ #7

" ++ #

C2adro ./

D!mens!ones m3x!mas de "os ta1eoss!n sosten!m!ento s!stem3t!$o



Ubicaci.n S RQD/Jn/S Densidad de cables

*metros- *cables9m-

<ec1o #6= +!,; #!" 6!#4 5 6!+6

<ec1o #" "! 6!$+ 6!6 5 6!+

<ec1o 6 ;!$ 6!44 6!# 5 6!+7

<ec1o " 4! 6!;4 6!+ 5 6!+;0aja tec1o ,!+4 6!"+ 6!7 5 6!+4

8ota@ *=- <ec1o #6( 6( etc! significa tec1o de tajeo en cuer'o de #6( 6( etc! metros de 'otencia8ota@ *==- <odos estos cálculos corres'onden a una dimensi.n de +7 m! en el rumbo del cuer'o!

C2adro .*

D!seo de" sosten!m!ento

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