informe mecanica de rocas terreno 2015

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Mecánica de Rocas Página 1 Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería de Minas MI4060 – Mecánica de Rocas Semestre Otoño 2015 INFORME DE TERRENO CLACIFICACIÓN DE UN MACIZO ROCOSO CERRO BLANCO Nombre Sebastian Gabriel Reyes Poblete RUT 18.379.617-8 Profesor Javier Vallejos Profesora Auxiliar Gonzalo Pizarro Osvaldo Silva Ayudantes Marcos Cifuentes Leandro Díaz Manuel Rodríguez Pedro Sanhueza Fecha de Entrega Viernes 15 de Abril de 2015

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Page 1: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 1

Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería de Minas MI4060 – Mecánica de Rocas Semestre Otoño 2015

INFORME DE TERRENO

CLACIFICACIÓN DE UN MACIZO ROCOSO

CERRO BLANCO

Nombre Sebastian Gabriel Reyes Poblete

RUT 18.379.617-8

Profesor Javier Vallejos

Profesora Auxiliar Gonzalo Pizarro Osvaldo Silva

Ayudantes Marcos Cifuentes Leandro Díaz Manuel Rodríguez Pedro Sanhueza

Fecha de Entrega Viernes 15 de Abril de 2015

Page 2: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 2

Resumen Ejecutivo

La mecánica de rocas es una ciencia teórica y aplicada que aborda el comportamiento

mecánico de rocas y macizos rocosos, estudiando así su respuesta a diferentes campos de

esfuerzos. Resulta entonces, fundamental en las etapas de diseño y construcción de estructuras

dentro, fuera y sobre un macizo rocoso y es por lo tanto una de las competencias importantes que

debe poseer un Ingeniero Civil de Minas en la actualidad.

En este contexto se desarrolló una visita al Cerro Blanco, ubicado en la comuna de

Independencia, Santiago, Chile, para caracterizar el macizo rocoso. Para esto se definieron 6

ventanas de mapeo en la ladera Este del primer tramo de subida, para posteriormente promediar

los valores obtenidos individualmente y caracterizar así el sector completo.

Se midieron en terreno las diferentes cualidades de la roca, para poder caracterizarla a

partir de 3 índices de clasificación de macizo rocoso: RMR de Bieniawski, Q de Barton y GSI.

Además de caracterizar los principales sets de discontinuidades mediante el uso de una brújula

estructural.

La clasificación del macizo resulto ser de calidad regular a buena, pero para unificar se

propone una clasificación buena. Presenta discontinuidades que no presentan un peligro real y

constante de deslizamiento o ruptura. Los valores obtenidos de los índices son: RMR= 67 , Q= 9,03,

GSI= 63. Además los sets de discontinuidades principales: 81/230 y 87/182 medidos en

Dip/DipDirection.

La actividad resulta bastante enriquecedora y permite complementar el estudio teórico

con el trabajo práctico y en terreno, permitiendo llevar a la práctica los conceptos vistos en clase

de forma de comprobar tanto su veracidad como la facilidad y/o complejidad de su uso. A su vez

favorece el trabajo multidisciplinario entre estudiantes de Geología e Ingeniería Civil de Minas.

Page 3: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 3

Tabla de contenido Resumen Ejecutivo .............................................................................................................................. 2

Introducción ........................................................................................................................................ 6

Marco Teórico ..................................................................................................................................... 7

Metodología ...................................................................................................................................... 13

Datos del Terreno .............................................................................................................................. 14

Gráficos ......................................................................................................................................... 20

Análisis............................................................................................................................................... 39

Conclusiones ..................................................................................................................................... 42

Bibliografía ........................................................................................................................................ 43

Anexos ........................................................................................................................................... 44

Tabla de Tablas Tabla 1: Ecuaciones y relaciones entre índices. .................................................................................. 9

Tabla 2: Definiciones de utilidad. ...................................................................................................... 11

Tabla 3: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 1. ................................................. 15

Tabla 4: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 1. ..................................................... 15

Tabla 5: Geological Strength Index calculado por el grupo 1. ........................................................... 16

Tabla 6: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 2. ................................................. 16

Tabla 7: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 2. ..................................................... 16

Tabla 8: Geological Strength Index calculado por el grupo 2. ........................................................... 16

Tabla 9: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 3. ................................................. 17

Tabla 10: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 3. ................................................... 17

Tabla 11: Geological Strength Index calculado por el grupo 3. ......................................................... 17

Tabla 12: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 4. ............................................... 18

Tabla 13: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 4. ................................................... 18

Tabla 14: Geological Strength Index calculado por el grupo 4. ......................................................... 18

Tabla 15: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 5. ............................................... 18

Tabla 16: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 5. ................................................... 19

Tabla 17: Geological Strength Index calculado por el grupo 5. ......................................................... 19

Tabla 18: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 6. ............................................... 19

Tabla 19: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 6. ................................................... 20

Tabla 20: Geological Strength Index calculado por el grupo 6. ......................................................... 20

Tabla 21: Resumen Dip y DipDirecton de la berma utilizado en las correciones. ............................. 20

Tabla 22: Resumen de índices calculado por los seis grupos. ........................................................... 39

Page 4: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 4

Tabla 23: Resumen de clasificación asignada por los seis grupos al macizo rocoso. ........................ 39

Tabla 24: Resumen índices transformados a sistema común GSI. .................................................... 40

Tabla 25: Resumen clasificación del macizo rocoso en función de los índices transformados a un

sistema común GSI. ........................................................................................................................... 40

Tabla 26: Valor asignado promedio de los índices. ........................................................................... 40

Tabla 27: Caracterización Final del Macizo en base a RMR, GSI y Q. ................................................ 41

Tabla 28: Sets de discontinuidades Jn versus Sets de discontinuidades obtendidos con DIPS. ....... 41

Tabla 29: Integrantes de los grupos de los seis grupos de trabajo. .................................................. 44

Tabla 30: Resumen Dip - Dip/Dir de los 6 grupos de trabajo. ........................................................... 46

Tabla de Ilustraciones Ilustración 1: Zona de Estudio. Cerro Blanco, ubicado en la comuna deIndependencia, Santiago,

Chile. .................................................................................................................................................... 6

Ilustración 2: Cálculo simplificado de la clasificación geo mecánica de Bieniawski. .......................... 7

Ilustración 3: Cálculo simplificado de Rock Quality Index. .................................................................. 8

Ilustración 4: Cálculo simplificado del Geological Strength Index. ..................................................... 9

Ilustración 5: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 1. ............... 21

Ilustración 6: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 1. ................... 21

Ilustración 7: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 1. .......................................... 22

Ilustración 8: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 1. ...................................... 22

Ilustración 9: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 1. ............................ 23

Ilustración 10: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 2. ............. 23

Ilustración 11: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 2. ................. 24

Ilustración 12: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 2. ........................................ 24

Ilustración 13: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 2. ................................... 25

Ilustración 14: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 2. .......................... 25

Ilustración 15: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 3. ............. 26

Ilustración 16: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 3. ................. 26

Ilustración 17: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 3. ........................................ 27

Ilustración 18: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 3. ................................... 27

Ilustración 19: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 3. .......................... 28

Ilustración 20: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 4. ............. 28

Ilustración 21: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 4. ................. 29

Ilustración 22: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 4. ........................................ 29

Ilustración 23: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 4. ................................... 30

Ilustración 24: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 4. .......................... 30

Ilustración 25: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 5. ............. 31

Ilustración 26: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 5. ................. 31

Page 5: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 5

Ilustración 27: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 5. ........................................ 32

Ilustración 28: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 5. ................................... 32

Ilustración 29: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 5. .......................... 33

Ilustración 30: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 6. ............. 33

Ilustración 31: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 6. ................. 34

Ilustración 32: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 6. ........................................ 34

Ilustración 33: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 6. ................................... 35

Ilustración 34: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 6. .......................... 35

Ilustración 35: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por los 6 grupos. ...... 36

Ilustración 36: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por los 6 grupos. .......... 36

Ilustración 37: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por los 6 grupos. ................................ 37

Ilustración 38: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por los 6 grupos. ............................ 37

Ilustración 39: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por los 6 grupos. ................... 38

Page 6: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 6

Introducción

El presente informe recopila la información obtenida en el terreno del curso Mecánica de

Rocas, impartido por la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, el

día Miércoles 22 de Abril de 2015 en la ladera Este del Cerro Blanco, ubicado en la comuna de

Independencia, Santiago, Chile, durante las 9:00 AM y las 13:00 PM, con una temperatura

promedio de 18°C y un cielo parcialmente despejado. El acceso se realizó por la calle Santos

Dumont, tomando el camino que rodea y sube el cerro por la ladera Este (que corresponde a la

zona de estudio).

Ilustración 1: Zona de Estudio. Cerro Blanco, ubicado en la comuna deIndependencia, Santiago, Chile.

El trabajo consistió en la caracterización del macizo rocoso de la ladera, de forma

cualitativa y cuantitativa, estableciendo parámetros de resistencia y comportamiento del mismo,

según las distintas alteraciones y particularidades observadas in-situ con el objetivo principal de

evaluar la calidad de este, de forma similar al trabajo que se realiza en la etapa preliminar del

diseño de una mina para un nuevo yacimiento.

Page 7: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 7

Marco Teórico

Antes de proseguir con el presente trabajo, se propone un marco teórico, para fijar una

base donde trabajar.

Se comienza con una explicación de los criterios e índices que se utilizarán en la evaluación

de la clasificación del macizo rocoso. Estos criterios corresponden a: Rock Mass Rating, Rock

Quality Index y Geological Strength Index.

RMR (Rock Mass Rating)

También conocida como clasificación geo mecánica de Bieniawski, fue presentada por el

Ingeniero Bieniawski en 1973 y modificada sucesivamente en 1976, 1979, 1984 y 1989. Permite

hacer una clasificación de las rocas 'in situ' y estimar el tiempo de mantenimiento y longitud de un

vano. Se utiliza usualmente en la construcción de túneles, de taludes y de cimentaciones. Consta

de un índice de calidad RMR (Rock Mass Rating), independiente de la estructura, y de un factor de

corrección. Con valores numéricos entre 0 y 100. Se resume esta clasificación en la siguiente

ilustración:

Ilustración 2: Cálculo simplificado de la clasificación geo mecánica de Bieniawski.

Q (Rock Quality Index)

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Mecánica de Rocas Página 8

Desarrollado por el NGI (Instituto Geotécnico Noruego ), basado en casos históricos en

Escandinavia. Barton y otros 1974. Con valores numéricos entre 0.001 y 100. Se resume esta

clasificación en la siguiente ilustración:

Ilustración 3: Cálculo simplificado de Rock Quality Index.

GSI (Geological Strength Index) Desarrollado con el propósito de escalar la resistencia del macizo rocoso, definida de acuerdo al criterio de Hoek-Brown. Depende de la estructura del macizo rocoso, definida en términos de su integridad/blocosidad y grado de trabazón del macizo rocoso y la naturaleza de la superficie de las discontinuidades. Se resume esta clasificación en la Figura 2.3.

Page 9: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 9

Ilustración 4: Cálculo simplificado del Geological Strength Index.

Se incluyen relaciones entre índices para su posterior comparación, las que se presentan

en la siguiente tabla:

Número Ecuación

1

2

3

Tabla 1: Ecuaciones y relaciones entre índices.

Page 10: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 10

A continuación, en la siguiente tabla, se presentan algunas definiciones que pueden ser de

utilidad:

Concepto Definición y/o Explicación

Brújula Instrumento que permite determinar las direcciones de la superficie terrestre. En el caso de la brújula geológica, permite además calcular el ángulo de la superficie (manteo).

Celda Geotécnica (ventana de mapeo)

Corresponde de 5 a 15 metros de pared con el objetivo de resumir la condición geotécnica de sector determinado.

Dip Corresponde al ángulo entre la horizontal y el plano geológico. Símil al manteo.

Dip Direction Dirección de máxima pendiente (perpendicular al rumbo).

Discontinuidad Fractura en las roca que no va acompañada de deslizamiento de los bloques que determina, no siendo el desplazamiento más que una mínima separación transversal que son aprovechados para el relleno de un determinado mineral o la alteración química producida por el agua, humedad, oxidación y otros procesos.

Espaciamiento Distancia promedio que hay entre las discontinuidades presentes en un macizo rocoso.

Macizo rocoso Rocas in-situ. Roca intacta más discontinuidades.

Persistencia Este factor representa el grado de continuidad de las diaclasas, en promedio, determina la extensión para la cual el material rocos y las diaclasas afectan separadamente las propiedades mecánicas de la masa): Es la máxima carga que puede soportar una muestra de roca antes de fallar, cuando el único esfuerzo aplicado es aquel perpendicular a su base.

Plot Del inglés, Gráfico

Unweighted Del inglés, no ponderado. En el contexto del informe nos referimos a este término como aquellos datos sin ponderación por Corrección de Terzaghi.

Weighted Del inglés, ponderado. En el contexto del informe nos

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Mecánica de Rocas Página 11

referimos a este término como aquellos datos sin ponderación por Corrección de Terzaghi.

Tabla 2: Definiciones de utilidad.

Page 12: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 12

Page 13: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 13

Metodología

Se inicia el terreno con la llegada al Cerro Blanco, comuna de Independencia, Santiago,

Chile. Se divide el trabajo en 6 grupos integrados tanto por estudiantes de Geología como

Ingeniería Civil de Minas de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de

Chile, con el fin de caracterizar 6 ventanas de mapeo en la Ladera este del primer tramo de subida

al cerro, para posteriormente promediar los datos y obtener una información general de la ladera.

Los pasos seguidos por cada grupo en la recopilación se detallan a continuación:

Usando la brújula estructural se midieron 50 datos de Dip y DipDirection de las

discontinuidades presentes para ser posteriormente recopiladas en el programa Dips para analizar

los principales sets.

Se calculó el RDQ de la ventana de mapeo, para esto se seleccionó entre 6 y 10 sectores de

longitud de un metro, para luego ser promediados.

Se midió el espaciamiento promedio en distintas zonas de la ventana, para luego obtener

un espaciamiento promedio por ventana. Además se clasificó si dichas discontinuidades según:

i) Separación: se midió con huincha la separación observada entre las rocas que

componen la discontinuidad. Se calculó un promedio para obtener un dato

representativo.

ii) Meteorización: Se observó el grado de meteorización para determinar un valor

representativo a la ventana de mapeo.

iii) Continuidad: Se medió con huincha la longitud de las discontinuidades observadas

calculando un promedio de esta para la ventana.

iv) Relleno: se observó si se las discontinuidades contenían relleno. De tenerlo se debe

clasificar la naturaleza de este y sus propiedades en comparación a la roca de caja.

v) Presencia de Agua: Se observó la presencia de agua caracterizando la ventana con una

humedad representativa.

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Mecánica de Rocas Página 14

Con respecto a la litología de la región seleccionada, corresponde a una toba cristalina de

composición riolítica con relleno de arcillas y calcita.

Las discontinuidades observadas corresponden principalmente a diaclasas debido a que se

observa que no existe mayor desplazamientos de las estructuras que interactúan y estas se

encuentran agrupadas paralelamente en sets.

Datos del Terreno

Page 15: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 15

Para la recopilación de datos, se generaron 6 grupos, cada uno estudió una celda,

recogiendo 50 mediciones de DipDir y Dip de estructuras presentes en la zona, y caracterizó la

información más relevante respeto a estructuras, orientación, características de la superficie,

continuidad, entre otras.

Los criterios son en base a tablas y asignación de puntajes, de acuerdo al criterio de quien

realiza la medición. Si bien, de acuerdo a la observación, la asignación de puntajes es subjetiva,

esta está acotada por valores en tablas.

Luego el procedimiento consiste en realizar una observación o medida y en función de lo

observado o medido asignarle un valor acotado por tabla que permita caracterizar al macizo.

A continuación se presenta para cada grupo la información recopilada, en diversas tablas,

donde aparece el parámetro para el índice y el valor asignado por cada grupo.

Grupo 1

Rock Mass Rating de Bieniawski.

Parámetro Valor Asignado

RQD 91,2

Resistencia de la Roca Intacta 12,0

Calidad del Testigo 20,0

Espaciamiento de Continuidades 15,0

Condicion de Discontinuidades 10,0

Agua Subterránea 15,0

RMR B89 72,0

Tabla 3: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 1.

Rock Quality Index de Barton

Parámetro Valor Asignado

RQD 91,20

Jn 15,00

Jr 2,00

Ja 2,50

Jw 1,00

SRF 2,50

Q 1,95

Q' 4,86

Tabla 4: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 1.

Page 16: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 16

Geological Strength Index

Índice Valor Asignado

GSI 65

Tabla 5: Geological Strength Index calculado por el grupo 1.

Grupo 2

Rock Mass Rating de Bieniawski

Parámetro Valor Asignado

RQD 68,1

Resistencia de la roca Intacta 15,0

Calidad del Testigo 13,0

Espaciamiento de Continuidades 10,0

Condicion de Discontinuidades 10,0

Agua Subterránea 15,0

RMR B89 63,0

Tabla 6: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 2.

Rock Quality Index de Barton

Parámetro Valor Asignado

RQD 68,17

Jn 12,00

Jr 1,50

Ja 1,00

Jw 4,00

SRF 1,00

Q 34,09

Q' 8,52

Tabla 7: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 2.

Geological Strength Index

Índice Valor Asignado

GSI 70

Tabla 8: Geological Strength Index calculado por el grupo 2.

Grupo 3

Page 17: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 17

Rock Mass Rating de Bieniawski.

Parámetro Valor Asignado

RQD 79,0

Resistencia de la roca Intacta 12,0

Calidad del Testigo 17,0

Espaciamiento de Continuidades 8,0

Condicion de Discontinuidades 25,0

Agua Subterránea 15,0

RMR B89 77,0

Tabla 9: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 3.

Rock Quality Index de Barton

Parámetro Valor Asignado

RQD 79,00

Jn 6,00

Jr 1,50

Ja 2,00

Jw 1,00

SRF 1,00

Q 9,88

Q' 9,88

Tabla 10: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 3.

Geological Strength Index

Grupo 3

GSI 70

Tabla 11: Geological Strength Index calculado por el grupo 3.

Grupo 4

Rock Mass Rating de Bieniawski.

Parámetro Valor Asignado

RQD 85,7

Resistencia de la roca Intacta 12,0

Calidad del Testigo 17,0

Espaciamiento de Continuidades 10,0

Page 18: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 18

Condicion de Discontinuidades 10,0

Agua Subterránea 15,0

RMR B89 64,0

Tabla 12: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 4.

Rock Quality Index de Barton

Parámetro Valor Asignado

RQD 85,70

Jn 12,00

Jr 1,00

Ja 8,00

Jw 1,00

SRF 1,00

Q 0,89

Q' 0,89

Tabla 13: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 4.

Geological Strength Index

Grupo 4

GSI 60

Tabla 14: Geological Strength Index calculado por el grupo 4.

Grupo 5

Rock Mass Rating de Bieniawski

Parámetro Valor Asignado

RQD 76,6

Resistencia de la roca Intacta 15,0

Calidad del Testigo 17,0

Espaciamiento de Continuidades 10,0

Condicion de Discontinuidades 9,0

Agua Subterránea 15,0

RMR B89 66,0

Tabla 15: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 5.

Rock Quality Index de Barton

Page 19: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 19

Parámetro Valor Asignado

RQD 76,60

Jn 12,00

Jr 2,00

Ja 2,00

Jw 1,00

SRF 2,50

Q 2,55

Q' 6,38

Tabla 16: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 5.

Geological Strength Index

Grupo 5

GSI 60

Tabla 17: Geological Strength Index calculado por el grupo 5.

Grupo 6

Rock Mass Rating de Bieniawski.

Parámetro Valor Asignado

RQD 74,0

Resistencia de la roca Intacta 7,0

Calidad del Testigo 13,0

Espaciamiento de Continuidades 10,0

Condicion de Discontinuidades 15,0

Agua Subterránea 15,0

RMR B89 60,0

Tabla 18: Rock Mass Rating de Bieniawski calculado por el grupo 6.

Rock Quality Index de Barton

Parámetro Valor Asignado

RQD 74,00

Jn 15,00

Jr 0,50

Ja 1,00

Jw 2,00

SRF 1,00

Page 20: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 20

Q 4,93

Q' 2,47

Tabla 19: Rock Quality Index de Barton calculado por el grupo 6.

Geological Strength Index

Grupo 6

GSI 55

Tabla 20: Geological Strength Index calculado por el grupo 6.

Gráficos

A partir de las tablas de Dip/DipDir y por medio del programa DIPS, se grafican los

diagramas de polos correspondientes, para identificar los sets más importantes presentes en cada

celda.

Para las correcciones realizadas se adjuntan en la siguiente tabla los Dip y DipDirection de

la berma de los 6 grupos de trabajo.

Grupo Dip Berma Dipdir Berma

Grupo 1 85 88

Grupo 2 78 80

Grupo 3 80 78

Grupo 4 79 81

Grupo 5 90 80

Grupo 6 80 100

Tabla 21: Resumen Dip y DipDirecton de la berma utilizado en las correciones.

A continuación se presentan los gráficos obtenidos por grupos.

Page 21: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 21

Grupo 1

Ilustración 5: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 1.

Ilustración 6: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 1.

Page 22: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 22

Ilustración 7: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 1.

Ilustración 8: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 1.

Page 23: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 23

Ilustración 9: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 1.

Grupo 2

Ilustración 10: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 2.

Page 24: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 24

Ilustración 11: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 2.

Ilustración 12: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 2.

Page 25: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 25

Ilustración 13: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 2.

Ilustración 14: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 2.

Grupo 3

Page 26: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 26

Ilustración 15: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 3.

Ilustración 16: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 3.

Page 27: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 27

Ilustración 17: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 3.

Ilustración 18: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 3.

Page 28: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 28

Ilustración 19: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 3.

Grupo 4

Ilustración 20: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 4.

Page 29: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 29

Ilustración 21: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 4.

Ilustración 22: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 4.

Page 30: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 30

Ilustración 23: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 4.

Ilustración 24: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 4.

Grupo 5

Page 31: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 31

Ilustración 25: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 5.

Ilustración 26: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 5.

Page 32: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 32

Ilustración 27: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 5.

Ilustración 28: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 5.

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Mecánica de Rocas Página 33

Ilustración 29: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 5.

Grupo 6

Ilustración 30: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 6.

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Mecánica de Rocas Página 34

Ilustración 31: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 6.

Ilustración 32: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 6.

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Mecánica de Rocas Página 35

Ilustración 33: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 6.

Ilustración 34: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por grupo 6.

Finalmente se presentan los gráficos para todos los datos de los 6 grupos juntos.

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Mecánica de Rocas Página 36

Ilustración 35: Unweighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por los 6 grupos.

Ilustración 36: Weighted Contour Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por los 6 grupos.

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Mecánica de Rocas Página 37

Ilustración 37: Pole Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por los 6 grupos.

Ilustración 38: Scatter Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por los 6 grupos.

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Mecánica de Rocas Página 38

Ilustración 39: Major Planes Plot respecto a Dip/DipDir recopilados por los 6 grupos.

Page 39: Informe mecanica de rocas terreno 2015

Mecánica de Rocas Página 39

Análisis

A continuación, en la siguiente tabla, a modo de simplificación se resumen los índices de

macizo rocoso calculados por los seis grupos. Se analizan posteriormente.

Índice Valor Asigando

Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6

RQD 91,20 68,10 79,00 85,70 76,60 74,00

RMR B89 72,00 63,00 77,00 64,00 66,00 60,00

Q 1,95 34,09 9,88 0,80 2,55 4,93

Q' 4,86 8,52 9,88 0,80 6,38 2,47

GSI 65,00 70,00 70,00 60,00 60,00 55,00

Tabla 22: Resumen de índices calculado por los seis grupos.

De acuerdo al valor asignado para cada índice, y con la ayuda de las ilustraciones 2, 3 y 4

se asigna una calificación a cada ventana de mapeo, a los siguientes índices: RMR B89 (según la

categoría presentada en 1989), Q de Barton y GSI, la cual se presenta en la siguiente tabla.

Índice Clasificación del Macizo Rocoso

Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6

RMR B89 Bueno Bueno Bueno Bueno Bueno Regular

Q Malo Bueno Regular Muy Malo Malo Regular

GSI Bueno Bueno Bueno Regular Regular Regular

Tabla 23: Resumen de clasificación asignada por los seis grupos al macizo rocoso.

En la tabla anterior se pueden apreciar múltiples clasificaciones del macizo rocoso, de

bueno a hasta muy malo. Esto reafirma la idea que la clasificación depende tanto del índice

escogido para clasificar como del criterio subjetivo de la persona que clasifica. De acuerdo al Q, la

clasificación tiende a ser más estricta en comparación al GSI o RMR, también tiende a ser más

variable.

El bajo valor de Q se debe principalmente a las características de las discontinuidades:

poco rugosas, por lo cual ejercen bajo esfuerzo de cizalle disminuyendo la estabilidad y cohesión

del macizo como el tipo de relleno, en este caso, arcillas, descomposición de minerales como

feldespatos y plagioclasas que desfavorecen aún más la calidad de la roca.

Mencionar ciertas tendencias tales como que los grupos 2 y 6 fueron consistentes en su

clasificación pues según los tres índices llegaron a la misma clasificación (aunque como se

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Mecánica de Rocas Página 40

mencionó debido al criterio subjetivo esta no fue igual, siendo bueno para el grupos y tan solo

regular para el grupo 6).

A continuación se presenta los puntajes transformados a un sistema común, que para este

caso fue escogido el GSI mediante las relaciones presentadas en la tabla 1.

Índice Valor Asignado

Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6

RMR B89 a GSI 67 58 72 59 61 55

Q a GSI 58 63 64 42 60 52

GSI 65 70 70 60 60 55

Tabla 24: Resumen índices transformados a sistema común GSI.

A continuación se presenta la clasificación del macizo roco en función del puntaje

presentado en la tabla 24.

Índice Clasificación del Macizo Rocoso

Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6

RMR B89 a GSI Bueno Regular Bueno Regular Bueno Regular

Q a GSI Regular Bueno Bueno Regular Regular Regular

GSI Bueno Bueno Bueno Regular Regular Regular

Tabla 25: Resumen clasificación del macizo rocoso en función de los índices transformados a un sistema común GSI.

Al transformar a un sistema común, GSI, quien presenta una mayor diferencia

corresponde al Q, donde antes había clasificaciones muy malas ahora hay una clasificación regular.

Al pasar del Q al GSI se produce una mejora en clasificación de acuerda la ecuación lineal 3 (tabla

1), mientras que al pasar de RMR a GSI solo se puede mantener o disminuir de clasificación de

acuerdo a la ecuación 1 en la tabla 1.

La clasificación final para cada criterio, se presenta en la siguiente tabla, y corresponde al

promedio aritmético de los valores asignados por cada grupo.

Clasificación Final del Macizo Rocoso (Valor Asignado)

RMR B89 67,00

Q 9,03

GSI 63,00

Tabla 26: Valor asignado promedio de los índices.

Con los valores obtenidos y utilizando los criterios presentados en las ilustraciones 2, 3 y 4

obtenemos la clasificación final.

Clasificación Final del Macizo Rocoso

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RMR B89 Bueno

Q Regular

GSI Bueno

Tabla 27: Caracterización Final del Macizo en base a RMR, GSI y Q.

Finalmente, en base a la tabla 27, se propone una clasificación buena al macizo rocoso.

Esto tiene sentido ya que el macizo observado corresponde a un cerro rodeado de viviendas, y si

tuviera una clasificación mala, esto no sería seguro. El cerro, por lo demás, lleva mucho tiempo sin

deslizamientos importante, lo que reafirma la clasificación asignada al macizo.

A continuación se presenta la comparación en el Jn que representa las discontinuidades y

los sets de discontinuidades obtenidos mediante DIPS.

Jn vs DIPS Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6

Jn 4 o más 2 + Random 3 + Random 3 + Random 3 + Random 4 o más

DIPS 3 3 3 3 3 3

Tabla 28: Sets de discontinuidades Jn versus Sets de discontinuidades obtendidos con DIPS.

Hay una tendencia a sobre estimar, ya que en todas las observaciones se identificaron sets

random de discontinuidades, mientras que estos no se identifican en los obtenidos por DIPS. DIPS

es consistente y siempre identifica 3 sets. Las observaciones de Jn obtenidas reafirman la idea de

la subjetividad de quien realiza la medición, pues mientras el grupo 1 identificó 4 sets, el grupo 2

tan solo 2 sets.

De acuerdo a los gráficos en conjunto presentados en la sección de gráficos, se puede

apreciar dos fallas principales que corresponden a 81/230 y 87/182 medidas en Dip/DipDir.

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Conclusiones

El estudio de los macizos rocosos es fundamental en el diseño y construcción de

estructuras dentro, fuera y sobre un macizo rocos, con esta premisa se realizó una visita en

terreno al Cerro Blanco, ubicado en la comuna de Independencia, Santiago, Chile cuyo motivo era

calificar cuantitativamente y cualitativamente afloramientos de roca en la ladera Este de este

cerro.

La litología del cerro corresponde a una toba cristalina de composición riolítica con

rellenos de arcillas y calcita.

La clasificación del macizo resulto ser de calidad regular a buena, pero para unificar se

propone una clasificación buena. Presenta discontinuidades que no presentan un peligro real y

constante de deslizamiento o ruptura. Los valores obtenidos de los índices son: RMR= 67 , Q= 9,03,

GSI= 63. Además los sets de discontinuidades principales: 81/230 y 87/182 medidos en

Dip/DipDirection.

El uso de estos sistemas es relativamente simple, y basta con un conocimiento teórico básico para

su utilización en terreno, por lo que resulta una herramienta rápida y de bajo costo para la

evaluación de un macizo, pero por otra parte se añade más variabilidad a la evaluación por el

criterio subjetivo de quien evalua. La cantidad de mediciones tomadas y celdas de estudio resulta

importante, ya que los valores finales son un promedio de los valores estimados por cada grupo,

en este sentido se recomienda estudiar la mayor cantidad de afloramientos posibles y tomar la

mayor cantidad de datos de forma de acentuar las tendencias de características más relevantes.

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Mecánica de Rocas Página 43

Bibliografía

Vallejos, Javier. Diapositivas del curso Mecánica de Rocas. Edición 2015.

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Mecánica de Rocas Página 44

Anexos

A continuación, en la siguiente tabla, se presenta la distribución de los grupos que realizaron

la caracterización del macizo rocoso.

Grupo Integrantes

1 Gonzalo Cañón Stefano Contardo Fabián Freire Javier Pincheira

2 Héctor Alarcón Cristián Albornoz Matías Ávila Indo Johnny Avilés Ríos Ignacio Cereceda Gonzalo Monsalves Lukas Ríos Velásquez

3 Leyla Becerra Sebastián Contreras Jose Marchant Claudio Sandoval Mauricio Soto

4 Juan Pablo Ahumada Hugo Bart Iris Mallea Cristóbal Parraguez Sebastián Reyes Ignacio Soto Daniel Villanueva

5 Javier Alcaino Luis Araya Diego Guzmán Martín Kock Fabián Martínez Ignacio Ramírez Matías Salas

6 Samu Cortés Bruno Crovetto Agustín Gajardo Alder La Torre Esteban Neira Zinthia Oportus Sebastián Ortega

Tabla 29: Integrantes de los grupos de los seis grupos de trabajo.

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Mecánica de Rocas Página 45

Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6

Dip DipDir Dip DipDir Dip DipDir Dip DipDir Dip DipDir Dip DipDir

94 183 80 55 62 80 54 304 90 0 89 236

90 190 87 63 62 233 53 301 90 0 62 311

90 27 80 65 87 306 60 301 90 10 76 238

89 181 88 70 51 82 58 301 70 15 86 189

88 302 48 73 82 222 54 301 90 30 74 226

88 115 78 85 46 95 46 284 90 45 66 113

86 110 62 86 62 75 58 275 85 50 82 75

86 287 72 90 88 325 56 276 70 60 68 110

84 187 32 101 50 258 56 276 80 60 66 105

84 92 40 110 56 45 41 277 80 60 70 115

84 190 60 125 48 53 50 295 0 75 80 80

80 73 40 141 44 55 52 297 0 80 82 242

78 77 76 152 36 67 56 298 10 80 87 248

78 100 80 160 40 65 49 302 90 80 70 100

78 100 80 170 60 76 52 303 50 90 77 290

74 100 74 175 50 65 50 263 70 90 61 292

72 85 88 175 46 57 46 265 90 100 70 113

70 196 89 180 80 155 42 258 30 105 79 234

66 211 88 185 51 260 58 293 30 120 75 80

65 294 82 224 84 296 56 295 70 130 25 60

62 110 83 230 80 320 82 235 10 130 68 112

62 295 85 230 54 284 80 233 20 130 50 112

62 105 70 231 90 185 81 235 20 130 32 130

60 84 74 231 54 255 80 231 20 140 62 120

59 95 80 231 42 85 78 230 20 140 60 295

58 97 78 234 80 294 82 228 40 155 48 312

54 90 70 235 88 143 78 222 65 170 74 86

52 94 76 235 70 94 85 228 90 180 25 95

52 141 80 235 88 140 82 228 90 180 30 140

51 140 80 235 22 47 84 228 80 220 39 104

50 75 80 235 68 150 82 226 80 220 70 110

50 93 80 235 42 240 80 225 70 220 69 120

48 82 88 235 48 232 80 229 80 225 78 80

48 90 89 235 52 51 80 224 80 225 70 222

48 90 80 240 70 65 80 226 80 225 90 60

47 60 88 243 60 76 78 228 80 225 60 295

46 242 90 243 52 138 80 228 80 240 81 141

46 297 84 263 46 242 78 228 80 240 70 215

45 82 58 280 84 140 80 225 80 240 46 312

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Mecánica de Rocas Página 46

Tabla 30: Resumen Dip - Dip/Dir de los 6 grupos de trabajo.

44 300 70 290 82 150 80 224 70 260 85 52

44 207 80 292 88 206 82 185 50 280 86 182

44 210 64 294 54 262 88 182 70 290 61 115

44 78 70 294 74 316 88 183 70 290 59 105

44 84 74 297 88 321 82 180 70 295 85 62

42 63 66 300 86 258 86 180 55 295 65 288

40 28 75 300 60 105 89 181 70 295 88 219

38 87 76 303 54 285 86 182 55 300 48 105

34 82 70 310 42 48 86 183 75 315 82 240

30 225 78 315 78 229 85 179 70 315 46 315

20 257 74 323 80 165 84 176 80 299 48 308

88 185

88 182

84 183

88 185

89 184

84 182

82 181

89 181

86 181

89 181