1UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILUNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNOFACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DEINGENIERA CIVILASIGNATURA:MECNICA DE ROCASTEMA:CARACTERIZACION DE MACIZO ROCOSODOCENTE:ING. DICENTE:DELGADO APAZA, POUL ANDERSONPUNO- PERU - 20152UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL3UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILINDICEPg.1. GENERALDADES....... 41.1Geologa.......... 41.1.1 Ubicacin................ 41.1.2 Topografa....... 51.1.3 Hidrologa.... 51.1.4 Clasificacin geomecnica del macizo rocoso . 71.1.5 ndice de designacin de la calidad de la roca(RQD).... 71.1.6 Sistema de clasificacin RMR... 82. DESCRPCN ABREVADA DE LOS PARMETROS. 82.1Resistencia de la roca ....... 82.2Rock Quality Designation RQD. 92.3Separacin entre juntas..... 92.4Estado de las diaclasas..... 92.5Presencia de agua...... 93. DEFNCONES CONCEPTUALES. 303.1Macizo Rocoso.. 303.2Matriz Rocosa.... 303.3Discontinuidad... 303.4Orientacin.... 303.5Espaciado.. 303.6Persistencia... 313.7Rugosidad..... 313.8Apertura. 313.9Relleno... 313.10 Agua.. 313.11 Meteorizacin.. 31 3.12 Alteracin..... 314. FACTOR DE SEGURDAD... 325. EXPLORACON DE CAMPO.335.1 Descripcin visual del macizo.... 334UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL1.GENERALIDADES 1.1 GEOLOGIA 1.1.1 UbicacinEl pobladodeJayllihuayaseencuentraubicadoal surestedelaciudaddePuno; aunos7+000Km; polticamenteseubicaenel distrito, provinciaydepartamento de Puno, situado entre las cotas 3821.00 a 3858.00 msnm.Posicin geogrfica se encuentra en la zona 24 de la carta nacional32 x,ante las coordenadas.Latitud: N 8244200- 8245400Longitud: E 395200- 396600 El rea del poblado de Jayllihuaya es de aproximadamente 8273.00HaLmites:NORTE: con Aziruni y sector SalihuaniSUR: con Alto Jayllihuaya y secto !i"cachani#UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILESTE: con secto Jnca$u%uio y &auuyo'OESTE: con A"iuni II y secto !i"cachani'1.1.2 TOPOGRAFALazonadeinvestigacinseencuentra enunrelieverelativamentellano con un inclinacin desde 3821.00 msnm hasta las faldas de loscerros circundantes con 3854.00 msnm con un pendienteaproximada de 3.15 % en la zonas habitacionales, cubriendo un reade 82.730 hectreas.

1.1.3HIDROLOGA EnlosvallesSalcedoyJayllihuayaloscanalesfluvialesenlaspartesbajas de poca pendiente han sido modificados e invadidos por las viviendasque limitan el proceso de arrastre, convirtindose en riesgos por los desvosde canales, inundaciones inesperadas y posibles destrozos.Es el sector de Jayllihuaya, se tiene una vertiente hidrogrfica, el cual hizoque se gestionara la construccin de un puente para el acceso hasta la zonacentral del centro poblado.Durante la visita a campo, se hizo un recorrido desde el segundo puentede Jayllihuaya siguiendo el rio que desciende de la cima de las montaas dela ciudad de Puno, durante todo el recorrido se hizo un reconocimiento de lasrocas, as como se divisaron diversas tipologas de rocas, estas seclasificaron y se tomaron muestras, entre las principales tenemos a las gneasy sedimentarias (conglomerados).a) CUENCAS.Unacuencaestcompuestaporvariaspartesbsicas. Porlogeneral, lascuencas, especialmente las ms grandes se dividen en tres partes principales,de acuerdo con su capacidad erosiva y de transporte de sedimentos.En el recorrido tambin pudimos apreciar la secuencia de deposicionesmaterial natural: grueso, medio y fino como se observa en la siguiente imagen.Tambin podemos apreciar por el efecto de los deslizamientos de la forma nonatural por ejemplo el depsito aluvial. Las deposiciones que observamos en lafigura podemos considerarlas como pertenecientes al horizonte A.b) ROCAS ENCONTRADAS EN NUESTRO RECORRIDO En nuestro recorrido tambin encontramos algunos tipos de rocas quedaremos a conocer en el siguiente texto.c)ROCA POROSA(UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Son rocas sedimentarias que presentan poros o pequeos huecos entre y/odentro de sus componentes.) ROCA ARENISCARoca sedimentaria de tipo detrtico, de color variable, que contiene clastos detamao arena.El grupo tiene una expresin fotogeolgica distintiva caracterizada por un tonoplido, donde los sedimentos presentan buzamiento abrupto y nobandeamiento debido a la intercalacin de capas con diferentes resistencias ala erosin.Fig!"a# $%&% '( )aci*%Lafotografadesarrolladaenlos sedimentoses suavementeonduladaamontaosa y la exposicin es generalmente buena. Figura: foto !" to#a !" !ir"$$i%& 'bu(a#i"&toGeoformaproducida porlaaccindel vientoydel agua estpicola erosindiferencial en este tipo de roca. Hay zonas donde el buzamiento de los estratoses casi vertical, esto est ubicado en la zona de Desaguadero, las estructurassedimentarias incluyen depresiones y estratificacin cruzada tabular con ripplemarks(rizaduras), lineacionesdecorrientesprimarias, marcasdearrastreirregular y estructuras de pliegues de 1.1.+ C(a,i$icacin g'%)'cnica '( )aci*% "%c%,%)UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILLas clasificaciones geomecnicas tienen por objeto caracterizar ingenierilmenteun determinado macizo rocoso en funcin de una serie de parmetros a los quese lesdesignaunciertovalor.Clasificargeomtricamenteunmacizorocosoconsiste en otorgarle una puntuacin segn una metodologa o criterioestablecido. Una vez puntuado el macizo se clasifica en una categora de entrevarias existentes en funcin del rango de puntos. (Jorda Bordehore, 2013).Las clasificaciones geomcanicas se utilizan mucho actualmente sobre todo enestudios geotcnicos, en lo que se refiere a los taludes, la principal ventaja delas clasificaciones geomcanicas consiste en que permiten obtener, medianteunas correlaciones establecidas, los principales parmetros mecnicos delmacizo rocoso. Los sistemas de clasificacin de los macizos rocosos tienen porobjetoevaluar suscaractersticasparadeterminar deformacuantitativasucalidad (Ramrez Oyanguren y Alejano Monge, 2007).1.1.- nic' ' ',ignacin ' (a ca(ia ' (a "%ca .R/D)Lafracturacindel macizorocosoestdefinidaporel nmero, espaciadoycondicionesdelasdiscontinuidades, cualquieraqueseasuorigenyclase(Vallejo, 2002). El grado de fracturacin se expresa habitualmente por el valordel ndice adimensional de RQD (Rock Quality Degree) que permite laclasificacin de un macizo rocoso segn la densidad de fracturamientopresente en el, mediante la ecuacin siguiente (Scesi y Gattioni, 2009). Es esteestudio se usa el RQD para la clasificacin del macizo rocoso de la Colosa apartir de las variables: densidad de fracturamiento del esquito y el prfido.Mediante la ecuacin del conteo de discontinuidades por metro lineal tenemosla frmula defrecuencia de Fracturamiento: ( )0.1 1000.1 1FFRQD X e FF= +3.68110.4 6 16 RQD FF para FF = +Cantidad de discontinuidadesLongitud del sondeoFF =**: Densi+a+ +e ,actua-iento .UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL1.1.0 Si,&')a ' c(a,i$icacin R1RBieniawski(1976) publico los detalles de una clasificacin de la masa rocosadenominadasistemadeclasificacingeomecanicaovaloracindelamasarocosa RMR (Rock Mass Rating). A travs de los aos, este sistema ha sidomodificado sucesivamente conforme han ido examinando ms casosregistrados y se advierte al lector que Bieniawski hizo cambios significativos enlasvaloracionesasignadasalosdiferentesparmetros. Lossiguientessinusados para clasificar una masa rocosa con el sistema RMR.1. Resistencia compresiva uniaxial del material roco2. Designacin de la calidad de la roca (RGD)3. Espaciamiento de las discontinuidades.4. Condicin de las discontinuidades.5. Condiciones del agua subterrneas.6. Orientacin de las discontinuidades.El RMRseobtienecomolasumadepuntuacionesquecorrespondealosvalores de cada uno de los 06 parmetros enunciados. El valor del RMR oscilasus valores entre 0 y 100 y es mayor y mejor la calidad de la roca.Bieniaswski distingue cinco tipos o clases de roca segn el valor RMR.CUADRO N2 31Clasificacin RMR 89 (en uso actual)F!'n&'# 4i'nia,5,6i .1778)2. D',c"i9cin ab"':iaa ' (%, 9a")'&"%,2.1 R',i,&'ncia ' (a "%caPuede utilizarse el resultado obtenido por el ensayo de Resistencia aCompresin Simple (RCS), en laboratorio o bien elensayo de carga puntual(poinload). Encampopuedeobtenersecomounaprimeraaproximacinapartir del rebote del esclermetro (martillo Schmidt) o con la ayuda de una tablade tipo semicuantico empricas en funcin del golpeteo del martillo de gelogo.CLASIFICACION R)R TIPO ROCAC*a" IC*a" IIC*a" IIIC*a" IVC*a" V/ .0.0 1 (0(0 1 4040 1 202 20Roca -uy 3uenaRoca 3uenaRoca -e+iaRoca -alaRoca -uy -ala4UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL2.2 R%c6 /!a(i&; D',igna&i%n R/DSe denomina RQD de un cierto tramo de un sondeo a la relacin en tanto porciento entre la suma de las longitudes de los trozos de testigo mayores de 10cm y la longitud total del sondeo.2.3 S'9a"acin 'n&"' 0.4 0.3-0.4 0.2-0.3 0.1-0.2 45 35-45 25-35 15-25 15Fuente: Bieniawski 1979.CUADRO N2 30C(a,i$icacin g'%)?&"ica ' 4i'nia5,6i ; ca"ac&'"@,&ica,Parmetro de valoracinPersistencia20 m6 4 2 1 0Apertura Nada 5 mm6 5 4 1 0Rugosidad MuyrugosaRugosa LigeramenterugosaOnduladaSuave6 5 3 1 0Relleno Ninguno Relleno duro Relleno blando< mm >5 mm 5 mm6 4 2 2 0Alteracin nalterado LigeramentealteradoModeradamente alteradoMuyalteradodescompuesto6 5 3 1 012UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILFuente: Bieniawski 1979.2.> C(a,i$icacin g'%)'cnica / .4a"&%n).Denominada clasificacin de Barton, fue desarrollada en Noruega en 1974; porBarton, Lien y Lunde, en el nstituto Geotcnico Noruego. Se bas su estudioenel anlisisdecientosdecasosdetnelesconstruidosprincipalmenteenEscandinavia, en 1974.LaclasificacinQ,deBartonasignaacada terrenounndicedecalidad Q,tanto mayor, cuanto mejor, es la calidad de la roca. Su variacin no es linealcomo la del RMR, sino exponencial y oscila entre Q=0.001; para terrenos muymalos y Q= 1000; para terrenos muy buenos; el valor de Q, se obtiene de laexpresin.Q=RQDJnx JrJa x JwSRFDescripcin abreviada de los parmetros:1) RQD s el ndice Rock Quality Designation, es decir, la relacin en tantopor cientoentrelasumadelaslongitudesdetestigodeunsondeomayores a 10 cm y la longitud total, Barton indica que basta tomar elRQD, en incremento de 5 en 5 y que como mnimo tomar RQD = 10.2) Jn vara entre 0.5 y 20 y depende del nmero de familia de juntas quehay en el macizo3) Jr vara entre 1 y 4 y depende de la rugosidad de las juntas.4) Javaraentre0.75y20ydependedel gradodealteracindelasparedes de las juntas de la roca.5) Jwvaraentre0.05y1, dependiendodelapresenciadeaguaeneltnel.6) SRF, son las de Stress Reduction Factor y depende del estado tensionalde la roca que atraviesa el tnel.Para la obtencin de cada uno de os cinco ltimosparmetros, Barton aportatablas, donde se obtienen los valores correspondientes en funcin de ladescripcin generalizada del macizo rocoso.Adems los coeficientes delproducto tienen un significado especial. (RQD/Jn): ndica el tamao del bloque (Jr/Ja): Resistencia al corte entre los bloques. (Jw/SRF): influencia de estado tensional.CUADRO N2 30Ca(ia '( &',&ig% BR/DC 'n (a / ' 4a"&%n.A Muy mala 0-25B Mala 25-50C Media 50-75D Buena 75-90E Excelente 90-100Fuente: Deere 1979.13UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILNota: Cuando se obtienen valores RQD inferiores o iguales a 10, se toma elvalor de 10; para calcular Q. Los intervalos de 5 unidades para RQD, es decir100, 95, 90 se tiene suficiente precisin.CUADRO N2 38Aa(%"acin '( @nic' ' iac(a,a, Dn 'n (a c(a,i$icin / ' 4a"&%n.A Roca masiva, sin diaclasa o fisuracin escasa 0.5-1.0B Una familia de diaclasa. 2C Dos familias y alguna diaclasa aleatoria. 3D Dos familias de diaclasas. 4E Dos familias y alguna diaclasa aleatorias. 6F Tres familias de diaclasas 9G Tres familias y algunas diaclasas aleatorias. 12H Cuatro a ms familias diaclasa aleatoria, roca fracturada roca en terrenos.1J Roca triturada, terrosa. 20Fuente: Barton 1979.Nota: en interseccin de tneles se utiliza la expresin (3Jn)En las bocas de los tneles se utiliza la expresin (2 Jn)CUADRO N2 37Aa(%"acin '( @nic' ' "!g%,ia D" ' (a, i,c%n&in!ia', / ' 4a"&%na) Contacto entre las dos caras de la discontinuidad.b) Contacto entre las dos caras de la discontinuidad ante un desplazamiento cortante inferior a 10 cm.A Diaclasa contina.4B Diaclasas onduladas, rugosas o irregulares. 3C Diaclasas ondulados lisos. 2D Diaclasas onduladas, perfectamente lisos. 1.5E Diaclasas planas, rugosas o irregulares. 1.5F Diaclasas planas, lisos. 1.0G Diaclasas planas, perfectamente lisas.0.5Nota: lasdescripcionesserefierenacaracterizacionesapequeaescalayescala intermedia, por este orden.No existe contacto entre las caras de la discontinuidad ante un desplazamientocortante.Continuacin:c) Sin contacto de roca despus de un cizalleo de 10 cm.H Zona que contiene minerales arcillosos con unespesor suficiente para impedir el contacto delas caras de la discontinuidad1.0J Zonaarenosa, degravaotrituradaconunespesor suficiente para impedir el contacto1.014UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILentre las dos caras de la discontinuidad.Fuente: Barton 1979.Notas: si el espaciado de la principal familia de discontinuidades es superior a3m, se debe aumentar el ndice Jr en una unidad.En elcaso de diaclasas planas perfectamente segn la direccin de mnimaresistencia, se puede utilizar el valor Jr=0.5CUADRO N2 13Aa(%"acin '( @nic' ' a(&'"acin ' (a, i,c%n&in!ia', DaE 'n (a c(a,i$icacin / ' 4a"&%n.DESCRIPCIFNG DaContacto entre los planos de la discontinuidad (sin minerales de rellenointermedio)A Discontinuidad cerrada,dura,sinreblandecimientosimpermeable, cuarzo.- 0.75B Planosdediscontinuidadesinalteradas, superficiesligeramente manchadas.25-30 1.0C Planos de discontinuidades ligeramente alterados,presentan minerales no reblandecibles, partculas.25-35 2.0D Recubrimiento de arcillas limosos o arenosasfraccin pequea de arcilla (no blanda)20-25 3.0E Recubrimiento de arcillas blandas o de baja friccines decir, caolinita o mica, tambin clorita, talco, yeso,grafito, etc.Y pequeas cantidades de arcillaexpansiva montmorillonita.8-16 4.0DESCRIPCIFN G DaContacto entre los planos de la discontinuidad ante un desplazamiento cortanteinferior a 10 cm (minerales de relleno en pequeos espesores)F Partculas arenosas, rocas desintegrada libre dearcilla, etc. 25-30 4.0G Fuertemente sobre consolidados, con relleno deminerales arcillosos no blandos (continuos, pero conespesores inferiores 5 mm.)12-16 6.0H Sobre consolidado media a baja, con reblandecimiento, relleno de minerales arcillosos (cotinuos, pero de espesores interiores a 5 mm.)12=102 8.3J Rellenos de arcillas expasivas, es decir tipomotmorillonita (continuos, pero con espesores a5mm.) el valor deJadependedel porcentajedepartculas con tamaos similares a los de las arcillasexpansivas.6-12 8-12No se produce contacto entre los planos de la discontinuidad entre undesplazamiento cortante (relleno de mineral de gran espesor).KLM Zonas o bandos de roca desintegrada o triturada yarcillas.6.88-12CUADRO NH 11Fac&%" ' "'!ccin 9%" 9"','ncia ' ag!a1#UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILDESCRIPCIFNP"',in'ag!akg/ cm2 D5AExcavacin seca o pequeas afluencias. 10 0.2 0.1FAfluenciaexcepcionalmentealtoopresinelevada de carcter persistente sindisminucin de apreciable. >100.2 0.05F!'n&'# 4a"&%n 17>7 N%&a# Los valores C, D, E y F, son meramente estimativos, se acometenmedidas de drenaje puede incrementarse el valor de Jw.No se han considerado los problemas especiales derivados de lainformacin del hielo.CUADRO NH 12Aa(%"acin ' (a, c%nici%n', &'n,i%na(', ' (a "%ca .SRF)E ' (ac(a,i$icacin / ' 4a"&%nLas zonas dbiles intersecan a la excavacin pudiendo producirsedesprendimiento de roca a medida que la excavacin vaya avanzando. SRFA Mltipleszonasdbiles, conteniendoarcillaorocadesintegradaqumicamente, roca de contorno muy suelta (a cualquierprofundidad).4 Zonasdbilesaisladas, conteniendoarcillaorocadesintegradaqumicamente (profundidad de excavacin > 50m).C Zonasdbilesaisladas, conteniendoarcillaorocadesintegradaqumicamente (profundidad de la excavacin > 50m).D Mltiples zonas de fractura en roca competente (libre de arcillas)roca de contorno suelta (a cualquier profundidad). 1(UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILE Zonadefracturaaisladaenrocacompetente(libredearcillas)(profundidad de excavacin > 50m).F Zonadefracturaaisladaenrocacompetente(libredearcillas)(profundidad de la excavacin > 50m).G Terreno suelto, diaclasa abiertos, fuertemente fracturado, enterrenos, etc. (a cualquier profundidad) N%&a# Se reducen los valores expresados SRF entre 20-50% si la zonade fractura solo ejercen cierta influencia pero no intersecan a laexcavacin. Rocascompetentes, problemastensionalesen rocasc/ ,/ c,SRF.H Tensiones pequeas cerca de las superficies diaclasa abierta.D Tensiones medias, condiciones tensionales favorables.ITensiones elevadas, estructura muy compacta normalmentefavorableparalaestabilidad, puedeser desfavorableparalaestabilidad de los hastiales. LLajamiento moderado de roca despus de 1 hora en rocasmasivas.1Lajamiento y astillado de la roca despus de algunos minutos enrocas masivas.NEstallidos violentos de la roca (deformacin explosiva) ydeformacin dinmica inmediata en rocas masivas. F!'n&'# 4a"&%n 17>7 N%&a,#Si se comprueba la existencia de campos tensionales fuertemente anistroposcuando 51/ 310, se disminuye elparmetro chasta 0.75c; si1/ 3>10, se tomara el valor de 0.5c,ces la resistencia acompresinsimple,1y3son las tensiones principales yeslatensin tangencial mxima, estimada a partir de la teora de la elasticidad.En los casos en los que la profundidad de la clase del tnel es menor que laanchura de la excavacin, se sugiere aumenta el valor de del factor SRF entre2.5 y 5 unidades (clase H) O# presin de deformacin baja.P# presin de deformacin alta. N%&a,# Los fenmenos de deformacin afluencia de rocas suelen ocurrir a1)UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILprofundidades H>350 Q 1/3 (SNGH "et al 1992).Laresistenciadel macizorocoso, puedenestimarsemediantelasiguienteexpresin q( MPA) 7Q13, =(g/ cm3).Rocas expansivas, actividad expansiva qumica por agua.R# presin de expansin baja.S# presin de expansin alta.Como resultado de las tablas y su descripcin en el terreno el ndice Q, puedevalorarse como:CUADRO NH 13P!n&!acin ' (a c(a,i$icacin / ' 4a"&%n INTERAALO DE / DESCRIPCIFN O CALIDAD DEROCA3.331=3.3+ Roca excepcionalmente mala.3.31=.31 Roca extremadamente mala.3.1=1.3Roca muy mala.1.3=+.3 Roca mala.+.3=13.3 Roca media.13=+3 Roca buena.+3=133 Roca muy buena.133=+33 Roca extremadamente buena.+33=1333 Roca excepcionalmente buena. F!'n&'# 4a"&%n 17>7 Para un proyecto constructivo de una infraestructura subterrnea la definicinen 05 intervalos el macizo rocoso.CUADRO NH 1+C%)9a"acin ' / ; ,'gJn R1R 9a"a 9"%;'c&%,. TERRENO / R1RTi9% ITi9% IITi9% IIITi9% IATi9% A>101-100.1-10.1-0.026550-6535-5035-25