mecÀnica del sÒl i de les roques - rua.ua.es · –smr (slope mass rating) –rmr (rock mass...

61
Miguel Cano González MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES Tema 15 – Classificacions geomecàniques Dept. d'Enginyeria Civil - Àrea d'Enginyeria del Terreny

Upload: ngothien

Post on 10-Aug-2019

215 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Miguel Cano González

MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES

Tema 15 – Classificacions geomecàniques

Dept. d'Enginyeria Civil - Àrea d'Enginyeria del Terreny

Page 2: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

OBJECTIUSMassissos rocosos:

– Dificultat d'establir el comportament conjunt de discontinuïtats imatriu rocosa

– Hi ha una gran experiència adquirida (empírica) sobre pràctiquesconstructives correctes i incorrectes en funció de l'estat delsmassissos (de les propietats de la roca matriu i de lesdiscontinuïtats)

– L'aplicació d'aquesta experiència permet determinar quinselements són més importants i quins altres són accessoris per adecidir si un massís es comportarà adequadament durant idesprés d'una obra naixement de les classificacionsgeomecàniques

Page 3: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

OBJECTIUS

A favor En contraTothom les utilitza Els falta base científica teòrica: es

tracta de compilacions empíriquesEstableixen un llenguatge comú entre enginyers i geòlegs

Simplifiquen excessivament els problemes reals

Permeten quantificar fets naturals complexos

Persones sense l'adequada formació poden pensar que, amb una simple aplicació del mètode classificatori, han resolt un procés complex“No hi ha res més perillós que un ximple amb iniciativa”

LES CLASSIFICACIONS GEOMECÀNIQUES

Page 4: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

OBJECTIUS DE LES C.G.

1. Identificar els paràmetres més significatius que governen el comportament de la massa rocosa

2. Dividir una formació rocosa en grups de comportament semblant (classes geomecàniques)

3. Proveir una base per a entendre les característiques de cada classe geomecànica

4. Relacionar l'experiència de les condicions comunes en diferents emplaçaments

5. Deduir dades quantitatives i recomanacions (guidelines) per al disseny en enginyeria

6. Proveir una base comuna entre enginyers i geòlegs

Page 5: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

OBJECTIUS

Èxits de les classificacions:

1. Defineixen una llista d'aspectes que s’han d’obtenir del massís: resistència de la matriu, discontinuïtats, freqüència, presència d'aigua i rebliments, espaiat, meteorització, continuïtat, separació, etc.

2. Obliguen a quantificar aquestes característiques (encara que siga de forma aproximada)

3. Estableixen un llenguatge comú, normalitzat i fàcilment comprensible

Page 6: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIONS GEOMECÀNIQUES

• Per a túnels – RMR (Rock Mass Rating)– Q (Q index)

• Per a talussos – SMR (Slope Mass Rating)– RMR (Rock Mass Rating)

• Per a preses– DMR (Dam Mass Rating)

Page 7: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

• Considera cinc paràmetres amb els quals es caracteritza el comportament del massís:

– Resistència a compressió simple de la matriu rocosa

– RQD (Rock Quality Designation)

– Separació (espaiat) de les discontinuïtats

– Estat de les discontinuïtats

– Aigua

Page 8: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

F1

Resistència roca matriu

(kp/cm2)

PLT > 100 40-80 20-40 10-20 -

qu > 2500 1000-2500 500-1000 250-500 50-250 10-50 < 10

Valoració 15 12 7 4 2 1 0

F2RQD (%) 90 - 100 75 – 90 50 – 75 25 – 50 < 25

Valoració 20 17 13 6 3

F3Espaiat (m) > 2 0.6 – 2 0.2 – 0.6 0.06 – 0.2 < 0.06

Valoració 20 15 10 8 5

F4Estat discontinuïtats

Molt rugoses, discontínues, sense separació entre les vores

Lleugerament rugoses, obertura < 1 mm, vores dures

Lleugerament rugoses, obertura > 1 mm, vores toves

Espills de falla amb rebliment < 5 mm o obertes 1-5 mm, contínues

Rebliment tou> 5 mm o obertura > 5 mm, discontinuïtats contínues

Valoració 30 25 20 10 0

F5Aigua freàtica Sec Lleugerament

humit Humit Degotant Fluint

Valoració 15 10 7 4 0

Page 9: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Veur

e “C

LASI

F_G

EOM

EC”

Page 10: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR• Càlcul RMRbàsic:

54321 FFFFFRMRbàsic

Element del massís rocós Pes (mín., máx.)

Roca matriu F1 0 – 15 0 – 15

Discontinuïtats

F2 3 – 20

8 – 70F3 5 – 20

F4 0 – 30

Aigua F5 0 – 15 0 – 15

Page 11: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

• RMR = RMRbàsic + F6

• F6: Correccions per l'orientació de les discontinuïtats

Direcció i cabussament Molt favorable Favorable Mitjana Desfavora-

ble

Molt desfavo-

rable

Valoració per a

Túnels 0 -2 -5 -10 -12Fonamenta-

cions 0 -2 -7 -15 -25

Talussos 0 -5 -25 -50 -60

Page 12: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

• Correccions per l'orientació de les discontinuïtats per a túnels (Paràmetre F6)

Direcció perpendicular a l'eix del túnelDirecció paral·lela a l'eix

del túnelCab. 0-20º

en qualsevol direcció

Avanç amb el cabussament

Avanç contra el cabussament

Cab. 45-90º Cab. 20-45º Cab. 45-90º Cab. 20-45º Cab. 45-90º Cab. 20-45º

Molt favorable

0

Favorable -2

Acceptable-5

Desfavora-ble-10

Molt desfavora-

ble-12

Acceptable-5

Desfavora-ble-10

Page 13: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMRDirecció perpendicular a l'eix del túnel

Direcció paral·lela a l'eix del túnel

Cab. 0-20º en

qualsevol direcció

Avanç amb el cabussament

Avanç contra el cabussament

Cab. 45-90º Cab. 20-45º Cab. 45-90º Cab. 20-45º Cab. 45-90º Cab. 20-45º

Molt favorable

0

Favorable -2

Acceptable-5

Desfavora-ble-10

Molt desfavora-

ble-12

Acceptable-5

Desfavora-ble-10

β>20º

Excavació amb el cabussament

Excavació contra el cabussament

Direcció paral·lela a l'eix

β>20º

β>20º

Page 14: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

• Classificació del massís en funció del RMR

Classe I II III IV V

Qualitat Molt bona Bona Mitjana Dolenta Molt dolenta

RMR 100 – 81 80 – 61 60 – 41 21- 40 0 – 20

Temps de sosteniment i longitud d’avanç

10 anys amb 5 m de llum

6 mesos amb 8 m de llum

1 setmana per a 5 m de llum

10 hores per a 2.5 m de llum

30 min per a 1 m de llum

Cohesió (MPa) > 0.4 0.3 – 0.4 0.2 – 0.3 0.1 – 0.2 < 0.1

Angle de fricció > 45º 35º – 45º 25º – 35º 15º – 25º 15º

Page 15: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR• Aplicacions:

– Determinació de la longitud d’avanç i temps de sosteniment

Page 16: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMRCLASSE RMR EXCAVACIÓ

(AVANÇ)

SOSTENIMENT

BOLONS (Longitud en m) FORMIGÓ PROJECTAT

ENCAVALLADES METÀL·LIQUES

I Molt Bona 81-100 Secció completa(3m) Ocasionalment No necessari No necessari

II Bona 61-80 Secció completa (1-1.5 m)

Localment en clau. L=3 m, espaiats a 2.5 m amb mallat ocasional

50 mm en la clau on siga necessari No necessari

III Mitjana 41-60Avanç i destrossa(1.5-3 m)

Completar sosteniment a 20 m del front

Sistemàticament en clau i capcer. L= 4 m espaiades 1.5 a 2.0 m. Mallat en clau

50-100 mm en la clau i30 mm en capcers

No necessari

IV Dolenta 21-40

Avanç i destrossa(1-1.5 m).Sosteniment immediat del frontCompletar sosteniment a menys de 10 m del front

Sistemàticament en clau i capcer. L= 4 a 5 m espaiades 1.0 a 1.5 m. Mallat

100-150 mm en clau,100 mm en capcers

Lleugeres a mitjanes, espaiades a 1.5 m on siga necessari

V Molt dolenta 1-20

Fases múltiples(0.5-1.5 m).Sosteniment simultani amb l'excavació. Formigó projectat immediatament després de la voladura

Sistemàticament en clau i capcer. L= 5-6 m espaiades 1.0 a 1.5 m. Mallat. Bolonar la contravolta o solera

150-200 mm en clau,150 mm en capcers i50 mm en el front

Mitjanes a pesades, espaiades a 0.75 m amb plaques d'acer i bigues solera on siganecessari. Contravolta

Forma del túnel en ferradura. Ample 10 m. Tensió vertical < 25 Mpa. Excavat per voladura. LP = Longitud d’avanç.

Page 17: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR• Aplicacions:

– Mòdul de deformació (per a qu > 100 MPa)

)50(,10)50(,1002

40/10

RMRGPaE

RMRGPaRMRERMR

d

d

Page 18: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR• Aplicacions:

– Càrrega de roca o pressió de suport o sosteniment en túnels (pV, MPa)

• = pes específic de la roca• B = amplària del túnel (clau plana)

BRMRpv 100

100

Pv

Page 19: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Limitacions:

– Aquesta classificació no és apropiada per a massissos de molt baixa qualitat (molt fracturats)

– Els paràmetres geomecànics deduïts pequen de tindre gran incertesa, en part motivats per les incerteses inherents a la determinació de certs paràmetres clau de la classificació

Page 20: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Page 21: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Page 22: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: Q• Considera que l'estat del massís es caracteritza amb

sis paràmetres:

– RQD: Rock Quality Designation– Jn: expressa el grau de fracturació del massís– Jr: expressa la rugositat, rebliment i continuïtat de

les discontinuïtats– Ja: expressa el grau d'alteració de les parets de

les discontinuïtats– Jw: coeficient reductor per la presència d'aigua– SRF: té en compte l'estat tensional del massís

SRFJ

JJ

JRQDQ w

a

r

n

Page 23: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: Q• En aquesta classificació:

– RQD/Jn:• Representa l'estructura del massís: mesura rudimentària

de la grandària dels blocs o de les partícules– Jr/Ja:

• Representa la rugositat i les característiques de fricció de les parets de les discontinuïtats o del rebliment

• Valora bé discontinuïtats rugoses i en contacte directe (resistència òptima)

• La presència de recobriments i rebliments redueix notablement la seua contribució i la resistència global del massís

• No obstant això, després d'un lleuger desplaçament relatiu de blocs, el contacte entre les parets pot ser important, evitant així el col·lapse

SRFJ

JJ

JRQDQ w

a

r

n

Page 24: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: Q• En aquesta classificació:

– Jw/SRF: Són dos paràmetres de forces– SRF representa un paràmetre del total d'esforços que suporta

el massís– Jw: es tracta d'un mesurament de la pressió de l'aigua, que té

un efecte negatiu en la resistència tallant de les discontinuïtats (reducció esforç efectiu)

• Altres característiques:– No considera de forma directa l'efecte que l'orientació relativa

de les discontinuïtats puga tindre en l'estabilitat del massís• Aquesta classificació s'ha desenvolupat per al seu ús en

túnels, on s'ha comprovat que l'orientació de les discontinuïtats té menys transcendència que en el cas de talussos

– És molt sensible a variacions de qualitat (varia entre 10-3 i 103)

SRFJ

JJ

JRQDQ w

a

r

n

Page 25: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: QNombre de sistemes de discontinuïtats

Descripció Jn NotesA. Massiu, sense o amb poques discontinuïtats 0.5 – 1

1. Per a encreuaments de túnels cal utilitzar 3xJn

2. Per a portals cal utilitzar 2xJn

B. Un sistema 2C. Un sistema de discontinuïtats més

una aïllada 3

D. Dos sistemes 4I. Dos sistemes més una aïllada 6F. Tres sistemes 9G. Tres sistemes més una aïllada 12H. Quatre o més sistemes, fracturació intensa 15

J. Terra triturada, sòl residual 20

Page 26: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: QRugositat de les discontinuïtats

Descripció Jr NotesA. Discontinuïtats sense continuïtat 4 • Les descripcions estan

referides a trets de petita i mitjana escala

• Cal afegir 1 si l'espaiament mitjà del sistema de discontinuïtats és major de 3 m

• Jr = 0.5 es pot emprar per a disc. de fricció planes i amb alineacions, però amb la condició que estiguen orientades per a la mínima resistència

• La determinació de Jr i Jas'aplica al joc que és més desfavorable per a l'estabilitat, referit bé a l'orientació o bé a la resistència al tall ( = tan(Jr/Ja))

B. Rugoses i irregulars 3C. Suaus, corrugació suau 2D. Espill de falla o superfície de fricció ondada 1.5

I. Rugoses o irregulars però planes 1.5F. Llises i planes 1G. Espill de falla o superfície de fricció plana 0.5H. Zona que conté minerals argilencs d'espessor suficient per a impedir el contacte entre les parets

1

J. Zona sorrenca, de graves o roca triturada d'espessor suficient per a impedir el contacte entre les parets

1

Page 27: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: QNombre d'alteració de les discontinuïtats

Descripció Ja (aprox.)

Pare

ts e

n co

ntac

te

A. Rebliment soldat, dur, inablanible, impermeable 0.75 -

B. Parets inalterades, només amb taques de superfície 1 25º - 35º

C. Parets lleugerament alterades amb recobriment de minerals inablanibles, partícules sorrenques, roca triturada sense argila 2 25º - 30º

D. Recobriment llimós o sorrenc-argilenc, petites partícules d'argila inablanible 3 20º - 25º

I. Recobriments ablanibles o amb argila de baixa fricció com ara caolinita, mica, clorita, talc, guix, grafit, etc. i petites quantitats d'argiles expansives (recobriments d'1-2 mm d'espessor)

4 8º - 16º

En c

onta

cte

aban

s de

10

cm

de

cisa

lla

F. Partícules sorrenques, roca desintegrada sense argila, etc. 4 25º - 30º

G. Rebliments de minerals argilencs molt consolidats i inablanibles(continus, < 5 mm espessor) 6 16º - 24º

H. Rebliments de minerals argilencs de consolidació mitjana-baixa (continus, < 5 mm espessor) 8 12º - 16º

J. Rebliments d'argiles expansives (continus, < 5 mm espessor). El valor de Ja depèn del percentatge de partícules expansives i de l'accés de l'aigua 8 – 12 6º - 12º

Reb

limen

ts d

e gr

an e

spes

sor K,L,M. Zones toves de roca desintegrada i argiles (veure G, H, J per a la

descripció de les condicions de les argiles) 6, 8 ó 12 6º - 24º

N. Zones o capes d'argila llimosa o sorrenca, petites fraccions d'argila (inablanibles) 5 -

O,P,R. Zones gruixudes, contínues d'argila (vegeu G, H, J) 10, 13 ó 13-20 6º - 24º

Page 28: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: QFactor de reducció per l'aigua en les discontinuïtats

Descripció Jw P. aigua (kg/cm2) Notes

A. Excavació seca o amb poca infiltració, aprox. menys de 5 l/min i localment 1 < 1 1. Els

factors C a F són estimacions aprox. Augmenta Jw si s'instal·len drens2. Els problemes especials causats per la presència de gel no són considerats

B. Infiltració o pressió mitjanes amb arrossegament ocasional dels rebliments 0.66 1 – 2.5

C. Gran infiltració i pressió alta en roca competent amb discontinuïtats sense rebliment 0.5 2.5 – 10

D. Gran infiltració a pressió alta, arrossegament important dels rebliments 0.33 2.5 – 10

E. Infiltració o pressió excepcionalment altes amb les voladures, que disminueixen amb el temps

0.1 –0.2 > 10

F. Infiltració o pressió excepcionalment alta en tot moment

0.1 –0.05 > 10

Page 29: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: QFactor de reducció per esforços

Descripció SRF Notes

A. Múltiples zones de debilitat que contenen argila o roca químicament desintegrada, roca circumdant molt solta (qualsevol profunditat) 10 1. Els valors de

SRF s’han de reduir entre 25-50% si la zona de fractures només interessa però no creua l'excavació

B. Zones de debilitat aïllades que contenen argila o roca químicament desintegrada (prof. excavació <50 m) 5

C. Zones de debilitat aïllades que contenen argila o roca químicament desintegrada (prof. excavació >50 m) 2.5

D. Múltiples zones de fractura en roca competent sense argila, roca circumdant solta (qualsevol profunditat) 7.5

E. Zones de fractura aïllades en roca competent sense argila, roca circumdant solta (prof. excavació < 50 m) 5

F. Zones de fractura aïllades en roca competent sense argila, roca circumdant solta (prof. excavació > 50 m) 2.5

G. Discontinuïtats obertes soltes, fissuració intensa (qualsevol profunditat) 5

H. Esforç baix, prop de la superfície 2.5

J. Esforç mitjà 1

K. Esforç gran, estructura molt tancada (generalment favorable per a l'estabilitat) 0.5 – 2

L. Despreniment moderat de roca (roca massiva) 5 – 50

M. Despreniment de la roca (massiva) després de pocs minuts 50 – 200

N. Intensa explosió de roques i deformacions dinàmiques immediates en roques massives 200 – 400

O. Pressions compressives moderades 5 – 10

P. Pressions compressives altes 10 – 20

R. Pressions expansives moderades 5 – 10

S. Pressions expansives altes 10 – 15

Page 30: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: Q• Classificació dels massissos en funció de

l'índex Q

Q Grup Classificació

400 – 1000

1

Excepcionalment bona100 – 400 Extremadament bona40 – 100 Molt bona10 – 40 Bona4 – 10

2Mitjana

1 – 4 Pobra0.1 – 1 Molt pobra

0.01 – 0.13

Extremadament pobra0.001 – 0.01 Excepcionalment pobra

Page 31: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: Q

Page 32: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: Q

Tipus d'excavació ExcavationSupport

Ràtio

ESRA Treballs miners de caràcter temporal, etc. 2-5

B Galeries mineres permanents, túnels de centrals hidroelèctriques (excepte galeries d'alta pressió), túnels pilot, galeries d'avanç en grans excavacions, cambres de compensació hidroelèctriques

1.6-2.0

C Cavernes d'emmagatzematge, plantes de tractament d'aigües, túnels de carreteres secundàries i de ferrocarril i túnels d'accés 1.2-1.3

D Centrals elèctriques subterrànies, túnels de carreteres primàries i de ferrocarril, refugis subterranis per a defensa civil, boques i interseccions de túnels

0.9-1.1

I Centrals nuclears subterrànies, estacions de ferrocarril, instal·lacions públiques i esportives, fàbriques, túnels per a canonades principals d'aigua 0.5-0.8

Page 33: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: QAplicacions:

– Estimació de l'índex GSI

– Mòdul de deformació mitjà

– Mòdul de deformació per a roques febles i quasi seques

44'ln9 QGSI (Q’ és el resultat d'aplicar Barton però sense la correcció per esforços, Jw i SRF)

QEmitjà log25 (GPa)

36.02.0 QHEmitjà (GPa)H = Profunditat del túnel (> 50 m)

Page 34: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: QAplicacions:

– Càlcul de la pressió de suport en clau i capcers de túnels

Page 35: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ DE BARTON: Q• Correlació amb el RMR

– Correlacions semblants proposades per autors de diversos països

44ln9 QRMR

CORRELACIÓN FUENTE USO r RMR=5.9logQ+43 Nueva Zelanda Túneles 0.81 RMR=9LnQ+44 Diversos orígenes Túneles 0.77

RMR=12.5logQ+55.2 España Túneles - RMR=5LnQ+60.8 Sudáfrica Túneles - RMR=43.89-9.19LnQ España Minería de rocas blandas - RMR=10.5LnQ+41.8 España Minería de rocas blandas 0.66 RMR=12.11logQ+50.81 Canadá Minería de rocas duras - RMR=8.7LnQ+38 Canadá Túneles, rocas sedimentarias - RMR=10LnQ+39 Canadá Minería de rocas duras - RMR=log Q +43 Nueva Zelanda Túneles -

Page 36: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIONS

Page 37: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

LA CLASSIFICACIÓ SMR

Slope Mass Rating (SMR):• Representa una millora significativa de la classificació

de Bieniawski per a la seua aplicació a talussos

• Definició de l'índex SMR:

4321 )( FFFFRMRSMR Bàsic

Page 38: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

LA CLASSIFICACIÓ SMR• F1: És una mesura del paral·lelisme entre la

direcció de les discontinuïtats i el talús

Page 39: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

LA CLASSIFICACIÓ SMR• F2: És una mesura del cabussament de les

discontinuïtats

Page 40: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

LA CLASSIFICACIÓ SMR• F3: És una mesura de la relació entre els

cabussaments de la discontinuïtat i el talús

– Per a trencaments planars i en falca:• Condicions molt favorables: |j – s| > 10º• Favorables: |j – s| = 0-10º• Normals: |j – s| = 0º• Desfavorables: |j – s| 0 – (-10º)• Molt desfavorables: |j – s| < -10º

– Per a bolcades:• Molt favorables: |j + s| < 110º• Favorables: |j + s| 110 - 120º• Normals: |j + s| > 120º• No hi ha condicions desfavorables/molt desfavorables

Page 41: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

LA CLASSIFICACIÓ SMR• F4: Expressa l'origen o forma d'excavació del

talús– Talús natural: +15– Excavat per pretall: +10– Voladura suau: +8– Voladura normal o excavació mecànica: 0– Voladura deficient: -8

Page 42: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ SMR (Romana, 1982)TIPUS DE TRENCAMENT MOLT

FAVORABLE FAVORABLE NORMAL DESFAVORABLE MOLT DESFAVORABLE

P

A

|j-s|

>30º 30-20º 20-10º 10-5º <5ºT |j-s-180|

W |i-s|

P/T/W F1 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00P/W B |j| ó |i| <20º 20-30º 30-35º 35-45º >45º

P/WF2

0.15 0.40 0.70 0.85 1.00T 1.00P

C

j-s >10º 10-0º 0º 0-(-10º) <(-10º)W i-s

T j+s <110º 110-120º >120º - -

P/T/W F3 0 -6 -25 -50 -60EXCAVATION METHOD (F4)

Talús natural +15 Excavació mecànica 0

Pretall +10 Voladura deficient -8

Voladura suau +8

P: Trencament planar; T: trencament per bolcada; W: trencament en falca.

Page 43: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ SMRFuncions contínues alternativesTomás et al., 2003; 2004; 2006; 2007

•Alternativament als valors discrets tabulats hi ha funcions contínues per a calcular F1, F2 i F3.

•Eliminen part del grau de subjectivitat

•Assignen un únic valor a cada talús

•Faciliten la creació de rutines informàtiques per a calcular SMR

)17(101atan

5003

2516

1 AF

)510017(atan

1951

169

2 BF

CF atan31303

)120(atan71133 CF

Trencament en falca i planar

Trencament per bolcadaNOTA: arctan en º.

Page 44: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ SMRTrencaments planars

Cercle talús

Pol disc.

Cercle discontinuïtat

Pol talús

A

Page 45: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Trencaments planars a la vora de les vies de FGV (El Campello)

CLASSIFICACIÓ SMRTrencaments planars

Trencaments planars (Benidorm)

Page 46: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ SMRTrencaments planars

Trencaments planars (Benidorm)

Page 47: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ SMRTrencaments planars

Trencaments planars (Serra de Fontcalent)

Page 48: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

DesplomeCaboteje

LA CLASSIFICACIÓ SMRBolcades

Cercle talús

Pol talús

Cercle discontinuïtat

Poldiscontinuïtat

A

Page 49: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Bolcades

AfonamentCapcineig

LA CLASSIFICACIÓ SMR

Page 50: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Bolcades

DesplomeCaboteje

LA CLASSIFICACIÓ SMR

Earth topple

Rock topple

Page 51: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ SMRFalques

Cercle talús

Cercle Discontinuïtat 1

Cercle discontinuïtat 2

Pol talúsPol disc. 2

Pol disc. 1Línia

d'intersecció

Pol líniaintersecció

Page 52: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Plànol 1Plànol 2

Trencament en falca (Turó del Benacantil, Alacant)

CLASSIFICACIÓ SMRFalques

Page 53: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ SMRFalques

Page 54: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

CLASSIFICACIÓ SMRFalques

Page 55: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

LA CLASSIFICACIÓ SMR

Classe I II III IV V

SMR 100 – 81 80 - 61 60 – 41 40 – 21 20 – 0

Descripció Estable Estable Parcialment estable Inestable Completament

inestable

Estabilitat Sense trencament

Trencament d’alguns

blocs

Planars al llarg

d’algunes juntes i moltes falques

Planars o grans falques

Planars grans o circulars

(com els sòls)

Probabilitat de

trencament0 0.2 0.4 0.6 0.9

4321 )( FFFFRMRSMR Bàsic

Page 56: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

LA CLASSIFICACIÓ SMRInterès

Page 57: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

LA CLASSIFICACIÓ SMRInterès

Page 58: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Lliscament de “Venta Lanuza”

(Alacant)

LA CLASSIFICACIÓ SMR

Page 59: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Lliscament de “Venta Lanuza”Estries

LA CLASSIFICACIÓ SMR

RMRb=61

SMR=21 – Classe IV - Inestable

Page 60: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

Pedrera de Fontcalent (Alacant)

LA CLASSIFICACIÓ SMR

Bolcades

Trencaments planars

RMRb=72

SMR=63 – Classe II -Estable

RMRb=72

SMR=62 – Classe II -Estable

Page 61: MECÀNICA DEL SÒL I DE LES ROQUES - rua.ua.es · –SMR (Slope Mass Rating) –RMR (Rock Mass Rating) • Per a preses –DMR (Dam Mass Rating) CLASSIFICACIÓ DE BIENIAWSKI: RMR

LIMITACIONS DE LES CLASSIFICACIONS

• No s'han d'usar aïlladament (com a eina única) sinó en el context d'un procés global de disseny en enginyeria

• S’han d'usar només en fases preliminars o de planejament, però no per a definir les mesures finals de disseny

• Les classificacions són essencials per a controlar les condicions del massís durant la construcció, perquè permeten una comparació efectiva entre allò previst en el projecte, a partir de la investigació geotècnica, amb la realitat

“No hi ha res més perillós que un ximple amb iniciativa”