Clasificacion_de_Macizos_Rocosos.pdf

7/21/2019 Clasificacion_de_Macizos_Rocosos.pdf

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CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DEROCAS

CATEDRA GEOTECNIA

CATEDRATICO

MG. ING. PEREZ ALDERETE, José Luis

INTEGRANTES

APARICIO ALVA DEYSI JHASMIN

HUAMANCAYO INGA ROOSEVELTH R. MAYTA RODRIGUEZ FRAY

SOLANO LAZO EMERSON OSMER

PICHARDO HUACHUPOMA CARMEN

HUANCAYO - PERU

2015 - I



Objetivos:

Proporcionar una evaluación geo mecánica globaldel macizo rocoso a partir de observaciones en elcampo.

Estimación de la calidad del macizo rocoso

Calificar de manera cuantitativa la calidad geotécnicade un macizo rocoso.

Permitir la distinción entre un macizo y otro de manerarápida y fácil

Tener un parámetro para efectos de diseño defortificaciones, Definir las necesidades desostenimientos



Macizos Rocosos



MECANICA DE ROCAS Se encarga del estudio teórico y práctico de las propiedades y

comportamiento mecánico de los materiales rocosos, y de surespuesta ante la acción de fuerzas aplicadas en su entornofísico.

LA FINALIDA DE LA MECÁNICA DE ROCAS:

Es conocer y predecir el comportamiento de los materialesrocosos ante la actuación de las fuerzas internas y externas quese ejercen sobre ellos.

El conocimiento de las tensiones y deformaciones que puedellegar a soportar el material rocoso ante unas determinadascondiciones permite evaluar su comportamiento mecánico y

abordar el diseño de estructuras y obras de ingeniería.



MATRIZ ROCOSA Es el material rocoso exento de discontinuidades, o

bloques de roca intacta que quedan entre ellas. La matrizrocosa, a pesar de considerarse continua, presenta uncomportamiento heterogéneo y anisótropo ligado a sufábrica y a su microestructura mineral. Mecánicamentequeda caracterizada por su peso específico, resistencia y

deformabilidad.MACIZO ROCOSO:

Es el conjunto de los bloque de matriz rocosa y de lasdiscontinuidades de diverso tipo que afectan al mediorocoso. Mecánicamente los macizos rocosos son medios

discontinuos, anisótropos y heterogéneos. Prácticamentepueden considerarse que presentan una resistencia a latracción nula.



DIAGRAMA QUE MUESTRA LA TRANSICIÓN DESDE LA ROCA INTACTAHASTA EL MACIZO ROCOSO MUY FRACTURADO.



FACTORES GEOLOGICOS QUE DOMINAN EL COMPORTAMIENTOY LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MACIZOS ROCOSOS

1. La Litología y propiedades de la matriz rocosa.

2. La estructura geológica y las discontinuidades.3. El estado de esfuerzos a que está sometido el material.

4. El grado de alteración o meteorización.

EFECTOS DEL AGUA SUBTERRANEA SOBRE LAS PROPIEDADES DE LOS MACIZOS

ROCOSOS El agua como material geológico coexistente con las rocas influye en su

comportamiento mecánico y en su

respuesta ante las fuerzas aplicadas.

El agua puede lubricar las familias de

discontinuidades y permitir que las

piezas de rocas se muevan.



CLASIFICACION DE LOS MACIZOS ROCOSOS1) Propiedades de la matriz rocosa.

2) Frecuencia y tipo de las discontinuidades que definen:

- El grado de fracturación (índice RQD)

- El tamaño y la forma del macizo.

- Sus propiedades hidrogeológicas.

3) Grado de Meteorización o Alteración.

4) Estado de Tensiones In Situ

5) Presencia de agua.

Conocer la roca permitirá tomar decisiones correctas sobre diferentes

aspectos relacionados con las labores mineras, entre otras, se podráestablecer la dirección en la cual se deben avanzar las excavaciones,el tamaño de las mismas, el tiempo de exposición abierta de laexcavación, el tipo de sostenimiento a utilizar y el momento en queéste debe ser instalado.



DISCONTINUIDADES:

Son cualquiera de los planos de origenmecánico o sedimentario que independiza osepara los bloques de matriz rocosa de unmacizo rocoso. Generalmente la resistencia a la

tracción de los planos de discontinuidad es muybaja o nula.

Dependiendo de cómo se presenten estasdiscontinuidades o rasgos estructurales dentro

de la masa rocosa, ésta tendrá un determinadocomportamiento frente a las operaciones deminado.

Las principales son:



PLANOS DE ESTRATIFICACIÓN

Dividen en capas o estratos a las rocas sedimentarias.



FALLAS

Son fracturas que han tenidodesplazamiento.

ZONAS DE CORTE

Son bandas de material que pueden ser

de varios metros de espesor, en donde

ha ocurrido fallamiento de la roca.



También denominadas juntas, sonfracturas que no han tenido

Desplazamiento y las que más comúnmentese presentan en la masa rocosa

DIACLASAS

PLANOS DE EXFOLIACION OESQUISTOCIDADSe forman entre las capas de lasrocas metamórficas dando laapariencia de hojas o láminas.



PLIEGUES

Son estructuras en lascuales los estratos sepresentan curvados

DIQUES

Son intrusiones de roca ígnea deforma tabular, que se presentangeneralmente empinadas overticales



PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES

ORIENTACIÓN

Es la posición de la discontinuidad en el espacio y comúnmente esdescrito por su rumbo y buzamiento. Cuando un grupo dediscontinuidades se presentan con similar orientación o en otras palabrasson aproximadamente paralelas, se dice que éstas forman un “sistema” o

una “familia” de discontinuidades.



ESPACIADO

Es la distancia perpendicular entre discontinuidades adyacentes. Éste

determina el tamaño de los bloques de roca intacta. Cuanto menosespaciado tengan, los bloques serán más pequeños y cuanto másespaciado tengan, los bloques serán más grandes.



PERSISTENCIA Es la extensión en área o tamaño de una discontinuidad. Cuanto menor

sea la persistencia, la masa rocosa será más estable y cuanto mayorsea ésta, será menos estable.



RUGOSIDAD Es la aspereza o irregularidad de la superficie de la discontinuidad.

Cuanto menor rugosidad tenga una discontinuidad, la masa rocosa serámenos competente y cuanto mayor sea ésta, la masa rocosa será máscompetente.



APERTURA Es la separación entre las paredes rocosas de una discontinuidad o el

grado de abierto que ésta presenta. A menor apertura, lascondiciones de la masa rocosa serán mejores y a mayor apertura, lascondiciones serán más desfavorables.



RELLENOSon los materiales que se encuentran dentro de la discontinuidad.

Cuando los materiales son suaves, la masa rocosa es menoscompetente y cuando éstos son más duros, ésta es más competente.



PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES



CONDICIONES DE LA MASA ROCOSA

De acuerdo a cómo se presenten las características de la masa rocosa,

ésta tendrá un determinado comportamiento al ser excavada.

Si la roca intacta es dura o resistente y las discontinuidades tienenpropiedades favorables, la masa rocosa será competente ypresentará condiciones favorables cuando sea excavada.

Si la roca intacta es débil o de baja resistencia y lasdiscontinuidades

presentan propiedades desfavorables, la masa rocosa seráincompetente y presentará condiciones desfavorables cuando seaexcavada.

Habrá situaciones intermedias entre los extremos antesmencionados donde la roca tendrá condiciones regulares cuandosea excavada.



CLASIFICACIÓN

GEOMECÁNICA DELMACIZO ROCOSO



Clasificación de Bieniawski

También conocida como Clasificación Geomecánica,definida por Bieniawski (1976).

Versión actualizada de 1989.

Otorga puntaje a 5 parámetros, con una suma máximade 100.

El puntaje total se llama RMR, “Rock mass rating”.



Clasificación de

Beniawski (1989)Parámetros a calificar:

1. Resistencia de la Roca Intacta: A partir de valores deresistencia a la compresión simple (UCS) o de ensayos de

carga puntual. Ptje máximo: 15.2. RQD. Ptje Máximo: 20.

3. Espaciamiento de discontinuidades. Ptje. Máximo: 20.

4. Condiciones de las discontinuidades. Ptje Máximo: 30.

5. Condiciones de Agua Subterránea. Ptje Máximo: 15.

RMR= (1)+(2)+(3)+(4)+(5).



RMR Beniawski

Tomado de Hoek, 2000



Detalle para puntaje condicionesde discontinuidades

Tomado de Hoek, 2000











Índice Q de Barton

Definido por Barton et al. (1974) como elIndice de Calidad de Rocas para Túneles.

También conocida como la clasificaciónNGI, por la afiliación de los autores(Norwegian Geotechnical Institute).

Determina la calidad del macizo y seaplica en definición de requerimientos desostenimiento en excavaciones

subterráneas. En escala logarítmica, de 0,001 a 1000.

Definida a partir de 6 parámetros



Índice Q de Barton

Definido a partir de 6 parámetros que forman 3cocientes:

• RQD ( Deere)

•Jn: índice de diaclasado (n° de famílias dediscontinuidades)

•Jr: índice de rugosidad de las discontinuidades •Ja: índice de alteración de las discontinuidades

•Jw: factor de reducción por presencia de agua

•SRF: factor de reducción por tensiones.

SRF

Jw

Ja

Jr

Jn

RQDQ



Índice Q de Barton

Representa crudamente el “tamaño” de losbloques Presentes

• Representa rugosidad y características deresistencia al corte de las diaclasas (paredes y/orelleno)

Representa las tensiones activasPresión de agua y estado tensional para distintostipos de macizos encontrados durante laexcavación.













Barton, 1974



Geological Strength Index

(GSI) Introducido por Hoek (1995), es un

índice que indica la reducción de laresistencia de un macizo rocoso, con

respecto a la roca intacta, paradiferentes condiciones geológicas.

Se define en terreno por observaciónde dos parámetros principales: estadode fracturamiento; y calidad de lasdiscontinuidades.

El GSI se debe dar en un rango devalores.



Tabla base



GSI

Hoek & Brown, 1997

Estimación en el campo de la resistencia Compresiva Uniaxial de la roca



p pintacta.



Aplicaciones de GSI

Es un buen descriptor de la calidad del macizo rocoso,más rápido de estimar que RMR y en especial Q.

Se utiliza como una de las variables para obtener la

resistencia del macizo rocoso mediante el criterio defalla de Hoek-Brown

Ó Á



CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DEROMANA (SMR):

El índice SMR para la clasificación de taludes seobtiene del índice RMR básico, restando un“factor de ajuste” que es función de la

orientación de las discontinuidades (y producto detres subfactores) y sumando un“factor de excavación” que depende del métodoutilizado.

SMR = RMR básico + (F1 x F2 x F3) + F4



RMR se calcula de acuerdo con loscoeficientes de Bieniawaski, como la suma de

las valoraciones correspondientes a 5parámetros:

Resistencia a compresión simple de lamatriz rocosa, RQD,

Separación de las discontinuidades, Condición de las discontinuidades, Flujo de agua en las discontinuidades.El rango del RMR es 0 – 100.





CLASIFICACIÓN LAUBSCHER YTAYLOR (1976)

Laubscher and Taylor, han propuesto algunas modificaciones

a la clasificación geomecánica de Bieniawski y

recomendaciones para el sostenimiento.

Los ajustes que proponen Laubscher and Taylor, consisten enla modificación del valor original, siendo los siguientes:

A. Meteorización

B E f I it i d id



B. Esfuerzos In-situ e inducidos

C. Cambios de los esfuerzos

D. Influencia de las orientaciones delrumbo y buzamiento

Recomendaciones para el sostenimiento



Recomendaciones para el sostenimiento

Leyenda:a. Generalmente no hay sostenimiento, pero algunas intersecciones de

fisuras pueden necesitar pernos.

b. Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m.

c. Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m.

Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m y 100 mm

de concreto lanzado.



CONCLUSIONES



CONCLUSIONES

• Para el estudio de taludes, los sistemas de clasificación

más comunes son el RMR de Bieniawski y el GSI de Hoek

y Brown.

• Para túneles y excavaciones subterráneas además de las

anteriores se usan normalmente el método Q de Barton, el

MRMR de Laubsher (minería), entre otros

• Se basan en apreciaciones empíricas.

• Son subjetivos, a mayor experiencia mejor es la

clasificación.• Se basan en sistema de ratings, en que se asigna un

puntaje a diversas características y se calcula un puntaje

final.

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