CLASIFICACIONES GEOMECANICAS

CURSO

: MECANICAS DE ROCAS I

TEMA

: CLASIFICACION GEOMECANICAS

DOCENTE

: ING. MARCOS QUISPE PEREZ

ALUMNOS

: HUARAYA MANZANO ELVIS  JOVITO  JOVITO

CICLO

:V MOQUEGUA-PERU 2014

CLASIFICACIONES GEOMECANICAS Los macizos rocosos, como medios discontinuos presentan un comportamiento geomecánico complejo que, de una forma simplificada, puede ser estudiado y categorizado en función de su aptitud para distintas aplicaciones. Con este objetivo surgieron las clasificaciones geomecánicas, que aportan, mediante la observación directa de las características de los macizos rocosos y la realización de sencillos ensayos, índices de calidad relacionados con los parámetros geomecánicos del macizo y sus características frente a los sostenimientos de túneles y taludes y la ecavabilidad de las rocas, entre otros. Las características de los macizos rocosos que se consideran en las distintas clasificaciones son las siguientes • • • • • • • •

!esistencia del material rocoso "ndice !#$ %spaciado de las discontinuidades &rientación de las discontinuidades Condiciones de las discontinuidades %structura geológica y fallas 'iltraciones y presencia de agua %stado tensional

Las clasificaciones geomecánicas mas utilizadas en la actualidad son la !(! y la #. La primera emplea tanto para la caracterización de los macizos rocosos y sus propiedades como para su aplicación en túneles. La clasificación # se emplea casi eclusivamente para túneles.

CLASIFICACION RMR

$esarrollada por )ienia*s+i en -/, con actualizaciones en -- y -0-, constituye un sistema de clasificación de macizos rocosos que permite a su vez relacionar  índices de calidad con parámetros geot1cnicos del macizo y de ecavación y sostenimientos en túneles. %sta clasificación tiene en cuenta los siguientes parámetros geomecánicos2      

!esistencia uniaial de la matriz rocosa 3rado de fracturación en t1rminos de !#$ %spaciado de las discontinuidades Condiciones de las discontinuidades Condiciones 4idrogeológicas &rientación de las discontinuidades con respectos a la ecavación

La incidencia de estos parámetros en el comportamiento geomecánico de un macizo rocoso se epresa por medio del índice de calidad !(!, !oc+ mass rating, que varía de 5 a 55 6ara aplicar la clasificación !(! se divide el macizo rocoso en zonas o tramos que presenten características geológicas más o menos uniformes de acuerdo con las observaciones 4ec4as en campo, en las que se lleva a cabo la toma de datos y medidas referentes a las propiedades y características de la matriz rocosa y de las discontinuidades. 6ara calcular el índice !(! correspondiente a cada una de las zonas se sigue el procedimiento se7alado en el Cuadro /.89. :na vez obtenidas las puntuaciones que resultan de aplicas los cinco parámetros de clasificación, se efectúa la corrección de orientación de discontinuidades y se obtiene un valor num1rico con el que se clasifica finalmente el macizo rocoso. %sta clasificación distingue cinco clases, cuyo significado geot1cnico se epresa en el Cuadro /.8; a cada clase de macizo se le asigna una calidad y unas características geot1cnicas.  ?, será un macizo rocoso duro, poco fracturado, sin filtraciones importantes y poco meteorizadas, presentando

muy pocos problemas frente a su estabilidad y resistencia. @e puede deducir que tendrá una capacidad portante alta, permitirá la ecavación de taludes con altas pendientes y no precisara medidas de estabilización y refuerzo en túneles. %n el cuadro /.89 se incluyen tambi1n las características del macizo con respecto al tiempo de mantenimiento y longitud de túnel sin entibar, así como la influencia de la orientación de las discontinuidades con respecto al túnel , aspectos que forma parte de la clasificación de )ienia*s+i. CL<@>'>C&A 3%&(%CC<@ %A L< 6!BC>C< Las

clasificaciones

geomecánicas

constituyen

un

procedimiento

para

la

caracterización de los macizos rocosos a partir de datos de afloramientos y sondeos, u se aplican principalmente a los túneles, dada la dificultad del estudio de los macizos rocosos en profundidad. 6ero igualmente se aplican a

la caracterización de los

macizos rocosos en general, como medio para clasificar geot1cnicamente las rocas. %l cálculo del índice !(! permite estimar los parámetros de resistencia y deformabilidad del macizo, y establecer su posible comportamiento frente a ecavaciones. 6ara su aplicación es necesario llevar a cabo una serie de observaciones y medidas de campo, que constituyen la base y la sistemática practica de las clasificaciones. Las clases de macizos rocosos que se obtienen se refieren a las condiciones previas a la ecavación, y en su descripción debe indicarse si se 4an aplicado correcciones por  orientación de discontinuidades y oras específicas para túneles. ambi1n debe destacarse la presencia de estructuras o zonas geológicas singulares, como fallas, pliegues u otras estructuras tectónicas, discordancias, zonas importantes de alteración o de afluencia de agua, etc. La principal ventaja de las clasificaciones geomecánicas es que proporcionan una estimación inicial de los parámetros mecánicos del macizo a bajo coste y forma sencilla. Ao obstante, debe ser considerada la ecesiva simplificación que suponen a

la 4ora de trabajar con macizos rocosos blandos, tectonizados y alterados, para los que, por los general, sobrevaloran las propiedades mecánicas y resistentes, sin tener  en cuenta los aspectos importantes como la deformabilidad de los macizos. %stas limitaciones deben ser consideradas al aplicar las clasificaciones, debiendo interpretar  los resultados con criterio y siempre en base al conocimiento de las propiedades y del comportamiento geomecánico de los diferentes tipos de macizos rocosos.

Clasificación 3eomecánica !(! =)ienia*s+i. -0-? C:<$!& /.89



!esistenci a de la matriz

carga puntual

rocosa

Compresión

=(6a?

8 /

F

%nsayo de

simple 6untuación !#$

6untuación @eparación entre diaclasas 6untuación

  s   e    d   a    d    i   u   n    i    t   n   o   c   s    i    d   s   a    l   e    d   o    d   a    t   s    %

D5

5.5 E F.5

F.5 E 8.5

Compresión

8.5 E .5

simple =(6a? D8G5

8G5 E 55

55 E G5

G5 E 8G

8GEG.5

G.5E.5

H

G

8



F

8



5

-5I E 55I GI E -5I 85 

G5I E GI /

8GI E G5I 9

H8GI /

D8m

5.9 E 8 m

5.8 E 5.9 m

5.59 E 5.8 m

H5.59 m

85

G

5

0

G

Longitud de la discontinuidad

 H m

 E /m

/ E 5m

5 E 85m

D85m

6untación

9

F

8



5

 
Aada 9

H5. mm G

 E Gmm 

D G mm 5

!ugosidad

(uy rugosa

!ugosa

5.E. mm / Ligeramente

&ndulada

@uave

6untuación

9

G

rugosa /

5

!elleno

Ainguno

!elleno duro

!elleno duro

!elleno )lando

HG mm

DG mm

 !elleno )lando HG mm

F

8

5

(uy alterada

$escompuesta

alterada

8 (oderadament e alterada

9

G

/



5

Aulo

H5 ltsJmin

5E8G ltsJmin

8GE8G ltsJmin

D 8G ltsJmin

5

5 E5.

5. E 5.8

5.8 E 5.G

D 5.G

Kúmedo

3oteando




F

5

6untuación

9

 
>nalterada

6untuación Caudal por  5 m de túnel

Ligeramente

DG mm

!elación2

G

 
6resión de  
@eco G

Ligeramente 4úmedo 5

Corrección por la orientación de las discontinuidades Dirección y buzamiento  Túneles Puntuaci imentacion ón es  Taludes

Muy favorables 0

-5

Desfavorabl es -10

Muy desfavorables -12

-2

-!

-15

-25

-5

-25

-50

-"0

Favorables

Medias

-2

0 0

Clasificación lase alidad Puntuación

# Muy buena 100 - &1

## %uena &0 - "1

### Media "0 - '1

#$ Mala '0 - 21

$ Muy mala ( 20

Características geot1cnicas lase  Tiem)o de mantenimiento

#

##

###

/ ' )cm2

-' )cm2

2- )cm2

#$ 10 +oras con 2,5 m de vano 1-2 )cm2

/ '5o

5 o - '5 o

25 o - 5 o

15 o - 25 o

10 a*os con 1 semana " meses con 15 m de con & m de vano vano 5 m de vano

y lon.itud o+esión n.ulo de rozamiento

$ 0 min con 1 m de vano

( 15 o

( 1 )cm2

&rientación de las discontinuidades en el túnel %uzamient o 0o 4 20o 78cavación contra el Dirección )aralela al e3e cual6uier buzamiento del túnel dirección %uz, 20 %uz, '5 -90 %uz, 20 - '5 %uz, '5 -90 '5 Muy Desfavorabl Desfavora Media desfavorabl Media e ble e

Dirección )er)endicular al e3e del túnel 78cavación con buzamiento %uz, '5 -90 Muy favorable

%uz, 20 '5 Favorable

C:<$!& /.8 Calidad de macizos rocosos en relación al índice !(! lase

alidad

# ## ###

Muy buena %uena Media

$aloración :M: 100 - &1 &0 - "1 "0 - '1

o+esión / ' ;.cm  -' ;.cm 2- ;.cm 

n.ulo de rozamiento /'5o 5 o - '5 o 25 o - 5 o

#$ $

Mala Muy mala

'0 - 21 ( 20

1-2 ;.cm  (1 ;.cm

15 o - 25 o ( 15 o

CLASIFICACION Q $esarrollada por )arton, Lien y Lunde en -F, a partir del estudio de un gran número de túneles, constituye un sistema de clasificación de macizos rocosos que permite estimar parámetros geot1cnicos del macizo y dise7ar sostenimientos para túneles y cavernas subterráneas. %l índice # está basado en una evaluación num1rica de seis parámetros dados por la epresión2

Q=

 RQD Jn

×

 Jr Ja

×

Jw SRF 

$onde2 n M "ndice de diaclasado que indica el grado de fracturación del macizo rocoso. r M "ndice de rugosidad de las discontinuidades o juntas. a M "ndice que indica la alteración de las discontinuidades. * M coeficiente reductor por la presencia de agua. @!' =stress reduction factor  ? M coeficiente que tiene en cuenta la influencia del estado tensional del macizo rocoso. Los tres factores de la epresión representan2  RQD Jn

Jr Ja

 2 el tama7o de los bloques

 2 la resistencia al corte entre los bloques

Jw SRF 

 2 la influencia del estado tensional.

%n el cuadro 5./ se indican los criterios de valoración de estos parámetros. %l índice # obtenido a partir de ellos varía entre 5.55 y .555, con la siguiente clasificación del macizo rocoso2 %ntre 5.55 y 5.52 roca ecepcionalmente mala 5.5 y 5.2

roca etremadamente mala

5. y 2

roca muy mala

 y F2

roca mala

F y 52

roca media

5 y F52

roca buena

55 y F552

roca muy buena

F55 y 5552

roca ecepcionalmente buena

ÍNDICE DE CALIDAD DE LA ROCA (RQD) %l !oc+ #uality $esignation =!#$?, fue introducido 4ace /5 a7os como un "ndice de Calidad de la !oca, cuando la información de la calidad de la roca estaba usualmente disponible solo a partir de las descripciones geológicas y del porcentaje de recuperación =$eere -00?. %l !#$ es una modificación del porcentaje de núcleos de recuperación, el cual solo incorpora las piezas sanas de los núcleos que tienen una longitud igual o mayor a 55mm. %ste índice cuantitativo 4a sido ampliamente utilizado como un indicativo para >dentificar zonas de mala calidad de la roca, las mismas que necesitan un gran escrutinio y aburridos estudios adicionales en los trabajos de eploración. 6ara la determinación del !#$, la >@!( recomienda recuperar los núcleos con una perforación de diamante de doble barril con un diámetro no menor al AN =GF.mm?. La siguiente relación entre el índice del !#$ y la calidad de la roca fue propuesta por  $eere en -90.

@e calcula con la siguiente fórmula2 RQD (%) M 55 O =!ecuperación real J Longitud del barreno?

6ara el cálculo se debe indicar que los porcentajes del !#$ incluyen solo las piezas sanas de los núcleos con longitudes mayores o iguales a 55mm, los que son sumados y divididos para su longitud total del muestreo que se realiza. %n tal virtud, las piezas de los núcleos que no son duras y sanas no deben ser  tomadas en cuenta aunque 1stas cumplan con el requisito de la longitud. $e esta manera, rocas altamente meteorizadas tendrán un valor del !#$ igual a cero.

Valores RQD de la calidad de la roca según Deere

Cuando no se dispone de núcleos de perforación, el !#$ puede ser estimado a partir  de una línea o de un área de mapeo. 6ara una línea de mapeo, se puede obtener el promedio del espaciado de las discontinuidades =número de discontinuidades divididas para la longitud de la línea de muestreo?. %l !#$ obtenido de esta manera, se puede calcular con la siguiente ecuación2

!#$ M 55eE5.P =5.P Q ? $ónde2 P 2  J =frecuencia de discontinuidades?  
6ara un área de mapeo, 6almstrom =-08? sugirió que el !#$ puede ser estimado a partir del número de discontinuidades por unidad de volumen, en el cual el número de discontinuidades por metro para cada familia es sumado. %ste parámetro puede ser utilizado en afloramientos y túneles. La fórmula se epresa de la siguiente manera2

!#$ M G R /./ v $ónde2 v2 representa el número de las discontinuidades por metro cúbico y es igual a2

v M S = J @? $ónde2 @2 espaciado de las discontinuidades en metros para el sistema de discontinuidades actuales.  
!#$ I M 55 = t O P Q  ? e R t O P PMAJL $ónde2 t A L

espaciamiento mínimo numero de discontinuidades interceptadas longitud del levantamiento