CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS RSR A. Las clasificaciones geomecánicas determinan el sistema de diseño empírico en la ingeniería de rocas y relacionan las experiencias obtenidas en diferentes proyectos de tunelería. B. Las características ESTRUCTURALES del macizo rocoso debe considerarse como un conjunto de bloques intactos separados por discontinuidades. C. Dentro de este contexto las propiedades de las DISCONTINUIDADES toman mayor importancia que las propiedades de la roca intacta. D. Parámetros para la clasificación del macizo rocoso (Bieniawski) Características geológicas 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Resistencia de la roca a la compresión uniaxial RQD Espaciado de discontinuidades Orientación de las discontinuidades Condiciones hidrogeológicas Tensiones insitu
E. Las clasificaciones de los macizos rocoso forma la columna vertebral del diseño empírico de túneles desde Terzaghi (1946) hasta Vallejo (1985) TABLA PRINCIPALES SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO 1. CONCEPTO DE VALUACIÓN DE LA ESTRUCTURA ROCOSA. RSR WICKHAM (1972)
Es un método cuantitativo para describir la calidad de un macizo rocoso y de acuerdo a esto seleccionar y predecir un adecuado sostenimiento de túneles. Esto fue o es un sistema completo de clasificación de los macizos rocosos.
DEFINICIÓN DEL SISTEMA El concepto de RSR fue un gran adelanto por varias razones: 1. Es una clasificación cuantitativa diferente de la cualitativa de Terzaghi 2. Es una clasificación del macizo rocoso que incorporó varios parámetros diferentes del RQD, el cual está limitado a CALIDAD de los núcleos de sondaje. 3. Es una clasificación completa teniendo entrada y salida de datos, diferente de la clasificación de LAUFFER que confía su experiencia. 4. El concepto RSR considera dos categorías generales de los factores que influyen en el comportamiento de un macizo rocoso para túneles. a. Parámetros geológicos como: Tipo de roca Patrones de discontinuidades (espaciado promedio) Orientación de las discontinuidades (rumbo y buzamiento) Tipo de discontinuidades Fallas mayores (cizalla y pliegues)
Propiedades del material rocoso Meteorización y alteración
b. Parametros de construcción Dimensiones del túnel Dirección de franqueo o avance Método de excavación PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACIÓN Los factores antes mencionado fueron agrupados por Wickham (1972) en tres parámetros básicos: A, B y C (ver tablas 3.7, 3.8, 3.9) en cuales fueron evaluados para determinar los efectos relativos de varios factores geológicos en fin de determinar el sistema de sostenimiento. 1. Parámetro A: Apreciacion general de la estructura de la roca Tipo de roca (ígnea, metamórfica y sedimentaria) Dureza de la roca (dura, media, blanda) Estructura geológica (maciza, fracturada, etc) 2. Parámetro B Efecto del patrón de discontinuidades con respecto a la dirección del avance del túnel. a. Espaciado de las discontinuidades b. Orientación de las discontinuidades c. Dirección del avance 3. Parámetro C Efecto de las infiltraciones de agua en macizo rocoso. a. Calidad global del macizo rocoso por la combinación de los parámetros A y B. b. Condición de las discontinuidades (buena, mala, regular, pobre). c. Cantidad de infiltraciones de agua por minuto por cada 300 metros de la longitud del túnel.
Dirección en contra del buzamiento
Dirección en con el buzamiento
PROCEDIMIENTO – CÁLCULOS El valor del RSR de cualquier túnel es obtenido por la suma de los valores numéricos determinado por cada parámetro. Esto es: RSR = A + B + C con un máximo de 100 El RSR refleja la calidad del macizo rocoso con respecto a las necesidades del sostenimiento. Una menor cantidad de sostenimiento se necesitará cuando el túnel sea excavado con TBM (Tunel Boring - Machine) y una mayor cantidad, cuando se excava por métodos convencionales (ciclo de minado).
FACTOR DE AJUSTE PARA RSR Esto ocurre cuando la excavación se realiza con TBM 9.15 8.00 7.5 7.0 6.10 5.00 4.58 4.00 3.00
1.058 1.127 1.136 1.150 1.171 1.183 1.186 1.192 1.200
Esto es con un RSR = 60 y un AF = 1.15, el RSR ajustado será 69, este número es utilizado en la selección del sostenimiento. NOTA: Analice el problema propuesto.
Cálculo de espaciado de pernos 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑎𝑑𝑜 (𝑝𝑖𝑒𝑠) =
24 𝑊
Para un perno de 25 mm de diámetro Con una tensión de 24000 lb
W = carga de roca en 1000 lb/pie 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑛𝑜𝑠 =
24000 𝑙𝑏 = 4 𝑝𝑖𝑒𝑠 2 1000 𝑙𝑏⁄ 2 𝑝𝑖𝑒
(Carga de roca = 1000 lb/pie2) 24𝑝𝑖𝑒𝑠 2 = 4.89𝑝𝑖𝑒𝑠 𝑥 0.304
𝑚 = 1.489 𝑚 = 1.50 𝑚 𝑝𝑖𝑒
Espaciado de pernos = 1.50 m Cálculo del espesor del hormigón (t) De la relación se tiene: 𝑡 =1+
𝑊 25
=
𝑡=𝐷
65 − 𝑅𝑆𝑅 150
t: espesor del hormigón lanzado en pulgadas W: carga de la roca lb/pie2 D: Diámetro del túnel en pies CLASIFICACIÓN GOMECANICA DE BIENIAWSKI (RMR) – 1972
Conocido también como clasificación geomecanica RMR o sistema de valoración de macizos rocosos pese a ciertas modificaciones y aportes ha permanecido con el mismo principio. PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACIÓN Los siguientes parámetros son usados para clasificar un macizo rocoso utilizando el sistema RMR. 1. Resistencia a la compresión uniaxial de la roca 2. Índice de la calidad de la roca (RQD) 3. Espaciado entre discontinuidades 4. Condiciones de las discontinuidades 5. Condición de infiltración de agua 6. Orientación de las discontinuidades
Para aplicar la clasificación geomecanica se debe realizar lo siguiente: 1. Dividir el macizo en dominios estructurales (zonas de características geológicas similares como tipo de roca, espaciado, etc). En la mayoría de los casos, los límites de las regiones estructurales coincidirán con características geológicas mayores, tales como fallas, diques, contactos, etc.
2. Identificada las regiones estructurales se determinan los parámetros de clasificación para cada región estructural empleando para ello la HOJA DE DATOS (tabla 3.12). 3. Al respecto, el promedio de condiciones típicas es evaluado para cada SET de discontinuidades y los valores son interpolados utilizando las curvas indicadas en las figuras: 3.7, 3.8 y 3.9. 4. Se debe señalar que la importancia de ella se dio para el espaciado entre discontinuidades, aplicando al macizo rocoso que tiene tres SETS de discontinuidades. Es decir cuando solo dos familias de discontinuidades están presentes se obtiene un valor conservativo y la valoración para el espaciado entre dos discontinuidades puede incrementarse en un 30%. 5. Luego de analizar cada uno de los parámetros SUMAMOS SUS VALORES y obtenemos el RMR básico.
