MECÁNICA DE ROCAS II
Clasificación geomecanica de Laubscher ALUMNO: ROBLES FLORES JUAN E. PROFESOR: Ing. CORDOVA ROJAS David
INTRODUCCIÓN •
El sistema RMR de Bieniawski estuvo srcinalmente basado en casos históricos obtenidos de la ingeniería civil. Es por ello que en el ámbito minero se empezó a tomar esta clasificación como algo conservador. Por lo que se empezaron a proponer algunas modificaciones que se adecuen lo mejor posible a las verdaderas condiciones de las labores mineras.
•
Laubscher propone un sistema de clasificación basado en el sistema de Bieniawski, pero agregándole algunos factores de corrección asociados a las condiciones de la minería
seis parámetros son los usados para clasificar una masa rocosa según el sistema RM R de Bieniawski •
Resistencia compresiva uniaxial del material rocoso
•
Designación de la calidad de la roca RQD (Rock Quality Designation)
•
Espaciamiento de las discontinuidades
•
Condición de las discontinuidades
•
Condiciones del agua subterránea}
•
Orientación de las discontinuidades
Parámetros usados para clasificar un macizo rocoso por Laubscher
•
• • •
Resistencia a la compresión uniaxial de la roca intacta (IRS) Espaciado de diaclasas Condiciones de las discontinuidades y presencia de agua (CD)
APORTES DE LAUBSCHER •
Realizo una modificación de b ieniawski lo que basaba en experiencias en explotaciones mineras.
•
Los ajustes que laubscher consiste en la modificación delpropone valor srcinal, l os cuales para su realizaci ón dep enden de: 1. Meteorización. 2. Esfuerzos inducidos. 3. Orientación de las discontinuidades.
4. Efectos de la voladura
MRMR(Mining Rock Mass Rating) MRMR = RMR
LB
* Factores de ajuste
Factores de ajuste: Tensiones de camp o e inducida s Efecto de las voladuras Meteorización • • • •
Orientación de las discontinui dades
RESISTENCIA A LA COMPRESION UNIAXIAL DE LA ROCA INTACTA (IRS)
Puntajes asociados a cada valor de IRS RESISTENCIA A LA COMPRESION UNIAXIAL DE LA ROCA INTACTA IRS (Mpa)
PUNTAJE
1-4
1
5 - 11
2
12 - 24
3
25 - 34
4
35 - 44
5
45 - 64
6
65 - 84
8
85 - 104
10
105 - 124
12
125 - 144
14
145 - 164
16
165 - 185
18
> 185
20
ESPACIADO DE DIACLASAS •
Para un set de diaclasas: espaciado en .
donde X es el
• • • •
•
Para dos sets de diaclasas: Donde son espaciados mínimo y máximo en Para tres sets de diaclasas: Donde son los espaciados mínimo, medio y máximo en
Puntajes asociados a los valores del RQD. RQD (%)
PUNTAJE
0-3
0
4 - 16
2
17 - 30
4
31 - 43
6
44 - 55
8
56 - 70
10
71 - 83
12
84 - 86
14
87 - 100
15
Factores de correccion para el calcculo de FF/m Factores de corrección para el cálculo del valor medio de l parámetro FF/m (se considera que en el macizo rocoso existen tres sistemas de discontinuidades, con espaciados similares) Metodología utilizada
Factor
Valor medio de FF
1. Se miden solo las intersecciones de 1 familia de discontinuidades en la línea de detalle.
1,00
FF=(FF/m)/1,00
2. Se miden las intersecciones de 2 familias de discontinuidades en una línea de detalle.
1,60
FF=(FF/m)/1,60
3. Se miden las intersecciones de todas las discontinuidades en una línea de detalle.
2,00
FF=(FF/m)/2,00
4. Se miden las intersecciones de 2 familias de discontinuidades en una línea d e detalle (L1), y las intersecciones de la otra familia en otra línea de detalle (L2)
2,40
FF=(FF/mL1+FF/mL2)/2,40
3,00
FF=(FF/mL1+FF/mL2+FF/mL3)/3, 00
5. Se miden las intersecciones de todas las discontinuidades en tres líneas de detalle (L1, L2 y L3) ortogonales entre sí.
mparación entre (��� +��) y (�� /�)
Co
Espacia do (m)
Puntaje Js
RQD
0.025 0.05 0.1
0 0 8
1 1.5 3
0.2 0.5
12 14 15 15 15 15 15
5 10 13 19 21 23 25
1 2 3 4 5
combinació n 1 1.5 11 17 24 28 34 36 38 40
Puntaje FF/m
1 5 10 15 20 26 31 33 36 38
CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES Y PRESENCIA DE AGUA (CD)
•
Utiliza los siguientes parámetros:
•
•
Sinuosidad Rugosidad Alteración de la roca que define la pared Características del relleno
•
Presencia de aguas
• •
CONDICION DE LAS DISCONTINUIDADE S
P(CD)=A/100 x B/100 x C/100 x D/100 x 40
FACTOR DE AJUSTE (A, B,C o D según indique la primera columna)
CONDICION DE HUMEDAD DE LA DISCONTINUIDAD PARAMETRO
SIN FLUJO DE AGUA DESCRIPCION
B) RUGOSIDAD
HUMEDA
25-125 L/m
> 125 L/m
100
100
95
90
SINUOSA EN UNA DIRECCION
95
90
85
80
CURVA
85
80
75
70
LIGERAMENTE CURVA
80
75
70
65
RECTA
75
70
65
60
ESCALONADA IRREGULAR
95
90
85
ESCALONADA SUAVE
90
85
80
ESCALONADA LISA
85
80
75
ONDULADA IRREGULAR
80
75
70
ONDULADA SUAVE
75
70
65
ONDULADA LISA
70
65
60
PLANA IRREGULAR
65
60
55
PLANA SUAVE
60
55
50
PLANA LISA
55
50
45
100
100
100
SINUOSA EN VARIAS DIRECCIONES
A) SINUOSIDAD
CON FLUJO DE AGUA
SECA
SIN ALTERACIONES
C) ALTERACION DE LA ROCA QUE DEFINE LA PARED
75
70
65
GRUESO
90
85
80
MEDIO
85
80
75
FINO
80
75
70
GRUESO
70
65
60
MEDIO
60
55
50
FINO
50
45
40
t<=a
40
40
35
t>a
30
20
15
ALTERADA Y MAS DEBIL QUE LA ROCA
MATERIAL CIZALLADO SIN ABLANDAMIENTO
D) CARACTERISTICAS DEL MATERIAL DE RELLENO DE LA DISCONTINUIDAD
TIPO DE MATERIAL
MATERIAL CIZALLADO
MILONITA
80 75 70 65 60 55 50 45 40 100 60 75 70 65 55 45 35 30 10
AJUSTES DEL PARA CALCULAR EL MRMR
AJUSTE POR METEORIZACION GRADO DE METEORIZACION
TIEMPO DE METEORIZACION (Años) 0.5
1
2
3
4 o mas
No hay Meteorización
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
Meteorización Leve
0.88
0.90
0.92
0.94
0.96
Meteorización Moderada
0.82
0.84
0.86
0.88
0.90
Meteorización Intensa
0.70
0.72
0.74
0.76
0.78
Meteorización Total
0.56
0.56
0.58
0.60
0.62
Transformación en Suelo Residual
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
AJUSTE POR TENSIONES INDUCIDAS POR LA EXPLOTACIÓN MINERA CAUSA
Las juntas quedan en compresión Riesgo de un movimiento cortante Fisuras abiertas y con relleno delgado Movimientos cortantes importantes
FACTOR DE AJUSTE 1.20 0.90 0.76 0.60
AJUSTE POR VOLADURA CAUSA
FACTOR DE AJUSTE
NO HAY VOLADURA, "TBM"
1.00
VOLADURA CONTROLADA
0.97
VOLADURA CONVENCIONAL DE
BUENA CALIDAD VOLADURA CONVENCIONAL DE MALA
CALIDAD
0.94 0.80
AJUSTE POR ORIENTACION DE DISCONTINUIDADES
N° de Fracturas que definen un Bloque
N° de Planos con inclinaciones di stintas a la vertical y factores de ajuste
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
3
3
2
4
4
3
5
5
4
3
2
1
6
6
5
4
3
2-1
2
Sistema de Clasificación de Laubscher CLASE
SUB-CLASE
1 A
2
B
A
3
B
RANGO
100 - 81
80 - 61
DESCRIPCIO
MUY BUENA
BUENA
N
4
B
A
60 - 41
MEDIAN A
A
5
B
A
B
40 - 21
20 - 0
MALA
MUY MALA
Grafica de hundibilidad •
El problema que mas se presenta es predecir la geometría del hundimiento que se presenta como radio hidráulico, que se requiere para iniciar el proceso de caving del m acizo rocoso.
•
La hundibilidad depende de:
de la estructura, espaciamiento y 1. Orientación persistencia 2. Esfuerzos in-situ e inducidos por la excavaci ón 3. Estructuras mayores como fallas o diques 4. Geometría d el hundimiento 5. Desconfinamiento 6. Resistencia de discontinuidades y macizo rocoso
APLICACIÓN MINA RULITA •
La Mina Rulit a se ubica en la II Región de Chile, aproxi madamente a 100 Km. al este de la cuidad de Calama. El actual proyecto consiste en la explotación de un cuerpo sub vertical tipo veta de cobre, con dimensiones referenciales de 100 a 120 metros en sentido longitudinal, ancho entre 20 y 30 metros, y altura mayor a 120 metros.
•
La metodología empleada para el diseño consistió en la aplicación de técnicas empíricas ampliamente utilizadas en la industria minera, como lo es el Método Gráfico de Estabilidad introducido por Mathews (1980) y Gráfica de Laubscher (1990) para dimensionar unidades de explotación estables, y método de Lunder y Pakalnis (1997) para dimen sionamiento de pilares.
•
El yacimiento considera actualmente la explotación de un cuerpo tipo veta de cobre con rumbo N 70°W/subvertical, emplazado en rocas de caja volcánicas. La explotación será mediante cámaras abiertas por m étodo Su b Level Stoping (SLS) .
VISTA ISOMÉTRICA 3D GEOMETRÍAS MINA RULITA
Se considero un RMR representativo entre 50 y 60.
MRM R = RMR*(F. de ajuste) Ajuste
por meteorización: 1 dado que la cavidad seria fresca po rque e sta próxima a ser realizada. Ajuste por condición de esfuerzos:1, dado que los esfuerzos horizontales existentes aportan estabili dad Ajuste por voladura: 0.94 , asumiendo una buena calidad de voladura. Ajuste por orientación de estructuras: dado que las estructuras presentes formarían bloques o cuñas d e potencial “caída libre” al techo – condición desfavorable – se consideró un valor de 0.76.
MRMR = (36 – 42)
R.H
(TECHO). = AREA / PERIMETRO
Para la evaluación de la sensibilidad al se caving, consideraron techos en la zona estable, con radios hidráulicos (RH) menores a 10. Fijando el ancho de la excavación entre 20 y 30 metros (ancho máximo de veta), se tendrían largos máximos de explotación de 50
metros. En la Figura muestra
MRMR = (36 – 42)
APLICACIÓN USANDO EL SOFTWARE GEOROCK 07 •
Procedemos a alime ntar la d ata, usando los cuadr os antes descritos para hacer el ajuste del RMR
APLICACIÓN USANDO EL SOFTWARE GEOROCK 07 •
Procedemos a alime ntar la d ata, usando los cuadr os antes descritos para hacer el ajuste del RMR
APLICACIÓN USANDO EL SOFTWARE GEOROCK 07 •
Procedemos a alime ntar la d ata, usando los cuadr os antes descritos para hacer el ajuste del RMR
APLICACIÓN USANDO EL SOFTWARE GEOROCK 07 •
Procedemos a alime ntar la d ata, usando los cuadr os antes descritos para hacer el ajuste del RMR
RECOMENDACIONES PARA EL SOSTENIMIENTO
MRMR
RMR 1A
1B
2A
2B
3A
a
a
a
a
b
b
b
3B
4A
4B
5A
5B
1A
1B 2A 2B 3A
3B 4A
4B 5A
5B
c,d
b
c,d c,d,e d,e e
f,g
i
f,g,j f,h,j
i
h,i,j
h,j
k
k
l
l
RECOMENDACIONES PARA EL SOSTENIMIENTO
a.- Generalmente no hay sostenimiento, pero algunas intersecciones de fisuras pueden necesitar pernos. b.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m. c.- Cuadricul a de pernos cem entados con espaciamiento de 0.75 m. d.- Cuadricul a de pernos cementados con espaciamiento de 1 m y 100 mm de concreto lanzado. e.- Cuadricul a de pernos cementados con espaciamiento de 1 m y concreto colado de 300 mm y que solo se usara si los cambios d e los esfuerzos no son excesivos. f.- Cuadricul a de pernos cem entados con espaciamiento de 0.75 y 100 mm de concreto lanzado. g.- Cuadricul a de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m y 100 m m de concreto lanzado y malla. h.- Concreto colado de 450 mm de espesor con una cuadricul a de pernos cementados con espaciamiento de 1 m si los cambios de los esfuerzos no son excesiv os. i.- Per nos cementados con espaciamiento de 0.75 m si hay un esfuerzo potencial a la mano, y 100 mm de concreto lanzado, luego ci bras de acero a manera de técnica de reparación si los cambios en los esfuerzos son excesivos . j.- estabi lizar con refuerzos de cable protector y concreto de 450 mm de espesor si los cambios en los esfuerzos no son excesiv os. k.- Estabil izar con refuerzo de cable protector seguido de concreto lanzado hasta e incluy endo el frente si es necesario y luego cimbras de acero poco separados, como técnic a de reparación donde los cambios en los esfuerzos son excesivos . l.- No trabajar en este terreno, o usar las técnicas j ó k.
RECOMENDACIONES PARA EL SOSTENIMIENTO
MRMR
RMR 1A
1B
2A
2B
3A
a
a
a
a
b
b
b
c,d
c,d
3B
4A
4B
5A
5B
1A
1B 2A 2B 3A
3B 4A
4B 5A
5B
e
b c,d,
e f,g
i
d,e
f,g,j f,h,j
i
h,i,j
h,j
k
k
l
l
•
• • •
•
•
•
•
•
•
•
•
a.- Generalmente no hay sostenimien to, pero algunas intersecciones de fisuras pueden necesitar pernos. •b.- Cuadricula de pernos cementados con espaciam iento de 1 m. •c.- Cuadricula de pernos cementados con espaciam iento de 0.75 m. •d.- Cuadricula de pernos cementados c on espaciamiento de 1 m y 100 mm de
concreto lanzado.
•e.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamien to de 1 m y concreto colado
de 300 mm y que solo se usara si los cambios de los esfuerzos no son excesivos. •f.- Cuadricula de pernos cementados con espac iamiento de 0.75 y 100 mm de concreto lanzado.
•g. concreto - Cuadricula lanza do de ypernos malla. cementados con espaciamiento de 0.75 m y 100 mm de •h.- Concreto colado de 450 mm de espesor con una cuadricula de pernos
cementados co n espaciamiento de 1 m si los cambios de los esfuerzos no son excesivos. •i.- Pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m si hay un esfuerzo potencial a la mano, y 100 mm de concreto lanzado, luego cibras de acero a manera de técnica de reparación si los cambios e n los esfuerzos son excesivos. •j.- estabilizar con refuerzos de cable protector y conc reto de 450 mm de espesor si los cam bios en los esfu erzos no son excesivos. •k.- Estabilizar con refuerzo de cable protector seguido de conc reto lanzado hasta e incluyendo el frente si es necesario y luego cimbras de acero poco separados, como técnica de reparación don de los cambios en los esfuerzos so n excesivos. •l.- No trabajar en este terreno, o usar las técnicas j ó k.
EJEMPLO •
Una galería de transporte es excavada atravesando un granito medianamente meteorizado, con al eje dos discontinuidades semiperpendiculares de la sistemas excavación, dese obtuvo una muestra de laboratorio para tener el valor de la resistencia de la roca con un ensayo de compresión simple de 100 MPa y una FF/m igual a 5. Las discontinuidades son ligeramente curvadas, con una rugosidad plana irregular y las paredes de las mismas están ligeramente meteorizadas y con una separación < 1 mm, con relleno sin ablandamiento fino, sin alteración de la roca que define la pared. La galería se encuentra húmeda. Determinar la clase del macizo rocoso y el tipo de sostenimiento o refuerzo en caso que se necesite.
PARAMETRO IRS (Mpa) FF/m, 2 familias Condicion de Discontinuidades Ligeramente Curvadas Planas irregulares Sin Alteracion Relleno fino
VALOR
PUNTAJE
100 5
10 18
75 60 100 75 Total
13.5 41.5
Clase 3B Roca Regular
Clase 4B
RESISTENCIA A LA COMPRESION UNIAXIAL DE LA ROCA INTACTA IRS (Mpa)
PUNTAJE
1-4
1
5 - 11
2
12 - 24
3
25 - 34
4
35 - 44
5
45 - 64
6
65 - 84
8
85 - 104
10
105 - 124
12
FF/m
PUNTAJE N=1
N=2
N=3
0.1
40
40
40
0.15
40
40
40
0.2
40
40
38
0.25
40
38
36
0.3
38
36
34
0.5
36
34
31
0.8
34
31
28
1
31
28
26
1.5
29
26
24
2
26
24
21
3
24
21
18
5
21
18
15
7
18
15
12
10
15
12
10
15
12
10
7
P(CD)=A/100 x B/100 x C/1 00 x D/100 x 40 FACTOR DE AJUSTE (A, B,C o D según indique la primera columna)
CONDICION DE LAS DISCONTINUIDADES
CONDICION DE HUMEDAD DE LA DISCONTINUIDAD PARAMETRO
SIN FLUJO DE AGUA DESCRIPCION
HUMEDA
25-125 L/m
> 125 L/m
100
100
95
90
SINUOSA EN UNA DIRECCION
95
90
85
80
CURVA
85
80
75
70
LIGERAMENTE CURVA
80
75
70
65
RECTA
75
70
65
60
ESCALONADA IRREGULAR
95
90
85
80
ESCALONADA SUAVE
90
85
80
75
ESCALONADA LISA
85
80
75
70
ONDULADA IRREGULAR
80
75
70
65
ONDULADA SUAVE
75
70
65
60
ONDULADA LISA
70
65
60
55
PLANA IRREGULAR
65
60
55
50
PLANA SUAVE
60
55
50
45
PLANA LISA
55
50
45
40
100
100
100
100
SINUOSA EN VARIAS DIRECCIONES
A) SINUOSIDAD
B) RUGOSIDAD
C) ALTERACION DE LA ROCA QUE SIN ALTERACIONES DEFINE LA PARED ALTERADA Y MAS DEBIL QUE LA RO
ABLANDAMIENTO
TIPO DE MATERIAL
75
70
65
60
GRUESO
90
85
80
75
MEDIO
85
80
75
70
FINO
80
75
70
65
GRUESO
70
65
60
55
MEDIO
60
55
50
45
FINO
50
45
40
35
t<=a
40
40
35
30
t>a
30
20
15
10
CA
MATERIAL CIZALLADO SIN
D) CARACTERISTICAS DEL MATERIAL DE RELLENO DE LA DISCONTINUIDAD
CON FLUJO DE AGUA
SECA
MATERIAL CIZALLADO
MILONITA
SOSTENIMIENTO RMR
MRMR 1A
1B
2A
2B
3A
3B
a
a
a
a
b
b
b
b
c,d
c,d
c,d,e
d,e
e
f,g
f,g,j
i
i
4A
1A
1B 2A
2B 3A
3B 4A
4B 5A
cuadricula de pernos cem entados con espac iamiento de 0.75 m a 100 mm de concreto lanzado y malla.
CONCLUSIONES •
Hay posibles imprevistos por la aplicación del método
en experiencias prácticas debido a que el sistema es empírico. El concepto de ajuste es muy importante ya que fuerza al ingeniero a reconocer los problemas asociados con las condiciones concretas con las que se e stán tratando. Las recomendaciones de sostenimiento que se proponen son algo conservadoras y se debería realizar un análisi s para disminuir costos y evitar sobre sostenimiento. •
•
