i.
Clasificación de Terzaghi
La clasificación de Terzaghi enfoca el estudio de los macizos rocosos para la construc ción de túneles soportados por marcos de acero. La carga y los efectos de solicitación se pueden mostrar en el esquema.
W H B1 Hp Ht
B Se definen los siguientes términos: 1. Roca inalterada No tiene fisuras ni ramaleos. Por lo tanto, cuando se rompe, lo hace a través de roca sana. Debido al daño que se hace a la roca con el uso d e explosivos, puede caer del techo desgajes de roca varias horas o varios días después de la voladura. Esta condición se llama desprendido. La roca dura, inalterada, también puede verse alterada por chasquidos, lo que indica s eparación espontánea y violenta de láminas de rocas de las paredes del techo. 2. Roca estratificada Está constituido por capas unitarias con poca o ninguna resistencia a la separación a lo largo del plano limítrofe entre estratos. La capa puede verse debilitado o no debido a fracturas transversales. Los desprendidos son comunes a este tipo de rocas. 3. Roca medianamente fisurada Tiene fisuras y ramaleos pero los bloques entre las juntas están soldados o tan íntimamente embonados que las paredes verticales no necesitan refuerzo. En rocas de este tipo, se puede encontrar a la vez el desprendido y el chasquido. 4. Roca agrietada en bloques
Es una roca químicamente inalterada o casi inalterada, cuyos fragmentos se encuentran totalmente separados unos de otros y ni embonan. Esta clase de roca puede necesitar ademes laterales en las paredes. 5. Roca triturada Químicamente sana tiene apariencia de ser un producto de trituradora. Si los fragmentos, en su mayoría o todos, son del tamaño de arena y no ha habido recomendación, la roca triturada esta debajo del nivel de agua freáticas tiene las propiedades de una arena saturada. 6. Roca comprimida Avanza lentamente en el túnel sin aumento perceptible de volumen. Un prerequisito de compresión es un porcentaje elevado de partículas microscópicas o sub-microscópicas de micas o de minerales arcil losos de poca expansibilidad. 7. Roca expansiva Avanza básicamente en el túnel debido a su propia expansión. La capacidad de esponjamiento parece estar limitada a las rocas que contienen minerales arcillosos como la montmorillonita, con una alta capacidad de expandirse.
La carga de roca Hp en ft sobre el techo del túnel con ancho B en ft y altura Ht en ft a una profundidad superior de más de 1.5(B+Ht).
*Se supone que el techo del túnel se encuentra debajo del nivel freático. Si se localiza permanentemente permanentemente sobre el nivel freático los valores que se indican de 4 a 6 podrán disminuirse en un 50%. **Algunas de las formaciones rocosas más comunes contienen capas de lutita (pizarra arcillosa del inglés shale). Cuando no está meteorizada, la lutita verdadera no está peor que otras rocas estratificadas. Sin embargo, la palabra pizarra se aplica muchas veces a sedimentos arcillosos muy compactos que todavía no adquieren las propiedades de la roca. Está mal llamada lutita puede comportarse en un túnel como una ro ca comprimida y aun expansiva.
Si una formación consiste en una secuencia de capas horizontales de arenisca o caliza y de lutita inmadura, la excavación del túnel se complica muchas veces con una compresión progresiva de la roca en ambos lados del túnel provocando un movimiento descendente del techo. Además, una baja resistencia al deslizamiento en los límites entre la tal lutita y la roca, probablemente reducirá mucha la capacidad de apuntalar que tiene la roca encima del techo. Por lo tanto, en esta clase de formaciones, la presión sobre el techo puede ser tan grande como en una formación muy fracturada en bloques.
Tipo/ condiciones de la roca
1. Roca maciza
2. Dura pero estratificada o esquistosa **
3. Maciza ligeramente fisurada 4. Medianamente fracturada en bloques algo abiertos 5. Muy fracturada en bloques y las fracturas abiertas 6. Totalmente triturada pero químicamente inalterada 7. Roca comprimida, profundidad moderada 8. Roca comprimida a gran profundidad 9. Roca expansiva
Carga de roca Hp en pies
Observaciones
0
Solo se necesitara refuerzo escaso si hay desprendimiento o chasquidos (cuando la roca tiene un alto potencial de compresibilidad la roca empuja a expandirse y se produce estratificaciones y puede haber explosión)
0 – 0.5B
0 – 0.25B
0.25B – 0.35(B+Ht)
0.35(B+Ht) - 1.10(B+Ht)
1.10(B+Ht)
1.10(B+Ht) – 2.10(B+Ht)
2.10(B+Ht) – 4.5(B+Ht) Hasta 250 ft independientemente independientemente del valor B+Ht
Refuerzo escaso más que nada como protección contra desprendimiento. La carga puede cambiar en forma errática de un punto a otro punto Refuerzo escaso más que nada como protección contra desprendimiento. La carga puede cambiar en forma errática de un punto a otro punto
No hay presión lateral
Poca o ninguna presión lateral
Presiones laterales considerables, los efectos de las infiltraciones hacia el piso del túnel requiere apoyo continuo para las partes bajas de los marcos o marcos circulares Considerable presión lateral se requiere plantilla apuntalada, es preferible utilizare marcos circulares Considerable presión lateral se requiere plantilla apuntalada, es preferible utilizare marcos circulares Marcos circulares indispensables, en casos extremos úsese refuerzo elástico
ii.
Clasificación Stini y Lauffer La clasificación de Stini y Lauffer expone la importancia del tiempo de sostén del claro activo en un túnel. El tiempo de sostén es el lapso durante el cual una excavación será capaz de mantener abierta sin ademe, mientras que el claro activo es el claro más grande en el túnel entre el frente y los refuerzos como se observa en la Figura.
ADEME RETRASADO RESPECTO AL FRENTE
S
ADEME COLOCADO CERCA DEL FRENTE
S
Figura. Esquema geométrico básico para la interpretación de la clasificación Stini y Lauffer. El siguiente diagrama muestra la relación entre el tiempo de sostenimiento y el claro activo, con designación de zonas A (roca sana) a la G (roca con características análogas a los suelos). La Tabla (Clasificación de las rocas en 7 categorías) y la Tabla Tiempo de estabilidad (sostenimiento, Stand Up Time) y el claro activo, muestran las condiciones para el entendimiento integral de la clasificación Stini y Lauffer.
Figura. Diagrama del tiempo de sostenimiento en relación al claro activo. Tabla. Clasificación de las rocas en siete categorías
Tabla. Tiempo de estabilidad (sostenimiento, Stand Up Time) y el claro activo.
iii.
Índice de calidad de la roca PERFORACIÓN (DIAMANTINA)
BARRENO John Deere (1964). La calidad de la roca se compara de acuerdo a los núcleos recuperados, y se expresa como la relación de la suma de todas las muestras con longitud mayor a 10 cm y la longitud del barreno, estableciéndose el RQD (Rock Quality Designation).
=
RQD (%) <25 25 – 50 50 – 75 75 – 90 90 – 100
∑ > 10 .
Calidad de roca Muy mala Mala Regular Buena Muy buena
∗ 100% 100%
