Semestre_1 del 2015

Obras Civiles

Obras Mineras

Caracterización Geomecánica

Diseño Geomecánico

Geomecánica Operativa

Interacción con la Planificación Minera

Interacción con los Proyectos Mineros

ENCONTRAR UNA SOLUCION SEGURA Y ECONOMICA QUE SEA COMPATIBLE CON TODAS LAS RESTRICCIONES BAJO LAS CUALES SE ENCUENTRA EL ESCENARIO DEL PROYECTO QUE INTERESA (E. HOEK, 1996)

OTRA: ASEGURAR LA ESTABILIDAD DE LAS LABORES MINERAS (CIELO ABIERTO Y/O SUBTERRANEAS), EN EL CORTO, MEDIANO Y LARGO PLAZO. HACER QUE LA EXPLOTACION SEA SEGURA & OPTIMAZADA EN SU RENTABILIDAD.

La ingeniería geotécnica es una etapa básica y fundamental en proyectos superficiales como control de taludes en bancos de minas a cielo abierto, construcciones de represas y fundaciones. También en excavaciones subterráneas para obras civiles y minería.

El objetivo principal está orientado a detectar los problemas típicos que puedan presentarse durante la construcción de una obra, determinar los parámetros críticos involucrados en el diseño de ellas, definir y aplicar métodos de análisis apropiados y además estimar criterios de aceptabilidad para la construcción de obras seguras.

Roca Intacta Discontinuidades

Macizo Rocoso

CARACTERIZACION DE LA ROCA INTACTA.

- Roca intacta, volumen de roca fresca de tamaño pequeño (cilindro de medidas estándares) que muestra las características geológicas de una unidad de roca típica, sin irregularidades (vetillas , fracturas, clastos, alteración) que influyan en la cinemática y mecánica de ruptura. Las probetas obtenidas son sometidas, por tipo litológico, a ensayos de resistencia a la compresión simple (no confinada), resistencia a la tracción, deformabilidad, resistencia a la compresión confinada, etc.

- Se obtienen como resultados de los diversos ensayos propiedades índices tales como: Porosidad (%), Peso unitario (densidad), Grado de fisuración, Resistencia a la carga puntual (PLT), además de tener asociados parámetros geotécnicos como RQD, RMR, Q, GSI, etc. Otras propiedades solicitadas por ingeniería son Resistencia, Comportamiento Esfuerzo-Deformación, Conductividad Hidráulica, velocidad de ondas P y S, etc..

PROPIEDADES DE LA ROCA INTACTA

Propiedades índice

• Porosidad (%) • Peso unitario (ton/m3) • Relaciones de fase • Degradabilidad

Propiedades de Ingeniería

• Resistencia

• Deformabilidad • Conductividad hidráulica

• Tracción • Compresión Uniaxial • Compresión Triaxial

• Vel. Propag. ondas • Módulos elásticos

Resumen de Ensayo.

Unidad : Unidad geotecnica (lito) Triaxial: S1=7 (Mpa), S3=134.6 (Mpa)

Comp. Uniaxial = 68.7 (Mpa)

Tracción = 5.12 (Mpa)

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• Resistencia a la Compresión Uniaxial. Corresponde al valor máximo de compresión en el que una probeta de roca falla.

lb/pulg2

Kg/cm2

Mpa

Resistencia muy baja 150-3500 10-250 1-25 Yeso, sal de roca

Resistencia baja 3500-7500 250-500 25-50 Carbón, limolita, esquistos

Resistencia media 7500-15000 500-1000 50-100 Arenisca, pizarra, lutita

Resistencia alta 15000-30000 1000-2000 100-200 Mármol, granito, gneiss

Resistencia muy alta > 30000 > 2000 > 200 Cuarcita, dolerita, gabro, basalto

Clasificación según Resistencia de la Roca Intacta

Descripción EjemplosResistencia a la Compresión uniaxial

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RQD Calidad de roca

< 25% Muy mala

25 - 50% Mala

50 - 75% Regular

75 - 90% Buena

90 - 100% Muy buena

Clasificación según RQD

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• Rock Quality Designation (RQD) 1963 a 1967. Corresponde al concepto desarrollado por Deere y se define como el porcentaje de núcleos que se recuperan en piezas enteras de 100mm o más del largo total del barreno.

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DUREZA CONSISTENCIA IDENTIFICACION DE TERRENO RESISTENCIA A LA COMPRESION SIMPLE

Psi MPa

RO EXTREMADAMENTE BLANDA HENDIDURAS CON LA UÑA DEL DEDO PULGAR 28 - 100 0.2 – 0.7

R1 MUY BLANDA SE DESGRANA CON FIRMES GOLPES DE MARTILLO. PUEDE SER

REBANADA CON CORTAPLUMAS DE BOLSILLO 100 - 1000 0.7 – 7

R2 BLANDA

PUEDE SER REBANADA O CORTADA CON CORTAPLUMASDE

BOLSILLO PERO CON DIFICULTAD. HENDIDURAS POCO

PROFUNDAS CON FIRMES GOLPES DE MARTILLO

1000 – 4000 7 – 27.5

R3 MEDIA

NO PUEDE SER RASGADA O CORTADA CON CORTAPLUMAS DE

BOLSILLO. PUEDE SER FRACTURADA CON UN SOLO Y FIRME

GOLPE DE MARTILLO

4000 – 8000 27.5 – 55

R4 DURA LA MUESTRA REQUIERE DE MAS DE UN GOLPE DE MARTILLO

PARA SER FRACTURADA 8000 - 16000 55 – 110

R5 MUY DURA LA MUESTRA REQUIERE DE MUCHOS GOLPES DE MARTILLO

PARA SER FRACTURADA 16000 - 32000 110 – 220

R6 EXTREMADAMENTE DURA LA MUESTRA PUEDE SER SOLO ASTILLADA CON GOLPES DE

MARTILLO > 32000 > 220

ESCALA DE DUREZA (DEERE & JENNING & ROBERTSON, 1969

RUMBO & MANTEO v/s DIP DIRECTION & DIP

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• Espaciamiento de Fracturas. Corresponde a la distancia perpendicular entre discontinuidades adyacentes..

Descripción Apreciación de la roca

Muy separado > 3 m > 10 pies Sólida

Separado 1m - 3 m 3 pies - 10 pies Masiva

Medianamente cerca 0,3 m - 1 m 1 pie a 3 pies Bloques

Cerca 50 mm - 300 mm 2 pulg a 1 pie Fracturada

Muy cerca < 50 mm < 2 pulg Triturada y molida

Clasificación según Espaciamiento de fracturas

Espaciamiento de fracturas

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PARAMETROS QUE CARACTERIZAN UN MACIZO ROCOSO

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Las Clasificaciones a las que se hará referencia son las de Bieniawski(1989), Laubscher (1990) y el Criterio de Hoek y Brown.

Bieniawski y Laubscher desarrollaron clasificaciones para evaluar la calidad del Macizo Rocoso fracturado utilizando parámetros ya conocidos y que se usaban individualmente. El resultado final de la evaluación es el Rock Mass Rating (RMR), el cual es un índice que caracteriza al Macizo Rocoso.

El Criterio de Hoek y Brown surge de la necesidad de evaluar al Macizo Rocoso enfocándose en características globales que permiten asignar un índice que lo caracterice; este índice corresponde al Geological Strengh Index (GSI).

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Bieniawski y Laubscher son conceptualmente equivalentes, ya que utilizan los mismos parámetros para evaluar el Macizo Rocoso. Por tal razón se definirán los conceptos comunes una vez. Hoek y Brown, es un criterio que difiere de los anteriores, ya que incorpora otra visión en la calificación de la calidad del Macizo Rocoso, pese a ello, utiliza parcialmente la base conceptual de Bieniawski.

• Resistencia de la roca intacta. Corresponde a la resistencia a la compresión uniaxial de un testigo de roca intacta.

• Rock quality designation (RQD). Corresponde al concepto desarrollado por Deere y se define como el porcentaje de núcleos que se recuperan en piezas enteras de 100mm o más del largo total del barreno.

• Espaciamiento de fracturas. Corresponde a la distancia perpendicular entre discontinuidades adyacentes. Normalmente se refiere al espaciamineto principal o modal de un set de fracturas.

• Condición de humedad. Corresponde al intento de medir la influencia del flujo de aguas subterráneas.

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• Condición de fracturas. Este concepto considera los parámetros persistencia, abertura, rugosidad, estado de las paredes (alteración) y la presencia de relleno. – Persistencia. Corresponde al largo de la traza de la discontinuidad

observado en un afloramiento.

– Abertura. Se define como la distancia perpendicular entre paredes de roca adyacentes de una discontinuidad, en la cual el espacio intermedio está lleno con aire o agua.

– Rugosidad. Se define como la rugosidad inherente a la superficie y ondulosidad relativa del plano principal de una discontinuidad.

– Alteración. Corresponde al grado de meteorización de las paredes de una fractura.

– Relleno. Material que separa paredes adyacentes de una discontinuidad.

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• Condición de fracturas.

– Persistencia

– Corresponde al largo de la traza de la discontinuidad observado en un afloramiento.

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• Condición de fracturas.

– Abertura. Se define como la distancia perpendicular entre paredes de roca

adyacentes de una discontinuidad, en la cual el espacio intermedio está lleno con aire o agua.

–

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• Condición de fracturas.

– Rugosidad. Se define

como la rugosidad inherente a la superficie y ondulosidad relativa del plano principal de una discontinuidad.

Muy rugosa

Rugosa

Levemente rugosa

Suavizada

Pulida o plana

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• Condición de fracturas.

– Alteración. Corresponde al grado de meteorización de las paredes de una

fractura.

Descripción Grado

Fresca UW Señales no visibles de meteorización en el material rocoso; tal vez ligera decoloración en las I

superficies de las discontinuidades mayores.

Ligeramente Meteorizadas SW Decoloración indica meteorización del material rocoso y la superficie de las discontinuidades. II

Todo el material rocoso puede estar decolorado por meteorización y puede ser algo más débil

externamente que en su condición fresca

Moderadamente Meteorizadas MW Menos de la mitad del material rocoso está descompuesto y/o desintegrado a un suelo. III

La roca fresca está presente ya sea como esqueleto o núcleos continuos

Altamente Meteorizadas HW Más de la mitad del material rocoso está descompuesto y/o desintegrado a un suelo. IV

La roca fresca está presente ya sea como esqueleto o núcleos discontinuos

Completamente Meteorizadas CW Todo el material rocoso está descompuestro y/o desintegrado a suelo. V

La estructura de la masa original se mantiene mayoritariamente intacta.

Suelo Residual Todo el material rocoso está convertido en suelo. VI

La estructura de la masa y la la fábrica del material están destruidos.

Hay un gran cambio en el volumen, pero el suelo no ha sido transportado significativamnente.

Descripción del Grado de Meteorización ( extraida de ISRM, 1978)

Término

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A. PARAMETROS DE CLASIFICACION Y SUS RATINGS

Parámetros Rango de valoresIndice Para estos rangos bajos

Resistencia resistencia > 10 MPa 4 - 10 MPa 2 - 4 MPa 1 - 2 MPa se prefiere el test de

de la carga puntual compresión uniaxial

1 Roca Resistencia

Intacta compresión > 250 MPa 100 - 250 MPa 50 -100 MPa 25 - 50 MPa 5 - 25 1 - 5 < 1uniaxial MPa MPa MPa

Rating 15 12 7 4 2 1 0

2 RQD 90% - 100% 75% - 90% 50% - 75% 25% - 50% < 25%

Rating 20 17 13 8 3

Espaciamientode > 2 m 0.6 - 2 m 200 - 600 mm 60 - 200 mm < 60 mm

3 Discontinuidades

Rating 20 15 10 8 5

Superficie muy rugosa Superficies Superficies Espejos de falla Salbanda > 5 mm

No continuas ligeramente rugosas ligeramente rugosas o o

Condición de Sin abertura Abertura < 1 mm Abertura < 1 mm Salbanda < 5 mm Abertura > 5 mm

4 discontinuidades (ver E) Paredes de la roca Paredes ligeramente Paredes altamente o Continuas

no alteradas alteradas alteradas Abertura 1 - 5 mm

Continuas

Rating 30 25 20 10 0

Flujo por 10 m

longitud túnel Ninguno < 10 10 - 25 25 - 125 > 125Aguas (l/m)

5 subterráneas (Presión agua en

diaclasas) / (Esfuerzo 0 < 0.1 0.1 - 0.2 0.2 - 0.5 > 0.5principal)

Condiciones generales Completamente seco Húmedo Mojado Goteo Flujo

Rating 15 10 7 4 0

Tabla III-1.- SISTEMA DE CLASIFICACION RMR DE BIENIAWSKI (1989)(*)

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El cálculo del RMR se hace sumando los ratings o valores asignados en cada parámetro de acuerdo a sus propios intervalos de clasificación.

Por Ejemplo:

Registro Rating

121 Mpa 12

55% 13

0.29m 10

Persistencia 15m 1

Abertura 2mm 1

Rugosidad SR 3

Relleno Arcilla (2mm) 2

Alteración MW 3

Seco 15

RMR = 60

Condición de Humedad

Parámetros

Condición de

Fracturas

RQD

Espaciamiento

Resistencia de la roca Intacta

GEOLOGICAL STRENGHT INDEX (GSI)

Q de Barton