Clase 7 Geologia Estructural Minería

8/15/2019 Clase 7 Geologia Estructural Minería

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Clasifcación geomecánica

de terreno


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Técnicas de medición de parámetrosgeotécnicos


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A: Tipo

de roca

G: Abertura

M: Filtración

L: Tamaño/forma

bloques

F: RugosidadD: TipoDiscontinuidad

!stratificación"

falla" etc#

$: Tipo/

espesor

relleno

%:

Resistencia

de las

paredes

&:

'ersistencia

(:

!spaciamiento

)bedding

*: +,mero

de sets

!:

-rientación

Rumbo .

manteo

Dip/DD

Características

geológicas de un

Macizo Rocoso :Resistencia

de la

roca

θ sin1 x s s app=


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Métodos de recolección deinormación

0 Línea de detalle

0 Ventana de muestreo


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Registros de descripción geológico-estructurales de macizos rocosos


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N

Tramoondeo

N !R"CT#R" L"R$% &' TR%(% &' R%C" TipoMolido

$radoMeteorizació

n &'&' *"T" +-

,+,+-

++-.+

Total / 0 , 1 2 3 4 . /+ // /0 /, /1 /2 / /3 / /4 /. 0+

/

0,

1

2

3

4

.

/+

//

/0

/,

/1

/2

/

/3

/4

/.

0+


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"ngulo C5R'6e &escripción

+7-,+78 N9mero de racturas con un ángulo entre + : ,+7 respecto al e6e deltestigo;

,+7-+78 N9mero de racturas con un ángulo entre ,+ : +7 respecto al e6edel testigo;

+7-.+78 N9mero de racturas con un ángulo entre + : .+7 respecto al e6edel testigo;

Total8 N9mero total de racturas< suma de los tres items anteriores;

Tipo Molido &escripción

!inoMaterial principalmente de grano fno con escasosragmentos de ma:or tama=o;

Medio

's a>uel >ue presenta una mezcla de arenas osuelo : ragmentos de roca más gruesos< siendo engeneral los ragmentos< menores o iguales al radiode la sección del testigo;

$rueso?redominan los ragmentos de tama=o superior alradio del testigo< pero se presentan como trozosdonde no se puede reconstruir el cilindro original deperoración;


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T'RM@N% &'CR@?C@%N $R"&%

Roca !rescaNo presenta signos AisiBles de meteorización en la roca8 tal Aezuna leAe decoloración en las superfcies de las discontinuidades

ma:ores;

@

LeAementeMeteorizada

La decoloración indica meteorización de la roca : en las superfciesde las discontinuidades; La roca en su totalidad puede estardecolorada por la meteorización : puede estar eternamente algomás déBil< >ue en su condición resca;

@@

ModeradamenteMeteorizada

Menos de la mitad de la roca esta descompuesta :5o desintegradacomo un suelo; La roca resca o decolorada se puede presentarcomo colpas o testigos continuos;

@@@

Mu: MeteorizadaMás de la mitad de la roca esta descompuesta :5o desintegradacomo un suelo; La roca resca o decolorada se puede presentarcomo colpas o testigos discontinuos;

@V

CompletamenteMeteorizada

Toda la roca esta descompuesta :5o desintegrada como un suelo;La estructura original del macizo a9n se mantiene en gran parteintacta;

V

uelo Residual

Toda la roca está conAertida como suelo; La estructura del macizo: la áBrica del material están destruidas; 'iste un gran camBiode Aolumen< sin emBargo el suelo no Da sido transportadosignifcatiAamente;

V@


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e6emplos&iscontinuidades

&istanciaEmF

'structura Tipo deRoca

$eometríaRelleno GRC "gua %BserAaciones

Tipo &ip5&ipdir !rec Cont LargoEmF "Bertura EmmF R

+ & C , +;2 ? " /+ /0

+;24 & & /;2 +;4 ' MR " /0 /1 N02'54.NH

/;+/ & C /2 /+ ? " 4 /+ N0+'52+NH

/;/2 & & / 2 ? " 4 /+ N1+'53/NH

0;, & & /;2 +;3 ? R " 4 /+ N.+'542N

,;1 & C /+ 0 ? " 0 1 N40H542NH

,;41 & & , , MR " 4 /+ N20H51+H

1;, & & , 0 MR " /+ /0 N,/'511'

1;. & & / ? MR " 4 N0+'531I

2;0 & & ,;2 / ? " 0 1 N4+H54H

;1 & & , 0 ' MR " 1 * N+'5+N'3 & & 2 0 MR " 4 * N/3'54+NH

4 & & / ? " 1 N32H52+N'

.;1, & & 1 2 ' R " 4 /+ * N/2'54'

/+;1 & & 0 , R " /+ /0 N/2'54+H

/, & & / 0 R MR " 1 I N02'54,H


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Tramo$eotécnico

Caracterización de 'structurasCaracterización

Matriz de la Roca

'stimación $@

&'&' *"T" R#$%@&"&

GRC

Resistencia Relleno

Resistencia ?ared

"lteraciónde las

paredes

Tipo derelleno

Resistencia de la

matriz

$rado deMeteorizaci

ón

'structura Condición


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$rado &escripción @dentifcación de terrenoRango aproimado deresistencia a la compresiónuniaial EMpaF

/"rcilla Mu:Jlanda

!ácilmente penetraBle Aarias pulgadas con elpu=o;

K+


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Código $rado de "lteración &escripción

/ "lta

La pared se encuentra totalmente alterada< : sugrado de alteración es alto con respecto a la matrizde la roca;

0Media

La pared se encuentra medianamente alterada : sugrado de alteración es medio con respecto a lamatriz;

, Ja6a

La pared se encuentra ligeramente alterada en

relación a la matriz;

1 @gual Matriz'l grado de alteración entre la pared : la matriz essimilar;

2 Menor Matriz

La pared se encuentra menos alterada >ue la matrizde la roca;


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Caracterización del Indice deResistencia Geológico (Hoek y otros,

1998)'TR#CT#R" &'L M"C@(% R%C%%

C%N&@C@%N &' L" &@C%NT@N#@&"&'@NT"CT% % M"@V%8 Macizo rocoso in situ oespecímenes de roca intacta< con escasadiscontinuidades ampliamente espaciadas;

!R"CT#R"&% 'N JL%#'8 macizo rocososconormado por trozos o Blo>ues de roca BientraBados de orma c9Bica : defnidos por tres setsde estructuras< ortogonales entre sí;

M# J#'N%8 uperfcies mu: rugosas :paredes rescas sin meteorización;

!#'RT'M'NT' !R"CT#R"&% 'N JL%#'8 Macizorocoso algo perturBado< conormado por trozos oBlo>ues de roca traBados de Aarias carasangulosos : defnidos por cuatro o más sets deestructuras;

J#'N%8 uperfcies rugosas < paredesleAemente meteorizadas< con pátinas deóido de Dierro;

!R"CT#R"&% ?'RT#RJ"&%8 Macizo rocosoplegado :5o allado con Blo>ues angularesormados por la intersección de numerosos sets deestructuras

R'$#L"R8 uperfcies lisas < paredesmoderada mente meteorizadas : alteradas;

&'@NT'$R"&%8 Macizo rocoso mu: racturado :>ueBrado conormado por un con6unto poBrementetraBado de Blo>ues : trozos de roca angulosos :tamBién redondeados;

M"L"8 uperfcies lisas : cizalladas< paredesmu: meteorizadas con recuBrimientoscompactos o rellenos de ragmentosangulares;

!%L@"&%-L"M@N"&%-C@("LL"&%8 Rocas déBilesplegadas : cizalladas tectónicamente; Carencia deormación de Blo>ues deBido a la es>uistocidad>ue preAalece soBre otras estructuras

M# M"L"8 uperfcies cizalladas < mu:meteorizadas con recuBrimientos o rellenosarcillosos Blandos;


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Resistencia al cizalle dediscontinuidades


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0 'perimentalmente< se encuentra >ue laresistencia al corte entre superfcies lisas de

mineral o roca< sigue una le: linear del tipo8

τ O o P µ σ ( Gaeger, 1959)

o8 Resistencia inDerente a la superfcie decontacto< e>uiAalente a la coDesión enmecánica de suelos;

σ8 stress normal a la superfcie;

µ8 coefciente de ricción;


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0 'l coefciente de ricción no es constante< aBa6o stress normal suele ser ma:or; TamBién

inQu:e la Dumedad;


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0 'n el caso estático< τ representa laresistencia para iniciar a deslizar;in emBargo< cuando Da:

deslizamiento a Aelocidadconstante< el coefciente dericción es distinto al estático<típicamente menor : depende de

la Aelocidad de deslizamiento;

&eterminación eperimental de la


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&eterminación eperimental de laresistencia al corte

aF 'nsa:os de corte directo EAariostiposF

BF 'nsa:o de Blo>ues simétricos;

cF 'nsa:o de torsión;

dF 'nsa:os triaiales;


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Má>uina de ensa:o detorsión Ering sDear testF

Má>uina de ensa:o de corte


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Criterio de !alla0 Típicamente< una curAa esuerzo de corte As;

desplazamiento en una superfcie planar tendrá unpea : luego una resistencia residual E!ig; "F; #naserie de ensa:os resulta en una enAolAente deractura del tipo MoDr-CoulomB8

τ O cp P σ tan φp< Resistencia pea τ O σ tan φr Resistencia residual


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@nQuencia del agua

0 i la discontinuidad está D9meda< laresistencia puede disminuir por la luBricaciónproducida en la superfcie;

0 &ependiendo del material< la incorporación

de agua en la roca puede a su Aez producircamBios en los Aalores de c : φ; 'n especialen rocas con alto contenido de arcillas;

0 i Da: una presión de agua Ee6; DidrostáticaF<entonces el stress normal se reduce a un

stress eectiAo :τ O c P Eσ−u) tan φ


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@nQuencia de la rugosidad

0 Las discontinuidades naturales noson lisas< sino presentanasperidades; #na discontinuidad

rugosa tendrá una resistencia alcizalle ma:or >ue una lisa en lamisma roca; "l cizallarse< las

asperidades se irán a su Aez puliendo: la resistencia se aproimará a la dela superfcie lisa;


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Modelo de ?atton

0?atton E/.Fmodeló unadiscontinuidad conasperidades<

usando un ángulo9nico >uerepresenta laasperidad; Los

componentes de lasuerzas de corte :normal se puedenepresar como8

SO cos i N sen


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0 "sumiendo solo ricción< se puede proBar >uela relación de uerzas normal : de corte en ladiscontinuidad es8

O N tan Eφ P iF ELe: de ?attonF

0 'l eecto de las asperidades se mantiene solocon stresses normales Ba6o un cierto umBralsoBre el cual el traBa6o re>uerido para cizallar

las asperidades es menor >ue el traBa6ore>uerido para soBrepasarlas;


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Criterio Jilinear de ?atton

0 Ja6o el umBral<

τpOσ tan EφB P iF

0oBre el umBral


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0 %tros estudios Dan intentadosuaAizarW la curAa Bilinear de?atton< Basados en modeloseperimentales; '68 Gaeger E/.3/F


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Modelo de Jarton-Jandis

0 'n un modelo empírico< Jarton E/.3F determinóla resistencia al corte de las discontinuidadescomo8

τ O σn tan XGRC log/+ EGC5σnF P

φBY

'l modelo considera camBios en la resistencia con el stress

normal : la rugosidad; 'ectos de coDesión aparente estánincorporados en la órmula;


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Jarton Econt;F

0 JRC: Joint Rougness Coe!cient"0 JC#: Joint Co$%ressi&e #trengt"0 GRC8 'presión del niAel de rugosidad de

la discontinuidad< se oBtiene porcomparación con una taBla; *a:correcciones por eectos de escala;

0 GC8 Resistencia de la discontinuidad< sepuede oBtener de ensa:os con martillode cDmidt; i la pared es resca< GC essimilar a compresión uniaial de la rocaE#CF;

τ O σn tan XGRC log/+ EGC5σnF Pφ

BY


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GRC

EJarton Z CDouBe:< /.33F


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Cálculo de GC conMartillo de cDmidt


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'ectos de

escala en GRC

EJarton< /.40F


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"6ustes de escala GRC : GC

0 Jarton Z Jandis E/.40F propusieron los siguientesa6ustes8

&onde GRCn< GCn se referen a muestras in situpara Blo>ues de tama=o Ln< : GRC+< GC+ sereferen a muestras de laBoratorio de tama=o /++mm EL+F;

0

0

0

02,0 JRC

L

L JRC JRC

n

n

−=

0

0

0

03,0 JRC

L

L JCS JCS

n

n

−=

R ll


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Relleno

0 La presencia del relleno goBierna elcomportamiento de la discontinuidad< porlo >ue deBen ser reconocido;

0 Las características >ue deBen serdescritas son8 su naturaleza< espesor oancDura< resistencia al corte :permeaBilidad

0 Rellenos comunes8 arcillas< óidos deDierro< salBanda de alla< suelos< calcita;


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'ectos del relleno

0 i la discontinuidad está rellena pormateriales Blandos Ee68 arcillasF : elespesor del relleno es superior a la

amplitud de las asperidades< laresistencia pasa a ser controlada porel material de relleno< pudiendo Ba6ar

drásticamente;


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