Clasificacion de Masas Rocosas
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Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
CAPITULO II
CLASIFICACION DE MASAS ROCOSAS
1. Introducción:
Durante las etapas preliminares del diseño de un proyecto,
cuando se dispone de muy poca información de la masa rocosa,
de los esfuerzos in situ y de las características hidrológicas; la
utilización de los esquemas de clasificaciones geomecánicas de
macizos rocosos puede ser muy beneficiosa, a fin de obtener
estimaciones iniciales de la resistencia y deformación del
macizo rocoso.
Su utilización esta destinado a responder preguntas como:
¿Qué criterios habría que utilizar para saber si las decisiones
tomadas son lógicas?, ¿Cómo podemos saber si la excavación a
ejecutar es demasiado grande o si el sostenimiento aplicado es
escaso o sobrante?.
La respuesta consiste en emplear algún sistema de
clasificación en el que se puede confrontar la problemática
propia con la encontrada por otros. Tal sistema de clasificación
sirve para que el diseñador tenga acceso a la experiencia sobre
condiciones de roca y necesidades de refuerzo recabada en
otras obras para compararla con las condiciones supuestas en
su propia obra.
Es importante comprender que la utilización de las
clasificaciones geomecánicas de macizos rocosos no debe
reemplazar los procedimientos de diseño más elaborados. La
realización de estos estudios requiere de información detallada
como: esfuerzos in situ, propiedades de la masa rocosa y
secuencia de excavación, los cuales no están disponibles en las
primeras etapas del proyecto.
Las clasificaciones de masas rocosas han sido desarrollados
desde hace más de 100 años. Ritter (1879) formuló un criterio
empírico para el diseño de túneles, específicamente para
Ing. Carlos Cueva Caballero 1
Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
determinar los requerimientos de soporte. Se debe entender
que los esquemas desarrollados son apropiados para su
original concepción, su aplicación en ambientes geológicos
diferentes debe ser ejecutado con precaución.
2. Clasificaciones geomecánicas:
2.1 Clasificación de Rocas de Terzaghi
En 1946, Terzagui propuso un sistema de clasificación de
roca orientado al cálculo que deben soportar arcos de
acero en túneles. Tuvo como base la experiencia captada
en la ejecución de túneles ferrocarrileros en los Alpes.
Describió varios tipos de roca y fijó escalas según las
diferentes condiciones del terreno.
Terzagui en su artículo original describió los siguientes
términos:
1. Roca Intacta: no tiene discontinuidades ni fracturas. Por
lo que si se rompe lo hace a través de la roca sana.
Debido al daño que se causa a la roca con el uso de
explosivos, pueden caer del techo.
2. Roca Estratificada: esta constituida por capas unitarias
con poca o ninguna resistencia a ala separación a lo
largo del plano limítrofe entre estratos. La capa puede
haberse debilitado o no debido a fracturas
transversales. Los desprendimientos son comunes en
este tipo de roca.
3. Roca Medianamente Fisurada: tiene fisuras y ramaleos
pero los bloques entre las juntas están soldados o
íntimamente embonados que las paredes verticales no
necesitan refuerzo. En rocas de este tipo, se puede
encontrar a la vez desprendimientos y chasquido.
Ing. Carlos Cueva Caballero 2
Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
4. Roca Agrietada en Bloques: es una roca químicamente
inalterada o casi inalterada, cuyos fragmentos se
encuentran casi totalmente separados unos de otros y
no embonan. Este tipo de roca puede necesitar además
laterales en las paredes.
5. Roca Triturada: pero químicamente sana tiene la
apariencia de ser un producto de trituradora. Si los
fragmentos, en su mayoría o todos, son del tamaño de
arena y no ha habido recementación, la roca triturada
que esta abajo del nivel de aguas freáticas tiene la
propiedad de una arena saturada.
6. Roca Comprimida: avanza lentamente en el túnel sin
aumento perceptible de volumen. Un prerrequisito de
compresión es un porcentaje elevado de partículas
microscópicas o sub-microscópicas de micas o de
minerales arcillosos de poca expansibilidad.
7. Roca Expansiva: avanza básicamente en el túnel 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.
2.2 Clasificación de Stini y Lauffer:
Stini, en su manual de geología de túneles, propuso una
clasificación de los macizos rocosos y comentó muchas de
las condiciones adversas que pueden encontrarse en la
construcción de túneles.
Lauffer (1958) llamó la atención sobre 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 mantenerse abierta sin sostenimiento.
Ing. Carlos Cueva Caballero 3
Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
Figura N° 1. Definición de Lauffer del claro activo S.
Figura N° 2. Relación entre claro activo y tiempo de
sostén para diferentes clases de roca. (A roca muy buena.
G. Roca muy mala) según Lauffer.
Al diseñar el sostenimiento para excavaciones en roca
dura es prudente asumir que la estabilidad de la masa
rocosa alrededor de la excavación no depende del tiempo.
Toda vez que si una cuña, formada estructuralmente, es
expuesta en el techo, ésta debería caer
2.3 Indice de calidad de la roca RQD:
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Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
Fue desarrollado por Deere (1967), provee una estimación
cuantitativa de la calidad de la masa rocosa a partir del
registro de perforaciones diamantinas.
El RQD se define como el porcentaje de piezas de roca
intacta mayores que 100 mm., que se recuperan enteras
del largo total del barreno.
El testigo debería tener al menos 50 mm., recuperado con
una perforadora diamantina de doble carril. Generalmente
se da un valor de RQD para cada dos metros de
perforación.
Esta operación es bastante sencilla, rápida y, se ejecuta
conjuntamente con el registro geológico normal del
sondeo.
Deere propuso la siguiente relación entre el valor
numérico RQD y la calidad de la roca.
RQD CALIDAD DE
ROCA
25% Muy mala
25-50% Mala
50-75% Regular
75-90% Buena
90-100% Muy Buena
Merrit que el criterio de refuerzos RQD tiene limitaciones
en el caso de que exista fracturas con rellenos delgados de
arcilla o de material meteorizado. Este caso puede
presentarse cerca de la superficie donde la meteorización
y las infiltraciones hayan producido arcilla, lo que reduce
la resistencia a la fricción a lo largo de los planos de
fractura. Esto genera una roca inestable aún si las fisuras
están muy separadas una de otra y el valor de RQD es alto.
Ing. Carlos Cueva Caballero 5
Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
El RQD no toma el factor orientación de las
discontinuidades lo cual es muy importante para el
comportamiento de la roca alrededor de una obra
subterránea.
Figura N° 3. Proposición del uso del RQD para escoger el
soporte de roca (Según Merrit).
2.4 Clasificación rock structure rating RSR:
Wickham, Tiedemann y Skinner (1974) propusieron un
método cuantitativo para describir la calidad de la masa
rocosa y seleccionar el sostenimiento necesario. En este
sistema la roca se determina por un valor numérico
variable entre 0 y 100, que se deduce de la sumatoria de
tres parámetros ponderados (RSR=A+B+C). La principal
contribución del concepto RSR fue introducir un sistema
de clasificación de las masas rocosas basado en la
ponderación de diversos factores y permitir además
cuantificar la importancia relativa de cada factor
considerado en el sistema de clasificación.
Los factores considerados fueron:
Geológicos:
Tipo de roca.
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Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
Sistemas de fracturas (espaciamiento).
Orientación de las fracturas (rumbo y buzamiento).
Tipo de discontinuidades.
Fallas principales, pliegues y/o cizallamientos.
Propiedades de la roca.
Intemperismo o alteración.
Construcción:
Dimensión del túnel.
Orientación.
Método de excavación.
Todos estos factores fueron agrupados en tres parámetros
básicos A, B, C.
Parámetro A: Consideración general de la estructura
rocosa.
TIPO DE TERRENO
ESTRUCTURA
Masiva Ligeram.fallada
Moderadam.
fallada
Intensam.fallada
Igneo 30 26 15 10Sedimentario
24 20 12 8
Metamórfico 27 22 14 9
Parámetro B: Efecto de las familias de discontinuidades
respecto a la dirección de avance del túnel.
SEPARACION MEDIA ENTRE
DIACLASAS(m).
RUMBO PERPENDICULAR AL EJE
RUMBO PARALELO AL
EJE
Buzando en la misma dirección
Buzando en dirección contraria
1 2 3 2 3 1 2 3<0.15 14 17 20 16 18 14 15 120.15-0.30 24 26 30 20 24 24 24 20
Ing. Carlos Cueva Caballero 7
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0.30-0.60 32 34 38 27 30 32 30 250.60-1.20 40 42 44 36 39 40 37 30>1.20 45 48 50 42 45 45 42 36 1=20° 2=20° - 50° 3=50° - 90°
Parámetro C: Efecto del agua subterránea y las
condiciones de las discontinuidades.
AFLUENCIA DE AGUA PREVISTA
SUMA DE PARAMETROS A + B
20-45 46-80
Estado de las discontinuidades
Lt/min/mt 1 2 3 1 2 3Nula 18 15 10 20 18 14Ligera < 2.5 17 12 7 19 15 10Media 2.5 – 12.5 12 9 6 18 12 8Alta 12.5 8 6 5 14 10 6 Cerradas o cementadas Ligeramente alteradas Abiertas o muy alteradas
Ing. Carlos Cueva Caballero 8
Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
Figura N° 4. Relación la luz máxima y el periodo de
autosoporte para distintos valores de RMR.
Figura N° 5. Relación entre la carga de roca por unidad de
longitud del túnel y la luz de excavación para distintos
avalores de RMR.
2.5 Clasificación rock mass rating RMR:
Bieniawski, en 1976, publicó su clasificación de masas
rocosas llamada Clasificación Geomecánica o Rock Mass
Rating. Con el pasar de los años, este sistema ha sido
refinado sucesivamente cambiando los índices asignados a
Ing. Carlos Cueva Caballero 9
0 5 10 15 20 25 30
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
Car
ga d
e ro
ca a
pli
cad
a p
or m
etro
lin
eal d
e tú
nel
(K
N/m
)
Máximo luz de excavación (m).
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cada uno de los parámetros de clasificación. La sistema
que se presenta data de 1989 y es la más reciente.
Bieniawski utilizó 6 parámetros para clasificar las masas
rocosas haciendo uso del sistema Rock Mass Rating:
1. Resistencia a la compresión uniaxial de la roca intacta.
2. Rock Quality Designation (RQD)
3. Espaciamiento de discontinuidades.
4. Condición de discontinuidades.
5. Condición de agua subterránea.
6. Orientación de discontinuidades.
Para aplicar este sistema, la masa rocosa debe dividirse en
áreas llamadas dominios estructurales; cada uno de éstos
debe clasificarse separadamente. La periferia de los
dominios estructurales generalmente coincide con una
estructura mayor o cambio del tipo de roca. En algunos
casos, cambios significantes en el espaciamiento o
características de las discontinuidades, dentro de un
mismo tipo de roca, pueden hacer necesario dividir la
masa rocosa en varios dominios estructurales pequeños.
El sistema Rock Mass Rating se presenta en las tablas
siguientes, los cuales proporcionan los índices para cada
uno de los seis parámetros listados arriba. Estos índices se
suman y dan un valor R.M.R.
Bieniawski publicó, en 1989, una serie de reglas para la
selección del sostenimiento en túneles ejecutados en
masas rocosas que han sido valorados con el sistema
R.M.R.
Ing. Carlos Cueva Caballero 10
Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
Estas reglas se han publicado para túneles de 10 m de
ancho, construidos utilizando métodos convencionales de
perforación y voladura, asumiendo esfuerzos verticales
menores a 25 MPa (equivalente a una profundidad menor
de 900 m).
Figura N° 6. Relaciones entre el tiempo libre de
autosostenimiento de una excavación subterránea con la
clasificación geomecánica CSRI de Bieniawski
Ing. Carlos Cueva Caballero 11
Mecánica de Rocas Clasificación de masas rocosas
A. PARAMETROS DE CLASIFICACION Y SUS INDICES
Parámetros Rango de valores
1 Resistencia de la roca intacta
Carga puntual
>10MPa
4-10MPa
2-4MPa
1-2MPa
Se requiere pruebas de compr. uniaxial.
Resist. Comp. Uniax.
> 250MPa
100 - 250MPa
50 - 100MPa
25 - 50MPa
5 - 25
MPa
1 - 5MPa
< 1MPa
Indice 15 12 7 4 2 1 0
2 Calidad de testigo perfor. Diamantina
90 – 100 % 75 – 90 % 50 – 75 % 25 – 50 % < 25 %
Indice 20 17 13 8 3
3 Espaciamiento de discontinuidades
> 2 m 0.6 – 2 m 200 - 600 mm 60 - 200 mm < 60 mm
Indice 20 15 10 8 5
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4 Condición de discontinuidades.(Ver Tabla E)
Superficies muy rugosas
No continuasSin separación Paredes de roca inalteradas
Superficies ligeramente rugosas
Separación < 1 mm
Paredes de roca ligeramente alteradas
Superficies ligeramente rugosas
Separación < 1 mm
Paredes de roca altamente alteradas
Superficies de espejo de falla o gouge < 5 mm de espesor o separación 1 – 5 mm. Continua
Suave gouge > 5 mm de espesor o separación > 5 mm. Continua.
Indice 30 25 20 10 0
5 Flujo para 10 m de túnel (l/m)
Ninguno < 10 10 - 25 25 - 125 > 125
Presión de agua en la discontinuidades/esfuerzo principal mayor
0 < 0.1 0.1 – 0.2 0.2 – 0.5 >0.5
Condiciones generales
Completamente seco
Semi seco húmedo goteo flujo
Indice 15 10 7 4 0
B. AJUSTE DE INDICES POR ORIENTACION DE DISCONTINUIDADES
Orientación strike y dip
Muy favorable Favorable Regular Desfavorable Muy desfavorable
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Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
Indice
Túneles y minas
0 - 2 - 5 - 10 - 12
Cimientos 0 - 2 - 7 - 15 - 25
Indice 0 - 5 - 25 - 50 - 60
C. TIPOS DE MASA ROCOSA DETERMINADAS A PARTIR DEL INDICE TOTAL
Indice 100 – 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 < 21
Número de clase I II III IV V
Descripción Roca muy buena
Roca buena Roca regular Roca pobre Roca muy pobre
D. SIGNIFICADO DE LOS TIPOS DE MASA ROCOSA
Número de clase I II III IV V
Promedio de tiempo sin sostenimiento
20 años para 15 m de abertura
1 año para 10 m de abertura
1 semana para 5 m de abertura
10 horas para 2.5 m de abertura
30 minutos para 1 m de abertura
Cohesión de la masa rocosa (Kpa)
> 400 300 - 400 200 - 300 100 - 200 < 100
Angulo de fricción de la masa rocosa (deg)
> 45 35 - 45 25 - 35 15 - 25 < 15
E. REGLAS PARA LA CLASIFICACION DE DISCONTINUIDADES (Condición)
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Persistencia (longitud)Indice
< 1 m6
1 – 3 m4
3 – 10 m2
10 – 20 m1
> 20 m0
Separación (apertura)Indice
Ninguno6
< 0.1 mm5
0.1 – 1.0 mm4
1 – 5 mm1
> 5 mm0
RugosidadIndice
Muy rugoso6
Rugoso5
Ligeramente rugoso
3
Liso1
Espejo de falla0
Relleno (gouge)Indice
Ninguno6
Relleno duro <5 mm4
Relleno duro >5 mm2
Relleno suave <5 mm
2
Relleno suave >5 mm
0
AlteraciónIndice
Inalterado6
Ligeramente alterado
5
Moderad. Alterado
3
Altamente alterado
1
Descompuesto0
E. EFECTO DEL RUMBO Y BUZAMIENTO DE LAS DISCONTINUIDADES EN LA EJECUCION DE TUNELES
Rumbo perpendicular al eje del túnel Rumbo paralelo al eje del túnel Orientación independiente
del rumboAvance con el buzamiento Avance contra el buzamiento
Dip 45°-90° Dip 20°-45° Dip 45°-90° Dip 20°-45° Dip 45°-90° Dip 20°-45° Dip 0°-20°
Muy favorable
Favorable Regular Desfavorable
Muy desfavorable
Regular Regular
Ing. Carlos Cueva Caballero 15
Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
REGLAS PARA LA EXCAVACION Y SOSTENIMIENTO DE TUNELES DE 10 m. DE ANCHO BAJO EL SISTEMA R.M.R.
Tipo de masa rocosa
Excavación Pernos de Roca Concreto Lanzado
Steel sets
I.Roca muy buenaR.M.R.: 81 - 100
Todo el frente3m. De avance
Generalmente no requiere sostenimiento excepto empernado esporádico
II. Roca buenaR.M.R.: 61 – 80
Todo el frente 1-1.5 m de avance. Completo
sostenimiento 20 m detrás del frente
Locales. Pernos de 3m de longitud.
Con espaciamiento de 2.5 m y malla soldada ocasional
50 mm en el techo y donde se requiera
Ninguno
III. Roca RegularR.M.R.: 41 - 60
Corte piloto y banqueo con 1.5 a 3 m de avance
en el corte piloto. El sostenimiento se instala
después de cada voladura. Completo
sostenimiento de los 10 m hasta el frente.
Pernos sistemáticos de 4
m de longitud, espaciados 1.5-2 m
en el techo y las paredes con malla
soldada en el techo.
50-100 mm en el techo y 30 mm
en los lados
Ninguno
Ing. Carlos Cueva Caballero 16
Mecánica de Rocas Clasificación de Macizos Rocosos
IV. Roca PobreR.M.R.: 21 - 40
Corte piloto y banqueo. 1.0 a 1.5 m de avance en
el corte piloto. El sostenimiento debe
instalarse juntamente con la ejecución de la
excavación
Pernos sistemáticos de 4-5
m de longitud, espaciados 1-1.5 m
en el techo y las paredes con malla
soldada.
100-150 mm en el
techo y 100 mm en los
lados
Aceros ligeros a medios
espaciados 1.5 m
colocados donde se requiera.
V. Roca muy pobreR.M.R.: < 20
Multiples cortes. 0.5 – 1.5 m de avance en el
corte piloto. El sostenimiento se instala
juntamente con la ejecución de la
excavación. El concreto lanzado se debe colocar
tan pronto como sea posible
Pernos sistemáticos
espaciados 1-1.5 m en el techo y las
paredes con malla soldada
150-200 mm en el
techo, 150 mm en los lados y 50 mm en el
frente
Acero medio a duro
espaciados a 0.75 m con
aceros termoaislado
s y anticorrosivo
s.
Ing. Carlos Cueva Caballero 17
Mecánica de rocas Clasificación de Macizos Rocosos
2.6 Clasificación índice de calidad de tuneles Q:
Basados en más de 200 casos históricos, Barton, Lien y
Lunde de la Norwegian Geotechnical Institute (NGI),
propusieron en 1974 el Tunnelling Quality Index,
orientado a la determinación de las características de la
masa rocosa y requerimientos de sostenimiento de
túneles.
El valor numérico del índice Q varía, en una escala
logarítmica, desde 0.001 a 1000 y se define como:
Donde:RQD : Indice de calidad de rocaJn : Número de sistemas de fisurasJr : Número de rugosidad de las fisurasJa : Número de alteración de las fisurasJw : Factor de reducción del aguaSRF : Factor de reducción por esfuerzos
Los valores arriba especificados se obtienen a partir de
tablas las cuales están en función de las características
estructurales de los macizos rocosos.
Los autores consideran que los parámetros Jn, Jr y Ja son
más importantes que la orientación de las fisuras, ya que
este factor se encuentra incluido en los parámetros Ja y Jr.
Una somera descripción del significado de los parámetros
usados para obtener el valor de Q es el siguiente:
RQD/Jn representa la estructura dl macizo rocoso y es una
medida relativa del tamaño de los bloques.
Jr/Ja representa la rugosidad y las características de
fricción de las paredes de las fisuras. Esto es la
resistencia al esfuerzo cortante entre los bloques.
Jw/SRF Jw es una medida de la presión de poros y SRF
representa:
Ing. Carlos Cueva Caballero 18
Mecánica de rocas Clasificación de Macizos Rocosos
La carga disipada en el caso que el túnel
atraviesa zonas de falla o con altos contenidos de
arcilla
Los esfuerzos en roca competente.
Cargas compresivas en roca de comportamiento
plástico e incompetentes.
Barton creó un elemento cuantitativo adicional que llamó
dimensión equivalente “De”; el fin que perseguía era
relacionar “Q” con el comportamiento de una excavación
subterránea y sus necesidades de sostenimiento.
El valor de ESR de una tabla, mostrada a continuación,
que esta en función del tipo de excavación.
La relación entre ”Q” y “De” de una excavación que se
sostendrá sin refuerzo se ilustra en la figura siguiente:
Figura N° 7. Relaciones entre la dimensión equivalente
máxima de una excavación subterránea no soportada y el
índice de calidad de túneles Q.
Ing. Carlos Cueva Caballero 19
Mecánica de Rocas Clasificación de masas rocosas
CLASIFICACION DE LAS MASAS ROCOSAS PARA ESTIMAR EL ESFUERZO EN EXCAVACIONES SUBTERRANEAS
DESCRIPCION VALOR NOTAS
1. Indice de Calidad de Roca
A. Muy MalaB. MalaC. RegularD. BuenaE. Excelente
RQD
0-25
25-50
1. Estimar el RQD con _ 5% de aprox.2. Si RQD (= que 10, emplear un valor
nominal de 10.
2. NÚMERO DE SISTEMAS DE FISURAS
A. Masivos, sin o con pocas fisurasB. Un sistema de diaclasas.C. Un sistema principal más uno
secundarioD. Dos sistemas de diaclasasE. Dos sistemas principales mas uno
secundarioF. Tres sistemas de diaclasas.G. Tres sistemas principales más uno
secundario.H. Cuatro sistemas de diaclasas (roca
muy fracturada)I. Roca Triturada. (terrosa).
Jn
0.5-1.023
46
912
15
20
1. Para intersecciones de túneles utilizar (3 * Jn).
2. Para portales utilizar (2 * Jn).
3. NUMERO DE LA RUGOSIDAD DE LAS FISURAS
A) Contacto entre las superficies de las discontinuidades con desplazamientos cizalla inferiores a los 18 Cm.
A) Diaclasas discontinuasB) Rugosas o irregulares, corrugadas.C) Suaves, corrugación suave.D) Lustrosas o superficie de fricción
ondulado.E) Rugosas o irregulares pero planas.F) Lisas y planaresG) Lustrosas y planares
B) Sin contacto de roca después de un cizalleo de 10 Cm.
Jr
432
1.51.51.00.5
1. Añadir 1.0 si el espaciamiento medio dos sistemas de diaclasas es mayor de 3 N.
2. Jr. = 0.5 se puede usar para fisuras de fricción planas y que tengan alienaciones con la condición de que estas estén orientadas para resistencia mínima.
Ing. Carlos Cueva Caballero - UNDAC
Mecánica de rocas Clasificación de Macizos Rocosos
DESCRIPCION VALOR NOTAS
H. Zona conteniendo arcilla en cantidad suficiente como para impedir el contacto entre las superficies que limitan las discontinuidad.
J. Zona de material arenoso en cantidad suficiente como para impedir el contacto entre las superficies que limitan la discontinuidad.
1
1
4. NÚMERO DE ALTERACION DE LAS JUNTAS
A) Contacto en las paredes de la roca.
A. Rellenas con material compacto, impermeable, duro e inablandable.
B. Superficies inalteradas, ligeras manchas de oxidación.
C. Superficie legeramente alteradas, cubiertas con material granular no arcilloso producto de la trituración de la roca.
D. Capas superficiales de material linoso o arcilloso-arenoso con una pequeña fracción cohesiva.
E. Capas superficiales de arcilla (caolinita, mica, clorita, etc.)Pequeñas cantidades de arcilla expansiva en capas de 1-2 mm de espesor.
B) Contacto en las paredes antes de un cizalleo de 10 cm.
F. Relleno granular no cohesivo. Roca desintegrada libre de particulas arcillosas.
G. Rellenos de minerales arcillosos muy consolidados e inablandables, contínuos con espesores de hasta 5 mm.
H. Relleno contínuo de hasta 5 mm de espesor de material arcilloso con grande medio o bajo de consolidación.
Ja
0.75
1.0(25*-35*)
2.0(25*-38*)
3.0(20*-25*)
4.0(8*-16*)
4.0(25*-30*)
6.0(16-24*)
8.0(8*-16)
1. Los valores de 0R son aprox.2. Los valores de 0, el ángulo de
fricción residual, se indican como guía aproximada de las propiedades mineralógicas de los productos de alteración si es que están presentes.
Ing. Carlos Cueva Caballero 21
Mecánica de rocas Clasificación de Macizos Rocosos
DESCRIPCION VALOR NOTAS
I. Relleno contínuo de arcillas expansivas (montrorillonita) de hasta 5 mm de espesor. El valor de Ja dpenderá del procentaje de expansión del tamaño de partículas arcillosas la accesibilidad de agua etc.
C) Sin contacto de las paredes después del cizacelleo.
J,K,L.- Zonas y capas de arcilla de gradas o trituradas (ver G,H,I para condiciones de arcilla).
M.- Zonas de arcilla linosa o arenosa pequeñas fracciones de arcilla.
N,O,P.- Zona o capas gruesas de racilla G,H,I para las condiciones de arcilla.
8.0-12.0(6* -12*)
6.0, 8.08.0-12.0(6* -24*)
5.0
10.0-13.0
13.0-20.0(6* -24*)
5. FACTOR DE REDUCCION POR AGUA EN LAS DIACLASAS.A. Secas o flujos bajos (( 5 1/min).B. Flujos o presiones medias que
ocasiona erosión del material de relleno.
C. Flujos o presiones altas en roca competente sin relleno.
D. Flujos o presiones altas con erosión considerable del material de relleno.
E. Flujos o presiones excepcionalmente altas luego del disparo, disminuyendo con el tiempo.
F. Flujos o presiones excepcionalmente altas sin que ocurra disminución con el tiempo.
Jw
1.00.66
0.50
0.33
0.2 –0.1
0.1 –0.05
Pres. Aprox. Del agua (Kgf / cm)
1.01.0- 2.5
2.5 – 10.0
10
10
1. Los factores C a F son estimaciones - aproximadas. Aumenta Jw al instalar drenes.
2. Los problemas especiales causados por prescencia del hielo no se toman en consideración.
6. FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERSOS A) Zonas de debilidad que intersectan la excavación y que pueden ser la causa de que el macizo se destabilice cuando se construye el túnel.
SRF
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DESCRIPCION VALOR NOTAS
A. Muchas zonas débiles con arcilla o roca con evidencias de desintegración química. Roca circundante muy suelta. Cualquier profundidad.
B. Zona débil aislada con arcilla o roca desintegrada. Profundidad ( de 50 m.
C. Zona débil aislada con arcilla o roca desintegrada. Profundidad ( de 50 m.
D. Muchas zonas de falla en roca competente. Roca circundante suelta. Cualquier profundidad, sin arcilla.
E. Zonas de fracturas aisladas en roca competente. Sin arcilla. Profundidad ( 50 m.
F. Zonas de fracturas aisladas en roca competente. Sin arcilla. Profundidad ( 50 m.
G. Diaclasas abiertas y sueltas. Roca intensamente fracturada. Cualquier profundidad.
b) Roca competente, problemas de esfuerzos.
H. Esfuerzo bajo, cerca de la superficie.I. Efuerzos medianos.J. Esfuerzos grandes, estructura muy
cerrada (generalmente favorable para estabilidad, puede ser desfavorable para la estabilidad de las cajas.
K. Estatillados de roca moderados en roca competente.
L. Estadillo intenso de roca masiva. c) Roca compensiva, flujo plástico de roca incompetente bajo la influencia de presiones altas de la roca.
M. Presión moderada de roca con tendencia extrusiva.
10
5.0
2.5
7.5
5.0
2.5
5.0
1. Redúzcanse estos valores SRF de 25 50% si las zonas de fracturan solo intersectan pero no cruzan la excavación.
2. Para un campo virgen de esfuerzos fuertemente anisotrópico (si se mide). Cuando 5 ( G1/G3 ( 10. Redúzcase Gc y Gt a 0.6Gc, y 0.6Gt, donde Gc fuerza comprensiva no cofinada, Gt Fuerza de tensión y G1 y G3 son las fuerzas mayores y menores principales.
3. Hay pocos casos reportados donde el techo debajo de la superficie sea menor que el ancho del claro. Se sugiere que el SRF sea aumentado de 2.5 a 5 para estos casos (ver H).
Gc Gt/G1 SRF200
200-1010-5
5-2.5
2.5
1313-0.60.66-0.33
0.33-0.16
0.16
2.51.00.5-2.0
5-10
10-20
SRF
5-10
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N. Presión altas d eroca con tendencia extrusiva.
d. Roca expansiva, acción química expansiva dependiendo de la prescencia de agua.
O. Presión moderada de roca con tendencia extrusiva.
P. Presión alta de roca con tendencia extrusiva.
10-20
5-10
10-20
7.- RELACION DE SOPORTE DE LA EXCAVACION
A. Excavaciones mineras provisionales.B. Excavaciones mineras permanentes, túneles de conducción de agua para obras
hidroeléctricas ( con la excepción de las cámaras de alta presión para compuertas), túneles, pilotos (exploración), excavaciones parciales para cámaras subterráneas grandes.
C. Cámaras de almacenamiento, plantas subterráneas para el tratamiento de aguas, túneles carreteros y ferrocarriles pequeños, cámaras de alta presión túneles auxiliares.
D. Casas de máquinas, túneles carreteros y ferrocarriles mayores, refugios de defensa civil, portales y cruces de túneles.
E. Estaciones nucleoeléctricas subterráneas, estaciones de ferrocarril, instalaciones para deportes y reuniones, fábricas.
ESR
3-51.6
1.3
1.0
0.8
NOTAS COMPLEMENTARIAS PARA EL USO DE ESTAS TABLAS
1. Cuando no se dispone de núcleos de perforación se podrá estimar el RQD por la cantidad de diaclasas por unidad de volúmen, en la que la cantidad de juntas por metro de cada sistema se suman, una simple relaciónn podrá usarse para convertir esta cantidad en RQD para una roca sin arcilla.
RQD 115 – 3.3 Jv Donde : Jv cantidad total de fisuras por m. RQD 100 Para : Jv (4.5.)
2. El parámetro Jn que representa la cantidad de sistemas de fisuras estará afectado muchas veces por foliación, esquistosidad, crucero pizarroso o estratificación etc. Cuando están muy evidentes estas “fisuras” paralelas bererán evidentemente considerarse como sistemas completos de fisuras. Sin embargo, si hay pocas fisuras visibles, o si no hay más que interrupciones ocasionales, será más correcto contarlos como “fisuras aisladas” cuando se evalua Jn.
3. Los parámetros Jr. y Ja (que representan el esfuerzo cortante) deben referirse al sistema de fisuras o a la discontinuidad con relleno de arcilla más débiles de la zona que se examina. Sin embargo, cuando un sistema de fisuras o a la discontinuidad con la valuación mínima (Jr/ Ja) se usará al evaluar Q. De hecho, el valor de Jr/ Ja relaciona a la superficie en forma tan comprometedora que pueda llevar al novato al fracaso.
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4. Cuando un macizo contiene arcilla, se aplicará el factor SRF para la roca que se puede solatar. En estos casos la resistencia de la roca inalterada es de poco interés. Sin embargo, cuando las fisuras son pocas no hay arcilla, la resistencia de la roca inalterada puede ser el eslabón más bébil y la estabilidad dependerá de la relación esfuerzo/resistencia de la roca. Un campo de esfuerzos fuertemente anisotrópico es desfavorable para la establidad y se toma en cuenta esto en forma aproximada en la nota 2 de la tabla para valuar el factor de reducción de esfuerzos.
5. La resistencia a la compresión y a la tensión (Gc y Gt) de la roca inalterada deberá evaluarse en unambiente saturado si así corresponde a las condiciones in situ presentes o futuras. Se hará una estimación muy conservadora de la resistencia para aquellas rocas que se alteran cuando se exponen a la humedad o a un ambiente saturado.
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