Macizo rocoso geología revista
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Transcript of Macizo rocoso geología revista
Autores:
Tenía Maderlin
C.I: 22.975.089
Bellorin Zorgladys
C.I: 22.975.137
CARIPITO 17/04/15
MACIZO.
Macizo es una sección de la corteza terrestre, que está demarcada por fallas o
fisuras, en áreas rocosas, o en materiales sólidos. En el movimiento de la corteza, un
macizo tiende a retener su
estructura interna al ser desplazado
en su totalidad. El término es usado
también para referirse a un grupo
de montañas formadas por tal
estructura. El macizo es una unidad
estructural de la corteza, menor que
las placas tectónicas.
MACIZO ROCOSO.
Es el conjunto de los bloque de matriz rocosa y discontinuidades de diverso tipo que
afectan al medio rocoso. Presenta carácter heterogéneo, comportamiento discontinuo y
normalmente anisótropo,consecuencia de la naturaleza, frecuencia y orientación de los
planos dediscontinuidad, que
condicionan su comportamiento
geomecánico e hidráulico.
Prácticamente pueden considerarse
que presentan una resistencia a la
tracción nula.
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CLASIFICACION DE LOS MACIZOS ROCOSOS.
Los macizos rocosos se clasifican basados en factores que determinen su
comportamiento mecánico. Se clasifican de acuaerdo a su:
Propiedades de la matriz rocosa. Frecuencia y tipo de las discontinuidades que
definen:
El grado de fracturación (índice RQD)
El tamaño y la forma del macizo.
Sus propiedades hidrogeológicas.
Grado de Meteorización o Alteración.
Estado de Tensiones In Situ
Presencia de agua.
CLASIFICACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO.
Para definir las condiciones del macizo rocoso existen criterios de clasificación
geomecánica ampliamente difundidos en todo el mundo, como los desarrollados por
Barton y colaboradores (1974), Laubscher (1977), Bieniawski (1989), Hoek y Marinos
(2000) y otros.
Por su simplicidad y utilidad, están los criterios RMR (Valoración de la Masa
Rocosa) de Bieniawski (1989) y GSI (Índice de Resistencia Geológica) de Hoek y
Marinos (2000), los mismos que se determinan utilizando los datos de los mapeos
geomecánicos efectuados en las paredes de las labores mineras o en.
EL CRITERIO RMR DE BIENIAWSKI.
1. La resistencia compresiva (Rc) De la roca intacta, que puede ser determinada
con golpes de picota o con otros procedimientos como los ensayos de
laboratorio. Puede ser determinado utilizando los testigos de las perforaciones
diamantinas.
2. El RQD (Rock Quality Designation), es el porcentaje de trozos de testigos
recuperados mayores a 10 cm, de la longitud total del taladro.
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ROCA INTACTA (Matriz rocosa).
Es el material rocoso exento de discontinuidades, o bloques de roca intacta que
quedan entre ellas. La matriz rocosa, a pesar de considerarse continua, presenta un
comportamiento heterogéneo y anisótropo ligado a su fábrica y a su microestructura
mineral. Mecánicamente queda caracterizada por su peso específico, resistencia y
deformabilidad y densidad, por su localización geográfica; y por su litología, ya sea ésta
única o variada).
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PROPIEDADES DE LA ROCA INTACTA O MATRIZ ROCOSA.
PROPIEDADES FISICAS INDICE: Controlan las características resistentes y
deformacionales de la matriz rocosa, y son el resultado de la génesis, condiciones y
procesos geológicos y tectónicos sufridos por las rocas a lo largo de su historia.
Composición Mineralógica, Fábrica, textura, Porosidad, Peso Específico, Contenido
de humedad, Permeabilidad, Durabilidad (Alterabilidad).
PROPIEDADES MECANICAS: Resistencia a la Compresión Simple, Resistencia a la
tracción, Velocidad de propagación de las ondas elásticas, Resistencia, Deformabilidad.
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CARACTERIZACIÓN DE LA MATRIZ ROCOSA. Los aspectos que deben
describirse en campo son:
Identificación.
Meteorización o alteración.
Resistencia a compresión simple.
IDENTIFICACIÓN: La identificación de una roca se establece a partir de su
composición y de su textura o relaciones geométricas de sus minerales. A estos
criterios descriptivos se unen las características genéticas, cuando éstas pueden ser
deducidas de la paragénesis mineral, composición química, forma y estructura del
yacimiento, y de las relaciones temporales y espaciales con otras rocas.
Las observaciones más prácticas son:
Composición mineralógica.
Forma y tamaño de los granos.
Color y transparencia.
Dureza.
Para la correcta observación de estas propiedades es necesario limpiar la roca,
eliminando la capa superficial de alteración. Según el tipo de roca, otros aspectos que
pueden ser determinados son la presencia o ausencia de exfoliación y la existencia de
maclado y tipo de macla.
La composición mineralógica: permite clasificar litológicamente la roca. Los
minerales más comunes que forman las rocas se pueden identificar a nivel de muestra
con una lupa, si las dimensiones del mineral lo permiten.
EI tamaño de grano: hace referencia a las dimensiones medias de los minerales
o fragmentos de roca que componen la matriz rocosa. EI tamaño de las partículas
minerales que componen la roca puede ser homogéneo (rocas equigranulares) o
presentar variaciones importantes (heterogranulares).
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Descripcion Tamaño de los granos. Equivalencia con los tipos de suelo
Grano grueso > 2 mm Grava
Grano medio 0,06 – 2 mm Arena
Grano fino < 0,06 mm Limos y arcillas.
El color: depende de los minerales que la componen. Algunos minerales tienen un
color distintivo, pero frecuentemente contienen sustancias o impurezas que lo modifican. El
color se puede describir de forma semejante al de los suelos, dando un color principal
seguido de uno secundario e indicando, por último, la intensidad que presenta (por ejemplo,
granito gris verdoso claro).
La dureza: es una propiedad directamente relacionada con la resistencia, que
depende de la composición mineralógica y del grado de alteración que afecte a la roca. Su
descripción es cualitativa. Generalmente se adoptan como criterios la densidad y la
resistencia de la roca, estableciéndose el grado 1 para la roca menos densa y resistente (γ =
1,5 t/m3 y (σc = 50 kg/ cm2) y el grado 14 para la más densa y resistente (γ = 2,7 t/m3 y
(σc = 1.800 kg/cm2).
METEORIZACIÓN: EI grado de meteorización de la roca es una observación
importante en cuanto que condiciona de forma definitiva sus propiedades mecánicas. Según
avanza el proceso de meteorización aumentan la porosidad, permeabilidad y
deformabilidad del material rocoso, al tiempo que disminuye su resistencia.
RESISTENCIA: La resistencia de la matriz rocosa puede ser estimada en el
afloramiento mediante índices de campo o a partir de correlaciones con datos
proporcionados por sencillos ensayos de campo, como el ensayo de carga puntual PLT o el
martillo Schmidt. Los índices de campo permiten una estimación del rango de resistencia
de la roca.
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DIAGRAMA QUE MUERTRA LA TRANSICION DESDE LA ROCA
INTACTA HASTA EL MACIZO ROCOSO MUY FRACTUTADO.
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FACTORES GEOLOGICOS QUE DOMINAN EL COMPORTAMIENTO Y LAS
PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MACIZOS ROCOSOS.
La Litología y propiedades de la matriz rocosa.
La estructura geológica y las discontinuidades.
El estado de esfuerzos a que está sometido el material.
El grado de alteración o meteorización.
Las condiciones Hidrogeológicas.
METEORIZACION DE LOS MATERIALES ROCOSOS.
1. PROCESOS DE METEORIZACIÓN DE ORIGEN FÍSICO.
Formación de hielo.
Insolación.
Formación de sales.
Hidratación.
Capilaridad.
2. PROCESOS DE METEORIZACION DE ORIGEN QUÍMICO.
Disolución.
Hidratación.
Hidrólisis.
Oxidación y Reducción.
EFECTOS DEL AGUA SUBTERRANEA SOBRE LAS PROPIEDADES DE LOS
MACIZOS ROCOSOS.
El agua como material geológico coexistente con las rocas influye en su
comportamiento mecánico y en su respuesta ante las fuerzas aplicadas.
1. Los efectos más importantes son:
Juega un papel importante en la resistencia de las rocas blandas y de los
materiales meteorizados.
Reduce la resistencia de la matriz rocosa en rocas porosas.
Rellena las discontinuidades de los macizos rocosos e influye en su resistencia.
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Las zonas alteradas y meteorizadas superficiales, las discontinuidades importantes y
las fallas son camino preferente para el flujo del agua.
Produce meteorización química y física en la matriz rocosa y en los macizos rocosos
Es un agente erosivo
Produce reacciones químicas que pueden dar lugar a cambio en la composición del
agua.
El agua puede lubricar las familias de discontinuidades y permitir que las piezas de
rocas se muevan.
En rocas intensamente fracturadas, la presencia del agua acelera el proceso de
aflojamiento, especialmente en ambientes de altos esfuerzos donde el aflojamiento de la
roca será muy rápido. La presencia de agua en las fallas geológicas y zonas de corte,
influye significativamente en la estabilidad de la masa rocosa de una excavación.
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DISCONTINUIDADES EN MACIZO ROCOSO.
Superficie de no discontinuidad dentro y encima de la superficie de una roca que la
separa a lo largo de espacios abiertos y/o cerrados, espacios que son aprovechados
para el relleno de un determinado mineral o la alteracion quimica producida por el
agua, humedad, oxidacion y otros procesos de indole similar. De esta forma, la
presencia de discontinuidades favorece a la alteracion de la roca, disgregacion y
posterior destruccion. Las discontinuidades están presentes en la roca y afectan
la resistencia, permeabilidad y durabilidad de la masa. Es importante evaluar la
geometría, naturaleza, estado y condición de las discontinuidades, porque ellas
definenla fábrica estructural del macizo rocoso. Además de su génesis, la influencia en
el comportamiento del macizo, exige evaluar la génesis de los rellenos, la cantidad de
agua, las cicatrices y revestimientos en las paredes por materiales solubles, la
abertura, rugosidad y persistencia de las discontinuidades, y el número de familias.
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PARAMETRO DE LAS DISCONTINUIDADES.
ORIENTACIÓN: Es la posición de la discontinuidad en el espacio y comúnmente es
descrito por su rumbo y buzamiento. Cuando
un grupo de discontinuidades se presentan
con similar orientación o en otras palabras
son aproximadamente paralelas, se dice que
éstas forman un “sistema” o una “familia” de
discontinuidades.
ESPACIADO: Es la distancia
perpendicular entre discontinuidades
adyacentes. Éste determina el tamaño de
los bloques de roca intacta. Cuanto menos
espaciado tengan, los bloques serán más
pequeños y cuanto más espaciado tengan,
los bloques serán más grandes.
PERSISTENCIA: Es la extensión en área
o tamaño de una discontinuidad. Cuanto
menor sea la persistencia, la masa rocosa
será más estable y cuanto mayor sea ésta,
será menos estable.
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RUGOSIDAD: Es la aspereza o
irregularidad de la superficie de la
discontinuidad. Cuanto menor rugosidad
tenga una discontinuidad, la masa rocosa
será menos competente y cuanto mayor sea
ésta, la masa rocosa será más competente.
APERTURA: Es la separación entre las
paredes rocosas de una discontinuidad o el
grado de abierto que ésta presenta. A menor
apertura, las condiciones de la masa rocosa
serán mejores y a mayor apertura, las
condiciones serán más desfavorables.
RELLENO: Son los materiales que se
encuentran dentro de la discontinuidad. Cuando
los materiales son suaves, la masa rocosa es
menos competente y cuando éstos son más
duros, ésta es más competente.
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RESISTENCIA DE LAS PAREDES DE LA DISCONTINUIDADES DE LA MASA
ROCOSA: Los principales tipos de discontinuidades presentes en la masa rocosa son:
PLANOS DE ESTRATIFICACIÓN: Dividen
en capas o estratos a las rocas sedimentarias.
Estas tienden a disponer estas rocas en capas o
estratos, uno sobre otros en una secuencia
vertical.
FALLAS: Son fracturas que han tenido
desplazamiento. Estas superficies de
discontinuidad se forman despues del
fracturamiento de la roca, dando lugar a 2 bloques
que se encuentran en relacion a una superficie de
friccion provocando un desplazamiento sobre cada
una de ellas y deformando o fracturando todo el
area alrededor a dicha superficie.
ZONAS DE CORTE: Son bandas de material que pueden ser de varios metros de espesor,
en donde ha ocurrido fallamiento de la roca.
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DIACLASAS: También denominadas juntas,
son fracturas que no han tenido
desplazamiento y se encuentran agrupadas
unas con otras en familias o en juegos de
diaclasas, varios juegos de diaclasas pueden
intersecarse para asi formar bloques rocosos
de geometria ideal y de tamaños
considerables. Son las que más comúnmente
se presentan en la masa rocosa.
PLANOS DE EXFOLIACION O ESQUISTOSIDAD: Se forman entre las capas de las
rocas metamórficas dando la apariencia de hojas o láminas.
CONTACTOS LITOLOGICOS: Cuando
comúnmente forman, por ejemplo, la caja
techo y caja piso de una veta.(cuerpo tabular,
o en forma de lámina, compuesto por
minerales que han sido introducidos en las
rocas por una diaclasa o fisura, o por sistemas
de diaclasas y fisuras).
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VETILLAS: Son rellenos de las fracturas con
otros materiales. Es el resultado de un proceso de
alteración y mineralización. Los esfuerzos de la
corteza terrestre fracturan la roca y luego, estas
fracturas son rellenadas por fluidos mineralizados,
que al enfriarse precipitan los distintos minerales
que se pueden reconocer en las vetillas. Es
importante agregar que las fracturas son aperturas
en la roca en forma de planos.
PLIEGUES: son estructuras formadas por la accion de esfuerzos que tienen naturaleza
compresiva (ajuste) y/o tractiva (separacion) deformando a la roca hasta su ruptura. La
deformacion se da en rocas sometidas a esfuerzos dentro de un contexto plastico en el cual
luego de aplicada la fuerza deformante la roca no recupera su estado original (forma y
volumen).
DIQUES: Son intrusiones de roca ígnea o
estructuras tabulares de origen magmático,
que se presentan generalmente empinadas
o verticales.
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DESCRIPCIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL MACIZO ROCOSO.
Para la caracterización global del macizo rocoso a partir de datos de afloramientos,
además de la descripción de sus componentes, la matriz rocosa y las discontinuidades,
deben ser considerados otros factores representativos del conjunto, como son:
Número y orientación de las familias de discontinuidades: El comportamiento mecánico
del macizo rocoso, su modelo de deformación y sus mecanismos de rotura están
condicionados por el número de familias de discontinuidades. La orientación de las
diferentes familias con respecto a una obra o instalación sobre el terreno puede determinar,
además, la estabilidad de la misma.
La intensidad o grado de fracturación y el tamaño de los bloques de matriz rocosa
vienen dados por el número de familias de discontinuidades y por el espaciado de cada
familia. Cada una de las familias queda caracterizada por su orientación en el espacio y por
las propiedades y características de los planos. La orientación media de una familia se
evalúa mediante la proyección estereográfica o la construcción de diagramas de rosetas con
los datos de las orientaciones medidas para cada discontinuidad.
Tipo de macizo rocoso Número de familias
I Masivo, discontinuidades ocasionales
II Una familia de discontinuidades
III Una familia de discontinuidades más otras ocasionales.
IV Dos familias de discontinuidades.
V Dos familias de discontinuidades más otras ocasionales.
VI tres familias de discontinuidades.
VII tres familias de discontinuidades más otras ocasionales.
VIII Cuatro o más familias de discontinuidades
IX Brechificado.
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Tamaño de bloque e intensidad de fracturación.
El tamaño de los bloques que forman el macizo rocoso condiciona de forma
definitiva su comportamiento y sus propiedades resistentes y deformacionales. La
dimensión y la forma de los bloques están definidas por el número de familias de
discontinuidades, su orientación, su espaciado y su continuidad. En función de la
forma y el tamaño de bloques, un macizo rocoso se puede clasificar según:
CLASE TIPO DESCRIPCIÓN
I Masivo Pocas discontinuidades o con espaciamiento muy grande
II Cúbico Bloques aproximadamente equidimensionales
III Tubular Bloques con una dimensión considerablemente menor que las otras 2
IV Columnar Macizo rocoso muy fracturado, severamente diaclasado
V Irregular Grandes variaciones en el tamaño y forma de los Bloques
VI Triturado Macizo rocoso muy fracturado, severamente diaclasado
Grado de meteorización.
La evaluación del grado de meteorización del macizo rocoso se realiza por
observación directa del afloramiento y comparación con los índices estándares. En
ocasiones puede ser necesario fragmentar un trozo de roca para observar la
meteorización de la matriz rocosa.
Grado de
Meteorización.
Tipo. Descripcion.
I Fresco No aparecen signos de meteorizació
II Ligeramente
Meteorizado.
La decoloración indica alteración del material rocoso y de
las superficies de discontinuidad.
Todo el conjunto rocoso está decolorado por
meteorización
III Moderadamente
Meteorizado.
Menos de la mitad del macizo rocoso aparece
descompuesto y /o transformado en suelo.
La roca fresca o decolorada aparece como una estructura
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continua o como núcleos
Aislados
IV Altamente
Meteorizado.
Más de la mitad del macizo rocoso aparece descompuesto
y /o transformado en suelo.
La roca fresca o decolorada aparece como una estructura
continua o como núcleos
aislados.
V Completamente
Meteorizado.
Todo el macizo rocoso aparece descompuesto y /o
transformado en suelo. Se conserva la
estructura original del macizo rocoso.
VI Suelo residual. Todo el macizo rocoso se ha transformado en un suelo.
Se ha destruido la estructura
del macizo y la fábrica del material.
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