Tablas Geomecanicas
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2012 UNIVERSIDAD NACIONAL
DE CAJAMARCA ORBASA
TABLAS GEOMECNICAS [ ]Tablas que se utilizan para la caracterizacin de una macizo rocoso en campo
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TABLAS DETERMINATIVAS PARA LA CARACTERIZACIN GEOMECNICA DE UN MACIZO ROCOSO
ORBASA 1
Tabla 1. Correccin por la posicin del martillo de Schmidt.
REBOTE (R) HACIA ABAJO HACIA ARRIBA HORIZONTAL
A= - 90 a = - 45 a = + 90 a = + 45 a = 0
10
20
30
40
50
60
0
0
0
0
0
0
- 0.8
- 0.9
- 0.8
- 0.7
- 0.6
- 0.4
-
- 8.8
- 7.8
- 6.6
- 5.3
- 4.0
-
- 6.9
- 6.2
- 5.3
- 4.3
- 3.3
- 3.2
- 3.4
- 3.1
- 2.7
- 2.2
- 1.7
Tabla 2. Determinacin de la Resistencia en Campo.
*CLASE RESISTEN
CIA
RESISTENCIA
UNIAXIAL
MPa
NDICE DE
CARGA
PUNTUAL
MPa
ESTIMACIN DE LA
RESISTENCIA EN EL
CAMPO
EJEMPLOS
R6
Extremada
mente
Resistente
> 250 > 10
Solo se pueden romper
esquirlas de la roca con el
martillo de gelogo.
Basalto, Diabasa
Gneiss, Granito,
curacita, Chert.
R5 Muy
Resistente 100 - 250 4 10
Se necesitan muchos golpes
con el martillo de gelogo
para romper la muestra.
Anfibolita,
arenisca
Gneiss, Grabo.
Granodiorita,
Basalto.
R4 Resistente 50 - 100 2 4 Se necesita ms de un golpe
con el martillo de gelogo
para romper la muestra
Caliza, Mrmol
Esquisto,
arenisca.
R3
Moderada
mente
Resistente
25 - 50 1 - 2
No se puede rayar o
desconchar con una navaja,
las muestras se pueden
romper con un golpe firme
con el martillo.
Concreto,
Esquisto,
carbn,
Siltstone.
R2 Dbil 5.0 - 25
**
Puede desconcharse con
dificultad con Una navaja,
se pueden hacer marcas
poca profundas golpeando
fuertemente la roca con la
punta del martillo.
Creta, marga,
Yeso, Esquisto,
Shale.
R1 Muy dbil 1.0 - 5.0
Deleznable bajo golpes
fuertes con la punta del
martillo de gelogo puede
desconcharse con una
navaja.
Roca alterada,
Shale.
R0
Extremada
mente
Dbil
0.25 - 1 Rayado por la ua del dedo
pulgar.
Falla delgada
rgida.
* Clases segn Brown (1981).
-
TABLAS DETERMINATIVAS PARA LA CARACTERIZACIN GEOMECNICA DE UN MACIZO ROCOSO
ORBASA 2
Tabla 3. Clasificacin de Deere para el macizo rocoso por el espaciamiento de las
discontinuidades.
DESCRIPCIN ESPACIAMIENTO ESPACIO DE JUNTAS TIPO MACIZO ROCOSO
Muy ancho
Ancho
Moderadamente cerrado
Cerrado
Muy cerrado
> 3 m
1 - 3 m
0.3 - 1 m
50 - 300 mm
< 50 mm
Slido
Masivo
En bloques
Fracturado
Machacado
Tabla 4. Clasificacin de las discontinuidades teniendo en cuenta su separacin
DESCRIPCIN SEPARACIN
Abierta > 5 mm
Moderadamente abierta 1 - 5 mm
Cerrada 0.1 1 mm
Muy cerrada < 0.1
Figura 1. Esquema para la determinacin del JRC. Barton, 1977
Tabla 5. Grados de rugosidad de las discontinuidades
RUGOSIDAD VALOR
MUY RUGOSA 99 100
RUGOSA 87 98
MODERADAMENTE RUGOSA 81 86
SUPERFICIE SUAVE 60 80
ESPEJO DE FALLA 50 59
-
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ORBASA 3
Tabla 6. Grado de meteorizacin ISRM (1981)
TRMINO DESCRIPCIN GRADO
ROCA FRESCA
No presenta signos visibles de meteorizacin en la roca: tal
vez una leve decoloracin en las superficies de las
discontinuidades mayores.
I
LEVEMENTE
METEORIZADA
La decoloracin indica meteorizacin de lar roca y en las
superdicies de las discontinuidades. La roca en su totalidad
puede estar decolorada po la meteorizacon u puede estar
externamente algo ms dbil. Que en su condicin fresca.
II
MODERADAMENTE
METEORIZADA
Menos de la mitad de la roca est descompuesta y/o
desintegrada como un suelo. La roca fresca o decolorada se
puede presentar como colpas o testigos continuos.
III
MUY
METEORIZADA
Ms de la mitad de la roca est descompuesta y/o
desintegrada como un suelo. La roca fresca o decolorada se
puede presentar como colpas o testigos discontinuos.
IV
COMPLETAMENTE
METEORIZADA
Toda la roca esta descompuesta est descompuesta y/o
desintegrada como un suelo. La estructura original del
macizo an se mantiene en gran parte intacta.
V
SUELO RESIDUAL
Toda la roca est convertida como suelo. La estructura del
macizo y la fbrica del material estn destruidas. Existe un
gran cambio de volumen, sin embargo el suelo no ha sido
transportado significativamente.
VI
Tabla 7. Descripcin del relleno de las discontinuidades.
RELLENO DESCRIPCIN
FINO Materia principalmente de grano fino con escasos fragmentos de
mayor tamao. Presenta limos y arcilla.
MEDIO
Es aquel que presenta una mezcla de arenas o suelo y fragmentos
de roca ms grueso, siendo en general los fragmentos, menores o
iguales al radio de la seccin del testigo.
GRUESO
Predominantemente los fragmentos de tamao superior al radio
del testigo, pero se presentan como trozos donde no se puede
reconstruir el cilindro original de perforacin.
Tabla 8. Clasificacin de las discontinuidades segn su orientacin
RUMBO PERPENDICULAR AL EJE RUMBO PARALELO AL
EJE DEL TNEL
BUZAMIENTO
0-20
(Independiente
del Rumbo)
Direccin segn
Buzamiento
Direccin contra
Buzamiento
Buzamiento
45-90
Buzamiento
20-45
Buzamiento
45-90
Buzamiento
20-45
Buzamiento
45-90
Buzamiento
20-45
Muy
Favorable Favorable Regular Desfavorable
Muy
Desfavorable Regular Desfavorable
Esta clasificacin no es aplicable a rocas expansivas fluyentes.
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ORBASA 4
RQD
( )
( )
Tabla 9. Calidad del macizo rocoso en funcin al RQD
R.Q.D (%) CALIDAD DE LA ROCA
< 25 Muy mala
25 50 Mala
50 75 Regular
75 90 Buena
90 100 Excelente
Q DE BARTON
Tabla 3. ndice de Calidad de la Roca (RQD)
NDICE DE CALIDAD RQD OBSERVACIONES
A. Muy mala 0 25 1.- cuando RQD 10, incluyendo cero; se puede utilizar el valor 10 para el RQD.
2.- Intervalos de 5 para RQD, sea 100, 95, 90 son
precisos.
B. Mala 25 50
C. Regular 50 75
D. Buena 75 90
E. Excelente 90 100
Tabla 4. Nmero de familias de discontinuidades.
NUMERO DE FAMILIAS OBSERVACIONES A.- Masivo, sin o con pocas juntas 0.5 - 1
1.- Para cruces en tneles
utilizar ( 3 )
2.- Para Portales utilizar ( 2 )
B.- Una familia de juntas 2
C.- Una familia y algunas juntas ocasionales 3
D.- Dos familias de juntas 4
E.- Dos familias y algunas juntas 6
F.- Tres familias de juntas 9
G.-Tres familias y algunas juntas 12
H.-Cuatro familias o ms, roca muy fracturada. 15
I.- Roca triturada terrosa 20
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ORBASA 5
Tabla 5. Rugosidad de las discontinuidades
RUGOSIDAD OBSERVACIONES - Contacto entre las dos caras de la junta
- Contacto entre las dos caras de la junta
mediante un desplazamiento lateral 10 cm
1.- Se aade 1.0 si el
espaciamiento medio juntas
es mayor de 3 m.
2.- = 0.5 se puede usar Para juntas de friccin Planas y
que tengan alineaciones
orientadas para resistencia
mnima.
A.- Juntas discontinuas 4
B.- Junta rugosa o irregular ondulada 3
C.- Suave ondulada 2
D.- Espejo de falla, ondulada 1.5
E.- Rugosa o irregulares plana 1.5
F.- Suave plana 1
G.- Espejo de falla o superficie de friccin
plana. 0.5
- Sin contacto entre las dos caras de la junta
desplazados lateralmente
H.- Zona que contiene minerales arcillosos
de espesor suficientemente gruesa para
impedir el contacto entre las dos caras.
1
I.- Zona arenosa con grava o roca triturada
suficientemente gruesa para impedir el
contacto entre las dos caras de la junta.
1
-
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Tabla 6. Alteracin de las discontinuidades
ALTERACIN (Aprox.) OBSERVACIONES - Contacto entre las dos caras de la junta.
1.- Los valores de el ngulo De friccin
residual, se indican
como gua
aproximada de las
propiedades
mineralgicas de los
productos de la
alteracin si es que
estn presentes.
A.- Junta sellada, dura, sin reblandecimiento,
relleno impermeable, ej. Cuarzo. 0.75
B.- Caras de la junta nicamente manchadas. 1 25 - 35
C.- Las caras de la junta estn alteradas
ligeramente y contienen minerales no
blandos, partculas de arena, roca
desintegrada libre de arcilla.
2 25 - 30
D.- Recubrimiento de limo o arena arcillosa,
pequea fraccin arcillosa no blanda. 3 20 - 25
E.- Recubrimiento de minerales arcillosos
blandos o de baja friccin, ej. Caolinita,
mica, clorita, talco, y pequeas cantidades de
arcillas expansivas, los recubrimientos son
discontinuos con espesores de 1 2 mm
4 8 - 16
- Contacto entre las dos caras de la junta con
menos de 10 cm de desplazamiento lateral.
F.- Partculas de arena, roca desintegrada, libre
de arcilla. 4 25 - 30
G.- Fuertemente sobreconsolidados, rellenos de
minerales arcillosos no reblandecidos.
Los recubrimientos son continuos menores
de 5 mm de espesor.
6 16 - 24
H.- Sobreconsolidacin media a baja,
reblandecimiento, relleno de mineral
arcilloso.
Los recubrimientos son continuos menores
de 5 mm de espesor.
8 8 - 16
I.- Relleno de arcillas expansivas ej.
Montmorillonita, de espesor continuo de
5mm. El valor depende del porcentaje de partculas del tamao de la arcilla expansiva.
8 12 6 - 12
- No existe contacto entre las dos caras de la
junta cuando esta es cizallada.
J.- Zonas o bandas de roca desintegrada o
machacada y arcilla.
6 8 8 - 12
6 - 24
K.- Zonas blandas de arcilla limosa o arenosa
con pequea fraccin de arcilla sin
reblandecimiento.
5 6 - 24
L.- Zonas o capas gruesas de arcilla. 10 13 13 - 20
6 - 24
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ORBASA 7
Tabla 14. Factor de reduccin por presencia de agua en las discontinuidades.
PRESENCIA DE AGUA EN LAS
DISCONTINUIDADES
Presin del
agua (Kg / cm2)
OBSERVACIONES
A.- Excavaciones secas o de fluencia poco
importante, menos de 5 l/min. Localmente. 1 < 1
1.- Los factores de C
a E, son
estimaciones
aproximadas
aumenta si se instalan drenes.
2.- Los problemas
especiales
causados por la
presencia de hielo
no se toman en
consideracin.
B.- Fluencia o presin media, ocasional lavado
de los rellenos de las juntas. 0.66 1 - 2.5
C.- Fluencia grande o presin alta, considerable
lavado de los rellenos de las juntas. 0.33 2.5 - 10
D.- Fluencia o presin de agua
excepcionalmente altas con las voladuras
disminuyendo con el tiempo.
0.1 - 0.2 > 10
E.- Fluencia o presin de agua
excepcionalmente alta y continua, sin
disminucin.
0.05 - 0.1 > 10
Tabla 15. Factor de reduccin de esfuerzos.
FACTOR DE REDUCCIN DE ESFUERZOS SRF OBSERVACIONES
Zonas dbiles que intersectan la excavacin y pueden
causar cadas de bloques, segn avanza la misma.
1.- Redzcanse estos valores
SRF de 25%-50% si las
zonas de fractura solo se
intersectan pero no cruzan
la excavacin.
A.- Varias zonas dbiles conteniendo arcilla o roca
desintegrada qumicamente, roca muy suelta alrededor
(cualquier profundidad).
10
B.- Solo una zona dbil conteniendo arcilla o roca
desintegrada qumicamente (profundidad de excavacin
menor de 50 m.).
5
C.- Solo una zona dbil conteniendo arcilla o roca
desintegrada qumicamente (profundidad de excavacin
mayor de 50 m.).
2.5
D.- Varias zonas de fractura en roca competente (libre de
arcilla), roca suelta alrededor (cualquier profundidad). 7.5
E.- Solo una zona fracturada en roca competente (libre de
arcilla), (profundidad de excavacin menor de 50 m.). 5
F.- Solo una zona fracturada en roca competente (libre de
arcilla), (profundidad de excavacin mayor de 50 m.). 2.5
G.- Juntas abiertas sueltas, muy fracturadas, etc. (cualquier
profundidad). 5
- Roca Competente, problemas de
esfuerzos. / /
2.- Para un campo virgen de
esfuerzos fuertemente
anisotrpico, medidas:
cuando 5 < / < 10, redzcase: a 0.8 la y el . Cuando y >10, redzcase: a 0.6 la y el .
donde:
= Resistencia Compresiva.
= Esfuerzo a la traccin = Esfuerzo Principal
Mayor.
H.- Esfuerzo bajo, cerca de la
superficie. > 200 > 13 2.5
I.- Esfuerzo medio. 200-10 13-0.66 1.0
J.- Esfuerzo grande, estructura muy
cerrada (generalmente favorable
para la estabilidad. Pude ser des
favorable para la estabilidad de los
hastales)
10-5 0.66-
0.33 0.5-2
K.- Desprendimiento moderado de la
roca masiva. 5-2.5
0.33-
0.16 05-10
L.- Desprendimiento intenso de la roca
masiva. < 2.5 < 0.16 10-20
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ORBASA 8
- Roca fluyente, flujo plstico de roca incompetente bajo
la influencia de altas presiones litostticas.
= Esfuerzo Principal Menor.
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
M.- Presin de flujo moderado. 5-10
N.- Presin de Flujo Intenso. 10-20
- Roca expansiva, actividad qumica expansiva
dependiendo de la presencia de agua.
O.- Presin de expansin Moderado. 5-10
P.- Presin de expansin Intensa. 10-15
Tabla 16. Calidad del macizo rocoso mediante el clculo de Q
Q CALIDAD
0.001 0.01 Excepcionalmente mala
0.01 0.1 Extremadamente mala
0.1 1 Muy mala
1 4 Mala
4 10 Regular
10 40 Buena
40 100 Muy buena
100 400 Extremadamente buena
400 -1000 Excepcionalmente buena
RMR
Tabla 17. Diferencias entre RMR76 Y RMR89
PARMETRO RMR76 RMR89
RQD y Espaciado de las
discontinuidades 8 50 8 40
Condicin de las
discontinuidades 0 25 0 30
Presencia de agua subterrnea 0 10 0 15
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Tabla 18. Parmetros y rango de valores para la clasificacin geomecnica RMR76. Bieniawski. 1976
PARMETROS ESCALA DE VALORES
1
Resistencia de la
roca intacta
Carga puntual 80 kg/cm 40 80 kg/cm 20 40 kg/cm 10 20 kg/cm 10 kg/cm
Compresin
simple 2000 Kg/cm
1000 2000 Kg/cm
500 1000 Kg/cm
250 500 Kg/cm 100 250 Kg/cm
30 100 Kg/cm
10 30 Kg/cm
VALOR 15 12 7 4 2 1 0
2 RQD 90 100 % 75 90 % 50 75 % 25 50 % 25%
VALOR 20 17 13 8 3
3 Espaciado de Juntas 3 m 1 3 m 0.3 1 m 50 300 mm 50 mm
VALOR 30 25 20 10 5
4 Condicin de Juntas
Muy rugosas
sin
continuidad
cerradas
Paredes de
roca dura
Ligeramente
rugosa, < 1 mm
de separacin
Paredes de roca
dura
Ligeramente
rugosa, < 1 mm
de separacin
Paredes de roca
suave
Espejo de falla o
relleno de espesor
< 5mm abiertos
1-5mm
Fisuras Continuas
Relleno blando de espesor
>5mm. abiertas >5 mm
Fisuras continuas
VALOR 25 20 12 6 0
5
Aguas
Subterrneas
Cant. Infiltracin
10 m. de tnel Ninguna 25 litros/min
25 125 litros/min
>125 litros/min.
Presin de agua /
Esfuer. principal Cero 0.0 0.2 0.2 0.5 0.5
Situacin General Totalmente Seco Solo hmedo
agua insterst.
Ligera presin de
agua Serios problemas de agua
VALOR 10 7 4 0
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Tabla 19. Parmetros y rango de valores para la clasificacin geomecnica RMR89. Bieniawski. 1989
PARMETRO RANGO DE VALORES
1
Resistencia de la
roca intacta
Ensayo Carga
puntual > 10 MPa 4 10 MPa 2 4 MPa 1 2 MPa
Compresin simple > 250 MPa 100 250 MPa 50 100 MPa 25 50 MPa 5 25 MPa
1 5 MPa
< 1 MPa
VALOR 15 12 7 4 2 1 0
2 RQD 90 100 % 75 90 % 50 75 % 25 50 % < 25%
VALOR 20 17 13 8 3
3 Espaciado de las discontinuidades > 2 m 0.6 2 m 0.2 0.6 m 6 20 cm < 6 cm
VALOR 20 15 10 8 5
4
Est
ad
o d
e la
s d
isco
nti
nu
ida
des
Longitud de la
discontinuidad < 1 m 1 3 m 3 10 m 10 20 m > 20 m
VALOR 6 4 2 1 0
Abertura Nada < 0.1 mm 0.1 1.0 mm 1 5 mm > 5 mm
VALOR 6 5 3 1 0
Rugosidad Muy rugosa Rugosa Ligeramente
rugosa Ondulada Suave
VALOR 6 5 3 1 0
Relleno Ninguno Relleno Duro
< 5 mm
Relleno Duro
> 5 mm
Relleno Blando
< 5 mm
Relleno Blando
> 5 mm
VALOR 6 4 2 2 0
Alteracin Inalterada Ligeramente
alterada
Moderadamente
alterada Muy alterada Descompuesta
VALOR 6 5 3 1 0
VALOR 30 23 13 6 0
5
Flujo de agua en
las
discontinuidades
Relacin
P agua / principal 0 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.5 > 0.5
Condiciones
Generales
Completamente
secas
Ligeramente
Hmedas Hmedas Goteando Agua fluyendo
VALOR 15 10 7 4 0
-
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Tabla 20. El valor de correccin por la orientacin de las discontinuidades
Orientacin de rumbo y
buzamiento de las fisura
Muy
favorable Favorable Regular Desfavorable
Muy
desfavorable
Valores
Tneles
Cimentaciones
Taludes
0
0
0
- 2
- 2
- 5
- 5
- 7
- 25
- 10
- 15
- 50
- 12
- 25
- 60
El RMR se calcula sumando los valores de lo parmetros mencionados
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
Tabla 21. Calidad del macizo rocoso en funcin del RMR
CLASE RMR CALIDAD DE LA ROCA
I 81 100 Muy buena
II 61 80 Buena
III 41 - 60 Regular
IV 21 40 Mala
V 0 20 Muy mala
CORRELACIONES ENTRE LAS CLASIFICACIONES DE BIENIAWSKI (RMR) Y
BARTON (Q)
( ) ( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
SMR
( )
-
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ORBASA 12
Tabla 22. Factor de ajuste para las juntas (Romaa, 1992)
Donde: P = Falla Plana = Direccin de Buzamiento del talud. = Buzamiento del talud.
T = Falla por Vuelco. = Direccin de Buzamiento de las discontinuidades. = Buzamiento de las discontinuidades.
Tabla 23. Factor de ajuste segn el mtodo de excavacin (Romaa, 1992)
FACTOR
MTODO DE EXCAVACIN
TALUD
NATURAL PRECORTE
VOLADURA
SUAVE
VOLADURA
NORMAL
VOLADURA
DEFICIENTE
EXCAVACIN
MECNICA
+ 15 + 10 + 8 0 - 8 0
Tabla 24.Clases de estabilidad segn el SMR (Romaa, 1992)
CLASE V IV III II I
SMR 0 - 20 21 - 40 41 - 60 61 - 80 81 - 100
Descripcin Muy Mala Mala Normal Buena Muy Buena
Estabilidad Totalmente Inestable Inestable Parcialmente Estable Estable Totalmente Estable
Fallas Grandes roturas por planos
continuos o por masa
Juntas o grandes
cuas
Algunas juntas o
muchas cuas Algunos bloques Ninguna
Tratamiento Reexcavacin Correccin Sistemtico Ocasional Ninguno
CASO MUY FAVORABLE FAVORABLE NORMAL DESFAVORABLE MUY DESFAVORABLE
P
T
| | | |
> 30 30 - 20 20 - 10 10 - 5 < 5
P / T 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00
P < 20 20 - 30 30 - 35 35 - 45 > 45 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00
T 1 1 1 1 1 P
T
> 10
< 110
10 - 0
110 -120
0
> 120
0 - (-10)
---
< - 10
---
P / T 0 -6 -25 -50 -60
-
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Tabla 25. Estabilidad del talud en funcin de SMR
SMR ESTABILIDAD
81 100 Totalmente estable
61 80 Estable
41 - 60 Parcialmente estable
21 60 Inestable
< 20 Totalmente inestable
-
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ORBASA 14
Tabla 26. Clasificacin de la calidad del macizo rocoso segn el GSI
CLASE GSI CALIDAD DE LA ROCA
I 81 100 Muy buena
II 61 80 Buena
III 41 - 60 Regular
IV 21 40 Mala
V 0 20 Muy mala
-
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ORBASA 15
RELACIONES ENTRE GSI Y RMR
RELACIONES ENTRE GSI Y Q