conceptos basicos de tuneleria
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CURSO CAMINOS II VII CICLO UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUPTRANSCRIPT
CURSO METODOS DE EXCAVACION
DE TUNELES
Ing. VICTOR TOLENTINO YPARRAGUIRRE Msc.
CONCEPTOS BASICOS PARA
TUNELERIA
RECOMENDACIÓN IMPORTANTE
Asegúrate de que los parámetros de la
clasificación son cuantitativos (están medidos
no solo descritos), adecuados, provienen de
ensayos normalizados, pertenecen a cada
región estructural geológica, se basan en
sondeos, galerías de exploración y cartografía
geológica de superficie, además de en sísmica
de refracción que permita interpolar entre el
inevitablemente escaso número de sondeos.
BIENIAWSKI, 2011
DEFINICION DE TUNELES • Cuando las excavaciones subterráneas son desarrolladas de manera
artesanal, se conceptúa a la excavación como el “SOCAVON”, que es
una labor efectuada con la mínima sección posible de excavación, para
permitir el tránsito del hombre o de acémilas para realizar la extracción
del material desde el frontón hasta la superficie.
• Cuando las excavaciones se ejecutan controlando la sección de
excavación, de manera que se disturbe lo menos posible la roca
circundante considerando la vida útil que se debe dar a la roca, es
cuando aparece el concepto de “TUNEL”, que abarca, globalmente, al
proceso de excavación, control de la periferia, sostenimiento,
revestimiento y consolidación de la excavación.
• El éxito de una correcta y económica obra de tunelería dependerá de la
buena combinación que se efectúe entre estos factores.
“UN TUNEL NO ES UN AGUJERO MAS EN LA TIERRA. EN
TERMINOS ESTRICTAMENTE PRACTICOS SE TRATA SE UNA
OBRA DE INGENIERIA EXTRAORDINARIAMENTE SOFISTICADA Y
NUNCA FUE SENCILLA NI SEGURA”
Nordlund, “Muerte en el Túnel”
HISTORIA DE TUNELES
ESQUEMA DE LA EXPLOTACION PRIMITIVA DEL SILEX. SPINNES
BELGICA (TOMADA DE JUNCA, 1990)
ESQUEMA DEL SISTEMA DE EXTRACCION MEDIANTE EL
FUEGO (TOMADA DE JUNCA, 1990)
PICO DE ASTA
DE CIERVO
HISTORIA DE TUNELES
KAPADOCIA
HISTORIA DE TUNELES Grabado de De re
metallica, 1956
HISTORIA DE TUNELES
EXCAVACION DE TUNELES EN EL SIGLO IX
HISTORIA DE TUNELES
BARRENADORA SOMMEILLER (GRABADO
DE MADERA, 1863) TOMADO DE KOVARI &
FECHTING, 2000)
BARRENADORA
BURLEIGH (1870) West,
1988
HISTORIA DE TUNELES
EXCAVACION DE TUNELES EN EL SIGLO XIX
HISTORIA DE TUNELES
EXCAVACION DE TUNELES EN EL PERU 1835
TIPOLOGIA DE TUNELES
TIPO HERRADURA
(HIDRAULICO/VIAL)
CIRCULARES
DOS NIVELES
TIPOLOGIA DE TUNELES
TIPO DOBLE CIRCULO – VIALIDAD E HIDRAULICO
TIPOLOGIA DE TUNELES
TIPO HERRADURA – HIDRAULICO
TIPOLOGIA DE TUNELES
TIPO CIRCULAR – VIALIDAD E HIDRAULICO
TIPOLOGIA DE TUNELES
TIPO DOBLE CIRCULO TIPO BOCA – VIALIDAD
TIPOLOGIA DE TUNELES
TIPO HERRADURA CONCAVA – HIDRAULICO
TIPOLOGIA DE TUNELES
TIPO TRAPEZOIDAL - MINERIA
CONCEPTOS DE FORMACION
DE ROCAS PARA TUNELERIA
ESTRUCTURA INTERNA DE LA
TIERRA
ESTRUCTURA INTERNA DE LA
TIERRA
LA INVESTIGACIÓN DEL INTERIOR DE LA TIERRA,
LA DETERMINACIÓN DE SU ESTRUCTURA Y
PROBABLE COMPOSICIÓN QUÍMICA, SE REALIZA
EN BASE A LA INTERPRETACIÓN DE DATOS
INDIRECTOS OBTENIDOS POR MÉTODOS
GEOFÍSICOS.
DEPENDIENDO DE LA VARIABLE OBTENIDA PARA
REALIZAR EL ESTUDIO SE PUEDEN EMPLEAR
DISTINTOS MÉTODOS. LOS MÁS EMPLEADOS POR
EL TIPO Y VALOR DE LA INFORMACIÓN QUE
SUMINISTRAN SOBRE LA CONSTITUCIÓN DEL
INTERIOR DE LA TIERRA, SON LOS SISMICOS,
GRAVIMÉTRICOS Y MAGNÉTICOS.
CÓMO SE ESTUDIÓ
METODOS DE INVESTIGACION
• Sísmicos
Permite
obtener datos
de todo el
interior de la
Tierra, ya que
las ondas
sísmicas, de
las que obtiene
su información,
la atraviesan en
su totalidad.
• Magnéticos
Estudia el valor del magnetismo en distintas zonas. Éste indica cuáles son las rocas que hay, ya que unas rocas tienen un elevado magnetismo (alto contenido en hierro), mientras que otras lo presentan muy bajo o nulo
• Gravimétricos
Mediciones
del valor de la
gravedad en
distintas
zonas de la
Tierra
permiten
deducir las
densidades
de las rocas
VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN
DE LAS ONDAS P Y S, A DISTINTAS
PROFUNDIDADES EN EL INTERIOR DE LA TIERRA
La discontinuidad de Mohorovicic se acusa por una inflexión de las curvas.
Separa la Corteza del Manto, y, por tanto, responde al cambio de composición
que se produce entre ambas capas.
La discontinuidad de Gutenberg se acusa en las ondas P por un brusco
descenso de velocidad, y en las ondas S por la interrupción total, ya que no se
propagan e el núcleo. Separa el Manto del Núcleo y, a la vez, la Mesosfera de
la Endosfera. Esta discontinuidad es el reflejo de los importantes cambios de
composición y estado físico que se producen entre dichas capas.
Otras discontinuidades de menor cuantía se aprecian a profundidades de 700 y
5.150 km en el interior del manto y del núcleo.
La discontinuidad de Wiechert es el límite entre la endosfera externa y la
interna y correspone a un importante cambio en el estado físico de estas
capas.
ESTRUCTURAS DE LA TIERRA
La Tierra está estructurada de la siguiente forma: •Estructura química o estática: estructura interna de la Tierra atendiendo a los cambios de composición química que experimentan sus componentes. •Estructura mecánica o dinámica: muestran la estructura interna de acuerdo con los cambios de estado físico que experimentan sus constituyentes.
Estructura
química
Estructura
dinámica
•Corteza
•Manto
•Núcleo
•Litosfera
•Astenosfera
•Mesosfera
•Endosfera
ESTRUCTURA QUIMICA
Comparación entre las distintas capas definidas a
partir de la composición química y comportamiento
mecánico de las rocas
ORIGEN DEL MAGMA
HIPÓTESIS DEL MAGMA PRIMARIO
Magma primario y fusión de rocas del manto superior y la corteza
• Aumento de temperatura
• Disminución de la presión
• Importancia de los volátiles
COMPOSICIÓN DEL MAGMA
• Principales elementos: O, Si, Al, Ca, Na, K, Fe. Mg.
• Volátiles 15 % en peso del total
• H2O y CO2, 90 % de volátiles
TIPOS DE MAGMA
• Basáltico
(Si = 50 % , 900 – 1200°C, Prx, Anf)
< Densidad que las peridotitas=>Diapiros
- Toelíticos (+ Si, Zona de rifts, 30 Km.)
- Alcalinos (<Si, + Na – K, Zona interplacas, 80 Km)
• Silíceo
(Si = 70 %, < 800°C, Zonas de subducción)
• Andesítico: Borde de convergencias CO-CO, CC-CO (Anf, Bio, Plg)
- Riolítico: en CC, forman batolitos gr, (Qz, Feld Na-K)
EVOLUCIÓN DEL MAGMA
LA DIFERENCIACIÓN MAGMÁTICA Serie de Bowen - Sedimentación Cristalina - Convección composicional
-
EVOLUCIÓN DEL MAGMA
LA ASIMILACIÓN (FUSIÓN Y ASIMILACIÓN DE LA ROCA CAJA)
Mezcla y recarga de cámaras magmáticas
VOLCANISMO
Cuando un magma, originado en el interior de la litosfera, se pone en comunicación con la superficie a través de una zona de fractura, asciende por las grietas hasta la superficie terrestre, y se solidifica en las inmediaciones del punto de emisión, originando por su acumulación un volcán. Un magma es una mezcla de material fundido, a temperaturas que oscilan entre los 700 y 1.200 oC, predominantemente de composición silicatada, con gases disueltos y pequeñas cantidades de materiales sólidos (cristales y fragmentos de rocas). El magma es, por tanto, un material fundido que procede del manto superior, donde coexisten una fase sólida, una líquida y una gaseosa disuelta. Se forman en zonas profundas donde las condiciones de presión y temperatura permiten la fusión parcial de las rocas. Normalmente esto ocurre en el manto superior y corteza inferior, a unas profundidades que oscilan entre 30 y 200 km.
VOLCAN
PARTES
VOLCAN
MATERIALES
MOVILIDAD DEL MAGMA
La fluidez o viscosidad de un magma depende de su composición química y, en particular, de la cantidad de óxido de silicio. La mayor o menor movilidad del magma depende de:
•Presión - Temperatura - Composición del mismo
más caliente = más fluido
más comprimido = magma menos fluido
rico en gas disuelto = mayor presión interna= menor viscosidad
mayor concentración = más viscoso
A igualdad de presión,la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura:
A igualdad de temperatura,la viscosidad aumenta al aumentar la presión
A igualdad de presión y temperatura, la viscosidad viene regulada por la concentración de compuestos volátiles
A presión y temperatura iguales, además de los gases, influye la concentración de Si y Al
PRODUCTOS VOLCANICOS
El magma, sin los gases, cuando es capaz de fluir por la superficie terrestre, recibe el nombre de lava. La masa de lava que corre como un río incandescente, siguiendo la pendiente del terreno, se denomina colada, y puede alcanzar a veces decenas de kilómetros, dependiendo de su viscosidad.
Durante las fases de calma de emisiones de lava, la actividad magmática continúa de forma menos espectacular. Entonces tienen lugar emisiones de gases por las grietas, formándose así las fumarolas.
La erupción volcánica proyecta en el aire materiales fragmentarios, formados por la solidificación de partículas de lava. Los productos volcánicos pueden ser de tres tipos:
1. Productos gaseosos 2. Productos líquidos 3. Productos sólidos o piroclastos
PRODUCTOS VOLCANICOS
PRODUCTOS
GASEOSOS
•Dióxido de carbono
•Vapor de agua
•En menor proporción: •Ácido sulfúrico
•Monóxido de carbono
Metano
Son fragmentos de lava que solidifican prematuramente y tapan el cráter o la chimenea.Estos fragmentos son expulsados a la atmósfera de forma explosiva a causa de la acumulación de gases. Según su medida se pueden clasificar en:
Cenizas o polvo volcánico Lapilli (2 – 64 mm) Bloques (cm a pocos mts) Bombas (forma redondeada)
PRODUCTOS
SÓLIDOS O
PIROCLASTOS
PRODUCTOS
LIQUIDOS
Se limitan a la lava, que es el magma liberado de gases. Según la naturaleza de la lava, las erupciones pueden ser más o menos violentas. Cuanto más ácida sea, es decir, cuanta mayor proporción de óxido de silicio contenga, más violenta será la erupción
TIPOS DE MAGMAS
• Ricos en sílice
• Son muy viscosos
• Tienden a solidificarse en las inmediaciones del cráter o incluso en la misma chimenea volcánica, taponándola e impidiendo la salida de nuevas masas de lava
• Los gases que se desprenden del magma se acumulan en el interior del volcán, y adquieren presiones tan grandes, que llegan a provocar verdaderas explosiones, pulverizando buena parte del edificio volcánico
• Pobres en sílice
• Son mucho más fluidos
• Sus lavas tienden a fluir libremente por los cráteres y se desparraman por las laderas
• Los gases se desprenden con facilidad, sin provocar explosiones de importancia
MAGMAS ACIDOS MAGMAS BASICOS
TIPOS DE ERUPCIONES
VULCANIANO O
ERUPCION
EXPLOSIVA
EXTROMBOLIANO O
ERUPCION MIXTA
PELEANO O
ERUPCION
EXTRUSIVA
HAWAIANO O
ERUPCION
EFUSIVA
KRAKATOANO DE CIENO
FISURALES
FORMACION DE MAGMAS
Las rocas magmáticas constituyen alrededor del 80% de
todas las rocas de la corteza terrestre. Su formación, como se
ha dicho, se debe a la solidificación de los magmas (masas
fundidas), transformados por efecto de la temperatura y la
presión. Las temperaturas de los magmas oscilan entre los
600º C., y los 1.300º C., dependiendo de que sean más o
menos ácidos o básicos.
El punto de fusión de las rocas endógenas está influido por el
nivel de presión a que están sometidas. Cuando la presión es
muy alta aumenta también el punto de fusión, lo que significa
que una elevada temperatura puede no ser suficiente para
alcanzar la formación del magma, manteniéndose las masas
rocosas en estado sólido. Si por motivos tectónicos se
produjese una disminución de la presión (fallas o pliegues),
disminuiría el punto de fusión y la roca fundiría
convirtiéndose en una materia magmática.
TEXTURA MAGMATICA
La textura del magma, es decir, el conjunto de relaciones entre todos los
componentes de una roca, depende de varios factores, tales como
composición, profundidad y velocidad de enfriamiento.
Se define como textura granítica o granuda, la que presentan las rocas
compuestas por pequeños cristales granulares y regulares, con una clara
diferenciación de los minerales que contienen. Se da cuando el enfriamiento
del magma transcurre lentamente por efecto de la gran profundidad en que se
encuentran, lo que supone una cristalización uniforme de los minerales
(cristales con tamaño similar). Es típica de las rocas plutónicas.
Una textura parecida a la granuda es la aplítica o microlítica. En ella se
presentan pequeños cristales por efecto de un enfriamiento más rápido. Es
típica de las rocas filonianas.
Se define como textura vítrea (que recuerda al vidrio) cuando los cristales no
llegan a formarse por efecto de un enfriamiento extremadamente rápido y
violento. Esta textura es típica de ciertas rocas volcánicas.
Si los cristales están cementados por vidrio, se dice entonces que poseen una
textura microgranítica o porfídica. Pueden surgir en rocas filonianas o
volcánicas.
La pegmatítica está formada tanto por cristales pequeños como muy grandes
(tras una recristalización de los pequeños). Es típica de las rocas filonianas.
COMPOSICION MAGMATICA En base a su composición, en los magmas se distinguen tres fases:
líquida, sólida y gaseosa.
La fase líquida depende de la proporción en silicatos de los magmas. Los
silicatos son el grupo más rico en especies. Constituyen los
componentes más importantes de las rocas y minerales, y por tanto de la
corteza terrestre (incluyendo el cuarzo, integran el 95 %). Excepto los
alcalinos, no son solubles, y muchos de ellos, salvo el fluorhídrico, son
inatacables por los ácidos. Los silicatos más importantes son los de
sodio y potasio (vidrios solubles), de magnesio (talco), de calcio
(componente del vidrio y del cristal) y de aluminio (caolín o arcilla). El
contenido en silicatos de los magmas tiene que ver directamente con su
nivel de viscosidad o fluidez.
La fase sólida de un magma es aquélla en que éste es pobre en dióxido
de silicio (magmas básicos). En esta fase, el punto de fusión es superior
al de la fase líquida debido a que los magmas contienen cristales en
suspensión que no han fundido.
En la fase gaseosa de un magma se distingue un contenido en
componentes volátiles tales como vapor de agua, dióxido de carbono;
ácidos clorhídrico, bórico y sulfhídrico, entre otros. Todos ellos
colaboran en hacer un magma más fluido.
ROCAS IGNEAS
PLUTONICAS O
INTRUSIVAS
TEXTURA GRANULAR,
GRUESA.
CRISTALIZACIÓN
LENTA, A PROFUNDIDAD
TEXTURA FINA
CRISTALIZACIÓN
EN SUPERFICIE
LAVAS O DERRAMES
PIROCLASTOS O CENIZAS
GRANITO
DIORITA
VÍTREA (OBSIDIANA)
FELSÍTICAS (RIOLITA)
PORFIRÍTICAS
(ANDESITAS)
FRAGMENTALES
(BRECHAS
VOLCANICAS)
VOLCANICAS O
EFUSIVAS
HIPOHABISALES O
FILONEANAS
TEXTURA MEDIA.
CRISTALIZACIÓN
CERCA DE SUPERFICIE.
PEGMATITAS
DIQUES
VARIOS
ASPECTO FISICO
ROCAS IGNEAS PLUTONICAS O INTRUSIVAS
Las rocas plutónicas (en referencia a Plutón, dios de las profundidades
subterráneas en la mitología griega), son aquellas que se forman en las
zonas más internas de la corteza terrestre, allí donde se originan las
materias magmáticas.
Las rocas plutónicas se presentan en yacimientos diversos, irregulares.
Se distinguen: el batolito o plutón, consistente en una masa rocosa de
grandes proporciones (la de pequeña extensión se denominan cúpulas,
apófisis o stock) localizada en las zonas más profundas de la litosfera, y
que aflora a la superficie por erosión de las capas superiores o por fallas;
los lacolitos, o masas muy viscosas, que no llegan a salir a la superficie,
de forma lenticular y que se encuentran interestratificadas en rocas
sedimentarias, los estratos situados por encima suelen quedar
abombados en forma de domo por efecto de la presión que ejercen sobre
ellos; y los lopolitos, o intrusiones de forma aplanada situados entre los
estratos sedimentarios.
Las rocas plutónicas se clasifican de acuerdo con la proporción en
minerales ferromagnésicos que contienen (leucocratos y melanocratos).
Se distinguen los granitos, sienitas, dioritas, monzonitas, gabros y
peridotitas
ROCAS
IGNEAS
INTRUSIVAS
BASALTO
GABRO
GRANITO
ROSA
LEUCOGRANITO
PEGMATITA
ROCA IGNEA GRANITO El granito es una roca plutónica de textura granular, cristalina
y muy dura. Se compone esencialmente de cuarzos,
feldespatos (ortosa principalmente) y micas laminadas
(biotita principalmente, pero que puede quedar sustituida por
anfíbol o augita); también puede contener otros minerales
como magnetita, apatito, turmalina. Su formación es fruto de
una consolidación muy lenta en el interior de la corteza
terrestre, por lo que puede considerarse como una roca
primitiva (se remonta a la Edad paleozoica
Cuando las masas graníticas alcanzan la superficie, sufren
las presiones de fuerzas laterales que le infieren roturas
denominadas diaclasas, y que tras ser sometidas a los
efectos de los agentes externos (erosión), presentan lo que
se llama paisaje granítico. El granito tiene gran importancia
económica; se utiliza preferentemente en la industria de la
construcción
AFLORAMIENTO DE GRANITO
GRANITOS
MONZONITA SIENITA TONALITA
ROCAS IGNEAS PLUTONICAS
Las sienitas, son
rocas de textura
granular también
denominadas granitos
sin cuarzo, es decir,
compuestas
únicamente por
feldespatos (entre 30
y 80%), micas y
máficos en general
(entre 10 y 40%) y
plagioclasa (entre 5 y
25%).
Las monzonitas, son rocas
intrusivas de composición
intermedia entre el granito y
la sienita. Contienen biotita,
homblenda, augita,
plagioclasa sódica y ortosa.
Se encuentran en lacolitos,
filones y pequeños plutones
Las dioritas, son rocas
intrusivas formadas por
plagioclasas (entre 55 y
70%), hormblenda y
biotita (entre 25 y 40%).
También contienen
muchos minerales
accesorios, tales como
zircón, magnetita, apatito,
titanita, etc Los gabros, son rocas
intrusivas compuestas de
plagioclasa cálcica y
máficos (augita, olivino,
hiperstena y homblenda).
Tras su pulido tiene utilidad
ornamental
La peridotitas, son rocas intrusivas muy básicas, de
textura ganular, ausentes en su composición de
cuarzos y feldespatos; solo contienen elementos
ferromagnésicos (plagioclasa cálcica, olivino, piroxeno,
homblenda, magnetita, ilmenita y cromita). Existen
muchas variedades dependiendo del mineral
dominante.
ROCAS VOLCANICAS
ROCAS IGNEAS
VOLCANICAS
ANDESITA RIOLITA
TOBA
PUMITA
BASALTO ANDESITA RIOLITA
TEFRITA
FONOLITA
TOBA
D
I
O
R
I
T
A
S
G
A
B
R
O
S
ACIDEZ DE ROCA MINERALES ESCENCIALES
(>10%) ROCAS
INTRUSIVAS
ROCAS
VOLCÁNICAS
ROCAS
ACIDAS
ORTOSA
(Si2O8AlK) SIENITA TRAQUITA
ORTOSA NEFELINA
Si2AlO8 + Si4O2(Al2NaK)
SIENITA
NEFELINICA FONOLITA
ORTOSA + CUARZO
(Si2O8AlK) + (Si02)
GRANITO
POTASICO RIOLITA
ORTOSA + CUARZO + PLAGIOCLASA
(Si2O8AlK) + (Si02) (poco)
+ Si3O8Al2Ca (anor) → Si3O8ALNa (albi)
GANITO
CALCOSODI
CO
RIOLITA
CALCOSODICO
PLAGIOCLASA + ORTOSA + CUARZO
(poco)
Si3O8Al2Ca (anor) → Si3O8ALNa (albi)
+ (Si2O8AlK) + (Si02)
GRANODIOR
ITA CUARZOLATITA
ROCAS
BASICAS
PLAGIOCLASA + ORTOSA + CUARZO
Si3O8Al2Ca (anor) → Si3O8ALNa (albi)
+ (Si2O8AlK) + (Si02) MONZONITA
DOLERITA O
LATITA
PLAGIOCLASA + CUARZO
Si3O8Al2Ca (anor) → Si3O8ALNa (albi)
+ (Si02) TONALITA DACITA
PLAGIOCLASA
Si3O8Al2Ca (anor) → Si3O8ALNa (albi) DIORITA ANDESITA
PLAGIOCLASA + OLIVINO
Si3O8Al2Ca (anor) → Si3O8ALNa (albi)
+ SiO4Mg (fosterita) + SiO4Fe2 (fayalita) GABRO
BASALTO
OLIVINICO
PLAGIOCLASA + PIROXENO
Si3O8Al2Ca (anor) → Si3O8ALNa (albi)
+ [ Si2O6 (CaMnNaK) (MgFeAl) ]
GABRODIOR
ITA
BASALTO BASICO O
PIROXENICO
PIROXENO
[ Si2O6 (CaMnNaK) (MgFeAl) ] PERIDOTITA LIMBURGITA
TRAQUITA SIENITA
SIENITA
NEFELINICA FONOLITA
GRANITO
POTASICO RIOLITA
GRANITO
CALCOSODICO
RIOLITA
CALCOSODICO
MOZONITA LATITA
TONALITA DACITA
DIORITA ANDESITA
GABRO BASALTO
ROCAS SEDIMENTARIAS
OXIDACION-REDUCCION
SEGMENTACION
COMPACTACION
AUTIGENESIS Y DIFUSION
CONVERSION SEDIMENTO A ROCAS SEDIM.
PROCESO/ CAMBIOS FISICO QUIMICOS
T° Y PRESION ORDINARIA S/MOVIMIENTO
PROCESO CONSTRUCTIVO
DIAGENESIS
CAMBIOS FISICOS Y QUIMICOS
DESINTEGRAN Y DESCOMPONEN
FORMA MAT. SUELTO "REGOLITO"
METEORIZACION
DESTINO DE MATERIAL EROSIONADO
DEPOSITO CONTINENTAL O MARINO
PUEDE SER MECANICA O QUIMICA
DEPOSITO POR PESO ESPECIFICO O FORMA
DEPOSITACION
AGENTES GEOLOGICOS EXTERNOS
DESTRUYEN LA ROCA ARRANCANDOLA
AGUA, GLACIARES, VIENTO.ETC.
LLEVA MATERIAL A CUENCAS SEIDMENTARIAS
EROSION Y TRANSPORTE
PROCESOS DE FORMACION
ROCAS SEDIMENTARIAS
POCOS
SUSTANCIAS DISUELTAS
TRANSPORTADAS DESDE
PROFUNDIDADES/GEISERG
O.MAGMATICO
PROD. INTEMPERISMO
EN CONTINENTES
GRAVAS, ARENAS, FANGOS,
ARCILLAS, CARBONATOS, ETC.
TERRIGENOS
MATERIALES ARROJADOS
POR VOLCANES
DEPOSITADOS EN TIERRA O MAR
P.FINO, CENIZA, ARENA,ESCORIA
ORIGEN VOLCANICO
ACTIVIDAD DE ANIMALES Y PLANTAS
SUSTANCIAS INORGANICAS
FORMAN ESTRUCTURA OSEA
CAPARAZ., HUECOS: CO3Ca, Mg.
ORGANICOS
EL POLVO COSMICO
OXIDACION/COMBUSTION
DE METEORITOS
UBICADOS GLACIARES
O. METEORICO
ORIGEN DE COMPONENTES
ROCAS SEDIMENTARIAS
ROCAS SEDIMENTARIAS
SEDIMENTOS EOLICOS
GRANO FINO Y UNIFORME
NO ESTRATOS HORIZONTALES
ESTRATIFICACION CRUZADA
SEDIMENTOS GLACIARES
TAMAÑO MUY GRANDE Y ANGULOSO
POCO TRANSPORTE, HIELOS
DEPOS. EN MORRENAS
SEDIMENTOS FLUVIALES
ESTRATIFICACION CRUZADA
DE GRAN ANGULO, MATERIAL
VARIADO, COMPOSIC Y TAMAÑO
CONTINENTALES
DE ACUERDO AL AGENTE
GEOLOGICO Q' TRANSPORTA
MARINOS
VARIAN SEGUN PROFUNDIDAD
ZONAS LITORALES SON
GRANDES Y F. VARIADA
TIPOS DE SEDIMENTOS
BLANCOS
CUARZO
ARCILLAS
CALCITAS
VERDES
SILICATOS DE
HIERRO
FERROSO
ROJOS
Ox. DE Fe
(HEMATITA)
NEGROS
MATERIA
ORGANICA
COLOR
DE ACUERDO COMPOSICION
PUREZA COMPOSICIONAL
ALTERACION DEL Fe,MAT.ORG.
COMPOSICION
CONST. POR 3 MINERALES
ARCILLA, CUARZO, CALCITA
% DE C/U = VARIEDAD
ASPECTOS GENERALES DE LAS R. SEDIMENTARIAS
ROCAS SEDIMENTARIAS
T. CLASTICA
CUALQUIER,FORMA
TAMAÑO Y COMPOS.
ARCILLAS-C.RODADOS
T.SACAROIDEA
GRANO D'AZUCAR
CALIZA
DOLOMITA
T. AMORFA
TAMAÑO ARCILLAS
COLOIDAL N/CRISTALINO
PEDERNAL,CALIZA AMf.
T. VOLITICA
FORMA DE HUEVO
T. PISOLITICA
T. ESFERULITICA
T. NO CLASTICA
CRISTAL ENTRELAZADO
NO HAY POROS
Tx.GRANULAR-CRISTALINA
TEXTURA
TAMAÑO
FORMA
ARREGLO D'PARTICULAS
ASPECTOS GENERALES DE LAS R. SEDIMENTARIAS
ROCAS SEDIMENTARIAS
ESTRATIFICACION
GRIETAS DE BARRO
ESTRATIFICACION GRADUADA
RIPPLE MARKS
ESTRATIFICACION CRUZADA
FOSILES
ESTRUCTURAS PRIMARIAS
EN EL MOMENTO DE LA
DEPOSITACION DE LOS
SEDIMENTOS
ESTRUCTURAS SEDIMENTARIASPATRONES GEOMETRICOS
ORIGEN FISICO, POR DIFER.
TAMAÑO O MINERALOGICA
ROCAS SEDIMENTARIAS
CONCRECIONES O
NODULOS
SEPTARIAS
CONCRESIONES CON
GRIETAS IRREGULARES
P/DESHIDRATACION
GEODAS
CAVIDADES REVESTIDAS
CRISTALES DE Qz,
CALCITA T Y OTROS
DRUSA
EST. SECUNDARIAS
DESARROLLA DESPUES
DE DEPOSITACION POR
ENTIERRO R. SUPRAYAC.
ESTRUCTURAS SEDIMENTARIASPATRONES GEOMETRICOS
ORIGEN FISICO, POR DIFER.
TAMAÑO O MINERALOGICA
ROCAS SEDIMENTARIAS
ROCAS SEDIMENTARIAS
CONFORMIDAD DE ESTRATOS
DEPOSI. CONTINUA A TRAVES
TIEMPO, ESTRATO ESTA
ENCIMA C/CONFORMIDAD
DISC. EROSIONAL DISC. ANGULAR D. LITOLOGICA
DISCONFORMIDAD O DISCORDANCIA
SUPERFICIE DE EROSION
P/TRANSGRESION O REGRESION
VUELVE A DEPOSITARSE
ESTATIFICACION
ROCAS SEDIMENTARIAS
FUSION DE HIELOS
DESHIELO
DEGLACIACION
FACTOR CLIMATICO
DESCENSO CONTINENTES
Y DE FONDOS MARINOS
FENOMENO TECTONICO
TRANSGRESION
INVASION DE MARES
SOBRE EL CONTINENTE
SUPERPOSICION SEDIMENTARIA
ROCAS SEDIMENTARIAS
GLACIACION
ERA DE HIELOS
FACTOR CLIMATICO
ASCENSO CONTINENTES
Y FONDOS MARINOS
FACTOR TECTONICO
REGRESION
RETIRO DE MARES
DE CONTINENTES
SUPERPOSICION SEDIMENTARIA
ROCAS
SEDIMENTARIAS
ARENISCA EOLICA ARENISCA
LIMOLITICA
ARENISCA
GLAUCONITICA
BRECHA
SEDIMENTARIA
R
O
C
A
S
S
E
D
I
M
E
N
T
A
R
I
A
S
CALIZA
BRIOZOARIOS CALIZA CORALINA
CONGLOMERADO DOLOMITA
ROCAS
SEDIMENTARIAS
SILEX
HIERRO
BANDEADO
HULLA
LUMAQUELA
ROCAS
SEDIMEN
TARIAS
CALIZAS TRAVERTINO
ARENISCAS
CONGLOMERADO
BRECHAS
CALIZAS
ROCAS METAMORFICAS
METAMORFISMO METASOMATISMO
REEMPLAZAMIENTO INTERCAMBIO
ELEMENTOS, ADICION O SUSTRACCION
VARIA COMPOSICION QUIMICA
ORIGENES DE ROCAS METAMORFICAS
EN ROCAS
IGNEAS
SEDIMENTARIAS
PROCESO
TRANSFORMATIVO
NO CAMBIA COMPOSICION
QUIMICA GLOBAL DE ROCAS
PROCESO GEOLOGICO
CAMBIOS MINERALOGICOS
TEXTURALES
ESTRUCTURALES
ALTAS T°
PRESIONES
ACCION DE FLUIDOS
QUIMICAMENTE ACTIVOS
BUSQUEDA DE EQUILIBRIO
FISICO Y QUIMICO DE LAS
ROCAS
METAMORFISMO
CALOR DE FRICCIONES DE GRANDES
MASAS ROCOSAS AL SER EMPUJADAS
UNAS SOBRE OTRAS
CALOR DE REACCIONES EXOTERMICAS
POR DESINTEGRACION DE LOS
MINERALES RADIOACTIVOS
CALOR INTERIOR DE LA TIERRA
GEOTERMIA
CALOR PRODUCIDO POR EL
ASCENSO DE LOS
MAGMAS INTRUSIVOS
CALOR
FAVORECE LAS REACCIONES
QUIMICAS AL MISMO TIEMPO
FORMA MINERALES DIFERENTES
RECRISTALIZACION DE LOS
MINERALES
PRESION DE CONFINAMIENTO
O PRESION LITOSTATICA
PRESION
CAMBIOS EN LAS ROCAS POR
COMPRESION DE ATOMOS EN LOS
MINERALES
AGENTES DE METAMORFISMO
ROCAS METAMORFICAS
FAVORECEN REACCIONES ENTRE
LOS MINERALES, NO CAMBIA LA
COMPOSICION QUIMICA GLOBAL
FORMA NUEVOS MINERALES
INTRODUCEN NUEVOS ELEMENTOS
A LAS ROCAS, REACCIONAN CON
MINERALES FORMANDO NUEVOS
MINERALES (Proc.ALOQUIMICO)
FLUIDOS QUIMICAMENTE ACTIVOS
VAPOR DE AGUA, GASES Y
ALGUNOS ACIDOS ORGANICOS O
SOLUCIONES MINERALIZANTES
AGENTES DE METAMORFISMO
ROCAS METAMORFICAS
ROCAS METAMORFICAS
ESQUISTO
PLEGADO GNEIS
PIZARRA MIGMATITAS
MARMOL
AZUL
ROCAS METAMORFICAS
ROCA
METAMORFICA
FILITA PIZARRA
GNEIS
ANFIBOLITA MARMOL CUARCITA
CONCEPTOS
GEOMECANICOS EN
TUNELERIA
CURSO METODOS DE
EXCAVACION DE TUNELES
CONCEPTOS GEOMECANICOS
CONCEPTOS GEOMECANICOS
CONCEPTOS GEOMECANICOS
CONCEPTOS GEOMECANICOS
DISCONTINUO
ANISOTROPO
NO ELASTICO
CONCEPTOS GEOMECANICOS
MATERIAL REAL
CONCEPTO DE
ROCA INTACTA
Y MACIZO
ROCOSO
ROCA INTACTA
ROCA SIN FRACTURAS CONTINUAS
DISCONTINUIDADES
PLANOS DE ESTRUCTURAS QUE AFECTAN A LA CONTINUIDAD DE LA ROCA.
PLANOS AFECTAN A LAS PROPIEDADES DE LAS ROCAS ( DEFORMABILIDAD, RESISTENCIA, PERMEABILIDAD).
MACIZO ROCOSO
ROCA INTACTA + DISCONTINUIDADES
CONCEPTO DE ROCA INTACTA Y MACIZO ROCOSO
DISCONTINUIDADES
CONCEPTO DE ROCA INTACTA
Y MACIZO ROCOSO
C.SIMPLE
TRIAXIAL
MACIZO ROCOSO
ROCA VOLCANICA
MACIZO ROCOSO
ROCA SEDIMENTARIA
MACIZO ROCOSO
ROCA METAMORFICA
VARIOS MACIZOS ROCOSOS
VARIOS MACIZOS ROCOSOS
PROPIEDADES
FISICAS
MECANICAS DE
LAS ROCAS
CURSO METODOS DE
EXCAVACION DE TUNELES
PROPIEDADES INDICES
CLASIFICACION DE
LAS ROCAS PARA
SU USO EN
INGENIERIA
OBTENIDOS EN
ENSAYOS DE
LABORATORIO CON
PROBETAS DE ROCA
INTACTA
CLASIFICACION PARA
APLICACIONES RELACIONADAS
PRINCIPALMENTE CON EL
COMPORTAMIENTO DE LA MATRIZ
ROCOSA
PROPIEDADES INDICES
POROSIDAD
PROPORCION RELATIVA
DE MATERIA SÓLIDA Y
HUECOS
DENSIDAD
INFORMACION ACERCA
DE LA COMPOSICION
MINERALOGICA
VELOCIDAD DE
TRANSMISION DE ONDA
PERMITE ESTIMAR EL
GRADO DE FISURACION (EN
COMBINACION CON UN
ESTUDIO PETROGRAFICO)
DURABILIDAD INDICA LA TENDENCIA A LA
DESCOMPOSICION DE LOS
COMPONENTES O
ESTRUCTURAS, CON LA
CONSECUENTE
DEGRADACIONDE LA ROCA
PERMEABILIDAD
PERMITE EVALUAR LA
INTERCONEXION
RELATIVA DE LOS POROS
RESISTENCIA
DETERMINA LA RESISTENCIA
DE LA MATRIZ ROCOSA
PARA MANTENER UNIDOS
SUS COMPONENTES
PROPIEDADES DE INGENIERIA
DESCRIPCION CARACTERÍSTICAS DE
RESISTENCIA ENSAYOS DE RESISTENCIA CONSIDERACIONES TEORICAS
ROCA INTACTA
COMPORTAMIENTO FRÁGIL,
ELÁSTICO Y GENERALMENTE
ISOTROPICO
ENSAYOS TRIAXIALES DE
ESPECIMENES CILINDRICOS,
RALATIVAMENTE SIMPLES Y
BARATOS, LOS RESUSLTADOS SON
SUMAMENTE CONFIABLES
EL COMPORTAMIENTO DE ROCAS
ELASTICAS E ISOTROPICAS ES
ADECUADAMENTE ENTENDIDA EN
LA MAYORIA DE APLICACIONES
PRACTICAS
ROCA INTACTA CON
UNA DISCONTINUIDAD
INCLINADA
ALTAMENTE ANISOTROPICO
DEPENDIENDO DE LA
RESISTENCIA AL CORTE E
INCLINACIÓN DE LA
DISCONTINUIDAD
ENSAYOS TRIAXIALES
DIFICULTOSOS Y COSTOSOS.
PREFERIBLE ENSAYOS DE CORTE
DIRECTO. REQUIERE CUIDADOSA
INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
ADECUADO ENTENDIMIENTO DEL
COMPORTAMIENTO DE LAS
DISCONTINUIDADES, EN LA
MAYORIA DE LAS APLICACIONES
PRACTICAS
ROCA MASIVA CON
POCOS SISTEMAS DE
DISCONTINUIDADES
ANISOTROPICO,
DEPENDIENDO DE LA
RESISTENCIA AL CORTE DE
LAS DISCONTINUIDADES
ENSAYOS DE LABORATORIO MUY
DIFICULTOSOS A CAUSA DE LA
PERTURBACIÓN DE LA MUESTRA Y
LIMITACIONES DEL TAMAÑO DEL
EQUIPO
EL COMPORTAMIENTO DE LA
INTERACCION DE BLOQUES
COMPLEJOS EN MASAS ROCOSAS
REALMENTE DIACLASADAS ES
POBREMENTE ENTENDIDA
MASA ROCOSA
SEVERAMENTE
DIACLASADA
RAZONABLEMENTE
ISOTROPICO, ALTAMENTE
DILATANTE A BAJOS NIVELES
DE ESFUERZOS CON ROTURA
DE PARTICULAS A ALTOS
NIVELES DE ESFUERZOS
ENSAYOS TRIAXIALES DE
MUESTRAS REPRESENTATIVAS
EXTREMADAMENTE DIFICULTOSOS
A CAUSA DE LA PERTURBACIÓN DE
LA MUESTRA
POBRE ENTENDIMIENTO DEL
COMPORTAMIENTO DEL
INTERLAZAMIENTO ANGULAR DE
PIEZAS ROCOSAS
RELLENO ROCOSO
COMPACTO O
CONGLOMERADO
DÉBILMENTE
CEMENTADO
RAZONABLEMENTE
ISOTROPICO, MENOS
DILATANTE Y MENOR
RESISTENCIA QUE LA ROCA IN
SITU DEBIDO A LA
DESTRUCCIÓN DE LA FABRICA
ENSAYOS TRIAXIALES SIMPLES
PERO COSTOSOS DEBIDO AL
EQUIPO GRANDE REQUERIDO PARA
ACOMODAR LA MUESTRA
COMPORTAMIENTO RAZONABLE
BIEN ENTENDIDO A PARTIR DE
LOS ESTUDIOS DE MECANICA DE
SUELOS CON MATRIALES
GRANULARES
ROCA DESINTEGRADA
O SUELTA
LA MALA COMPACTACION Y
GRADUACIÓN PERMITE EL
MOVIMIENTO DE LAS
PARTICULAS RESULTANDO EN
MOVILIDAD Y BAJA
RESISTENCIA
ENSAYOS TRIAXIALES O DE CORTE
DIRECTO, SIMPLES PERO
COSTOSOS, DEBIDO AL GRAN
TAMAÑO DEL EQUIPO
PARA LA MAYORIA DE LAS
APLICACIONES, EL
COMPORTAMIENTO DE LA ROCA
ESTERIL Y GRAVAS FLOJAMENTE
COMPACTADAS, ES ENTENDIDA
ADECUADAMENTE
CARACTERISTICAS DEL MACIZO ROCOSO, METODOS DE ENSAYOS,
CONSIDERACIONES TEORICAS
RESISTENCIA DE LA ROCA INTACTA
FACTORES QUE AFECTAN LOS VALORES
DE RESISTENCIA
NATURALEZA Y CONDICIÓN DE LA ROCA
MINERALOGÍA, TAMAÑO GRANO, POROSIDAD, DENSIDAD, MICROFRACTURAMIENTO, ALTERACIÓN MECÁNICA.
CONDICIONES DE ENSAYOS
CONTENIDO DE AGUA, TEMPERATURA, VELOCIDAD DE CARGA, FORMA DE LA PROBETA, VOLUMEN DE LA PROBETA.
ESTÁNDARES
PARA LOGRAR CONDICIONES DE BORDE EN LA PROBETA, QUE SEAN UNIFORMES (CON CAMPOS DE ESFUERZOS Y DESPLAZAMIENTOS UNIFORMES DENTRO DE LA PROBETA).
ESTIMACIONES EN TERRENO DE LA
RESISTENCIA EN COMPRESION UNIAXIAL
VALORES DE LA CONSTANTE mi PARA ROCAS
INTACTAS (valores en parentesis son estimados)
ROCA INTACTA Vs. MACIZO ROCOSO
CRITERIO DE ROTURA DE HOECK Y
BROWN GENERALIZADO (2002)
31 3
a
ci b
ci
m s
15 20 3
100exp
28 14
100exp
9 3
1 1
2 6
b i
GSI
GSIm m
D
GSIs
D
a e e
mi = para roca intacta
mb = para roca fracturada
GSI = Geological Strength Index
D = factor que depende del
grado de alteración a que el
macizo ha sido sometido debido
a explosiones y relajación de
tensiones
RELACIONES ENTRE mb/mi, s y a Y EL
INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA (GSI)
PARA MASA ROCOSA NO DISTURBADA
VALORES DE GSI > 25
100 exp 28
GSI mb/mi Ec. 06
100 exp 9
GSI s Ec. 07
0.5 a Ec. 08
CRITERIO DE ROTURA DE HOECK Y
BROWN GENERALIZADO (2002)
• GSI: Geological Strength Index
• 0 ≤ GSI ≤ 100
• Si GSI = 100, roca intacta: se recupera el criterio H-B original
• Depende de las condiciones en la superficie y de la estructura del macizo
MODULO DE
DEFORMABILIDAD
PILAR DE CARBON DESPUES DE FALLAR POR
EFECTO DE UN ENSAYO DE COMPRESION
UNIAXIAL IN SITU
ENSAYO TRIAXIAL IN SITU DE UN BLOQUE DE
BASALTO DE GRAN TAMAÑO (BASALT NUCLEAR
WASTE ISOLATION PROYEC HANFORD, USA
ENSAYO DE CORTE
DIRECTO AREA 400 cm2
ENSAYO DE CORTE
DIRECTO AREA 400 cm2
ANTES DEL ENSAYO DESPUES DEL ENSAYO
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
EFECTO DE LA ESCALA
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
EL AUMENTO DE LA EXTENSION DE LA ESTRUCTURA
PRODUCE TRES EFECTOS PRINCIPALES: REDUCE LA
RUGOSIDAD, REDUCE LA DILATANCIA, E INCREMENTA
EL DESPLAZAMIENTO NECESARIO PARA MOVILIZAR
LA RESISTENCIA.
CARACTERIZACIÓN
ROCA INTACTA
E. CARGA PUNTUAL
C.R.I.
MARTILLO
SCHMIDT
ABACO
CARACTERIZACIÓN ROCA INTACTA
RESISTENCIA DE LA ROCA INTACTA
MODELO DE MACIZO
ROCOSO
AUMENTO
POR
EFECTO DE
ESCALA
ESTRUCTURAS GEOLOGICAS
ALGUNAS ESTRUCTURAS EN LOS
MACIZOS ROCOSOS
DISCONTINUIDADES EN LOS MACIZOS
ROCOSOS
PLANOS DE ESTRATIFICACION
FALLAS SOBRE
ESCURRIMIENTO
DISCONTINUIDADES EN LOS MACIZOS
ROCOSOS
FALLAS
DISCONTINUIDADES EN LOS MACIZOS
ROCOSOS
FALLAMIENTO
DIACLASAS
DISCONTINUIDADES EN LOS MACIZOS
ROCOSOS
FOLIACION
CONTACTO
LITOLOGICO
DISCONTINUIDADES EN LOS MACIZOS
ROCOSOS
VENILLAS O
VETILLAS
CONTACTO
LITOLOGICO Fm. CHULEC
Gpo. PULLUICANA
OTROS RASGOS GEOLOGICOS
IMPORTANTES
PLIEGUES
CONTACTO
LITOLOGICO
OTROS RASGOS GEOLOGICOS
IMPORTANTES
CHIMENEAS O
CUELLOS VOLC.
PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES
ORIENTACION Es la posición de la discontinuidad en el espacio y se le
describe por su rumbo y buzamiento. Cuando un grupo de
discontinuidades se presentan con similar orientación se
le denomina sistema o familia de discontinuidades
TOMA DE DATOS
DE CAMPO DE LA
ORIENTACION
PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES
ESPACIADO Es la distancia perpendicular entre discontinuidades
adyacentes. Este determina el tamaño de los bloques de roca
intacta. Cuando menos espaciado tengan los bloques serán
más pequeños y cuando más espaciado tenga,los bloques
serán más grandes.
PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES
PERSISTENCIA
Es la extensión en área o tamaño de una discontinuidad.
Cuando menor sea la persistencia, la masa rocosa será más
estable y cuanto mayor sea ésta será menos estable.
PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES
RUGOSIDAD Es la aspereza o irregularidad de la superficie de la
discontinuidad. Cuando menor rugosidad tenga una
discontinuidad, la masa rocosa será menos competente y
cuando mayor sea esta, la masa rocosa será más
competente.
PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES
APERTURA Es la separación entre las paredes rocosas de una
discontinuidad o el grado de abertura que esta presenta.
A menor apertura, las condiciones de la masa rocosa
serán mejores y a mayor apertura, las condiciones serán
más desfavorables.
PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES
RELLENO
Son los materiales que se encuentran dentro de la
discontinuidad. Cuando los materiales son suaves, la
masa rocosa es menos competente y cuando son más
duros, esta es más competente.
PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES
Esquema de las
discontinuidades
Representación
espacial de las
discontinuidades
PROYECCIÓN ESTEREOGRAFICA EN EL
PLOTEO DE LAS DISCONTINUIDADES
PROYECCIÓN ESTEREOGRAFICA EN EL
PLOTEO DE LAS DISCONTINUIDADES
PROYECCIÓN ESTEREOGRAFICA EN EL
PLOTEO DE LAS DISCONTINUIDADES
PROYECCIÓN DE POLOS EN RED
DIAGRAMA DE ROSETAS
CURVAS ISO-DENSIDAD DE POLOS
SELECCIÓN ORIENTACIONES
PREFERENCIALES
CARACTERISTICAS
ESTRUCTURALES DEL
MACIZO ROCOSO
CURSO METODOS DE
EXCAVACION DE TUNELES
ESTRUCTURAS DEL MACIZO ROCOSO
ROCAS SEDIMETARIAS
ROCAS IGNEAS
FALLAS SOBRE
ESCURRIMIENTO
PLEGAMIENTOS
PLEGAMIENTOS
PLEGAMIENTOS
PLIEGUES
ASIMETRICOS
SUPERPOSICION
DE PLIEGUES
MUCHAS
GRACIAS
ING. VICTOR TOLENTINO
YPARRAGUIRRE Msc.