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5/26/2018 El ndice de Resistencia Geol gica Gsi, Una Herramienta de Caracterizaci n Para ...

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EL NDICE DE RESISTENCIA GEOLGICA (GSI): UNA HERRAMIENTA DECARACTERIZACIN PARA LA EVALUACIN DE LAS PROPIEDADES

INGENIERILES DE MACIZOS ROCOSOS

Por Paul G. Marinos,1Ph.D., Vassilis Marinos,2and Evert Hoek, Ph.D.3

1Catedrtico, Universidad Tcnica Nacional de Atenas, Escuela de Ingeniera Civil, Atenas, Grecia.

2Asistente de Investigacin, Universidad Tcnica Nacional de Atenas, Escuela de Ingeniera Civil, Atenas,Grecia.

3Consultor, Vancouver, Columbia Britnica, Canad.

RESMEN

El ndice Geolgico de Resistencia (GSI) es unsistema de caracterizacin de macizos rocoso que hasido desarrollado en la ingeniera de mecnica derocas para satisfacer la necesidad de datos de entrada

confiables relacionados con las propiedades delmacizo rocoso requeridos para el anlisis numrico osoluciones de diseo para el diseo de tneles taludeso cimentaciones en rocas. El carcter geolgico delmaterial rocoso, junto con la valoracin visual delmismo, son usados directamente como datos deentrada para la seleccin de los parmetros para

predecir la resistencia y deformabilidad del macizorocoso. Esto tambin provee un mtodo en campo paracaracterizar macizos rocosos difciles de describir.(Marinos, P; Marinos, V. y Hoek, E. 2007). Acontinuacin se darn recomendaciones en el uso delGSI y adems se discutirn casos donde el GSI no es

aplicable.

INTRODUCCIN

Unas dcadas atrs, las herramientas para el diseode tneles empezaron a cambiar. Los mtodosnumricos empezaron a ser desarrollados y ofrecan la

promesa para un anlisis ms detallado de problemasde excavaciones subterrneas difciles.

Las herramientas numricas son ahora disponiblesen el diseo de tneles para analizar el proceso defallamiento y la instalacin secuencial dereforzamientos y soportes necesarios para mantener la

estabilidad del tnel en construccin hasta que elreforzamiento o estructuras de soporte finales seaninstalados. Sin embargo, estas herramientas numricasrequieren informacin de entrada confiable de laresistencia y caractersticas de deformacin delmacizo rocoso alrededor del tnel. Como es

prcticamente imposible determinar esta informacinpor pruebas directas in situ (excepto por anlisisposteriores cuando el tnel ya est construido), hubouna incremento de la necesidad de estimar las

propiedades del macizo rocoso desde las propiedadesde la roca intacta hasta las caractersticas de lasdiscontinuidades en el macizo rocoso. Esto result enel desarrollo del criterio de rotura de Hoek y Brown en1980.

EL NDICE DE RESISTENCIA GEOLGICO(GSI)

Hoek y Brown reconocieron que un criterio derotura de macizos rocosos no tendra un valor prcticoa menos que est relacionado con las observaciones

geolgicas que pudieran ser hechas rpidamente yfcilmente por un ingeniero gelogo o gelogo encampo. Ellos consideraron desarrollar un nuevosistema de clasificacin durante el desarrollo delcriterio a finales de los 70s, pero pronto descartaron laidea y usaron el sistema RMR ya publicado. Seapreci que el sistema RMR (y el sistema Q)[Bieniawski 1973; Barton et al. 1974] fuerondesarrollados para la estimacin de excavaciones ycimentaciones y que incluan parmetros que no eranrequerido por la estimacin de las propiedades delmacizo rocoso. El agua fretica y la orientacinestructural, parmetros en el RMR, y el agua fretica y

los parmetros tensionales, en el sistema Q, sontratados explcitamente con anlisis numricos detensiones efectivas, y la incorporacin de estos

parmetros dentro de los resultados de la estimacinlas propiedades del macizo rocosos resultainapropiada. As, fue recomendable que solo loscuatro parmetros del sistema RMR (resistencia de laroca intacta, ratio RQD, espaciado dediscontinuidades, y condiciones de lasdiscontinuidades) deben ser usados para la estimacinde las propiedades del macizo rocoso si este sistematendra que ser usado.

Luego de varios aos de uso, se volvi obvio queel sistema RMR era difcil para aplicarlo en macizosrocoso que eran de muy pobre calidad. La relacinentre el RMR y las constantes m y s del criterio de

fractura de Hoek-Brown empezaba a destruirse enmacizos rocosos severamente fracturados y dbiles.

Adicionalmente, siempre que el RQD esesencialmente cero en la mayora de macizos rocososdbiles, esto vuelve necesario considerar un sistemade clasificacin alternativa. El sistema requeridodebera tomar mayor nfasis en observacionesgeolgicas bsicas de las caractersticas de los

macizos rocosos; reflejando el material, su estructuray su historia geolgica; y sera desarrolladaespecficamente para la estimacin de las propiedades



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del macizo rocoso antes que en soportes yreforzamientos de tneles. Esta nueva clasificacin,ahora llamada GSI, empez a surgir en Toronto,Canad, con los aportes del ingeniero gelogo DavidWood [Hoek et al. 1992]. El ndice y su uso para el

criterio de fractura fue luego desarrollada por Hoek[1994] y presentada en Hoek et al. [1995] y Hoek yBrown [1997], pero fue aun un sistema para rocasduras ms o menos equivalente al RMR. Desde 1998,Evert Hoek y Paul Marinos trabajaron con materialesincreblemente difciles encontrados en obras detonelera en Grecia, desarrollando el sistema GSI hastasu forma actual para incluir macizos rocoso de calidad

pobre (Figura 1) [Hoek et al. 1998; Marinos y Hoek2000, 2001]. Ahora el GSI contina evolucionandocomo el principal vehculo para datos geolgicos deentrada para el criterio de Hoek-Brown.

F igura 1: Tabla general para estimaciones del GSI desdeobservaciones geolgicas.

FUNCIONES DEL NDICE GEOLGICO DERESISTENCIA

El corazn de la clasificacin GSI es unadescripcin geolgica ingenieril cuidadosa de macizosrocoso, que es esencialmente cualitativa, porque se

pens que los nmeros en las discontinuidades muydbiles y en macizos rocosos pierden significado.Cabe resaltar que el sistema GSI nunca tuvo laintencin de reemplazar al RMR o al Q, ya que no

tiene capacidad para disear reforzamientos o soportespara macizos rocosos. El GSI por s solo no es una

herramienta para disear tneles; solo tiene la funcinde estimar las propiedades del macizo rocoso. Estntimamente relacionado con la resistencia intacta delas rocas y nunca debe ser usado como un parmetroindependiente.

El ndice est basado en una valoracin de lalitologa, la estructura y las condiciones de lassuperficies de discontinuidades dentro del macizorocoso, y es estimada por una examinacin visual demacizo rocoso en los afloramientos, en excavacionessuperficiales como en cortes de carretera, y en lascaras de tneles y ncleos de testigos. El GSI, por lacombinacin de dos parmetros fundamentales del

proceso geolgico la blocosidad del macizo y lascondiciones de las discontinuidades representa lasconstantes geolgicas que gobiernan el macizo. As, esun ndice geolgico que es simple de aplicar en el

campo.

Cabe resaltar que se intenta cuantificar la

clasificacin GSI para satisfacer la percepcin quelos ingenieros son ms felices con nmeros [Cari et

al. 2004; Sonmez y Ulusay 1999], esto es interesante,pero se debe aplicar con precaucin en orden de noperder la lgica geolgica del sistema GSI. Losprocesos de cuantificacin usados estn relacionados ala frecuencia y la orientacin de las discontinuidadesy estn limitadas a los macizos rocosos en los queestos nmeros pueden ser fcilmente medidos. Estacuantificacin no trabaja bien en macizos rocosos

disturbados tectnicamente en donde la estructuraoriginal ha sido destruida. En ese ejemplo de macizosrocosos, los autores recomiendan el uso de laaproximacin cualitativa original basada enobservaciones visuales cuidadosas. As, el sistema decuantificacin es solo vlida en los rangos de

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programa RocLab [Rocscience, Inc. 2007].Procedimientos bsicos son explicados por Hoek yBrown [1997], pero un refinamiento de las ecuacionesempricas y de la relacin entre el criterio Hoek-Brown y Mohr-Coulom han sido abordados por Hoek

et al. [2002] para rangos apropiados de tensionesencontrados en tneles y taludes. Hoel y Diaderichs[2006] recientemente presentaron nuevas ecuaciones

para estimar el mdulo de deformacin incorporandomdulos intactos medidos o estimados.

SUGERENCIAS PARA EL USO DEL GSI

Luego de ms de doce aos de aplicacin del GSIy sus variaciones para la caracterizacin de lasmacizos rocoso, este trabajo intenta resolver preguntasque han sido hechas por usuarios acerca de laapropiada seleccin del ndice para varios macizos

rocosos bajo varias condiciones.1 Cuando no usar el GSI

El sistema de clasificacin GSI basado en lasuposicin que el macizo rocoso contiene unsuficiente nmero de discontinuidades orientadas al

azar como si se comportara como un macizo

homogneo e isotrpico. En otras palabras, elcomportamiento del macizo rocoso es independientede la direccin de las cargas que se apliquen. Por lotanto, es claro que el sistema GSI no debe ser aplicadoa estos macizos rocosos en los que claramente hay unadominante orientacin estructural o estructuralmente

depende de la inestabilidad gravitacional. Sinembargo, el criterio Hoek-Brown y la tabla GSI

pueden ser aplicados con precaucin en el fallamientode dichos macizos rocosos que no estn controlados

por tal anisotropa (como en el caso de un taludcuando la familia de discontinuidadesestructuralmente dominantes buzan dentro del talud yel fallamiento ocurre a travs del macizo rocoso). Paramacizos rocosos con una estructura como la quemuestran los cuadros inferiores de la tabla GSI (Figura1), la anisotropa no es mayor problema, ya que ladiferencia en la resistencia de la roca y susdiscontinuidades circundantes es usualmente pequea.

Las anisotropas en casos de inestabilidadesdependientes de las tenciones son discutidas

posteriormente en este trabajo.

Es tambin inapropiado asignar valores de GSI encaras excavadas de rocas fuertes y duras con unas

pocas discontinuidades espaciadas a distancias desimilar magnitud que las dimensiones del tnel otaludes bajo consideraciones. En estos casos, laestabilidad del tnel o el talud ser controlada por lageometra tridimensional de las discontinuidadesintersectantes y de las caras libres creadas por laexcavacin. Obviamente, la clasificacin GSI no se

aplica en tales casos.

2 Descripcin Geolgica en la tabla GSI

Cuando se trata de macizos rocos especficos, sesugiere que la seleccin del caso apropiado dentro dela tabla del GSI no debe estar limitada a la similitud

visual con los esquemas de la estructura del macizorocoso que aparecen en la tabla. Las descripcionesasociadas deben tambin ser ledas cuidadosamente,

para as la escoger la estructura ms adecuada. El casoms apropiado puede engaar bien en algunos puntosintermedios entre el limitado nmero de esquemas odescripciones incluidas en la tabla.

3 Proyeccin de los valores del GSI dentro delsubsuelo.

Los afloramientos, taludes excavados, caras detneles, y ncleos de testigos son las fuentes mscomunes de informacin para estimar el valor del GSI

para los macizos rocoso. Pero cmo debe serproyectado o extrapolado el nmero estimado dentrodel macizo rocoso detrs de talud o delante de untnel?

Los afloramientos son fuentes extremadamentevaliosas de datos en las etapas de un proyecto, peroestos sufren de la desventaja que la relajacinsuperficial, intemperismo, y/o alteracin hayaninfluenciado significativamente en la apariencia de loscomponentes del macizo rocoso. Esta desventaja

puede superarse mediante trincheras de prueba pero, amenos que estas sean excavadas mecnicamente para

hasta una profundidad considerable, no hay garantaque se hayan eliminado los efectos de unintemperismo profundo. Un juicio es por lo tantorequerido para asignar el valor GSI ms probable en la

profundidad de la excavacin propuesta para evitarestos efectos de intemperismo y alteracin.

Los taludes excavados y las caras de los tnelesson probablemente la fuente ms confiable deinformacin para la estimacin del GSI, siempre queestas caras estn razonablemente cerca y en el mismomacizo rocoso investigado.

Los ncleos de testigos son la mejor fuente deinformacin en profundidad, pero debe ser reconocidoque es necesario extrapolar la informacinunidimensional provista por el testigo hasta el macizorocoso tridimensional in situ. Sin embargo, este es un

problema comn en todas las investigaciones conncleos de testigos, y la mayora de ingenierosgelogos estn confortables con este proceso deextrapolacin.

Para el anlisis de estabilidad de un talud, laevaluacin est basada en la anticipacin de que un

plano de falla podra pasar a travs del macizo rocoso.

La estimacin de los valores de GSI en estos casosrequiere juicio considerable, particularmente cuandoel plano de fallamiento puede pasar a travs de varias



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zonas de diferente calidad. En este caso es apropiadoestablecer un valor intermedio.

Para tneles, el ndice debe ser evaluado deacuerdo al volumen de roca involucrado para resistir

las cargas recomendablemente a un dimetroalrededor del tnel para poder comprender elcomportamiento de tneles o ms localmente en casode una estructura como un pata de elefante en arco deacero. En trminos ms generales, los modelos

numricos pueden incluir la variabilidad de los valoresde GSI en capas dentro del tnel. El doctor Edmund

Medley y Dimitrios Zekkos actualmente estnconsiderando desarrollar una funcin definiendo lavariacin del GSI con la profundidad para un casoespecfico.

4 Anisotropa

Como ya se discuti anteriormente, el criterio deHoek-Brown (u otro criterio similar) asume que elmacizo rocoso se comporta isotrpicamente y que elfallamiento no sigue una direccin preferencialimpuesta por la orientacin de una discontinuidadespecfica o una combinacin de dos o tresdiscontinuidades. En otros casos, pierde sentido el usodel GSI para representar todo el macizo rocoso, ya queel fallamiento est gobernado por la resistencia alesfuerzo cizallante de estas discontinuidades y no ladel macizo rocoso. Sin embargo algunos casos dondela tabla del GSI puede ser usado razonablemente hansido discutidos con anterioridad.

Sin embargo, en un anlisis numrico queenvuelve una nica discontinuidad bien definida comouna zona de cizalla o una falla, el a veces apropiadoaplicar el criterio de Hoek-Brown para todo el macizorocoso en su conjunto y sobreponer estadiscontinuidad como un elemento significativamentems dbil. En este caso, el valor del GSI asignado almacizo rocoso debe ignorar esta nica discontinuidadmayor. Las propiedades de esta discontinuidad puedenentrar en la parte inferior de la tabla del GSI o quizrequiera un enfoque diferente, como un anlisis decizalla en laboratorio de los rellenos de arcilla suave.

En trminos generales, cuando el confinamientoest presente, el rgimen dependiente de las tencioneses controlado por la anisotropa del macizo rocoso(como en pizarras, filitas, etc.). Una discusin delcomportamiento de la anisotropa del macizo rocosoen tunelera bajo los sistemas de clasificacincomunes es presentada por Button et al. [2004]. Enestos casos, sera necesario desarrollar un GSIdependiente de la orientacin. Esta es una ideareciente para intentar simplificar el tratamiento de los

problemas de anisotropa. Sin embargo, en vista de laposible complicacin en el comportamiento del GSI,un enfoque alternativo del UCS () dependiente dela orientacin debe ser usado. Esto es ms lgico

desde un punto de vista fsico y, siendo casicompletamente intercambiable con el GSI desde un

punto de vista matemtico, debera trabajar igual debien. El valor del GSI en este caso tendra que ser alto,y la resistencia del macizo rocoso sera determinada

por el valor del dependiente de la orientacin.

Con la capacidad de las microcomputadoras dehoy en da, es tambin posible el modelamiento deanisotropas por la superposicin de un largo nmerode discontinuidades en un macizo rocoso isotrpico alque se le asigna un valor de GSI alto. A estasdiscontinuidades se les pueden asignar caractersticasde esfuerzo cizallante y de rigidez que pueden simularlas propiedades de esquistosidad, planos deestratificacin, y discontinuidades en general dentrodel macizo rocos. Se ha encontrado que estos modelostrabajan bien y dan resultados que se comparan bien

con las soluciones de anisotropa tradicionales.

5 Apertura de Discontinuidades

Las caractersticas de resistencia y de deformacinde un macizo rocoso son dependientes delentrelazamiento de las piezas individuales de rocaintacta que hacen el macizo. Obviamente, la aperturade las discontinuidades que separan estas piezasindividuales tiene una importante influencia en las

propiedades del macizo rocoso.

No hay una referencia especfica para la aperturade las discontinuidades en la tabla del GSI, pero si hayun factor de perturbacin D que ha sido

proporcionado en las versiones ms recientes delcriterio de fractura de Hoek-Brown [Hoek et al. 2002]y tambin es usado en la aproximacin de Hoek yDiaderichs [2006] para estimar el mdulo dedeformacin. Los rangos de este factor van de D=0

para macizos rocoso no perturbados, como aquellosexcavados por una tuneladora TBM, hasta D=1 paramacizos rocosos disturbados, como en los taludes deuna mina a cielo abierto que han sido sujeto a unavoladura de produccin muy fuerte, Este factor nos

permite incluir la perturbacin del entrelazamiento delas piezas individuales de roca como el resultado de laapertura de las discontinuidades. La influencia de estefactor es de gran significancia para calcular el factorde seguridad.

En esta etapa, hay relativamente pequeasexperiencias en el uso de este factor, y sera necesarioajustar su participacin en las ecuaciones con msevidencias de campo acumuladas. Sin embargo, lasexperiencias hasta hoy sugieren que este factor si

provee una estimacin razonable de la influencia deldao debido a la relajacin de las tenciones o voladuraen las caras excavadas de roca. Cabe resaltar que estedao decrece con la profundidad dentro del macizorocoso y, en los modelamientos numricos, esgenialmente apropiado simular esta disminucin



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mediante la divisin del macizo rocoso en un nmerode zonas con la aplicacin de menores valores del Den zonas sucesivas mientras incremente la distanciadesde la cara visible. Pero en el otro lado, en lostaludes de grandes minas a cielo abierto en que la

voladura puede involucrar muchas toneladas deexplosivos, este dao puede ser observado hasta 100mo ms dentro de las caras del talud excavado. Este

puede ser un caso para D=1 y hay una larga reduccinen la resistencia cizallante asociada con el daosufrido. Hoek y Karzulovic [2000] han dado algunasguas en el alcance de este dao y su impacto en las

propiedades en el macizo rocoso. Para taludes deingeniera civil y excavaciones de cimentacin, eldao de voladura es mucho ms limitado en ambas laseveridad y la extensin y el valor del D esgeneralmente bajo.

Este problema se convierte menos significante enmacizos rocoso dbiles y tectnicamente disturbados,como las excavaciones son generalmente llevadas acabo por mtodos mecnicos blandos y la cantidad

de superficie daada es despreciable comparada al queya existe en el macizo rocoso.

6 El ndice de Resistencia Geolgica a grandesprofundidades

En rocas duras a grandes profundidades (como a1000 metros o ms) la estructura del macizo rocoso estan compacta que el macizo rocoso se comporta cercaal de una roca intacta, el valor del GSI se aproxima a100 y la aplicacin del sistema GSI ya no tienevalidez.

El proceso de fractura que controla la estabilidadde las excavaciones subterrneas bajo estascondiciones es dominada por el inicio de la fracturafrgil y su propagacin, que dirigen eldesprendimiento, la cada, y, en casos extremos, lasexploraciones de rocas (rock bursts). Considerablesesfuerzos de investigacin se han hecho para estudiareste inicio del proceso de fractura, y Diederichs et al.[2004] proporciona un resumen til de este trabajo.

Cuando la disturbacin tectnica ha tenidoimportantes consecuencias y persiste con la

profundidad, estos comentarios no son vlidos y latabla del GSI puede ser aplicable, pero debera serusado con precaucin.

7 Discontinuidades con relleno de materiales

La tabla del GSI puede ser usada para estimar lascaractersticas de los macizos rocos condiscontinuidades con materiales de relleno usando lasdescripciones en la columna para las condiciones delas discontinuidades malas o muy malas. Si el

material de relleno es sistemtico y grueso (como

cuando es mayor a algunos centmetros) o existenzonas de cizalla con materiales arcillosos, entones esrecomendable el uso de la tabla del GSI para macizosrocosos heterogneos (discutido ms adelante).

8 Influencia del aguaLa resistencia cizallante del macizo rocoso es

reducida por la presencia de agua en lasdiscontinuidades o en los materiales de rellenoscuando estas son propensas a deteriorarse comoresultado al cambio en el contenido de humedad. Estoes particularmente vlido en las condiciones de lasdiscontinuidades regulares a muy malas, donde un

desplazamiento hacia la derecha debera hacerse paracondiciones hmedas. Este desplazamiento hacia laderecha es ms substancial en los rangos de macizosrocosos de ms baja calidad (en las ltimas columnas

y filas de la tabla).La presin del agua es tratada con anlisis de

resistencia efectivas en el diseo, y es independientede la caracterizacin del macizo rocoso mediante elGIS.

9 Macizos rocosos intemperizados

Los valores del GSI para macizos rocososintemperizados son desplazados a la derecha de los delmismo macizo rocoso que no estn intemperizados. Sila interperizacin ha penetrado dentro de las piezas deroca intacta que conforman el macizo (como en

granitos intemperizados), entonces la constante yla resistencia a la compresin no confinada delcriterio de Hoek-Brown debe tambin ser reducida. Sila meteorizacin ha penetrado la roca en medida quese han perdido las discontinuidades y la estructuramisma, entonces el macizo rocoso debe ser evaluadocomo un suelo y el sistema GSI ya no se puedeaplicar.

10 Macizos Rocosos Heterogneos yLitolgicamente Variados o Complejos

El GIS ha sido extendido para acomodarse a lasms variados tipos de macizos rocosos, incluyendo alos macizos rocosos cizallados de extremadamentemala calidad (como limolitas, lutitas o filitas) a vecesintercaladas con rocas duras (como areniscas, calizas ocuarcitas). Una tabla GSI para flysch, una formacinlitolgicamente heterognea tpica con perturbacintectnica, ha sido publicada por Marinos y Hoek[2001]. Esta tabla ha sido recientemente revisada yest reproducida en la Figura 2. Esta revisin est

basada en una experiencia reciente de variasconstrucciones de tneles en Grecia. Incluye casos delimolitas con pequeas perturbaciones y una granvariedad de casos de limolitas intercaladas con rocas

de buena calidad (como areniscas).



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Figur a 2: El ndi ce de Resistencia Geolgica par a maci zos rocosos heterogneos como Fli sch.

Un nuevo GSI ha sido presentado por Hoek et al.[2005] (Figura 3) para macizos rocososlitolgicamente variados pero no perturbadostectnicamente, como molasas. Las molasas consistenen una serie de sedimentos no perturbadostectnicamente de arenisca, conglomerados, limolitasy margas producidos por la erosin de las montaasluego de una fase final de orogenia. Las molasas secomportan de manera muy diferente que los flysch, loscuales tienen la misma composicin pero han sidodisturbados tectnicamente durante la orogenia. Ellasse comportan como un macizo rocoso continuocuando han sido confinados en profundidad y los

planos de estratificacin no aparecen tan definidoscomo superficies de discontinuidad. Cerca de lasuperficie las capas de la formacin son perceptibles ysolo en as pueden existir similitudes con la estructurade algunos tipos de flysch.

En el diseo, las propiedades de la roca intactay el deben tambin ser consideradas. Se debeusar un promedio ponderado de las propiedades de

los estratos fuertes y dbiles.

Marinos et al. [2006] recientemente ha presentadouna descripcin cuantitativa, usando el GSI, para losmacizos rocoso dentro de un complejo ooltico.

Se ha incluido muchos tipos que varan debido a surango de tipos petrogrficos, su deformacin tectnicay su alteracin (Figura 4). La estructura de varios tiposde macizos rocosos, incluyendo tipos masivamentefuertes a dbiles cizalladas, tienen condiciones de susdiscontinuidades, en la mayora de los casos, deregularas a muy pobres debido a que han sidoafectados por serpentinizacin y cizallamiento. Entunelera, esta descripcin permite la estimacin deun rango de propiedades y el entendimiento delcambio dramtico de condiciones estables a muyseveras dentro de la misma formacin a la misma

profundidad.

11 Rocas de baja resistencia de edades recientes

Cuando rocas como margas, lutitas, limolitas yareniscas dbiles son desarrolladas en condicionesgeolgicas estables en un ambiente post-tectnico,normalmente presentan una estructura simple sin ocon pocas discontinuidades. Cuando estas rocasforman macizos sin discontinuidades, el macizo rocos

puede ser tratado como intacto con parmetrosingenieriles dados directamente de los ensayos delaboratorio. En estos casos la clasificacin GSI no esaplicable.

En casos donde las discontinuidades estnpresentes, debera ser aplicada la tabla GSI para



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macizos rocosos blocosa o masiva(Figura 1). Lasdiscontinuidades en rocas dbiles, siempre y cuandotambin contengan un limitado nmero dediscontinuidades, no pueden ser mejor que regulares

(usualmente regulares o malas); as, los valores de

GSI tienden a ser en el rango de 45 a 65. En estoscasos, la baja resistencia del macizo rocoso resulta dela baja resistencia intacta .

Fi gura 3: Tabla GSI para molasa confi nadas (Apli cadopr in cipalmente en tunelera).

PRECISIN DEL SISTEMA DECLASIFICACIN GSI

El sistema cualitativo GSI trabaja bien para la

ingeniera geolgica ya que es consistente con laexperiencia en describir rocas y macizos rocososdurante el logueo y el mapeo. En algunos casos, losingenieros tienen a sentirse incmodos con el sistema

porque no contiene parmetros que pueden sermedidos pretendiendo mejorar la precisin en laestimacin de los valores del GSI.

Los autores no comparten esta preocupacin, yaque ellos creen que no tiene significado el tratar deasignar un nmero preciso al valor del GSI paramacizos rocosos tpicos. En todos los casos salvo loscasos ms simples, el GSI es descrito mucho mejor

asignando un rango de valores. Para propsitosanalticos, este rango debera estar definido por una

distribucin normal promediada y los valores dedesviacin estndar asignadas segn el sentido comn.El GSI, con sus principios cualitativos de descripcingeolgica, no es restringido por la ausencia de buenosafloramientos rocosos o la limitacin de descripciones

cuantitativas de logueo.

F igura 4: Rangos de GSI para complejos Ofioticos dePeridoti tas y Serpenti nas.

Aunque el GSI es un sistema totalmenteindependiente, en el periodo inicial de su aplicacin

era necesario correlacionar o ajustar los valores deRMR o Q a los del GSI para tener la los datos deentrada necesarios para el criterio de Hoek-Brown.Aunque este procedimiento funciones con los macizosrocosos de mejor calidad, no es confiable en losrangos de macizos rocoso dbiles (como de GSI


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sistemas de clasificacin han sido usados, es necesarioun tipo de correlacin con estos otros sistemas. Endichos casos, sera muy til consultar el trabajo deTzamos y Sofianos [2006]. Los cuatro sistemas declasificacin-caracterizacin (RMR, Q, RMi

[Palmstrm 1996) y el GSI) son investigados y todoslos sistemas de calificacin estn agrupados en un unatabla de fbrica ndice comn. Se hace recordar allector no perder la visin del mundo geolgicoconsiderado en dichas correlaciones.

EL GSI Y LOS DOCUMENTOSCONTRACTALES

Uno de los problemas de contrato ms importantesen la construccin sobre rocas y particularmente entunelera que es la cuestin de las condicionessubterrneas cambiantes. Hay invariablementediscusiones entre los propietarios y la empresacontratada en la naturaleza del terreno especificado enel contrato y el encontrado realmente durante laconstruccin. Para solucionar este problema, hahabido una tendencia a especificar las condicionesanticipadamente en trminos de clasificaciones detunelera. Ms recientemente, algunos propietarios hanusado la clasificacin GSI para estos propsitos y elautor est fuertemente en contra de esta tendencia.

Como se discuti antes en este trabajo, el GSI fuedesarrollado nicamente con el propsito de estimarlas propiedades del macizo rocoso. Por lo tanto, el GSIsolo es un elemente en el proceso de diseo detunelera y no debe ser usado, por su cuenta, paraespecificarlas condiciones de tunelera. Debe serasociado con la resistencia de la roca intacta, laconstante petrogrfica y todas las caractersticas(como la anisotropa) del macizo rocoso que puedenimponer un modo diferente de fallamiento diferente alde un macizo rocoso isotrpico con una resistenciahomognea.

El uso de cualquier sistema de clasificacin paraespecificar con anticipacin las condiciones detunelera es siempre un problema ya que estossistemas tienen una abierta posibilidad deinterpretaciones, dependiendo de la experiencia y elnivel de conservatismo del observador. Esto puederesultar en cambios significativos en el tipo de

excavacin o soportes y puede tener importantesconsecuencias financieras.

El reporte geotcnico base [Essex 1997] fueintroducido en un intento de solucionar algunasdificultades y ha atrado una cantidad creciente deatencin internacional en tunelera.

CONCLUSIONES

La caracterizacin de macizos rocoso tiene unimportante rol, no solo para definir un modeloconceptual de la geologa del sitio, pero tambin para

la cuantificacin necesaria para los anlisis para

asegurar que la idealizacin (modelamiento) nomalinterpretar la realidad [Knill 2003]. Si esto selleva a cabo en conjunto con un modelamientonumrico, la caracterizacin del macizo rocoso

presenta la perspectiva de un mucho mejorentendimiento de la mecnica del comportamiento delmacizo rocoso [Chandler et al. 2004]. El sistema GSItiene un considerable potencial para el uso en laingeniera de rocas ya que permite cuantificar muchascaractersticas de un macizo rocoso, as como lamejorar la lgica y reducir la incertidumbre ingenieril.Su uso permite evaluar la influencia de las variables,de las que estn hechos los macizos rocosos, y as elcomportamiento del macizo rocoso puede serexplicado ms claramente. Uno de las ventajas delGSI es que el razonamiento geolgico incorporado

permite ajustar sus calificaciones para cubrir un

variado rango de macizos rocosos y condiciones, peroesto tambin nos permite entender los lmites de suaplicacin.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo es el resultado de un proyectocofinanciado por el Fondo Social Europeo (75%) y losRecursos Nacionales de Grecia (25%)-ProgramaOperacional para el Entrenamiento Educacional yVocacional II (EPEAEK II) y particularmente elPrograma PYTHAGORAS

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el Índice de resistencia geológica gsi, una herramienta de caracterización para evaluar las...

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