mecánica de rocas túneles

8/9/2019 mecánica de rocas túneles

http://slidepdf.com/reader/full/mecanica-de-rocas-tuneles 1/440

Ing. VICTOR TOLENTINO YPARRAGUIRRE Msc.

APLICACIÓN DE LA MECANICA DE

LAS ROCAS EN TUNELERIA

Lo que nos crea problemas no son las cosas que noconocemos; sino las que creemos conocer con certeza.

Presidente Dwight Eisenhowe

•CURSO METODOS DEEXCAVACION DE TUNELES



En mecánica de rocas que están sobre todo interesadosen predecir el futuro. ¿Qué pasará si un túnel ocaverna de un tamaño específico se construye en este

macizo rocoso en esta orientación? ¿Qué pasaría si eltúnel o caverna se construyeron en una orientacióndiferente o una diferentes profundidades?

Las respuestas a este tipo de preguntas son necesariaspara rocas de diseño de ingeniería. El ingeniero derocas tiene que tener una capacidad de predicción: sin

ella no hay ninguna base para diseño coherente.HUDSON, 2010



- Geología- Tensión de Rocas- Roca intacta- Fracturas- Propiedades del macizo rocoso- Flujo de agua

- Ingeniería de las actividades- Modelado

LOS FACTORES IMPORTANTES EN MECANICA DE ROCASSON:



La caracterización de roca

tensionada en un sitio

Tensión Natural: La tensión in Situ que existe previa para ingeniería.Tensión Inducida: El estado de tensión natural perturbada por la ingeniería.Tensión Gravitacional: El estado de tensión causado por el peso de encima de la roca.Tensión Tectónico: El estado de tensión causado por el movimiento de las placas tectónicas.

Tensión Residual: El estado de tensión causado por la actividad tectónica anterior.Tensión Térmica: El estado de tensión causado por el cambio de temperatura.Paleo Tensión: Una tensión natural anterior que ya no está actuando.Cerca a la tensión de campo: El estado de tensión en la región de una perturbación de la ingeniería.Tensión de campo lejano: El estado de tensión más allá del campo cercano.Tensión Local: El estado de tensión en una región de interés.



Se producen desprendimientos de roca?

La fuerza de la roca en comparación

con los valores de tensión local.

Túneles paralelos para la

tensión principal en Situ,están sujetos para menor

concentración de tensiones.

El desprendimiento puede

comenzar para producirse

aproximadamente la mitad de

la resistencia a la compresión

uniaxial.

•

Excavacióncon tensiones

inducidas

alrededor de la

excavación

Diagrama de tensión en el trabajo por el Dr. Erik Johansson, Saanio y

Riekkola, Finlandia



•H/W=3 •H/W=1.5 •H/W=1 •H/W=2 •H/W=0.5

•Rock Failure Process Analysis (RFPA)

•Simulando con

RFPA



Los avances en los conocimientos de las propiedades de la roca intacta

Capacidad de modelar numéricamente roca transversalmente isótropo

con fallas.



Los principales problemas de estabilidad mecánica están relacionadas con laliberación de bloques roca y tensión inducido por desprendimiento

•la gravedad inducida

estructuralmente controla el

movimiento del bloque.

•generalmente se encuentra en

roca frágil, bloques y macizo

rocoso.



La formación de bloques de roca – bloques tetraédricos

están formados por tres planos de fractura

y la superficie de la excavación



Caracterización de las fracturas en un sitio



Permeabilidad

Hardarson y Haraldsson (1998)

describir la construcción de untúnel de carretera en el oeste deIslandia hacia el norte. Las aguassubterráneas corre a lo largo de loscontactos de lava y enfriamientode las articulaciones, las fallas y

diques siendo el principal drenajenatural.

Túnel de entradas de hasta 50 l / s/ km. Sin embargo, el flujo deagua de 2500 - 3000 l / s seencontró inesperadamente de un

conducto natural abierto enasociación con una gran falla NW-SE y un dique basáltico deintersección.



•Hidrogeológicamente el modelo puede ser complicado!



Cuando una excavación se realiza en un

macizo rocoso, hay tres efectosprincipales:

1. La roca se mueve hacia el interior2. El estado de tensión se altera3. La presión del agua se reduce para

la presión atmosférica en la excavación

C d ió li i



•El EDZ (zona de excavación de Disturbios)se genera por dos tipos de perturbaciones.

•a) las perturbaciones inevitables para lamasa de rocosa: causadas por el espacioexcavado ,movimiento de rocas, los cambiosde tensión, y la alteración de lacircunstancias hidrogeológicas, como seilustra para la izquierda;

•b) la perturbación adicional a la masa deroca causado por el método de excavación:es decir, por el utilización de una tuneladora

o perforación / voladura.

•Cuando una excavación se realiza en un macizorocoso, hay tres efectos principales:1.La roca se mueve hacia el interior

•2.El estado de tensión se altera3.La presión del agua se reduce parala presión atmosférica en la excavación


http://slidepdf.com/reader/full/mecanica-de-rocas-tuneles 18/440Ing. VICTOR TOLENTINO YPARRAGUIRRE Msc.

CLASIFICACION GEOMECANICA DE

LAS ROCASUSO Y MAL USO

•CURSO METODOS DEEXCAVACION DE TUNELES



HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES

“LAS CLASIFICACIONESGEOMECANICAS SON UN METODO DEINGENIERIA GEOLOGICA QUE

PERMITE EVALUAR ELCOMPORTAMIENTO GEOMECANICODE LOS MACIZOS ROCOSOS, Y DE

AQUÍ ESTIMAR LOS PARAMETROSGEOTECNICOS DE DISEÑO Y EL TIPODE SOSTENIMIENTO DE UN TUNEL”




• LAS CLASFICACIONES LLEVAN MASDE 100 AÑOS EN USO, PERO ES APARTIR DE LA DECADA DE LOS AÑOS70 CUANDO SE EXTIENDEN MAS

INTERNACIONALMENTE.• SE INICIA CON LA CLASIFICACIÓN DE

BIENIASWSKI (1973) Y BARTON, LIEN YLUNDE (1974) QUIENESCONTRIBUYERON DEFINITIVAMENTEA SU RAPIDA ACEPTACION YEXPANSION.




HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES• CLASIFICACION DE ROCAS DE TERZAGHI (1946).• CLASIFICACION DE STINI Y LAUFFER (1958).• CATERPILLAR TRACTOR Co.(1966)

• OBERT & DUVAL (1967) PARA MINERIA.• EGE (1968) TUNELES R.RISTALINAS.• KRUSE et al (1969) REVESTIMIENTO TUNELES.• GOODMAN & DUNCAN (1971) TALUDES.• LAUBASHER (1974) PARA MINERIA.• CLASIFICACION DE WICKHAM et al., 1972 R.S.R.• CLASIFICACION CSIR DE MACIZOS ROCOSOS FISURADOS (1973)

COAUTOR BIENIAKSKI.• INDICE DE CALIDAD TUNELERA BARTON (1975).• CLASIFICACION DE PROTODIAKONOV (1976).• CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (1979).• CLASIFICACION SRC (1983) DE GONZALES DE VALLEJO.• ROMANA (1985).• CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (1989).

• PALMSTROM ( 1995) INDICE Rmi.• CLASIFICACION DE RABCEWICZ (NATM)NORMA ALEMANA.



22

PRINCIPALES

CLASIFICACIONESGEOMECANICAS

EN LA INGENIERIA



LA CLASIFICACION DE LAS ROCASDE TERZAGHI

• PROPUSO ESTA CLASIFICACION PARA CALCULAR LAS CARGAS

QUE DEBEN SOPORTAR LOS MARCOS DE ACERO EN LOS TUNELES.• EXPERIMENTO EN TUNELES FERROCARRILEROS CON REFUERZO

DE ACERO EN LOS ALPES.• DESTACA LA IMPORTANCIA DE LA EXPLORACION GEOLOGICA QUE

DEBERA HACERSE ANTES QUE SE TERMINE EL DISEÑO Y SOBRE

TODO INSISTE EN CONSEGUIR INFORMACION SOBRE LOSDEFECTOS EN LA FORMACION DE LA ROCA.“DESDE EL PUNTO DE VISTA DE INGENIERIA, EL CONOCIMIENTODEL TIPO DE DEFECTO EN LA ROCA Y EN SU INTENSIDAD PUEDESER MAS IMPORTANTE QUE EL TIPO DE ROCA QUE SE PUEDAENCONTRAR. POR LO TANTO, DURANTE LA EXPLORACION HAY

QUE DAR ESPECIAL ATENCION A LOS DEFECTOS DE LA ROCA. ELINFORME GEOLOGICO DEBERA CONTENER UNA DESCRIPCIONDETALLADA DE LOS EFECTOS OBSERVADOS EN TERMINOSGEOLOGICOS. TAMBIEN DEBERA MENCIONAR LA ROCADEFECTUOSA EN TERMINOS DE TUNELEO, COMO POR EJEMPLO:ROCA EN BLOQUE, JUNTEADA, ROCA QUE SE COMPRIME O

EXPANDE.”



INQUIETUD DE TERZAGHI??



INQUIETUD DE TERZAGHI?

LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS




DEFINE LOS TERMINOS DE TUNELEO COMO SIGUE:

ROCA INALTERADA, no tiene fisuras ni ramales. Por lo tanto,cuando se rompe, lo hace a través de la roca sana. Debido al dañoque se hace a la roca con el uso de explosivos, pueden caer deltecho desgajes de roca varias horas o varios dias despues de lavoladura. Esta condición se llama desprendido. La roca dura,inalterada, también puede verse afectada por chasquidos, lo que

implica la separación espontánea y violenta de láminas de roca delas paredes o del techo. ROCA ESTRATIFICADA, esta constituída por capas unitarias con

pocas o ninguna resistencia a la separación a lo largo del planolimítrofe entre estratos. La capa puede haberse debilitado o nodebido a fracturas transversales. Los desprendimientos soncomunes en este tipo de rocas.

ROCA MEDIANAMENTE FISURADA, tiene fisuras y ramaleos perolos bloques entre las juntas están soldados o tan intimamenteembonados que las paredes verticales no necesitan refuerzo. Enrocas de este tipo, se puede encontrar a la vez el desprendimiento

y el chasquido.





DEFINE LOS TERMINOS DE TUNELEO COMO SIGUE:

ROCA AGRIETADA EN BLOQUES, es una roca químicamenteinalterada o casi inalterada, cuyos fragmentos se encuentrantotalmente separados unos de otros y no embonan. Esta clase derocas puede necesitar además laterales en las paredes.

ROCA TRITURADA, pero químicamente sana tiene la apariencia deser un producto de trituradora. Si los fragmentos, en su mayoría o

todos son del tamaño de arena y no ha habido recementación, laroca triturada que esta abajo del nivel de las aguas freáticas tienenlas propiedades de una arena saturada.

ROCA COMPRIMIDA, avanza lentamente en el túnel sin aumentoperceptible de volumen. Un prerequisito de compresión es unporcentaje elevado de partículas microscópicas osubmicrocópicas de micas o de minerales arcillosos de pocaexpansibilidad.

ROCA EXPANSIVA, avanza básicamente en el túnel debido a supropia expansión. La capacidad de esponjamiento parece estarlimitada a las rocas que contienen minerales arcillosos como la

montmorillonita, con una alta capacidad de expandirse.

DIAGRAMA DE CARGA DE ROCA SOBRE UN



DIAGRAMA DE CARGA DE ROCA SOBRE UNTUNEL (TERZAGHI,1946)

DIAGRAMA DE CARGA DE ROCA SOBRE



DIAGRAMA DE CARGA DE ROCA SOBREUN TUNEL (TERZAGHI,1946)





EL CONCEPTO USADO POR TERZAGHI REPRESENTA ELMOVIMIENTO DE ROCA SUELTA HACIA EL TUNEL.

Durante la construcción del Túnel habrá algun rejalamiento de lacohesion de la formación rocosa arriba y en los lados del túnel.

La rocas suelta dentro del área a c d b tendera a interrumpir en eltúnel.

A este esfuerzo se opondran fuerzas de fricción a lo largo de loslímites laterales a c y b d y estas fuerzas de fricción transfieren laparte más importante del peso de la carga de roca W al material delos lados del túnel.

El techo y los lados del túnel no tienen que soportar más queelresto de la carga que equivale a una altura Hp.

El ancho B1 de la zona de la roca donde existe movimiento,dependerá de las caracteristicas de la roca y de las dimensiones Hty B del túnel.TERZAGHI REALIZO MUCHAS PRUEBAS EN MAQUETAS,UTILIZANDO ARENA SIN COHESION PARA ESTUDIAR LA FORMADE LO QUE EL LLAMABA EL “ARCO DEL SUELO” ENCIMA DELTUNEL.

LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS TERZAGHI



LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS TERZAGHICLASIFICA LOS TERRENO EN 9 TIPOS ATENDIENDOESENCIALMENTE A LAS CONDICIONES DE FRACTURACION EN LASROCAS Y A LA COHESION O EXPANSIVIDAD EN LOS SUELOS.

Considera la disposicion de la estratificación respecto al túnel en laprevisión de desprendimientos que se resumen en tres normasespecificas:

Con estratificación vertical el techo sera estable en general, pero sepuedne producir caidas de bloques en una altura de 0.25 B (B es el

ancho del túnel). Con estratificación horizontal de gran potencia y con pocas juntas, la

la excavación sera estable sin roturas. Con estratificación horizontal de pequeña potencia y/o gran cantidad

de juntas, en el techo se desarrollarán roturas, formándose un arcoapuntándo sobre el túnel, con anchura la de este y altura la mitad dela dimensión anterior. Este proceso es progresivo y se detendrá si secoloca rápidamente un sostenimiento.LO VALORES DE TERZAGHI SON DE APLICACIÓN PARADIMENSIONES DE SOSTENIMIENTOS CLASICOS CERCHA YHORMIGON, QUE SE CONSIDERAN CONSERVADORES PARA

ROCAS DE BUENA CALIDAD Y SU CAMPO DE APLICACIÓN ESPARA TUNELES DE TAMAÑO MEDIO DEL ORDEN DE 8 METROS.

CLASIFICACION DE TERZAGHI (1946)




ESTADO DE LA ROCACARGA DE ROCA Hp

(pies)OBSERVACIONES

DURA Y MASIVA CEROSólo se necesita refuerzo escaso si haydesprendimiento o chasquido

DURA PERO ESTRATIFICADA OESQUISTOSA

0 a 0.5 B Refuerzo escaso más que nada comoprotección contra desprendimientos

La carga puede cambiar en forma errática deun punto a otro.

MASIVA, LIGERAMENTEFISURADA

0 a 0.25 B

MEDIANAMENTE FRACTURADAEN BLOQUES ALGO ABIERTOS

0.25 B a 0.35 (B + Ht) No hay presión lateral.

MUY FRACTURADA EN BLOQUESY LAS FRACTURAS ABIERTAS

(0.35 a 1.10) (B + Ht) Poca o ninguna presión lateral.

TOTALMENTE TRITURADASPERO QUIMICAMENTEINALTERADA

1.10 (B + Ht)

Presiones laterales considerables. Losefectos de las infiltraciones hacia el piso deltúnel requieren apoyo contínuo para laspartes bajas de los marcos o bien marcocirculares.

ROCA COMPRIMIDAPROFUNIDIDAD MODERADA

(1.10 a 2.20)(B + Ht) Considerable presión lateral. Se requiereplantilla apuntalada. Es preferible usarmarcos circulares.ROCA COMPRIMIDA A GRAN

PROFUNDIDAD(2.10 a 4.50)(B + Ht)

ROCA EXPANSIVAHasta 250 pies,independientemente del

valor (B + Ht)

Marcos circulares indispensables. En casos

extremos, usese refuerzo elástico.




CLASIFICACION DE TERZAGHI (1946)CLASE TERRENO

TIPO DETERRENO

CARGA DE ROCA Hp (m)OBSERVACIONES

INICIAL FINAL

1 ROCA DURA Y SANA CERO CERO Revestimiento solo si hay caida de bloques.

2 ROCA DURA.ESTRATIFICADA OESQUISTOSA

...... ------------- Depende de buzamiento. Caida de bloquesprobable.

3 ROCAMASIVA.MODERADAMENTEDIACLASADA.

---------- 0 a 0.25 BCaida de bloques probable. Empuje lateral sihay estaratos inclinados.

4 ROCAMODERADAMENTEFRACTURADA.

BLOQUES Y LAJAS

----------0.25 B a 0.35 (B +

Ht)

Necesita entibación rápida. Empuje lateral

pequeño.

5 ROCA MUY FRACTURADA ---------(0.35 a 1.10) (B +Ht)

Entibación inmediata. Empuje lateralpequeño.

6 ROCACOMPLETAMENTEFRACTURADA PERO SINMETEORIZACION

---------- 1.10 (B + Ht)Entibación continua. Empuje lateralcosiderable.

6´GRAVA ARENA

DENSA0.54 a 1.2(B+H)

0.62 a 1.38 (B+H)Los valores mas altos corresponden agrandes deformaciones que aflojan el terreno.

6” GRAVA ARENA

SUELTA0.94 a 1.2(B+H)

1.08 a 1.38 (B+H) Empuje lateral. Ph=3.0 y (Hr Ho,5H)

7SUELOCOHESIVO

PROFUNDIDADMODERADA

1.1 a 2.1 (B+H) Fuerte empuje lateral.

8SUELOCOHESIVO

PROFUNDIDADGRANDE

2.1 A 4.5 (B+H) Entibación contínua con cierre en la base

9SUELO O

ROCAEXPANSIVA

EXPANSIVO Hasta 80 m. Seacual sea (B+H) Entibación contínua y circular (y deformableen casos extremos)

LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS DE STINI Y LAUFFER



LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS DE STINI Y LAUFFERSTINI, EN SU MANUAL DE GEOLOGIA DE TUNELES PROPUSO UNACLASIFICACIÓN DE LOS MACIZOS ROCOSOS (1958) Y COMENTO MUCHASDE LAS CONDICIONES ADVERSAS QUE PUEDEN ENCONTRASE EN ACONSTRUCCION DE TUNELES. INSISTIO SOBRE LA IMPORTANCIA DE LOS

DEFECTOS ESTRUCTURALES DE LA ROCA Y DESACONSEJO QUE SEEXCAVARA PARALEO AL RUMBO DE DISCONTINUIDADES MUY INCLINADAS. MIENTRAS QUE TERZAGHI Y STINI ESTUDIABAN LA INESTABILIDAD EN

RELACION CON EL TIEMPO EN LOS TUNELES, FUE LAUFFER QUIEN LLAMOLA ATENCION SOBRE LA IMPORTANCIA DEL TIEMPO QUE PERMANECIANESTABLES LAS EXCAVACIONES EN DIFERENTES TIPOS DE ROCA, INCLUSO

EN MINAS ABANDONADAS. EL TIEMPO DE SOSTEN ES EL LAPSO DURANTE EL CUAL UNA EXCAVACIONSERA CAPAZ DE MANTENERSE ABIERTA SIN ADEME, MIENTRAS QUE ELCLARO ACTIVO ES EL CLARO SIN ADEME MAS GRANDE EN EL TUNELENTRE EL FRENTE Y LOS REFUERZOS.

LAUFFER PENSO QUE EL TIEMPO SE SOSTEN ES UN CLARO ACTIVO

CUALQUIERA ESTA RELACIONADO CON LAS CARACTERISTICAS DE LAROCAEL TRABAJO DE STINIY LAUFFER QUE SE PUBLICO EN ALEMAN HA DESPERTADOPOCO INTERES EN EL MEDIO DE HABLA INGLESA. SIN EMBARGO HA TENIDO UNAINFLUENCIA DTERMINANTE EN LOS SISTEMAS DE CLASIFICACION MAS RECIENTESCOMOLOS QUE PROPUSIERON BREKKE Y HOWARD Y BIENIAWSKI.LA CLASIFICACION ORIGINAL FUE MODIFICADA TAMBIEN POR PACHER et al. (1974)

QUE AHORA FORMA PARTE DE LA PROPUESTA GENERAL DE TUNELERIA CONOCIDACOMO EL METODO AUSTRIACO DE TUNELERIA.





< S

> S

RELACION ENTRE LA LONGITUD LIBRE Y EL TIEMPO



RELACION ENTRE LA LONGITUD LIBRE Y EL TIEMPONECESARIO PARA SOSTENIMIENTO (LAUFFER)

LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS DE STINI Y



LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS DE STINI YLAUFFER

TIPOLONGITUD

LIBRETIEMPO

ESTABLEDESCRIPCION

A 4 m. 20 AÑOS SANA

B 4 m. 6 MESES ALGOFRACTURADA

C 3 m. 1 SEMANA FRACTURADA

D 1.5 m. 5 HORAS FRIABLE

E 0.8 m. 20 MINUTOS MUY FRIABLE

F 0.4 m. 2 MINUTOSDE EMPUJEINMEDIATO

G 0.15 m. 10 SEGUNDOSDE EMPUJEINMEDIATOFUERTE

SEGÚN LAUFFER, EL TIPO A NO NECESITA SOSTENIMIENTO, LOS TIPOS B YC NECESITAN SOSTENIMIENTO DE TECHO, EL TIPO D REQUIERE CERCHASLIGERAS, EL TIPO E CERCHAS PESADAS, Y LOS TIPOS F Y G REQUIEREN

SOSTENIMIENTO PESADO INMEDIATO EN EL FRENTE.

INDICE DE DESIGNACION DE LA CALIDAD



INDICE DE DESIGNACION DE LA CALIDADDE LA ROCA (R.Q.D.)

DESARROLLADO POR DEERE EN 1967.

SE DESARROLLO PARA PROVEER UN ESTIMADO CUANTITATIVO DE LACALIDAD DE LA MASA ROCOSA, A PARTIR DE LOS TESTIGOS DEPERFORACION DIAMANTINA.

EL RQD ES DEFINIDO COMO PORCENTAJES DE PIEZAS DE TESTIGOSINTACTOS MAYORES DE 100 mm (4 PULGADAS) EN LA LONGITUD DELTESTIGO.

EL TESTIGO DEBERA TENER POR LO MENOS UN TAMAÑO NX (54.7 mm O2.15 PULGADAS DE DIAMETRO) Y DEBERA SER PERFORADO CON UNCILINDRO DE DOBLE TUBO DE PERFORACION.

PALMSTRON (1982) SUGIRIO QUE, CUANDO NO SE TIENE TESTIGOS DEPERFORACION PERO LAS TRAZAS DE LAS DISCONTINUIDADES SONVISIBLES EN AFLORAMIENTOS SUPERFICIALES O EN SOCAVONESEXPLORATORIOS, EL RQD PUEDE SER ESTIMADO A PARTIR DEL NUMERO

DE DISCONTINUIDADES POR UNIDAD DE VOLUMEN. LA REALACION SUGERIDA PARA MASAS ROCOSAS LIBRES DE ARCILLA ES:

RQD = 115 – 3.3 Jv DONDE Jv ES LA SUMA DEL NUMERO DE DISCONTINUIDADES POR UNIDAD

DE LONGITUD DE TODAS LAS FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES, CONOCIDOCOMO EL CONTEO VOLUMETRICO DE DISCONTINUIDADES.




INDICE DE DESIGNACION DE LA CALIDADDE LA ROCA (R.Q.D.) (Jv)

PARA REALIZAR EL CALCULO DEL RQD TAMBIEN SE PUEDE

UTILIZAR EL CONTEO O COMPUTO VOLUMETRICO (CANTERAS) El cómputo volumétrico de diaclasamiento es la suma del número de

diaclasas por metro para cada familia de diaclasas. Se selecciona lacara de un talud así como para la determinación del índice del tamañodel bloque. Para cada familia de diaclasas se calculan los

espaciamientos promedio verdaderos de las diaclasas en dicha familiaa partir del número de diaclasas que se encuentran sobre unadistancia específica medida normal a la familia. El conteo volumétricode diaclasas es la suma del número de diaclasas por unidad delongitud para todas las familias. Por ejemplo,

Familia 1 : 6 diaclasas en 20 mFamilia 2 : 2 diaclasas en 10 m

Familia 3 : 20 diaclasas en 10 m

Familia 4 : 20 diaclasas en 5 m

Cómputo volumétrico de diaclasas:

6/20 + 2/10 + 20/10 + 20/5 = 0.3 + 0.2 + 2.0 + 4.0 = 6.5 diaclasas / m3





PARA REALIZAR EL CALCULO DEL RQD CUANDO NO SE TIENE

TESTIGOS DE PERFORACION SE PUEDE REALIZAR DE UTILIZANDOFORMULAS EMPIRICAS COMO:

RQD = 100 x e (0.1 + 1)

DONDE:

= Numero de discontinuidades por metro linealEjemplo:

Numero de discontinuidades = 228

Longitud de la línea = 24

Entonces = 228/24 = 9.50 disc/m.

RQD = 100 x e (0.1x 9.50 + 1)

RQD = 75.42 = 75%

-0.1(9.50)

-0.1( )




DETERIORO DEL MACIZO ROCOSO.

Para la valoración del grado de deterioro de los macizos rocosos, sonempleados diferentes criterios que se sustentan en distintosparámetros; por ejemplo: grado de decoloración, grado dedescomposición química y física , relación roca – suelo, los quepueden ser obtenidos de estudios visuales y pérdida de resistencia de

la roca, disminución de su modulo de elasticidad, incremento de laporosidad, disminución de la densidad y variación del R Q D, los quese determinan experimentalmente.

Para valorar la pérdida de resistencia se puede utilizar el Coeficientede Tesura que indica la disminución de la resistencia de la roca ( por la

erosión, disolubilidad, etc) en un determinado intervalo de tiempo:Kt = Rc – Rc1

Rc1

Rc- Limite de resistencia a compresión de la roca inmediatamentedespués de su denudamiento

Rc1- Limite de resistencia a la compresión al cabo de un tiempo dado .



SOSTENIMIENTO MEDIANTE EL USODEL RQD Y ANCHO DEL TUNEL (PIES)

EXTRACCIÓN DE LOS TESTIGOS



EXTRACCIÓN DE LOS TESTIGOS



TOM DE MUESTR S

VALORACION DE LA ESTRUCTURA ROCOSA R.S.R.



VALORACION DE LA ESTRUCTURA ROCOSA R.S.R.POR WICKHAM (1972)

WICKHAM, UTILIZO PARA EL DESARROLLO DE ESTE SISTEMA SU

EXPERINCIA PERO TUNELES RELATIVAMENTE PEQUEÑOS SOSTENIDOSPOR MEDIO DE ARCOS METALICOS (CERCHAS), AUNQUE FUE ESTESISTEMA EL PRIMERO EN HACER REFERENCIA AL SHOTCRETE COMOSOSTENIMIENTO.

ESTE SISTEMA DEMUESTRA LA LOGICA INVOLUCRADA EN ELDESARROLLO DE UN SISTEMA DE CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO

CUASI-CUANTITATIVO Y LA UTILIZACION DEL INDICE RESULTANTE PARAESTIMAR EL SOSTENIMIENTO. LA IMPORTANCIA DEL SISTEMA RSR, ES QUE INTRODUCE EL CONCEPTO

DE VALORACION DE CADA UNO DE LOS COMPONENTES DE ACUERDO A UNVALOR NUMERICO:

RSR = A + B + C

INQUIETUD DE WICKHAN



INQUIETUD DE WICKHAN


http://localhost/var/www/CICLO%202005-II/EXPOSICIONES%20PWP%202005-II/MINA%20COBRIZA.mpg




LOS PARAMETROS A , B Y C SON LOS SIGUIENTES: PARAMETRO A; GEOLOGIA: APRECIACION GENERAL DE LA ESTRUCTURA

GEOLOGICA EN BASE A:a) Origen del tipo de roca (ígnea, metamórfica, sedimentaria).b) Dureza de la roca (dura, mediana, suave, descompuesta).c) Estructura geológica (masiva, ligeramente fallada/plegada, moderadamentefallada/plegada, intensamente fallada/plegada.

PARAMETRO B; GEOMETRIA: EFECTO DEL ARREGLO DE LASDISCONTINUIDADES CON RESPECTO A LA DIRECCION DE AVANCE DELTUNEL, EN BASE A:a) Espaciamiento de las discontiunidades.b) Orientación de las dscontinuidades (rumbo y buzamiento).c) Dirección del avance del túnel.

PARAMETRO C; EFECTO DEL FLUJO DE AGUA SUBTERRANEA Y DE LACONDICION DE LAS DISCONTINUIDADES, EN BASE A:a) Calidad de la masa rocosa en base de A y B combinados.b) Condición de las dscontinuidades (Bueno, regular, pobre).c) Cantidad de flujo de agua (en galones por minuto por 1000 pies de túnel).

NOTE QUE LA CLASIFICACION RSR UTILIZA UNIDADES IMPERIALES

PARAMETRO A: GEOLOGIA GENERAL DEL AREA




TIPO DE ROCA BASICO

DURO

MEDIO SUAVE DESCOMP. ESTRUCTURA GEOLOGICA

IGNEO 1 2 3 4

MASIV A

LIGERAMEN.PLEGADA OFALLADA

MODERADPLEGADAOFALLADA

INTENSAMENTEPLEGADAO

FALLADA

METAMORFICO 1 2 3 4

SEDIMENTARIO 2 3 4 4

TIPO 1 30 22 15 9

TIPO 2 27 20 13 8

TIPO 3 24 18 12 7

TIPO 4 19 15 10 6

PARAMETRO B: MODELO DE DISCONTINUIDADES




ESPACIAMIENTOPROMEDIO DE LAS

DIACLASAS O JUNTAS

RUMBO PERPENDICULAR AL EJE RUMBO PARALELO AL EJE

DIRECCION DE AVANCE DIRECCION DE AVANCE

AMBOSCON EL

BUZAMIENTOCONTRA EL

BUZAMIENTO CUALQUIER DIRECCION

BUZAMIENTO DE LAS DIACLASASIMPORTANTES*

BUZAMIENTO DE LASDIACLASAS

IMPORTANTES

BAJO MEDIANO ALTO MEDIANO ALTO BAJO MEDIANO ALTO

1.DIACLASADO MUY CERCANO,<2 9 11 13 10 12 9 9 7

2.DIACLASADO CERCANO, 2-6PULG. 13 16 19 15 17 14 14 11

3.DIACLASADO MODERADO, 6-12 23 24 28 19 22 23 23 194.MODERADO A BLOQUEADO 1-2PIES 30 32 36 25 28 30 28 24

5. BLOQUEADO A MASIVO, 2-4PIES 36 38 40 33 35 36 24 28

6. MASIVO, > 4 PIES 40 43 45 37 40 40 38 34

* BUZAMIENTO: BAJO: 0-20°, Y VERTICAL: 50-90°

PARAMETRO C: AGUA SUBTERRANEA,



,CONDICION DE LAS DISCONTINUIDADES

FLUJO DE AGUA ANTICIPADOgpm/1000 PIES DE TUNEL

SUMA DE PARAMETROS A + B

13 - 14 45 - 75

CONDICION DE JUNTAS *

BUENO REGULAR MALO BUENO REGULAR MALO

NINGUNO 22 18 12 25 22 18

LIGERO, < 200 gpm 19 15 9 23 19 14

MODERADO, 200 – 1000 gpm 15 22 7 21 16 12

SEVERO, > 1000 gpm 10 8 6 18 14 10

* CONDICION DE JUNTAS: BUENO = AJUSTADO; REGULAR = LIGERAMENTEINTEMPERIZADA O ALTERADA; MALO = SEVERAMENTE INTEMPERIZADO, LTERADO OABIERTO.

ESTIMADOS DEL SOSTENIMIENTO RSR



ESTIMADOS DEL SOSTENIMIENTO RSRPARA TUNEL CIRCULAR DE 24 PIES (7.3 m)

DIAMETRO. WICKHAM, 1972




POR WICKHAM (1972)

EN FUNCION A DESARROLLAR UNA RELACION ENTRE RSR Y ELSOPORTE DEL TUNEL NACE EL CONCEPTO DE UN ESTÁNDARDATUM SUPPORT (SDS)

ESTE SDS ESTA IDENTIFICADO POR UNA CIMBRA DE ACERO,CUYAS MEDIDAS EN SU SECCION TRANSVERSAL Y LONGITUD DELESPACIAMIENTO ENTRE EJES EN SU INSTALACION TIENEN LACAPACIDAD DE SOPORTR UNA CARGA PATRON, IGUAL AL PESO DE

UNA COLUMNA DE ARENA SUELTA Y SATURADA CON AGUA BAJOUNA NAPA FREATICA. EL AREA QUE OCUPA ESTA COLUMNA SE SITUA EN LA

PROYECCION SUPERIOR DEL ANCHO DEL TUNEL HASTA LASUPERFICIE Y ESTA SE DA POR LA ECUACION EMPIRICA DETERZAGHI.

Hp = 1.38 (B + H)Donde:

Hp = Carga (m)B = Ancho del túnel (m)H = Altura del túnel (m)




POR WICKHAM (1972)

PARA UN DETERMINADO DIAMETRO DE TUNEL Y FIJADAS LASCARACTERISTICAS DE LA SECCION TRANSVERSAL DE LA CIMBRA DEACERO POR UNA SIMPLE RELACION DE CALCULO SE PUEDE DETERMNAREL ESPACIAMIENTO ENTRE CIMBRAS NECESARIAS PARA SOPORTAR LACARGA REFERENCIAL NORMALIZADA.

A ESTA RELACIONE SE DENOMINA RIB RATIO (RR) Y PUEDE SER USADAPARA COMPARAR EL ACTUAL ESPACIAMIENTO FIJADO, CON EL

ESPACIAMIENTO FIJADO POR LA NORMA DE CARGUIO REFERENCIAL.RR = SDS x 100/Espaciemiento real fijado

EN EL GRAFIO SIGUIENTE, CONOCIDO EL VALOR RSR, SE PUEDEDETERMINAR EL VALOR RR Y CON ESTE SE DETERMINA LA CIMBRA DEACERO REQUERIDA PARA UN DIAMETRO O ANCHO DE TUNEL DADO.

ESTA RELACION LA DETERMINO WICKHAM, DISEÑANDO DIAGRAMAS PARAPREDECIR EL SOPORTE EN LOS TUNELES.

LA RELACION DEL GRAFICO NOS PERMITE DESARROLLAR LA SIGUIENTEECUACION EMPIRICA, DONDE PUEDE PREDECIRSE EL EMPUJE DE ROCA(WR), POR CONOCIMIENTO DEL RSR Y LAS MEDIDAS DEL TUNEL ECAVADOEN METROS:

WR = 26 (B + H)[(8800/RSR+30) - 80] en Kg/cm²

CORRELACION ENTRE VALORES R.R. Y R.S.R.DETERMINANTES PARA LA CALIFICACION DEL TIPO DE



DETERMINANTES PARA LA CALIFICACION DEL TIPO DESOPORTE

LA CURVA EMPIRICA PROVIENE DE UNA MEDIA ESTADISTICA DE TODOS LOS PUNTOS

CONSIDERADOS POR WIKCHAM.(RR + 80) (RSR + 30) = 8800



CLASIFICACION CSIRSOUTH AFRICAN COUNCIL FOR

SCIENTIFIC AND INDUSTRIAL

RESEARCH(CONSEJO DE SUDAFRICA DEL SUR

PARA LA INVESTIGACION CIENTIFICA E

INDUSTRIA)

CLASIFICACION CSIR DE LOS



CLASIFICACION CSIR DE LOSMACIZOS ROCOSOS FISURADOS

• Se dice que “errar es humano” (Alexander Pope, 1688 - 1744) y que “Los

científicos e ingenieros aprenden de sus errores” (Henry Petroski,1991) pero llega un momento en que debemos revisar nuestros errores yefectuar las correcciones necesarias para evitarlos en el futuro.

“ Por mi parte, he recopilado una cantidadsignificativa de material que demuestra que los mi tos

(o erro res de concep to ) todavía pers isten cuando

se usan las clasificaciones geomecánicas y me

gustaría ofrecer algunas soluc iones que emergierona lo largo de los 10 años que pasaron entre mis dosDoctor Honoris Causa y que siguen desarrollándose .

Richard Z. Bieniaswki , junio 2011





ES NECESARIO UNA COMBINACION DE LOS FACTORES COMO

EL RQD Y LA INFLUENCIA DE RELLENOS ARCILLOSOS Y DELAMETEORIZACION. ES AQUÍ CUANDO APARECE BIENIAWSKI (1974), QUE

TRABAJANDO PARA EL CSIR PROPUSO UNA CLASIFICACIONDE ESTE TIPO.

PROPONE:

1. “DIVIDIR EL MACIZO EN GRUPOS DE COMPORTAMIENTOPARECIDO2. PROPORCIONAR UNA BUENA BASE PARA LA COMPRENSIONDE LAS CARACTERISTICAS DEL MACIZO.3. FACILITAR LA PLANEACION Y EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS

EN LA ROCA AL PROPORCIOAR DATOS CUANTITATIVOS QUENECESITAN PARA LA SOLUCION DE PROBLEMAS DEINGENIERIA.4. PROPORCIONAR UNA BASE COMUN DE COMUNICACIÓNEFECTIVA PARA TODAS LAS PERSONAS INTERESADAS EN UNPROBLEMA DE GEOMECANICA”





ESTE PROPOSITO SE LOGRARIA SI LA CLASIFICACION:

1. “ES SENCILLA Y SIGNIFICATIVA EN SUS TERMINOS; Y 2. SE APOYE EN PARAMETROS QUE SE DEJEN MEDIR Y PUEDAN

ESTABLECERSE EN EL CAMPO DE MANERA RAPIDA YECONOMICA”.

PARA CUMPLIR ESTOS REQUISITOS, BIENIASWSKI PROPUSOORIGINALMENTE QUE SU “CLASIFICACION GEOMECANICA”COMPRENDIERA LOS SIGUIENTES PARAMETROS:1. RQD (INDICE DE CALIDAD DE LA ROCA)2. GRADO DE METEORIZACION.3. RESISTENCIA A LA COMPRESION UNIAXIAL DE LA ROCAINALTERADA.

4. DISTANCIA ENTRE SI DE FISURAS Y ESTRATIFICACION.5. ORIENTACION DEL RUMBO Y EL ECHADO.6. SEPARACION DE LAS FISURAS.7. CONTINUIDAD DE LAS FISURAS8. INFILTRACION DE AGUAS SUBTERRANEAS.

CLASIFICACION CSIR DE LOS MACIZOS



CLASIFICACION CSIR DE LOS MACIZOSROCOSOS FISURADOS

DESPUES DE LOGRAR ALGO DE EXPERIENCIA EN LA APLICACIÓNPRACTICA DE LA CLASIFICACION GEOMECANICA (CSIR) ORIGINALBIENIAWSKI (1976) MODIFICO SU SISTEMA, ELIMNANDO EL GRADODE METEORIZACION COMO PARAMETRO SEPARADO, YA QUE SUEFECTO ESTA TOMADO EN CUENTA EN LA RESISTENCIA A LA

COMPRESION UNIAXIAL E INCLUYENDO LA SEPARACION Y LACONTINUIDAD DE LAS FISURAS EN UN NUEVO PARAMETRO: ELESTADO DE LAS FISURAS.

ELIMINO LOS PARAMETROS BASICOS COMO LA ORIENTACION DELRUMBO Y EL ECHADO YSUS EFECTOS SE TOMAN EN CUENTA CON

EL AJUSTE A LA CLASIFICACION DESPUES DE EVALUAR LOSPARAMETROS BASICOS.

FINALMENTE LOS 5 PARAMETROS BASICOS DE LA CLASIFICIACIONQUEDARON COMO SIGUE:

CLASIFICACION CSIR DE LOS MACIZOS ROCOSOS FISURADOS



1. RESISTENCIA DE LA ROCA INALTERADABieniawski emplea la clasificacion de la resistencia a la compresiónuniaxial de la roca que propone Deere y Miller (1966). Como alternativa

se podra utilizar la “Clasificacion de carga puntual”, para cualquier tipode roca excepto la muy frágil.2. RQD (Indice de calidad de la roca según Deere).3. ESPACIAMIENTO DE FISURAS

Fisuras se utiliza para toda clase de discontinuidades: fisuras, planosde estartificacion y otros. De nuevo Bieniawski utiliza la clasificaciónpropuesta por Deere.

4. EL ESTADO DE LAS FISURASEste parámetro toma en cuenta la separación o abertura de las fisuras,su continuidad, la rugosidad de la superficie, el estado de las paredes(duras o blandas) y la presencia de relleno en las fisuras.

5. CONDICIONES DE AGUA SUBTERRÁNEASe hace un intento de medir la influencia del flujo de aguassubterráneas sobre la estabilidad de excavaciones en términos delcaudal observado que penetra en la excavación y de la relación queexiste entre la presión del agua en las fisuras y el esfuerzo generalprincipal, o con alguna observación cualitativa relacionada con el agua

subterránea.

CLASIFICACION DE LA RESISTENCIA DE



CLASIFICACION DE LA RESISTENCIA DEROCA INALTERADA DE DEERE Y MILLER

DESCRIPCION

RESISTENCIA A LA COMPRESIONUNIAXIAL EJEMPLOS DE ROCA

CARACTERISTICALfb/pulg² Kgf/cm² MPa

RESISTENCIA MUYBAJA

150 – 3500 10 – 250 1 – 25 Yeso, sal de roca

RESISTENCIA BAJA 3500 – 7500 250 – 500 25 – 50Carbón, limolita,esquisto

RESISTENCIA MEDIA 7500 – 15000 500 – 1000 50 – 100 Arenisca, pizarra, lutita

RESISTENCIA ALTA 15000 – 30000 1000 – 2000 100 – 200 Mármol, granito, gneiss

RESISTENCIA MUYALTA

> 30000 > 2000 > 200Cuarcita, dolerita,gabro, basalto.

CLASIFICACION DEL ESPACIAMIENTO DE



CLASIFICACION DEL ESPACIAMIENTO DEFISURAS DE DEERE

DESCRIPCION ESPARCIMIENTO DE FISURASAPRECIACIONDE LA ROCA

MUY SEPARADO > 3 m > 10 pie SOLIDA

SEPARADO 1 m a 3 m. 3 pie a 10 pie MASIVA

MEDIANAMENTECERCA

0.3 m a 1 m. 1 pie a 3 pieBLOQUESJUNTEADOS

CERCA 50 mm a 300mm

2 pulg a 1 pie FRACTURADA

MUY CERCA < 50 mm < 2 pulgTRITURADA YMOLIDA

SISTEMA DE CLASIFICACION DE



BIENIAWSKI (1989)

ORIENTACION DE LAS DIACLASAS




CORRECCION POR ORIENTACION DE LAS DIACLASAS

CARACTERISTICAS DEL SOSTENIMIENTO



CLASIFICACION DE BIENIAWSKI


PAUTAS PARA LA EXCAVACION Y SOSTENIMIENTO DE UN TUNELDE 10 m DE ANCHO DE ACUERDO AL SISTEMA RMR



DE 10 m DE ANCHO DE ACUERDO AL SISTEMA RMR

CLASE DEMASA

ROCOSAEXCAVACION

PERNOS DE ROCA (20 mmDE COMPLETAMENTE

INYECTADOSSHOTCRETE CIMBRAS

I . ROCA MUYBUENA

RMR: 81 – 100

FRENTE COMPLETO, 3 m DE AVANCE

Generalmente no se requiere nigun sostenimiento excepto pernosesporádicos

II. ROCABUENA

RMR: 61 – 80

FEENTE COMPLETO, 1- 1.5 mDE AVANCE. SOSTENIMIENTOCOMPLETO A 20 m DELFRENTE

Localmente pernos de 3 men la corona, espaciados a2.5 m con malla de alambreocasionalmente

50 mm en lacorona, dondesea requerido

Ninguno

III. ROCAREGULAR

RMR: 41 – 60

Socavón en el tope y banqueo 1.5 – 3 m de avance en el socavón.Iniciar el sostenimiento despuésde cada voladura

Pernos sistemáticos de 4 mde longitud, espaciados 1.5 – 2.0 m en la corona y en lasparedes, con malla dealambres en la corona.

50 – 100 mm enla corona y 30mm en lasparedes.

Ninguno

IV. ROCAMALA

RMR: 21 – 40

Socavón en el tope y banqueo 1.0 – 1.5 m de avance en el socavón.Instalar el sostenimiento con elavance de la excavación 10 m delfrente de avance

Pernos sistemáticos de 4.5m de longitud espaciados a 1

– 1.5 m en la corona y en lasparedes con malla dealambres

100-150 mm enla corona y 100

mm en lasparedes.

Arcos ligeros amedianos espaciados a

1.5 m donde seannecesarios.

V. ROCA MUYMALA

RMR: < 20

Galerías múltiples, 0.5 – 1.0 m deavance en el socavón de tope.Instalar el sostenimiento con elavance de la excavación.Shotcrete tan pronto como sea

posible después de la voladura

Pernos sistemáticos de 5 – 6m de longitud espaciados 1 –

1.5 m en la corona y en lasparedes. Pernos en el piso.

150-200 mm enla corona, 150mm en lasparedes y 50 mm

en el frente

Arcos medianos apesados espaciados a0.75 m con encostilladode acero ymarchavantis de ser

necesario cerrar lasección (Invert)



MITOS FRECUENTES EN LASCLASIFICACIONES GEOMECANICASPROF. RICHARD Z.T. BIENIAWSKI (JUNIO, 2011)



MITOS FRECUENTES EN LAS

CLASIFICACIONES GEOMECANICASBIENIAWSKI (JUNIO, 2011)




CLASIFICACIONES GEOMECANICAS

72

MITO Nº1LOS TÚNELES PUEDEN DISEÑARSE USANDO B IEN

LAS CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS, BIEN LOSMODELOS NUMÉRICOS, O BIEN A PARTIR DE LOSDATOS DE LA INSTRUMENTACIÓN.

•No es cierto. Hacerlo así es un grave error.

MITO Nº1LOS TÚNELES PUEDEN DISEÑARSE USANDO BIEN LAS

Á



CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS, BIEN LOS MODELOS NUMÉRICOS,

O BIEN A PARTIR DE LOS DATOS DE LA INSTRUMENTACIÓN.

No es cierto. Hacerlo así es un grave error

Este mito se refiere al diseño de túneles en general, que implicatres formas de aproximarse al problema que deberían ir de lamano para formar parte de un único proceso de diseño deingeniería, como por ejemplo la Metodología de Bieniawski (1992)

Metodología deDiseño y principios

de Ingeniería deRocas Bieniawski(1992)


Á






•Es primordial evitar elegir un único método de diseño, justificándolo con no teníamos el tiempo y el dinero” para afrontar

la aproximación correcta.

Los tres métodos señalados son: el Empírico (por ejemplo laclasificación RMR o la Q), el Analítico (po r ejem plo , las

solu ciones concretas que se obt ienen en los modelosnuméricos de ordenador), y el Observacional (por ejemplo, las

mediciones MONITOREOS que se realizan durante laconstrucción o el Nuevo Método Austriaco NMA)




C S C C O S G O CÁ C S






Por último, ¡una advertencia! Cuando hablamos sobre los métodos empíricos yconsiderando como ejemplo las clasificaciones geomecánicas, debe tenerseen cuenta que estas clasificaciones no son iguales; ¡Se desarrollaron paradistintos propósitos y a partir de distintas bases de datos! En esencia el RMR yla Q están sin duda en la misma categoría de evaluar la calidad del

macizo rocoso con el propósito de construir túneles y proporcionar datos parael proyecto y la construcción. En consecuencia, “se complementan y

correlacionan entre sí” (Barton y Bieniawski, 2007). El índice de resistenciageológica GSI es diferente de estos dos; “no tiene otro uso que el deproporcionar datos al criterio de Hoek-Brown” (Hoek et al, 1995) siendo

un índice de caracterización de macizos rocosos.La clasificación NMA difiere también del RMR y la Q; forma parte de unmétodo observacional de construir túneles que no se propone caracterizargeotécnicamente el terreno pero que proporciona “unas bases objetivas para

calcular el coste de los túneles y las velocidades de avance” (Galler, 2010), es

decir, establecer “clases de excavación” a efectos de compensaciones





77

MITO Nº2PARA MACIZOS ROCOSOS DE MUY MALA CAL IDAD, NO ES

APL ICAB LE LA CATEGORÍA INFERIOR DE LA CLASIFICACIÓN

RMR .

No es cierto, son ideas equivocadas sobre los hechos.Los hechos son que el RMR continua usándose conéxito incluso para “rocas de muy mala calidad”, Clase 5con RMR<20, cuando los datos se determinan de

manera adecuada.

MITO Nº2PARA MACIZOS ROCOSOS DE MUY MALA CALIDAD, NO ES APL ICAB LE



LA CATEGORÍA INFERIOR DE LA CLASIFICACIÓN RMR.

78

No es cierto, son ideas equivocadas sobre los hechos. Los hechos son que el RMR continuausándose con éxito incluso para “rocas de muy mala calidad”, Clase 5 con RMR<20, cuando

los datos se determinan de manera adecuada.Este mito se deriva de hábitos erróneos que utilizan lasclasificaciones geomecánicas como un “libro de cocina” del que

se espera obtener “recetas” válidas para todas las situaciones

de proyecto. En una publicación del año 1991, advertí aingenieros y geólogos de que los macizos rocosos demala calidad requieren especial atención y una cuidadosacaracterización geotécnica, puesto que la precisión delRMR, dependiendo de la pericia, puede estar dentro de unrango de 2-3 puntos (lo mismo que sucede en otrasclasificaciones). Pero esto no significa que el RMR no puedaaplicarse para evaluar macizos rocosos de muy mala calidad.Después de todo, tenemos numerosos casos históricos donde

se registra un RMR = 0 a 3.





79

No es cierto, son ideas equivocadas sobre los hechos. Los hechos son que elRMR continua usándose con éxito incluso para “rocas de muy mala calidad”,

Clase 5 con RMR<20, cuando los datos se determinan de manera adecuada.

•El malentendido más grave que se reprodujo en laliteratura en la década pasada fue que no seentendió claramente que las puntuaciones para losparámetros del RMR son cero en sus valoresmínimos. Se pasó por alto que las puntuaciones

de la tabla original del RMR – Tabla 1 – representan el valor promedio de cada parámetro,y no el valor mínimo, como se deduce de Hoek et al(1995).


Í Ó




80


los datos se determinan de manera adecuada.


Í Ó




81


los datos se determinan de manera adecuada.•Sin embargo, existían en la literatura gráficas para la valoración de losparámetros, preparadas para facilitar los análisis con ordenadores (Figura2), que muestran claramente que las curvas comienzan en cero. Por lotanto , el macizo rocoso de peor cal idad t iene un valor de RMR=0, que

signif ic a que en tal caso se trata de un suelo y no de una roca.Este malentendido surgió cuando Hoek et al. (1995), actuando debuena fe para tratar con macizos rocosos de muy mala calidad,presentó un ejemplo donde en la aplicación del RMR se asumíancondiciones secas en el macizo y una orientación de las

discontinuidades muy favorable para un macizo rocoso de muy malacalidad con resistencia insignificante σc. En tal caso, y según la Tabla1, el mínimo valor de RMR que se tomó erróneamente fue de 8 (3+5)concluyendo que el índice RMR no funcionaba para macizos rocosode muy mala calidad. Para superar estas supuestas limitaciones se

introdujo el Geological Strength Index (GSI).


Í Ó




82




Í Ó




83


los datos se determinan de manera adecuada.• Además, se especulaba que en esas condiciones, con RMR<15,podría

aplicarse la siguiente ecuación aproximada: GSI = RMR - 5,

puesto que los parámetros del RMR relativos a la densidad dediscontinuidades (RQD + espaciamiento de juntas) y a lascondiciones de las discontinuidades serían aproximadamenteiguales a los dos parámetros del GSI relativos a la estructura delmacizo y las condiciones de las superficies (cuyos valores se

obtuvieron de todos modos de la clasificación RMR).El problema de este razonamiento es que dicha equivalencia soloes de aplicación en el rango inferior de los macizos rocosos demuy mala calidad

(clase V del RMR).


Í Ó




84

No es cierto, son ideas equivocadas sobre los hechos. Los hechos son que el RMR continua usándosecon éxito incluso para “rocas de muy mala calidad”, Clase 5 con RMR<20, cuando los datos sedeterminan de manera adecuada.

Desafortunadamente, estas ideas se aplicaron de forma errónea pormuchos geólogos e ingenieros a macizos de mejor calidad con RMR>>20,puesto que era más fácil realizar una aproximación descriptiva medianteel GSI que una cuantitativa mediante el RMR, donde hay que medir los

parámetros que lo componen. En este proceso se obtuvieron resultadosinexactos que fueron tomados como “fiables” al introducirlos en

sofisticados análisis por ordenador. De hecho, cuando el GSI se introdujoen 1995, las herramientas geológicas no estaban tan avanzadas como loestán hoy y su lema “no intente ser preciso” condujo a estimaciones

rápidas.Los que desar ro llaron el GSI señalaron que es u n índ ice decaracter ización de los macizos ro cos os y no pretende sust i tu i r a

sistemas de clasi f icación del t ipo del RMR o el Q – pero esto s e pasa

por alto , inc luso al día de hoy . Hay que tener en cuenta que la únicafunción que se le exigió al GSI fue la de estimar la resistencia delmacizo rocoso utilizando el criterio de Hoek-Brown, específicamente

ara macizos rocosos de mu mala calidad.


Í Ó




85



MITO Nº2PARA MACIZOS ROCOSOS DE MUY MALA CALIDAD, NO ES APLICABLE LA CATEGORÍA

INFERIOR DE LA CLASIFICACIÓN RMR



INFERIOR DE LA CLASIFICACIÓN RMR.

86

No es cierto, son ideas equivocadas sobre los hechos. Los hechos son que el RMR continuausándose con éxito incluso para “rocas de muy mala calidad”, Clase 5 con RMR<20, cuandolos datos se determinan de manera adecuada.

Por último, una prueba de la aplicabilidad de la clasificación RMR para evaluar losmacizos rocosos de muy mala calidad se obtiene de la observación de los numerososcasos históricos de la Figura 4, donde se muestra una correlación entre el RMR y elQ publicada en un año tan temprano como 1976. En la gráfica se observa unanotable dispersión de resultados. Por lo tanto, en un proyecto determinado deben

emplearse ambas clasificaciones para comprobar que es aplicable la correlación:RMR = 9 ln Q + 44

(la misma correlación figura también en la literatura como RMR = 9 log Q + 44). Esta

expresión no resulta válida cuando se utiliza el GSI en lugar del RMR.

MITOS FRECUENTES EN LASCLASIFICACIONES GEOMECANICAS




87

MITO Nº3EL CRITERIO DE HOEK-BROWN Y EL CRITERIO DEMOHR-COULOMB SON LOS ÚNICOS PARA ESTIMAR LA

RESISTENCIA DE LOS MACIZOS ROCOSOS Y EL

FACTOR DE SEGURIDAD.No es cierto, el criterio de Mohr-Coulomb, que seremonta a 1773, sirve para bastantes cosas, en particularpara el análisis de la estabilidad de taludes, pero existenotros criterios de resistencia de pico – igualmenteefectivos por ejemplo, el criterio de Yudhbir-Bieniawski(1983) que se utiliza para cotejar los resultados delcriterio de Hoek-Brown (Edelbro et al, 2006).





88

MITO Nº4LA MEJOR FORMA DE ESTIMAR EL MÓDULO DEDEFORMACIÓN ES A PARTIR DE CUALQUIERA DE LAS

CORRELACIONES QUE SE ENCUENTRAN EN LA

LITERATURA DE LA MECÁNICA DE ROCAS

•No es cierto, unas correlaciones están mejorsustentadas que otras, y algunas correlaciones deben

evitarse si no se confirman con ensayos in situ. Perohay una gran diferencia entre “determinar” y “estimar”la deformabilidad del macizo rocoso: determ inar es muy

deseable; est imar se hace en ausencia de datos in situfiables y para diseños preliminares.





89

MITO Nº5ES SUFICIENTE CON BASARSE EN EJEMPLOSESTUDIADOS Y DESARROLLADOS EN EL CAMPO DELA INGENIERÍA CIVIL DE TÚNELES

Una gran equivocación! Hay una gran cantidad devaliosa información que obtener de “nuestros primos”los ingenieros de minas, para aplicarla a la Ingeniería

Civil.

MITOS FRECUENTES EN LAS CLASIFICACIONESGEOMECANICAS



GEOMECANICAS

90

MITO Nº5

ES SUFICIENTE CON BASARSE EN EJEMPLOS ESTUDIADOS Y DESARROLLADOSEN EL CAMPO DE LA INGENIERÍA CIVIL DE TÚNELES




91

MITO Nº5





92

MITO Nº5





93

MITO Nº5





94

MITO Nº5

ES SUFICIENTE CON BASARSE EN EJEMPLOS ESTUDIADOS Y DESARROLLADOS EN ELCAMPO DE LA INGENIERÍA CIVIL DE TÚNELES




95

MITO Nº5





96

MITO Nº5





97

MITO Nº5


LOS 10 MANDAMIENTOS PARA USAR LASCLASIFICACIONES RMR Y Q



CLASIFICACIONES RMR Y Q

98

1.0 ASEGURAR QUE LOS PARAMETROS DE LA C.G. SON

CUANTITATIVOS (ESTAN MEDIDOS NO SOLO DESCRITOS), SEANADECUADOS, PROVENGAN DE ENSAYOS NORMAL IZADOS,

PERTENECEN A CADA REGION ESTRUCTURAL GEOLOGICA, SE BASAN

EN SONDEOS, GALERIAS DE EXPLORACION Y CARTOGRAFIA

GEOLOGICA DE SUPERFICIE, ADEMAS EN SISMICA DE REFRACCION

QUE PERMITA INTERPOLAR ENTRE LOS INEVVITABLE NUMERO DESONDEOS.

2.0 SIGA LOS PROCEDIMIENTOS ESTABLECIDOS PARA CLASIFICAR

LOS MACIZOS ROCOSOS CON EL RMR Y EL Q, Y ADEMAS LOS RANGOS

DE VARIACION TIPICOS Y LOS VALORES PROMEDIOS.

3.0 UTILIZAR LAS DOS CLASIFICACIONES Y COMPRUEBE LOSVALORES OBTENIDOS CON LAS CORRELACIONES PUBL ICADAS

ENTRE AMBOS AUTORES.

4.0 ESTIMAR LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO, EN

PARTICULAR EL MODULO DEL MACIZO (PARA USO EN MODELO

NUMERICOS)

LOS 10 MANDAMIENTOS PARA USAR LAS CLASIFICACIONES RMR Y Q

4.0 ESTIMAR LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO, EN PARTICULAR EL MODULO



99

,

DEL MACIZO (PARA USO EN MODELO NUMERICOS)




100

5.0 ESTIMAR LAS NECESIDADES PRELIMINARES DE SOSTENIMIENTO

APL ICANDO LAS DOS CORRELACIONES


6 0 UTILIZAR LA MODEL IZACION NUMERICA OBTENIENDO FACTORES



101

6.0 UTILIZAR LA MODEL IZACION NUMERICA , OBTENIENDO FACTORES

DE SEGURIDAD, Y COMPRUEBE QUE SE DISPONE DE SUFICIENTE

INFORMACION. USAR POR LO MENOS DOS CRITERIOS DE

COMPARACION Y COTEJAR LOS RESULTADOS PROPORCIONADOSPOR EL CRITERIO DE HOEK -BROWN.

7.0 SI NO SE DISPONE DE INFORMACION SUFICIENTE, ADMITE QUE EL

METODO DE DISEÑO INTERACTIVO DE UNA EXPLORACION GEOLOGICA

MAS INTENSIVA Y DE NUEVOS ENSAYOS, POR EJEMPLO MEDIDAS DE

ESTADO TENSIONAL SI FUERA NECESARIO.8.0 TEN EN CUENTA EL PROCESO CONSTRUCTIVO, Y EN EL CASO DE

LOS ESTUDIOS DE VIAB ILIDAD DE LAS TUNELADORAS, ESTIMA LAS

VELOCIDADES DE AVANCE USANDO EL QTBM Y EL INDICE DE

EXCAVABILIDAD DE MACIZOS ROCOSOS. RME.

9.0 ASEGURATE QUE LA INFORMACION DE LA CARACTERIZACION DELM.R. ESTE INCLUIDO EN EL INFORME GEOTECNICO PARA

ESPECIFICACIONES DEL DISEÑO.

10.0 REALIZAR LOS LEVANTAMIENTOS DEL RMR Y EL Q A MEDIDA QUE

AVANCE LA CONSTRUCCION, PARA COMPARAR CON LAS

CONDICIONES INDICADAS EN EL DISEÑO.



Q = RQD x Jr x Jw

SISTEMA DE CLASIFICACION DE BARTON



Q = RQD x Jr x JwJn Ja SRF

RQD = Representa la Estructura de la masa rocosa, la cual es medida del tamaño

Jn del bloque o de la partícula, con dos valores extremos (100/0.5 y 10/20).

TAMAÑO DE BLOQUES

Jr = Representa la rugosidad y características friccionantes de las paredes de

Ja la junta o los materiales de relleno (4/0.75 y 0.5/20).

RESISTENCIA AL CORTE ENTRE LOS BLOQUES

Jw = Consiste en dos parámetros de esfuerzos. SRF es una medida de:

SRF 1) La carga de aflojamiento en el caso de una excavación a través dezonas de corte y rocas portadoras de arcilla.

2) Esfuerzos rocosos en rocas competentes.

3) Cargas de alta deformación en rocas plásticas incompetentes. Estopuede ser considerado como un parámetro de esfuerzo total.

4) El parámetro Jw es una medida de presión de agua, la cual tiene unefecto adverso sobre la resistencia al corte de las juntas, debido a lareducción del esfuerzo normal efectivo.

ESFUERZO EFECTIVO (1/0.5 y 0.05/20)

Q = RQD x Jr x Jw





EL RANGO DE VARIACION DE LOS PARAMETROS ES EL SIGUIENTE:

RQD = Entre 0 y 100

Jn = Entre 0.5 Y 20

Que nos da dos valores extremos (100/0.5 y 10/20).

Jr = Entre 0.5 y 4

Ja = Entre 0.75 y 20

Que nos dos valores extremos (4/0.75 y 0.5/20).

Jw = Entre 0.05 y 1

SRF = Entre 0.5 y 20

Que nos da dos valores extremos (1/0.5 y 0.05/20)

Q = RQD x Jr x Jw






RQD = Entre 0 y 100

Jn = Entre 0.5 Y 20


Jr = Entre 0.5 y 4



Jw = Entre 0.05 y 1



SISTEMA DE CLASIFICACION DE BARTONRQD



Q

SISTEMA DE CLASIFICACION DE BARTONJn



SISTEMA DE CLASIFICACION DE BARTONJa



SISTEMA DE CLASIFICACION DE BARTONJw



SISTEMA DE CLASIFICACION DE BARTONTIPOS DE ROCAS



TIPOS DE ROCAS

DIMENSION EQUIVALENTE DeRELACIONANDO EL INDICE Q A LA ESTABILIDAD Y A LOS



De = Ancho,diámetro altura excavación(m) Relación de sostenimiento (ESR)

EL VALOR DE ESR ESTA RELACIONADO AL USO QUE SE LE DARAA LA EXCAVACION Y AL GRADO DE SEGURIDAD QUE ESTADEMANDE DEL SISTEMA DE SOSTENIMIENTO INSTALADO PARAMANTENER LA ESTABILIDAD DE LA EXCAVACION

RELACIONANDO EL INDICE Q A LA ESTABILIDAD Y A LOSREQUERIMIENTOS DE SOSTENIMIENTO DE EXCAVACIONESSUBTERRÁNEAS, BARTON LIEN Y LUNDE, DEFINIERON UN

PARÁMETRO ADICIONAL AL QUE DENOMINARON DIMENSIONEQUIVALENTE De DE LA EXCAVACIÓN.ESTA DIMENSION ES OBTENIDA DIVIDIENDO EL ANCHO, DIAMETRO OALTRURA DE LA PARED DE LA EXCAVACION POR UNA CANTIDADLLAMADA RELACION DE SOSTENIMIENTO DE LA EXCAVACION, ESR. :

VALORES DE ESR, BARTON et.al (1974)CATEGORIA DE



CATEGORIA DEEXCAVACIONES

DESCRIPCION ESR

AExcavaciones mineras temporales

3- 5

B

Aberturas mineras permanentes, túneles de aguapara hidroeléctricas (excluyendo conductosforzados de alta presion), tuneles, galerías ysovavones para grandes excavaciones.

1.6

C

Cámaras de almacenamiento, plantas detratamiento de agua, túneles carreteros yferrocarrileros menores, camaras de equilibrio,tuneles de acceso.

1.3

D Casas de máquinas, túneles carreteros yferocarriles mayores, refugios de defensa civil,portales y cruces de túnel.

1.0

EEstaciones nucleoeléctricas subterráneas,estaciones de ferrocarril, instalaciones para

deportes y reuniones, fábricas.

0.80

CATEGORIAS DE SOSTENIMIENTOBASADAS EN INDICE DE CALIDAD Q



Q

SOSTENIMIENTOS SEGÚN EL INDICE Q



TIPOS DE SOSTENIMIENTO(BARTON et at,1974)



PRESIONES SOBRE EL SOSTENIMIENTO(BARTON et al, 1974)



( , )



CORRELACION ENTRE CLASIFICACIONESGEOMECANICAS (BIENIAWSKI,1979)



( , )




( )

CLASES

RMR

VALORES

RMR

CLASES

Q

VALORES

Q

I 90 ± 10 Muy buena Extremadamente oexcepcionalmente buena

> 200

II 70 ± 10 Buena Buena a muy buena 20 – 20

III50 ± 10 Regular Muy mala a buena 0.3 – 20

IV 30 ± 10 Mala Extremadamente mala 0.003 – 0.3

V 10 ± Muy Mala Excepcionalmente mala < 0.003

SEGÚN EL GRAFICO ANTERIOR AMBAS CLASIFICACIONES TENDRIAN LASSIGUIENTES EQUIVALENCIAS:

CORRELACION ENTRE CLASIFICACIONESGEOMECANICAS



MODULO DEFORMACION IN SITU Em

QTBM MODELO (PR) Y PRONÓSTICO (AR) YESTIMACIONES DE EJECUCION



• El objetivo del modelo de QTBM, que muy brevemente será descrito aquí,

es permitir al que utilizar la Tala de q de base, o la velocidad sísmica solocon el fin de reproducir tanto PR (la tasa de penetración) y AR (la tasa deavance real) para los distintos ámbitos, tipos de roca, o longitudes de túnel.Naturalmente, hay interacciones importantes entre la roca y la que debenser incluidos.



125



126



127



CLASIFICACION DE LAUBSCHER

SISTEMA DE CLASIFICACION DELAUBSCHER



CORRECCCION DE LAUBSCHER Y TAYLOR LAUBSCHER y TAYLOR, han propuesto algunas



modificaciones a la clasificación geomecánica de Bieniawski

y recomendaciones para el sostenimiento.Los ajuste que proponen Laubscher y taylor, consisten en lamodificación del valor original, siendo los siguientes:

Meteorización

Esfuerzos In situ e inducidosCambios de los esfuerzos

Influencia de las orientaciones del rumbo y buzamiento

Efectos de Voladura Ajustes Combinados

RMR + Ajustes = MRMR

CORRECCCION DE LAUBSCHER Y TAYLORAlgunos tipos de roca se meteorizaná id t d t



rápidamente cuando entran encontacto con el aire, afectando

algunos Parámetros:Meteorización. Afecta al IRS, RQD,JC. Rangos entre 50% a 100%.Orientación de fracturas.

(Estabilidad de Caserones, Taludes,Hundibilidad).

PARAMETRO METEORIZACION OBSERVACIONdc

DISMINUYE HASTA 96% AFECTA MICROFISURAS DE LA ROCA

R.Q.D.DISMINUYE HASTA 95% LA ROCA AUMENTA SUS FRACTURAS

CONDICION DEJUNTAS SE REDUCE HASTA 82%

SI METEORIZACION MOTIVO DETERIORO ENSUPERFICIES DE LA FISURA O SU RELLENO

CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER Y TAYLORAJUSTES – ESFUERZOS INDUCIDOS



Los esfuerzos, tanto In Situ como

inducidos pueden incidir sobre las fisuras,manteniendo sus superficies encompresión o permitiendo que las fisuras

se aflojen, y aumenten el riesgo de unmovimiento cortante. PARAMETRO

ESFUERZOS INSITU E INDUCIDOS

OBSERVACION

CONDICION DEJUNTAS

AUMENTA HASTA 120% LAS JUNTAS QUEDAN EN COMPRESION

DISMINUYE HASTA 90%SI EL RIESGO DE UN MOVIIENTO CORTANTEAUMENTA

DISMINUYE HASTA 76%SI LAS FISURAS ESTAN ABIERTAS Y CONRELLENO DELGADO.




Se requiere conocer

Razón de esfuerzos

Magnitud de esfuerzos

Redistribución de esfuerzos se obtiene demodelamiento de diagramas publicados.

Interesan:

Esfuerzos máximos Esfuerzos mínimos

Diferencias (s1 - s3).

E f i d id

CLASIFICACI N DE LAUBSCHER Y TAYLORAJUSTES – ESFUERZOS INDUCIDOS



Esfuerzos inducidos.

Esfuerzos Máximos (s1)Esfuerzos compresivos normales afracturas hasta 120%

Esfuerzos Mínimos (s3) Bajo confinamiento, mayor probabilidadde falla.

s3 < 0, falla traccional. Diferencia entre esfuerzos (s1 - s3)(s1 - s3) elevado cizalle por planos de

discontinuidad Ajuste hasta 60%

CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER Y TAYLORAJUSTES – CAMBIOS DE LOS ESFUERZOS



Cuando hay cambios importante por

operaciones mineras, la situación de lasfisuras es afectada.

PARAMETROCAMBIO DEESFUERZOS

OBSERVACION

CONDICION DEJUNTAS

AUMENTA HASTA 120% LAS SIEMPRE ESTAN EN COMPRESION

DISMINUYE HASTA 60% CAUSA MOVIMIENTOS CORTANTESIMPORTANTES.

CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER Y TAYLORAJUSTES – INFLUENCIA Rb. Y Bz.

El tamaño la forma y la dirección del avance de una excavación



El tamaño, la forma y la dirección del avance de una excavaciónsubterránea tendrá una influencia sobre la estabilidad cuando se

considera en función del sistema de fisuras del macizo rocoso. Laubscher y Taylor opinan, que para garantizar la estabilidad deuna excavación subterránea en una roca fisurada depende de lacantidad de fisuras y de los frentes de excavación que se desvían

de la vertical y recomiendan los siguientes ajustes: (ajustes enporcentaje dependiendo de la cantidad de frentes inclinados en laexcavación).

34

5

6

5

6

43

4

5

3

2.1

13

4

2

2

3

2

# de fracturas que

definen bloque

a la vertical y porcentajes de ajuste

# de planos con inclinaciones distintas

70% 75% 80% 85% 90%




ORIENTACIÓN DE FRACTURAS

Se propone además los siguientes ajustes para losvalores del espaciado de juntas, para las zonas decortantes que se ubican en operaciones mineras:

(*) No aplicable a roca fracturada

0 - 15°

Porcentaje

(túneles) (*)

cizalladas c/r al avanceOrientación de zonas

15° - 45°

45° - 75°

76%

84%

92%




Orientación de fracturas. Caso pilares y paredescaserones. Cuando las fracturas definen unacuña inestable, cuya base está en la pared.

0 - 5

5 - 10

10 - 15

15 - 20

Rating J.C. Buzamiento de intersección y % ajuste

30 - 4020 - 30

10 - 30 = 85%

10 - 20 = 90%

20 - 30 = 90%

30 - 40 = 90%

30 - 50 = 90%40 - 60 = 95%

40 - 60 = 85%

> 50 = 85%> 60 = 90%

20 - 40 = 80%

30 - 50 = 80%

30 - 40 = 75%

> 60 = 80%

> 50 = 75%

>40 = 70%

> 40 = 70%

CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER Y TAYLORAJUSTES – EFECTOS DE LA VOLADURA



Efectos de Voladuras

Técnica Ajuste %Máquinas Tuneleras (TBM) 100%

Voladuras controlada 97%Voladuras convencional buena 94%Malas prácticas de Voladura 80%

Las voladuras crean nuevas fracturas y provocan

movimientos en las fisuras existentes. Se proponelas siguientes reducciones para los valores delRQD y la condición de juntas.

CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER Y TAYLORAJUSTES COMBINADOS

Aj t bi d



RESUMEN

Meteorización 75% - 100%

Orientación 63% - 100%

Esfuerzos 60% - !20%

Voladura 80% - 100%

Ajustes combinados

En algunos casos la clasificación geomecánica seencuentra sujeta a más de un ajuste. El ajuste totalno debe pasar de un 50 %.

CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER Y TAYLOR – RECOM. PARA EL SOSTENIMIENTO



Considerando los valores de la clasificación ajustados y

tomando en cuenta practicas normales de sostenimiento enminas se propone:

VALORESAJUSTADOS VALORES GEOMECANICOS ORIGINALES - BIENIAWSKI

90-100 80-90 70-80 60-70 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10

70 - 100

50 – 60 a a a a

40 – 50 b b b b

30 – 40 c,d c,d c,d,e d,e

20 – 30 e f,g f,g,j f,h,j

10 – 20 i i h,i,j h,j

0 - 10 k k l l

CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER-TAYLOR – SOSTENIMIENTO• a.- Generalmente no hay sostenimiento, pero algunas intersecciones de fisuraspueden necesitar pernos.

• b.- Cuadricula de pernos cemntados con espaciamiento de 1 m.C d i l d d i i d 0 75



• c.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m.• d.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m y 100 mm de

concreto lanzado.• e.- Cuadricula de pernos cementados con espcaiamiento de 1 m y concreto colado

de 300 mm y que solo se usara si los cambios de los esfuerzos no son excesivos.• f .- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 y 100 mm de

concreto lanzado.• g.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m y 100 mm de

concreto lanzado y malla.• h.- Concreto colado de 450 mm de espesor con una cuadricula de pernos

cementados con espcaimiento de 1 m si los cambios de los esfuerzos no sonexcesivos.

• i.- Pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m si hay un esfuerzo potencial ala mano, y 100 mm de concreto lanzado, luego cibras de acero a manera de técnica

de reparación si los cambios en los esfuerzos son excesivos.• j.- estabilizar con refuerzos de cable protector y concreto de 450 mm de espesor si

los cambios en los esfuerzos no son excesivos.• k.- Estabilizar con resfuerzo de cable protector seguido de concreto lanzado hasta e

incluyendo el frente si es necesario y luego cimbras de acero poco seprados, comotecnica de reparación donde los cambios en los esfuerzos soon excesivos.

• l - No traba ar en este terreno o usar las técnicas ó k



CLASIFICACION SRC DE LUISGONZALES VALEJOS

1985

CLASIFICACION GEOMECANICA SRC• ESTA CLASIFICACION SALE A CONSECUENCIA DE



QUERER BUSCAR UN METODO DE CLASIFICACION DEMACIZOS ROCOSOS QUE TENGAN EN CUENTA LAEXTRAPOLACION DE LOS DATOS DE SUPERFICIE, SUVARIACION DE LAS PROPIEDADES CON LAPROFUNDIDAD Y LOS DISTINTOS CONDICIONANTESGEOMECANICOS QUE INTERVIENEN EN UN DISEÑO DE

TÚNEL Y POSTERIOR COMPORTAMIENTO DURANTE LAEXCAVACION.• LA CLASIFICACION SRC SE BASA EN LA CLASIFICACION

DE BIENIAWSKI (1979) Y REUNE TAMBIEN EXPERIENCIASDE LA CLASIFICACION DE BARTON et al (1974), SIN

EMBARGO SE DIFERENCIA DE ELLAS POR INTRODUCIRFACTORES DE CORRECCION PARA EL USO DE DATOS DESUPERFICIEE INCORPORA NUEVOS INDICES COMO ELESTADO TENSIONAL E INFLUENCIA DE LASCONDICIONES CONSTRUCTIVAS.

CLASIFICACION GEOMECANICA SRCPARAMETROS DE CLASIFICACION A. RESISTENCIA DE LA MATRIZ ROCOSA



B. ESPACIADO DE LAS DISCONTINUIDADES Y RQD

C. CONDICION DE LAS DISCONTINUIDADESD. FILTRACIONESE. ESTADO TENSIONAL

FACTOR DE COMPETENCIA (CF)(Definido como el cociente de la resistencia de la compresión uniaxial y la

tensión máxima vertical debido peso recubrimiento)FACTOR DE RELAJACION TENSIONAL (SRF)(Definido por cociente edad última deformación tectónica principal enaños x 10-³ y la máxima carga litostatica vertical)

ACCIDENTES TECTONICOS

(Los accidentes tectónicos importantes pueden dar lugar a marcadasanisotropías direccionales y concentración esfuerzos) ACTIVIDAD NEOTECTONICATambien puede ser causa de importantes anisotropías tensionales.Ubicación a zona sísmica activa)

F PROCESO CONSTRUCTIVO

CLASIFICACION GEOMECANICA SRCINDICE DE CALIDAD VALORES

1. RESISTENCIA MATRIZ ROCOSA

Carga Puntual (Mpa)

Compresión Simple (Mpa)

> 8

> 250

8 a 4

259 a 100

4 a 2

100 a 50

2 a 1

50 a 25

No aplicable

25 a 5 5 a 1 < 1



Puntuación 20 15 7 4 2 1 1

2. ESPACIADO RQD

Espaciado (m)

RQD (%)Puntuación

> 2

100 a 9025

2 a 0.6

90 a 7520

0.6 a 0.2

75 a 5015

0.2 a 0.06

50 a 258

< 0.06

< 255

3. DISCONTINUIDADES

Condiciones

Puntuación

Muy rugosas. Discontínuas.Sin separación. Bordes poco

alterados y duros.

30

Algo rugosas.Discontinuas.

Separación < 1 mm.Bordes duros y poco

alterados.

25

Algo rugosas.Discontínuas.Separaci

ón 1 mm. Bordesblandos y alterados.

20

Lisas o conslickensides.Contínuas.

Abiertas a 1 a5 mm. Con

rellenos.

10


Abiertas mas de 5mm. Con rellenos.

0

4. FILTRACIONESCaudal po 10 m de túnel (l/min)

Condiciones

Puntuación

Inapreciable

Seco

15

< 10

Algo húmedo

10

10 – 25

Algunas filtraciones

7

25 – 125Frecuentesfiltraciones

4

> 125 Abundantesfiltraciones

0

5. ESTADO TENSIONAL

Factor de competencia

Puntuación

Accidentes tectónicos

Puntuación

Factor de Relajación tensional

Puntuación

Actividad neotectónica

Puntuación

> 10

10

10 a 5

5

5 a 3

-5

<3

- 10-

Zonas de fallas/cabalgamiento de alcance regional yáreas cercanas

- 5

Tectónica compresiva

- 2

Tectónica distensiva

0

> 200

0

200 a 80 80 a 10 < 10

-5 -8 -10

Zona afectada por laderas o talude

200 a 80 79 a 10 <10

-10 -13 -15

Desestimada o desconocida

0

Supuesta

-5

Confirmada

-10

CLASE DE ROCA

Clase SRC

Puntuación

I

Muy Buena

100 a 81

II

Buena

80 a 61

III

Media

80 a 41

IV

Mala

40 a 21

V

Muy Mala

< 20

INFLUENCIA RELATIVA DE LOS PARAMETROSGEOMECANICOS EN LAS CLASIFICACIONES



OTRAS CLASIFICACIONES

CLASIFICACION SEGÚN RABCEWICZ• DESARROLLADA POR EL AUTOR, COMO BASE PARA EL

NUEVO METODO AUSTRIACO DE TUNELERIA



NUEVO METODO AUSTRIACO DE TUNELERIA(N.A.T.M.), SU EMPLEO ESTA MUY DIFUNDIDO EN

ALEMANIA, AUSTRIA Y FRANCIA.• ESTA CLASIFICACION RECOGE LAS EXPERIENCIAS

OBTENIDAS EN LA CONSTRUCCION DE TUNELES,DONDE LA MASA ROCOSA PRESENTA DIVERSOS

GRADOS DE OPOSICION AL AVANCE DE EXCAVACIONDEL TUNEL, Y SE HACE NECESARIO EFECTUAR SUCORRESPONDIENTE SOSTENIMIENTO, EN TERRENOSMUY DIFICILES, EJECUTAR METODOS DESOSTENIMIENTO PARCIAL, CON EL CONSIGUIENTE

TIPO DE SOSTENIMIENTO.• ESTE TIPO DE CLASIFICACION TIENE VALOR

IMPORTANTE, CUANDO SE EJECUTANEXCAVACIONES DE GRAN SECCION, MAYORES DE 50METROS CUADRADOS.

CLASIFICACION SEGÚNRABCEWICZ



RABCEWICZ

CLASIFICACION DE PROTODIAKONOV• ES UNA CLASIFICACION BASTANTE



EXTENDIDA EN LOS PAISES DEL ESTE DE

EUROPA, EN LOS QUE SE UTILIZA PARA ELDIMENSIONAMIENTO DE SOSTENIMIENTOS DETUNELES, Y QUE EN 1976 FUE ADOPTADO PORLA AFTES EN FRANCIA, JUNTO CON LA DE

DEERE PARA PREDIMENSIONADO EN ESTEPAÍS.• PROTODIAKONOV CLASIFICA LOS TERRENOS,

ASIGNANDOLES UN PARAMETRO “f” LLAMADO

COEFICIENTE DE RESISTENCIA, A PARTIR DELCUAL, Y DE LAS DIMENSIONES DEL TUNEL,DEFINE LAS CARGAS DEL CALCULO PARADIMENSIONAR EL SOSTENIMIENTO.



CLASIFICACION DE PROTODIAKONOV• DA UNAS REGLAS PARA LA DETERMINACION



DE “f” EN FUNCION DE LA RESISTENCIA A LA

COMPRESION SIMPLE, EL ANGULO DEROZAMIENTO INTERNO Y LA COHESION,ESTAS SON:

• PARA ROCAS: f = c/10• PARA SUELOS: f = tg + C/c

• DONDE:

c = Resistencia compresion simple (Mpa) = Angulo de rozamiento interno a largo plazo

C = Cohesion a largo plazo (Mpa).

CLASIFICACION DE PROTODIAKONOV• LA DISTRIBUCION DE LAS CARGAS SOBRE UN TUNEL PARA EL

DIMENSIONAMIENTO DEL SOSTENIMIENTO SE HACE SUPONIENDO:



• Presión uniforme vertical sobre clave

Pv = . h• Presión uniforme horizontal lateral

Pl = (h + 0.5 m)tg² (45 + /2)donde:

h = B/2fB = b + 2m.tg (45 - /2)

siendo:b = anchura

m = altura del túnelf = coeficiente de resistencia (Protodiakonov) = angulo de rozamiento interno. = densidad del terreno.



CLASIFICACION SEGÚN NORMA ALEMANA (B – 2203)TIPO

CARACTERESDE LA ROCA

EXCAVACION Y SOSTENIMIENTO

T E t bl E ió i f i t i i t



1 Terreno Estable Excavación en una unica fase, sin sostenimiento.

2 Roca pocofracturada

Excavación en una única fase, sostenimientodonde se requiera.

3Roca algo másfracturada

Excavación en una única fase, sostenimiento en labóveda.

4 Roca fracturada ypoco friable Excavacion en dos fases y contrabóveda,sosteniiento sistemático en toda la sección.

5Roca muy friable,empuje inmediato

Excavación en dos o tres fases, dependiendo de lasección, sostenimiento con cerchas metálicas.

6

Roca de empuje

inmediato fuerte

Excavación en varias fases(núcleo central) y

contrabóveda. Sostenimiento sistemático en todala sección.

7Terreno siscohesión

Excavación en varias fases, con núcleo central ycontrabóveda concreto rociado en frente inmediatoy sostenimiento sistemático en toda la sección.

COMPARACION ENTRE LA CLASIFICACIONRABCEWICZ Y O – Norm B – 2203)



CLASIFICACIONRABCEWIZC

O – NORM B - 2203

1 2 3 4 5 6 7

I

II

IIIIV

V



INDICES DE RESISTENCIA DEL

MACIZO ROCOSO

INDICE DE RESISTENCIA DEL MACIZOROCOSO DE PALMSTROM



• Basa su clasificación en el RMI, el que considera la reducción

de la resistencia de las rocas provocada por el agrietamiento yse expresa mediante la siguiente ecuación.

RMI = Rc JP• Donde:

• RC = Resistencia a compresión uniaxial de la roca intacta enmuestras de 50 mm de diámetro.• JP = Parámetro dependiente del agrietamiento. Es un factor de

reducción que representa el tamaño de los bloques y el estadode las caras de los mismos, definidas por la fricción y eltamaño de las grietas.

• En el esquema que se ofrece a continuación se dan losparámetros principales que intervienen en la propuesta dePalmstrom para la valoración de estabilidad en los macizos

rocosos

INDICE DEL MACIZO ROCOSO RMi

RUGOSIDAD DE



RUGOSIDAD DELAS GRIETAS

ALTERACIÓN DELAS GRIETAS

TAMAÑO Y

CONTINUIDAD DELAS GRIETAS

FACTOR DEESTADO DE LAS

GRIETASJC

DENSIDAD DEGRIETAS

MATERIALROCOSO

VOLUMEN DELBLOQUE

Vb

PARÁMETRO DE AGRIETAMIENTO

JP

RESISTENCIA ACOMPRESIÓN

SIMPLE

ÍNDICE DELMACIZO ROCOSO

RMi

INDICE DEL MACIZO ROCOSO RMi• El valor de JP se puede determinar, según Palmstrom por la siguiente

expresión



D

JP = 0.2

JC*Vb

• El valor del coeficiente D se puede calcular por tablas elaboradas porPalmstrom o por la expresión D= 0,37 JC-0,2

• El valor de JP varía desde valores próximos a 0, para rocas muyfracturadas, hasta 1 en rocas intactas. La forma exponencial de su

expresión de cálculo coincide perfectamente con los datos experimentalesque indican que el espacio entre grietas tiene una representaciónestadística de tipo exponencial, como se indica en los estudios de Merritt yBaecher (1981).

• El factor de estado de las grietas se expresa según la ecuación siguiente: jC = jL (jR / jA), donde jL, jR, y jA son factores que describen la longitud y lacontinuidad, la rugosidad y la alteración del plano de grietasrespectivamente. Los valores correspondientes a estos parámetros seencuentran reflejados en Tablas. Los factores jR y jA son similares a losvalores de jR y jA que se utilizan para obtener el valor de Q. El factor detamaño y continuidad de las grietas (jL) se ha introducido en el sistema Rmi

para representar el efecto que producen las grietas a diferentes escalas

INDICE DEL MACIZO ROCOSO RMi• Comúnmente, el factor de estado de las juntas jC tienen un

valor entre 1 y 2; y consecuentemente el parámetro de



y ; y pgrieta JP estará comprendido entre 0,2 Vb

0,37 y 0,28 Vb0,32 .

Para jC = 1,75 el parámetro de grieta se pueden expresarde la forma siguiente:

JP = 0.25Vb

• Con mucha frecuencia se deben considerar los efectos deescala, que son significativos cuando se extrapolan losresultados de ensayos de laboratorio a volúmenes deensayos de campo. Como se indicó anteriormente, el Rmise ajusta fácilmente cuando se incluyen efectos de escala

en JP. En cambio, para macizos rocosos masivos, el efectode escala para los ensayos de compresión uniaxial ( RC ) nose tiene en cuenta, ya que los ensayos se realizan sobremuestras de 50 mm de diámetro.

3

RELACION ENTRE EL JP, JC Y Vb



INDICE Rmi



DE PALMSTROM

VENTAJAS DE USAR EL RMi El Rmi mejora significativamente el uso de datos geológicos,

principalmente a través del empleo sistemático de parámetrospredefinidos en este sistema en el que el carácter tridimensional de un



predefinidos en este sistema en el que el carácter tridimensional de unmacizo rocoso viene representado por el volumen del bloque.

El Rmi se puede usar fácilmente para establecer estimaciones groserasdisponiendo tan sólo de una información básica del macizo rocoso. Porejemplo, en el período inicial de un proyecto usando la expresión para elcálculo de JP para el valor de JC de 1,75...

El Rmi es un método bastante cómodo a la hora de establecer

comparaciones e intercambio de información de diferentes puntos ozonas. En este sentido, es una herramienta muy útil para intercambiarinformación y conocimientos (mejorar la comunicación) entre losprofesionales que se dedican a la ingeniería y el diseño de obras civiles.

El RMI ofrece un sistema de caracterización del macizo rocoso bastanteútil en ingeniería. El Rmi es un parámetro que, en líneas generales,

caracteriza la resistencia inherente de un macizo rocoso y se puedeaplicar en ingeniería para establecer la calidad de este material enconstrucción. En el trabajo de campo se usa fácilmente , ya que el RMIviene definido por el volumen de los bloques y por los parámetros defracturación del macizo rocoso.

LIMITACIONES DEL RMi• El rango y tipos de macizos rocosos que se pueden clasificar

mediante el RMI. Tanto la roca intacta como las grietas muestrangrandes variaciones direccionales en composición y estructura



grandes variaciones direccionales en composición y estructura,proporcionando un amplio rango de composiciones y propiedades delos macizos rocosos. No es posible caracterizar todas lascombinaciones que se presentan en la naturaleza con un solonúmero. Sin embargo, el sistema Rmi, muy probablementecaracteriza el rango más amplio de materiales comparado con losdemás métodos de clasificación existentes.

• La precisión de la expresión RMI. El valor del parámetro degrietas(JP) se calibra con unos pocos ensayos de compresión agran escala. La evaluación de los diversos factores (jR, jA y Vb)utilizados para la obtención de JP y el tamaño de las muestrasensayadas, que en algunos casos no es representativo por el

reducido número de bloques que presenta, puede generar una seriede errores sistemáticos en el cálculo del parámetro JP, por lo que seobtiene un valor de Rmi aproximado. Sin embargo, en algunoscasos, los errores cometidos en algunas mediciones puedencompensar otros, dando finalmente resultados coherentes.

RELACION DEL Rmi CON OTROS INDICES

• PALMSTROM DEFINIO UN RELACION ENTRE LOS



PALMSTROM DEFINIO UN RELACION ENTRE LOS

VALORES DE Rmi Y LOS VALORES USADOS ENEL CRITERIO DE FALLA DE HOEK Y BROWN, QUESON LOS SIGUIENTES:

s = JP²mb = mi X JP 0,64 (PARA MACIZOS ROCOSOS NO DISTURBADOS)

mb = mi X JP 0,857(PARA MACIZOS ROCOSOS DISTURBADOS)

RELACION Rmi CON OTROS INDICES Y SUAPLICACION



CRITERIO DE FALLA DE

E. HOEK Y E.T. BROWM

CRITERIO DE MOHR – COULOMB



σ n= tensión normal sobre el plano de rotura

τ= tensión tangencial sobre el plano de roturaC= cohesión

Ø= ángulo de resistencia interna del material oángulo de rozamiento de la matriz rocosa

PROPIEDADES COHESION Y ANGULO FRICCIONSUELOS Y ROCAS



La gran ventaja de este criterio es su sencillez. Sin




g jembargo presenta inconvenientes a que:Los envolventes de la resistencia en roca no son

lineales. Aplicado para suelosNo se aplica a material rocoso con discontinuidades.

Las rocas a diferencia de los suelos presentan uncomportamiento mecánico NO LINEAL, por lo que loscriterios de rotura lineales, a pesar de la ventaja de su

simplicidad, no son muy adecuados en cuanto quepueden proporcionar datos erróneos a la hora deevaluar el estado de deformaciones de las rocas.




“El criterio de Mohr – Coulomb no se ajusta al

comportamiento real de los materiales rocosos,

tanto de la matriz rocosa, como de los macizosrocosos y de las discontinuidades”



• El criterio de rotura de Hoek – Brown es un

CRITERIO DE HOEK – BROWN



El criterio de rotura de Hoek Brown es un

criterio que permite la estimación de laresistencia al corte de roca intacta y de losmacizos rocosos.

• Uno de los aspectos particulares del criterio derotura de Hoek – Brown es la posibilidad denormalizar los términos, que involucran losesfuerzos, en expresiones matemáticas.

• Es posible escribir la forma genérica del criterioen términos de esfuerzos de corte y normalestrasformados en el plano de rotura.

La forma generalizada define la combinación de esfuerzos principales en la rotura para el caso de macizos rocosos.

Esto esta basado en la suposición de que las diaclasas están

cercanamente espaciadas y que las mismas no tienen una




orientación preferente, de tal forma que el macizo rocoso puede ser asumido como homogéneo e isotrópico.

EL criterio obedece:

EN donde mb, s y a son parámetros que dependen de la

estructura de las discontinuidades en el macizo rocoso.

Estos parámetros se correlacionan con el GSI

RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSOCRITERIOS DE FALLA HOEK Y BROWN

(1980)



(1980)

c1' mb 3' c= + 3' + S

a

[ ]

1' = Esfuerzo Efectivo Principal Axial

3' = Esfuerzo Efectivo Principal Confinante

c = Resistencia Compresiva Uniaxial de la Roca Intacta

Mb = Valor de constante m para la masa rocosa

Donde:

S y a = Constantes q´dependen caract. de la Masa rocosa

Ec. 01


P i d BUENA RAZONABLES



c

1' mb 3'

c= +3'

+ S

½

[ ]

Para macizos rocosos de BUENA a RAZONABLES

CALIDAD, la falla puede ser definida estableciendo:a = 0.5 en la ecuacion 01

Para macizos rocosos de MALA CALIDAD, la masa

Rocosa no tiene resistencia a la tracción o “cohesión”

Fallando los especimenes

Ec. 02




c1' mb 3' c= + 3'

a

[ ] Ec. 03


Rocosa no tiene resistencia a la tracción o “cohesión” Y los especímenes fallarán sin confinamiento.

Para estos macizos rocosos se establece un valor para

s = 0 , obteniéndose la ecuación 3

CRITERIO ACTUALIZADO DE HOEK -BROWN



•

La actualización se centró también en losmétodos para determinar m y s.

• Una parte de dicha actualización consistió en

presentar la ecuación original en tensiones

efectivas.

• Respecto a la determinación de los valores de

m y s se presentaron las siguientes relaciones

empíricas.

CRITERIO DE ROTURA DE HOECK YBROWN GENERALIZADO (2002)

a



31 3

a

ci b

ci

m s

15 20 3

100exp28 14

100exp

9 31 1

2 6

b i

GSI

GSI m m D

GSI s

D

a e e

m i = para roca intacta

m b = para roca fracturada

GSI = Geological Strength Index

D = factor que depende del

grado de alteración a que elmacizo ha sido sometido debidoa explosiones y relajación detensiones

• Para el caso de roca no alterada:



• Para el caso de roca alterada o, por ejemplo,

afectada por el efecto de voladura:

• Para roca intacta, s=1 y mb = mi, escribiéndosela ecuación como sigue:



• En Hoek – Brown se dan las instrucciones paraobtener mi por medio de ensayos triaxiales.

• Hoek y Brown aportaron las siguientesrelaciones a partir del índice GSI de calidadgeomecánica del macizo rocoso.

• Para GSI > 25



• Para GSI < 25

• La resistencia a la compresión uniaxial seobtiene haciendo σ3 = 0, en la ecuación (1):



• Y la resistencia a tracción se obtiene haciendoσ’1 = σ’3 = σt, lo que representa una condición

de tensión biaxial.



INDICE DE RESISTENCIAGEOLOGICA

GSI

INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICAGSI• El Geological Strength Index (GSI), fue propuesto por Hoek

( ) & ( )



(1995) y Hoek, Kaiser & Badwen (1995) que provee unsistema, para estimar la reducción de la resistencia del macizorocoso para diferentes condiciones geológicas.

• La resistencia de un macizo rocoso fracturado depende de laspropiedades de los bloques de roca intacta y, también, de la

libertad de éstos para deslizar y girar bajo distintas condicionesde esfuerzo. Esta libertad está controlada por el perfilgeométrico de los bloques de roca intacta, así como también,por la condición de las superficies que separan dichos trozos obloques. Los trozos de roca angulosos, con caras definidas por

superficies lisas y abruptas, producen un macizo rocoso muchomás competente que uno que contenga bloquescompletamente rodeados por material intemperizado y/oalterado.

INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA(GIS)

• Uno de los problemas prácticos surge cuando se fija el



Uno de los problemas prácticos surge cuando se fija el

valor del GSI en terreno, está relacionado con el daño porvoladura. Donde sea posible, se debería usar lasuperficie no dañada para estimar el valor GSI, ya que elpropósito principal es determinar las propiedades delmacizo rocoso no perturbado. En todos aquellas

superficies visibles que se hayan dañado a causa de lavoladura, se debería de intentar hacer algo paracompensar los valores del GSI más bajos obtenidos deesas caras libres. En caras libres recientemente voladas,se crearán nuevas discontinuidades por efecto de la

voladura, las cuales resultan en un valor GSI que puedellegar a ser nada menos 10 puntos más bajo que elcorrespondiente al mismo macizo rocoso no perturbadopor la voladura.

RELACIONES ENTRE mb/mi, s y a Y ELINDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA (GSI)

100GSI E 06



PARA MASA ROCOSA NO DISTURBADAVALORES DE GSI > 25

exp m b /m i 100

28

GSI

Ec. 06

100 exp 9

GSI s Ec. 07

0.5 a Ec. 08

RELACIONES ENTRE mb/mi, s y a Y ELINDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA (GSI)

PARA MASA ROCOSA NO DISTURBADA



VALORES DE GSI < 25

Ec. 090 s

Ec. 10

0.65 200

GS I a

CRITERIO DE ROTURA DE HOECK YBROWN GENERALIZADO (2002)

• GSI: Geological



• GSI: Geological

Strength Index• 0 ≤ GSI ≤ 100

• Si GSI = 100,roca intacta: se

recupera elcriterio H-Boriginal

• Depende de lascondiciones enla superficie yde la estructuradel macizo

1’ = 3’ + c (mb (3’ / c ) + S)

1’ = Esfuerzo efectivo principal máximo en la falla

3’ = Esfuerzo efectivo principal mínimo en la falla

CRITERIOGENERALIZADO DEHOECK – BROWN CO

NDICION

DELA

SUP

MUYBUENA

Superficiesrugosas y de

cajasfrescas(sinseñales de

intemperizaci

BUENA Superficiesrugosas,

cajaslevemente

intemprizadasy/o alteradas,

ti

REGULAR

Superficieslisas, cajasmoderadam

enteintemperiza

MALA Superficies lisas ycizalladas, cajasintemperizadas

y/o alteradas, conrellenos defragmentos

l /

MUY MALA Superficies

lisas ycizalladas,cajas muy

intemperizadas y/o

alteradas con



3 Esfuerzo efectivo principal mínimo en la falla

c = Resistencia compresiva uniaxial de las piezas de roca intacta

mb, s, a son las constantes de la composición, estructura ycondiciones superficiales de la masa rocosa

ESTRUCTURA

SUPERF

ICIE

intemperizacion ni de

alteración)

con patinasde oxido de

hierro

das y/oalteradas

granulares y/oarcillosos firmes

alteradas, conrellenos

arcillososblandos

FRACTURADO EN BLOQUES

(BLOCKY) MACIZO ROCOSO CONFORMADO POR TROZOSO BLOQUES DE ROCA BIEN TRABAJADOS, DEFORMA CUBICA Y DEFINIDOS POR TRES SETSDE ESTRUCTURAS, ORTOGONALES ENTRE SI

mb/mi

S

a

Em

Y

GSI

0.600

0.190

0.500

75,000

0.200

85

0.400

0.062

0.500

40,000

0.200

75

0.260

0.015

0.500

20,000

0.250

62

0.160

0.003

0.500

9,000

0.250

48

0.080

0.0004

0.500

3,000

0.250

34

FUERTEMENTE FRACTURADO ENBLOQUES

(VERY BLOCKY) MACIZO ROCOSO ALGO PERTURBADO,

CONFORMADO POR TROZOS O BLOQUES DEROCA TRABADOS, DE VARIAS CARAS,

ANGULOSOS Y DEFINIDOS POR CUATRO O MASSETS DE ESTRUCTURAS

mb/mi

S

a

Em

Y

GSI

0.400

0.062

0.500

40,000

0.200

75

0.290

0.021

0.500

24,000

0.250

65

0.160

0.003

0.500

9,000

0.250

48

0.100

0.001

0.500

5,000

0.250

38

0.070

0.000

0.530

2,500

0.300

25

FRACTURADO Y PERTURBADO

(BLOCKY/DISTURBED) MACIZO ROCOSO PLEGADO Y/O AFECTADOPOR FALLAS, CONFORMADO POR TROZOS O

BLOQUES DE ROCA DE VARIAS CARAS, ANGULOSOS Y DEFINIDOS POR LA

INTERSECCIÓN DE NUMEROSOS SETS DEESTRUCTURAS

mb/mi

S a

Em

Y

GSI

0.240

0.012 0.500

18,000

0.250

60

0.170

0.004 0.500

10,000

0.250

50

0.120

0.001 0.500

6,000

0.250

40

0.080

0.000 0.500

3,000

0.300

30

0.060

0.000 0.550

2,000

0.300

20

DESISNTEGRADO

(DESINTEGRATED) MACIZO ROCOSO MUY FRACTURADO Y

QUEBRADO, CONFORMADO POR UN CONJUNTOPOBREMENTE TRABADO DE BLOQUES Y

TROZOS DE ROCA, ANGULOSOS Y TAMBIENREDONDEADOS

mb/mi

S

a

Em

Y

GSI

0.170

0.004

0.500

10,000

0.250

50

0.120

0.001

0.500

6,000

0.250

40

0.080

0.000

0.500

3,000

0.300

30

0.060

0.000

0.550

2,000

0.300

20

0.040

0.000

0.600

1,000

0.300

10

CARACTERIZACION GEOTECNICA DEL MACIZO ROCOSO



INDICE GEOLOGICO DE RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO



CARACTERISTICASDE LA MASA

ROCOSA



INDICE DERESISTENCIAGEOLOGICA

(GIS)

CRITERIO



CRITERIOGENERALIZADO

DE HOEK YBROWN

INDICE DE



INDICE DE

RESISTENCIAGEOLOGICA

(GIS)

APLICACIÓN01

INDICE DE



INDICE DE

RESISTENCIAGEOLOGICA

(GIS)

APLICACIÓN02

INDICE DE




(GIS)

APLICACIÓN02

CONDICIONES TIPICAS DE TUNELES (3 A 10 m DE LUZ)




(GIS)APLICACIÓN03



INDICE DE



RESISTENCIAGEOLOGICA(GIS)

APLICACIÓN05



G.S.I.MODIFICADO



COMPARACION ENTRESISTEMAS DE CLASIFICACION

DE MACIZOS ROCOSOS

COMPARACION ENTRE SISTEMAS DECLASIFICACION DE MACIZOS ROCOSOS TODOS LOS SISTEMAS DE CLASIFICACION DE MACIZOS ROCOSOS

SON PRODUCTOS DE OBSERVACIONES Y SE HAN DESARROLLADOEMPIRICAMENTE PLANTEANDO PARAMETROS DE CALIDAD DE ROCA



SOBRE LA BASE DE SUS CARACTERISTICAS MECANICAS, DE SUCAPACIDAD DE SOPORTE A LAS SOLICITACIONES DE CARGA Y SUCOMPORTAMIENTO POR UN DETERMINADO TIEMPO.

LOS SISTEMAS RQD Y Q (NGI) INCLUYEN UN NUMERO SUFICIENTEDE DATOS FISICOS Y MECANICOS DE LA ROCA PARA EVALUARTODOS LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DE UNA

EXCAVACION SUBTERRANEA. EL SISTEMA SRC INCLUYE DATOS SUPERFICIALES DE ASPECTOS

GEOLOGICOS Y GEOMECANICOS. INCLUYE LA NEOTECTONICA. EN CAMBIO EL SISTEMA RSR INCIDE EN LA CAPACIDAD DEL TIPO DE

SOPORTE Y LAS DIMENSIONES DE LA EXCAVACION.

EN OTRO SENTIDO LAUFFER DESARROLLA EL COMPORTAMIENTODE LA EXCAVACION POR SUS DIMENSIONES, Y POR UN TIEMPODETERMINADO.

RABCEWICZ Y LAS NORMAS ALEMANAS (B-2203) E BASAN EN ELCOMPORTAMIENTO DEL MACIZO ROCOSO Y LAS DIFICULTADES QUEOPONEN AL AVANCE DE UNA EXCAVACION.

CONCEPTOS SOBRE LAS CLASIFICACIONESGEOMECANICAS “LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS SON UN METODO DE

INGENIERIA GEOLOGICA QUE PERMITE EVALUAR ELCOMPORTAMIENTO GEOMECANICO DE LOS MACIZOS ROCOSOS Y



COMPORTAMIENTO GEOMECANICO DE LOS MACIZOS ROCOSOS, Y

DE AQUÍ ESTIMAR LOS PARAMETROS GEOTECNICOS DE DISEÑO YEL TIPO DE SOSTENIMIENTO DE UN TUNEL” SUDAFRICA, BIENIAWSKI, 1989

“LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS SON PROCEDIMIENTOS

EMPIRICOS QUE NOS AYUDAN A EVALUAR EL COMPORTAMIENTOESTRUCTURAL DE LAS ROCAS Y CON AYUDA DE ENSAYOS DE

LABORATORIO ESTIMAR PARAMETROS GEOTECNICOS , PARAOBTENER UN GRADO MINIMO DE SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE LAEXCAVACION DE TUNELES EN ROCAS “ PERU, 2001

“LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS NO DEBEN SER

UTILIZADAS PARA REALIZAR DISEÑOS DE SOSTENIMIENTOS ENLAS EXCAVACIONES DE TUNELES” PERU, 2004 “SE NECESITA DE POR LO MENOS LA UTILIZACION DE 02

PROCEDIMIENTOS DE CLASIFICACION PARA EVALUAR UNESTUDIO” PERU, 2002

HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES• CLASIFICACION DE ROCAS DE TERZAGHI (1946).• CLASIFICACION DE STINI Y LAUFFER (1958).• CATERPILLAR TRACTOR Co.(1966)• OBERT & DUVAL (1967) PARA MINERIA.



( )

• EGE (1968) TUNELES R.RISTALINAS.• KRUSE et al (1969) REVESTIMIENTO TUNELES.• GOODMAN & DUNCAN (1971) TALUDES.• LAUBASHER (1974) PARA MINERIA.• CLASIFICACION DE WICKHAM et al., 1972 R.S.R.• CLASIFICACION CSIR DE MACIZOS ROCOSOS FISURADOS (1973)

COAUTOR BIENIAWSKI.• INDICE DE CALIDAD TUNELERA BARTON (1975).• CLASIFICACION DE PROTODIAKONOV (1976).• CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (1979).• CLASIFICACION SRC (1983) DE GONZALES DE VALLEJO.• ROMANA (1985).• CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (1989).• PALMSTROM ( 1995) INDICE Rmi.• CLASIFICACION DE RABCEWICZ (NATM)NORMA ALEMANA.


• PROPUSO ESTA CLASIFICACION PARA CALCULAR LAS CARGASQUE DEBEN SOPORTAR LOS MARCOS DE ACERO EN LOS TUNELES.



• EXPERIMENTO EN TUNELES FERROCARRILEROS CON REFUERZODE ACERO EN LOS ALPES.• DESTACA LA IMPORTANCIA DE LA EXPLORACION GEOLOGICA QUE

DEBERA HACERSE ANTES QUE SE TERMINE EL DISEÑO Y SOBRETODO INSISTE EN CONSEGUIR INFORMACION SOBRE LOSDEFECTOS EN LA FORMACION DE LA ROCA.“DESDE EL PUNTO DE VISTA DE INGENIERIA, EL CONOCIMIENTODEL TIPO DE DEFECTO EN LA ROCA Y EN SU INTENSIDAD PUEDESER MAS IMPORTANTE QUE EL TIPO DE ROCA QUE SE PUEDAENCONTRAR. POR LO TANTO, DURANTE LA EXPLORACION HAYQUE DAR ESPECIAL ATENCION A LOS DEFECTOS DE LA ROCA. EL

INFORME GEOLOGICO DEBERA CONTENER UNA DESCRIPCIONDETALLADA DE LOS EFECTOS OBSERVADOS EN TERMINOSGEOLOGICOS. TAMBIEN DEBERA MENCIONAR LA ROCADEFECTUOSA EN TERMINOS DE TUNELEO, COMO POR EJEMPLO:ROCA EN BLOQUE, JUNTEADA, ROCA QUE SE COMPRIME OEXPANDE.”

LA CLASIFICACION DE LAS ROCASDE TERZAGHIDEFINE LOS TERMINOS DE TUNELEO COMO SIGUE: ROCA INALTERADA, no tiene fisuras ni ramales. Por lo tanto,

cuando se rompe lo hace a través de la roca sana Debido al daño



cuando se rompe, lo hace a través de la roca sana. Debido al dañoque se hace a la roca con el uso de explosivos, pueden caer deltecho desgajes de roca varias horas o varios dias despues de lavoladura. Esta condición se llama desprendido. La roca dura,inalterada, también puede verse afectada por chasquidos, lo queimplica la separación espontánea y violenta de láminas de roca delas paredes o del techo.

ROCA ESTRATIFICADA, esta constituída por capas unitarias conpocas o ninguna resistencia a la separación a lo largo del planolimítrofe entre estratos. La capa puede haberse debilitado o nodebido a fracturas transversales. Los desprendimientos soncomunes en este tipo de rocas.

ROCA MEDIANAMENTE FISURADA, tiene fisuras y ramaleos perolos bloques entre las juntas están soldados o tan intimamenteembonados que las paredes verticales no necesitan refuerzo. Enrocas de este tipo, se puede encontrar a la vez el desprendimientoy el chasquido.

LA CLASIFICACION DE LAS ROCASDE TERZAGHIDEFINE LOS TERMINOS DE TUNELEO COMO SIGUE: ROCA AGRIETADA EN BLOQUES, es una roca químicamente

inalterada o casi inalterada cuyos fragmentos se encuentran



inalterada o casi inalterada, cuyos fragmentos se encuentrantotalmente separados unos de otros y no embonan. Esta clase derocas puede necesitar además laterales en las paredes.

ROCA TRITURADA, pero químicamente sana tiene la apariencia deser un producto de trituradora. Si los fragmentos, en su mayoría otodos son del tamaño de arena y no ha habido recementación, la

roca triturada que esta abajo del nivel de las aguas freáticas tienenlas propiedades de una arena saturada. ROCA COMPRIMIDA, avanza lentamente en el túnel sin aumento

perceptible de volumen. Un prerequisito de compresión es unporcentaje elevado de partículas microscópicas osubmicrocópicas de micas o de minerales arcillosos de poca

expansibilidad. ROCA EXPANSIVA, avanza básicamente en el túnel debido a su

propia expansión. La capacidad de esponjamiento parece estarlimitada a las rocas que contienen minerales arcillosos como lamontmorillonita, con una alta capacidad de expandirse.




Hp

Ht

Hb

W

B




218

LA CLASIFICACION DE LAS ROCASDE TERZAGHIEL CONCEPTO USADO POR TERZAGHI REPRESENTA ELMOVIMIENTO DE ROCA SUELTA HACIA EL TUNEL.

Durante la construcción del Túnel habrá algún relajamiento de la



Durante la construcción del Túnel habrá algún relajamiento de lacohesión de la formación rocosa arriba y en los lados del túnel.

La rocas suelta dentro del área a c d b tendera a interrumpir en eltúnel.

A este esfuerzo se opondrán fuerzas de fricción a lo largo de loslímites laterales a c y b d y estas fuerzas de fricción transfieren la

parte más importante del peso de la carga de roca W al material delos lados del túnel. El techo y los lados del túnel no tienen que soportar más que el

resto de la carga que equivale a una altura Hp. El ancho B1 de la zona de la roca donde existe movimiento,

dependerá de las características de la roca y de las dimensiones Hty B del túnel.TERZAGHI REALIZO MUCHAS PRUEBAS EN MAQUETAS,UTILIZANDO ARENA SIN COHESION PARA ESTUDIAR LA FORMADE LO QUE EL LLAMABA EL “ARCO DEL SUELO” ENCIMA DELTUNEL.



CLASIFICACON DE TERZAGHI,1946ORIGINAL



CLASIFICACON DETERZAGHI,1946

MODIFICADO POR



DEERE 1970

CLASIFICACION DE TERZAGHI (1946) MODIFICADO PORDEERE Y ROSE 1982



CLASIFICACION DE TERZAGHI (1946) MODIFICADOCLASE TERRENO

TIPO DETERRENO

CARGA DE ROCA Hp (m)OBSERVACIONES

INICIAL FINAL

1 ROCA DURA Y SANA CERO CERO Revestimiento solo si hay caida de bloques.

2 ROCADURA.ESTRATIFICADA O ...... -------------

Depende de buzamiento. Caida de bloquesprobable



ESQUISTOSA

probable.

3 ROCAMASIVA.MODERADAMENTEDIACLASADA.

---------- 0 a 0.25 BCaida de bloques probable. Empuje lateral sihay estaratos inclinados.

4 ROCAMODERADAMENTEFRACTURADA.BLOQUES Y LAJAS

----------0.25 B a 0.35 (B +Ht)

Necesita entibación rápida. Empuje lateralpequeño.

5 ROCA MUY FRACTURADA ---------(0.35 a 1.10) (B +Ht)

Entibación inmediata. Empuje lateralpequeño.

6 ROCACOMPLETAMENTEFRACTURADA PERO SINMETEORIZACION

---------- 1.10 (B + Ht)Entibación continua. Empuje lateralcosiderable.

6´GRAVA ARENA

DENSA0.54 a 1.2(B+H)

0.62 a 1.38 (B+H)Los valores mas altos corresponden agrandes deformaciones que aflojan el terreno.

6” GRAVA

ARENA

SUELTA0.94 a 1.2

(B+H)

1.08 a 1.38 (B+H) Empuje lateral. Ph=3.0 y (Hr Ho,5H)

7SUELOCOHESIVO

PROFUNDIDADMODERADA

1.1 a 2.1 (B+H) Fuerte empuje lateral.

8SUELOCOHESIVO

PROFUNDIDADGRANDE

2.1 A 4.5 (B+H) Entibación contínua con cierre en la base

9SUELO OROCAEXPANSIVA

EXPANSIVOHasta 80 m. Seacual sea (B+H)

Entibación contínua y circular (y deformableen casos extremos)

CLASIFICACION DE TERZAGHI (1946) MODIFICADO PORMANUEL ROMANA 2000



LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS DE STINI Y LAUFFERSTINI, EN SU MANUAL DE GEOLOGIA DE TUNELES PROPUSO UNACLASIFICACIÓN DE LOS MACIZOS ROCOSOS (1958) Y COMENTO MUCHASDE LAS CONDICIONES ADVERSAS QUE PUEDEN ENCONTRASE EN ACONSTRUCCION DE TUNELES. INSISTIO SOBRE LA IMPORTANCIA DE LOSDEFECTOS ESTRUCTURALES DE LA ROCA Y DESACONSEJO QUE SEEXCAVARA PARALEO AL RUMBO DE DISCONTINUIDADES MUY INCLINADAS.



EXCAVARA PARALEO AL RUMBO DE DISCONTINUIDADES MUY INCLINADAS. MIENTRAS QUE TERZAGHI Y STINI ESTUDIABAN LA INESTABILIDAD EN

RELACION CON EL TIEMPO EN LOS TUNELES, FUE LAUFFER QUIEN LLAMOLA ATENCION SOBRE LA IMPORTANCIA DEL TIEMPO QUE PERMANECIANESTABLES LAS EXCAVACIONES EN DIFERENTES TIPOS DE ROCA, INCLUSOEN MINAS ABANDONADAS.

EL TIEMPO DE SOSTEN ES EL LAPSO DURANTE EL CUAL UNA EXCAVACION

SERA CAPAZ DE MANTENERSE ABIERTA SIN ADEME, MIENTRAS QUE ELCLARO ACTIVO ES EL CLARO SIN ADEME MAS GRANDE EN EL TUNELENTRE EL FRENTE Y LOS REFUERZOS.

LAUFFER PENSO QUE EL TIEMPO SE SOSTEN ES UN CLARO ACTIVOCUALQUIERA ESTA RELACIONADO CON LAS CARACTERISTICAS DE LAROCA

EL TRABAJO DE STINIY LAUFFER QUE SE PUBLICO EN ALEMAN HA DESPERTADOPOCO INTERES EN EL MEDIO DE HABLA INGLESA. SIN EMBARGO HA TENIDO UNAINFLUENCIA DTERMINANTE EN LOS SISTEMAS DE CLASIFICACION MAS RECIENTESCOMOLOS QUE PROPUSIERON BREKKE Y HOWARD Y BIENIAWSKI.LA CLASIFICACION ORIGINAL FUE MODIFICADA TAMBIEN POR PACHER et al. (1974)QUE AHORA FORMA PARTE DE LA PROPUESTA GENERAL DE TUNELERIA CONOCIDACOMO EL METODO AUSTRIACO DE TUNELERIA.




< S

> S




LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS DE STINI YLAUFFER

TIPOLONGITUD

LIBRETIEMPO

ESTABLEDESCRIPCION

A 4 m 20 AÑOS SANA



A 4 m. 20 AÑOS SANA

B 4 m. 6 MESES ALGOFRACTURADA

C 3 m. 1 SEMANA FRACTURADA

D 1.5 m. 5 HORAS FRIABLE

E 0.8 m. 20 MINUTOS MUY FRIABLE

F 0.4 m. 2 MINUTOSDE EMPUJEINMEDIATO

G 0.15 m. 10 SEGUNDOSDE EMPUJEINMEDIATO

FUERTE

SEGÚN LAUFFER, EL TIPO A NO NECESITA SOSTENIMIENTO, LOS TIPOS B YC NECESITAN SOSTENIMIENTO DE TECHO, EL TIPO D REQUIERE CERCHASLIGERAS, EL TIPO E CERCHAS PESADAS, Y LOS TIPOS F Y G REQUIERENSOSTENIMIENTO PESADO INMEDIATO EN EL FRENTE.




CUADRO ESQUEMATICO DE TIPOS REVESTIMIENTOS NATM SEG N

CLASIFICACION DE LAUFFER



INDICE DE DESIGNACION DE LA CALIDADDE LA ROCA (R.Q.D.)DESARROLLADO POR DEERE EN 1967.

SE DESARROLLO PARA PROVEER UN ESTIMADO CUANTITATIVO DE LACALIDAD DE LA MASA ROCOSA, A PARTIR DE LOS TESTIGOS DE



PERFORACION DIAMANTINA. EL RQD ES DEFINIDO COMO PORCENTAJES DE PIEZAS DE TESTIGOS

INTACTOS MAYORES DE 100 mm (4 PULGADAS) EN LA LONGITUD DELTESTIGO.

EL TESTIGO DEBERA TENER POR LO MENOS UN TAMAÑO NX (54.7 mm O2.15 PULGADAS DE DIAMETRO) Y DEBERA SER PERFORADO CON UN

CILINDRO DE DOBLE TUBO DE PERFORACION. PALMSTRON (1982) SUGIRIO QUE, CUANDO NO SE TIENE TESTIGOS DE

PERFORACION PERO LAS TRAZAS DE LAS DISCONTINUIDADES SONVISIBLES EN AFLORAMIENTOS SUPERFICIALES O EN SOCAVONESEXPLORATORIOS, EL RQD PUEDE SER ESTIMADO A PARTIR DEL NUMERODE DISCONTINUIDADES POR UNIDAD DE VOLUMEN.

LA REALACION SUGERIDA PARA MASAS ROCOSAS LIBRES DE ARCILLA ES:RQD = 115 – 3.3 Jv DONDE Jv ES LA SUMA DEL NUMERO DE DISCONTINUIDADES POR UNIDAD

DE LONGITUD DE TODAS LAS FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES, CONOCIDOCOMO EL CONTEO VOLUMETRICO DE DISCONTINUIDADES.




INDICE DE DESIGNACION DE LACALIDAD DE LA ROCA (R.Q.D.)




EL RQD ES UN PARAMETRO DIRECCIONALMENTE DEPENDIENTE YSU VALOR PUEDE CAMBIAR SIGNIFICATIVAMENTE, DEPENDIENDO



SOBRE TODO DE LA ORIENTACION DEL TALADRO. EL USO DEL CONTEO VOLUMETRICO DE DISCONTINUIDADES PUEDE

SER MUY UTIL EN LA REDUCCION DE ESTA DEPENDENCIADIRECCIONAL.

HAY QUE TENER MUY PRESENTE IDENTIFICAR LAS

DISCONTINUIDADES NATURALES DE LAS FRACTURAS CAUSADASPOR LA PERFORACION PARA QUE SEAN IGNORADAS. EL RQD DE DEERE SE USA EN NORTEAMERICA DESDE LOS

ULTIMOS 25 AÑOS. MUCHOS HAN INTENTADO RELACIONAR EL RQD A LOS FACTORES

DE CARGA ROCOSA DE TERZAGHI Y A LOS REQUERIMIENTOS DELEMPERNADO DE TUNELES. CORDING Y DEERE (1972), MERROT(1972) Y DEERE AND DEERE (1988).

SE DICE QUE EL ESPACIAMIENTO ENTRE LAS FRACTURASDECRECE CON EL INCREMENTO DE LA METEORIZACIÓN, POR LOQUE EL R Q D CRECERÍA. ¿ Y EL DETERIORO DEL MACIZO?



INDICE DE DESIGNACION DE LA CALIDADDE LA ROCA (R.Q.D.)PARA REALIZAR EL CALCULO DEL RQD CUANDO NO SE TIENETESTIGOS DE PERFORACION SE PUEDE REALIZAR DE UTILIZANDOFORMULAS EMPIRICAS COMO:



RQD = 100 x e (0.1 + 1)

DONDE:

= Numero de discontinuidades por metro lineal

Ejemplo:Numero de discontinuidades = 228

Longitud de la línea = 24

Entonces = 228/24 = 9.50 disc/m.

RQD = 100 x e (0.1x 9.50 + 1)

RQD = 75.42 = 75%

-0.1(9.50)

-0.1( )

RELACION ENTRE EL TAMAÑO DE LOS BLOQUESEN LOS SISTEMAS CLASIFICACON

EL TAMAÑO DE BLOQUE ES UN ESTA REPRESENTADO EN LOSPRNCIPALES SISTEMAS DE CLASIFCACION INGENIERILES Y



CUALITATIVOS DE MACIZOS ROCOSOS TALES COMO: EL SISTEMA Q, LA RELACON ENTR EL RQD Y UN FACTOR PARA EL

NUMERO DE FAMILIAS DE DIACLASA (Jn). EN EL SISTEMA RMR, EL RQD Y EL ESPACIAMIENTO DENTRE LAS

DIACLASAS (S)

EN EL Rmi (ROCK MASS NDEX), EL VOLUMEN DE BLOQUE (Vb) Y ELNUMERO DE FAMILIAR DE DACLASAS, Y EL NUMERO DE FAMILIASDE DIACLASAS (nj) CUANDO EL Rmi ES APLICADO EN LAEVALUACION DEL SOSTENIMIENTO DE ROCAS.

TAMBIEN EL SSTEMA CUALITATIVO GSI (GEOLOGICAL STRENGTH

INDEX) APLICA EL TAMAÑO DE BLOQUE, EXPRESADO COMODVERSOS GRADOS DE BLOQUEADO Y ROTURA DE MACIZOSROCOSOS, PARA LA DETERMINACION DE SUS VALORES PARA LARESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO.

RELACION ENTRE EL TAMAÑO DE LOSBLOQUES Y EL (R.Q.D.)




METODOS PRINCIP

ALES DE MEDIDA DEL TAMAÑO DEBLOQUES



MEDIDAS SOBRESUPERFICIES

ROCOSAS

MEDIDAS SOBRETESTIGOS DE

SONDEO

MEDIDAS SISMICASDE REFRACCON

Tamaño de bloque(volumen de bloque)

(Vb)

Rock QualityDesignation (RQD)

Velocidades sísmicasdel macizo rocoso

Numero volumétrico dediaclasas (Jv)

Frecuencia de fracturas

Espaciamiento entrediaclasas (S)

Diaclasas interceptadas

Densidad ponderada dediaclasado (wJd)

Densidad ponderada dediaclasado (wJd)

Rock QualityDesignation (RQD)

Volumen de bloque (Vb)


“ES AMPLIAMENTE ACEPTADO QUE EL ESPACIAMIENTO ENTREDIACLASAS ES DE GRAN MPORTANCIA EN LA VALORACION DE LA



ESTRUCTURA DE UN MACIZO ROCOSO. LA PRESENCIA DEDIACLASAS REDUCE LA RESISTENCIA DE UN MACIZO ROCOSO YSU ESPACIAMIENTO GOBIERNA EL GRADO DE TAL REDUCCION”(BIENIAWSKI, 1973).

EL RMR APLICA CALIFICACIONES AL ESPACIAMIENTO ENTRE

DIACLASAS SEGÚN CLASIFICACION DE DEERE (1968). CUANDO SETENE UNA SOLA FAMILIA DE DIACLASAS, COMO EN LA FIG. 3(IZQUIERDA), ES FACIL MEDIR EL ESPACIAMIENTO. PERO SE TIENEMAS DE UNA FAMILIA, COMO OCURRE EN LA FIG.3 (DERECHA), O SETIENE UN ESQUEMA DE DIACLASADO COMPLICADO COMO EN LASFIG. 1 Y 2, BIENIAWSKI (1973) NO EXPLICA COMO CALCULA EL

ESPACIAMIENTO. SEGÚN EDELBRO (2003) “SERA CONSIDERADA LA MENOR

CALIFICACION SI HAY MAS DE UNA FAMILIA Y EL ESPACIAMIENTODE DIACLASAS VARIA”

RELACION ENTRE EL TAMAÑO DE LOS BLOQUESEN LOS SISTEMAS CLASIFICACONEN CASOS CUANDO ES USADO UNESPACIAMIENTO MEDIO ENTRE DIACLASAS YEXISTE MAS DE UNA FAMILIA, PUEDE EMPLEARSELA SGUIENTE EXPRESION

DONDE Vb = VOLUMEN DEBLOQUE (m3)



RELACION ENTRE EL TAMAÑO DE LOS BLOQUESEN LOS SISTEMAS CLASIFICACONALGUNOS GEOTECNICOS APLICAN LA EXPRESIONSIGUIENTE: DONDE S1,S2,S3 ETC, SON

ESPACIAMIENTOS MEDIOS DE CADAUNA DE LAS FAMLIAS DE DIACLASAS.



PERO LA EC. ADJUNTA NOCARACTERIZA CORRECTAMENTE ELESPACIAMIENTO ENTRE DIACLASAS






RELACION RQD – LUZ – TIPOSOSTENMIENTO (Merrit, 1972)



RQD – RELACION FACTOR CARGA TERZAGHI-RQD

– RELACION RD-LUZ Y TIPO DE SOSTENIMIENTO(Metros)



SOSTENIMIENTO MEDIANTE EL USODEL RQD




WICKHAM, UTILIZO PARA EL DESARROLLO DE ESTE SISTEMA SUEXPERINCIA PERO TUNELES RELATIVAMENTE PEQUEÑOS SOSTENIDOSPOR MEDIO DE ARCOS METALICOS (CERCHAS), AUNQUE FUE ESTESISTEMA EL PRIMERO EN HACER REFERENCIA AL SHOTCRETE COMO



SISTEMA EL PRIMERO EN HACER REFERENCIA AL SHOTCRETE COMOSOSTENIMIENTO.

ESTE SISTEMA DEMUESTRA LA LOGICA INVOLUCRADA EN ELDESARROLLO DE UN SISTEMA DE CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSOCUASI-CUANTITATIVO Y LA UTILIZACION DEL INDICE RESULTANTE PARAESTIMAR EL SOSTENIMIENTO.

LA IMPORTANCIA DEL SISTEMA RSR, ES QUE INTRODUCE EL CONCEPTODE VALORACION DE CADA UNO DE LOS COMPONENTES DE ACUERDO A UNVALOR NUMERICO:

RSR = A + B + C




LOS PARAMETROS A , B Y C SON LOS SIGUIENTES: PARAMETRO A; GEOLOGIA: APRECIACION GENERAL DE LA ESTRUCTURA

GEOLOGICA EN BASE A:

a) Origen del tipo de roca (ígnea metamórfica sedimentaria)



a) Origen del tipo de roca (ígnea, metamórfica, sedimentaria).b) Dureza de la roca (dura, mediana, suave, descompuesta).c) Estructura geológica (masiva, ligeramente fallada/plegada, moderadamentefallada/plegada, intensamente fallada/plegada.

PARAMETRO B; GEOMETRIA: EFECTO DEL ARREGLO DE LASDISCONTINUIDADES CON RESPECTO A LA DIRECCION DE AVANCE DEL

TUNEL, EN BASE A:a) Espaciamiento de las discontiunidades.b) Orientación de las dscontinuidades (rumbo y buzamiento).c) Dirección del avance del túnel.

PARAMETRO C; EFECTO DEL FLUJO DE AGUA SUBTERRANEA Y DE LACONDICION DE LAS DISCONTINUIDADES, EN BASE A:a) Calidad de la masa rocosa en base de A y B combinados.b) Condición de las dscontinuidades (Bueno, regular, pobre).c) Cantidad de flujo de agua (en galones por minuto por 1000 pies de túnel).

NOTE QUE LA CLASIFICACION RSR UTILIZA UNIDADES IMPERIALES


TIPO DE ROCA BASICO

DURO

MEDIO SUAVE DESCOMP. ESTRUCTURA GEOLOGICA



IGNEO 1 2 3 4

MASIV A

LIGERAMEN.PLEGADA OFALLADA

MODERADPLEGADAOFALLADA

INTENSAMENTEPLEGADAOFALLADA

METAMORFICO 1 2 3 4

SEDIMENTARIO 2 3 4 4

TIPO 1 30 22 15 9

TIPO 2 27 20 13 8

TIPO 3 24 18 12 7

TIPO 4 19 15 10 6


ESPACIAMIENTO

PROMEDIO DE LAS

RUMBO PERPENDICULAR AL EJE RUMBO PARALELO AL EJE

DIRECCION DE AVANCE DIRECCION DE AVANCE

AMBOSCON EL

BUZAMIENTO

CONTRA EL

BUZAMIENTOCUALQUIER DIRECCION



PROMEDIO DE LASDIACLASAS O JUNTAS

BUZAMIENTO BUZAMIENTO

BUZAMIENTO DE LAS DIACLASASIMPORTANTES*

BUZAMIENTO DE LASDIACLASAS

IMPORTANTES

BAJO MEDIANO ALTO MEDIANO ALTO BAJO MEDIANO ALTO

1.DIACLASADO MUY CERCANO,<2 9 11 13 10 12 9 9 7

2.DIACLASADO CERCANO, 2-6PULG. 13 16 19 15 17 14 14 11

3.DIACLASADO MODERADO, 6-12 23 24 28 19 22 23 23 19

4.MODERADO A BLOQUEADO 1-2

PIES 30 32 36 25 28 30 28 245. BLOQUEADO A MASIVO, 2-4PIES 36 38 40 33 35 36 24 28

6. MASIVO, > 4 PIES 40 43 45 37 40 40 38 34

* BUZAMIENTO: BAJO: 0-20°, Y VERTICAL: 50-90°

PARAMETRO C: AGUA SUBTERRANEA,CONDICION DE LAS DISCONTINUIDADES

FLUJO DE AGUA ANTICIPADO

SUMA DE PARAMETROS A + B

13 - 14 45 - 75



FLUJO DE AGUA ANTICIPADOgpm/1000 PIES DE TUNEL

13 - 14 45 - 75

CONDICION DE JUNTAS *

BUENO REGULAR MALO BUENO REGULAR MALO

NINGUNO 22 18 12 25 22 18

LIGERO, < 200 gpm 19 15 9 23 19 14

MODERADO, 200 – 1000 gpm 15 22 7 21 16 12

SEVERO, > 1000 gpm 10 8 6 18 14 10

* CONDICION DE JUNTAS: BUENO = AJUSTADO; REGULAR = LIGERAMENTEINTEMPERIZADA O ALTERADA; MALO = SEVERAMENTE INTEMPERIZADO, LTERADO OABIERTO.

ESTIMADOS DEL SOSTENIMIENTO RSRPARA TUNEL CIRCULAR DE 24 PIES (7.3 m)

DIAMETRO. WICKHAM, 1972




EN FUNCION A DESARROLLAR UNA RELACION ENTRE RSR Y ELSOPORTE DEL TUNEL NACE EL CONCEPTO DE UN ESTÁNDARDATUM SUPPORT (SDS)

ESTE SDS ESTA IDENTIFICADO POR UNA CIMBRA DE ACERO



ESTE SDS ESTA IDENTIFICADO POR UNA CIMBRA DE ACERO,CUYAS MEDIDAS EN SU SECCION TRANSVERSAL Y LONGITUD DELESPACIAMIENTO ENTRE EJES EN SU INSTALACION TIENEN LACAPACIDAD DE SOPORTR UNA CARGA PATRON, IGUAL AL PESO DEUNA COLUMNA DE ARENA SUELTA Y SATURADA CON AGUA BAJOUNA NAPA FREATICA.

EL AREA QUE OCUPA ESTA COLUMNA SE SITUA EN LAPROYECCION SUPERIOR DEL ANCHO DEL TUNEL HASTA LASUPERFICIE Y ESTA SE DA POR LA ECUACION EMPIRICA DETERZAGHI.

Hp = 1.38 (B + H)

Donde:Hp = Carga (m)B = Ancho del túnel (m)H = Altura del túnel (m)


PARA UN DETERMINADO DIAMETRO DE TUNEL Y FIJADAS LASCARACTERISTICAS DE LA SECCION TRANSVERSAL DE LA CIMBRA DEACERO POR UNA SIMPLE RELACION DE CALCULO SE PUEDE DETERMNAR

EL ESPACIAMIENTO ENTRE CIMBRAS NECESARIAS PARA SOPORTAR LA



EL ESPACIAMIENTO ENTRE CIMBRAS NECESARIAS PARA SOPORTAR LACARGA REFERENCIAL NORMALIZADA.

A ESTA RELACIONE SE DENOMINA RIB RATIO (RR) Y PUEDE SER USADAPARA COMPARAR EL ACTUAL ESPACIAMIENTO FIJADO, CON ELESPACIAMIENTO FIJADO POR LA NORMA DE CARGUIO REFERENCIAL.

RR = SDS x 100/Espaciemiento real fijado

EN EL GRAFIO SIGUIENTE, CONOCIDO EL VALOR RSR, SE PUEDEDETERMINAR EL VALOR RR Y CON ESTE SE DETERMINA LA CIMBRA DEACERO REQUERIDA PARA UN DIAMETRO O ANCHO DE TUNEL DADO.

ESTA RELACION LA DETERMINO WICKHAM, DISEÑANDO DIAGRAMAS PARAPREDECIR EL SOPORTE EN LOS TUNELES.

LA RELACION DEL GRAFICO NOS PERMITE DESARROLLAR LA SIGUIENTEECUACION EMPIRICA, DONDE PUEDE PREDECIRSE EL EMPUJE DE ROCA(WR), POR CONOCIMIENTO DEL RSR Y LAS MEDIDAS DEL TUNEL ECAVADOEN METROS:

WR = 26 (B + H)[(8800/RSR+30) - 80] en Kg/cm²

CORRELACION ENTRE VALORES R.R. Y R.S.R.

DETERMINANTES PARA LA CALIFICACION DEL TIPO DESOPORTE



LA CURVA EMPIRICA PROVIENE DE UNA MEDIA ESTADISTICA DE TODOS LOS PUNTOSCONSIDERADOS POR WIKCHAM.

(RR + 80) (RSR + 30) = 8800

CLASIFICACION CSIR

SOUTH AFRICAN COUNCIL FOR



SOUTH AFRICAN COUNCIL FORSCIENTIFIC AND INDUSTRIAL

RESEARCH

(CONSEJO DE SUDAFRICA DEL SURPARA LA INVESTIGACION CIENTIFICA E

INDUSTRIA)

CLASIFICACION CSIR DE LOSMACIZOS ROCOSOS FISURADOS• Se dice que “errar es humano” (Alexander Pope, 1688 - 1744) y que “Los

científicos e ingenieros aprenden de sus errores” (Henry Petroski,

1991) pero llega un momento en que debemos revisar nuestros errores yf t l i i it l l f t



1991) pero llega un momento en que debemos revisar nuestros errores yefectuar las correcciones necesarias para evitarlos en el futuro.

“ Por mi parte, he recopilado una cantidad

significativa de material que demuestra que los mi tos(o erro res de concep to ) todavía pers isten cuando

se usan las clasificaciones geomecánicas y megustaría ofrecer algunas soluc iones que emergieron

a lo largo de los 10 años que pasaron entre mis dosDoctor Honoris Causa y que siguen desarrollándose .Richard Z. Bieniaswki , junio 2011

CLASIFICACION CSIR DE LOS MACIZOS ROCOSOS FISURADOS

1. RESISTENCIA DE LA ROCA INALTERADABieniawski emplea la clasificacion de la resistencia a la compresiónuniaxial de la roca que propone Deere y Miller (1966). Como alternativase podra utilizar la “Clasificacion de carga puntual”, para cualquier tipode roca excepto la muy frágil.

2 RQD (Indice de calidad de la roca según Deere)



2. RQD (Indice de calidad de la roca según Deere).3. ESPACIAMIENTO DE FISURAS

Fisuras se utiliza para toda clase de discontinuidades: fisuras, planosde estartificacion y otros. De nuevo Bieniawski utiliza la clasificaciónpropuesta por Deere.

4. EL ESTADO DE LAS FISURASEste parámetro toma en cuenta la separación o abertura de las fisuras,su continuidad, la rugosidad de la superficie, el estado de las paredes(duras o blandas) y la presencia de relleno en las fisuras.

5. CONDICIONES DE AGUA SUBTERRÁNEA

Se hace un intento de medir la influencia del flujo de aguassubterráneas sobre la estabilidad de excavaciones en términos delcaudal observado que penetra en la excavación y de la relación queexiste entre la presión del agua en las fisuras y el esfuerzo generalprincipal, o con alguna observación cualitativa relacionada con el aguasubterránea.

SISTEMA DE CLASIFICACION DEBIENIAWSKI (1989)



SISTEMA DE CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (1989)



CORRECCION POR ORIENTACION DE LAS DIACLASAS




CLASIFICACION DE BIENIAWSKI

SISTEMA DECLASIFICACIONDE BIENIAWSKI

(1989)



(1989)Corregido,

Geocontrol S.A.

SISTEMA DE CLASIFICACION DE BIENIAWSKI(1989)Corregido, Geocontrol S.A.



PAUTAS PARA LA EXCAVACION Y SOSTENIMIENTO DE UN TUNEL

DE 10 m DE ANCHO DE ACUERDO AL SISTEMA RMRCLASE DE

MASAROCOSA

EXCAVACIONPERNOS DE ROCA (20 mm

DE COMPLETAMENTEINYECTADOS

SHOTCRETE CIMBRAS

I . ROCA MUYBUENA

RMR: 81 – 100

FRENTE COMPLETO, 3 m DE

AVANCE

Generalmente no se requiere nigun sostenimiento excepto pernos

esporádicos



II. ROCABUENA

RMR: 61 – 80

FEENTE COMPLETO, 1- 1.5 mDE AVANCE. SOSTENIMIENTOCOMPLETO A 20 m DELFRENTE

Localmente pernos de 3 men la corona, espaciados a2.5 m con malla de alambreocasionalmente

50 mm en lacorona, dondesea requerido

Ninguno

III. ROCA

REGULARRMR: 41 – 60

Socavón en el tope y banqueo 1.5

– 3 m de avance en el socavón.Iniciar el sostenimiento despuésde cada voladura

Pernos sistemáticos de 4 mde longitud, espaciados 1.5 –

2.0 m en la corona y en lasparedes, con malla dealambres en la corona.

50 – 100 mm en

la corona y 30mm en lasparedes.

Ninguno

IV. ROCAMALA

RMR: 21 – 40

Socavón en el tope y banqueo 1.0 – 1.5 m de avance en el socavón.Instalar el sostenimiento con elavance de la excavación 10 m delfrente de avance

Pernos sistemáticos de 4.5m de longitud espaciados a 1

– 1.5 m en la corona y en lasparedes con malla dealambres

100-150 mm enla corona y 100mm en lasparedes.

Arcos ligeros amedianos espaciados a1.5 m donde seannecesarios.

V. ROCA MUYMALA

RMR: < 20

Galerías múltiples, 0.5 – 1.0 m deavance en el socavón de tope.Instalar el sostenimiento con elavance de la excavación.Shotcrete tan pronto como seaposible después de la voladura

Pernos sistemáticos de 5 – 6m de longitud espaciados 1 –

1.5 m en la corona y en lasparedes. Pernos en el piso.

150-200 mm enla corona, 150mm en lasparedes y 50 mmen el frente

Arcos medianos apesados espaciados a0.75 m con encostilladode acero ymarchavantis de sernecesario cerrar lasección (Invert)




MITO Nº1



277

MITO Nº1LOS TÚNELES PUEDEN DISEÑARSE USANDO B IEN

LAS CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS, BIEN LOS

MODELOS NUMÉRICOS, O BIEN A PARTIR DE LOSDATOS DE LA INSTRUMENTACIÓN.

•No es cierto. Hacerlo así es un grave error.

MITO Nº1

LOS TÚNELES PUEDEN DISEÑARSE USANDO BIEN LASCLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS, BIEN LOS MODELOS NUMÉRICOS,



Este mito se refiere al diseño de túneles en general, que implicatres formas de aproximarse al problema que deberían ir de la



tres formas de aproximarse al problema que deberían ir de lamano para formar parte de un único proceso de diseño deingeniería, como por ejemplo la Metodología de Bieniawski (1992)

Metodología deDiseño y principiosde Ingeniería de

Rocas Bieniawski(1992)

MITO Nº1




•Es primordial evitar elegir un único método de diseño



Es primordial evitar elegir un único método de diseño, justificándolo con no teníamos el tiempo y el dinero” para afrontar

la aproximación correcta.

Los tres métodos señalados son: el Empírico (por ejemplo la

clasificación RMR o la Q), el Analítico (po r ejem plo , lassolu ciones concretas que se obt ienen en los modelosnuméricos de ordenador), y el Observacional (por ejemplo, lasmediciones MONITOREOS que se realizan durante la

construcción o el Nuevo Método Austriaco NMA)

MITO Nº1




Es asombroso ver cómo en muchas publicaciones se han escrito



Es asombroso ver cómo en muchas publicaciones se han escritoargumentos en contra de las Clasificaciones Geomecánicas comométodo exclusivo para el diseño de túneles, y sin embargo¡nunca pretendí esta exclusividad cuando desarrollé el índice

RMR hace 38 años! Siempre he enfatizado que lasclasificaciones geomecánicas deben usarse en conjunto con losotros dos métodos de aproximación. Por el mismo argumentoestas no deben desestimarse en el proceso de diseño pues

juegan un papel crucial en la caracterización de macizos rocosos,

que es servir de puente entre las descripciones geológicascualitativas y los datos cuantitativos que se requieren en laingeniería. Bieniawski, 2011

MITO Nº1



No es cierto. Hacerlo así es un grave error Por último, ¡una advertencia! Cuando hablamos sobre los métodos empíricos y

considerando como ejemplo las clasificaciones geomecánicas, debe tenerseen cuenta que estas clasificaciones no son iguales; ¡Se desarrollaron para



j p g ,en cuenta que estas clasificaciones no son iguales; ¡Se desarrollaron paradistintos propósitos y a partir de distintas bases de datos! En esencia el RMR yla Q están sin duda en la misma categoría de evaluar la calidad delmacizo rocoso con el propósito de construir túneles y proporcionar datos para

el proyecto y la construcción. En consecuencia, “se complementan ycorrelacionan entre sí” (Barton y Bieniawski, 2007). El índice de resistenciageológica GSI es diferente de estos dos; “no tiene otro uso que el deproporcionar datos al criterio de Hoek-Brown” (Hoek et al, 1995) siendoun índice de caracterización de macizos rocosos.

La clasificación NMA difiere también del RMR y la Q; forma parte de unmétodo observacional de construir túneles que no se propone caracterizargeotécnicamente el terreno pero que proporciona “unas bases objetivas para

calcular el coste de los túneles y las velocidades de avance” (Galler, 2010), esdecir, establecer “clases de excavación” a efectos de compensaciones


MITO Nº2

PARA MACIZOS ROCOSOS DE MUY MALA CAL IDAD, NO ES

APLICABLE LA CATEGORÍA INFERIOR DE LA CLASIFICACIÓNRMR



282

RMR.

No es cierto, son ideas equivocadas sobre los hechos.

Los hechos son que el RMR continua usándose conéxito incluso para “rocas de muy mala calidad”, Clase 5con RMR<20, cuando los datos se determinan demanera adecuada.

MITO Nº2

PARA MACIZOS ROCOSOS DE MUY MALA CALIDAD, NO ES APL ICAB LELA CATEGORÍA INFERIOR DE LA CLASIFICACIÓN RMR.

No es cierto, son ideas equivocadas sobre los hechos. Los hechos sonque el RMR continua usándose con éxito incluso para “rocas de muymala calidad”, Clase 5 con RMR<20, cuando los datos se determinan de

manera adecuada.



283

Este mito se deriva de hábitos erróneos que utilizan lasclasificaciones geomecánicas como un “libro de cocina” del que

se espera obtener “recetas” válidas para todas las situaciones de

proyecto. En una publicación del año 1991, advertí a ingenierosy geólogos de que los macizos rocosos de mala calidadrequieren especial atención y una cuidadosa caracterizacióngeotécnica, puesto que la precisión del RMR, dependiendode la pericia, puede estar dentro de un rango de 2-3 puntos (lomismo que sucede en otras clasificaciones). Pero esto nosignifica que el RMR no pueda aplicarse para evaluar macizosrocosos de muy mala calidad. Después de todo, tenemosnumerosos casos históricos donde se registra un RMR = 0 a 3.

MITO Nº2



manera adecuada.



284

•El malentendido más grave que se reprodujo en laliteratura en la década

•pasada fue que no se entendió claramente que laspuntuaciones para los parámetros del RMR son ceroen sus valores mínimos. Se pasó por alto que laspuntuaciones de la tabla original del RMR – Tabla 1 –

representan el valor promedio de cada parámetro, yno el valor mínimo, como se deduce de Hoek et al(1995).

MITO Nº2



manera adecuada.



285

MITO Nº2



manera adecuada.



286

•Sin embargo, existían en la literatura gráficas para la valoración de losparámetros, preparadas para facilitar los análisis con ordenadores (Figura 2),que muestran claramente que las curvas comienzan en cero. Por lo tanto , elmacizo ro cos o de peor cal idad t iene un v alor de RMR=0, que signi f ica que

en tal caso se trata de un suelo y no de una roca.Este malentendido surgió cuando Hoek et al. (1995), actuando de buenafe para tratar con macizos rocosos de muy mala calidad, presentó unejemplo donde en la aplicación del RMR se asumían condiciones secasen el macizo y una orientación de las discontinuidades muy favorable

para un macizo rocoso de muy mala calidad con resistencia insignificanteσc. En tal caso, y según la Tabla 1, el mínimo valor de RMR que se tomóerróneamente fue de 8 (3+5) concluyendo que el índice RMR nofuncionaba para macizos rocoso de muy mala calidad. Para superar estassupuestas limitaciones se introdujo el Geological Strength Index (GSI).

MITO Nº2



manera adecuada.



287

MITO Nº2



manera adecuada.



288

• Además, se especulaba que en esas condiciones, con RMR<15, podría

aplicarse la siguiente ecuación aproximada: GSI = RMR - 5, puesto que losparámetros del RMR relativos a la densidad de discontinuidades (RQD +

espaciamiento de juntas) y a las condiciones de las discontinuidades seríanaproximadamente iguales a los dos parámetros del GSI relativos a laestructura del macizo y las condiciones de las superficies (cuyos valores seobtuvieron de todos modos de la clasificación RMR).

El problema de este razonamiento es que dicha equivalencia solo es de

aplicación en el rango inferior de los macizos rocosos de muy mala calidad(clase V del RMR).

MITO Nº2



manera adecuada.



289

Desafortunadamente, estas ideas se aplicaron de forma errónea por muchos

geólogos e ingenieros a macizos de mejor calidad con RMR>>20, puesto que eramás fácil realizar una aproximación descriptiva mediante el GSI que una cuantitativamediante el RMR, donde hay que medir los parámetros que lo componen. En este

proceso se obtuvieron resultados inexactos que fueron tomados como “fiables” alintroducirlos en sofisticados análisis por ordenador. De hecho, cuando el GSI seintrodujo en 1995, las herramientas geológicas no estaban tan avanzadas como loestán hoy y su lema “no intente ser preciso” condujo a estimaciones rápidas. Los que

desarrollaron el GSI señalaron que es un índi ce de carac teri zación de los

macizos ro cosos y no pretende sust i tu i r a s is temas de clasi f icación del t ipo del

RMR o el Q – pero esto se pasa po r alto , in clu so a día de hoy. Hay que tener encuenta que la única función que se le exigió al GSI fue la de estimar la resistencia delmacizo rocoso utilizando el criterio de Hoek-Brown, específicamente para macizosrocosos de muy mala calidad.

MITO Nº2



manera adecuada.



290

MITO Nº2


No es cierto, son ideas equivocadas sobre los hechos. Los hechos son que el RMR continuausándose con éxito incluso para “rocas de muy mala calidad”, Clase 5 con RMR<20, cuandolos datos se determinan de manera adecuada.Por último, una prueba de la aplicabilidad de la clasificación RMR para evaluar los

macizos rocosos de muy mala calidad se obtiene de la observación de los numerososcasos históricos de la Figura 4, donde se muestra una correlación entre el RMR y el



291

casos históricos de la Figura 4, donde se muestra una correlación entre el RMR y elQ publicada en un año tan temprano como 1976. En la gráfica se observa unanotable dispersión de resultados. Por lo tanto, en un proyecto determinado debenemplearse ambas clasificaciones para comprobar que es aplicable la correlación:

RMR = 9 ln Q + 44

(la misma correlación figura también en la literatura como RMR = 9 loge Q + 44). Esta

expresión no resulta válida cuando se utiliza el GSI en lugar del RMR.


MITO Nº3

EL CRITERIO DE HOEK-BROWN Y EL CRITERIO DEMOHR-COULOMB SON LOS ÚNICOS PARA ESTIMAR LA



292

MOHR-COULOMB SON LOS ÚNICOS PARA ESTIMAR LARESISTENCIA DE LOS MACIZOS ROCOSOS YEL FACTOR

DE SEGURIDAD.

No es cierto, el criterio de Mohr-Coulomb, que seremonta a 1773, sirve para bastantes cosas, en particularpara el análisis de la estabilidad de taludes, pero existenotros criterios de resistencia de pico – igualmenteefectivos por ejemplo, el criterio de Yudhbir-Bieniawski

(1983) que se utiliza para cotejar los resultados delcriterio de Hoek-Brown (Edelbro et al, 2006).


MITO Nº4

LA MEJOR FORMA DE ESTIMAR EL MÓDULO DEDEFORMACIÓN ES A PARTIR DE CUALQUIERA DE LAS



293

DEFORMACIÓN ES A PARTIR DE CUALQUIERA DE LASCORRELACIONES QUE SE ENCUENTRAN EN LA

LITERATURA DE LA MECÁNICA DE ROCAS

•No es cierto, unas correlaciones están mejorsustentadas que otras, y algunas correlaciones debenevitarse si no se confirman con ensayos in situ. Perohay una gran diferencia entre “determinar” y “estimar”la deformabilidad del macizo rocoso: determ inar es muy

deseable; est imar se hace en ausencia de datos in situfiables y para diseños preliminares.


MITO Nº5

ES SUFICIENTE CON BASARSE EN EJEMPLOSESTUDIADOS Y DESARROLLADOS EN EL CAMPO DE



294

ESTUDIADOS Y DESARROLLADOS EN EL CAMPO DELA INGENIERÍA CIVIL DE TÚNELES

Una gran equivocación! Hay una gran cantidad devaliosa información que obtener de “nuestros primos”los ingenieros de minas, para aplicarla a la IngenieríaCivil.

MITOS FRECUENTES EN LAS CLASIFICACIONES

GEOMECANICAS

MITO Nº5




295


GEOMECANICAS

MITO Nº5




296


GEOMECANICAS

MITO Nº5




297


GEOMECANICAS

MITO Nº5




298


GEOMECANICAS MITO Nº5

ES SUFICIENTE CON BASARSE EN EJEMPLOS ESTUDIADOS Y DESARROLLADOS EN ELCAMPO DE LA INGENIERÍA CIVIL DE TÚNELES



299


GEOMECANICAS

MITO Nº5




300


GEOMECANICAS

MITO Nº5




301


GEOMECANICAS

MITO Nº5




302


1.0 ASEGURAR QUE LOS PARAMETROS DE LA C.G. SON

CUANTITATIVOS (ESTAN MEDIDOS NO SOLO DESCRITOS), SEAN

ADECUADOS, PROVENGAN DE ENSAYOS NORMAL IZADOS,PERTENECEN A CADA REGION ESTRUCTURAL GEOLOGICA, SE BASAN



303

EN SONDEOS, GALERIAS DE EXPLORACION Y CARTOGRAFIA

GEOLOGICA DE SUPERFICIE, ADEMAS EN SISMICA DE REFRACCION

QUE PERMITA INTERPOLAR ENTRE LOS INEVVITABLE NUMERO DE

SONDEOS.

2.0 SIGA LOS PROCEDIMIENTOS ESTABLECIDOS PARA CLASIFICAR

LOS MACIZOS ROCOSOS CON EL RMR Y EL Q, Y ADEMAS LOS RANGOS

DE VARIACION TIPICOS Y LOS VALORES PROMEDIOS.

3.0 UTILIZAR LAS DOS CLASIFICACIONES Y COMPRUEBE LOS

VALORES OBTENIDOS CON LAS CORRELACIONES PUBL ICADAS

ENTRE AMBOS AUTORES.

4.0 ESTIMAR LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO, EN

PARTICULAR EL MODULO DEL MACIZO (PARA USO EN MODELO

NUMERICOS)



LOS 10 MANDAMIENTOS PARA USAR LAS

CLASIFICACIONES RMR Y Q

5.0 ESTIMAR LAS NECESIDADES PRELIMINARES DE SOSTENIMIENTO

APL ICANDO LAS DOS CORRELACIONES



305


6.0 UTILIZAR LA MODEL IZACION NUMERICA , OBTENIENDO FACTORES

DE SEGURIDAD, Y COMPRUEBE QUE SE DISPONE DE SUFICIENTE

INFORMACION. USAR POR LO MENOS DOS CRITERIOS DE

COMPARACION Y COTEJAR LOS RESULTADOS PROPORCIONADOS

POR EL CRITERIO DE HOEK -BROWN.7.0 SI NO SE DISPONE DE INFORMACION SUFICIENTE, ADMITE QUE EL



306

METODO DE DISEÑO INTERACTIVO DE UNA EXPLORACION GEOLOGICA

MAS INTENSIVA Y DE NUEVOS ENSAYOS, POR EJEMPLO MEDIDAS DE

ESTADO TENSIONAL SI FUERA NECESARIO.

8.0 TEN EN CUENTA EL PROCESO CONSTRUCTIVO, Y EN EL CASO DELOS ESTUDIOS DE VIAB ILIDAD DE LAS TUNELADORAS, ESTIMA LAS

VELOCIDADES DE AVANCE USANDO EL QTBM Y EL INDICE DE

EXCAVABILIDAD DE MACIZOS ROCOSOS. RME.

9.0 ASEGURATE QUE LA INFORMACION DE LA CARACTERIZACION DEL

M.R. ESTE INCLUIDO EN EL INFORME GEOTECNICO PARAESPECIFICACIONES DEL DISEÑO.

10.0 REALIZAR LOS LEVANTAMIENTOS DEL RMR Y EL Q A MEDIDA QUE

AVANCE LA CONSTRUCCION, PARA COMPARAR CON LAS

CONDICIONES INDICADAS EN EL DISEÑO.

INSTITUTO GEOTECNICO DE NORUEGA



INSTITUTO GEOTECNICO DE NORUEGAINDICE DE CALIDAD TUNELERA

DE LA ROCA Q



RQD = Representa la Estructura de la masa rocosa, la cual es medida del tamaño

Jn del bloque o de la partícula, con dos valores extremos (100/0.5 y 10/20).TAMAÑO DE BLOQUES



TAMAÑO DE BLOQUES

Jr = Representa la rugosidad y características friccionantes de las paredes de

Ja la junta o los materiales de relleno (4/0.75 y 0.5/20).

RESISTENCIA AL CORTE ENTRE LOS BLOQUES

Jw = Consiste en dos parámetros de esfuerzos. SRF es una medida de:SRF 1) La carga de aflojamiento en el caso de una excavación a través de

zonas de corte y rocas portadoras de arcilla.

2) Esfuerzos rocosos en rocas competentes.

3) Cargas de alta deformación en rocas plásticas incompetentes. Esto

puede ser considerado como un parámetro de esfuerzo total.4) El parámetro Jw es una medida de presión de agua, la cual tiene un

efecto adverso sobre la resistencia al corte de las juntas, debido a lareducción del esfuerzo normal efectivo.

ESFUERZO EFECTIVO (1/0.5 y 0.05/20)






RQD = Entre 0 y 100

Jn = Entre 0.5 Y 20


Jr = Entre 0.5 y 4



Jw = Entre 0.05 y 1








RQD = Entre 0 y 100

Jn = Entre 0.5 Y 20


Jr = Entre 0.5 y 4



Jw = Entre 0.05 y 1




RQD




Jn



SISTEMA DE CLASIFICACION DE BARTONJr




Ja




Jw



S

R



RF

SISTEMA DE CLASIFICACION DE BARTONTIPOS DE ROCAS



DIMENSION EQUIVALENTE DeRELACIONANDO EL INDICE Q A LA ESTABILIDAD Y A LOSREQUERIMIENTOS DE SOSTENIMIENTO DE EXCAVACIONESSUBTERRÁNEAS, BARTON LIEN Y LUNDE, DEFINIERON UNPARÁMETRO ADICIONAL AL QUE DENOMINARON DIMENSIONEQUIVALENTE De DE LA EXCAVACIÓN.ESTA DIMENSION ES OBTENIDA DIVIDIENDO EL ANCHO, DIAMETRO OALTRURA DE LA PARED DE LA EXCAVACION POR UNA CANTIDAD



De = Ancho,diámetro altura excavación(m) Relación de sostenimiento (ESR)

EL VALOR DE ESR ESTA RELACIONADO AL USO QUE SE LE DARA

A LA EXCAVACION Y AL GRADO DE SEGURIDAD QUE ESTADEMANDE DEL SISTEMA DE SOSTENIMIENTO INSTALADO PARAMANTENER LA ESTABILIDAD DE LA EXCAVACION

ALTRURA DE LA PARED DE LA EXCAVACION POR UNA CANTIDADLLAMADA RELACION DE SOSTENIMIENTO DE LA EXCAVACION, ESR. :

VALORES DE ESR, BARTON et.al (1974)CATEGORIA DEEXCAVACIONES

DESCRIPCION ESR

A Excavaciones mineras temporales 3- 5

B

Aberturas mineras permanentes, túneles de aguapara hidroeléctricas (excluyendo conductos

1 6



Bp ( yforzados de alta presion), tuneles, galerías ysovavones para grandes excavaciones.

1.6

C

Cámaras de almacenamiento, plantas detratamiento de agua, túneles carreteros yferrocarrileros menores, camaras de equilibrio,tuneles de acceso.

1.3

DCasas de máquinas, túneles carreteros yferocarriles mayores, refugios de defensa civil,portales y cruces de túnel.

1.0

EEstaciones nucleoeléctricas subterráneas,estaciones de ferrocarril, instalaciones paradeportes y reuniones, fábricas.

0.80

SOSTENIMIENTO BASADAS EN INDICE Q



CATEGORIAS DE SOSTENIMIENTOBASADAS EN INDICE DE CALIDAD Q



TIPOS DE SOSTENIMIENTO

(BARTON et at,1974)



PRESIONES SOBRE EL SOSTENIMIENTO(BARTON et al, 1974)



CORRELACION ENTRE LOS INDICESRMR Vs. Q

SE HAN PROPUESTO DISTINTAS CORRELACIONES EMPIRICASPARA RMR Y Q, ALGUNA DE LAS MAS CARACTERISTICAS SONLAS SIGUIENTES:



CORRELACION ENTRE LOS INDICESRMR Vs. Q

SE HAN PROPUESTO DISTINTAS CORRELACIONES EMPIRICASPARA RMR Y Q, ALGUNA DE LAS MAS CARACTERISTICAS SON

LAS SIGUIENTES:



• RMR = 9 Ln Q + 44 (BIENIAWSKI, 1979, SUDAFRICA)• RMR = 5.9 Ln Q + 43 (RULEDGE Y PRESTON, 1980, NUEVA ZELANDIA)

• RMR = 5.4 Ln Q + 55.2 (MORENO, E. 1981, ASTURIAS)• RMR = 10.5 Ln Q + 41.8 (ABAD, J. Et Al 1983, ASTURIAS)• RMR = 5 Ln Q + 60.8 (CAMERON CLARK Y BUDAVARI 1981, SUDAFRICA)

TANTO EN LAS CLASIFICACIONES EMPIRICAS COMO EN LA DESCRIPCIÓN

CUALITATIVA NO COINCIDEN NI EN SUS CLASES NI EN SUS COEFICIENTESDE REGRESIÓN. KAISER Y GALE (1985), BASÁNDOSE EN LOS ESTUDIOS

PROBABILÍSTICOS HA PROPUESTO UNA ÚNICA RELACIÓN: RMR = 8.5Ln Q + 35




CORRELACION ENTRE CLASIFICACIONES

GEOMECANICASMODULO DEFORMACION IN SITU Em



QTBM MODELO (PR) Y PRONÓSTICO (AR) YESTIMACIONES DE EJECUCION

• El objetivo del modelo de QTBM, que muy brevemente será descrito aquí,es permitir al que utilizar la Tala de q de base, o la velocidad sísmica solocon el fin de reproducir tanto PR (la tasa de penetración) y AR (la tasa deavance real) para los distintos ámbitos, tipos de roca, o longitudes de túnel.Naturalmente, hay interacciones importantes entre la roca y la que deben



ser incluidos.



332



333



334




LAUBSCHER



CORRECCCION DE LAUBSCHER Y TAYLOR

LAUBSCHER y TAYLOR, han propuesto algunasmodificaciones a la clasificación geomecánica de Bieniawskiy recomendaciones para el sostenimiento.

Los ajuste que proponen Laubscher y taylor, consisten en lamodificación del valor original, siendo los siguientes:



Meteorización

Esfuerzos In situ e inducidos

Cambios de los esfuerzos

Influencia de las orientaciones del rumbo y buzamiento

Efectos de Voladura

Ajustes CombinadosRMR + Ajustes = MRMR

CORRECCCION DE LAUBSCHER Y TAYLOR

Algunos tipos de roca se meteorizanrápidamente cuando entran encontacto con el aire, afectandoalgunos Parámetros:

Meteorización. Afecta al IRS, RQD,JC. Rangos entre 50% a 100%.O i t ió d f t



Orientación de fracturas.(Estabilidad de Caserones, Taludes,Hundibilidad).

PARAMETRO METEORIZACION OBSERVACIONdc

DISMINUYE HASTA 96% AFECTA MICROFISURAS DE LA ROCA

R.Q.D.DISMINUYE HASTA 95% LA ROCA AUMENTA SUS FRACTURAS

CONDICION DEJUNTAS SE REDUCE HASTA 82%

SI METEORIZACION MOTIVO DETERIORO ENSUPERFICIES DE LA FISURA O SU RELLENO

CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER Y TAYLOR

AJUSTES – ESFUERZOS INDUCIDOSLos esfuerzos, tanto In Situ comoinducidos pueden incidir sobre las fisuras,

manteniendo sus superficies encompresión o permitiendo que las fisuras



compresión o permitiendo que las fisurasse aflojen, y aumenten el riesgo de un

movimiento cortante. PARAMETRO

ESFUERZOS INSITU E INDUCIDOS

OBSERVACION

CONDICION DEJUNTAS

AUMENTA HASTA 120% LAS JUNTAS QUEDAN EN COMPRESION

DISMINUYE HASTA 90%SI EL RIESGO DE UN MOVIIENTO CORTANTEAUMENTA

DISMINUYE HASTA 76%SI LAS FISURAS ESTAN ABIERTAS Y CONRELLENO DELGADO.

Se requiere conocer

Razón de esfuerzosMagnitud de esfuerzos




Magnitud de esfuerzos

Redistribución de esfuerzos se obtiene de

modelamiento de diagramas publicados.Interesan:

Esfuerzos máximos

Esfuerzos mínimos

Diferencias (s1 - s3).

Esfuerzos inducidos. Esfuerzos Máximos (s1)

Esfuerzos compresivos normales afracturas hasta 120%

CLASIFICACI N DE LAUBSCHER Y TAYLOR

AJUSTES – ESFUERZOS INDUCIDOS



Esfuerzos Mínimos (s3)

Bajo confinamiento, mayor probabilidadde falla. s3 < 0, falla traccional.

Diferencia entre esfuerzos (s1 - s3)(s1 - s3) elevado cizalle por planos dediscontinuidad. Ajuste hasta 60%


AJUSTES – CAMBIOS DE LOS ESFUERZOS

Cuando hay cambios importante poroperaciones mineras, la situación de lasfisuras es afectada.



PARAMETROCAMBIO DEESFUERZOS OBSERVACION

CONDICION DEJUNTAS

AUMENTA HASTA 120% LAS SIEMPRE ESTAN EN COMPRESION

DISMINUYE HASTA 60%CAUSA MOVIMIENTOS CORTANTESIMPORTANTES.


AJUSTES – INFLUENCIA Rb. Y Bz.El tamaño, la forma y la dirección del avance de una excavaciónsubterránea tendrá una influencia sobre la estabilidad cuando seconsidera en función del sistema de fisuras del macizo rocoso. Laubscher y Taylor opinan, que para garantizar la estabilidad deuna excavación subterránea en una roca fisurada depende de la

tid d d fi d l f t d ió d í



cantidad de fisuras y de los frentes de excavación que se desvíande la vertical y recomiendan los siguientes ajustes: (ajustes enporcentaje dependiendo de la cantidad de frentes inclinados en laexcavación).

3

4

5

6

5

6

4

3

4

5

3

2.1

13

4

2

2

3

2

# de fracturas que

definen bloque

a la vertical y porcentajes de ajuste

# de planos con inclinaciones distintas

70% 75% 80% 85% 90%


AJUSTES – INFLUENCIA Rb. Y Bz.ORIENTACIÓN DE FRACTURAS

Se propone además los siguientes ajustes para los

valores del espaciado de juntas, para las zonas decortantes que se ubican en operaciones mineras:



q p

(*) No aplicable a roca fracturada

0 - 15°

Porcentaje(túneles) (*)cizalladas c/r al avance

Orientación de zonas

15° - 45°45° - 75°

76%

84%

92%


AJUSTES – INFLUENCIA Rb. Y Bz.

Orientación de fracturas. Caso pilares y paredescaserones. Cuando las fracturas definen una

cuña inestable, cuya base está en la pared.



0 - 5

5 - 10

10 - 15

15 - 20

Rating J.C. Buzamiento de intersección y % ajuste

30 - 40

20 - 30

10 - 30 = 85%

10 - 20 = 90%

20 - 30 = 90%

30 - 40 = 90%

30 - 50 = 90%

40 - 60 = 95%

40 - 60 = 85%

> 50 = 85%

> 60 = 90%

20 - 40 = 80%

30 - 50 = 80%

30 - 40 = 75%

> 60 = 80%

> 50 = 75%

>40 = 70%

> 40 = 70%


AJUSTES – EFECTOS DE LA VOLADURALas voladuras crean nuevas fracturas y provocanmovimientos en las fisuras existentes. Se propone

las siguientes reducciones para los valores delRQD y la condición de juntas.



Efectos de Voladuras

Técnica Ajuste %Máquinas Tuneleras (TBM) 100%Voladuras controlada 97%Voladuras convencional buena 94%Malas prácticas de Voladura 80%


AJUSTES COMBINADOSAjustes combinados

En algunos casos la clasificación geomecánica se

encuentra sujeta a más de un ajuste. El ajuste totalno debe pasar de un 50 %.



RESUMEN Meteorización 75% - 100%

Orientación 63% - 100%

Esfuerzos 60% - !20%Voladura 80% - 100%

CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER

Y TAYLOR – RECOM. PARA EL SOSTENIMIENTO

Considerando los valores de la clasificación ajustados ytomando en cuenta practicas normales de sostenimiento enminas se propone:

VALORESAJUSTADOS VALORES GEOMECANICOS ORIGINALES - BIENIAWSKI

90 100 80 90 70 80 60 70 50 60 40 50 30 40 20 30 10 20 0 10



90-100 80-90 70-80 60-70 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10

70 - 100

50 – 60 a a a a

40 – 50 b b b b

30 – 40 c,d c,d c,d,e d,e

20 – 30

e f,g f,g,j f,h,j10 – 20 i i h,i,j h,j

0 - 10 k k l l

CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER-TAYLOR – SOSTENIMIENTO• a.- Generalmente no hay sostenimiento, pero algunas intersecciones de fisuras

pueden necesitar pernos.• b.- Cuadricula de pernos cemntados con espaciamiento de 1 m.• c.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m.• d.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m y 100 mm de

concreto lanzado.• e.- Cuadricula de pernos cementados con espcaiamiento de 1 m y concreto colado

de 300 mm y que solo se usara si los cambios de los esfuerzos no son excesivos.• f .- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 y 100 mm de

concreto lanzado.



concreto lanzado.• g.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m y 100 mm de

concreto lanzado y malla.

• h.- Concreto colado de 450 mm de espesor con una cuadricula de pernoscementados con espcaimiento de 1 m si los cambios de los esfuerzos no sonexcesivos.

• i.- Pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m si hay un esfuerzo potencial ala mano, y 100 mm de concreto lanzado, luego cibras de acero a manera de técnicade reparación si los cambios en los esfuerzos son excesivos.

• j.- estabilizar con refuerzos de cable protector y concreto de 450 mm de espesor silos cambios en los esfuerzos no son excesivos.• k.- Estabilizar con resfuerzo de cable protector seguido de concreto lanzado hasta e

incluyendo el frente si es necesario y luego cimbras de acero poco seprados, comotecnica de reparación donde los cambios en los esfuerzos soon excesivos.

• l.- No traba ar en este terreno, o usar las técnicas ó k.

CLASIFICACION SRC DE LUISGO S OS



GONZALES VALEJOS

1985

CLASIFICACION GEOMECANICA SRC

• ESTA CLASIFICACION SALE A CONSECUENCIA DEQUERER BUSCAR UN METODO DE CLASIFICACION DEMACIZOS ROCOSOS QUE TENGAN EN CUENTA LAEXTRAPOLACION DE LOS DATOS DE SUPERFICIE, SU

VARIACION DE LAS PROPIEDADES CON LAPROFUNDIDAD Y LOS DISTINTOS CONDICIONANTESGEOMECANICOS QUE INTERVIENEN EN UN DISEÑO DE



GEOMECANICOS QUE INTERVIENEN EN UN DISEÑO DETÚNEL Y POSTERIOR COMPORTAMIENTO DURANTE LAEXCAVACION.

• LA CLASIFICACION SRC SE BASA EN LA CLASIFICACIONDE BIENIAWSKI (1979) Y REUNE TAMBIEN EXPERIENCIASDE LA CLASIFICACION DE BARTON et al (1974), SINEMBARGO SE DIFERENCIA DE ELLAS POR INTRODUCIR

FACTORES DE CORRECCION PARA EL USO DE DATOS DESUPERFICIEE INCORPORA NUEVOS INDICES COMO ELESTADO TENSIONAL E INFLUENCIA DE LASCONDICIONES CONSTRUCTIVAS.

CLASIFICACION GEOMECANICA SRC

PARAMETROS DE CLASIFICACION A. RESISTENCIA DE LA MATRIZ ROCOSAB. ESPACIADO DE LAS DISCONTINUIDADES Y RQDC. CONDICION DE LAS DISCONTINUIDADESD. FILTRACIONESE. ESTADO TENSIONAL

FACTOR DE COMPETENCIA (CF)



(Definido como el cociente de la resistencia de la compresión uniaxial y latensión máxima vertical debido peso recubrimiento)

FACTOR DE RELAJACION TENSIONAL (SRF)(Definido por cociente edad última deformación tectónica principal enaños x 10-³ y la máxima carga litostatica vertical)

ACCIDENTES TECTONICOS(Los accidentes tectónicos importantes pueden dar lugar a marcadasanisotropías direccionales y concentración esfuerzos)

ACTIVIDAD NEOTECTONICATambien puede ser causa de importantes anisotropías tensionales.Ubicación a zona sísmica activa)

F. PROCESO CONSTRUCTIVO

CLASIFICACION GEOMECANICA SRCINDICE DE CALIDAD VALORES

1. RESISTENCIA MATRIZ ROCOSA

Carga Puntual (Mpa)

Compresión Simple (Mpa)

Puntuación

> 8

> 250

20

8 a 4

259 a 100

15

4 a 2

100 a 50

7

2 a 1

50 a 25

4

No aplicable

25 a 5 5 a 1 < 1

2 1 1

2. ESPACIADO RQD

Espaciado (m)

RQD (%)

Puntuación

> 2

100 a 90

25

2 a 0.6

90 a 75

20

0.6 a 0.2

75 a 50

15

0.2 a 0.06

50 a 25

8

< 0.06

< 25

5

3. DISCONTINUIDADES

Condiciones

P t ió

Muy rugosas. Discontínuas.Sin separación. Bordes poco

alterados y duros.

Algo rugosas.Discontinuas.

Separación < 1 mm.Bordes duros y poco

alterados

Algo rugosas.Discontínuas.Separaci

ón 1 mm. Bordesblandos y alterados.


Abiertas a 1 a5 mm. Con


Abiertas mas de 5mm Con rellenos



Puntuación30

alterados.

2520 rellenos.

10

mm. Con rellenos.

0

4. FILTRACIONES

Caudal po 10 m de túnel (l/min)

CondicionesPuntuación

Inapreciable

Seco

15

< 10

Algo húmedo

10

10 – 25

Algunas filtraciones

7

25 – 125

Frecuentes

filtraciones4

> 125

Abundantes

filtraciones0

5. ESTADO TENSIONAL

Factor de competencia

Puntuación

Accidentes tectónicos

Puntuación

Factor de Relajación tensional

Puntuación

Actividad neotectónica

Puntuación

> 10

10

10 a 5

5

5 a 3

-5

<3

- 10-

Zonas de fallas/cabalgamiento de alcance regional yáreas cercanas

- 5

Tectónica compresiva

- 2

Tectónica distensiva

0

> 200

0

200 a 80 80 a 10 < 10

-5 -8 -10

Zona afectada por laderas o talude

200 a 80 79 a 10 <10-10 -13 -15

Desestimada o desconocida

0

Supuesta

-5

Confirmada

-10

CLASE DE ROCA

Clase SRC

Puntuación

I

Muy Buena

100 a 81

II

Buena

80 a 61

III

Media

80 a 41

IV

Mala

40 a 21

V

Muy Mala

< 20

INFLUENCIA RELATIVA DE LOS PARAMETROS

GEOMECANICOS EN LAS CLASIFICACIONES




CLASIFICACION SEGÚN RABCEWICZ• DESARROLLADA POR EL AUTOR, COMO BASE PARA EL

NUEVO METODO AUSTRIACO DE TUNELERIA(N.A.T.M.), SU EMPLEO ESTA MUY DIFUNDIDO EN

ALEMANIA, AUSTRIA Y FRANCIA.• ESTA CLASIFICACION RECOGE LAS EXPERIENCIAS

OBTENIDAS EN LA CONSTRUCCION DE TUNELES,DONDE LA MASA ROCOSA PRESENTA DIVERSOS



DONDE LA MASA ROCOSA PRESENTA DIVERSOSGRADOS DE OPOSICION AL AVANCE DE EXCAVACIONDEL TUNEL, Y SE HACE NECESARIO EFECTUAR SUCORRESPONDIENTE SOSTENIMIENTO, EN TERRENOSMUY DIFICILES, EJECUTAR METODOS DESOSTENIMIENTO PARCIAL, CON EL CONSIGUIENTETIPO DE SOSTENIMIENTO.

• ESTE TIPO DE CLASIFICACION TIENE VALORIMPORTANTE, CUANDO SE EJECUTANEXCAVACIONES DE GRAN SECCION, MAYORES DE 50METROS CUADRADOS.

CLASIFICACION SEGÚNRABCEWICZ



CLASIFICACION DE PROTODIAKONOV

• ES UNA CLASIFICACION BASTANTEEXTENDIDA EN LOS PAISES DEL ESTE DEEUROPA, EN LOS QUE SE UTILIZA PARA EL

DIMENSIONAMIENTO DE SOSTENIMIENTOS DETUNELES, Y QUE EN 1976 FUE ADOPTADO PORLA AFTES EN FRANCIA, JUNTO CON LA DE



S C , JU O CODEERE PARA PREDIMENSIONADO EN ESTE

PAÍS.• PROTODIAKONOV CLASIFICA LOS TERRENOS, ASIGNANDOLES UN PARAMETRO “f” LLAMADOCOEFICIENTE DE RESISTENCIA, A PARTIR DEL

CUAL, Y DE LAS DIMENSIONES DEL TUNEL,DEFINE LAS CARGAS DEL CALCULO PARADIMENSIONAR EL SOSTENIMIENTO.



CLASIFICACION DE PROTODIAKONOV

• DA UNAS REGLAS PARA LA DETERMINACIONDE “f” EN FUNCION DE LA RESISTENCIA A LACOMPRESION SIMPLE, EL ANGULO DE

ROZAMIENTO INTERNO Y LA COHESION,ESTAS SON:



• PARA ROCAS: f = c/10

• PARA SUELOS: f = tg + C/c

• DONDE:

c = Resistencia compresion simple (Mpa)

= Angulo de rozamiento interno a largo plazo

C = Cohesion a largo plazo (Mpa).

CLASIFICACION DE PROTODIAKONOV• LA DISTRIBUCION DE LAS CARGAS SOBRE UN TUNEL PARA EL

DIMENSIONAMIENTO DEL SOSTENIMIENTO SE HACE SUPONIENDO:

• Presión uniforme vertical sobre clavePv = . h

• Presión uniforme horizontal lateralPl = (h + 0.5 m)tg² (45 + /2)

d d



donde:h = B/2f

B = b + 2m.tg (45 - /2)siendo:b = anchuram = altura del túnel

f = coeficiente de resistencia (Protodiakonov) = angulo de rozamiento interno. = densidad del terreno.

CLASIFICACION SEGÚN NORMAALEMANA (B – 2203)

• Esta es un Clasificación eminentementepráctica. Norma la ejecución de obrassubterráneas en Alemania es adaptación de la



subterráneas en Alemania, es adaptación de laclasificación de rabcewicz a la realidad Alemana

y cubre excavaciones en diversas secciones.• En esta Clasificaicón existen 7 tipos de terrenos

diferentes.

CLASIFICACION SEGÚN NORMA ALEMANA (B – 2203)

TIPO CARACTERESDE LA ROCA

EXCAVACION Y SOSTENIMIENTO

1 Terreno Estable Excavación en una unica fase, sin sostenimiento.

2Roca poco

fracturada

Excavación en una única fase, sostenimiento

donde se requiera.

3Roca algo másfracturada

Excavación en una única fase, sostenimiento en labóveda.



4Roca fracturada ypoco friable

Excavacion en dos fases y contrabóveda,sosteniiento sistemático en toda la sección.

5Roca muy friable,empuje inmediato

Excavación en dos o tres fases, dependiendo de lasección, sostenimiento con cerchas metálicas.

6Roca de empujeinmediato fuerte

Excavación en varias fases(núcleo central) ycontrabóveda. Sostenimiento sistemático en toda

la sección.

7Terreno siscohesión

Excavación en varias fases, con núcleo central ycontrabóveda concreto rociado en frente inmediatoy sostenimiento sistemático en toda la sección.



RESISTENCIA DE LASDISCONTINUIDADES ENROCAS



• Experimentalmente, se encuentra que la resistencia

al corte entre superficies lisas de mineral o roca,sigue una ley linear del tipo:

= So + m s (Jaeger, 1959)

So: Resistencia inherente a la superficie de contacto,i l t l h ió á i d l



equivalente a la cohesión en mecánica de suelos.s: stress normal a la superficie.m: coeficiente de fricción.

En el caso estático, t representa la resistencia parainiciar a deslizar. Sin embargo, cuando hay

deslizamiento a velocidad constante, el coeficiente defricción es distinto al estático, típicamente menor ydepende de la velocidad de deslizamiento.



• El coeficiente de fricción no es constante, a bajo stressnormal suele ser mayor. También influye la humedad.



DETERMINACION EXPERIMENTAL

RESISTENCIA AL CORTEa) Ensayos de corte directo (varios tipos)b) Ensayo de bloques simétricos.

c) Ensayo de torsión.d) Ensayos triaxiales.



Resistencia de las paredes de discontinuidades (terreno)Se mide en base a la tabla de resistencia R0 a R6



González de Vallejo, 2002

CRITERIO DE FALLA• Típicamente, una curva esfuerzo de corte vs. desplazamiento en

una superficie planar tendrá un peak y luego una resistencia

residual (Fig. A). Una serie de ensayos resulta en una

envolvente de fractura del tipo Mohr-Coulomb:

= c p + tan p, Resistencia peak

= tan Resistencia residual



tan r Resistencia residual

INFLUENCIA DEL AGUA• Si la discontinuidad está húmeda, laresistencia puede disminuir por lalubricación producida en la superficie.

• Dependiendo del material, la incorporaciónde agua en la roca puede a su vezproducir cambios en los valores de c y f



producir cambios en los valores de c y f.En especial en rocas con alto contenidode arcillas.

• Si hay una presión de agua (ej.hidrostática), entonces el stress normal se

reduce a un stress efectivo yt = c + (s-u) tan f

INFLUENCIA DE LA RUGOSIDAD• Las discontinuidades naturales no son

lisas, sino presentan asperidades. Unadiscontinuidad rugosa tendrá unaresistencia al cizalle mayor que una



resistencia al cizalle mayor que unalisa en la misma roca. Al cizallarse, lasasperidades se irán a su vez puliendoy la resistencia se aproximará a la dela superficie lisa.

MODELO DE PATTON

• Patton (1966) modelóuna discontinuidad con

asperidades, usandoun ángulo único querepresenta la



representa laasperidad. Los

componentes de lasfuerzas de corte ynormal se puedenexpresar como:

S*= S cos i – N sen i;N*= N cos i + S sen i

MODELO DE PATTON

• Asumiendo solo fricción, se puede probarque la relación de fuerzas normal y de corte

en la discontinuidad es:

S= N tan (f + i) (Ley de Patton)



S= N tan (f + i) (Ley de Patton)

• El efecto de las asperidades se mantienesolo con stresses normales bajo un ciertoumbral sobre el cual el trabajo requerido paracizallar las asperidades es menor que eltrabajo requerido para sobrepasarlas.

CRITERIO BILINEAR DE PATTON• Bajo el umbral,

tp=s tan (f b + i)

• Sobre el umbral,tp=C j + s tan f r r

b= Joint basic friction angle

r = Residual friction angle

i = Asperity angle



f b: Angulo de fricción

interna puro o básicodel materialC j: Cohesión aparente

derivada de lasasperidades

Normal Stress

Sh

earStress

Rough Joint

Smooth Joint

b

i

Cj

• Otros estudios han intentado “suavizar”

la curva bilinear de Patton, basados enmodelos experimentales. Ej: Jaeger(1971)



MODELO DE BARTON

• En un modelo empírico, Barton (1976) determinó laresistencia al corte de las discontinuidades como:



t = sn tan [JRC log10 (JCS/sn) + f b]

El modelo considera cambios en la resistencia conel stress normal y la rugosidad. Efectos decohesión aparente están incorporados en la

fórmula.

MODELO DE BARTON

• JRC: Joint Roughness Coefficient.

• JCS: Joint Compressive Strength.• JRC: Expresión del nivel de rugosidad de

l di ti id d bti

t = sn tan [JRC log10 (JCS/sn) + f b]



la discontinuidad, se obtiene por

comparación con una tabla. Haycorrecciones por efectos de escala.• JCS: Resistencia de la discontinuidad, se

puede obtener de ensayos con martillo de

Schmidt. Si la pared es fresca, JCS essimilar a compresión uniaxial de la roca(UCS).

JRC



(Barton & Choubey, 1977)

Cálculo de

JCS conMartillo deS h idt



Schmidt

Efectos deescala en

JRC



(Barton, 1982)

AJUSTES A ESCALA JRC y JCS

• Barton & Bandis (1982) propusieron los siguientesajustes:

0

0

002,0 JRC

L

L JRC JRC

n

n

003,0 JRC Ln



Donde JRCn, JCSn se refieren a muestras in situpara bloques de tamaño Ln, y JRC0, JCS0 serefieren a muestras de laboratorio de tamaño 100mm (L0).

0

0

L

L JCS JCS

n

n

RELLENO

• La presencia del relleno gobierna elcomportamiento de la discontinuidad, porlo que deben ser reconocido.

• Las características que deben ser



Las características que deben serdescritas son: su naturaleza, espesor oanchura, resistencia al corte ypermeabilidad

• Rellenos comunes: arcillas, óxidos dehierro, salbanda de falla, suelos, calcita.

EFECTOS DEL RELLENO

• Si la discontinuidad está rellena pormateriales blandos (ej: arcillas) y elespesor del relleno es superior a la



espesor del relleno es superior a la

amplitud de las asperidades, laresistencia pasa a ser controladapor el material de relleno, pudiendo

bajar drásticamente.



INDICES DE RESISTENCIA DELMACIZO ROCOSO



MACIZO ROCOSO

INDICE DE RESISTENCIA DEL MACIZO

ROCOSO DE PALMSTROM

• Basa su clasificación en el RMI, el que considera la reducciónde la resistencia de las rocas provocada por el agrietamiento y

se expresa mediante la siguiente ecuación.RMI = Rc JP• Donde:



• RC = Resistencia a compresión uniaxial de la roca intacta en

muestras de 50 mm de diámetro.• JP = Parámetro dependiente del agrietamiento. Es un factor dereducción que representa el tamaño de los bloques y el estadode las caras de los mismos, definidas por la fricción y eltamaño de las grietas.

• En el esquema que se ofrece a continuación se dan losparámetros principales que intervienen en la propuesta dePalmstrom para la valoración de estabilidad en los macizosrocosos.

INDICE DEL MACIZO ROCOSO RMiRUGOSIDAD DE

LAS GRIETAS

ALTERACIÓN DELAS GRIETAS

TAMAÑO Y

FACTOR DEESTADO DE LASGRIETAS

JC

PARÁMETRO DE



TAMAÑO YCONTINUIDAD DE

LAS GRIETAS

DENSIDAD DEGRIETAS

MATERIALROCOSO

VOLUMEN DELBLOQUE

Vb

AGRIETAMIENTOJP

RESISTENCIA ACOMPRESIÓNSIMPLE

ÍNDICE DELMACIZO ROCOSO

RMi



INDICE DEL MACIZO ROCOSO RMi• Comúnmente, el factor de estado de las juntas jC tienen un

valor entre 1 y 2; y consecuentemente el parámetro degrieta JP estará comprendido entre 0,2 Vb

0,37 y 0,28 Vb0,32 .

Para jC = 1,75 el parámetro de grieta se pueden expresar

de la forma siguiente:

JP = 0.25Vb

C h f i d b id l f t d

3



• Con mucha frecuencia se deben considerar los efectos deescala, que son significativos cuando se extrapolan losresultados de ensayos de laboratorio a volúmenes deensayos de campo. Como se indicó anteriormente, el Rmise ajusta fácilmente cuando se incluyen efectos de escalaen JP. En cambio, para macizos rocosos masivos, el efecto

de escala para los ensayos de compresión uniaxial ( RC ) nose tiene en cuenta, ya que los ensayos se realizan sobremuestras de 50 mm de diámetro.

RELACION ENTRE EL JP, JC Y Vb



INDICE RmiDE

PALMSTROM



VENTAJAS DE USAR EL RMi El Rmi mejora significativamente el uso de datos geológicos,

principalmente a través del empleo sistemático de parámetrospredefinidos en este sistema en el que el carácter tridimensional de unmacizo rocoso viene representado por el volumen del bloque.

El Rmi se puede usar fácilmente para establecer estimaciones groseras

disponiendo tan sólo de una información básica del macizo rocoso. Porejemplo, en el período inicial de un proyecto usando la expresión para elcálculo de JP para el valor de JC de 1,75...

El Rmi es un método bastante cómodo a la hora de establecercomparaciones e intercambio de información de diferentes puntos o



comparaciones e intercambio de información de diferentes puntos ozonas. En este sentido, es una herramienta muy útil para intercambiar

información y conocimientos (mejorar la comunicación) entre losprofesionales que se dedican a la ingeniería y el diseño de obras civiles. El RMI ofrece un sistema de caracterización del macizo rocoso bastante

útil en ingeniería. El Rmi es un parámetro que, en líneas generales,caracteriza la resistencia inherente de un macizo rocoso y se puedeaplicar en ingeniería para establecer la calidad de este material enconstrucción. En el trabajo de campo se usa fácilmente , ya que el RMIviene definido por el volumen de los bloques y por los parámetros defracturación del macizo rocoso.

LIMITACIONES DEL RMi• El rango y tipos de macizos rocosos que se pueden clasificar

mediante el RMI. Tanto la roca intacta como las grietas muestrangrandes variaciones direccionales en composición y estructura,proporcionando un amplio rango de composiciones y propiedades delos macizos rocosos. No es posible caracterizar todas las

combinaciones que se presentan en la naturaleza con un solonúmero. Sin embargo, el sistema Rmi, muy probablementecaracteriza el rango más amplio de materiales comparado con losdemás métodos de clasificación existentes.



• La precisión de la expresión RMI. El valor del parámetro de

grietas(JP) se calibra con unos pocos ensayos de compresión agran escala. La evaluación de los diversos factores (jR, jA y Vb)utilizados para la obtención de JP y el tamaño de las muestrasensayadas, que en algunos casos no es representativo por elreducido número de bloques que presenta, puede generar una serie

de errores sistemáticos en el cálculo del parámetro JP, por lo que seobtiene un valor de Rmi aproximado. Sin embargo, en algunoscasos, los errores cometidos en algunas mediciones puedencompensar otros, dando finalmente resultados coherentes.

RELACION DEL Rmi CON OTROS INDICES

• PALMSTROM DEFINIO UN RELACION ENTRE LOSVALORES DE Rmi Y LOS VALORES USADOS ENEL CRITERIO DE FALLA DE HOEK Y BROWN, QUESON LOS SIGUIENTES:



s = JP²

mb = mi X JP 0,64 (PARA MACIZOS ROCOSOS NO DISTURBADOS)

mb = mi X JP 0,857(PARA MACIZOS ROCOSOS DISTURBADOS)

RELACION Rmi CON OTROS INDICES Y SU

APLICACION



CRITERIO DE FALLA DEE HOEK Y E T BROWM



E. HOEK Y E.T. BROWM




σ n= tensión normal sobre el plano de rotura

τ= tensión tangencial sobre el plano de rotura

C= cohesiónØ= ángulo de resistencia interna del material o

ángulo de rozamiento de la matriz rocosa

PROPIEDADES COHESION Y ANGULO FRICCION

SUELOS Y ROCAS



La gran ventaja de este criterio es su sencillez. Sinembargo presenta inconvenientes a que:Los envolventes de la resistencia en roca no son

lineales. Aplicado para suelosNo se aplica a material rocoso con discontinuidades.




Las rocas a diferencia de los suelos presentan uncomportamiento mecánico NO LINEAL, por lo que loscriterios de rotura lineales, a pesar de la ventaja de susimplicidad, no son muy adecuados en cuanto quepueden proporcionar datos erróneos a la hora deevaluar el estado de deformaciones de las rocas.

“El criterio de Mohr – Coulomb no se ajusta alcomportamiento real de los materiales rocosos,

tanto de la matriz rocosa como de los macizos




tanto de la matriz rocosa, como de los macizos

rocosos y de las discontinuidades”




• El criterio de rotura de Hoek – Brown es uncriterio que permite la estimación de la

resistencia al corte de roca intacta y de losmacizos rocosos.

• Uno de los aspectos particulares del criterio de




• Uno de los aspectos particulares del criterio de

rotura de Hoek – Brown es la posibilidad denormalizar los términos, que involucran losesfuerzos, en expresiones matemáticas.

• Es posible escribir la forma genérica del criterioen términos de esfuerzos de corte y normalestrasformados en el plano de rotura.

La forma generalizada define la combinación de esfuerzos

principales en la rotura para el caso de macizos rocosos.Esto esta basado en la suposición de que las diaclasas están


orientación preferente, de tal forma que el macizo rocoso

puede ser asumido como homogéneo e isotrópico. EL criterio obedece:



EN donde mb, s y a son parámetros que dependen de la

estructura de las discontinuidades en el macizo rocoso.

Estos parámetros se correlacionan con el GSI



RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO

CRITERIOS DE FALLA HOEK Y BROWN

1' mb3' c= + 3' + S

½

[ ]

Para macizos rocosos de BUENA a RAZONABLES

CALIDAD, la falla puede ser definida estableciendo:

a = 0.5 en la ecuacion 01

Ec. 02



c1 mb 3 c + + S[ ]



Fallando los especimenes

Ec. 02

RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO

CRITERIOS DE FALLA HOEK Y BROWN



Y los especímenes fallarán sin confinamiento.Para estos macizos rocosos se establece un valor para

s = 0 , obteniéndose la ecuación 3



c1' mb 3' c= + 3'

a

[ ] Ec. 03

s 0 , obteniéndose la ecuación 3

CRITERIO ACTUALIZADO DE HOEK -

BROWN

• La actualización se centró también en los

métodos para determinar m y s.• Una parte de dicha actualización consistió en

presentar la ecuación original en tensiones



efectivas.

• Respecto a la determinación de los valores de

m y s se presentaron las siguientes relaciones

empíricas.

CRITERIO DE ROTURA DE HOECK Y

BROWN GENERALIZADO (2002)

3

1 3

a

ci b

ci

m s

100GSI m i = para roca intacta



15 20 3

100exp

28 14

100exp

9 3

1 12 6

b i

GSI

GSI m m

D

GSI s

D

a e e

i

m b = para roca fracturada

GSI = Geological Strength Index

D = factor que depende delgrado de alteración a que elmacizo ha sido sometido debido

a explosiones y relajación detensiones

• Para el caso de roca no alterada:

• Para el caso de roca alterada o, por ejemplo,f d l f d l d



afectada por el efecto de voladura:

• Para roca intacta, s=1 y mb = mi, escribiéndose

la ecuación como sigue:

• En Hoek – Brown se dan las instrucciones paraobtener mi por medio de ensayos triaxiales.

• Hoek y Brown aportaron las siguientes



• Hoek y Brown aportaron las siguientes

relaciones a partir del índice GSI de calidadgeomecánica del macizo rocoso.

• Para GSI > 25



• Para GSI < 25

• La resistencia a la compresión uniaxial se

obtiene haciendo σ3 = 0, en la ecuación (1):

• Y la resistencia a tracción se obtiene haciendoσ’1 = σ’3 = σt, lo que representa una condición

de tensión biaxial



de tensión biaxial.

• Para túneles:

Donde:• σ’cm es la resistencia del macizo rocoso

• γ es el peso unitario del macizo rocoso



γ es el peso unitario del macizo rocoso

• H es la profundidad del túnel desde la superficie.

• Para taludes:

Siendo H la altura del talud.

INDICE DE RESISTENCIAGEOLOGICA



GSI

INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA

GSI• El Geological Strength Index (GSI), fue propuesto por Hoek

(1995) y Hoek, Kaiser & Badwen (1995) que provee unsistema, para estimar la reducción de la resistencia del macizo

rocoso para diferentes condiciones geológicas.• La resistencia de un macizo rocoso fracturado depende de las

propiedades de los bloques de roca intacta y, también, de lalibertad de éstos para deslizar y girar bajo distintas condiciones



p y g jde esfuerzo. Esta libertad está controlada por el perfil

geométrico de los bloques de roca intacta, así como también,por la condición de las superficies que separan dichos trozos obloques. Los trozos de roca angulosos, con caras definidas porsuperficies lisas y abruptas, producen un macizo rocoso muchomás competente que uno que contenga bloquescompletamente rodeados por material intemperizado y/oalterado.

INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA

(GIS)• Uno de los problemas prácticos surge cuando se fija el

valor del GSI en terreno, está relacionado con el daño porvoladura. Donde sea posible, se debería usar lasuperficie no dañada para estimar el valor GSI, ya que elpropósito principal es determinar las propiedades delmacizo rocoso no perturbado. En todos aquellassuperficies visibles que se hayan dañado a causa de la



superficies visibles que se hayan dañado a causa de lavoladura, se debería de intentar hacer algo paracompensar los valores del GSI más bajos obtenidos deesas caras libres. En caras libres recientemente voladas,se crearán nuevas discontinuidades por efecto de lavoladura, las cuales resultan en un valor GSI que puede

llegar a ser nada menos 10 puntos más bajo que elcorrespondiente al mismo macizo rocoso no perturbadopor la voladura.

RELACIONES ENTRE mb/mi, s y a Y EL

INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA (GSI)

PARA MASA ROCOSA NO DISTURBADAVALORES DE GSI > 25

exp m b /m i 100

28 GSI Ec. 06



100 exp 9

GSI s Ec. 07

0.5 a Ec. 08



CRITERIO DE ROTURA DE HOECK Y

BROWN GENERALIZADO (2002)

• GSI: GeologicalStrength Index

•

0 ≤ GSI ≤ 100 • Si GSI = 100,

roca intacta: serecupera el



recupera elcriterio H-Boriginal

• Depende de lascondiciones enla superficie y

de la estructuradel macizo

1’ = 3’ + c (mb (3’ / c ) + S)

1’ = Esfuerzo efectivo principal máximo en la falla

3’ = Esfuerzo efectivo principal mínimo en la falla

c = Resistencia compresiva uniaxial de las piezas de roca intacta

mb, s, a son las constantes de la composición, estructura ycondiciones superficiales de la masa rocosa

CRITERIOGENERALIZADO DE

HOECK – BROWN

ESTRUCTURA

CO

NDICION

DELA

SUPERFICIE

MUY

BUENA Superficies

rugosas y decajas

frescas(sinseñales de

intemperizacion ni de

alteración)

BUENA

Superficiesrugosas,

cajaslevemente

intemprizadasy/o alteradas,con patinasde oxido de

hierro

REGULA

R Superficieslisas, cajasmoderadam

enteintemperiza

das y/oalteradas

MALA

Superficies lisas ycizalladas, cajasintemperizadas

y/o alteradas, conrellenos defragmentos

granulares y/oarcillosos firmes

MUY MALA

Superficieslisas y

cizalladas,cajas muy

intemperizadas y/o

alteradas, conrellenos

arcillososblandos

FRACTURADO EN BLOQUES

(BLOCKY) MACIZO ROCOSO CONFORMADO POR TROZOSO BLOQUES DE ROCA BIEN TRABAJADOS, DEFORMA CUBICA Y DEFINIDOS POR TRES SETSDE ESTRUCTURAS, ORTOGONALES ENTRE SI

mb/mi

S

a

Em

Y

GSI

0.600

0.190

0.500

75,000

0.200

85

0.400

0.062

0.500

40,000

0.200

75

0.260

0.015

0.500

20,000

0.250

62

0.160

0.003

0.500

9,000

0.250

48

0.080

0.0004

0.500

3,000

0.250

34



FUERTEMENTE FRACTURADO ENBLOQUES

(VERY BLOCKY) MACIZO ROCOSO ALGO PERTURBADO,CONFORMADO POR TROZOS O BLOQUES DE

ROCA TRABADOS, DE VARIAS CARAS, ANGULOSOS Y DEFINIDOS POR CUATRO O MAS

SETS DE ESTRUCTURAS

mb/mi

S a

Em

Y

GSI

0.400

0.062 0.500

40,000

0.200

75

0.290

0.021 0.500

24,000

0.250

65

0.160

0.003 0.500

9,000

0.250

48

0.100

0.001 0.500

5,000

0.250

38

0.070

0.000 0.530

2,500

0.300

25

FRACTURADO Y PERTURBADO

(BLOCKY/DISTURBED) MACIZO ROCOSO PLEGADO Y/O AFECTADOPOR FALLAS, CONFORMADO POR TROZOS O

BLOQUES DE ROCA DE VARIAS CARAS, ANGULOSOS Y DEFINIDOS POR LA

INTERSECCIÓN DE NUMEROSOS SETS DEESTRUCTURAS

mb/mi

S

a

Em

Y

GSI

0.240

0.012

0.500

18,000

0.250

60

0.170

0.004

0.500

10,000

0.250

50

0.120

0.001

0.500

6,000

0.250

40

0.080

0.000

0.500

3,000

0.300

30

0.060

0.000

0.550

2,000

0.300

20

DESISNTEGRADO

(DESINTEGRATED) MACIZO ROCOSO MUY FRACTURADO Y

QUEBRADO, CONFORMADO POR UN CONJUNTOPOBREMENTE TRABADO DE BLOQUES Y

TROZOS DE ROCA, ANGULOSOS Y TAMBIENREDONDEADOS

mb/mi

S

a

Em

Y

GSI

0.170

0.004

0.500

10,000

0.250

50

0.120

0.001

0.500

6,000

0.250

40

0.080

0.000

0.500

3,000

0.300

30

0.060

0.000

0.550

2,000

0.300

20

0.040

0.000

0.600

1,000

0.300

10

CARACTERIZACION GEOTECNICA DEL MACIZO ROCOSO



INDICE GEOLOGICO DE RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO



CARACTERISTICASDE LA MASA

ROCOSA



ROCOSA


(GIS)



(GIS)

CRITERIOGENERALIZADO

DE HOEK YBROWN




(GIS)APLICACIÓN



APLICACIÓN

01

INDICE DERESISTENCIA

GEOLOGICA(GIS)

APLICACIÓN



02


(GIS)APLICACIÓN



APLICACIÓN

02

CONDICIONES TIPICAS DE TUNELES (3 A 10 m DE LUZ)



INDICE DE




APLICACIÓN03

INDICE DE


APLICACIÓN



APLICACIÓN04

INDICE DERESISTENCIA

GEOLOGICA(GIS)APLICACIÓN



05

G.S.I.MODIFICADO



COMPARACION ENTRESISTEMAS DE CLASIFICACION



DE MACIZOS ROCOSOS

COMPARACION ENTRE SISTEMAS DE

CLASIFICACION DE MACIZOS ROCOSOS TODOS LOS SISTEMAS DE CLASIFICACION DE MACIZOS ROCOSOSSON PRODUCTOS DE OBSERVACIONES Y SE HAN DESARROLLADOEMPIRICAMENTE PLANTEANDO PARAMETROS DE CALIDAD DE ROCASOBRE LA BASE DE SUS CARACTERISTICAS MECANICAS, DE SUCAPACIDAD DE SOPORTE A LAS SOLICITACIONES DE CARGA Y SU

COMPORTAMIENTO POR UN DETERMINADO TIEMPO. LOS SISTEMAS RQD Y Q (NGI) INCLUYEN UN NUMERO SUFICIENTE

DE DATOS FISICOS Y MECANICOS DE LA ROCA PARA EVALUARTODOS LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DE UNAEXCAVACION SUBTERRANEA.



EL SISTEMA SRC INCLUYE DATOS SUPERFICIALES DE ASPECTOSGEOLOGICOS Y GEOMECANICOS. INCLUYE LA NEOTECTONICA. EN CAMBIO EL SISTEMA RSR INCIDE EN LA CAPACIDAD DEL TIPO DE

SOPORTE Y LAS DIMENSIONES DE LA EXCAVACION. EN OTRO SENTIDO LAUFFER DESARROLLA EL COMPORTAMIENTO

DE LA EXCAVACION POR SUS DIMENSIONES, Y POR UN TIEMPODETERMINADO.

RABCEWICZ Y LAS NORMAS ALEMANAS (B-2203) E BASAN EN ELCOMPORTAMIENTO DEL MACIZO ROCOSO Y LAS DIFICULTADES QUEOPONEN AL AVANCE DE UNA EXCAVACION.

mecánica de rocas túneles

Documents