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Clase 9 Macizo Rocoso
Clase 9 Macizo Rocoso
Clase 9 Macizo Rocoso
Matriz rocosa = Roca matriz = Roca intacta: material rocoso sin discontinuidades, o bloques de
roca entre discontinuidades.
Discontinuidad: cualquier plano de origen mecánico o sedimentario en un macizo rocoso, con una
resistencia a la tracción nula o muy baja. (Genera comportamiento no continuo de la matriz
rocosa, y normalmente anisótropo).
Las clasificaciones
geomecánicas constituyen un
procedimiento para la
caracterización de los
macizos rocoso a partir de
datos de afloramientos y
sondeos.
Intervención de rocas en Ingeniería
Obras superficiales:
Excavaciones: Taludes
Cimentaciones: Puentes, presas, vías, etc.
Obras subsuperficiales:
Obras lineales vehiculares e hidráulicas (túneles
y pozos)
El macizo rocoso a nivel superficial está
subdividido en una serie de bloques.
El Macizo Rocoso
Estabilidad de macizos rocosos
Macizo rocoso= Roca + Discontinuidades.
Representación gráfica.
Objetivos
Identificación de zonas geológicas singulares por alteración o afluencia de agua.
Fallas
Brechas tectónicas
Plegamientos
Discordancias.
Favorabilidad en la disposición de las capas y las fracturas
Ventajas
Es una estimación de bajo costo
Los procedimientos son sencillos.
Desventajas
Son una estimación inicial
Es una versión muy simplificada de todos los parámetros geomecánicos que
determinan el comportamiento de un macizo rocoso.
Generan una alta incertidumbre en macizos rocosos blandos, tectonizados y
alterados.
Se asumen descripciones subjetivas
FACTORES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DEL MACIZO ROCOSO
Factores geoambientales:
Grado de meteorización, susceptibilidad a la meteorización
Condiciones hidrogeológicas (nivel freático y sus variaciones, contenido en humedad,
circulación de agua)
METODOLOGÍA (PROPUESTA) EN CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DE MACIZOS
SUGERENCIAS
Descripciones objetivas sin omisión de información.
Utilizar nomenclatura y clasificación normalizada
Realizar observaciones y toma de datos sistemáticas.
ETAPAS
Caracterización litológica :
Clasificación: Roca ígnea, sedimentaria,
metamórfica
Composicional: Silícea, carbonatada, arcillosa
Textural: armazón, matriz, tamaño de grano
Porosidad: primaria, secundaria.
Relaciones de campo
Geometría del cuerpo rocoso: capas, láminas
Estructura: masiva, foliada, estructuras
sedimentarias, tectónicas
Color natural, variación de color por alteración
Descripción petrográfica
Composición: identificación de minerales
esenciales y accesorios (silicatos, carbonatos.)
Textura: tipo de textura (clástica, cristalina),
elementos texturales (tamaño, forma, selección)
Porosidad: tipo de espacios vacíos, elementos
(tamaño, forma…)
Microfracturamiento
Meteorización
Alteraciones que cambian las características
de las rocas: modifican sus propiedades
(porosidad ↑, permeabilidad ↑, deformabilidad
↑, resistencia ↓).
Factores internos: composición mineralógica,
textura, estructura.
Factores externos: clima (temperatura,
humedad, lluvia, viento), tiempo, enterramiento.
Propiedades físicas
Parámetros físicos esenciales: densidad, porosidad,
Formación Arenisca Dura:
deformabilidad. Densidad 2,263 g/cm3
Parámetros de dureza, abrasión, durabilidad. Velocidad sónica 2730,8 m/s
Parámetros de velocidad del sonido
Propiedades mecánicas
La resistencia determina la competencia de la roca
matriz para mantener unidos sus componentes, y
depende fundamentalmente de su composición
mineral y del grado de alteración.
Parámetros que permiten caracterizar y clasificar la
roca matriz: la resistencia (compresión simple),y el
comportamiento frente a la deformación (módulo de
Young, coeficiente de Poisson).
Ensayos de campo para compresión simple
Espaciamiento
Distancia media perpendicular entre
planos consecutivos de la misma familia
- Influye en el comportamiento del macizo:
resistencia, permeabilidad
- El espaciado de las distintas familias define el
tamaño de los bloques de matriz rocosa.
Orientación
Dirección y buzamiento: obtención
de familias de discontinuidades
- Influye en la estabilidad del terreno
respecto a obras de ingeniería
(excavaciones).
- Las distintas familias de discontinuidades
definen la forma de los bloques de matriz
rocosa.
Determinación con la brújula, (tipo Clar)
obtener valores representativos
(tratamiento estadístico)
- Representar los datos en: mapas,
bloques diagrama o diagramas de rosa
Fallamiento de
un macizo
según la
orientación de
las fractras o
diaclasas
Persistencia
Longitud o extensión superficial del
plano de la discontinuidad
- Es difícil cuantificar: puede ser mayor que el
afloramiento.
- Determina si la matriz rocosa se ve involucrada en
la rotura del macizo.
Rugosidad
Ondulación de la superficie, irregularidades a pequeña
escala
- Gran influencia en el comportamiento geomecánico,
sobre todo en la resistencia al corte (la
influencia decrece con: abertura, relleno y
desplazamiento de las discontinuidades).
-- ondulación: superficies planas, onduladas,
escalonadas
- rugosidad: superficies pulidas, lisas, rugosas
- La ondulación y rugosidad pueden controlar las
posibles direcciones de desplazamiento.
- La resistencia al corte de discontinuidades rugosas
depende de la dirección de desplazamiento
Apertura
Número de familias de
discontinuidades
- Condiciona el aspecto del macizo rocoso y
su comportamiento (resistencia y
deformación).
- En particular, la orientación de las diferentes
familias respecto a la obra condiciona la
estabilidad.
- Por tanto, deben registrarse todas las
familias y evaluar su importancia (asignar
grados 1, 2, 3…)
Orientación media de cada familia
(centroides)
• Tamaño de bloque
Parámetros empleados
Resistencia del material rocoso
RQD Rock Quality Designation
Espaciamiento
Orientación
Condiciones de discontinuidades
Estructuras geológicas y fallas
Filtraciones y presencia de agua
Estado tensional
QUE CLASIFICACION USAR?
RMR= (1)+(2)+(3)+(4)+(5).
RMR Beniawski
Valoración 15 12 7 4 2 1 0
VALOR RQD
Persistencia
1 -3 m 3-10 m 10 - 20m
(m) <1m > 20
Ejemplo:
El método se basa en la estimación o la medición en laboratorio de la resistencia compresiva uniaxial (σci) y la constante del
material (mi), las cuales están relacionadas con las propiedades friccionales de la roca.
Idealmente, estas propiedades básicas deben ser obtenidas en laboratorio, pero es posible llevar a cabo estimativos a través
de tablas desarrolladas por Marinos & Hoek (2000
Resistencia Índice de
compresiva carga Diagnóstico de campo para
Grado* Término Ejemplo Caso de estudio
uniaxial (σc i) puntual (Is) resistencia
(Mpa) (Mpa)
Basalto fresco, chert,
Extremadamente Solamente pueden ser obtenidas esquirlas
R6 > 250 > 10 diabasa, granito, neis,
fuerte con un martillo de geólogo
cuarcita
Anfibolita, cuarzoarenita, Arenisca Dura y
La muestra requiere muchos golpes de
R5 Muy fuerte 100 - 250 4 - 10 basalto, gabro, neis, Arenisca Labor
martillo de geólogo para fracturarla
granodiorita Arenosa
RMR BARTON
INCERTIDUMBRE