UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

MAESTRÍA EN GEOTECNIA

MECÁNICA DE ROCAS

TAREA 1

Punto 1

Se encuentra excavando por ambos frentes un túnel de diámetro 6 m excavado en filitas

(peso unitario de 23 kN/m3), de cobertura 50 m y con un nivel freático a 20 m desde el nivel
del terreno. Usted dispone de datos de perforaciones y estaciones geomecánicas
levantadas, No se cuenta en el momento con ensayos de laboratorio y se requiere
determinar con rapidez el tipo de terreno y sostenimiento.

Para ello, debe clasificar bajo los métodos semiempíricos vistos en clase (RMR, Q) las
siguientes fichas de estaciones geomecánicas para los dos emboquilles de un túnel.
También debe dar la clasificación del macizo rocoso, soportes recomendados y tiempos de
autosostenimiento según aplique cada método.

Si considera que hace falta algún dato, por favor asumirlo y explicarlo, a partir de la
información dada. Es posible que este lo pueda calcular a partir de la información disponible.

Punto 2

Lectura de los siguientes artículos para discusión en la próxima clase:

 AFTES Working group No 7 Temporary and permanent support.

 GEOCONTROL. Errores en la aplicación de las clasificaciones geomecánicas y su

corrección.

 Investigar método NGI (Romana).

FECHA DE ENTREGA: sábado 02 de marzo de 2019 en hora de la clase.

 REGISTRO GEOLOGICO-GEOTECNICO DEL MACIZO ROCOSO Rev. 0
PORTAL ENTRADA TÚNEL 1 DERECHO 01/05/2016
Frente: Portal Entrada Fecha: 11/05/2016 Abscisa K50+500 Reg. No. 1
Clasif. Macizo Rocoso: Sección: Full Face Soporte Tipo: GSI
DESCRIPCIÓN GEOLÓGICA & GEOTÉCNICA

En el frente del Talud Portal Entrada y posterior excavación Túnel 1 derecho, se presenta una roca
metamórfica Filita, perteneciente a la Formación Cisneros, de resistencia baja, alterada y fracturada. Se
observan con alta persistencia más de tres planos de diaclasa principales, de alta continuidad, superficies
ligeramente rugosas a lisas, espaciados entre 0.1 cm y 2 m (Foliación y diaclasas), siendo la foliación la
estructura principal y con mayor persistencia, aunque favorable con respecto al eje del túnel, con
rellenos blandos y alterados entre sus estructura abiertas y con alta persistencia. El frente se presenta
con algunos flujos locales. Dadas las características Geológico – Geotécnicas registradas actualmente en
el frente, se reflejan una alta persistencia de las estructuras abiertas y meteorizadas, la estabilidad de la
sección se puede ver afectada por algunos desprendimientos y flujos de agua presentes en dicho sector,
en ocasiones cárcavas generadas por aguas escorrentías en época de intensas lluvias.

Diaclasa Foliación Estratificación

Conv. Plano-Cizalla Slicken sides Filtración
CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA - SISTEMA RMR (1989)
Resistencia de la matriz rocosa: 4
R6 > 250 Mpa R5 100-250 Mpa R4 50-100 Mpa R3 25-50 Mpa R2 5-25 Mpa R1 1-5 Mpa R0 <1 Mpa
UCS
RQD (Índice de calidad de roca): 8
90-100% 75-90 % 50-75 % 25-50 % < 25%
RQD
Separación entre discontinuidades: 7
>2m 0.6 - 2.0 m 200 - 600 mm 60 - 200 mm < 60 mm
SD
Condición de las discontinuidades: 15
Persistencia Abertura Rugosidad Relleno Alteración
Tipo <1m 1-3 m 3-10 m 10-20 m >20m Sellada
< 0,1 0,1-1.0
1-5 mm > 5 mm
Slicken
Liso
Lig.
Rugoso
Muy Relleno-duro Relle. Blando Inalterad Lig. Mode. Muy Descomp
mm mm sides Rugoso Rugo. Ninguno < 5mm > 5mm < 5 mm > 5mm a Alterada Alterada Alterada .

Foliación
Diaclasa 1
Diaclasa 2
Diaclasa 3
Prome. 3 3 3 3 3
Condición Agua Subterránea: 4
Completamente seco Lig. Húmedo Húmedo Goteo Flujo
GW
Ajuste por orientación de discontinuidades
Parámetro Valor RMR
Tipo Orientación Muy desfavo. Desfavo Regular Favorable Muy Favo.
RMR SYSTEM
Resistencia de la roca Intacta
Foliación 95/87 RQD Tipo terreno
(1989)

Diaclasa 1 205/66
Separación de Discontinuidades
Diaclasa 2 3/65.
Diaclasa 3 23/30 Condición de las Discontinuidades Clasi. Soporte
Promedio -8 Condiciones de agua
Orientación de Estructuras
S I B VB B/D/S D L/S
GSI

SC VG G F P VP

S A B C D E F G H
GSI:
 REGISTRO DE INTERPRETACION GEOLOGICA & GEOTECNICA DE SONDEOS EXPLORATORIOS CODIGO: EN PRUEBA C
A
VERSION 0
J
el eden FECHA DE VIGENCIA: 5 DE MAYO DE 2016
A
FRENTE TUNEL EL 1 DERECHO (Portal Entrada)- SONDEO 1
Caja y Diámetro CAJA 1 CAJA 2 CAJA 3 CAJA 4 CAJA 5 CAJA 6 CAJA 7 CAJA 8 CAJA 9 CAJA 10 CAJA 11 CAJA 12 1
Profundidad 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,50 11,00 11,50 12,00 12,50 13,00 13,50 14,00 14,50 15,00 15,50 16,00 16,50 17,00 17,50 18,00 18,50 19,00 19,50 20,00 20,50 21,00 21,50 22,00 22,50 23,00 23,50 24,00 24,50 25,00 25,50 26,00 26,50 27,00 27,50 28,00 28,50 29,00 29,50 30,00 30,50 31,00 31,50 32,00 32,50 33,00 33,50 34,00 34,50 35,00 35,50 36,00 36,50 37,00 37,50 38,00 38,50 39,00 39,50 40,00 40,50 41,00 41,50 42,00 42,50 43,00 43,50 44,00 44,50 45,00 45,50 46,00 46,50 47,00 47,50 48,00 48,50 49,00 49,50 50,00 50,50 51,00 51,50 52,00 52,50 53,00 53,50 54,00 54,50 55,00 55,50 56,00 C
A
Abscisa K50+500,00 K50+501,00 K50+502,00 K50+503,00 K50+504,00 K50+505,00 K50+506,00 K50+507,00 K50+508,00 K50+509,00 K50+510,00 K50+511,00 K50+512,00 K50+513,00 K50+514,00 K50+515,00 K50+516,00 K50+517,00 K50+518,00 K50+519,00 K50+520,00 K50+521,00 K50+522,00 K50+523,00 K50+524,00 K50+525,00 K50+526,00 K50+527,00 K50+528,00 K50+529,00 K50+530,00 K50+531,00 K50+532,00 K50+533,00 K50+534,00 K50+535,00 K50+536,00 K50+537,00 K50+538,00 K50+539,00 K50+540,00 K50+541,00 K50+542,00 K50+543,00 K50+544,00 K50+545,00 K50+546,00 K50+547,00 K50+548,00 K50+549,00 K50+550,00 K50+551,00 K50+552,00 K50+553,00 K50+554,00 K50+555,00 K50+556,00
J
A
DESPRENDIMIENTOS INFILTRACIONES INFILTRACIONES INFILTRACIONES
Gráfico de Litología
4 2 2 2 (FLUJOS) 3 INFILTRACIONES 3 INFILTRACIONES 2

100
C
80
A
Recobro
(IRN)

60 J
A
40
3
20

20

40 C
RQD

A
60 J
A
PARAMETROS GEOTECNICOS

80
Roca muy fracturada Roca ligeramente Fracturada Roca mod. fracturada Roca Fracturada Roca mod. fracturada 4
100
Resis. Comp. Simple UCS/PLT R1 ROCA BLANDA Según ensayos de campo con el martillo geológico: roca moderadamente dura (R3:50-75 Mpa) Según ensayos de campo con el martillo geológico: roca moderadamente dura (R4:75-100 Mpa)
Tamaño Bloques Bloques muy pequeños Bloques medianos Bloques pequeños Bloques medianos a grandes
>200 C
Separación

A
60-200
(cm)

J
20-60 A
6-20
Discontinuidades

<6 5
Ondulación Plano Perfiles ligeramente ondulados a ondulados con superficies planas-lisas a lig. Rugosas
Muy Rug.
Rugosidad

Rugoso C
(JRC)

A
Lig. Rug
J
Liso A
Pulido
Tipo de relleno Rellenos de arcilla con alta presencia de oxidos asociados a los planos de discontinuidad 6
Limpia-fresca
Alteración

Lig. Alteradas
Mod. Alteradas C
Alteradas A
Muy altera. J
Descomp. A
Flujo
Infiltración

7
Goteo
Agua

Húmedo
Lig. Húmedo
Comp. Seco
C
Aforo (color-turbidez) Retorno continuo del agua de perforación de color café oscuro a gris claro turbio a turbio durante todo el sondeo. Se presentó aporte de agua de formación a partir de los 30 metros de sondeo alcanzando 0,4 l/seg al final de la perforación A
J
LITOLOGÍA: Rocas metamórficas intercaladas entre filita y diabasa, en este caso filitas foliadas verdes y negras hasta los 2 metros de sondeo, de allí en adelante diabasas grises con algunas secuencia de filita grafitosas a partir de los 32 metros de la perforación. A

8
Descripción AGUA: Durante los primeros 30 m se presentó un ligero aporte de agua de formación. De esta profundidad en adelante se presento un aumento gradual de este caudal hasta los 55 m en donde la infiltración registro un aporte de 0,3 L/seg hasta finalizar el sondeo.
Geológico- GEOTECNIA: El porcentaje de recuperación ponderado fue del y un RQD del correspondiente a la roca metamórfica Filita y diabasa, los primeros 10 metros representa en un horizonte de meteorización del macizo, correspondiente a unas Filitas Sericíticas y parte de la Diabasa (Zona de emportalamiento). Requiere tratamiento previo de estabilización con enfilajes, avances cortos y soporte inmediato (concreto lanzado y arcos); control C

Geotécnica riguroso de convergencias. De 10 metros en adelante se encuentra una Diabasa gris con una resistencia moderada a alta, moderadamente fracturada, en algunos sectores mayor fracturada hasta los 32 metros de perforación. De allí en adelante Filitas grafitosos . Al inicio de la excavación se esperan aberturas >> a 5 mm, con rellenos blandos principalmente de arcilla, alterada. Características que pueden favorecer desprendimientos durante
A
J
A
los procesos de excavación. Para los siguientes metros de excavación es necesario avanzar con la protección de tratamientos locales y sistemáticos, según evaluación y clasificación del comportamiento del macizo y posiblemente requiera tratamiento de impermeabilización (según comportamiento de las infiltraciones). Esto debido a que los planos de foliación de la roca los cuales son perpendiculares con respecto al eje del túnel, favorable con
9
respecto a la estabilización y desfavorable debido a que facilitan la infiltración tanto de aguas superficiales como subterráneas. Evaluar el comportamiento y realizar ajustes al soporte.
RMR Clase N.A MALA A R E G U L AR C
A
FICHA TECNICA Filitas verde-grisáceos E Estratificación
J
Convenciones

convenciones
Sondeo No. 1
Estructuras

A
Esperadas

Ejecución 22/04/2016 - 5/05/2016 Filitas negras carbonáceos

1B 2 3 4 5 7
F Foliación
Diámetro NQ 1A 6 1
Longitud 55,00 m Esquistos grises silíceos D Diaclasa 0

Taladro Sonda Beretta Diamantina

Inclinación +1° (EJE) Diabasas SP Planos de cizalla C
A
Azimuth 92 grados
J
Abscisa Inicial K50+500.00 Tobas blan-amar/conglomerados Masiva-diaclasada Masiva muy fracturada Lig. Deformada Foliada Foliada - Plegada Disturbada Desintegrada SS Espejos de falla A
Los parámetros aquí consignados, corresponden a los medidos de las muestras recolectadas en el sondeo exploratorio. La clasificación geomecánica estimada corresponde igualmente a estos parámetros y es de carácter preliminar. Para definiciones y
Nota: métodos consultar: Rock Engineering/HOEK-2000 - ISRM - RMR (rock mass rating) - Rmi (Indice de macizo rocoso)-JRC(Coeficiente de rugosidad) -
1
1

C
A
J
A

1
2
 REGISTRO GEOLOGICO-GEOTECNICO DEL MACIZO ROCOSO Rev. 0
PORTAL SALIDA TÚNEL 1 DERECHO 01/05/2016
Frente: Portal Salida Fecha: 11/05/2016 Abscisa K50+700 Reg. No. 2
Clasif. Macizo Rocoso: Sección: Soporte Tipo: GSI
DESCRIPCIÓN GEOLÓGICA & GEOTÉCNICA
En el frente del Talud Portal Salida y posterior excavación Túnel 1 derecho, se presenta una roca
metamórfica Filita, perteneciente a la Formación Cisneros, de resistencia baja, moderadamente alterada
y fracturada. Se observan con alta persistencia más de tres planos de diaclasa principales, de alta
continuidad, superficies ligeramente rugosas a lisas, espaciados entre 0.1 cm y 2 m (Foliación y
diaclasas), siendo la foliación la estructura principal y con mayor persistencia, aunque favorable con
respecto al eje del túnel, con menor rellenos blandos y alterados que en el talud de Portal Entrada, con
menor abertura y persistencia. El frente se presenta con algunos flujos locales. Dadas las características
Geológico – Geotécnicas registradas actualmente en el frente, se reflejan con menor persistencia las
estructuras abiertas y ligeramente meteorizadas, la estabilidad de la sección se puede ver afectada por
algunos desprendimientos locales y algunos flujos de agua presentes en dicho sector, en ocasiones
cárcavas generadas por aguas escorrentías en época de intensas lluvias.

Diaclasa Foliación Estratificación

Conv. Plano-Cizalla Slicken sides Filtración
CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA - SISTEMA RMR (1989)
Resistencia de la matriz rocosa: 4
R6 > 250 Mpa R5 100-250 Mpa R4 50-100 Mpa R3 25-50 Mpa R2 5-25 Mpa R1 1-5 Mpa R0 <1 Mpa
UCS
RQD (Índice de calidad de roca): 3
90-100% 75-90 % 50-75 % 25-50 % < 25%
RQD
Separación entre discontinuidades: 4
>2m 0.6 - 2.0 m 200 - 600 mm 60 - 200 mm < 60 mm
SD
Condición de las discontinuidades: 7
Persistencia Abertura Rugosidad Relleno Alteración
Tipo <1m 1-3 m 3-10 m 10-20 m >20m Sellada
< 0,1 0,1-1.0
1-5 mm > 5 mm
Slicken
Liso
Lig.
Rugoso
Muy Relleno-duro Relle. Blando Inalterad Lig. Mode. Muy Descomp
mm mm sides Rugoso Rugo. Ninguno < 5mm > 5mm < 5 mm > 5mm a Alterada Alterada Alterada .

Foliación
Diaclasa 1
Diaclasa 2
Diaclasa 3
Prome. 1 2 2 1 1
Condición Agua Subterránea: 6
Completamente seco Lig. Húmedo Húmedo Goteo Flujo
GW
Ajuste por orientación de discontinuidades
Parámetro Valor RMR
Tipo Orientación Muy desfavo. Desfavo Regular Favorable Muy Favo.
RMR SYSTEM
Resistencia de la roca Intacta
Foliación 100/85 RQD Tipo terreno
(1989)

Diaclasa 1 345/20
Separación de Discontinuidades
Diaclasa 2 170/25
Diaclasa 3 65/83 Condición de las Discontinuidades Clasi. Soporte
Promedio -4 Condiciones de agua
Orientación de Estructuras
S I B VB B/D/S D L/S
GSI

SC VG G F P VP

S A B C D E F G H
GSI:
 REGISTRO DE INTERPRETACION GEOLOGICA & GEOTECNICA DE SONDEOS EXPLORATORIOS CODIGO: EN PRUEBA
VERSION 0
el eden FECHA DE VIGENCIA: 5 DE MAYO DE 2016
FRENTE TUNEL EL 1 DERECHO (Portal Salida)- SONDEO 1
Caja y Diámetro CAJA 1 CAJA 2 CAJA 3 CAJA 4 CAJA 5 CAJA 6 CAJA 7
Profundidad 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,50 11,00 11,50 12,00 12,50 13,00 13,50 14,00 14,50 15,00 15,50 16,00 16,50 17,00 17,50 18,00 18,50 19,00 19,50 20,00 20,50 21,00 21,50 22,00 22,50 23,00 23,50 24,00 24,50 25,00 25,50 26,00 26,50 27,00 27,50 28,00 28,50 29,00 29,50 30,00 30,50 31,00 31,50 32,00 32,50 33,00 33,50 34,00 34,50 35,00 35,50 36,00 36,50 37,00 37,50 38,00 38,50 39,00 39,50 40,00 40,50 41,00 41,50 42,00 42,50 43,00 43,50 44,00 44,50

Abscisa K50+700,00 K50+699,00 K50+698,00 K50+697,00 K50+696,00 K50+695,00 K50+694,00 K50+693,00 K50+692,00 K50+691,00 K50+690,00 K50+689,00 K50+688,00 K50+687,00 K50+686,00 K50+685,00 K50+684,00 K50+683,00 K50+682,00 K50+681,00 K50+680,00 K50+679,00 K50+678,00 K50+677,00 K50+676,00 K50+675,00 K50+674,00 K50+673,00 K50+672,00 K50+671,00 K50+670,00 K50+669,00 K50+668,00 K50+667,00 K50+666,00 K50+665,00 K50+664,00 K50+663,00 K50+662,00 K50+661,00 K50+660,00 K50+659,00 K50+658,00 K50+657,00 K50+656,00 K50+655,00

DESPRENDIMIENTOS INFILTRACIONES INFILTRACIONES INFILTRACIONES INFILTRACIONES C

Gráfico de Litología 4 2 INFILTRACIONES 2 2 A
4 (GOTEOS) (FLUJOS) 4 3 J
A
(IRN)

100
80
1
60

40
Recobro

20

0 C
20 A
J
40
A
RQD

60

2
PARAMETROS GEOTECNICOS

80
Roca muy fracturada Roca Fracturada Roca mod. fracturada
100
Resis. Comp. Simple UCS/PLT Según ensayos de campo con el martillo geológico: roca moderadamente dura (R1- R2 :25-50 Mpa) Según ensayos de campo con el martillo geológico: roca moderadamente dura (R4:75-100 Mpa)
Tamaño Bloques Bloques pequeños a muy pequeños Bloques medianos a grandes C
>200
Separación

60-200
A
(cm)

20-60 J
6-20 A
Discontinuidades

<6
Ondulación Plano Perfiles ligeramente ondulados a ondulados con superficies planas-lisas a lig. Rugosas
Muy Rug. 3
Rugosidad

Rugoso
(JRC)

Lig. Rug
Liso C
Pulido
Tipo de relleno Rellenos de arcilla con alta presencia de oxidos asociados a los planos de discontinuidad A
Limpia-fresca J
Alteración

Lig. Alteradas A
Mod. Alteradas
Alteradas
Muy altera. 4
Descomp.
Flujo
Infiltración

Goteo
C
Agua

Húmedo
Lig. Húmedo A
Comp. Seco J
Aforo (color-turbidez) Retorno continuo del agua de perforación de color café oscuro a gris claro turbio a turbio durante todo el sondeo. Se presentó aporte de agua de formación a partir de los 10 metros de sondeo alcanzando 0,9 l/seg al final de la perforación A
LITOLOGÍA: Rocas metamórficas intercaladas entre filita y diabasa, en este caso filitas foliadas verdes y negras hasta los 22 metros de sondeo, de allí en adelante diabasas grises con algunas secuencia de filita grafitosas sobre los 40 metros de la perforación.
5
Descripción AGUA: Durante los primeros 10 m se presentó un aporte de agua de formación. De esta profundidad en adelante se presentó un aumento gradual de este caudal hasta los 44,5 m en donde la infiltración registró un aporte de 0,9 L/seg hasta finalizar el sondeo.
C
Geológico- GEOTECNIA: El porcentaje de recuperación ponderado fue del y un RQD del correspondiente a la roca metamórfica Filita y Diabasa, presentando la diabasa un mejor comportamiento, menor fracturamiento y mayor resistencia. Los primeros 22 metros representa en unas Filitas Cloríticas y Grafitosas (Parte de la Zona de emportalamiento), con menor resistencia y bajo grado de RQD (0%). Requiere tratamiento A
Geotécnica previo de estabilización con enfilajes, avances cortos y soporte inmediato (concreto lanzado y arcos); control riguroso de convergencias. De los 23 metros en adelante se encuentra la diabasa gris, con una resistencia moderada a alta, moderadamente fracturada, en algunos sectores con mayor grado de fracturamiento. Al inicio de la excavación se esperan aberturas >> a 5 mm, con rellenos blandos J
principalmente de arcilla, alterada. Características que pueden favorecer desprendimientos durante los procesos de excavación. Para los siguientes metros de excavación es necesario avanzar con la protección de tratamientos locales y sistemáticos, según evaluación y clasificación del comportamiento del macizo y posiblemente requiera tratamiento de impermeabilización (según comportamiento de las A
infiltraciones). Esto debido a que los planos de foliación de la roca los cuales son perpendiculares con respecto al eje del túnel, favorable con respecto a la estabilización y desfavorable debido a que facilitan la infiltración tanto de aguas superficiales como subterráneas. Evaluar el comportamiento y realizar ajustes al soporte.
RMR Clase N.A MALA A R E G U L AR 6
FICHA TECNICA Filitas verde-grisáceos E Estratificación
C
Convenciones

convenciones
Sondeo No. 1
Estructuras

A
Esperadas

Ejecución 11/05/2016 - 19/05/2016 Filitas negras carbonáceos

1B 2 3 4 5 7
F Foliación
Diámetro NQ 1A 6 J
Longitud 44,50 m Esquistos grises silíceos D Diaclasa A
Taladro Sonda Beretta Diamantina WL 226
Inclinación +1° (EJE) Diabasas SP Planos de cizalla
Azimuth 272 grados 7
Abscisa Inicial K50+700.00 Tobas blan-amar/conglomerados Masiva-diaclasada Masiva muy fracturada Lig. Deformada Foliada Foliada - Plegada Disturbada Desintegrada SS Espejos de falla
Los parámetros aquí consignados, corresponden a los medidos de las muestras recolectadas en el sondeo exploratorio. La clasificación geomecánica estimada corresponde igualmente a estos parámetros y es de carácter preliminar. Para definiciones y
Nota: métodos consultar: Rock Engineering/HOEK-2000 - ISRM - RMR (rock mass rating) - Rmi (Indice de macizo rocoso)-JRC(Coeficiente de rugosidad) -