Download - Clasificacion Geomecánica
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Clasificacin Geomecanica del Macizo Rocoso
Ing. Elvis Valencia Chvez
Asesor Geomecnico
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Los diferentes tipos de caracterizacin y clasificacin pueden ser agrupados de
la siguiente manera:
Descriptivo La entrada de datos esta basado en descripciones.
Numrico La entrada de parmetros esta en relacin a rating.
Heurstica Basado en propiedades de la roca.
General El sistema sirve para caracterizar.
Funcional El sistema esta estructurado para aplicaciones especiales.
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Clasificacin del Macizo Rocoso
Qu es un sistema de clasificacin del macizo rocoso?
Es un acercamiento sistemtico para evaluar y comunicar la naturaleza de lo quebrado de una masa tpica de la roca. Diseando sistemas de clasificacin de el macizo rocoso para la comunicacin de ideas
Quin necesita saber esta informacin?
Toda esa gente que esta involucrada en el diseo de la excavacin y el uso en minas en operacion, o sea el ingeniero de planeamiento, gelogo, supervisores de la mina y mineros.
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Hablemos el mismo dialecto!
Se puede usar el ejemplo de un trio de ciegos que han encontrado un elefante. Ninguno ha visto un elefante pero ellos tratan de describirlo solo por el tacto. Un ciego toca la pierna, otro toca algo imposible de decirlo ! !. NO! No discutiremos esta localizacin! Usted puede imaginarse que las cosas pueden ponerse muy confusas si no se tiene algo en comun que se comprenda de la misma manera!
Para el debate del macizo del rocoso, debemos prevenir la confusin!
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Qu es un macizo rocoso? Para entender la naturaleza del macizo del rocoso, podemos
ejercer la analoga de la naturaleza de la "tela". Las telas diferentes tienen tejidos diversos o texturas. Un tejido tpico puede usarse para describir o caracterizar tal tela.
En una moda similar, caracterizamos un macizo rocoso por la presencia de un tejido tpico.
Una tela est compuesta de un alabeo y un tejido, mientras el carcter del macizo rocoso es determinado por muchos parmetros naturales que podran ocurrir.
Uno macizo rocoso podra ser caracterizado por la presencia de varias familias de fracturas (juntas) o sistemas de estructuras. Cada sistema de estructuras tiene un carcter mecnico que determinar cmo los bloques de roca contenida dentro de estas estructuras reaccionar diferente para cada otro en el macizo rocoso .
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Se debe usar el sentido comn para un nivel aceptable de funcionabilidad. La basura adentro! es La basura afuera!
Las condiciones geolgicas son muy variables, por consiguiente se debe hacer muchas observaciones para obtener una comprensin del macizo rocoso. (Probablemente entre 75 y 100 observaciones para un dominio estructural.) {El mnimo 50}
Vuelva a visitar el rea ms de una vez para calificar y comprobar suposiciones.
Edifique un cuadro compuesto de varias imgenes. Usted tiene que continuar investigando en busca de informacion que d resultado
Usando sistemas de clasificacin geomecanica para el
macizo rocoso
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La resistencia de la roca
intacta
El espaciamiento de
las fracturas
El agua subterrnea
La persistencia de la fractura
La orientacin de la fractura
Los esfuerzos In-situ
La densidad de fractura
del testigo (RQD)
Fractura, aperatura y
condicin de la superficie
El contorno (la forma) de la fractura
Cuales son los parmetros ms importantes?
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El comportamiento del macizo rocoso
Macizo Fracturado Pesadamente fracturado
Los esfuerzos
de magnitud baja
Los esfuerzos
de magnitud alto
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Desarrollada el ao 1958, recoge las experiencias de un estudio sistemtico
sobre el tiempo que permanecan estables las excavaciones en diferentes tipos
de roca, incluso en minas abandonadas.
La clasificacin se efecta atendiendo a dos parmetros:
-Longitud libre, es la menor entre las dos dimensiones.
-Dimetro o profundidad de la excavacin abierta sin sostenimiento
CLASIFICACION DE LAUFFER.
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En funcin de ambos parmetros, clasifica las rocas en siete tipos diferentes
Tipo Longitud libre (m) Tiempo estable Descripcin
A 4 20 aos Sana
B 4 6 meses Algo fracturada
C 3 1 semana Fracturada
D 1.5 5 horas Friable
E 0.8 20 minutos Muy friable
F 0.4 2 minutos De empuje inmediato
G 0.15 10 segundos Fuerte
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CLASIFICACION DE RABCEWICS
Desarrollada por el autor, como base para el Nuevo Mtodo Austriaco de
Tuneleria (N.A.T.M.) , su empleo esta bastante difundido en Alemania,
Austria y Francia. Esta clasificacin recoge las experiencias obtenidas en
la construccin de tneles, donde la masa rocosa presenta diversos grados
de oposicin al avance de la excavacin del tnel, y se hace necesario
efectuar su correspondiente sostenimiento, en terrenos muy difciles,
ejecutar mtodos de excavacin parcial, con el consiguiente tipo de
sostenimiento.
Este tipo de clasificacin tiene un valor importante, cuando se ejecutan
excavaciones de gran seccin, mayores a los 50 metros cuadrados.
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El ndice de designacin de calidad de la roca (RQD)
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RQD
Aqu nosotros vamos a cuantificar les parmetros obtenidos en el modelo
geolgico.
RQD Llamado tambin calidad de roca (Rock Quality Design) se obtiene de
testigos de perforacin diamantina.
Se define : RQD = Suma .long 100mm.
Long. taladro
RQD= 15+10+14+12+10 x 100%
100
RQD = 61%
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15 10 7 4 0
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Clasificacin RMR de Bieniawski de 1976
Bieniawski ha hecho varios cambios a las valoraciones usadas en su clasificacion
(1973,1974,1976,1979 y 1989.
Un granito ligeramente intemperizado tiene un ICP de 7 MPa, un RQD de 70%,
juntas rugosas, separacion menor de 1 mm y espaciadas a 300 mm. Los valores
del RMR usando tablas de los aos indicados sera:
1973 1974 1976 1979 1989
RMR 76 74 75 70 75
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RMR 76 > 18.Menores a este valor se usara el valor del Q
GSI = RMR 76
RMR 89> 23. Menores a este valor se usara el valor del Q
GSI = RMR 89 -5
Q = (RQD/Jn) x (Jr/ Ja)
Este valor de Q puede ser utilizado para estimar el valor de GSI a partir de:
GSI = 9Ln Q + 44
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DIMENSION EQUIVALENTE
Es la relacin existente entre ancho o altura de la excavacin entre el ESR
D.E.=Ancho o altura
ESR
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Valores empricos de algunas clasificaciones geomecanicas
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Sostenimiento permanente en la pared
Un mtodo emprico de modificar los estimados del sostenimiento de techos, es
multiplicar la calidad de la masa rocosa Q por un factor que vari de 1 a 5, para
determinar el sostenimiento de paredes mineras, el resultante factor de pared Qw es
utilizado en lugar de Q
Rango de Q Factor de pared Qw
Q10 5.0 Q
0.1Q 10 2.5 Q
Q0.1 1.0 Q
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Abiertos mximos de las excavaciones
Mxima abertura sin sostenimiento=2*ESR*Q0.4
RMR(sin sostenimiento)=22*Ln(DE)+25
Ancho mximo sin sostenimiento=ESR*exp((RMR-25)/22)
Ejemplo: Utilizando el sistema Q y ESR=3(abiertos temporales) y Q=1.8
Abierto mximo=2*3*1,80.4=7.6 m.
Utilizando el RMR, ancho de excavacin=6 m, ESR=3(abierto temporal) DE=6/3=2
RMR(sin sostenimiento)=22*Ln(2)+25=40.
Para RMR=45 y considerando lo anterior
Ancho maximo=3*exp((45-25)/22)=7.4 m
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Para el caso de sostenimiento de las paredes, el uso adecuado de la Dimensin
equivalente (DE) es evaluado en trminos de altura total de la excavacin. (altura/ESR es
diferente a altura de la pared/ESR)
Ejemplo de sostenimiento permanente en techos y paredes. Rampa seccion 4*3.5
Masa rocosa con dos sistemas de juntas mas aleatorios, RQD=45, Q=0.8.
Qw=2.5*Q 0 2.5*0.8=2.0 ESR=1.6. DE=4/1.6=2.5(techo), 3.5/1.6=2.19(pared)
Del grafico de sostenimiento Q=0.8 y DE=2.5, sostenimiento es el numero 25.Y la
recomendacion seria sostenimiento para el techo, empernado sistemtico de 7 pies de
longitud,espaciados 1 m mas shotcrete con malla de refuerzo de 2 pulgadas.
Qw=2 y DE=2.19. No requiere sostenimiento, solo espordico
Sostenimiento temporal. Tajeo de 4*6 y masa rocosa con dos sistemas de juntas mas
aleatorias, RQD=40.
Q=0.21 RMR equiv=30 (RMR=9LnQ+44)
Qw=2.5*Q=2.5*0.21=0.525, ESR=3 (excavacin temporal)
DE=4/3=1.33(techo) DE=6/3=2(pared)
Del grafico de sostenimiento para Q=0.21 y DE=1.33 el numero de sostenimiento es 29
para el techo, siendo RQD/Jn=40/6=6.67
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Luego el sostenimiento para el techo ser empernado sistemtico con pernos de 7 pies
espaciados cada 1 m mas shotcrete de 1 a 2 de espesor.
Para Qw=0.525 y DE=2 del grafico de sostenimiento el numero elegido ser el 25 y la
recomendacin seria empernado sistemtico de 7 pies, espaciados 1.5 m mas shotcrete de
1 a 2.
Otro mtodo de estimar el sostenimiento temporal, es seleccionar una categora de
sostenimiento(1 a 38) mas prxima a la diagonal de ningn sostenimiento.
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ROCK STRUCTURE RATING (RSR)
Wickhan (1972), describio un metodo cuantitativo para describir la calidad
de una masa rocosa y para seleccionar el sostenimiento apropiado en
base a la clasificacion Valoracion Estructura Rocosa.
Muchos de los casos historicos utilizados en el desarrollo de este sistema
furon tuneles relativamente pequeos sostenidos por medio de arcos
metalicos.
La importancia del sistema RSR, en el contexto de esta discusion, es que
introduce el concepto de valoracion de cada uno de los componentes
listados abajo para llegar a ser un valor numerico de RSR=A+B+C
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. El Indice de Resistencia Geolgica GSI de Hoek y Marinos (2000)
En el criterio original se consideran 6 categoras de masas rocosas, pero
para el presente se han considerado 5 categoras, para compatibilizar este
criterio con el criterio RMR.
El ndice de Resistencia Geolgica GSI considera dos parmetros: la
condicin de la estructura de la masa rocosa y la condicin de la masa
rocosa.
1. La estructura de la masa rocosa considera el grado de fracturamiento o la
cantidad de fracturas (discontinuidades) por metro lineal, segn esto, las 5
categoras consideradas se definen as:
Masiva o Levemente Fracturada (LF) Moderadamente Fracturada (F)
Muy Fracturada (MF) Intensamente Fracturada (IF) Triturada o brechada (T)
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2. La condicin de la masa rocosa
involucra a la resistencia de la roca intacta
y a las propiedades de las fracturas:
resistencia, apertura, rugosidad, relleno y
la meteorizacin o alteracin. Segn esto,
las 5 categoras consideradas se definen
as:
Masa rocosa Muy Buena (MB) Masa rocosa Buena (B) Masa rocosa Regular (R) Masa rocosa Mala (M) Masa rocosa Muy Mala (MM) Como ejemplo de aplicacin de este
criterio, consideramos una roca en donde
la punta de la picota puede indentarse
profundamente al golpear con sta,
correspondindole una resistencia muy
baja; si sus fracturas estn muy abiertas
con relleno de arcillas blandas, su
condicin ser la de Muy Mala. Si esta
roca tuviera 10 fraturas/metro, su
clasificacin segn el GSI ser:
Moderadamente Fracturada y Muy Mala
(F/MM).
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a) La estructura de la masa rocosa considera el grado de fracturamiento o la cantidad
de fracturas (discontinuidades) por metro lineal, segn sto, las 5 categoras
consideradas se definen as:
Masiva o levemente fracturada (LF)
Moderadamente fracturada (F)
Muy fracturada (MF)
Intensamente fracturada (IF)
Triturada o brechada (T)
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b) La condicin de la masa rocosa involucra a la resistencia La condicin de la masa
rocosa involucra a la resistencia de la roca intacta y a las propiedades de las fracturas:
resistencia, apertura, rugosidad, relleno y la meteorizacin o alteracin. Segn esto, las
5 categoras consideradas se definen as:
Masa rocosa Muy Buena (MB)
Masa rocosa Buena (B)
Masa rocosa Regular (R)
Masa rocosa Mala (M)
Masa rocosa Muy Mala (MM)
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Ventajas y limitaciones del RMi
-Mejora significativamente el uso de datos geolgicos
-Se puede usar fcilmente para establecer estimaciones groseras,
disponiendo solo de una informacin bsica.
-Es un mtodo bastante cmodo a la hora de establecer comparaciones e
intercambio de informacin de diferentes puntos o zonas.
-Ofrece un sistema de caracterizacin del macizo rocoso bastante til en
ingenieria.
-Cubre un espectro muy amplio en cuanto a macizos rocosos.
-El rango y tipos de macizos rocosos se pueden clasificar mediante el RMi.