Download - Informe de Terreno mecanica de rocas
Informe de terreno
“Evaluación geo-técnica del macizo
rocoso en Cerro Blanco”
MI4060-1 Mecánica de Rocas, Semestre Primavera 2014
Nombre: Fabián Rebolledo
Profesores: Javier Vallejos
Sofía Rebolledo
Auxiliares: Cristian Martínez
Ernesto Pérez
Fecha de entrega: 24 Octubre 2014
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Resumen ejecutivo
La mecánica de rocas se define como la ciencia teórica y aplicada al comportamiento
mecánico de rocas y macizos rocosos, por lo que, es primordial para un ingeniero civil de
minas conocer y entender el cómo se trabaja en terreno en el momento de la extracción de
los datos y su posterior análisis, para así lograr un análisis geo-técnico completo de un macizo
rocoso.
El siguiente informe tiene como propósito caracterizar y calificar el macizo rocoso
correspondiente a Cerro Blanco, un afloramiento del Cerro San Cristóbal, ubicado en la
comuna de Recoleta, Santiago de Chile.
El trabajo que se llevó cabo fue similar al realizado en la etapa preliminar de diseño de una
mina, por lo que, como se dijo antes, es importantísimo para la formación de un ingeniero
civil de minas.
En primer lugar se llevó a cabo la recopilación de datos en los lugares estratégicos designados
a 5 grupos, luego estos datos fueron analizados y con ellos se calcularon los índices RQD,
RMR, Q de Burton y GSI, después estos datos fueron subidos a la plataforma U-Cursos para
tenerlos a disposición.
Después de descargar los datos los datos, algunos de estos fueron puestos en el software
Dips, para así calcular polos de discontinuidades, y los otros fueron puestos en tablas para
así tener una mejor visión de lo obtenido y poder analizarlos de mejor manera.
Luego de esto se procedió con el análisis minucioso de los resultados obtenidos, comparando
los resultados de cada grupo, encontrando zonas preferentes de discontinuidades, el efecto
de la aplicación correcciones en el resultado, comparando los índices de clasificación de cada
grupo para así llegar a un resultado final y encontrando la relación entre ellos, junto con la
preferencia por uno de ellos.
Finalmente se concluye según los objetivos propuestos para esta salida a terreno y el posterior
análisis de los resultados obtenidos, llegando como conclusión general a la factibilidad de
considerar los datos como representativos, prefiriendo ciertos índices sobre otros, y la rapidez
y facilidad de uso de estos índices.
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Índice 1. Introducción .................................................................................................................... 5
2. Objetivos ......................................................................................................................... 6
2.1. Objetivos Principales. .................................................................................................. 6
2.2. Objetivos secundarios. ................................................................................................. 6
3. Marco teórico .................................................................................................................. 7
3.1. Conceptos Preliminares ............................................................................................... 7
3.2. Métodos de calificación del macizo rocoso ................................................................. 8
3.2.1. RQD (Rock Quality Designation) ...................................................................... 8
3.2.2. RMR B89 (Rock Mass Rating) ............................................................................ 9
3.2.3. Q Barton ............................................................................................................... 9
3.2.4. GSI (Geological Strength Index) ...................................................................... 10
4. Metodología .................................................................................................................. 11
5. Resultados ..................................................................................................................... 13
5.1. Grupo 1 ...................................................................................................................... 13
5.1.1. Diagramas de polos grupo 1 ............................................................................. 13
5.1.2. Tablas grupo 1 ................................................................................................... 15
5.2. Grupo 2 ...................................................................................................................... 16
5.2.1. Diagramas de polos grupo 2 ............................................................................. 16
5.2.2. Tablas grupo 2 ................................................................................................... 18
5.3. Grupo 3 ...................................................................................................................... 19
5.3.1. Diagramas de polos grupo 3 ............................................................................. 19
5.3.2. Tablas grupo 3 ................................................................................................... 21
5.4. Grupo 4 ...................................................................................................................... 22
5.4.1. Diagramas de polos grupo 4 ............................................................................. 22
5.4.2. Tablas grupo 4 ................................................................................................... 24
5.5. Grupo 5 ...................................................................................................................... 25
5.5.1. Diagramas de polos grupo 5 ............................................................................. 25
5.5.2. Tablas grupo 5 ................................................................................................... 26
6. Análisis y discusión ....................................................................................................... 28
6.1. Análisis y discusión diagramas de dips ..................................................................... 28
6.2. Análisis y discusión tablas de clasificación de macizo rocoso .................................. 31
3
6.2.1. RMR ................................................................................................................... 31
6.2.2. Q de Barton ........................................................................................................ 31
6.2.3. GSI ...................................................................................................................... 32
6.3. Análisis y discusión final ........................................................................................... 32
7. Conclusiones ................................................................................................................. 34
8. Bibliografía.................................................................................................................... 35
9. Anexos ........................................................................................................................... 36
9.1 Anexo Q de Barton ..................................................................................................... 36
9.2 Anexo RMR B89 .......................................................................................................... 37
9.3 Anexo GSI .................................................................................................................. 38
9.4 Anexo datos de cada grupo usados en Dips ................................................................ 39
Índice de ilustraciones
Ilustración 1 "Cerro Blanco" .................................................................................................. 5
Ilustración 2 "Cerro Blanco vista aérea" .............................................................................. 11
Ilustración 3 "Roca de grupo 1" ........................................................................................... 12
Ilustración 4 "Major Plane Grupo 1" .................................................................................... 13
Ilustración 5 "Scatter Plot Grupo 1" ..................................................................................... 14
Ilustración 6 "Unweighted Countor Grupo 1" ...................................................................... 14
Ilustración 7 "Major Plane grupo 2" ..................................................................................... 16
Ilustración 8 "Scatter Plot Grupo 2" ..................................................................................... 16
Ilustración 9 "Unweighted Countor Grupo 2" ...................................................................... 17
Ilustración 10 "Weighted Countor Grupo 2" ........................................................................ 17
Ilustración 11 "Major Plane Grupo 3" .................................................................................. 19
Ilustración 12 "Scatter Plot Grupo 3" ................................................................................... 19
Ilustración 13 "Unweighted Countor Grupo 3" .................................................................... 20
Ilustración 14 "Weighted Countor Grupo 3" ........................................................................ 20
Ilustración 15 "Major Plane Grupo 4" .................................................................................. 22
Ilustración 16 "Scatter Plot Grupo 4" ................................................................................... 22
Ilustración 17 "Unweighted Countor Grupo 4" .................................................................... 23
Ilustración 18 "Weighted Countor Grupo 4" ........................................................................ 23
Ilustración 19 "Major Plane Grupo 5" .................................................................................. 25
Ilustración 20 "Scatter Plot Grupo 5" ................................................................................... 25
Ilustración 21 "Unweighted Countor Grupo 5" .................................................................... 26
Ilustración 22 "Roca expuesta Blocky" ................................................................................ 32
4
Índice de tablas
Tabla 1 "Rock Quality Designation" ...................................................................................... 8
Tabla 2 "Rock Mass Rating" .................................................................................................. 9
Tabla 3 "Q de Barton" .......................................................................................................... 10
Tabla 4 "Geological Strength Index" .................................................................................... 10
Tabla 5 "Corrección de Terzaghi por grupos" ...................................................................... 13
Tabla 6 "RMR Grupo 1" ....................................................................................................... 15
Tabla 7 "Q de Barton Grupo 1" ............................................................................................ 15
Tabla 8 "GSI Grupo 1" ......................................................................................................... 15
Tabla 9 "RMR Grupo 2" ....................................................................................................... 18
Tabla 10 "Q de Barton Grupo 2" .......................................................................................... 18
Tabla 11 "GSI Grupo 2" ....................................................................................................... 18
Tabla 12 "RMR Grupo 3" ..................................................................................................... 21
Tabla 13 "Q de Barton Grupo 3" .......................................................................................... 21
Tabla 14 "GSI Grupo 3" ....................................................................................................... 21
Tabla 15 "RMR Grupo 4" ..................................................................................................... 24
Tabla 16 "Q de Barton Grupo 4" .......................................................................................... 24
Tabla 17 "GSI Grupo 4" ....................................................................................................... 24
Tabla 18 "RMR Grupo 5" ..................................................................................................... 26
Tabla 19 "Q de Barton Grupo 5" ......................................................................................... 27
Tabla 20 "GSI Grupo 5" ....................................................................................................... 27
Tabla 21 "Sets en cada grupo" .............................................................................................. 28
Tabla 22 "Ubicación de sets Grupo 1" ................................................................................. 29
Tabla 23 "Ubicación de sets Grupo 2" ................................................................................. 29
Tabla 24 "Ubicación de sets Grupo 3" ................................................................................. 29
Tabla 25 "Ubicación de sets Grupo 4" ................................................................................. 30
Tabla 26 "Ubicación de sets Grupo 5" ................................................................................. 30
Tabla 27 "RMR Comparado" ............................................................................................... 31
Tabla 28 "Q de Barton comparado" ..................................................................................... 31
Tabla 29 "GSI Comparado" .................................................................................................. 32
Tabla 30 "Conversión de índices" ........................................................................................ 33
Tabla 31 "Puntuación Q de Barton" ..................................................................................... 36
Tabla 32 "Puntuación RMR" ................................................................................................ 37
Tabla 33 "Puntuación GSI" .................................................................................................. 38
Tabla 34 "Datos Grupo 1" .................................................................................................... 39
Tabla 35 "Datos Grupo 2" .................................................................................................... 40
Tabla 36 "Datos Grupos 3" ................................................................................................... 41
Tabla 37 "Datos Grupo 4" .................................................................................................... 42
Tabla 38 "Datos Grupo 5" .................................................................................................... 43
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1. Introducción
El estudio de la mecánica de rocas, particularmente del macizo rocoso es de vital importancia
para desarrollar cualquier tipo de actividad dentro de él, ya sea minería o construcción civil,
en donde estas actividades se relacionan con estructuras diseñadas tanto al interior o sobre el
macizo rocoso, o como estructura de soporte.
En base a lo anterior, es necesario realizar salidas a terreno que cultiven el conocimiento en
ésta área en particular. El siguiente informe muestra lo realizado en la salida a terreno
realizada el 24 de Septiembre del año 2014 a Cerro Blanco, ubicado en la comuna de
Recoleta, este cerro corresponde a un afloramiento del cerro San Cristóbal ubicado en la
comuna de Santiago.
En este informe se expone los datos extraídos en el terreno, un análisis geo-técnico del cerro
en cuestión, mediante la evaluación del macizo rocoso con los sistemas de clasificación:
RMR B89, GSI y Q de Barton, y un análisis con el software Dips de la distribución espacial
de concentración de polos de las estructuras y deducir también tendencias del macizo.
Ilustración 1 "Cerro Blanco"
6
2. Objetivos
2.1. Objetivos Principales.
El objetivo principal del siguiente informe es realizar una caracterización y clasificación geo-
técnica del macizo rocoso completa, usando las herramientas y softwares estudiados en
clases. El macizo objeto de análisis será el de Cerro Blanco ubicado en la comuna de
Recoleta, Santiago.
2.2. Objetivos secundarios.
Aplicar los conocimientos adquiridos en clase sobre la toma de muestras
representativas y análisis del macizo rocoso.
Familiarizarse con los métodos de clasificación del macizo rocoso: Q de Barton,
RMR B89 y GSI.
Aprender a utilizar el programa Dips para el análisis.
Hacer uso de la corrección de Terzaghi, y conocer su efecto en los diagrama de polos.
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3. Marco teórico
3.1. Conceptos Preliminares
Roca intacta: es el volumen de roca que se encuentra entre las discontinuidades.
Discontinuidad: Superficies de no continuidad dentro y encima de la superficie de
una roca que la separan a los largo de espacios abiertos y/o cerrados, espacios que
son aprovechados para el relleno de un determinado mineral o la alteración química
producida por el agua, humedad, oxidación y otros procesos.
Macizo rocoso: es la suma de la roca intacta más las discontinuidades.
Dip: es el ángulo entre la horizontal y el plano geológico. Es lo mismo que el manteo.
Dip Direction: En esta notación se mide la dirección de máxima pendiente
(perpendicular al rumbo), Con este y el Dip (manteo), el plano queda descrito sin
necesidad de indicar hacia donde cae el manteo.
Espaciamiento: Distancia promedio que hay entre las discontinuidades presentes en
un macizo rocoso.
Terzaghi: Factor de corrección sobre la frecuencia de ser aparentes para obtener los
reales a partir de la orientación de la ventana de mapeo utilizando su traverse.
UCS: indica la resistencia a la compresión simple, mediante el uso de un martillo
geológico o un martillo de Schmidt.
Unweighted/ Weighted: Aquellos datos con/sin ponderación por corrección de
Terzaghi.
ScatterPlot: permite tener una mejor visión de la distribución numérica de las
mediciones, ya que los polos duplicados o las mediciones que están muy cercanas
entre sí se agrupan.
Major planes: Trazos de planos principales.
Trend: Es equivalente al Dip Direction ± 180°.
Plunge: Equivalente a Dip.
8
3.2. Métodos de calificación del macizo rocoso
Ésta es parte fundamental del marco teórico, dado que estos métodos entregan un resultado
numérico del análisis del macizo, y así posteriormente se puede clasificar el macizo según el
resultado. Los métodos de clasificación corresponden a:
3.2.1. RQD (Rock Quality Designation)
Determina el porcentaje de recuperación de testigos de más de 10 cm de longitud a lo largo
de su eje.
Para realizar una estimación del RQD, se ocupa la siguiente relación, donde Jv corresponde
a la cantidad de discontinuidades en un metro cúbico.
𝑅𝑄𝐷 = 115 − 3,3𝐽𝑣
RQD Rock mass
quality
<25% Muy mala
25-50% Pobre
50-75% Normal
75-90% Buena
90-100% Muy Buena
Tabla 1 "Rock Quality Designation"
9
3.2.2. RMR B89 (Rock Mass Rating)
Es un método usado para calificar el macizo rocoso, se califica usando la siguiente fórmula:
𝑅𝑀𝑅 𝐵89 = 𝑅𝑀𝑅𝐵á𝑠𝑖𝑐𝑜 + 𝑃(𝐽0)
𝑅𝑀𝑅𝐵á𝑠𝑖𝑐𝑜 = 𝑃(𝑈𝐶𝑆) + 𝑃(𝑅𝑄𝐷) + 𝑃(𝑆) + 𝑃(𝐽𝐶) + 𝑃(𝐽𝑊)
Se puede notar que considera el UCS, RQD, discontinuidades (espaciamiento, condiciones y
orientación) y aguas subterráneas.
Tabla 2 "Rock Mass Rating"
3.2.3. Q Barton
Éste método usado para calificar el macizo rocoso ocupa los siguientes parámetros y
ecuación:
𝑄 =𝑅𝑄𝐷
𝐽𝑛
𝐽𝑟
𝐽𝑎
𝐽𝑊
𝑆𝑅𝐹
En donde las variables corresponden a:
RQD: Rock Quality Designation.
Jn: Número de sistemas de discontinuidades.
Jr: Número de rugosidad de discontinuidades.
Ja: Número de alteración de discontinuidades.
JW: Agua entre discontinuidades.
SRF: Factor de reducción por esfuerzos.
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Tabla 3 "Q de Barton"
3.2.4. GSI (Geological Strength Index)
Desarrollado con el propósito de escalar la resistencia del macizo rocoso, depende de la
estructura del macizo rocoso y la naturaleza de las discontinuidades. No entrega valor, ye
que, trabaja con rangos.
Tabla 4 "Geological Strength Index"
11
4. Metodología
Primero si inició con la salida a terreno a Cerro Blanco (ilustración 2) ubicado en la comuna
de Recoleta, aquí el curso se dividió en 5 grupos que se distribuyeron a lo largo de una zona
de este cerro con diferentes ventanas de mapeo, de donde se extrajeron los datos con los
cuales se realizó el análisis y posterior calificación del macizo rocoso.
Ilustración 2 "Cerro Blanco vista aérea"
Cada grupo realizo como mínimo 50 mediciones de Dip y DipDir de las celdas de mapeo,
además de indicar las características relevantes de las estructuras, orientación, características
superficiales, continuidad, etc. Ante la existencia de algún dominio distinto se mapeo por
separado. Para realizar estas mediciones se realizó lo siguiente:
Con la brújula se midió Dip y DipDir en la ventana de mapeo de las discontinuidades
que son observables.
Se midió el espaciamiento en distintas zonas de la celda y se calculó un promedio, y
se clasificaron las discontinuidades.
12
Luego de realizada esta caracterización, se procedió a clasificar el macizo rocoso mediante
los métodos: RMR B89, Q Barton y GSI. Los cuales fueron explicitados anteriormente.
Después de realizada las mediciones y calificaciones, la información fue proporcionada por
los grupos debiendo subir ésta a la plataforma U-Cursos (Material alumnos), para poseer los
datos en su totalidad.
Posterior se hizo uso del programa Dips, donde se ingresaron los datos de las mediciones
para plotear los datos en diagramas de polos (Scatter y Contour) con una Stereonet de áreas
iguales. Se realizaron estos diagramas con y sin ponderación (Weighted y Unweighted).
Luego de hacer los diagramas, se procedió al análisis de los resultados obtenidos en dips y
las calificaciones, comparándolos y comentando las diferencias de estas.
La siguiente imágenes muestran la ubicación del grupo 1 y como se divisa la roca.
Ilustración 3 "Roca de grupo 1"
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5. Resultados
A continuación se expondrán los resultados obtenidos en el programa dips (diagramas) y la
clasificación del macizo con los métodos antes expuestos.
Se cuenta con la siguiente información de Traverse para utilizarla en los diagramas de polos
a los cuáles se le aplicó la corrección. Vale notar que no todos los grupos proporcionaron la
información por lo que sólo a algunos se le aplicó corrección.
Correcciones de Terzaghi de grupos.
Grupos Dip/DipDir
1 No hay información.
2 3/87
3 90/80
4 76/76
5 No hay información.
Tabla 5 "Corrección de Terzaghi por grupos"
5.1. Grupo 1
5.1.1. Diagramas de polos grupo 1
Ilustración 4 "Major Plane Grupo 1"
14
Ilustración 5 "Scatter Plot Grupo 1"
Ilustración 6 "Unweighted Countor Grupo 1"
15
5.1.2. Tablas grupo 1
RMR
Parámetros valores puntaje
R compresión uniaxial 12
RQD 77.2% 17
Espaciamiento discontinuidades 0,2 -0,6 m 10
Persistencia 3 -10 m 2
Apertura 1-5 mm 1
Rugosidad lisa 1
Relleno Duro < 5mm 4
Alteración Levemente Alterado 5
Presencia de agua Seco 15
RMR 67
Roca Buena (61-80) Tabla 6 "RMR Grupo 1"
Q Barton
Parámetros Descripción Puntaje
Rock Quality Designation (RQD) Buena 77,2
Numero de sets (Jn) 3 sets + random 12
Numero de rugosidad (Jr) Plana suave 1
Numero de alteración (Ja) Relleno que no se ablanda , espesor
<5mm
6
Agua (Jw) Seco 1
Factor de reducción por esfuerzos
(SRF)
el macizo se encuentra cerca de la
superficie
2,5
Q Barton 0,43 Tabla 7 "Q de Barton Grupo 1"
GSI Blocky, condiciones buenas de superficies 60-65 Tabla 8 "GSI Grupo 1"
16
5.2. Grupo 2
5.2.1. Diagramas de polos grupo 2
Ilustración 7 "Major Plane grupo 2"
Ilustración 8 "Scatter Plot Grupo 2"
17
Ilustración 9 "Unweighted Countor Grupo 2"
Ilustración 10 "Weighted Countor Grupo 2"
18
5.2.2. Tablas grupo 2
RMR
Parámetros valores puntaje
R compresión uniaxial 50 -100 Mpa 7
RQD 75 -90% 17
Espaciamiento discontinuidades 0,2 -0,6 m 10
Persistencia 2 m 4
Apertura 1,5 mm 4
Rugosidad Moderadamente rugosa 3
Relleno Blando < 5mm 2
Alteración Levemente Alterado 5
Presencia de agua Seco 15
RMR 67
Roca Buena (61-80) Tabla 9 "RMR Grupo 2"
Q Barton
Parámetros Descripción Puntaje
Rock Quality Designation (RQD) Regular 73
Numero de sets (Jn) 4 Sets 15
Numero de rugosidad (Jr) Plana suave 1
Numero de alteración (Ja) Ligeramente alteradas, patinas que
no se ablandan
2
Agua (Jw) Seco 1
Factor de reducción por esfuerzos
(SRF)
Cerca de la superficie, esfuerzos
bajos
2,5
Q Barton 0,97 Tabla 10 "Q de Barton Grupo 2"
GSI Blocky ,Condiciones regulares de
superficie 55-60
Tabla 11 "GSI Grupo 2"
19
5.3. Grupo 3
5.3.1. Diagramas de polos grupo 3
Ilustración 11 "Major Plane Grupo 3"
Ilustración 12 "Scatter Plot Grupo 3"
20
Ilustración 13 "Unweighted Countor Grupo 3"
Ilustración 14 "Weighted Countor Grupo 3"
21
5.3.2. Tablas grupo 3
RMR
Parámetros valores puntaje
R compresión uniaxial > 250 Mpa 15
RQD 78.0% 17
Espaciamiento
discontinuidades
0,4 m 10
Persistencia 2 m 4
Apertura 0,5 mm 4
Rugosidad lisa 1
Relleno Blando > 5mm 0
Alteración Moderadamente Alterado 3
Presencia de agua Seco 15
RMR 69
Roca Buena (61-80) Tabla 12 "RMR Grupo 3"
Q Barton
Parámetros Descripción Puntaje
Rock Quality Designation (RQD) Buena 78
Numero de sets (Jn) 3 sets + random 12
Numero de rugosidad (Jr) Plana suave 1
Numero de alteración (Ja) Ligeramente alteradas, patinas que no
se ablandan
2
Agua (Jw) Seco 1
Factor de reducción por esfuerzos
(SRF)
Cerca de la superficie, esfuerzos bajos 2,5
Q Barton 1,3 Tabla 13 "Q de Barton Grupo 3"
GSI Blocky, condiciones pobres de superficies 50-55 Tabla 14 "GSI Grupo 3"
22
5.4. Grupo 4
5.4.1. Diagramas de polos grupo 4
Ilustración 15 "Major Plane Grupo 4"
Ilustración 16 "Scatter Plot Grupo 4"
23
Ilustración 17 "Unweighted Countor Grupo 4"
Ilustración 18 "Weighted Countor Grupo 4"
24
5.4.2. Tablas grupo 4
RMR
Parámetros valores puntaje
R compresión uniaxial 100-250 Mpa 12
RQD 65.5 % 13
Espaciamiento
discontinuidades
0.12 m 8
Persistencia 3.2 m 2
Apertura 2 mm 1
Rugosidad moderadamente rugosa 3
Relleno blando< 5 mm 2
Alteración moderadamente alterado 3
Presencia de agua Seco 15
RMR 59
Roca Regular (60-41) Tabla 15 "RMR Grupo 4"
Q Barton
Parámetros Descripción Puntaje
Rock Quality Designation (RQD) calidad regular 65,5
Numero de sets (Jn) 3 sets+ random 12
Numero de rugosidad (Jr) plana, rugosa 1,5
Numero de alteración (Ja) patinas limo arenosas , poca arcilla ,
no se ablandan
3
Agua (Jw) Seco 1
Factor de reducción por esfuerzos
(SRF)
cerca de superficie , esfuerzos bajos 2,5
Q Barton 1,09 Tabla 16 "Q de Barton Grupo 4"
GSI Blocky , condiciones regulares de superficie 50-60 Tabla 17 "GSI Grupo 4"
25
5.5. Grupo 5
5.5.1. Diagramas de polos grupo 5
Ilustración 19 "Major Plane Grupo 5"
Ilustración 20 "Scatter Plot Grupo 5"
26
Ilustración 21 "Unweighted Countor Grupo 5"
5.5.2. Tablas grupo 5
RMR
Parámetros Valor Puntaje
R. Compresión uniaxial (Mpa) 100-250 12
RQD (%) 75-90 17
Espaciamiento (m) 0,6-2 15
Persistencia (m) 3 - 10 2
Apertura (mm) 1-5mm 1
Rugosidad Moderadamente Rugosa 1
Relleno Duro>5mm 2
Alteración Moderadamente Alterado 1
Agua subterránea Seco 15
RMR 66
Roca Buena 61-80 Tabla 18 "RMR Grupo 5"
27
Q Barton
Parámetros Descripción Puntaje
RQD Buena 75
Número de sets 4 Sets 15
Número de rugosidad Plana suave 1
Agua Seco (<5L/m) 1
Número de alteración Patinas limo arenosas, poca arcilla, no se
ablandan
3
Factor de reducción por
esfuerzos (SRF)
Cerca de superficie (esfuerzos bajos) 2,5
Q Barton 0,67 Tabla 19 "Q de Barton Grupo 5"
GSI Blocky ,Condiciones regulares de
superficie 55-60
Tabla 20 "GSI Grupo 5"
28
6. Análisis y discusión
6.1. Análisis y discusión diagramas de dips
Como punto de partida se tiene en conocimiento que la corrección de Terzaghi ajusta la
concentración de los polos en los diagramas realizados, este pondera la frecuencia de
aparición de los polos cuándo la superficie de mapeo no es normal al plano de estructuras
existentes en el macizo rocoso.
Luego en relación al análisis de los diagramas de polos realizados en el software dips se
pueden notar que los sets para cada grupo son:
Grupo Número de sets Observaciones Número de sets encontrado
por grupos (Jn)
1 3 sets + random No hay ponderación 3 sets + random
2 4 sets Con ponderación 4 sets
3 4 sets Con ponderación 3 sets + random
4 Roca desintegrada Con ponderación 3 sets + random
5 4 sets No hay ponderación 4 sets Tabla 21 "Sets en cada grupo"
Se puede notar una concordancia con lo visto en terreno y lo encontrado en los diagramas de
polos con y sin ponderación, salvo el grupo 4 en el cuál se visualiza una gran diferencia en
el número de sets encontrados v/s el número de sets en el diagrama y en el grupo 3 que no es
igual pero tienen cierta concordancia, esto se puede deber a que los que el grupo consideró
random, en realidad correspondían a sets de discontinuidades presenten en el macizo.
También respecto a la ubicación de los sets, se puede ver la existencia de un set en la zona
Norte que es recurrente en todos los diagramas, también se da esto en la zona sur-este; otro
set recurrente se da en la zona oeste, salvo en el grupo 5, este se presenta en todos los grupos;
en los grupos 3, 4 y 5 se puede divisar un set recurrente en la zona noreste, esta recurrencia
no se da en los grupos 1 y 2, se puede deber a la ubicación de cada grupo y la cercanía de
estos a lo largo de la zona de mapeo.
Otro punto a destacar, es que los grupos 1 y 2 poseen una tendencia de sets bastante similar,
en cambio los grupos 3, 4 y 5 poseen tendencia bastante disimiles, aunque existen las
recurrencias antes mencionadas.
29
Según la distribución de los sets de los grupos donde se aplicó la corrección de Terzaghi, se
puede ver en la siguiente tabla la diferencia existente entre su ubicación con la corrección y
sin la corrección:
Sets grupo 1 Trend\Plunge Sin corrección Trend\Plunge Con corrección
1 08\05 08\05
2 114\13 113\13
3 269\43 269\43 Tabla 22 "Ubicación de sets Grupo 1"
En el grupo no se tomaron las medidas de la ventana de mapeo, por lo que no deberían existir
diferencias, aunque se visualiza una, esta se pude deber a algún error computacional.
Sets grupo 2 Trend\Plunge Sin corrección Trend\Plunge Con corrección
1 09\51 10\50
2 182\0 182\0
3 120\04 120\04
4 258\28 258\27 Tabla 23 "Ubicación de sets Grupo 2"
Aquí se puede notar la diferencia en Trend \Plunge del primer set, esta diferencia se expresa
en un aumento de 1 grado y en cambio en el set 4 un descenso de un grado en el Plunge.
Sets grupo 3 Trend\Plunge Sin corrección Trend\Plunge Con corrección
1 353\12 353\12
2 48\04 48\04
3 91\51 91\51
4 289\0 289\0 Tabla 24 "Ubicación de sets Grupo 3"
En el grupo 3 no observan diferencias en las medidas de Trend\Plunge al aplicar corrección
de Terzaghi.
30
Sets grupo 4 Trend\Plunge Sin corrección Trend\Plunge Con corrección
1 38\03 38\02
2 357\05 357\05
3 132\22 134\22
4 310\66 309\66
5 63\12 64\11 Tabla 25 "Ubicación de sets Grupo 4"
Se visualiza una diferencia de 2 grados en el Trend del set 3, de 1 grado en el Trend del set
4 y un aumento de un grado en el Trend del set 5 y disminución de un grado en el Plunge del
mismo.
Sets grupo 5 Trend\Plunge Sin corrección Trend\Plunge Con corrección
1 56\10 58\09
2 01\05 01\05
3 131\14 128\15
4 337\69 309\66 Tabla 26 "Ubicación de sets Grupo 5"
Aunque no se le aplico la corrección de Terzaghi al grupo 5, se logra notar diferencias en los
valores de los sets, esto puede ser debido a algún error computacional asociado al programa
Dips.
31
6.2. Análisis y discusión tablas de clasificación de macizo
rocoso
Para un mejor análisis de las clasificaciones hechas por los grupos, se realizaron las siguientes
tablas comparativas de resultados por grupo, donde el total corresponde a un promedio
aproximado de los resultados finales obtenidos.
6.2.1. RMR
Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Total
RMR 67 67 69 59 66 65,6
Clasificación Buena Buena Buena Regular Buena Tabla 27 "RMR Comparado"
Según esto se podría sugerir que la zona de análisis posee una clasificación buena de roca,
dado que la mayoría de los resultados y el promedio final se encuentran en la zona de
clasificación II Buena (80-61). Solo un grupo escapa ligeramente de la tendencia, el cual
corresponde al 4, el cual clasifica la roca como regular con una puntuación de 59, esto se
puede deber a el puntaje que se le asignó al RQD (13 en RMR), todos los otros grupos poseen
igual ponderación de RQD (17 en RMR) la cual es mayor. Esta diferencia puede haberse
dado, ya que, se puede haber calculo el RQD en una zona no representativa de la zona o algún
error en la medición.
6.2.2. Q de Barton
Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Total
Q de Barton 0,43 0,97 1,3 1,09 0,67 0,892
Clasificación Muy
mala
Muy
mala
Mala Mala Muy
mala
Muy
mala Tabla 28 "Q de Barton comparado"
Según lo que se puede ver en la tabla comparativa, se tiene una clasificación entre Muy mala
y Mala, y según el promedio de las mediciones cae en el rango de roca Muy mala. La mayoría
de los grupos posee un rango parecido de valores de Q, en cambio el grupo 1 escapa de ese
rango, esto se debe a que la puntuación dada al número de alteraciones fue mayor en relación
con los otros grupos (puntuación de 6); esto se puede deber a errores en la medición o alguna
zona no representativa, aun así, este resultado no cambia mucho el resultado general, dado
que cae dentro del rango de roca muy mala, lo cual se da en dos grupos más (2 y 5).
32
6.2.3. GSI
Grupo
1
Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Total
GSI 60-65 55-60 50-55 50-60 55-60 55-60 Tabla 29 "GSI Comparado"
Según la tabla comparativa, se puede decir que todos los grupos categorizaron la roca como
Blocky, lo cual es una clasificación buena para la roca, también de las tablas se puede ver
que la condición de la superficie de la roca varía entre regular y pobre.
En la siguiente imagen se puede ver la roca expuesta según lo encontrado en el parámetro
GSI.
Ilustración 22 "Roca expuesta Blocky"
6.3. Análisis y discusión final
En general la relación entre los diagramas de polos de los distintos grupos es bastante
parecida, aunque existen ciertos puntos de discordancia; la relación entre los Jn encontrados
por los grupos y los encontrados en Dips, la mayoría son iguales o poseen ciertas diferencias
mínimas, y existe uno solo que escapa de la regla general.
En cuanto a los diagramas se aprecia una “igualdad” de resultados entre GSI y RMR, ya que
categorizan la roca como buena, en cambio, Q de Barton no, esto se debe a que el Q de Barton
integra un castigo por Factor de reducción de esfuerzos in-situ y discontinuidades, lo cual
disminuye la puntuación obtenida y ensucia en cierta manera el resultado final.
33
Otro punto importante de análisis es pasar los ratings obtenidos a un sistema común, esto se
logró aplicando las formulas expuestas en clases las cuales son las siguientes:
Notamos que en base a los datos obtenidos para calcular Q se calcula Q’, así los resultados
obtenidos en comparación con el GSI obtenido se observan en la siguiente tabla:
Q` Q a GSI RMR a
GSI
GSI
Grupo 1 1,07 44,07 62 60-65
Grupo 2 2,43 44,89 62 55-60
Grupo 3 0,10 41,71 64 50-55
Grupo 4 2,73 45,00 54 50-55
Grupo 5 5 45,61 61 55-60
Promedio 2,27 44,26 60,6 54-59
Tabla 30 "Conversión de índices"
Según en la tabla la conversión de Q a GSI entrega una categorización errada del macizo
rocoso lo que implica que no es viable hacer esta conversión, en cambio una conversión de
RMR a GSI nos entrega una categorización bastante más parecida a la calculada en el terreno,
lo que implica que es más viable esa opción.
34
7. Conclusiones
La experiencia en terreno se llevó a cabo satisfactoriamente, lográndose obtener los datos
necesarios para realizar una evaluación geo-técnica del macizo rocoso y lograr clasificarlo
según los distintos ratings vistos en clases. Si bien los datos no son del todo representativos
y algunos fueron tomados no de la mejor forma dado los instrumentos con los que se
contaban, la meteorización a la que puede estar expuesta la superficie y los errores
relacionados con lo humano; logra dar a grandes rasgos luces de lo que podría llegar a verse
al interior y a lo largo de toda la superficie del cerro.
Si bien se obtuvieron resultados concretos en cuanto a métodos de calificación, es necesario
analizarlos y verlos con cautela, dado que, todos ocupan distintos parámetros para clasificar
el macizo rocoso, y puede entrar en confusión al momento de compararlos unos con otros,
por ejemplo, el parámetro Q de Barton ingresa dentro de su calificación características de
diseño, tales como un castigo por taludes en superficie. Así es necesario realizar un ajuste
lineal de los datos para no sobreestimarlos y poder sacarles el máximo de provecho a lo
obtenido.
En cuanto a los resultados obtenidos mediante el software Dips, éste entrego la distribución
espacial y patrones de sets de discontinuidades, los cuales son necesarios para realizar un
análisis cuantitativo y cualitativo del macizo. Estos datos en muchos casos fueron
concordantes con lo visualizado en terreno, salvo una excepción, lo que implica una buena
medición en terreno, y relación estrecha entre los datos entregados y lo encontrado por los
grupos en la experiencia. Así es que en base al análisis hecho anteriormente, se pueden
visualizar a grandes rasgos 4 sets de discontinuidades a lo largo de la ventana de mapeo.
En base a los resultados del análisis de los sistemas de clasificación, se tiene que hay
clasificadores más riesgosos que otros, en el sentido que, algunos son más cautelosos en el
resultado como el Q de Barton, el cual castiga el resultado con características de diseño, lo
que implica que subestima el macizo, el GSI entrega una medición menos cautelosa, vale
decir más moderada del macizo rocoso y el RMR B89 es más riesgoso, dada la calificación
que este daba al macizo rocoso. Así es posible concluir que por simplicidad, se tiene que el
GSI se basa simplemente en observación y la experiencia de la persona que le da ponderación
es éste, en cambio los otros métodos necesitan una mayor cantidad de variables a medir lo
que aumenta su complejidad en relación con GSI, por lo que, el medidor más simple
corresponde al método GSI.
Por lo que finalmente se puede concluir a grandes rasgos que la experiencia logro caracterizar
y calificar el macizo rocoso, y entregar resultados tangibles y cuantitativos de los datos
obtenidos en el terreno.
35
8. Bibliografía
Clase 1 Introducción a la mecánica de rocas, MI4060-1 Mecánica de Rocas 2014,
Segundo Semestre.
Guía terreno, MI4060-1 Mecánica de Rocas 2014, Segundo Semestre.
Clase 8 Clasificación del macizo rocoso, MI4060-1 Mecánica de Rocas 2014,
Segundo Semestre.
Clase Auxiliar 5 Dips, MI4060-1 Mecánica de Rocas 2014, Segundo Semestre.
36
9. Anexos
9.1 Anexo Q de Barton
Tabla 31 "Puntuación Q de Barton"
37
9.2 Anexo RMR B89
PROYECTO
Fecha
Ubicación
Litología
VENTANA DE MAPEO
VALORACIÓN DEL MACIZO ROCOSO – RMRB89
PARÁMETRO RANGO DE VALORES VALORACIÓN
R. COMPRE. UNIAXIAL (MPa) >250 (15) 100-250 (12) 50-100 (7) 25-50 (4) <25(2) <5(1) <1(0)
RQD % 90-100 (20) 75-90 (17) 50-75 (13) 25-50 (8) <25 (3)
ESPACIAMIENTO (m) >2 (20) 0,6-2 (15) 0.2-0.6 (10) 0.06-0.2 (8) < 0.06 (5)
PERSISTENCIA <1m long. (6) 1-3 m Long. (4) 3-10m (2) 10-20 m (1) > 20 m (0)
CONDICIÓN APERTURA Cerrada (6) <0.1mm apert. (5) 0.1-1.0mm (4) 1 - 5 mm (1) > 5 mm (0)
DE RUGOSIDAD Muy rugosa (6) Rugosa (5) Mod. rugosa (3) Lisa (1) Muy lisa (0)
JUNTAS RELLENO Limpia (6) Duro < 5mm (4) Duro> 5mm (2) Blando < 5 mm (2) Blando > 5 mm (0)
ALTERACIÓN Sana (6) Lev. alterado (5) Mod. alterado (3) Alta alteración (1) Descompuesta (0)
AGUA SUBTERRÁNEA Seco (15) Húmedo (10) Mojado (7) Goteo (4) Flujo (0)
VALOR TOTAL RMR (Suma de valoración 1 a 5 ) =
CLASE DE MACIZO ROCOSO
RMR 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 20 - 0
DESCRIPCIÓN I MUY BUENA II BUENA III REGULAR IV MALA V MUY MALA
Tabla 32 "Puntuación RMR"
38
9.3 Anexo GSI
Tabla 33 "Puntuación GSI"
39
9.4 Anexo datos de cada grupo usados en Dips
Dip Dip Dir Dip Dip Dir
44,5 101 39 110
64 95 30 25
38 251 48 84
78 292 32 10
74 291 44 92
50 93 39 110
52 89 31 140
52 210 70 295
83 194 78 291
30 122 58 120
88 187 71 309
89 298 82 199
88 299 40 69
52 88 80 296
88 184 46 46
42 96 50 84
83 185 30 125
70 288 57 81
43 54 66 293
80 293 83 111
46 19
46 201
43 90
42 129
84 188
78 293
81 290
58 36
72 297
44 73
61 76 Tabla 34 "Datos Grupo 1"
40
Dip Dip Dir Dip Dip Dir
71 80 89 288
60 79 84 296
65 81 82 295
70 83 82 305
60 81 89 296
80 66 88 294
82 66 88 300
60 70 84 309
56 56 84 315
56 76 39 198
90 82 40 195
70 54 44 195
62 71 28 170
78 62 40 187
58 76 38 183
89 360 34 176
86 359 37 180
89 357 45 197
90 9 40 93
85 197
89,5 184
90 3
89 1,5
90 8
89 177
90 3
89 357
89,5 186
89,5 183
88,5 182
86 332 Tabla 35 "Datos Grupo 2"
41
Dip Dip Dir Dip Dip Dir
88 260 46 77
70 167 80 260
38 35 88 108
88 86 82 175
84 43 36 71
42 270 90 131
84 102 42 265
34 27 90 37
86 235 80 171
36 36 86 70
88 114 87 315
31 67 69 295
38 270 71 290
82 176 70 130
66 26 42 285
76 174 85 265
90 274 30 250
88 291 52 160
52 24 86 308
30 265
70 40
90 55
85 230
76 296
59 138
66 342
34 262
84 110
81 225
60 41
89 136 Tabla 36 "Datos Grupos 3"
42
Dip Dip Dir Dip Dip Dir
79 16,5 15 170
79 354 84 178
78 105 88 99
69 65 34 140
80 72 87 217
22 133 31 113
30 120 74 85
23 120 80 352
15 161 76 38
71 306 52 105
62 300 73 283
80 285 80 241
68 318 44 246
59 297 70 52
18 159 85 170
31 142 25 125
69 318 75 250
74 312 30 115
70 233 85 250
70 313
80 219
90 43
26 112
89 34
68 3
80 243
70 332
86 182
33 95
29 164
52 124 Tabla 37 "Datos Grupo 4"
43
Dip Dip Dir Dip Dip Dir
72 314 80 312
76 302 80 78
80 230 89 70
80 238 88 174
84 319 85 231
86 230 70 205
75 305 40 60
80 243 62 130
70 232 42 123
84 320 12 126
80 235 85 247
72 322 81 174
70 230 80 231
75 235 69 289
82 320 89 70
82 235 75 233
78 321 86 174
86 191 76 232
82 185 84 242
84 180
82 183
78 232
70 296
54 280
90 10
81 228
75 86
89 77
21 157
82 67
48 105 Tabla 38 "Datos Grupo 5"