primer taller geotécnico interdivisional, división chuquicamata de codelco chile

7/23/2019 Primer Taller Geotcnico Interdivisional, Divisin Chuquicamata de CODELCO CHILE

1/216

ESTANDARES PARA LA CARACTERIZACION GEOTECNICA DE ROCAS, ESTRUCTURAS Y MACIZOS ROCOSOS PRIMER TALLER GEOTECNICO INTERDIVISIONAL, DIVISION CHUQUICAMATA DE CODELCO - CHILE

La Serena, 2 al 4 de Julio de 1997

1

INTRODUCCION

Hoy en da los retos que enfrenta la gran minera, tanto en Chile como en el resto del mundo, son ms yms complejos debido a la profundizacin de las minas subterrneas y a rajo abierto, as como a la nece-sidad cada vez mayor de optimizar los diseos mineros para poder participar exitosamente en un mercadoque es cada vez ms competitivo.

Debido a esto, es cada vez mayor la participacin de los ingenieros y gelogos geotcnicos en la defini-cin de proyectos mineros eficientes y, al mismo tiempo, geotcnicamente factible. Esta participacinconlleva el desarrollo de anlisis geotcnicos, los que tambin se hacen cada vez ms sofisticados gra-cias a los avances actuales de la informtica, y que permiten el comparar opciones, efectuar prediccionesy proponer soluciones a los problemas geotcnicos.

Sin embargo, incluso el modelo ms sofisticado y los mejores equipos computacionales no entregarnuna buena respuesta si la informacin bsica, ingresada como parmetros de entrada al modelo, no cum-ple con ciertos requisitos mnimos de calidad. Por ejemplo, resulta poco justificable el desarrollar un sofis-ticado modelo de elementos discretos para analizar la estabilidad de un talud si no se conoce bien laorientacin de los sistemas estructurales, ni sus espaciamientos, ni sus propiedades mecnicas.

Parece evidente que la informacin geotcnica bsica corresponde a la caracterizacin geolgica y ge-otcnica del macizo rocoso y sus estructuras, y a la evaluacin de las propiedades mecnicas e hidruli-cas de la roca, las estructuras y el macizo rocoso.

Desgraciadamente, una revisin del estado actual de la prctica en nuestra Corporacin demuestra queno hay uniformidad de criterios en lo referente a la forma de obtencin de esta informacin geotcnicabsica, ni tampoco en los requisitos mnimos de calidad que la misma debe satisfacer. As, en las distin-tas Divisiones de CODELCO-CHILE se utilizan diferentes tcnicas de mapeo geolgico-geotcnico y, porotra parte, tambin existen diferencias respecto al nmero y tipo de ensayos de mecnica de roca y laforma de evaluar las propiedades del macizo rocoso.

Debido a esto, la Superintendencia de Ingeniera Geotcnica de Divisin Chuquicamata consider que es-te Primer Taller Geotcnico Interdivisional deba orientarse a la definicin de estndares para la obtenciny definicin de la informacin geotcnica bsica. Conforme con esto, se decidi denominarlo Estndarespara la Caracterizacin Geotcnica de Rocas, Estructuras y Macizos Rocosos y, despus del desa-rrollo de una encuesta tcnica, se consider que era necesario cubrir tres tpicos absolutamente relevan-tes para nuestra corporacin :

Mapeos Geolgicos, Geotcnicos e Hidrogeolgicos.

Propiedades Geomecnicas de la Roca Intacta y de las Estructuras

Clasificacin y Calificacin Geotcnica y Propiedades del Macizo Rocoso

Conforme con esto, durante el desarrollo de este Primer Taller Geotcnico Interdivisional se cont contres grupos de trabajo, cada uno dedicado especficamente a uno de los tpicos antes reseados, y con-

formados por ingenieros y gelogos interesados y con experiencia en el tema.

Es importante sealar que cada grupo tuvo la misin de producir un primer conjunto de estndares tcni-cos sobre el tema tratado por l. Estos estndares tienen la ventaja de haber sido desarrollados contandocon la participacin de los ingenieros y gelogos de CODELCO-CHILE a cargo de la geotcnia de las mi-nas, tanto a rajo abierto como subterrneas, de nuestra corporacin; por lo que no son estndaresacadmicos o con propsitos de investigacin, sino que estndares prcticos orientados a satisfacer lasnecesidades y requerimientos de la industria.


2/216



2

Se cont tambin con la participacin especial del Profesor Evert Hoek, autoridad mundial en el campo dela geotcnia, quin actu como coordinador entre grupos y tambin los apoy, mediante discusionestcnicas y sugerencias basadas en su tremenda experiencia terica y prctica.

Adems, participaron activamente en este Taller profesores de las ctedras de Mecnica de Rocas de los

Departamentos de Ingeniera de Minas de las universidades chilenas y, tambin, representantes de los la-boratorios del rea que prestan servicios a nuestra Corporacin.

Cabe sealar que la Superintendencia de Ingeniera Geotcnica de Divisin Chuquicamata tuvo siempreel propsito de transformar los resultados de este Primer Taller Geotcnico Interdivisional en un documen-to, que fuera de utilidad prctica para los ingenieros y gelogos geotcnicos de CODELCO-CHILE. El re-sultado de este propsito es la presente publicacin.

Finalmente, la fotografa de pgina siguiente muestra a los participantes en el Primer Taller GeotcnicoInterdivisional : Estndares para la Caracterizacin Geotcnica de Rocas, Estructuras y Macizos Ro-cosos.


3/216



3

Fotografa que muestra a los participantes en el Primer Taller Geotcnico Interdivisional de CODELCO-CHILE.


4/216


5/216



5

OBTENCION DE LA INFORMACION GEOTECNICA BASICA :

ESTADO DE LA PRACTICA EN CODELCO - CHILE

Grupos GeotcnicosTodas las Divisiones de CODELCO-CHILE disponen de un grupo geotcnico con la misin de resolver losproblemas de mecnica de rocas propios de la minera; estos grupos estn conformados por ingenierosy/o por gelogos y, adems, cuentan con el apoyo de analistas tcnicos.

Como se observa en Figura 2.1, el nmero, la distribucin de profesionales y la experiencia promedio delgrupo geotcnico vara de una Divisin a otra; sin embargo, el anlisis de la informacin resultante de lasencuestas tcnicas realizadas con motivo de este taller permite sealar lo siguiente :

El nmero de profesionales por cada 1.000 TPD vara desde un mnimo de 0,04, en el caso de Di-visin Chuquicamata, a un mximo de 0,17, en el caso de las Divisiones Andina y El Teniente. Anivel corporativo, el promedio es de 0,085 profesionales por cada 1.000 TPD.

La proporcin ingenieros:gelogos es similar en Andina y Salvador (2:4 y 1:2, respectivamente), yen Chuquicamata y El Teniente (5:2 y 11:4, respectivamente), mientras que en Radomiro Tomic es0:1.

La experiencia promedio de los grupos varia desde 5 aos, en el caso de Divisin Chuquicamata, a11 aos, en el caso de Divisin Salvador. A nivel corporativo, la experiencia promedio es del ordende 7 aos.

La eficiencia en la conformacin del grupo puede evaluarse mediante el parmetro P, que se definecomo :

PExperiencia Maxima del Grupo Experiencia Minima del Grupo

Experiencia Media del Grupo

(2.1)

0

2

4

6

810

12

14

16

ANDINA CHUQUICAMATA EL TENIENTE RADOMIRO TOMIC SALVADOR

DIVISIONES DE CODELCO - CHILE

PROFESIONALESAREAG

EOTECNIA

Ingenieros Geologos Total Profesionales Experiencia (aos)

Figura 2.1 : Profesionales que integran los grupos geotcnicos de las Divisiones de CODELCO-CHILE, y experiencia promedio de cada grupo.


6/216



6

Si el grupo est bien conformado; vale decir tiene un jefe bastante experimentado (e.g. 10 o ms aos deexperiencia), mandos medios con experiencia suficiente (e.g. 5 o ms aos de experiencia), y profesiona-les junior (e.g. con experiencia de 1 a 3 aos), el parmetro P tendr un valor cercano a 3,14. Un gruposin liderazgo y donde todos sus componentes tienen ms o menos la misma experiencia tendr un par-metro Pcercano a 0; por otra parte, un grupo con una carencia de mandos medios podr tener un lder

experimentado pero rodeado de profesionales de poca experiencia y, en este caso, el valor de Pser ma-yor que 4,5. La aplicacin de este criterio a los grupos geotcnicos de las distintas Divisiones deCODELCO-CHILE indica lo siguiente :

Divisin P Comentarios

Andina 1,24 Grupo con predominio de profesionales de similar experiencia y unabaja proporcin de profesionales junior.

Chuquicamata 2,88 Grupo bien conformado1

El Teniente - - - En este caso existen al menos 4 grupos, por lo que el parmetro Pnoes directamente aplicable

Radomiro Tomic 0,00 Grupo conformado por una sola persona, lo que lo hace extremada-mente vulnerable.

Salvador 1,31 Grupo con predominio de profesionales de similar experiencia y unabaja proporcin de profesionales junior.

Los grupos geotcnicos disponen, en mayor o menor cantidad, de vehculos, computadores personales yestaciones de trabajo para el desarrollo de su actividad. Sin embargo, como se aprecia en Figura 2.2 depgina siguiente, en algunos casos el equipamiento disponible es francamente insuficiente.

Como se muestra en Figura 2.3 de pgina siguiente, los grupos geotcnicos de las Divisiones deCODELCO-CHILE disponen de variado software para el desarrollo de sus actividades, y dentro de estesoftware destacan los siguientes programas :

DIPS, ROCKDATA y SWEDGE, en uso en todas las Divisiones.

EXAMINE3D, UNWEDGE y @RISK, en uso al menos en cuatro Divisiones.

Tambin, cabe sealar que dentro de los programas de modelamiento numrico, predominan los desarro-llados por ITASCA.

Finalmente, resulta interesante observar las facilidades de perfeccionamiento tcnico con que cuentan losdiversos grupos geotcnicos, en lo referente a adquisicin de libros tcnicos, subscripcin a revistas de laespecialidad y participacin en cursos. Esto se resumen en Figura 2.4, la cual muestra que Divisin Chu-quicamata proporciona mayores oportunidades de perfeccionamiento a sus profesionales geotcnicos quelas otras Divisiones.

1 Profesionales Aos de Experiencia1 151 71 61 33 1


7/216



7

0

1

2

3

4

5

6

7

ANDINA CHUQUICAMATA EL TENIENTE RADOMIROTOMIC

SALVADOR

DIVISIONES DE CODELCO

VEHICULOS,

COMPUTADORE

S,

ESTACIONESDETRABAJO

vehculos

estaciones de trabajocomputadores personales

Figura 2.2 : Nmero de vehculos, computadores personales y estaciones de trabajo de que dis-ponen los grupos geotcnicos de las Divisiones de CODELCO-CHILE.

DISPONIBILIDAD DE SOFTWARE GEOTECNICO

ANDINA CHUQUICAMATA SALVADOR EL TENIENTE RADOMIRO TOMIC

BEFECPILLARCTRAN/WDIPSEXAMINEEXAMINE3DFLACFLAC3DPHASESROCKDATASAFEX (S)SAFEX (U)SEEP/WSIGMA/WSLIDESLOPE/WSWEDGESUPERGEOTECUDEC

UNWEDGEVULCAN3DECaRISK

Figura 2.3 : Software disponible en los distintos grupos geotcnicos de las Divisiones de CODELCO-CHILE.


8/216



8

Caracterizacin Geotcnica

Con el propsito de caracterizar adecuadamente las distintas unidades de rocas y/o de suelos, los gruposgeotcnicos de las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE desarrollan anualmente campaas de son-dajes y ensayos de laboratorio y/o in situ. En Figura 2.5 se resumen los recursos destinados a la ejecu-cin de sondajes geotcnicos por las distintas Divisiones en los ltimos 3 aos; los que, con la sola ex-cepcin de Divisin Chuquicamata, han sido menores que US$ 250.000 al ao.

DIVISION AO

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1996

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1995

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1994

CHUQUICAMATA

ANDINA

< US$ 250000 < US$ 500000 > US$ 500000

RECURSOS DESTINADOS

Figura 2.5 : Recursos destinados a campaas de sondajes geotcnicos.

0

1

2

3

4

5

67

8

9

10

ANDINA CHUQUICAMATA EL TENIENTE RADOMIROTOMIC

SALVADOR

DIVISIONES DE CODELCO

LIBROS

,REVISTAS

O

CU

RSOS

Libros Revistas Cursos

Figura 2.4 : Facilidades de perfeccionamiento tcnico : libros, subscripcin a revistas especiali-zadas, participacin en cursos.


9/216



9

En Figura 2.6 se resume el gasto efectuado por las distintas Divisiones en los ltimos 3 aos en ensayosde laboratorio. Al respecto, es interesante sealar que los ensayos ms solicitados corresponden a de-terminaciones del peso unitario, resistencia en carga puntual, resistencia en compresin no confinada yresistencia en traccin indirecta (carga diametral de discos).

La gran mayora de estos ensayos ha sido efectuada en los laboratorios de CIMM, en Santiago (Divisio-nes Andina, El Teniente y Salvador) y Mecnica de Rocas Ltda., en Calama (Divisiones Chuquicamata,Radomiro Tomic y Salvador).

En lo que se refiere a ensayos in situ, en Figura 2.8 de pgina siguiente se resume el gasto efectuado porlas distintas Divisiones en los ltimos 3 aos por este tem.

Para calificar y zonificar geotcnicamente el macizo rocoso, las distintas Divisiones de CODELCO-CHILEhan utilizado los sistemas propuestos por Barton et al. (1974) (ndice Q), Bieniawski (1976,79) (ndiceRMR), Laubscher (1990) (ndice MRMR) y Hoek et al. (1995) (ndice GSI); siendo, como se ilustra en Fi-gura 2.7, el mtodo de Laubscher el ms comnmente utilizado.

Q RMR MRMR GSI

ANDINACHUQUICAMATA

EL TENIENTE

RADOMIRO TOMIC

SALVADOR

Figura 2.7 : Sistemas de calificacin y clasificacin geotcnica de macizos rocosos utilizados por lasdistintas Divisiones de CODELCO-CHILE.

DIVISION RECURSOS DESTINADOS AO

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1996

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1995

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1994

CHUQUICAMATA

ANDINA

< US$ 10000 < US$ 25000 < US$ 50000 > US$ 50000

Figura 2.6 : Gasto en ensayos de laboratorio efectuado por las Divisiones de CODELCO-CHILE

los ltimos 3 aos.


10/216



10

DIVISION RECURSOS ASIGNADOS AO

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1996CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1995

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1994

CHUQUICAMATAANDINA

< US$ 25000 < US$ 50000 > US$ 50000

Figura 2.8 : Gasto en ensayos in situ efectuado por las Divisiones de CODELCO-CHILE los ltimos3 aos.

Al calificar el grado de satisfaccin respecto a los sistemas de clasificacin geotcnica utilizados, en unaescala de 1 a 7, los distintos grupos geotcnicos sealaron lo siguiente :

Divisin Andina : 6 (MRMR)

Divisin Chuquicamata : 5 (RMR &GSI) Divisin El Teniente : 4 (MRMR &Q)

Divisin Radomiro Tomic : S/I (MRMR)

Divisin Salvador : 6 (MRMR, RMR &Q)

Como sistemas de mapeo geolgico-geotcnico se utilizan lneas de detalle, celdas de mapeo y estacio-nes de mapeo y recientemente, en el caso de Divisin el Teniente, se ha comenzado a trabajar en el ma-peo de los moldes dejados por inestabilidades con control estructural. La escala utilizada ms frecuen-temente en los planos geolgico-geotcnicos de trabajo es 1:500, y para los planos que se incluyen en losinformes se suele utilizar las escalas 1:1.000 y 1:2.000.

La evaluacin de la frecuencia de fracturas, FF, se hace de la siguiente forma :

Divisin Andina : Se mide el nmero de fracturas abiertas por metro de sondaje.Se mide el nmero de fracturas abiertas que forman bloques.

Divisin Chuquicamata : Se mide el nmero de fracturas abiertas por metro de sondaje.En cada ventana de mapeo se definen 3 lneas de detalle horizon-tales, de 2 m cada una, y en ellas se miden las fracturas abiertas.El FFcorresponde al promedio de los valores medidos en las lneasde detalle (en fract./m).


11/216



11

Divisin El Teniente : Se determina para cada set de estructuras formadoras de bloques.

Divisin Radomiro Tomic : Se mide en sondajes, galeras de exploracin y bancos.

Divisin Salvador : Se consideran las estructuras primarias que forman bloques.

La evaluacin del ndice RQDse hace de la siguiente forma :

Divisin Andina : En la forma usual (registro de sondajes).

Divisin Chuquicamata : En la forma usual (registro de sondajes).Mediante correlaciones empricas entre RQDy FF.

Divisin El Teniente : En la forma usual (registro de sondajes, con tramos de 3 m).

Divisin Radomiro Tomic : En la forma usual (registro de sondajes).

Divisin Salvador : En la forma usual (registro de sondajes).Estimacin en base a observacin visual de caras expuestas.

Para definir los sistemas estructurales predominantes se procede de la siguiente forma :

Divisin Andina : Proyeccin equiareal de las estructuras mapeadas a escala 1:500.

Divisin Chuquicamata : Mediante proyecciones equiareales (software DIPS), diferenciandoentre estructuras mayores y menores.

Divisin El Teniente : Mediante proyecciones equiareales (software DIPS).

Divisin Radomiro Tomic : En base a los sistemas definidos en las estaciones de mapeo.

Divisin Salvador : Mediante proyecciones equiareales (software DIPS).

Para estimar las propiedades del macizo rocoso se hace uso principalmente de correlaciones empricas y,solo en algunos casos, de anlisis retrospectivos. Las correlaciones empricas ms comnmente utiliza-das son las siguientes :

Resistencia del macizo rocoso :

Hoek et al. (1995) (envolvente de falla) : Todas las Divisiones Laubscher (1990) (resistencia en compresin no confinada) : El Teniente y Salvador

Deformabilidad del macizo rocoso :

Barton et al. (1984) (modulo E) : Salvador

Serafim & Pereira (1983) (mdulo E) : Andina, Chuquicamata,El Teniente, R. Tomic


12/216



12

En lo que se refiere a la ejecucin de ensayos para determinar las propiedades geotcnicas de las estruc-turas o discontinuidades presentes en el macizo rocoso, se han efectuado los siguientes tipos de ensayode laboratorio :

Propiedades ndice del material de relleno (Divisin Chuquicamata) Corte directo (Divisiones Andina y Chuquicamata)

Corte en celda MIRVE (Divisin El Teniente)

Compresin triaxial (Divisin Chuquicamata)

Al evaluar cuan bien se conocen las propiedades geotcnicas de la roca intacta, las estructuras y el maci-zo rocoso, los grupos geotcnicos de las distintas Divisiones sealan lo siguiente :

Divisin MaterialComo se conocen las

Propiedades geotcnicas ?

Andina Roca Intacta REGULAREstructurasMacizo Rocoso

ChuquicamataRoca Intacta BIENEstructuras REGULAR

Macizo Rocoso BIEN

El TenienteRoca Intacta MENOS QUE REGULAREstructuras SIN INFORMACION

Macizo Rocoso MAL

Radomiro TomicRoca Intacta BIENEstructuras SIN INFORMACION

Macizo Rocoso BIEN

Salvador Roca Intacta BIENEstructuras SIN INFORMACIONMacizo Rocoso REGULAR

Debilidades y Fortalezas de los Grupos Geotcnicos

Los grupos geotcnicos de las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE evaluaron sus principales debili-dades y fortalezas, en lo referente a la caracterizacin geotcnica de rocas, estructuras y macizos roco-sos, sealando lo siguiente :

Divisin Andina :

Fortalezas : La buena calidad de la informacin geolgica y estructural de que dispone. Ha logrado desarrollar una buena zonificacin geotcnica, tanto para la mina subterrnea

como para su mina a rajo abierto.

Debilidades :

Todava su conocimiento respecto a las propiedades geomecnicas de las estructuras eslimitado.

Todava debe completar la base de unidades litolgicas en profundidad.


13/216



13

Falta validar el modelo del campo de esfuerzos.Divisin Chuquicamata :

Fortalezas :

Ha logrado conformar un grupo geotcnico integrado por ingenieros y gelogos que traba-

jan en forma conjunta y con espritu de cuerpo. Ha logrado desarrollar e implementar procedimientos estandarizados para la toma de da-tos geolgico geotcnicos en terreno.

Debilidades :

Todava falta mejorar la caracterizacin geotcnica de la zona de roca cizallada adyacentea la Falla Oeste.

Divisin El Teniente :

Fortalezas :

Tener conciencia plena en el valor que tienen las propiedades y antecedentes geotcnicosen los proyectos y las necesidades de inversin en este tipo de tema.

Debilidades :

La no consolidacin de un grupo estable, oficialmente definido, a cargo y responsable dela informacin geotcnica para proyectos minero-metalrgicos e ingeniera de operacio-nes.

Actualmente se establece como responsables a los profesionales (gelogos e ingenierosgeomecnicos) de cada proyecto y/o rea de la mina en forma colectiva, lo que fomenta lavariabilidad de criterios y estndares asociados al tema.

Divisin Radomiro Tomic :

Fortalezas :

Sin informacin.

Debilidades :

Sin informacin.

Divisin Salvador :

Fortalezas :

Ha logrado desarrollar un modelo geotcnico del macizo rocoso, en funcin del ndiceRMRde Laubscher, el que actualmente se usa para la estimacin de las necesidades defortificacin en la mina subterrnea.

Debilidades :

Todava no dispone de un modelo geotcnico del macizo rocoso para su mina a rajoabierto.


14/216


15/216



15

ESTRUCTURA Y DESARROLLO DEL TALLER

Este Primer Taller Geotcnico Interdivisional se orient a la definicin de estndares para la obtencin ydefinicin de la informacin geotcnica bsica. Conforme con esto, se decidi denominarlo Estndarespara la Caracterizacin Geotcnica de Rocas, Estructuras y Macizos Rocosos y, despus del desa-rrollo de una encuesta tcnica, se consider que era necesario cubrir tres tpicos absolutamente relevan-tes para nuestra corporacin :

Mapeos Geolgicos, Geotcnicos e Hidrogeolgicos.

Propiedades Geomecnicas de la Roca Intacta y de las Estructuras

Clasificacin y Calificacin Geotcnica y Propiedades del Macizo Rocoso

Conforme con esto, durante el desarrollo de este Primer Taller Geotcnico Interdivisional se cont contres grupos de trabajo, cada uno dedicado especficamente a uno de los tpicos antes reseados, y con-formados por ingenieros y gelogos interesados y con experiencia en el tema.

Para lograr un trabajo eficiente y efectivo en la definicin de los grupos de trabajo se hicieron las siguien-tes consideraciones :

1.- Se trat de incluir en cada grupo a lo menos un representante de cada Divisin, tratndose ademsque este representante tuviera especial inters en el tema del grupo en cuestin.

2.- Se design un lder y un secretario tcnico para cada grupo, quienes tuvieron la responsabilidad deguiar la discusin en sus respectivos grupos, de modo de lograr desarrollar los estndares requeri-dos en el tiempo disponible y, tambin, de redactar la versin preliminar de dichos estndares. Latarde anterior al inicio del Taller se efectu una reunin tcnica de los lderes y secretarios de grupocon los organizadores del evento y con el Profesor Hoek, con el propsito de definir estrategias detrabajo para asegurar el logro de las metas establecidas. Adems cada tarde, inmediatamentedespus de finalizado el trabajo de los grupos, se efectuaron reuniones del Profesor Hoek con loslideres y secretarios de los distintos grupos, con el fin de analizar los avances logrados y, al mismotiempo, aclarar eventuales dudas que pudieran haber surgido.

3.- Con anterioridad al inicio del Taller se desarrollaron formatos tipo para los distintos estndares.

4.- Con anterioridad al inicio del Taller se procedi a adquirir las Normas ASTM, las recomendacionesde la ISRM y artculos tcnicos relativos a los temas que se trataran, con lo que se prepar una bi-blioteca tcnica de apoyo al trabajo de los grupos.

5.- Se logr la participacin del Profesor Evert Hoek, quin actu como asesor tcnico de los gruposde trabajo y present sugerencias y recomendaciones apoyadas en su amplia y reconocida expe-riencia en la caracterizacin geotcnica y geomecnica de rocas, estructuras y macizos rocosos.

6.- Se invit a participar en el Taller a representantes de la Gerencia de Planificacin y Tecnologa Mi-

nera y de la Direccin de Innovacin e Investigacin Tecnolgica de la Corporacin.

7.- Se invit a participar en el Taller a los Profesores de las Ctedras de Mecnica de Rocas de todaslas Universidades Chilenas que dictan la carrera de Ingeniera Civil de Minas.

8.- Se invit a participar en el Taller a representantes de los distintos laboratorios de Mecnica de Ro-cas que han prestado servicios a la Corporacin.


16/216



16

9.- Se trat de optimizar el tiempo requerido para el correcto desarrollo de un taller de este tipo con lasdisponibilidades de tiempo de los profesionales de las distintas Divisiones de la Corporacin, deci-dindose desarrollar el Taller en tres das a jornada completa, comenzando el mircoles 2 y termi-nando el viernes 4 de julio de 1997.

10.- Se decidi evitar realizar este Taller en alguna de las Divisiones de la Corporacin, porque ello en laprctica habra significado una menor disponibilidad efectiva de los profesionales de dicha Divisin.Conforme con esto se design la ciudad de La Serena, ms o menos equidistante de las distintasDivisiones, como el lugar adecuado para el desarrollo del Taller.

11.- Se dispuso de un equipo permanente de traduccin simultnea para apoyar la labor del ProfesorEvert Hoek.

12.- Se cont, durante todo el desarrollo del Taller, con un equipo de apoyo logstico integrado por dossecretarias, quienes contaban con una oficina totalmente equipada para este fin : telfonos, fax,computadoras y fotocopiadora.

13.- Para optimizar el rendimiento, a cada grupo de trabajo se le asign una sala independiente y com-pletamente equipada : computadora, proyector de transparencias, proyector de diapositivas, biblio-

teca tcnica y una mesa reuniones adecuada al tamao del grupo.

14.- Para las sesiones plenarias se cont con un auditrium totalmente equipado : sistema de traduc-cin simultnea, computadora, datashow, proyector de transparencias y proyector de diapositivas.

15.- Se dieron las facilidades para que todos los participantes de este Taller pudieran alojar en el mismolugar del evento, y poder as aprovechar los desayunos, almuerzos y cenas para intercambiar opi-niones y mejorar los contactos interdivisionales.

Es importante sealar que cada grupo tuvo la misin de producir un primer conjunto de estndares tcni-cos sobre el tema tratado por l. Estos estndares tienen la ventaja de haber sido desarrollados contandocon la participacin de los ingenieros y gelogos de CODELCO-CHILE a cargo de la geotcnia de las mi-

nas, tanto a rajo abierto como subterrneas, de nuestra Corporacin; por lo que no son estndaresacadmicos o con propsitos de investigacin, sino que estndares prcticos orientados a satisfacer lasnecesidades y requerimientos de la industria minera.

Los distintos grupos de trabajo quedaron conformados de la manera siguiente :

Grupo 1 : MAPEOS GEOLOGICOS, GEOTECNICOS E HIDROGEOLOGICOS APLICADOS

Lder del grupo : Michel Galeb, Gelogo, Divisin AndinaSecretario tcnico : Mariano Riveros, Gelogo, Divisin El Teniente

Integrantes : Sergio Spichiger, Gelogo, Divisin AndinaClaudio Surez, Gelogo, Divisin ChuquicamataJos Rojas, Gelogo, Divisin ChuquicamataHugo Saguas, Ingeniero, Divisin ChuquicamataSergio Gaete, Ingeniero, Divisin El TenienteRenato Villarroel, Gelogo, Divisin Radomiro TomicWalter Orquera, Gelogo, Divisin SalvadorFernando Geister, Ingeniero, CODELCO CentralFederico Brunner, Ingeniero, Universidad de La Serena


17/216



17

Grupo 2 : PROPIEDADES GEOMECANICAS DE LA ROCA INTACTA Y DE LAS ESTRUCTURAS

Lder del grupo : Antonio Karzulovic, Ingeniero, Universidad de ChileUniversidad de Santiago

Secretario tcnico : Jame Daz, Ingeniero, Divisin El Teniente

Integrantes : Reinaldo Apablaza, Ingeniero, Divisin AndinaLuis Rivera, Ingeniero, Divisin ChuquicamataGermn Flores, Ingeniero, Divisin ChuquicamataRamn Dames, Gerente, Mecnica de Rocas Ltda.

Grupo 3 : DESCRIPCION GEOTECNICA Y PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO

Lder del grupo : Ricardo Torres, Gelogo, Divisin ChuquicamataSecretario tcnico : Alex Caldern, Ingeniero, Divisin Chuquicamata

Integrantes : Carlos Vacher, Ingeniero, Divisin ChuquicamataJorge Vega, Gelogo, Divisin ChuquicamataPatricio Olivero, Ingeniero, Divisin Chuquicamata

Victor Merino, Ingeniero, Divisin ChuquicamataAntonio Bonani, Ingeniero, Divisin ChuquicamataJorge Rodrguez, Gelogo, Divisin ChuquicamataEduardo Rojas, Ingeniero, Divisin El TenienteMauricio Barraza, Ingeniero, Divisin El TenienteFernando Villegas, Ingeniero, Divisin El TenienteOmar Quezada, Gelogo, Divisin El TenienteRen Tapia, Ingeniero, Divisin SalvadorMarcos Patio, Gelogo, C.I.M.M.

El Taller se desarroll de acuerdo al siguiente programa de actividades :

Martes 01.07.97 : Reunin inicial de lderes y secretarios con el Profesor Hoek

Mircoles 02.07.97 : Inauguracin del Primer Taller Geotcnico Interdivisional

Sesin Plenaria : Situacin Actual de la Geotcnia en CODELCO-CHILE

Sesin Plenaria : Clase Magistral del Profesor Evert Hoek

Sesin Plenaria : Definicin de Objetivos y Programa de Trabajo

Trabajo Individual de los Grupos

Reunin de lderes y secretarios con el Profesor Hoek

Jueves 03.07.97 : Trabajo Individual de los Grupos

Reunin de lderes y secretarios con el Profesor Hoek

Viernes 04.07.97 : Trabajo Individual de los Grupos

Sesin Plenaria : Conclusiones de cada Grupo de Trabajo

Sesin Plenaria : Comentarios Finales del Profesor Evert Hoek

Sesin Plenaria : Clausura Oficial del Taller


18/216



18

Pese a que inicialmente se pens que las metas propuestas para este Primer Taller Geotcnico Interdivi-sional de CODELCO-CHILE eran demasiado ambiciosas, gracias al trabajo y entusiasmo de los partici-pantes, al final del evento se logr cumplir con las metas previamente establecidas.

Todos y cada uno de los estndares que se desarrollaron en este Taller se incluyen en los Anexos delpresente volumen.


19/216



19

CONCLUSIONES DE LOS GRUPOS DE TRABAJO

Como resultado de la labor desarrollada durante este Primer Taller Geotcnico Interdivisional, los distintosgrupos de trabajo llegaron a las siguientes conclusiones principales :

Grupo 1 : MAPEOS GEOLOGICOS, GEOTECNICOS E HIDROGEOLOGICOS APLICADOS

La confiabilidad de una interpretacin geolgico-geotcnica depende en forma muy importan-te de la disponibilidad de superficies expuestas y sondajes geotcnicos para su mapeo. Enotras palabras, una interpretacin basada slo en el mapeo de algunos sondajes y donde nohay acceso a superficies expuestas de roca tendr una baja confiabilidad; mientras que unainterpretacin basada en el mapeo de numerosas superficies expuestas ser mucho msconfiable.

Los levantamientos de informacin geolgico-geotcnica se realizarn utilizando el SistemaInternacional de Medidas (SI). Adems, para el levantamiento de informacin estructural seemplear el Sistema Sexagesimal, especificando la declinacin magntica del sitio de em-

plazamiento del yacimiento, la cual deber actualizarse al menos una vez al ao.

Para el anlisis estadstico de estructuras y/u otros mediante proyecciones equiareales y/oequiangulares, se recomienda proyectar el hemisferio inferior. En cualquier caso, deber in-dicarse explcitamente el hemisferio que se est proyectando. Este tipo de anlisis deberrealizarse utilizando software adecuado2.

Se recomienda establecer un sistema de limpieza de las superficies a ser mapeadas, antesdel inicio del mapeo mismo, con el propsito de exponer en mejor forma las estructuras yotros entes geolgicos.

Adems, este grupo desarroll los siguientes estndares, los cuales se incluyen en Anexos.

Estndar INBA - MAP - SD - 01 - 97 : MAPEO GEOLGICO-GEOTCNICO DE SONDAJES

Estndar INBA - MAP - HG - 01 - 97 : CARACTERIZACIN DE LA CONDICIN DE AGUAS EN ELMACIZO ROCOSO

Estndar INBA - MAP - MR - 01 - 97 : MAPEO GEOLGICO-GEOTCNICO DE MACIZOSROCOSOS

Estndar INBA - MAP - ES - 01 - 97 : MAPEO ESTRUCTURAL DE SONDAJES ORIENTADOS

Estndar INBA - MAP - ES - 02 - 97 : MAPEO ESTRUCTURAL EN TRMINOS GEOTCNICOS :METODOLOGAS Y VERIFICACIN

Estndar INBA - MAP - ES - 03 - 97 : DEFINICIN Y CARACTERIZACIN DE DOMINIOSESTRUCTURALES

2 Actualmente CODELCO utiliza en forma mayoritaria el programa DIPS, desarrollado por la Universidad de Toronto.


20/216



20

Grupo 2 : PROPIEDADES GEOMECANICAS DE LA ROCA INTACTA Y DE LAS ESTRUCTURAS

Se define explcitamente que es un resultado confiable, en lo referente a las mediciones de re-sistencia de la roca intacta3.

Se define el nmero mnimo de resultados confiables requerido para la evaluacin de la resis-tencia de la roca intacta.

Se establecen los tipos de ensayos a ejecutar para la medicin en laboratorio de los distintosparmetros geomecnicos.

Se presentan criterios para la interpretacin de los resultados de los ensayos de laboratorio y laevaluacin de las propiedades geomecnicas.

Se propone un grupo de parmetros para la descripcin y caracterizacin geotcnica de la rocaintacta y de las estructuras.

Se propone un formato para la presentacin de los resultados, y se presentan algunos valores

tpicos de resistencia y deformabilidad de los tipos de roca intacta que hay en algunas de lasminas de CODELCO.

Actualmente la calidad de la informacin relativa a las propiedades geotcnicas de las estructu-ras es francamente deficiente. De hecho, los equipos de corte directo tipo Hoek de que dis-ponen los laboratorios de mecnica de rocas en Chile, no permiten una buena determinacinde la resistencia al corte de estructuras rugosas y/o con rellenos competentes.


Estndar INBA - LAB - RI - 01 - 97 : EVALUACIN DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIN NOCONFINADA DE LA ROCA INTACTA

Estndar INBA - LAB - RI - 02 - 97 : EVALUACIN DE LA RESISTENCIA EN TRACCIN DE LA

ROCA INTACTA

Estndar INBA - LAB - RI - 03 - 97 : DEFINICIN DE LA ENVOLVENTE DE FALLA DE LA ROCAINTACTA

Estndar INBA - LAB - RI - 04 - 97 : EVALUACIN DE LA DEFORMABILIDAD DE LA ROCAINTACTA

Estndar INBA - LAB - RI - 05 - 97 : CLASIFICACIN Y CALIFICACIN GEOTCNICA DE LAROCA INTACTA

Estndar INBA - LAB - ES - 01 - 97 : EVALUACIN DE LA RESISTENCIA EN TRACCIN DE LASESTRUCTURAS

Estndar INBA - LAB - ES - 02 - 97 : EVALUACIN DE LA RESISTENCIA AL CORTE DE LASESTRUCTURAS

Estndar INBA - LAB - ES - 03 - 97 : EVALUACIN DE LA DEFORMABILIDAD DE LASESTRUCTURAS

Estndar INBA - LAB - ES - 04 - 97 : DESCRIPCIN GEOTCNICA DE LAS ESTRUCTURAS

3 Se consider la resistencia en compresin no confinada, en traccin indirecta y en compresin triaxial.


21/216



21

Grupo 3 : CLASIFICACION Y CALIFICACION GEOTECNICA Y PROPIEDADES DEL MACIZOROCOSO

Sin perjuicio del hecho que se desarroll un estndar de tipo general para la clasificacin ge-

otcnica de macizos rocosos, se reconoce la conveniencia de que cada Divisin deCODELCO-CHILE emplee el sistema de clasificacin geotcnica que resulte ms adecuadoa sus particulares caractersticas.

Actualmente no es posible definir con propiedad un estndar para calificar el dao inducidoen el macizo rocoso por las faenas de tronadura, por lo que aqu se presenta una primeraproposicin al respecto.

Para definir la envolvente de falla de macizos rocosos fracturados, resulta recomendable eluso del criterio generalizado de Hoek-Brown. Sin embargo, deber verificarse que la cinem-tica de una eventual falla no es definida, ya sea parcial o totalmente, por las estructuras pre-sentes en el macizo rocoso (en este caso deber considerarse explcitamente la resistenciade las estructuras y, si los hay, de los puentes de roca).

En el caso de los macizos rocosos fracturados, la resistencia al corte puede suponerse nulapara efectos prcticos; sin embargo, hay situaciones en que sta puede ser no nula, cual elcaso de ambientes de roca primaria, donde el macizo es masivo y presenta estructuras se-lladas con rellenos mayoritariamente competentes.


Estndar INBA - CMR - PR - 01 - 97 : EVALUACIN DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIN NOCONFINADA DEL MACIZO ROCOSO

Estndar INBA - CMR - PR - 02 - 97 : EVALUACIN DE LA RESISTENCIA EN TRACCIN DELMACIZO ROCOSO

Estndar INBA - CMR - PR - 03 - 97 : DEFINICIN DE LA ENVOLVENTE DE FALLA DEL MACIZOROCOSO

Estndar INBA - CMR - PR - 04 - 97 : EVALUACIN DE LA DEFORMABILIDAD DEL MACIZOROCOSO

Estndar INBA - CMR - CL - 01 - 97 : DESCRIPCIN GEOTCNICA DE MACIZOS ROCOSOS

Proposicin Preliminar : DESCRIPCIN DEL DAO INDUCIDO EN EL MACIZOROCOSO POR LAS FAENAS DE TRONADURA


22/216


23/216



23

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DEL TALLER

Como resultado de este Primer Taller Geotcnico Interdivisional, puede sealarse lo siguiente :

(1) Hoy en da los retos que enfrenta CODELCO-CHILE son complejos, debido a la profundizacin delas minas subterrneas y a rajo abierto, as como a la necesidad de optimizar los diseos minerospara poder participar exitosamente en un mercado cada vez ms competitivo. Debido a esta situa-cin, la geotcnia se ha transformado en uno de los aspectos fundamentales para lograr una efecti-va optimizacin del negocio minero.

(2) CODELCO-CHILE gasta anualmente del orden de US$ 8,5 millones en geotcnia; sin embargo,subsisten, en varias Divisiones, debilidades importantes, por lo que el estado actual de la prctica anivel Corporativo aun no puede considerarse satisfactorio.

(3) Por primera vez se realiz una encuesta tcnica especializada a nivel corporativo, con el propsitode poder determinar y calificar el estado actual de la prctica de la geotcnia en las distintas Divi-siones de CODELCO-CHILE. Como resultado de la evaluacin de la informacin obtenida, puede

sealarse lo siguiente :

Los grupos geotcnicos de las distintas Divisiones son dispares en lo referente a personal einfraestructura de apoyo, incluso si estas variables se normalizan con respecto a la produc-cin de cada una de ellas.

El nmero de profesionales por cada 1.000 TPD vara desde un mnimo de 0,04, en el casode Divisin Chuquicamata, a un mximo de 0,17, en el caso de las Divisiones Andina y ElTeniente. A nivel corporativo, el promedio es de 0,085 profesionales por cada 1.000 TPD. Laproporcin ingenieros:gelogos es similar en Andina y Salvador (2:4 y 1:2, respectivamente),y en Chuquicamata y El Teniente (5:2 y 11:4, respectivamente), mientras que en RadomiroTomic es 0:1. La experiencia promedio de los grupos varia desde 5 aos, en el caso de Divi-sin Chuquicamata, a 11 aos, en el caso de Divisin Salvador. A nivel corporativo, la expe-

riencia promedio es del orden de 7 aos.

Desgraciadamente no hay uniformidad de criterios en lo referente a la forma de obtencin dela informacin geotcnica bsica, ni tampoco en los requisitos mnimos de calidad que lamisma debe satisfacer. As, las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE utilizan diferentestcnicas de mapeo geolgico-geotcnico y, por otra parte, tambin existen diferencias res-pecto al nmero y tipo de ensayos de mecnica de roca y la forma de evaluar las propieda-des del macizo rocoso.

Al evaluar cuan bien se conocen las propiedades geotcnicas de la roca intacta, las estructu-ras y el macizo rocoso, los grupos geotcnicos de las distintas Divisiones sealan lo siguien-te:

Divisin Andina : Roca intacta : Se conoce en forma regular.Estructuras : Se conocen en forma regular.Macizo rocoso : Se conoce en forma regular.

Divisin Chuquicamata : Roca intacta : Se conoce bien.Estructuras : Se conocen en forma regular.Macizo rocoso : Se conoce bien.


24/216



24

Divisin El Teniente : Roca intacta : Se conoce en forma menos que regular.Estructuras : Sin informacin.Macizo rocoso : Se conoce mal.

Divisin Radomiro Tomic : Roca intacta : Se conoce bien.Estructuras : Sin informacin.Macizo rocoso : Se conoce bien.

Divisin Salvador : Roca intacta : Se conoce bien.Estructuras : Sin informacin.Macizo rocoso : Se conoce en forma regular.

En lo referente a la caracterizacin geotcnica de rocas, estructuras y macizos rocosos, cadaDivisin presenta fortalezas y debilidades :

Divisin Andina :

Fortalezas :

La buena calidad de la informacin geolgica y estructural de que dispone. Ha logrado desarrollar una buena zonificacin geotcnica, tanto para la mina

subterrnea como para su mina a rajo abierto.

Debilidades :

Todava su conocimiento respecto a las propiedades geomecnicas de lasestructuras es limitado.

Todava debe completar la base de unidades litolgicas en profundidad. Falta validar el modelo del campo de esfuerzos.

Divisin Chuquicamata :

Fortalezas :

Ha logrado conformar un grupo geotcnico integrado por ingenieros y gelo-gos que trabajan en forma conjunta y con espritu de cuerpo.

Ha logrado desarrollar e implementar procedimientos estandarizados para latoma de datos geolgico geotcnicos en terreno.

Debilidades :

Todava falta mejorar la caracterizacin geotcnica de la zona de roca ciza-llada adyacente a la Falla Oeste.

Divisin El Teniente :

Fortalezas :

Tener conciencia plena en el valor que tienen las propiedades y anteceden-tes geotcnicos en los proyectos y las necesidades de inversin en este tipode tema.


25/216



25

Debilidades :

La no consolidacin de un grupo estable, oficialmente definido, a cargo yresponsable de la informacin geotcnica para proyectos minero-metalrgicos e ingeniera de operaciones.

Actualmente se establece como responsables a los profesionales (gelogose ingenieros geomecnicos) de cada proyecto y/o rea de la mina en formacolectiva, lo que fomenta la variabilidad de criterios y estndares asociados altema.

Divisin Radomiro Tomic :

Fortalezas :

Sin informacin.

Debilidades :

Sin informacin.

Divisin Salvador :

Fortalezas :

Ha logrado desarrollar un modelo geotcnico del macizo rocoso, enfuncin del ndice RMRde Laubscher, el que actualmente se usapara la estimacin de las necesidades de fortificacin en la minasubterrnea.

Debilidades :

Todava no dispone de un modelo geotcnico del macizo rocoso

para su mina a rajo abierto.

(4) Se reunieron los especialistas de las distintas Divisiones, logrndose desarrollar un trabajo en con-junto y, al mismo tiempo, consiguindose un valioso intercambio de experiencias y opiniones tcni-cas4. Tambin, participaron en este Taller Profesores de las ctedras de Mecnica de Rocas dealgunas universidades y representantes de los laboratorios que prestan servicios a la Corporacin.Sin embargo, es importante sealar que, en la prctica, esto no es frecuente y es raro el que seproduzca un intercambio de opiniones tcnicas entre los especialistas de las distintas Divisiones.

(5) Este Primer Taller Geotcnico Interdivisional se orient a establecer estndares para la obtencin ydefinicin de la informacin geotcnica bsica, y se espera que otros temas geotcnicos sean tra-tados en prximos talleres de este tipo.

(6) Se logr desarrollar, por primera vez, estndares tcnicos especializados a nivel Corporativo, con-siderando la experiencia y las necesidades de cada Divisin. En total se desarrollaron 20 estnda-res: 6 relativos a mapeos geolgico-geotcnicos e hidrogeolgicos aplicados, 9 relativos a las pro-piedades geomecnicas de la roca intacta y de las estructuras, 5 relativos a la descripcin geotc-nica y caracterizacin geomecnica de macizos rocosos. Adems, se present una proposicinpreliminar para evaluar el dao inducido en el macizo rocoso por las faenas de tronadura.

4 Esto result especialmente provechoso para los profesionales ms jvenes.


26/216



26

(7) El conocimiento a nivel Corporativo de las propiedades de la roca intacta, las estructuras y el maci-zo rocoso puede calificarse como sigue :

Roca Intacta : REGULAR a BUENO (nota 4 a 5 en una escala de 1 a 7)

Estructuras : MUY MALO a MALO (nota 2 a 3)

Macizo Rocoso : MENOS QUE REGULAR a REGULAR (nota 3 a 4)

Todo lo anterior permite presentar las siguientes recomendaciones :

(a) Subsanar en el menor tiempo posible las debilidades aqu detectadas, para lo cual debera proce-derse a :

Eliminar, o al menos minimizar, las actuales debilidades que presentan las distintas Divisio-

nes en lo relativo a la informacin geotcnica bsica, la cual es utilizada en los anlisis y di-seos geotcnicos de todos sus proyectos y operaciones mineras.

Mejorar a BUENO (nota 5) el grado de conocimiento actual sobre las propiedades de la rocaintacta, especialmente en el caso de roca primaria.

Mejorar a REGULAR (nota 4) el grado de conocimiento actual sobre las propiedades de lasestructuras, especialmente en el caso de estructuras selladas con rellenos competentes.

Mejorar a BUENO (nota 5) el grado de conocimiento actual sobre las propiedades del macizorocoso, especialmente en los casos de macizos masivos o poco fracturados y zonas afecta-das por la influencia de fallas geolgicas mayores.

(b) Implementar en la prctica los estndares desarrollados en este taller, considerando que definen elnivel de calidad requerido por la Corporacin para la informacin geotcnica bsica. En otras pala-bras, si no se cumplen estos estndares corporativos, la calidad de la informacin geotcnica bsi-ca podra ser considerada deficiente por CODELCO-CHILE.

(c) Potenciar a los profesionales del rea geotcnica de las distintas Divisiones, desarrollando un plande carrera para especialistas que permita mantener a stos en el rea y en la Corporacin. Estopermitira elevar el nivel de los grupos geotcnicos y, al mismo tiempo, evitara la alta rotacin e in-cluso la emigracin de personal especializado y de difcil reemplazo.

(d) Incentivar el intercambio tcnico entre los gelogos e ingenieros geotcnicos de las Distintas Divi-siones, con el propsito de aprovechar la experiencia acumulada. Por ejemplo :

Radomiro Tomic debera mandar a la persona que contrate como geotcnico de apoyo a laoperacin de la mina a una pasanta de 2 a 3 meses en Chuquicamata, para que trabaje con-junto con su homlogo y adquiera en forma acelerada la experiencia que ha tomado aosganar.

Andina, que est iniciando el caving en roca primaria, debera mandar al geotcnico que es-tar a cargo del ground-control a una pasanta de 2 a 3 meses en El Teniente, para que tra-baje con su homlogo y adquiera en forma acelerada la experiencia que ha tomado aos ga-nar.


27/216



27

(e) Repetir este tipo de Talleres Interdivisionales, considerando temas geotcnicos del inters de laCorporacin. En principio se sugieren los siguientes temas :

Instrumentacin y auscultacin geotcnica en la minera subterrnea y a rajo abierto. Modelamiento numrico en geotecnia minera.

Aspectos geotcnicos de los diseos mineros.

Hidrogeologa, aguas subterrneas y sistemas de drenaje.

Anlisis probabilstico y evaluacin del riesgo geotcnico

Finalmente, cabe sealar que Divisin Andina de CODELCO-CHILE asumi la responsabilidad de des-arrollar el Segundo Taller Geotcnico Interdivisional, el cual se efectuar durante 1998 en la V Regin ytratar el tema INSTRUMENTACIN Y AUSCULTACIN GEOTCNICA EN LA MINERA SUBTERRNEA Y A RAJOABIERTO.


28/216


29/216



29

CIERRE DEL TALLER POR EL PROFESOR EVERT HOEK

Ha sido un gran honor para mi el ser invitado a participar en este Primer Taller Geotcnico Interdivisionalde CODELCO-CHILE, sobre la caracterizacin geotcnica de rocas, estructuras y macizos rocosos, quese ha desarrollado en la ciudad de La Serena del 1oal 4 de julio de 1997.

Este taller fue organizado por la Superintendencia de Ingeniera Geotcnica de Divisin Chuquicamata, li-derada por el Ingeniero Sr. Germn Flores, y no puedo dejar de sealar mis felicitaciones por la excelenteorganizacin de este magno evento, la cual se ha notado hasta en los ms mnimos detalles.

Los participantes en este Taller fueron divididos en tres grupos de trabajo, a los que se les encomend laresponsabilidad de preparar estndares sobre una amplia serie de tpicos asociados a los siguientes as-pectos de la geotcnia :

Grupo 1 : GEOLOGIA E HIDROGEOLOGIA

Grupo 2 : PROPIEDADES DE LA ROCA INTACTA Y DE LAS ESTRUCTURAS

Grupo 3 : DESCRIPCION GEOTECNICA Y PROPIEDADES DE MACIZOS ROCOSOS

La lista de tpicos a tratar en cada tema principal era bastante extensa, y dud que el tiempo disponiblepermitiera desarrollar estndares adecuados y que contarn con la aprobacin de todos los miembros decada grupo; sin embargo, todos los participantes trabajaron duramente, lo que permiti obtener consensoy lograr desarrollar un primer conjunto de estndares corporativos.

El propsito de este taller era uniformar criterios y definir una base de referencia a nivel corporativo, paratodas las Divisiones de CODELCO-CHILE. Por otra parte, estos estndares no deben ser consideradoscomo un documento esttico, sino como uno que se ir perfeccionando con el tiempo y permitir, despusde algunos aos, lograr estndares de gran detalle y ms permanentes. De hecho, en la medida que losgelogos e ingenieros de CODELCO-CHILE usen estos estndares en la prctica, se detectar la necesi-dad de mejorarlos, lo que se podr hacer en futuros talleres como ste.

Mi rol como coordinador tcnico tambin incluy las labores de consejero y padre confesor de los lde-res de grupo, as como de asistente en algunas de las discusiones ms tcnicas de los grupos de trabajo.Muchas de estas discusiones tuvieron que ver con los temas tratados por el Grupo 3 y el tratar de lograrconsenso en el difcil problema de la caracterizacin geotcnica de macizos rocosos y la estimacin desus propiedades; resultando particularmente interesante la discusin relativa a la evaluacin del dao in-ducido en el macizo rocoso por las faenas de tronadura.

Dado que desde hace 20 aos he trabajado en la evaluacin de las propiedades de los macizos rocosos,creo que la contribucin ms til que puedo hacer a las memorias de este Taller es resear mis ms re-cientes consideraciones al respecto. Conforme con esto, en los Anexos de estas memorias se incluyenlas versiones en espaol de mis dos ltimos trabajos sobre el tema : ESTIMACIN DE LA RESISTENCIA DELOS MACIZOS ROCOSOS EN LA PRCTICA, escrito conjuntamente con el Profesor E. T. Brown, y Confiabili-dad de las Estimaciones de Hoek-Brown de las Propiedades del Macizo Rocoso y su Impacto en el

Diseo, el cual termin despus de participar en este Taller y engloba algunas de las ideas que aqu fue-ron discutidas.

Debo sealar que al presentar estos dos trabajos no pretendo sugerir que ste sea el nico mtodo paraevaluar las propiedades del macizo rocoso, ni que deba ser usado como receta por los gelogos e in-genieros de CODELCO-CHILE. El Profesor Brown y yo hemos trabajado bastante para lograr mostrar elsoporte de la metodologa propuesta y, tambin, las incertezas asociadas a la misma, en una formatransparente y honesta.


30/216



30

Por lo tanto, esperamos que estos documentos sean ledos cuidadosamente y que la metodologa pro-puesta se aplique slo una vez que se han entendido los principios y supuestos en que se basa. Esta esla nica forma en que el usuario del mtodo de Hoek-Brown pueda aplicar su criterio, y adaptar el mtodoa las condiciones propias de su particular inters.

La caracterizacin geotcnica de macizos rocosos es slo una de las etapas en el diseo de taludes y ex-cavaciones subterrneas, lo que forma parte principal de los proyectos y operaciones mineras deCODELCO-CHILE. Este Taller ha sido un paso importante, pero creo que debera ser seguido por otros,que tengan relacin con tpicos tales como modelamiento numrico en geotcnia, evaluacin del riesgogeotcnico, problemas de aguas subterrneas, instrumentacin, y la interaccin entre los grupos geotc-nicos y los grupos de planificacin minera de las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE .


31/216



A N E X O S


32/216


33/216



33

ESTIMACION DE LA RESISTENCIA DE MACIZOS ROCOSOS

EN LA PRACTICA (A)

E.HOEK(B)

E.T.BROWN(C)

El criterio de falla de Hoek-Brown se desarroll, en un comienzo, para determinar la resistencia de los macizos deroca dura. Debido a la falta de alternativas adecuadas, el criterio se ha aplicado a una amplia variedad de macizosrocosos, incluyendo rocas de muy mala calidad, las que se podran hasta clasificar como suelos desde el punto devista de la ingeniera. Estas aplicaciones especiales, han necesitado cambios con respecto al criterio original. Unode los problemas principales que se ha presentado ha sido la determinacin de resistencias equivalentes, en trmi-nos de cohesin y ngulos de friccin, que satisfagan las demandas de software programado en trminos del crite-rio de falla de Mohr-Coulomb. Este trabajo resume la interpretacin del criterio de falla de Hoek-Brown, conformecon lo que se ha observado produce mejores resultados al tratar los problemas de la ingeniera prctica.

INTRODUCCIN

Desde su introduccin en 1980 [1], el criterio de falla de Hoek-Brown ha evolucionado para satisfacer lasnecesidades de los usuarios, quienes lo han aplicado a condiciones que no se visualizaron cuando fue

originalmente desarrollado. En particular, el creciente nmero de aplicaciones a macizos rocosos de muymala calidad, ha provocado la necesidad de introducir algunos cambios significativos. Las ecuacionesprincipales afectadas por cada uno de estos sucesivos cambios estn resumidas en el Apndice A.

El criterio es meramente emprico y, por lo tanto, no existen formas correctas de interpretar las diversasrelaciones que se pueden obtener. Bajo estas circunstancias, no debe sorprender el que hayan habidoalgunos cambios de poca utilidad y que algunos usuarios se hayan confundido por las interpretaciones al-ternativas que han sido publicadas.

Este trabajo es un intento por explicar bien las cosas, presentar una interpretacin del criterio que com-prende todo el rango de tipos de macizo rocoso y que, se ha encontrado, funciona bien en la prctica.

EL CRITERIO GENERALIZADO DE HOEK-BROWN

El criterio de falla generalizado de Hoek-Brown para macizos rocosos fracturados est definido por :

)1(

3

3

1

a

ci

bci sm

Donde 1 y 3son los esfuerzos efectivos principales mayor y menor, respectivamente, en la condicinde falla, mbes el valor de la constante mde Hoek-Brown para el macizo rocoso, sy ason constantes que

dependen de las caractersticas del macizo rocoso y cies la resistencia a la compresin uniaxial de lostrozos o bloques de roca intacta que conforman el macizo rocoso.

(A) Este trabajo ha sido aceptado para su publicacin en el International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences; sinembargo, el Profesor Hoek gentilmente ha autorizado la traduccin y publicacin del mismo en estas memorias.

(B) Evert Hoek Consulting Engineer, Inc.P.O. Box 75516, North VancouverBritish Columbia, Canada, V7R 4X1

(C) Senior Deputy Vice ChancellorThe University of QueenslandBrisbane, Queensland 4072, Australia


34/216



34

Es posible obtener algunas relaciones matemticas exactas entre el criterio de Hoek-Brown, expresadoen trminos de los esfuerzos principales mayor y menor, y la envolvente de Mohr definida en trminos delos esfuerzos normal y de corte. Sin embargo, estas relaciones son difciles de manejar y el procedimien-to original usado por Hoek-Brown [1] es ms prctico. En este procedimiento, la ecuacin (1) se empleapara generar una serie de valores triaxiales, simulando ensayos in situ a escala real, y se usa un proceso

estadstico de ajuste de curvas para obtener una envolvente de Mohr equivalente, la cual est definida porla ecuacin :

)2(A

B

ci

tmnci

donde Ay B son constantes que dependen del material, nes el esfuerzo normal efectivo, y tmes laresistencia a la traccin, del macizo rocoso. Esta resistencia a la traccin, que representa la trabaznde los bloques de roca cuando stos no pueden dilatarse libremente, esta dada por :

)3(42

2 smm bbci

tm

En orden a utilizar el criterio de Hoek-Brown para evaluar la resistencia y la deformabilidad de los macizosrocosos fracturados, se deben evaluar tres propiedades del macizo rocoso. Estas son :

1.- La resistencia en compresin no confinada cide los trozos de roca intacta en el macizo rocoso.

2.- El valor de la constante mide Hoek-Brown para esta roca intacta.

3.- El valor del Indice de Resistencia Geolgica GSIpara el macizo rocoso.

EL EFECTO DEL AGUA

Muchas rocas muestran una disminucin significativa en su resistencia a medida que aumenta su conte-nido de humedad. En algunos casos, como el de las pizarras arcillosas montmorillonticas, la saturacindestruye las muestras completamente. Es ms tpico an, que muchas rocas sufran prdidas de resis-tencia de un 30 a un 100% como resultado del deterioro qumico del cemento o de la arcilla cementante(Broch [2]). Muestras que se han dejado secar en una bodega de testigos de sondajes por varios meses,pueden dar una impresin engaosa de la resistencia de la roca. Los ensayos de laboratorio deberanrealizarse con contenidos de humedad que estn lo ms cercanos posibles a aquellos que ocurren en elterreno.

Un efecto ms importante es la reduccin en la resistencia, la cual ocurre como resultado de las presionesde agua en los poros de la roca. Terzaghi [3] formul el concepto del esfuerzo efectivo para medios poro-sos, como los suelos. La ley de esfuerzo efectivo, como se llama frecuentemente, se puede expresar

como = - u, donde es el esfuerzo intergranular efectivo, el cual controla la resistencia y la d efor-

macin del material, es el esfuerzo total aplicado a la muestra y ues la presin de poros. En una com-pleta revisin de la aplicabilidad del concepto de esfuerzo efectivo para suelos, concreto y rocas, Lade yde Boer [4] concluyen que la relacin propuesta por Terzaghi funciona bien para las magnitudes de es-fuerzo que se encuentran en la mayora de las aplicaciones geotcnicas, pero pueden ocurrir divergenciassignificativas a niveles muy altos de esfuerzos.


35/216



35

El principio de esfuerzo efectivo se ha usado en todo este trabajo tanto para la roca intacta como para losmacizos rocosos fracturados. En el caso de la roca intacta, de muy baja porosidad, se presume que loscambios de esfuerzos son suficientemente bajos como para permitir que las presiones de poros alcancenuna condicin de rgimen permanente (Brace y Martin [5]). En el caso de los macizos rocosos fractura-dos, se puede suponer que en las discontinuidades las presiones de agua aumentarn y se disiparn ms

rpidamente que en los poros de los bloques de roca intacta, especialmente en el caso de rocas de bajaporosidad y baja permeabilidad. Es por este motivo que a veces se hace diferencia entre la presin deporos en fracturas y en macizos rocosos fracturados. Cuando se aplica el criterio de Hoek-Brown a maci-zos rocosos muy fracturados, se supone un comportamiento isotrpico que incluye la falla de las disconti-nuidades. En estos casos, las presiones de agua o de poros que controlan los esfuerzos efectivos sernaquellas que se generan en las discontinuidades interconectadas que definen los bloques en un medioisotrpico equivalente.

Al aplicar este criterio de falla, expresado en trminos de esfuerzos efectivos, a problemas de diseoprctico, es necesario determinar la distribucin de la presin de poros en el macizo rocoso que es anali-zado. Esto se puede hacer por medicin directa, mediante piezmetros, o mediante estimaciones basa-das en redes de flujo generadas manual o numricamente. En el caso de taludes, fundaciones de presasy de tneles a presin, usualmente sujetos a fluctuaciones de la presin de agua, la magnitud de las pre-siones de poros puede ser del mismo orden que el de los esfuerzos inducidos en el macizo rocoso, por lo

que es muy importante el desarrollar los anlisis en trminos de esfuerzos efectivos. En otros casos, es-pecialmente cuando se disean excavaciones subterrneas, se puede suponer que el macizo rocoso querodea a estas excavaciones estar totalmente drenado y, por lo tanto, la presin de poros ser nula.

PROPIEDADES DE LA ROCA INTACTA

Para los bloques de roca intacta que conforman el macizo rocoso, la ecuacin (1) se simplifica a :

)4(1

5,0

3

3

1

ci

ici m

La relacin entre los esfuerzos principales efectivos en la condicin de falla para un tipo de roca dado,

est definida por dos constantes, la resistencia en compresin no confinada ci y una constante mi.Siempre que sea posible, los valores de estas constantes deberan determinarse mediante anlisis es-tadsticos de los resultados obtenidos de una serie de ensayos triaxiales efectuados sobre testigos desondajes cuidadosamente preparados, en la forma que se describe en Apndice B.

Debe notarse que el rango de valores del esfuerzo principal menor, utilizado en los ensayos, es crtico pa-ra la determinacin de valores confiables de estas dos constantes. En la derivacin original de los par-

metros ciy m i, Hoek & Brown [1] usaron el rango 0 30,5ci y, para ser consistente, es esencialque se use el mismo rango en cualquier serie de ensayos triaxiales sobre probetas de roca intacta.

Cuando no es posible realizar pruebas de laboratorio, se pueden utilizar las Tablas 1 y 2 para estimar los

valores de ciy mi. Estas estimaciones se pueden usar para los propsitos de un diseo preliminar, pero

para diseos de detalle se deberan de desarrollar ensayos de laboratorio que permitan obtener valoresms confiables.

Cuando se ensayan rocas muy duras y frgiles, valdra la pena considerar el hecho que las pruebas delaboratorio, de corta duracin, tienden a sobrestimar la resistencia in situ del macizo rocoso. Un extensoprograma de ensayos de laboratorio y estudios de terreno en el granito Lac du Bonnet, de excelente cali-dad geotcnica, indican, de acuerdo a lo expuesto por Martin & Chandler [7], que la resistencia in situ deesta roca es slo del orden del 70% de la resistencia medida en el laboratorio. Parece ser que esto se


36/216



36

Tabla 1 : ESTIMACIN EN TERRENO DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIN UNIAXIAL

Clase(a)Calificacin de

la roca segn suresistencia

Resistenciauniaxial( MPa )

Indice decarga

puntual( MPa )

Estimacin en terrenode la resistencia

Ejemplos

R6 ExtremadamenteResistente 250 10

Golpes de martillo geolgico slocausan descostramientos superfi-ciales en la roca.

Basalto fresco, chert,diabasa, gneiss, granito,cuarcita.

R5 Muy Resistente 100250 410Un trozo de roca requiere variosgolpes de martillo geolgico parafracturarse.

Anfibolita, arenisca, ba-salto, gabro, gneiss,granodiorita, caliza,mrmol, riolita, toba.

R4 Resistente 50100 24Un trozo de roca requiere ms deun golpe con el martillo geolgicopara fracturarse.

Caliza, mrmol, filitas,arenisca, esquistos, pi-zarras.

R3Moderadamente

Resistente2550 12

Un trozo de roca puede fracturarsecon un nico golpe del martillo ge-olgico, pero no es posible descos-trar la roca con un cortaplumas.

Arcillolita, carbn, con-creto, esquistos, piza-rras, limolitas.

R2 Dbil 525

(b)

Un golpe con la punta del martillogeolgico deja una indentacin su-perficial. La roca puede ser desco-strada con una cortaplumas perocon dificultad.

Creta, sal mineral, pota-

sio.

R1 Muy Dbil 15

La roca se disgrega al ser golpeadacon la punta del martillo geolgico.La roca puede ser descostrada conun cortaplumas.

Roca muy alterada omuy meteorizada.

R0Extremadamente

Dbil0,251

La roca puede ser indentada con laua del pulgar.

Salbanda arcillosa dura.

(a) Clases segn Brown [2].

(b) Para rocas con una resistencia en compresin uniaxial menor que 25 MPa los resultados del ensayo de carga puntual son pococonfiables.

debe a que el dao resultante del microfracturamiento de la roca se inicia y desarrolla intensidades crti-cas en niveles de esfuerzo ms bajos en terreno que en las pruebas de laboratorio, realizadas stas lti-mas con razones de carga ms altas y sobre especmenes ms pequeos.

Las rocas anisotrpicas y foliadas como las pizarras, esquistos y filitas, cuyo comportamiento es domina-do por planos debilidad, clivaje o esquistosidad, los cuales estn muy poco espaciados, presentan espe-ciales dificultades para la determinacin de su resistencia en compresin no confinada.

Salcedo [8] presenta los resultados de una serie de ensayos de compresin no confinada sobre probetasde direccin orientada de una filita graftica de Venezuela. Estos resultados se resumen en Figura 1. Seobservar que la resistencia en compresin no confinada de este material puede variar en un factor delorden de 5, dependiendo de la direccin de la carga. Evidencias del comportamiento de esta filita graf-tica en terreno sugieren que las propiedades del macizo rocoso dependen de la resistencia en la direccinparalela a los planos de esquistosidad ms que en la direccin normal a sta.

Al definir el valor de cipara rocas foliadas, se debe decidir si usar el valor ms alto o el ms bajo de laresistencia en compresin no confinada, conforme con resultados como los que se muestran en Figura 1.La composicin mineralgica, el tamao del grano, el grado de metamorfismo y la historia tectnica sonfactores que desempean un rol en las caractersticas del macizo rocoso.


37/216



37

Tabla 2 : VALORES DE LA CONSTANTE mi DE LA ROCA INTACTA PARA DISTINTOS TIPOS DE ROCA(LOS VALORES ENTRE PARNTESIS CORRESPONDEN A ESTIMACIONES)

Tipo deRoca

Clase GrupoTextura

Gruesa Media Fina Muy Fina

SEDIMENTARIAS

ClsticasConglomerado(22) Arenisca19 Limolita9 Arcillolita4

---------- Grauwaca ----------(18)

No Clsticas

Orgnicas

---------- Creta ----------7

---------- Carbn ----------( 821 )

CarbonatosBrechas

( 20 )

CalizaEspartica

(10)

CalizaMicrtica

8

QumicasYeso

16Anhidrita

13

METAMORFICAS No Foliadas Mrmol

9Rocas Crneas

(19)Cuarcita

24

Levemente FoliadasMigmatita

(30)Anfibolita

25 - 31Milonitas

(6)

FoliadasGneiss

33Esquistos

48Filitas(10)

Pizarras9

IGNE

AS Intrusivas

Granito33

Riolita(16)

Obsidiana(19)

Claras Granodiorita(30)

Dacita(17)

Diorita(28)

Andesita19

OscurasGabbro

27Dolerita

(19) Basalto(17)Norita

22

Extrusivas PioroclsticasAglomerados

(20)Brechas

(18)Tobas(15)

Los autores no pueden ofrecer ninguna gua exacta sobre la eleccin de ci, pero proponen que el valormximo se debera de usar para los macizos rocosos duros y bien trabados, cual el caso de las pizarrasde buena calidad. Por otra parte, los valores ms bajos de la resistencia en compresin uniaxial se deber-an usar para el caso de macizos rocosos de mala calidad y tectnicamente alterados, como son las filitas

grafticas analizadas por Salcedo [8].

La influencia del tamao de la muestra en la resistencia de la roca ha sido ampliamente discutida en la li-teratura geotcnica y, se supone, generalmente, que existe una disminucin significativa de la resistenciaa medida que aumenta el tamao de la muestra. Apoyndose en un anlisis de datos publicados, Hoek

& Brown [1] sugieren que la resistencia en compresin uniaxial cd, de una muestra de roca con un di-

metro de d mm, est relacionada con la resistencia en compresin uniaxial c50, de una muestra de di-metro 50 mm, de acuerdo con la ecuacin (5) :


38/216



38

)5(50

18,0

50

d

ccd

Esta relacin junto con los datos en los cuales se bas, se ilustran en Figura 2.

Los autores sugieren que la disminucin de la resistencia se debe a la mayor oportunidad de falla queexiste, a travs y alrededor de los granos que corresponden a los bloques de construccin de la rocaintacta, ya que stos son incluidos cada vez en mayor nmero a medida que aumente el tamao de laprobeta ensayada. As, cuando eventualmente la probeta incluya un nmero suficientemente grande degranos, la resistencia alcanzar un valor constante.

Medhurst & Brown [10] presentan los resultados de ensayos triaxiales de laboratorio sobre muestras decarbn de capacidad calrica media, con dimetros de 61, 101, 146 y 300 mm, las cuales tenan un grandesarrollo de planos de clivaje y procedan de la mina Moura, en Australia. Los resultados de estos ensa-yos se resumen en Tabla 3 y Figura 3.

Tabla 3 : RESISTENCIA PEAK DEL CARBN DE MOURA, AUSTRALIAEN TRMINOS DEL CRITERIO EXPRESADO POR LA ECUACION (1)PARA UN

CI DE 32,7MPADimetro Probeta

( mm )mb s a

61 19.4 1.0 0.5101 13.3 0.555 0.5146 10.0 0.236 0.5300 5.7 0.184 0.6

Macizo Rocoso 2.6 0.052 0.65

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Angle of schistosity to loading direction - degrees

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Compressivestrength-

MPa

Figura 1 : Influencia de la direccin de carga en la resis-tencia de la filita graftica ensayada por Salce-do [4]. 0 50 100 150 200 250 300

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Un

iaxialcompressivestrengthofspecimeno

fdiameterd

Unia

xialcompressivestrengthof50mm

diameterspecimen

Specimen diameter d - mm

MarbleLimestoneGranite

BasaltBasalt-andesite lavaGabbroMarble

GraniteNorite

Quartz diorite

Figura 2 : Influencia del tamao de la probeta en la resis-tencia uniaxial de la roca intacta (tomada deHoek & Brown [1])


39/216



39

A diferencia de otras rocas, el carbn mineral es deorigen orgnico y, por lo tanto, tiene constituyentes ypropiedades nicas. A menos que estas propiedadessean reconocidas y tomadas en cuenta al caracterizaral carbn, los resultados de cualquier anlisis ex-

hibirn una gran cantidad de dispersin. Medhurst,Brown & Trueman [9] descubrieron que, tomando encuenta el brillo que refleja la composicin y el clivajedel carbn, es posible diferenciar las caractersticasmecnicas de diferentes carbones.

INFLUENCIA DEL TAMAO DE LA MUESTRA

Los resultados obtenidos por Medhurst & Brown [10]revelan una disminucin significativa de la resistenciaa medida que aumenta el tamao de la muestra. Estose atribuye a los efectos del espaciamiento de las fisu-ras verticales. Para este tipo de carbn, las fisurasverticales persistentes estn espaciadas de 0,3 a 1,0m, mientras que las fisuras verticales de poca persis-tencia, que estn dentro de bandas de carbn lustroso(vitrain) y corresponden a tipos litolgicos particulares(lithotypes), definen bloques de 1 cm o menos. Este fi-suramiento (cleating) da por resultado un tamaocrtico de la muestra de alrededor de 1 m, sobre elcual la resistencia permanece constante.

Es razonable ampliar este argumento ms all y suge-rir que, cuando se trata de macizos rocosos a gran es-cala, la resistencia alcanzar un valor constante en lamedida en que el tamao de los trozos individuales dela roca sean suficientemente pequeos con respecto

altamao total de la estructura a considerar.

Esta sugerencia est ilustrada en Figura 4, en la cual se muestra la transicin desde una muestra de rocaintacta isotrpica a un macizo rocoso altamente anisotrpico, en el cual la falla es controlada por una odos discontinuidades, o hasta un macizo rocoso isotrpico por su fuerte grado fracturamiento.

El criterio de falla de Hoek-Brown, el cual considera roca isotrpica y se orienta al comportamiento delmacizo rocoso, debera ser aplicado solamente a aquellos macizos rocosos en los cuales existe unnmero suficiente de discontinuidades estrechamente espaciadas, de modo tal que es posible suponerun comportamiento isotrpico de la envolvente de falla sobre el conjunto de discontinuidades.

El criterio de Hoek-Brown no se debera usar donde el tamao de los bloques, definidos por las disconti-

nuidades, sea del mismo orden que el de la estructura que se est analizando. En este caso, la estabili-dad de la estructura debera analizarse considerando el comportamiento de los bloques y cuas.

Por otra parte, cuando el talud o la excavacin subterrnea es grande y el tamao del bloque es pequeo,en trminos comparativos, el macizo rocoso se puede tratar como un material de Hoek-Brown (o sea, sise puede aplicar el criterio de Hoek-Brown).

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Axialstrength

'-

MPa

1

Confining pressure ' - MPa 3

61

101

146

300

mass

Sample diameter (mm)

Figura 3 : Resistencia peak del carbn de la MinaMoura en Australia (tomada de Medhurst &Brown [6]).


40/216



40

INDICE GEOLGICO DE RESISTENCIA

La resistencia de un macizo rocoso fractu-rado depende de las propiedades de lostrozos o bloques de roca intacta y, tam-

bin, de la libertad de stos para deslizary girar bajo distintas condiciones de es-fuerzo. Esta libertad est controlada porel perfil geomtrico de los trozos o blo-ques de roca intacta, as como tambin,por la condicin de las superficies que se-paran dichos trozos o bloques. Los trozosde roca angulosos, con caras definidaspor superficies lisas y abruptas, producenun macizo rocoso mucho ms competenteque uno que contenga bloques comple-tamente rodeados por material intemperi-zado y/o alterado.

El Indice Geolgico de Resistencia (GSI),propuesto por Hoek [11] y Hoek, Kaiser &Bawden [12], proporciona un sistema paraestimar la disminucin de la resistenciaque presentara un macizo rocoso con di-ferentes condiciones geolgicas. Estesistema se presenta en Tablas 4 y 5. Laexperiencia ha demostrado que la Tabla 4es suficiente para las observaciones deterreno, ya que slo es necesario mencionar el cdigo de la letra que identifica cada categora de macizorocoso. Luego, estos cdigos se pueden usar para estimar el valor GSIen la Tabla 5. Una vez que se haestimado el Indice Geolgico de Resistencia, se pueden calcular los parmetros que definen las carac-tersticas de resistencia del macizo rocoso en la forma siguiente :

)6(28

100exp

GSI

mm ib

Para un GSI25, o sea en el caso de macizos rocosos de una calidad no peor que mala, se aplica el cri-terio original de Hoek-Brown de la siguiente manera :

)7(9

100exp

GSI

s

y)8(5,0a

Para un GSI25, o sea en el caso de macizos rocosos de muy mala calidad, se aplica el criterio modifi-cado de Hoek-Brown :

)9(0s y

)10(200

65,0

GSIa

Figura 4 : Diagrama idealizado que muestra la transicin desde unacondicin de roca intacta a la de un macizo rocoso muyfracturado, en la medida que aumenta el tamao de lamuestra considerada.

ROCA INTACTA

MACIZO CON UNUNICO SET DE

DISCONTINUIDADES

MACIZO CONDOS SETS DE

DISCONTINUIDADES

MACIZOROCOSO

FRACTURADO

MACIZO ROCOSOMUY

FRACTURADO


41/216



41

Tabla 4 : CARACTERIZACIN GEOTCNICA DEL MACIZO ROCOSO SEGN EL GRADO DETRABAZN DE LOS BLOQUES O TROZOS DE ROCA Y LA CONDICIN DE LASDISCONTINUIDADES (1)

(1) En versiones anteriores de esta tabla se utilizaron los trminos FRACTURADO Y CIZALLADO (BLOCKY/SEAMY) yMOLIDO (CRUSHED), siguiendo la terminologa usada por Terzaghi [9]. Sin embargo, estos trminos han provocado con-fusin y los mismos han sido reemplazados, en esta tabla, por FRACTURADO Y PERTURBADO (BLOCKY/DISTURBED),que refleja en mejor forma el aumento de mobilidad de un macizo rocoso que ha sufrido plegamientos y/o fallamientos, yDESINTEGRADO (DISINTEGRATED), que incluye un mayor rango de tamaos y formas de clastos o trozos de roca.

DISMINUYE

LA

TRABAZON

DE

LO

S

BLOQUES

DE

ROCA

DESINTEGRADO(DISINTEGRATED)

MACIZO ROCOSO MUY FRACTURADO Y

QUEBRADO, CONFORMADO POR UNCONJUNTO POBREMENTE TRABADO DEBLOQUES Y TROZOS DE ROCA,

ANGULOSOS Y TAMBIN REDONDEADOS

FRACTURADO Y PERTURBADO(BLOCKY / DISTURBED)

MACIZO ROCOSO PLEGADO Y/O AFECTADO PORFALLAS, CONFORMADO POR TROZOS O BLOQUES

DE ROCA DE VARIAS CARAS,ANGULOSOS YDEFINIDOS POR LA INTERSECCION DE NUMEROSOS

SETS DE ESTRUCTURAS.

FUERTEMENTE FRACTURADOEN BLOQUES

(VERY BLOCKY)MACIZO ROCOSO ALGO PERTURBADO, CONFOR-

MADO POR TROZOS O BLOQUES DE ROCA TRABADOS,DE VARIAS CARAS,ANGULOSOS Y DEFINIDOS POR

CUATRO O MAS SETS DE ESTRUCTURAS.

FRACTURADO EN BLOQUES(BLOCKY)

MACIZO ROCOSO CONFORMADO POR TROZOSO BLOQUES DE ROCA BIEN TRABADOS,

DE FORMA CBICA Y DEFINIDOS POR TRES

SETS DE ESTRUCTURAS, ORTOGONALES ENTRE S.

ESTRUCTURA DEL MACIZO ROCOSOEMPEORA LA CONDICION

DE LAS DISCONTINUIDADES

M

UY

BUENA

Su

perficiesrugosasydecajasfrescas(sinsealesde

intemperizacinnidealteracin)

BUENA

Su

p

primer taller geotécnico interdivisional, división chuquicamata de codelco chile

Documents