tablas geomecanicas

2012 UNIVERSIDAD NACIONAL

DE CAJAMARCA ORBASA

TABLAS GEOMECNICAS [ ]Tablas que se utilizan para la caracterizacin de una macizo rocoso en campo

TABLAS DETERMINATIVAS PARA LA CARACTERIZACIN GEOMECNICA DE UN MACIZO ROCOSO

ORBASA 1

Tabla 1. Correccin por la posicin del martillo de Schmidt.

REBOTE (R) HACIA ABAJO HACIA ARRIBA HORIZONTAL

A= - 90 a = - 45 a = + 90 a = + 45 a = 0

10

20

30

40

50

60

0

0

0

0

0

0

- 0.8

- 0.9

- 0.8

- 0.7

- 0.6

- 0.4

-

- 8.8

- 7.8

- 6.6

- 5.3

- 4.0

-

- 6.9

- 6.2

- 5.3

- 4.3

- 3.3

- 3.2

- 3.4

- 3.1

- 2.7

- 2.2

- 1.7

Tabla 2. Determinacin de la Resistencia en Campo.

*CLASE RESISTEN

CIA

RESISTENCIA

UNIAXIAL

MPa

NDICE DE

CARGA

PUNTUAL

MPa

ESTIMACIN DE LA

RESISTENCIA EN EL

CAMPO

EJEMPLOS

R6

Extremada

mente

Resistente

> 250 > 10

Solo se pueden romper

esquirlas de la roca con el

martillo de gelogo.

Basalto, Diabasa

Gneiss, Granito,

curacita, Chert.

R5 Muy

Resistente 100 - 250 4 10

Se necesitan muchos golpes

con el martillo de gelogo

para romper la muestra.

Anfibolita,

arenisca

Gneiss, Grabo.

Granodiorita,

Basalto.

R4 Resistente 50 - 100 2 4 Se necesita ms de un golpe

con el martillo de gelogo

para romper la muestra

Caliza, Mrmol

Esquisto,

arenisca.

R3

Moderada

mente

Resistente

25 - 50 1 - 2

No se puede rayar o

desconchar con una navaja,

las muestras se pueden

romper con un golpe firme

con el martillo.

Concreto,

Esquisto,

carbn,

Siltstone.

R2 Dbil 5.0 - 25

**

Puede desconcharse con

dificultad con Una navaja,

se pueden hacer marcas

poca profundas golpeando

fuertemente la roca con la

punta del martillo.

Creta, marga,

Yeso, Esquisto,

Shale.

R1 Muy dbil 1.0 - 5.0

Deleznable bajo golpes

fuertes con la punta del

martillo de gelogo puede

desconcharse con una

navaja.

Roca alterada,

Shale.

R0

Extremada

mente

Dbil

0.25 - 1 Rayado por la ua del dedo

pulgar.

Falla delgada

rgida.

* Clases segn Brown (1981).


ORBASA 2

Tabla 3. Clasificacin de Deere para el macizo rocoso por el espaciamiento de las

discontinuidades.

DESCRIPCIN ESPACIAMIENTO ESPACIO DE JUNTAS TIPO MACIZO ROCOSO

Muy ancho

Ancho

Moderadamente cerrado

Cerrado

Muy cerrado

> 3 m

1 - 3 m

0.3 - 1 m

50 - 300 mm

< 50 mm

Slido

Masivo

En bloques

Fracturado

Machacado

Tabla 4. Clasificacin de las discontinuidades teniendo en cuenta su separacin

DESCRIPCIN SEPARACIN

Abierta > 5 mm

Moderadamente abierta 1 - 5 mm

Cerrada 0.1 1 mm

Muy cerrada < 0.1

Figura 1. Esquema para la determinacin del JRC. Barton, 1977

Tabla 5. Grados de rugosidad de las discontinuidades

RUGOSIDAD VALOR

MUY RUGOSA 99 100

RUGOSA 87 98

MODERADAMENTE RUGOSA 81 86

SUPERFICIE SUAVE 60 80

ESPEJO DE FALLA 50 59


ORBASA 3

Tabla 6. Grado de meteorizacin ISRM (1981)

TRMINO DESCRIPCIN GRADO

ROCA FRESCA

No presenta signos visibles de meteorizacin en la roca: tal

vez una leve decoloracin en las superficies de las

discontinuidades mayores.

I

LEVEMENTE

METEORIZADA

La decoloracin indica meteorizacin de lar roca y en las

superdicies de las discontinuidades. La roca en su totalidad

puede estar decolorada po la meteorizacon u puede estar

externamente algo ms dbil. Que en su condicin fresca.

II

MODERADAMENTE

METEORIZADA

Menos de la mitad de la roca est descompuesta y/o

desintegrada como un suelo. La roca fresca o decolorada se

puede presentar como colpas o testigos continuos.

III

MUY

METEORIZADA

Ms de la mitad de la roca est descompuesta y/o

desintegrada como un suelo. La roca fresca o decolorada se

puede presentar como colpas o testigos discontinuos.

IV

COMPLETAMENTE

METEORIZADA

Toda la roca esta descompuesta est descompuesta y/o

desintegrada como un suelo. La estructura original del

macizo an se mantiene en gran parte intacta.

V

SUELO RESIDUAL

Toda la roca est convertida como suelo. La estructura del

macizo y la fbrica del material estn destruidas. Existe un

gran cambio de volumen, sin embargo el suelo no ha sido

transportado significativamente.

VI

Tabla 7. Descripcin del relleno de las discontinuidades.

RELLENO DESCRIPCIN

FINO Materia principalmente de grano fino con escasos fragmentos de

mayor tamao. Presenta limos y arcilla.

MEDIO

Es aquel que presenta una mezcla de arenas o suelo y fragmentos

de roca ms grueso, siendo en general los fragmentos, menores o

iguales al radio de la seccin del testigo.

GRUESO

Predominantemente los fragmentos de tamao superior al radio

del testigo, pero se presentan como trozos donde no se puede

reconstruir el cilindro original de perforacin.

Tabla 8. Clasificacin de las discontinuidades segn su orientacin

RUMBO PERPENDICULAR AL EJE RUMBO PARALELO AL

EJE DEL TNEL

BUZAMIENTO

0-20

(Independiente

del Rumbo)

Direccin segn

Buzamiento

Direccin contra

Buzamiento

Buzamiento

45-90

Buzamiento

20-45

Buzamiento

45-90

Buzamiento

20-45

Buzamiento

45-90

Buzamiento

20-45

Muy

Favorable Favorable Regular Desfavorable

Muy

Desfavorable Regular Desfavorable

Esta clasificacin no es aplicable a rocas expansivas fluyentes.


ORBASA 4

RQD

( )

( )

Tabla 9. Calidad del macizo rocoso en funcin al RQD

R.Q.D (%) CALIDAD DE LA ROCA

< 25 Muy mala

25 50 Mala

50 75 Regular

75 90 Buena

90 100 Excelente

Q DE BARTON

Tabla 3. ndice de Calidad de la Roca (RQD)

NDICE DE CALIDAD RQD OBSERVACIONES

A. Muy mala 0 25 1.- cuando RQD 10, incluyendo cero; se puede utilizar el valor 10 para el RQD.

2.- Intervalos de 5 para RQD, sea 100, 95, 90 son

precisos.

B. Mala 25 50

C. Regular 50 75

D. Buena 75 90

E. Excelente 90 100

Tabla 4. Nmero de familias de discontinuidades.

NUMERO DE FAMILIAS OBSERVACIONES A.- Masivo, sin o con pocas juntas 0.5 - 1

1.- Para cruces en tneles

utilizar ( 3 )

2.- Para Portales utilizar ( 2 )

B.- Una familia de juntas 2

C.- Una familia y algunas juntas ocasionales 3

D.- Dos familias de juntas 4

E.- Dos familias y algunas juntas 6

F.- Tres familias de juntas 9

G.-Tres familias y algunas juntas 12

H.-Cuatro familias o ms, roca muy fracturada. 15

I.- Roca triturada terrosa 20


ORBASA 5

Tabla 5. Rugosidad de las discontinuidades

RUGOSIDAD OBSERVACIONES - Contacto entre las dos caras de la junta

- Contacto entre las dos caras de la junta

mediante un desplazamiento lateral 10 cm

1.- Se aade 1.0 si el

espaciamiento medio juntas

es mayor de 3 m.

2.- = 0.5 se puede usar Para juntas de friccin Planas y

que tengan alineaciones

orientadas para resistencia

mnima.

A.- Juntas discontinuas 4

B.- Junta rugosa o irregular ondulada 3

C.- Suave ondulada 2

D.- Espejo de falla, ondulada 1.5

E.- Rugosa o irregulares plana 1.5

F.- Suave plana 1

G.- Espejo de falla o superficie de friccin

plana. 0.5

- Sin contacto entre las dos caras de la junta

desplazados lateralmente

H.- Zona que contiene minerales arcillosos

de espesor suficientemente gruesa para

impedir el contacto entre las dos caras.

1

I.- Zona arenosa con grava o roca triturada

suficientemente gruesa para impedir el

contacto entre las dos caras de la junta.

1


ORBASA 6

Tabla 6. Alteracin de las discontinuidades

ALTERACIN (Aprox.) OBSERVACIONES - Contacto entre las dos caras de la junta.

1.- Los valores de el ngulo De friccin

residual, se indican

como gua

aproximada de las

propiedades

mineralgicas de los

productos de la

alteracin si es que

estn presentes.

A.- Junta sellada, dura, sin reblandecimiento,

relleno impermeable, ej. Cuarzo. 0.75

B.- Caras de la junta nicamente manchadas. 1 25 - 35

C.- Las caras de la junta estn alteradas

ligeramente y contienen minerales no

blandos, partculas de arena, roca

desintegrada libre de arcilla.

2 25 - 30

D.- Recubrimiento de limo o arena arcillosa,

pequea fraccin arcillosa no blanda. 3 20 - 25

E.- Recubrimiento de minerales arcillosos

blandos o de baja friccin, ej. Caolinita,

mica, clorita, talco, y pequeas cantidades de

arcillas expansivas, los recubrimientos son

discontinuos con espesores de 1 2 mm

4 8 - 16

- Contacto entre las dos caras de la junta con

menos de 10 cm de desplazamiento lateral.

F.- Partculas de arena, roca desintegrada, libre

de arcilla. 4 25 - 30

G.- Fuertemente sobreconsolidados, rellenos de

minerales arcillosos no reblandecidos.

Los recubrimientos son continuos menores

de 5 mm de espesor.

6 16 - 24

H.- Sobreconsolidacin media a baja,

reblandecimiento, relleno de mineral

arcilloso.

Los recubrimientos son continuos menores

de 5 mm de espesor.

8 8 - 16

I.- Relleno de arcillas expansivas ej.

Montmorillonita, de espesor continuo de

5mm. El valor depende del porcentaje de partculas del tamao de la arcilla expansiva.

8 12 6 - 12

- No existe contacto entre las dos caras de la

junta cuando esta es cizallada.

J.- Zonas o bandas de roca desintegrada o

machacada y arcilla.

6 8 8 - 12

6 - 24

K.- Zonas blandas de arcilla limosa o arenosa

con pequea fraccin de arcilla sin

reblandecimiento.

5 6 - 24

L.- Zonas o capas gruesas de arcilla. 10 13 13 - 20

6 - 24


ORBASA 7

Tabla 14. Factor de reduccin por presencia de agua en las discontinuidades.

PRESENCIA DE AGUA EN LAS

DISCONTINUIDADES

Presin del

agua (Kg / cm2)

OBSERVACIONES

A.- Excavaciones secas o de fluencia poco

importante, menos de 5 l/min. Localmente. 1 < 1

1.- Los factores de C

a E, son

estimaciones

aproximadas

aumenta si se instalan drenes.

2.- Los problemas

especiales

causados por la

presencia de hielo

no se toman en

consideracin.

B.- Fluencia o presin media, ocasional lavado

de los rellenos de las juntas. 0.66 1 - 2.5

C.- Fluencia grande o presin alta, considerable

lavado de los rellenos de las juntas. 0.33 2.5 - 10

D.- Fluencia o presin de agua

excepcionalmente altas con las voladuras

disminuyendo con el tiempo.

0.1 - 0.2 > 10

E.- Fluencia o presin de agua

excepcionalmente alta y continua, sin

disminucin.

0.05 - 0.1 > 10

Tabla 15. Factor de reduccin de esfuerzos.

FACTOR DE REDUCCIN DE ESFUERZOS SRF OBSERVACIONES

Zonas dbiles que intersectan la excavacin y pueden

causar cadas de bloques, segn avanza la misma.

1.- Redzcanse estos valores

SRF de 25%-50% si las

zonas de fractura solo se

intersectan pero no cruzan

la excavacin.

A.- Varias zonas dbiles conteniendo arcilla o roca

desintegrada qumicamente, roca muy suelta alrededor

(cualquier profundidad).

10

B.- Solo una zona dbil conteniendo arcilla o roca

desintegrada qumicamente (profundidad de excavacin

menor de 50 m.).

5

C.- Solo una zona dbil conteniendo arcilla o roca

desintegrada qumicamente (profundidad de excavacin

mayor de 50 m.).

2.5

D.- Varias zonas de fractura en roca competente (libre de

arcilla), roca suelta alrededor (cualquier profundidad). 7.5

E.- Solo una zona fracturada en roca competente (libre de

arcilla), (profundidad de excavacin menor de 50 m.). 5

F.- Solo una zona fracturada en roca competente (libre de

arcilla), (profundidad de excavacin mayor de 50 m.). 2.5

G.- Juntas abiertas sueltas, muy fracturadas, etc. (cualquier

profundidad). 5

- Roca Competente, problemas de

esfuerzos. / /

2.- Para un campo virgen de

esfuerzos fuertemente

anisotrpico, medidas:

cuando 5 < / < 10, redzcase: a 0.8 la y el . Cuando y >10, redzcase: a 0.6 la y el .

donde:

= Resistencia Compresiva.

= Esfuerzo a la traccin = Esfuerzo Principal

Mayor.

H.- Esfuerzo bajo, cerca de la

superficie. > 200 > 13 2.5

I.- Esfuerzo medio. 200-10 13-0.66 1.0

J.- Esfuerzo grande, estructura muy

cerrada (generalmente favorable

para la estabilidad. Pude ser des

favorable para la estabilidad de los

hastales)

10-5 0.66-

0.33 0.5-2

K.- Desprendimiento moderado de la

roca masiva. 5-2.5

0.33-

0.16 05-10

L.- Desprendimiento intenso de la roca

masiva. < 2.5 < 0.16 10-20


ORBASA 8

- Roca fluyente, flujo plstico de roca incompetente bajo

la influencia de altas presiones litostticas.

= Esfuerzo Principal Menor.

3.- Hay pocos casos reportados

donde el techo debajo de la

superficie sea menor que el

ancho del claro. Se sugiere

Que el SRF sea aumentado

de 2.5 a 5 para estos casos,

ver H

M.- Presin de flujo moderado. 5-10

N.- Presin de Flujo Intenso. 10-20

- Roca expansiva, actividad qumica expansiva

dependiendo de la presencia de agua.

O.- Presin de expansin Moderado. 5-10

P.- Presin de expansin Intensa. 10-15

Tabla 16. Calidad del macizo rocoso mediante el clculo de Q

Q CALIDAD

0.001 0.01 Excepcionalmente mala

0.01 0.1 Extremadamente mala

0.1 1 Muy mala

1 4 Mala

4 10 Regular

10 40 Buena

40 100 Muy buena

100 400 Extremadamente buena

400 -1000 Excepcionalmente buena

RMR

Tabla 17. Diferencias entre RMR76 Y RMR89

PARMETRO RMR76 RMR89

RQD y Espaciado de las

discontinuidades 8 50 8 40

Condicin de las

discontinuidades 0 25 0 30

Presencia de agua subterrnea 0 10 0 15


ORBASA 9

Tabla 18. Parmetros y rango de valores para la clasificacin geomecnica RMR76. Bieniawski. 1976

PARMETROS ESCALA DE VALORES

1

Resistencia de la

roca intacta

Carga puntual 80 kg/cm 40 80 kg/cm 20 40 kg/cm 10 20 kg/cm 10 kg/cm

Compresin

simple 2000 Kg/cm

1000 2000 Kg/cm

500 1000 Kg/cm

250 500 Kg/cm 100 250 Kg/cm

30 100 Kg/cm

10 30 Kg/cm

VALOR 15 12 7 4 2 1 0

2 RQD 90 100 % 75 90 % 50 75 % 25 50 % 25%

VALOR 20 17 13 8 3

3 Espaciado de Juntas 3 m 1 3 m 0.3 1 m 50 300 mm 50 mm

VALOR 30 25 20 10 5

4 Condicin de Juntas

Muy rugosas

sin

continuidad

cerradas

Paredes de

roca dura

Ligeramente

rugosa, < 1 mm

de separacin

Paredes de roca

dura

Ligeramente

rugosa, < 1 mm

de separacin

Paredes de roca

suave

Espejo de falla o

relleno de espesor

< 5mm abiertos

1-5mm

Fisuras Continuas

Relleno blando de espesor

>5mm. abiertas >5 mm

Fisuras continuas

VALOR 25 20 12 6 0

5

Aguas

Subterrneas

Cant. Infiltracin

10 m. de tnel Ninguna 25 litros/min

25 125 litros/min

>125 litros/min.

Presin de agua /

Esfuer. principal Cero 0.0 0.2 0.2 0.5 0.5

Situacin General Totalmente Seco Solo hmedo

agua insterst.

Ligera presin de

agua Serios problemas de agua

VALOR 10 7 4 0


ORBASA 10

Tabla 19. Parmetros y rango de valores para la clasificacin geomecnica RMR89. Bieniawski. 1989

PARMETRO RANGO DE VALORES

1

Resistencia de la

roca intacta

Ensayo Carga

puntual > 10 MPa 4 10 MPa 2 4 MPa 1 2 MPa

Compresin simple > 250 MPa 100 250 MPa 50 100 MPa 25 50 MPa 5 25 MPa

1 5 MPa

< 1 MPa

VALOR 15 12 7 4 2 1 0

2 RQD 90 100 % 75 90 % 50 75 % 25 50 % < 25%

VALOR 20 17 13 8 3

3 Espaciado de las discontinuidades > 2 m 0.6 2 m 0.2 0.6 m 6 20 cm < 6 cm

VALOR 20 15 10 8 5

4

Est

ad

o d

e la

s d

isco

nti

nu

ida

des

Longitud de la

discontinuidad < 1 m 1 3 m 3 10 m 10 20 m > 20 m

VALOR 6 4 2 1 0

Abertura Nada < 0.1 mm 0.1 1.0 mm 1 5 mm > 5 mm

VALOR 6 5 3 1 0

Rugosidad Muy rugosa Rugosa Ligeramente

rugosa Ondulada Suave

VALOR 6 5 3 1 0

Relleno Ninguno Relleno Duro

< 5 mm

Relleno Duro

> 5 mm

Relleno Blando

< 5 mm

Relleno Blando

> 5 mm

VALOR 6 4 2 2 0

Alteracin Inalterada Ligeramente

alterada

Moderadamente

alterada Muy alterada Descompuesta

VALOR 6 5 3 1 0

VALOR 30 23 13 6 0

5

Flujo de agua en

las

discontinuidades

Relacin

P agua / principal 0 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.5 > 0.5

Condiciones

Generales

Completamente

secas

Ligeramente

Hmedas Hmedas Goteando Agua fluyendo

VALOR 15 10 7 4 0


ORBASA 11

Tabla 20. El valor de correccin por la orientacin de las discontinuidades

Orientacin de rumbo y

buzamiento de las fisura

Muy

favorable Favorable Regular Desfavorable

Muy

desfavorable

Valores

Tneles

Cimentaciones

Taludes

0

0

0

- 2

- 2

- 5

- 5

- 7

- 25

- 10

- 15

- 50

- 12

- 25

- 60

El RMR se calcula sumando los valores de lo parmetros mencionados

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Tabla 21. Calidad del macizo rocoso en funcin del RMR

CLASE RMR CALIDAD DE LA ROCA

I 81 100 Muy buena

II 61 80 Buena

III 41 - 60 Regular

IV 21 40 Mala

V 0 20 Muy mala

CORRELACIONES ENTRE LAS CLASIFICACIONES DE BIENIAWSKI (RMR) Y

BARTON (Q)

( ) ( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

SMR

( )


ORBASA 12

Tabla 22. Factor de ajuste para las juntas (Romaa, 1992)

Donde: P = Falla Plana = Direccin de Buzamiento del talud. = Buzamiento del talud.

T = Falla por Vuelco. = Direccin de Buzamiento de las discontinuidades. = Buzamiento de las discontinuidades.

Tabla 23. Factor de ajuste segn el mtodo de excavacin (Romaa, 1992)

FACTOR

MTODO DE EXCAVACIN

TALUD

NATURAL PRECORTE

VOLADURA

SUAVE

VOLADURA

NORMAL

VOLADURA

DEFICIENTE

EXCAVACIN

MECNICA

+ 15 + 10 + 8 0 - 8 0

Tabla 24.Clases de estabilidad segn el SMR (Romaa, 1992)

CLASE V IV III II I

SMR 0 - 20 21 - 40 41 - 60 61 - 80 81 - 100

Descripcin Muy Mala Mala Normal Buena Muy Buena

Estabilidad Totalmente Inestable Inestable Parcialmente Estable Estable Totalmente Estable

Fallas Grandes roturas por planos

continuos o por masa

Juntas o grandes

cuas

Algunas juntas o

muchas cuas Algunos bloques Ninguna

Tratamiento Reexcavacin Correccin Sistemtico Ocasional Ninguno

CASO MUY FAVORABLE FAVORABLE NORMAL DESFAVORABLE MUY DESFAVORABLE

P

T

| | | |

> 30 30 - 20 20 - 10 10 - 5 < 5

P / T 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00

P < 20 20 - 30 30 - 35 35 - 45 > 45 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00

T 1 1 1 1 1 P

T

> 10

< 110

10 - 0

110 -120

0

> 120

0 - (-10)

---

< - 10

---

P / T 0 -6 -25 -50 -60


ORBASA 13

Tabla 25. Estabilidad del talud en funcin de SMR

SMR ESTABILIDAD

81 100 Totalmente estable

61 80 Estable

41 - 60 Parcialmente estable

21 60 Inestable

< 20 Totalmente inestable


ORBASA 14

Tabla 26. Clasificacin de la calidad del macizo rocoso segn el GSI

CLASE GSI CALIDAD DE LA ROCA

I 81 100 Muy buena

II 61 80 Buena

III 41 - 60 Regular

IV 21 40 Mala

V 0 20 Muy mala


ORBASA 15

RELACIONES ENTRE GSI Y RMR

RELACIONES ENTRE GSI Y Q

tablas geomecanicas

Documents