CARACTERIZACION GEOMECANICA MACIZO ROCOSOCALIZAS SECTOR LAS CALIZAS-NOBSA

Por:

NELSON SOTO CELY

HAROLD IVAN URRUTIA BONILLA

WILLIAM DAVID CHAPARO RIVERA

Presentado a:

INGENIERO GEOLOGO RAFAEL PEREZ

Esp. GEOTECNIA VIAL

En la materia:MECANICA DE ROCAS

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

ESCUELA DE INGENIERIA GEOLOGICASECCIONAL SOGAMOSO

NOVIEMBRE 2012

RESUMEN

Con el presente proyecto se pretende dar a conocer las carateristicas geomecanicas de la mina de caliza las caleras, del yacimiento que actualmente se encuentra en explotación, así como también resaltar los aspectos geológicos que intervienen en el proceso de formación rocoso de las calizas, y dar a conocer cuantitativamente su resistencia, la estratigrafía del terreno, y la geología entre otros.

INTRODUCCIÓN

El siguiente estudio se realizo con el fin de

mostrar los aspectos mas relevantes a la hora

de evaluar y caracterizar un macizo rocoso,

en este caso el ubicado en el municipio de

Nobsa.

La parte correspondiente a laboratorios,

expone la descripción física y mecánica del

macizo rocoso, siendo estos los principales

alcances que se desean resaltar en cada uno

de los informes realizados durante el

semestre, mediante una metodología la cual

propone visitas a campo con análisis in situ

de la matriz rocosa con posterior análisis de

las observaciones y mediciones de rumbo,

buzamiento y coordenadas de las diferentes

diaclasas expuestas en campo.

TOMA DE DATOS EN CAMPO

Estudiar, analizar y describir los diferentes

aspectos que se requieren a la hora de realizar

la caracterización de un macizo rocoso dando a

conocer su comportamiento geomecanico

mediante resultados obtenidos por medio de

ensayos de laboratorio y modelacion con

software especializado.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

4. FORMULACION DEL PROBLEMA

¿Cómo se realiza la caracterización geomecanica de

un macizo rocoso(caliza)? •Cimentaciones de edificios.•Estabilidad de taludes.•Construcción de muros y anclajes.•Excavaciones a cielo abierto o superficiales.•Excavaciones subterráneas y tuneles

5. OBJETIVOS

5.1. OBJETIVO GENERAL

Evaluar, caracterizar y clasificar el macizo rocoso mediante los diferentes parámetros mecánicos que presentan las “rocas calizas” localizadas en la vía Nobsa sector las Caleras, departamento de Boyacá, mediante ensayos de laboratorio.

5.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

5.2.1. Describir las características generales del afloramiento. 5.2.2 Obtener parámetros de resistencia de las discontinuidades, matriz y macizo rocoso5.2.3 Definir las características y propiedades a describir en campo para la caracterización del macizo rocoso. 5.2.4 Definir la caracterización global y clasificación geomecánica del macizo rocoso.

6. LOCALIZACIÓN GEOGRAFICA NOBSA FORMACION TIBASOSA

Fuente: http/google.com /images/boyaca

En el municipio de Nobsa se localiza la industria pesada y mediana más importante del departamento de Boyacá. Su estructura territorial se conforma longitudinalmente a través de la cadena montañosa de alto relieve y parte del valle que conforma el Río Chicamocha y la prolongación de la carretera central del Norte en una dirección oriente a occidente. El area de estudio se encuentra enmarcada dentro de las coordenadas:X= 1’128.429 Y=1’125.710 y X=1’128.444 Y= 1’125.725 X =1’128.437 Y=1’ 125.686 y X= 1’128.466 Y= 1‘125.669Altura promedio: 2565 m.s.n.m.

6.1 LOCALIZACION LOCAL.

Reconocimiento en campo

Recopilación de la Información

Levantamiento geológico local

• Levantamiento de diaclasas

• Identificación de estructuras

PASO1

Muestreo

PASO2

Análisis de Laboratorio

Análisis de Laboratorio

suelos y rocas

Resistencia a la

compresión Carga por

punta Angulo de

reposo Desgaste

Otros

PASO 3

Resultados de los

laboratorios

Caracterización del Macizo

ANALISIS DEL

MACIZO 7.METODOLOGIA

Características deL deposito:

Es una serie netamente calcarea , compuesta por una alternancia de bancos de calizas , margas , arcillolitas calcáreas y areniscas.Los principales bancos son 9 con espesores de 5 y 29 mts.El banco mas importante es el B en cuanto a la industria cementera local.Por analisis petrografico la caliza de studio es biomicrita ya que esta compuesta en promedio por un 54% de calcita micro cristalina, un 43% de elementos aloquímicos (fragmentos de fósiles) y un 3% de material terrígeno.En esta zona se encuentra la formación tibasosa

8. CARACTERISTICAS DEL AREA DE ESTUDIO.

Municipio de nobsa Fuente: Autores

VISTA FAMILIA DE DIACLASAS.

Discontinuidades de la masa rocosa.

 

 

 

Zona1

 

Zona2

 

Zona3

 

Zona4

 

Rumbo

 

S 9 W

 

S 25W

 

N 85 W

 

N9 W

 

Buzamiento

 

30 NW

 

15 NW

 

14 NE

 

15 NE

Discontinuidades de la masa rocosa.

Espaciado: La distancia promedio entre las discontinuidades es de 1 m

Persistencia: En promedio de 1 a 3 Rugosidad: los planos de

discontinuidad se presentan ligeramente rugosos.

Relleno: calcita aunque otras diaclasas no presentaban relleno.

Apertura: la apertura promedio variaba entre 1 y 3 cm.

Discontinuidades de la masa rocosa.

10. COBERTURA Y USO DEL SUELO.

El área correspondiente al estudio se presentan las siguientes coberturas: vegetal, conformada por bosques, arbustos, pastizales, cultivos y sus asociaciones. Cobertura degrada o erial conformada por tierras erosionadas, material rocoso en superficie, y explotaciones mineras; cobertura hídrica: quebradas, canales, humedales; y cobertura construida: conformada por organizaciones.En cuanto a los usos de la tierra se presentan: conservación, extracción de materiales para construcción, pastoreo, agricultura tradicional de sustancia a pequeña escala.

 

11. GEOLOGIA

Regionalmente afloran rocas sedimentarias cuyas edades oscilan entre los periodos geológicos cretáceo, terciario y cuaternario. La región oriental del departamento de Boyacá se encuentra sobre el flanco oriental de la cordillera oriental. Geológicamente se presentan dos provincias tectónicas separadas por la falla de soapaga, la cual pasa con dirección NE-SW por el costado oeste del municipio de Sogamoso. La primera provincia se encuentra ubicada al occidente denominada “macizo de floresta” y corresponde a una zona compleja levantada, la segunda ubicada al oriente, corresponde a la cobertura plegada, constituye el flanco occidental del anticlinal del chicamocha, formada por la serie neo cretácica-terciaria.

 

El área de estudio se encuentra en el límite

occidental del flanco del chicamocha presenta una

dirección NE-SW, controlando la orientación de las

estructuras presentes. En esta zona la serie

sedimentaria presenta varias deformaciones debido

a la intensa actividad tectónica y a la baja dureza de

las rocas, reflejadas en una serie de pliegues y

fallas de carácter regional y local lo cual hace de

esta zona un área de producción a canteras estable.

 12. ESTRATIGRAFÍALas rocas aflorantes en esta zona comprenden edades que abarcan desde el jurásico hasta el terciario y diversos tipos de depósitos cuaternarios.A continuación se describirán las características más importantes de la formación Tibasosa que se encuentra en la zona de estudio.12.1 FORMACIÓN TIBASOSA (Kit):En la zona estudiada la formación se divide claramente en tres miembros característicos. El inferior, predominante arenoso, presenta un conglomerado de base, seguido por intercalaciones de Limolitas moradas, azulosas y verdosas con areniscas friables de grano grueso, cuyos elementos son esencialmente de cuarzo, feldespato y fragmentos de rocas metamórficas y sedimentarias, en una secuencia muy característica. Las Limolitas verdosas marcan el paso de una serie de bancos de arenisca compacta, de color pardo claro de grano fino, que se torna calcárea y friable hacia la parte superior. El miembro intermedio presenta una alteración de Limolitas verdosas con bancos de tres metros de caliza, en parte arenosa, con abundantes recristalizaciones en calcita que dan un aspecto travertinoso. El miembro superior consta esencialmente de arcillolitas fisibles verdosas con intercalaciones de capas delgadas y nódulos de caliza. Hacia el techo se localizan unos bancos de arenisca calcárea gris con interbancos de Arcillolita gris.

Descripción litológica.

 

 

 

COLOR

 

FRESCO RESISTENCIA ESTRUCTURA

 

Gris claro a gris

medio

 

Alta

 

Bioturbación

METEORIZADO : POROSIDAD

VISIBLE

REACCIÓN

CON HCL

 

Pardo amarillento

 

Baja

 

REACCIONA

GRADO DE METEORIZACIÓN Roca fresca

13. ENSAYOS DE LABORATORIO

13.1. Ensayo de prpiedades fisicas.

Fuente: AutoresProcedimiento ensayo de propiedades fisicas.

Laboratorio de Suelos y Rocas UPTC Sogamoso 2012

RESULTADOS OBTENIDOS

W(%)= 0.329 S(%) = 38.99

n(%) = 2.15 e = 0,053

y(KN/m3) = 393.94 yd(KN/m3) =

392.19

y sat (KN/m3) = 395.488

 

13.2. Ensayo de Resistencia a la Compresión Simple o Till Test.

Fuente: AutoresProcedimiento ensayo de Resistencia a la Compresión Simple

Laboratorio de Suelos y Rocas UPTC Sogamoso 2012

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

RESISTENCIA (KN) EN FUNCION DE DE DESPLAZAMIENTO VERTICAL

Series1Series3Series5

DESPLAZMIENTO VERTICAL(0,01 mm)

RESIS

TEN

CIA

(K

N)

13.2.1 Resultados Ensayo de Resistencia a la Compresión Simple

Fuente: AutoresResultados Ensayo de

Resistencia a la Compresión Simple

Laboratorio de Suelos y Rocas UPTC Sogamoso

15. CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO

La descripción y caracterización de macizos

rocosos se llevó a cabo mediante la descripción

general de las condiciones del banco de caliza,

identificando y clasificando los materiales que

componen al macizo.

Para la descripción general del material que

constituye el banco aflorante en el área de

estudio, se tendrá en cuenta los resultados

obtenidos en la etapa de reconocimiento en

campo y los parámetros obtenidos en el

levantamiento de diaclasas, los resultados

obtenidos en los ensayos de laboratorio de

suelos y rocas, y de esta manera clasificar el

macizo rocoso.

Clasificación según BIENIAWSKY

parámetros de clasificación valor puntajeresistencia de la matriz rocosa 103 12

RQD 80 17

separación entre diaclasas 1 15

longitud de la discontinuidad 1 a 3 4

abertura 1 a 3 0

rugosidad ligeramente rugosa 3

relleno duro >5mm 2

alteracion moderadamente alterada 3

agua freatica ligeramente húmedo 10

direccion y buzamiento favorable -5

  puntaje total 61

  clase II

  calidad Buena

CLASIFICACIÓN DE FAMILIAS POR MEDIO DEL SOFTWARE DIPS

DIAGRAMA DE CONCENTRACION DE DISCONTINUIDADES

Diagrama de polos

Diagrama de orientación

 CONCLUSIONES

De acuerdo a los datos tomados en campo y mediante la utilización del software Dips se determinaron tres familias de discontinuidades en el macizo, las cuales se pueden observar en los diagramas de polos y frecuencias.

El espaciado característico para la familia numero 1 son: muy junto (20 y 60 mm) y junto (60 a 200). El espaciado que predomina en la familia número 2 es moderadamente junto (MJ).

Las rugosidades que predominan en el macizo son escalonada rugosa (EI) y escalonada lisa (EII). Las aberturas que predominan en la familia número 1 son: Abierta y Parcialmente abierta (PA). La abertura que predomina en la familia número 2 es: parcialmente abierta (PA).

Según el índice de calidad de la roca RQD, las propiedades geo mecánicas del macizo tienden a ser inferior de calidad media.  

ANALISIS DE RESULTADOS

Se emplea como relleno para realizar obras ingenieriles geotécnicamente estables.

 Según los resultados obtenidos en laboratorio se obtuvo que la caliza es una roca de moderada resistencia.  Por lo tanto que dicho material es apto para la fabricación del Clinker (materia prima del cemento) y es también como grava y arena (fragmentada) en la elaboración de concreto. La caliza también se puede utilizar como base y sub base granular que hacen parte de la estructura de un pavimento. 

RECOMENDACIONES

Diseñar un adecuado sistema de explotación.

Llevar acabo un plan de manejo ambiental.

  

BIBLIOGRAFIA

EVERT HOEK, Course notes, Rock Engineering. VALLEJO, Luís I, Ingeniería geológica.  Propiedades Geofísicas de los Suelos, Joseph Bowles – McGraw – Hill Álvaro de la Cruz Correa Arroyabe, Caracterización de rocas ensayos de laboratorio, Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ingeniería; Sociedad Colombiana de Geotecnia, Santa Fe de Bogotá.