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miguel-oyarzun
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4.- ESTABILIDAD DE CAVERNAS
Propiedades del macizo rocoso
Propiedades que definen mecánicamente al macizo rocoso tomando en cuenta el
patrón estructural existente, como también, las condiciones en las cuáles el
macizo rocoso será excavado.
4.1) Hoek and Brown
Sistema de Clasificación GSI: Entrega información geológica del macizo rocoso.
Escala directamente el criterio de falla de la roca intacta para llevarlo al
macizo rocoso.
Considera: a.- Cantidad de Estructura.
b.- Calidad de Estructura.
** Ambos dependen de los bloques y su alteración entre ellos.
“LOS TROZOS DE ROCA ANGULOSOS, CON CARAS DEFINIDAS POR SUPERFICIES LISAS Y
ABRUPTAS, PRODUCEN UN MACIZO ROCOSO MUCHO MÁS COMPETENTE QUE UNO QUE
CONTENGA BLOQUES COMPLETAMENTE RODEADOS POR MATERIAL INTEMPERIZADO
Y/O ALTERADO.”
EL ÍNDICE GEOLÓGICO DE RESISTENCIA (GSI), PROPUESTO POR HOEK (1994) Y HOEK,
KAISER & BAWDEN (1995), PROPORCIONA UN SISTEMA PARA ESTIMAR LA DISMINUCIÓN
DE LA RESISTENCIA QUE PRESENTARÍA UN MACIZO ROCOSO CON DIFERENTES
CONDICIONES GEOLÓGICAS.”
Determinación de GSI
Macizo Rocoso - Granodiorita Rio Blanco (GDRB)
1.- De la fotografía del macizo rocoso se identifican las familias de
discontinuidades, destacándolas con línea roja.
2.- En base a las estructura del macizo y considerando la tabla de estimación GSI
en base a una descripción geológica del macizo rocoso, responde a un rango en
dónde el macizo rocoso está FRACTURADO EN BLOQUES (macizo rocoso
conformado por trozos o bloques de rocas bien trabados, de forma cúbica y
definido por tres set de estructuras, ortogonales entre sí) Y FUERTEMENTE
FRACTURADO EN BLOQUES (macizo rocoso algo perturbado, conformado por
trozos o bloques de rocas trabados, de varias caras, angulosos y definidos por 4 o
más set de estructuras.)
3.- La condición de las discontinuidades es BUENA (superficies rugosas, caja
levemente intemperizadas y/o alteradas, con plátinas de óxido de hierro.) a
REGULAR (superficies lisas, cajas moderadamente intemperizadas y/o alteradas.)
4.- El índice GSI estará dado por el promedio de las curvas en las secciones
reconocidas anteriormente, siendo la mayo 65 y la menor 45, entregando un índice
GSI=55.
Criterio D: Actualmente el criterio de falla presente (Hoek & Brown, edición 2002)
considera otro índice de calidad del macizo rocoso, el que implica un grado de
perturbación o daño en él por efecto de la tronadura. Este criterio es denominado
D, cuyo rango de valores es de 0 a 1, tomando valor de 1 el macizo muy
perturbado.
Las principales consecuencias que considera este parámetro son las siguientes:
Desconfinamiento: El macizo tiende a una dilatación o una expansión
volumétrica cuando es excavado (independiente si es por tronadura) y a la
vez es adyacente a la galería o talud que se modificó. El Desconfinamiento
influye de manera notoria en la resistencia del macizo, ya que en ellos hay
existencia de varios conjuntos estructurales, la resistencia depende
directamente del espaciamiento que existe entre ellos (es decir, de los
trozos de roca intacta)
Daño por Tronadura: Provoca una baja de la resistencia del macizo rocoso
debido a la creación de nuevas fracturas, como también, la dilatación y
abertura de fracturas preexistentes que son ocasionadas por la penetración
de gases explosivos.
Determinación Criterio D
La necesidad del aumento de explotación de la mina, requiere de un diseño que
contempla dos cavernas separadas por un pilar de 10 m de ancho, por lo tanto las
tronaduras que se realicen para lograr la excavación deseada requieren de un
impacto lo menor posible sobre el pilar de separación para no disminuir su
resistencia y a la vez se evite que en las discontinuidades presentes en el macizo
rocoso se introduzcan gases explosivos.
De esta forma el criterio D=0 (Adaptada de Hoek (2006), en donde la tronadura
controlada debe ser de excelente calidad o excavación con tuneladora, TBM, con
resultados de perturbación mínimas alrededor de la caverna.
El criterio generalizado de Hoek & Brown, es similar a su envolvente que resulta
directamente en el plano (σ1, σ3), pero esta vez considera las constantes: a, s,
mb. Expresadas como función de los índices GSI y D:
Considerando que el Valor de Mi para la Granodiorita en roca intacta es 29
(información tabulada) y para Macizo según información de datos triaxial y criterio
de falla es 27.519, los valores de nuestras constantes son los siguientes:
En Roca Intacta
Mb = 5.813
s = 0.00674
a = 0.504
Mi = 29
En Macizo
Mb = 5.516
s = 0.00674
a = 0.504
Mi = 27.5
Análisis en Examine 2D “1 CAVERNA”
Roca Intacta
1.- Sigma 1 2.- Sigma 3
3.- Factor de
Seguridad
4.1) Mhor Coulomb
1 = ci + K *
1 =145.
5 + 6.529 *
σt = 0.177
En Macizo
1.- Sigma 1 2.- Sigma 3
3.- Factor de Seguridad
“AMBAS CAVERNAS”
1.- Gravitational
1.1 Mohr Coulomb
Sigma 1
Sigma 3
Strength Factor
1.2 Hoek and Bown (mb, s, a)
Sigma 1
Sigma3
Strength
Factor
1.3 Hoek and Bown (GSI, Mi, D)
Sigma 1
Sigma 3
Strength
Factor
2.- Insitu field stress – constant
2.1 Mohr Coulomb
Sigma 1
Sigma 3
Strength Factor
2.2Hoek and Bown (mb, s, a)
Sigma 1
Sigma 3
Strength Factor
2.3Hoek and Bown (GSI, Mi, D)
Sigma 1
Sigma 3
Strength Factor