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