Expo de Rocas

8/20/2019 Expo de Rocas

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TEMA 5

Marcel Hürlimann

5.3. Clasificaciones geomecánicas

Características y objetivos:• proporcionar una evaluación geomecánica global

del macizo rocoso a partir de observaciones en el

campo y ensayos sencillos

• estimación de la calidad del macizo rocoso y de los parámetros de resistencia

cohesión y ángulo de fricción

• definir las necesidades de sostenimientos

Metodología general:

• se intenta dividir el macizo en grupos decomportamiento similar

Clasificaciones existentes:

• R. Q. D.

• R. M. R. (Bieniawski)

• S. M. R. (Romana)

• Q (Barton et al.)

• Terzaghi• GSI (Hoek & Brown)

• R. S. R. (Wickham et al.)

• Protodyakonov

• Lauffer

• Louis


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TEMA 5

Marcel Hürlimann

Índice de calidad de las rocas, RQD“rock quality designation” Deree et al. (1967)

• Se basa en la recuperación modificada de un testigo(El porcentaje de la recuperación del testigo de un sondeo)

• Depende indirectamente del número de fracturas y del gradode la alteración del macizo rocoso

Se cuenta solamente fragmentos iguales o superiores a 100 mm delongitud.

El diámetro del testigo tiene que ser igual o superior a 57.4 mm ytiene que ser perforado con un doble tubo de extracción de testigo.

x100radaotal_perfolongitud_t

10cm)s_ _fragmentoΣ(longitudRQD

RQD (%) Calidad de roca< 25 muy mala

25 - 50 mala

50 - 75 regular

75 - 90 buena90 - 100 excelente

Ejemplos:RQD = 100 RQD < 100

Formula alternativa (cuando no hay sondeos):

RQD = 115 – 3.3Jv para Jv > 4.5RQD = 100 para Jv ≤ 4.5

Jv : numero de juntas identificadas en el macizo rocoso por m3


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Marcel Hürlimann


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Marcel Hürlimann

Clasificación de Bieniawski (R.M.R.) “rock mass rating” Z. T. Bieniawski (1979)

Se valora una serie de parámetros:

(1) Resistencia del material intacto valor máximo = 15(ensayo carga puntual o compresión simple)

(2) R.Q.D. valor máximo = 20(3) Distancia entre las discontinuidades valor máximo = 20(4) Condición de las discontinuidades valor máximo = 30(5) Agua subterránea valor máximo = 15

RMR = (1) + (2) + (3) + (4) + (5)

Clasificación de RMR (oscila entre 0 y 100):

Clase Calidad de roca RMRI muy buena 81 – 100II buena 61 – 80III regular 41 – 60

IV mala 21 – 40V muy mala 0 - 20

Relación entre RMR y propiedades geomecánicas

Clase Calidad RMR Cohesión

(kPa)

Angulo de fricción

( º)I muy buena 81 – 100 > 400 > 45II buena 61 – 80 300 – 400 35 – 45III regular 41 – 60 200 – 300 25 – 35IV mala 21 – 40 100 – 200 15 – 25V muy mala 0 - 20 < 100 < 15


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Marcel Hürlimann

Paràmetres del Rock Mass Rating (Bieniawski, 1979)

Paràmetre Rang de valorsÍndex decàrrega puntual

> 10 MPa 4-10 MPa 2-4 MPa 1-2 MPaResistènciade laroca intacta

Resistència acompressiósimple

> 250 MPa 100-250 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa 5-25MPa

1-5MPa

< 1MPa

1

valor 15 12 7 4 2 1 0

Qualitat del testimoniRQD

90-100% 75-90% 50-75% 25-50% 2m 0,6-2 m 0,2-0,6 m 6-20 cm < 6 cm3

valor 20 15 10 8 5

Estat de lesdiscontinuïtats

Superfícies moltrugoses

No contínuesParet inalterada

Superfícieslleument rugosesSeparació < 1mm

Paret lleumentalterada

Superfícieslleument rugosesSeparació < 1mmParet molt alterada

Superfíciesestriades o

rebliment < 5mmgruix o separació

1-5 mmContínues

Rebliment tou > 5mm de gruix

oseparació > 5 mm

Contínues4

valor 30 25 20 10 0

Flux per 10 mde túnel

cap < 10 litres/min 10-25 litres/min 25-125 litres/min > 125 litres/min

RelacióPaigua/P

principal

0 0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 > 0,5

Aiguasubterrània

CondicionsGenerals

Completamentsec

Humit Moll Degotant Rajant

5

valor 15 10 7 4 0


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Marcel Hürlimann

Parámetros del Rock Mass Rating (Bieniawski, 1979)

Parámetro Rango de valores

Ensayo carga puntual > 10 MPa 4-10 MPa 2-4 MPa 1-2 MPaResistenciade la

roca intacta Compresiónsimple

> 250 MPa 100-250 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa5-25MPa

1-5MPa

< 1MPa

1

valor 15 12 7 4 2 1 0

RQD 90-100% 75-90% 50-75% 25-50% 2 m 0,6-2 m 0,2-0,6 m 6-20 cm < 6 cm

3

valor 20 15 10 8 5

Longitud de ladiscontinuidad

< 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

RugosidadMuy rugosa Rugosa

Ligeramente

rugosaOndulada 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

AlteraciónInalterada

Ligeramentealterada

Moderadamentealterada

Muy alterada Descompuesta

4

E s t a d o d e l a s d i s c o n t i n u i d a d e s

valor 6 5 3 1 0

Relación

Pagua / Pprinc0 0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 > 0,5Flujo de

agua enlas juntas Condiciones

Generales

Completamente

secas

Ligeramente

húmedasHúmedas Goteando Agua fluyendo

5

valor 15 10 7 4 0


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Marcel Hürlimann

Clasificación de Bieniawski (R.M.R.)


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Marcel Hürlimann

Clasificación adaptada de Bieniawski para taludes (SMR)M. Romana Ruiz (1992)

Permite evaluar la estabilidad de una excavación

El índice SMR incluye cuatro factores de ajuste:

Factor de ajuste de las juntasF1: depende del paralelismo entre el rumbo de las juntas y de la

cara del talud.

F2: depende del buzamiento de la junta en la rotura plana.F3: refleja la relación entre los buzamientos de la junta y el talud.

Factor de ajuste según el método de excavaciónF4: establecido empíricamente

SMR = RMR + (F1 * F2 * F3) + F4

Relación entre el índice SMR y la estabilidad del talud.

SMR Estabilidad100-81 Totalmente estable80-61 Estable

60-41 Parcialmente estable40-21 Inestable< 20 Totalmente inestable


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Marcel Hürlimann

Valores del SMR (Romana 1992)


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Marcel Hürlimann

Índice Q de Barton (rock mass quality)(Barton et al. 1974)

Se hace una valoración con un índice Q a partir de valores dediferentes parámetros:

SRF

J

J

J

J

RQDQ w

a

r

n

⋅⋅=

RQD Índice de calidad de la roca

Jn número de familiasJr coeficiente de rugosidad de la juntaJa coeficiente de alteración de la juntaJw coeficiente reductor por la presencia de

aguaSRF factor reductor por tensiones en el macizo

rocoso

Jn, Jr y Ja se aplican a las juntas estructuralmentemás desfavorables.

Clasificación de Q (oscila entre 0.001 y 1000)

Q (rock mass quality) valoración0.001 – 0.01 excepcionalmente mala0.01 – 0.1 extremadamente mala0.1 – 1.0 muy mala1.0 – 4 mala4 – 10 regular10 – 40 buena40 – 100 muy buena

100 – 400 extremadamente buena400 - 1000 excepcionalmente buena


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Q de Barton: Estimación de los parámetros

Jn número de familias valorRoca masiva 0.5 – 1

Una familia de juntas 2

Id. con otras juntas ocasionales 3Dos familias de juntas 4

Id. con otras juntas ocasionales 6

Tres familias de juntas 9

Id. con otras juntas ocasionales 12

Cuatro o más familias, roca muy fracturada 15

Roca triturada 20

Jr coeficiente de rugosidad de la junta valor

Juntas (contacto entre las dos caras)Discontinuas 4

Onduladas, rugosas 3

Onduladas, lisas 2

Onduladas, perfectamente lisas 1.5

Planas, rugosas o irregulares 1.5

Planas, lisas 1

Planas y perfectamente lisas 0.5

Juntas rellenas

(relleno impide contacto entre las dos caras)material arcilloso 1

Material arenoso, de grava o triturado 1

Ja coeficiente de alteración de la junta valorJuntas (sin minerales de relleno intermedios)

Juntas de paredes sanas 0.75 – 1

Ligera alteración 2

Alteraciones arcillosas 4

Juntas(minerales de relleno en pequeño espesor)

Con partículas arenosas 4

Con minerales arcillosos no blandos 6

Con minerales arcillosos blandos 8

Con minerales arcillosos expansivos 8 – 12

Juntas

(minerales de relleno en gran espesor)

Con roca triturada/desintegrada y arcilla 6 – 12Con zonas de arcilla limosa o arenosa 5

Con zonas de arcillosos (espesor grueso) 10 - 20


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Marcel Hürlimann

Jw coeficiente reductor por la presencia deagua

valor

Excavaciones secas o con 50 m 2.5Abundantes zonas débiles en roca competente 7.5

Zonas débiles aisladas en roca competente(cobertura ≤ 50 m)

5

Id. con cobertura > 50 m 2.5Roca competente (problemas tensionales en las rocas)

Pequeña cobertura 2.5Cobertura media 1Gran cobertura 0.5 – 2

Rocas deformables (flujo plástico de roca)

Con bajas presiones 5 – 10Con altas presiones 10 – 20

Rocas expansivasCon presión de hinchamiento moderada 5 – 10Con presión de hinchamiento alta 10 - 15


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Marcel Hürlimann

Índice Q de Barton


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Marcel Hürlimann

Correlaciones entre las clasificaciones deBieniawski (RMR) y Barton (Q)

RMR = 9 ln Q +44 Bieniawski (1976)

RMR = 13.5 log Q + 43 Rutledge (1978)

Correlación entre RMR, Q y el Módulo de deformación in-situ


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Marcel Hürlimann

índice de resistencia geológica GSIHoek & Brown (1994):

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