Geotecnia Semana 5

Clasificaciones Geomecnicas de rocasDefiniciones, clasificaciones de Bieniawski, Barton (Q), entre

otros.

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

Ing. NELSON RAMOS P.

GEOTECNIA(SEMANA 05)

Ciudad Universitaria Huancayo, Octubre del 2015

HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS

SURGIERON A LA NECESIDAD DEPARAMETRAR LAS OBSERVACIONES YDATOS EMPIRICOS DE FORMA INTEGRADA,PARA EVALUAR LAS MEDIDAS DESOSTENIMIENTO DE TUNELES.

ESTAS CLASIFICACIONES A MANERA DEESQUEMAS HAN SIDO DESARROLLADOSDESDE HACE MS DE 100 AOS, DESDEQUE RITTER (1879) INTENTO FORMALIZARUN ENFOQUE EMPIRICO PARA EL DISEODE TUNELES, EN PARTICULAR PARADETERMINAR LOS REQUERIMIENTOS DELSOSTENIMIENTO.

HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES

LAS CLASFICACIONES LLEVAN MAS DE 100 AOS ENUSO, PERO ES A PARTIR DE LA DECADA DE LOSAOS 70 CUANDO SE EXTIENDEN MASINTERNACIONALMENTE.

SE INICIA CON LA CLASIFICACIN DE BIENIASWSKI(1973) Y BARTON, (1974) QUIENES CONTRIBUYERONDEFINITIVAMENTE A SU RAPIDA ACEPTACION YEXPANSION.

HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES CLASIFICACION DE ROCAS DE TERZAGHI (1946).

CLASIFICACION DE STINI Y LAUFFER (1958).

CATERPILLAR TRACTOR Co.(1966)

OBERT & DUVAL (1967) PARA MINERIA.

EGE (1968) TUNELES R.RISTALINAS.

KRUSE et al (1969) REVESTIMIENTO TUNELES.

GOODMAN & DUNCAN (1971) TALUDES.

LAUBASHER (1974) PARA MINERIA.

CLASIFICACION DE WICKHAM et al., 1972 R.S.R.

CLASIFICACION CSIR DE MACIZOS ROCOSOS FISURADOS (1973) COAUTOR BIENIAKSKI.

INDICE DE CALIDAD TUNELERA BARTON (1975).

CLASIFICACION DE PROTODIAKONOV (1976).

CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (1979).

CLASIFICACION SRC (1983) DE GONZALES DE VALLEJO.

ROMANA (1985).

CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (1989).

PALMSTROM ( 1995) INDICE Rmi.

CLASIFICACION DE RABCEWICZ (NATM)NORMA ALEMANA.

LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS

DE TERZAGHI

DESDE EL PUNTO DE VISTA DE INGENIERIA, ELCONOCIMIENTO DEL TIPO DE DEFECTO EN LA ROCA YEN SU INTENSIDAD PUEDE SER MAS IMPORTANTE QUEEL TIPO DE ROCA QUE SE PUEDA ENCONTRAR. POR LOTANTO, DURANTE LA EXPLORACION HAY QUE DARESPECIAL ATENCION A LOS DEFECTOS DE LA ROCA. ELINFORME GEOLOGICO DEBERA CONTENER UNADESCRIPCION DETALLADA DE LOS EFECTOSOBSERVADOS EN TERMINOS GEOLOGICOS, COMO POREJEMPLO: ROCA EN BLOQUE, JUNTEADA, ROCA QUE SECOMPRIME O EXPANDE.

CLASIFICACION DE TERZAGHI (1946)

ESTADO DE LA ROCACARGA DE ROCA Hp

(pies)OBSERVACIONES

DURA Y MASIVA CEROSlo se necesita refuerzo escaso si hay

desprendimiento o chasquido

DURA PERO ESTRATIFICADA O

ESQUISTOSA0 a 0.5 B Refuerzo escaso ms que nada como

proteccin contra desprendimientos

La carga puede cambiar en forma errtica de

un punto a otro.MASIVA, LIGERAMENTE

FISURADA0 a 0.25 B

MEDIANAMENTE FRACTURADA

EN BLOQUES ALGO ABIERTOS0.25 B a 0.35 (B + Ht) No hay presin lateral.

MUY FRACTURADA EN BLOQUES

Y LAS FRACTURAS ABIERTAS(0.35 a 1.10) (B + Ht) Poca o ninguna presin lateral.

TOTALMENTE TRITURADAS

PERO QUIMICAMENTE

INALTERADA

1.10 (B + Ht)

Presiones laterales considerables. Los

efectos de las infiltraciones hacia el piso del

tnel requieren apoyo contnuo para las

partes bajas de los marcos o bien marco

circulares.

ROCA COMPRIMIDA

PROFUNIDIDAD MODERADA(1.10 a 2.20)(B + Ht) Considerable presin lateral. Se requiere

plantilla apuntalada. Es preferible usar

marcos circulares.ROCA COMPRIMIDA A GRAN

PROFUNDIDAD(2.10 a 4.50)(B + Ht)

ROCA EXPANSIVA

Hasta 250 pies,

independientemente del

valor (B + Ht)

Marcos circulares indispensables. En casos

extremos, usese refuerzo elstico.

SISTEMA DE CLASIFICACION DE

BIENIAWSKI RMR RESISTENCIA AL MACIZO ROCOSO (1989)

SISTEMA DE CLASIFICACION DE

BIENIAWSKI (1989)

ORIENTACION DE LAS DIACLASAS

CORRECCION POR ORIENTACION DE LAS DIACLASAS

CLASIFICACION DE BIENIAWSKI

CARACTERISTICAS DEL SOSTENIMIENTO

PAUTAS PARA LA EXCAVACION Y SOSTENIMIENTO DE UN TUNEL DE 10 m

DE ANCHO DE ACUERDO AL SISTEMA RMR

CLASE DE

MASA

ROCOSA

EXCAVACION

PERNOS DE ROCA (20 mm

DE COMPLETAMENTE

INYECTADOS

SHOTCRETE CIMBRAS

I . ROCA MUY

BUENA

RMR: 81 100

FRENTE COMPLETO, 3 m DE

AVANCE

Generalmente no se requiere ningun sostenimiento excepto pernos

espordicos

II. ROCA

BUENA

RMR: 61 80

FEENTE COMPLETO, 1- 1.5 m

DE AVANCE. SOSTENIMIENTO

COMPLETO A 20 m DEL

FRENTE

Localmente pernos de 3 m

en la corona, espaciados a

2.5 m con malla de alambre

ocasionalmente

50 mm en la

corona, donde

sea requerido

Ninguno

III. ROCA

REGULAR

RMR: 41 60

Socavn en el tope y banqueo 1.5

3 m de avance en el socavn. Iniciar el sostenimiento despus

de cada voladura

Pernos sistemticos de 4 m

de longitud, espaciados 1.5 2.0 m en la corona y en las

paredes, con malla de

alambres en la corona.

50 100 mm en la corona y 30

mm en las

paredes.

Ninguno

IV. ROCA

MALA

RMR: 21 40

Socavn en el tope y banqueo 1.0

1.5 m de avance en el socavn. Instalar el sostenimiento con el

avance de la excavacin 10 m del

frente de avance

Pernos sistemticos de 4.5

m de longitud espaciados a 1

1.5 m en la corona y en las paredes con malla de

alambres

100-150 mm en

la corona y 100

mm en las

paredes.

Arcos ligeros a

medianos espaciados a

1.5 m donde sean

necesarios.

V. ROCA MUY

MALA

RMR: < 20

Galeras mltiples, 0.5 1.0 m de avance en el socavn de tope.

Instalar el sostenimiento con el

avance de la excavacin.

Shotcrete tan pronto como sea

posible despus de la voladura

Pernos sistemticos de 5 6 m de longitud espaciados 1 1.5 m en la corona y en las

paredes. Pernos en el piso.

150-200 mm en

la corona, 150

mm en las

paredes y 50 mm

en el frente

Arcos medianos a

pesados espaciados a

0.75 m con encostillado

de acero y

marchavantis de ser

necesario cerrar la

seccin (Invert)

INSTITUTO GEOTECNICO DE NORUEGA

DE LA ROCA Q - BARTON

Q = RQD x Jr x Jw

Jn Ja SRF

SISTEMA DE CLASIFICACION DE BARTON

RQD = Representa la Estructura de la masa rocosa, la cual es medida del tamao

Jn del bloque o de la partcula, con dos valores extremos.

TAMAO DE BLOQUES

Jr = Representa la rugosidad y caractersticas friccionantes de las paredes de

Ja la junta o los materiales de relleno.

RESISTENCIA AL CORTE ENTRE LOS BLOQUES

Jw = Consiste en dos parmetros de esfuerzos. SRF es una medida de:

SRF 1) La carga de aflojamiento en el caso de una excavacin a travs de

zonas de corte y rocas portadoras de arcilla.

2) Esfuerzos rocosos en rocas competentes.

3) Cargas de alta deformacin en rocas plsticas incompetentes. Esto

puede ser considerado como un parmetro de esfuerzo total.

4) El parmetro Jw es una medida de presin de agua, la cual tiene un

efecto adverso sobre la resistencia al corte de las juntas, debido a la

reduccin del esfuerzo normal efectivo.

Q = RQD x Jr x Jw

Jn Ja SRF


EL RANGO DE VARIACION DE LOS PARAMETROS ES EL SIGUIENTE:

RQD = Entre 0 y 100

Jn = Entre 0.5 Y 20

Jr = Entre 0.5 y 4

Ja = Entre 0.75 y 20

Jw = Entre 0.05 y 1

SRF = Entre 0.5 y 20

Que nos da dos valores extremos (1/0.5 y 0.05/20)


TIPOS DE ROCAS

CRITERIO DE FALLA DE

E. HOEK Y E.T. BROWM

RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO

CRITERIOS DE FALLA HOEK Y BROWN (1980)

c1'mb3' c= + 3' + S

a

[ ]

1' = Esfuerzo Efectivo Principal Axial

3' = Esfuerzo Efectivo Principal Confinante

c = Resistencia Compresiva Uniaxial de la Roca Intacta

Mb = Valor de constante m para la masa rocosa

Donde:

S y a = Constantes qdependen caract. de la Masa rocosa


CRITERIOS DE FALLA HOEK Y BROWN

c1'mb3' c= + 3' + S

[ ]

Para macizos rocosos de BUENA a RAZONABLES

CALIDAD, la falla puede ser definida estableciendo:

a = 0.5 en la siguiente ecuacin

Para macizos rocosos de MALA CALIDAD, la masa

Rocosa no tiene resistencia a la traccin o cohesin

Fallando los especimenes


CRITERIOS DE FALLA HOEK Y BROWN

c1'mb3' c= + 3'

a

[ ]

Para macizos rocosos de MALA CALIDAD, la masa

Rocosa no tiene resistencia a la traccin o cohesin

Y los especimenes fallarn sin confinamiento.

Para estos macizos rocosos se establece un valor para

s = 0

INDICE DE RESISTENCIA

GEOLOGICA

GSI CRITERIO DE FALLA

INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA

GSI

El Geological Strength Index (GSI), fue propuesto por Hoek(1995) y Hoek, Kaiser & Badwen (1995) que provee unsistema, para estimar la reduccin de la resistencia del macizorocoso para diferentes condiciones geolgicas.

La resistencia de un macizo rocoso fracturado depende de laspropiedades de los bloques de roca intacta y, tambin, de lalibertad de stos para deslizar y girar bajo distintas condicionesde esfuerzo. Esta libertad est controlada por el perfilgeomtrico de los bloques de roca intacta, as como tambin,por la condicin de las superficies que separan dichos trozos obloques. Los trozos de roca angulosos, con caras definidas porsuperficies lisas y abruptas, producen un macizo rocoso muchoms competente que uno que contenga bloquescompletamente rodeados por material intemperizado y/oalterado.

RELACIONES ENTRE mb/mi, s y a Y EL

INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA (GSI)

PARA MASA ROCOSA NO DISTURBADA

VALORES DE GSI > 25

expmb/mi=)100

28GSI -(

)100exp9

GSIs -= (

0.5a=

RELACIONES ENTRE mb/mi, s y a Y EL

INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA (GSI)

PARA MASA ROCOSA NO DISTURBADA

VALORES DE GSI < 25

0s =

)0.65200

GS Ia= (-

CRITERIO DE ROTURA DE HOECK Y

BROWN GENERALIZADO (2002)

31 3

a

ci b

ci

m s

=

( )15 20 3

100exp

28 14

100exp

9 3

1 1

2 6

b i

GSI

GSIm m

D

GSIs

D

a e e- -

- =

-

- =

-

= -

mi = para roca intacta

mb = para roca fracturada

GSI = Geological Strength Index

D = factor que depende del

grado de alteracin a que el

macizo ha sido sometido debido

a explosiones y relajacin de

tensiones

CRITERIO DE ROTURA DE HOECK Y

BROWN GENERALIZADO (2002)

GSI: Geological Strength Index

0 GSI 100

Si GSI = 100, roca intacta: se recupera el criterio H-B original

Depende de las condiciones en la superficie y de la estructura del macizo

CARACTERIZACION GEOTECNICA DEL MACIZO ROCOSO

INDICE GEOLOGICO DE RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO

INDICE DE

RESISTENCIA

GEOLOGICA

(GIS)

G.S.I.

MODIFICADO

APLICACIN DE LA TABLA GSI

CONDICION ESTRUCTURAL

Se ha asociado el parmetro de Estructura del macizo

rocoso, al grado de fracturamiento medido segn el

R.Q.D. o la cantidad de fracturas por metro y

modificando su terminologa de acuerdo a estos

conceptos:

Masiva (M) Menos de 2 fracturas / mt, RQD (90 -100).

Levemente fracturada (LF) de 2 a 6 fracturas / mt ,

RQD ( 70 - 90)

Moderadamente fracturada (F) de 6 a 12 fracturas / mt,

RQD (50 a 70).

Muy fracturada (MF) de 12 a 20 fracturas / mt , RQD

(25 a 50).

Intensamente fracturada (IF) con mas de 20 fracturas

/ mt, RQD (0 a 25).

Triturada y brechada en zonas de falla, sin RQD,

incluyndose adems las condiciones de trabazn de los

bloques que se mencionan en las tablas originales.

APLICACIN DE LA TABLA GSI

CONDICIN SUPERFICIAL

Con respecto al parmetro de condicin de las

Discontinuidades, se ha asociado este a la resistencia

de la roca intacta, determinada en forma muy sencilla

y practica con golpes de picota o su indentacin o

disgregacin de la misma, usando la siguiente

terminologa:

Muy buena (MB) Extremadamente resistente, solo se

astilla con golpes de picota.

Buena (B) Muy resistente, se rompe con varios golpes

de picota.

Regular (R) Resistente, se rompe con 1 o 2 golpes de

picota.

Pobre (P) Pobre, moderadamente resistente, se

indenta superficialmente con la picota.

Muy pobre (MP) Blanda a muy blanda, se indenta

profundamente con golpes de picota o se disgrega

fcilmente, incluyndose al igual que en el parmetro

anterior las condiciones de las discontinuidades

mencionadas en la tabla original.

GRACIAS

Lo que nos crea problemas no

son las cosas que no

conocemos; sino las que

creemos conocer con certeza.

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