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Los Índices geológicos: Aplicaciones y Limitaciones
Resumen La fuerza geológica en-dex (GSI) es un sistema de caracterización-rock de masas que se ha
desarrollado en la mecánica de rocas de ingeniería para satisfacer la necesidad de los datos de entrada
reli-capaces, en particular los relacionados con las propiedades de la roca masiva re-cesarias como
entradas análisis numérico finto o soluciones de forma cerrada para el diseño de túneles, taludes o
Founda-ciones en las rocas. El geológica Char-acter de material de roca, junto con la evaluación
visual de la masa que se forma, se utiliza como una entrada directa a la selección de los parámetros
relevantes para la predicción de la fuerza-rock de masas y deformabilidad. Este enfoque permite una
masa de roca para ser considerado como un continuo mecánica sin perder la influencia geología tiene
en sus propiedades mecánicas. También pro-porciona un método de campo para los difíciles de
describir macizos rocosos ing characteriz. Después de una década de aplicación de la GSI y sus
variaciones en la caracterización cuantitativa de la masa rocosa, este documento para responder a
preguntas que han sido planteadas por los usuarios acerca de la selección apropiada del índice para
una serie de macizos rocosos un-der diverso-IPTS ATTEN condiciones. RECOMEN-ciones sobre el
uso de GSI se dan y, además, se discuten los casos en que el GSI no es aplicable. Más en particular,
la discusión y sug-suge- se presentan en cuestiones tales como el tamaño de la masa de roca para ser
considerado, su anisotropía, la influ-cia de gran profundidad, la presencia de aguas subterráneas, la
abertura y la llenura de discontinuidades y las propiedades de las masas rocosas erosionadas y rocas
blandas.
Resumen: La Fuerza Geológico In-Dex (GSI) es un sistema de Macizos Clasificación-rock
desarrollados en mecánica de rocas. Proporciona las propiedades de datos Rel-tías a Rocky masas,
los datos necesarios para Simulaciones digitales o poner por dimensionar VIEW-Rabias: Túneles,
laderas rocosas o Fundaciones. Las características geológicas de la matriz de la roca, así como á
Parientes Estruc-tura correspondiente macizo se utilizan directamente Convertidor obtener
Parámetros apropiadas relacionadas con la capacidad de deformación y la fuerza de la masa de roca.
Este enfoque permite considerar una masa rocosa como continuas medio de las Naciones Unidas, el
papel de las características Geologi-cal sobre las propiedades mecánicas no son borradas. También
proporciona un método de caracterizar Convertidor terreno masas á difíciles de describir Rocosas.
Negar Aplicación Después de A-decen de Geológico Fuerza Índice el sus variantes vierta caracterizar
usos roca Masas, en el artículo Carpa reúnen Preguntas realizadas por los usuarios en el índice opción
más apropiada esto para una amplia gama de Macizos rocoso.
Recomendaciones de sobre el uso de GSI se dan y , por otra parte , se discutió el caso en que el GSI
no es aplicable. Más sbre todo , se hacen sugerencias sobre temas relacionados con la masa de roca
con- á Siderer tamaño, su anisotropía , 1 " profunda influencia , presencia agua, apertura y llenar los
vacíos y las propiedades del macizo rocoso pro- alterados y roca blanda .
Palabras clave Fuerza Geológico Índice • Roca masiva - Propiedades mecánicas Geológicas Selección
de la estructura GSI.
keywords clave Fuerza Geológico Índice • • Estructura eéoloáque macizo rocoso - Propiedades
mecánicas - Condiciones " uso de GSI Mots cles Geológico Índice de Fuerza - géoloque macizo rocoso • Estructura - rnécaniques Propiedades -
Condiciones de uso " de GSI
Diseño de Rocas Macizas
Hace algunas décadas, las herramientas para el diseño de túneles comenzaron a cambiar. Aunque
todavía crudo, se están desarrollando métodos numéricos que ofrecía la promesa de análisis mucho
más detallado de los problemas de excavación subterránea difíciles que, en varios casos, se encuentran
fuera del rango ideal de aplicación de las clasificaciones de refuerzo del túnel, como el sistema RMR
introducido por Bieniawski (1973) y el sistema Q publicado por Barton et al. (1974), además, tanto
ex-expandida en los años followine. No hay absolutamente ningún problema con el concepto de estas
clasificaciones y hay cientos de kilómetros de túneles que se han construido con éxito sobre la base
de su aplicación. Sin embargo, este enfoque es ideal para situaciones en las que el comportamiento
del macizo rocoso es relativamente sencillo, por ejemplo, para los valores de RMR entre alrededor
de 30 a 70 y moderados de estrés persistencia secular. En otras palabras, el deslizamiento y la rotación
de las piezas de roca intacta controlar esencialmente el proceso fracaso. Estos enfoques son menos
confiables para exprimir, sm7elling, claramente definido fallas estructurales o astillamiento, slabbing
y rock-estallando en condiciones muy altos de estrés. Más importante aún, estos sistemas de
clasificación son de poca ayuda para el suministro de información para el diseño de forma secuencial
instalado refuerzo temporal y el apoyo necesario para controlar la insuficiencia progresiva de las
condiciones de túneles difíciles. Herramientas numéricas disponibles hoy en día permiten al diseñador
túnel para analizar estos procesos fallo progresivo y el refuerzo secuencialmente instalado y el apoyo
necesario para mantener la estabilidad del túnel avanzando hasta la estructura de refuerzo o apoyo
final puede estar instalado. Sin embargo, estas herramientas numéricas requieren información de
entrada fiable de la fuerza y DEFOR-mación características de la masa de roca que rodea el túnel.
Como es prácticamente imposible determinar esta información por parte directa en las pruebas in situ
(a excepción de back-análisis de los túneles ya construidos) había una necesidad de algún método
para estimar las propiedades de la roca masiva de las propiedades de las rocas intactas y las
características de la Fuerza Geológico Index (GSI): historia desarroIIo
Hoek y Brown reconocido que un criterio de rotura-rock de masas no tendría practica! valor a menos
que podría estar relacionado con las observaciones geológicas que podrían hacerse rápida y
fácilmente por un ingeniero geólogo o geol-ogist en el campo. A su juicio, el desarrollo de un nuevo
sistema de clasificación durante la evolución del criterio a finales de 1970 pero pronto abandonó la
idea y se establecieron para el sistema RMR ya publicado. Se apreciará que el sistema RMR (y el
sistema Q) fueron desarrollados para la estimación de excavación subterránea y apoyo, y que incluyó
param-etros que no son necesarios para la estimación de las propiedades de la roca masiva. Los
parámetros de las aguas subterráneas y la orientación estructural en RMR y los parámetros de las
aguas subterráneas y el estrés en Q se tratan explícitamente en los análisis numéricos de estrés eficaces
y la incorporación de estos parámetros en los resultados de estimación de la propiedad-rock de masas
es inadecuado. Por lo tanto, se recomendó que sóIo los primeros cuatro parámetros del sistema RMR
(fuerza intacta roca, calificación RQD, separación conjunta y condiciones conjuntas) debe ser
utilizado para la estimación de las propiedades de la roca masiva, si este sistema tuvo que ser
utilizado. En los primeros días del uso de la clasificación RMR (modificado como Aboye descrito)
funcionó bien porque la mayoría de los problemas fueron en masas rocosas calidad razonables (30
<RMR <70) bajo condiciones de estrés moderados. Sin embargo, pronto se hizo evidente que el
sistema RMR era difícil de aplicar a las masas de roca que son de muy mala calidad. La relación entre
RMR y las constantes m y s del criterio de rotura de Hoek-Brown comienza a descomponerse para
macizos rocosos gravemente fracturadas y débiles. Tanto el RMR y las clasificaciones Q incluyen y
dependen en gran medida de la clasificación RQD introducido por Deere (1964). Desde RQD en la
mayor parte del
Macizos rocosos débiles es esencialmente cero o sin sentido, se hizo necesario considerar un sistema
de la classifica alternativa. El sistema requiere no incluiría RQD, pondría mayor énfasis en
observaciones geológicas básicas de características-rock de masas, reflejar el material, su estructura
y su historia geológica y sería desarrollado específicamente para la estimación de las propiedades del
macizo rocoso en lugar de para refuerzo del túnel ción y Support_ Esta nueva clasificación, que ahora
se llama GSI, comenzó la vida en Toronto con la entrada de la geología de ingeniería de David Wood
(Hoek et al. 1992). El índice y su uso para el criterio de rotura de Hoek y Brown fue desarrollado por
Hoek (1994), Hoek et al. (1995) y Hoek y Brown (1997), pero aún así era un sistema de hard rock
más o menos equivalente a la RMR. Desde 1998, Evert Hoek y Paul Marinos, que trata de materiales
muy difíciles encontradas en la construcción de túneles en Grecia, desarrollaron el sistema GSI a la
forma actual de incluir macizos rocosos de mala calidad (Fig. 1) (Hoek et al 1998;. Marinos y Hoek
2000 , 2001). También extendió su aplicación de masas de roca heterogéneos, como se muestra en la
Fig. 2 (Marinos y Hoek 2001).
Plan general para GSI de las estimaciones Geológicas.
La fuerza del índice Geológica
estimado para rocas heterogéneas
macizas como flysch
Funciones del índice de fuerza geológica
El corazón de la clasificación GSI es una cuidadosa engi-niería Descripción geología del macizo
rocoso que es esencialmente cualitativa, porque se consideró que los núm-bros asociados con Q-
sistemas RMR y fueron en gran medida de sentido para el débil y heterogéneo de rock mas-ses. Tenga
en cuenta que el sistema GSI nunca fue pensado como un reemplazo para RMR o Q ya que no tiene
refuerzo o soporte de diseño capacidad de su único funetion-rock de masas es la estimación de las
propiedades de la roca masiva. Este índice se basa en una evaluación de la litología, estructura y
condición de superficie de discontinuidad
se enfrenta en el macizo rocoso y se calcula a partir del examen visual de la masa de roca expuesta
en afloramientos, en excavaciones superficiales tales como cortes de carreteras y en las caras de
túneles y núcleos de perforación. El GSI, mediante la combinación de los dos parámetros
fundamentales del proceso geológico, la formación de bloques de la masa y las condiciones de
discoati-nuities, respeta las principales limitaciones geológicas que rigen la formación y es por tanto
un índice geológicamente sonido que es fácil de aplicar en el campo. Una vez que un "número" GSI
se ha decidido, este número se introduce en un conjunto de ecuaciones empíricamente desarrolladas
para estimar las propiedades de la roca masiva que luego pueden ser utilizados como insumo al forro
de numérica
análisis o solución de forma cerrada. El índice se utiliza junto con los valores apropiados para la
resistencia a la compresión no confinada de los crei roca intacta y mi constante que acepta rographic,
para calcular las propiedades mecánicas de un macizo rocoso, en particular, la resistencia a la
compresión de la masa de roca (una ", ) y su módulo deforination (E). Valores actualizados de Mi, se
pueden encontrar en Marinos y Hoek (2000) o en el programa RocLab. Los procedimientos básicos
se explican en Hoek y Brown (1997), pero un refinamiento más reciente de las ecuaciones empíricas
y la relación entre la Hoek-Brown y los criterios molar Coulomb han sido abordados por Hoek et al.
(2002) para los rangos adecuados de estrés encontradas en túneles y taludes. Este documento y la
RocLab programa asociado pueden dowaloaded de http://www.rocscience.com. Nota que los intentos
de "cuantificar" el classifica-ción GSI para satisfacer la percepción de que "los ingenieros son más
felices con los números" (Cai et al 2004;. Sonmez y Ulusay 1999) son interesantes pero tienen que
aplicarse con cautela. Los procesos de cuantificación utilizados están relacionados con la frecuencia
y la orientación de las discontinuidades y se limitan a las masas de roca en la que estos números se
pueden medir fácilmente. Las cuantificaciones no funcionan bien en masas rocosas tectónicamente
perturbadas en la que el tejido estruc tural ha sido destruido. En estos macizos rocosos los autores
recomiendan el uso del enfoque cualitativo original basado en observaciones visuales cuidadosas.
Sugerencias para el uso de GS1
Después de una década de aplicación de la sus variaciones GSI y para la caracterización del macizo
rocoso, este papel los intentos de responder a las preguntas que se han planteado por los usuarios
sobre la selección apropiada del índice para diferentes masas de roca en diversas condiciones.
Cuándo no utilizar GSI
El sistema de clasificación GSI se basa en la suposición de que la masa de roca contiene un número
suficiente de discontinuidades "al azar" orientadas de tal manera que se comporta como una masa
isotrópica. En otras palabras, el comportamiento de la masa de roca es independiente de la dirección
de las cargas aplicadas. Por lo tanto, es Olear que el sistema GSI no debe aplicarse a aquellas masas
rocosas en las que hay una orientación estructural dominante claramente definido. Pizarra
imperturbable es un ejemplo de un macizo rocoso en el que el comportamiento mecánico es altamente
anisotrópico y que no se le debe asignar un valor GSI basado en los gráficos presentados en las figuras.
1, 2. Sin embargo, el criterio de Hoek-Brown y la tabla de GSI se pueden aplicar con precaución si el
fracaso de tales masas de roca no es controlado por su anisotropía (por ejemplo, en el
caso de una pendiente cuando pueden producirse los dominantes estructurales establecidos
discontinuidad salsas á la pendiente y el fracaso a través de la masa de roca). Para las masas de roca
con una estructura, como la que se muestra en la sexta (última) fila de la tabla de GSI (Fig. 1), la
anisotropía no es un tema importante como la diferencia en la fuerza de la roca y la de las
discontinuidades dentro es pequeño. También es apropiado para asignar valores de GSI a las caras
excavadas en roca fuerte duro con unos DISCON-continuidades espaciados a distancias de magnitud
similar a las dimensiones del túnel o pendiente en consideración. En tales casos, la estabilidad de la
túnel o pendiente será controlada por la geometría tridimensional de las discontinuidades que se
cruzan y las caras huir creadas por la excavación. Obviamente, el clasificación GSI no se aplica a
estos casos.
Descripción geológica en la tabla de GSI
Al tratar con masas rocosas específicas, se sugiere que la selección de la caja apropiada en la tabla
GSI no debe estar limitada a la similitud visual con los bocetos de la estructura de la masa de roca,
tal como aparecen en las listas. Las descripciones asociadas también se deben leer con cuidado, de
manera que se elige la estructura más adecuada. El caso más apropiada bien puede estar en algún
punto intermedio entre el número limitado de SKET-ches o descripciones incluidas en las listas.
Proyección de GSI valores en el suelo
Afloramientos, excavadas laderas caras túnel y núcleos de perforación son las fuentes más
comunes de información para la estimación del valor de GSI de un macizo rocoso. ¿Cómo
deben ser proyectados o extrapolados en la masa de roca detrás de una pendiente o por delante
de un túnel el número estimado de estas fuentes? Los afloramientos son una fuente muy
valiosa de los datos en las etapas iniciales de un proyecto, pero tienen el inconveniente de
que la superficie de la relajación, a la intemperie y / o alteración puede tener
significativamente influenciado el-Anee aparecer de los componentes-rock de masas. Este
inconveniente puede ser superado (cuando sea posible) por trincheras de prueba pero, a
menos que se trata de la máquina excavado a una profundidad considerable, no hay ninguna
garantía de que se han eliminado los efectos de meteorización profunda. Por lo tanto, Juicio
se requiere con el fin de tener en cuenta estos efectos de meteorización y alteración en la
evaluación del valor más probable GSI en la profundidad de la excavación propuesta. Caras
de pendiente y túneles excavados son probablemente la fuente más confiable de información
para las estimaciones de GSI, siempre que estas caras son razonablemente cerca y en el
mismo macizo rocoso como la estructura bajo investigación. En fuertes masas de roca dura,
es importante que un asignación adecuada hacerse de daños debidos a la excavación mecánica o
chorreado. Como el propósito de estimar GSI es asignar las propiedades de la masa de roca sin
molestias en la que un túnel o la pendiente se va a excavar, el no permitir los efectos del daño
explosión al evaluar GSI dará lugar a la asignación de valores que son demasiado conservador. Por
lo tanto, si los datos de pozos están ausentes, es importante que el ingeniero geólogo o un geólogo
intentos de "mirar behine daños superficiales y tratar de asignar el valor GSI sobre la base de las
estructuras inherentes en el macizo rocoso. Este problema se-se produce menos significativa en
macizos rocosos débiles y tectónicamente perturbadas como la excavación se lleva a cabo
generalmente por los "medios mecánicos caballero y la cantidad de daños en la superficie se
nogligible en comparación con lo que ya existe en el macizo rocoso. Núcleos de pozos son la mejor
fuente de datos en profundidad, pero tiene que ser reconocido que es necesario extrapolar la
información unidimensional proporcionado por el núcleo a la tridimensional en masa de roca situ.
Sin embargo, este es un problema común a las investigaciones de sondeo todos Ios, y con más
experiencia de ingeniería Geolo-gos se sienten cómodos con este proceso de extrapolación. Múltiples
perforaciones y pozos inclinados pueden ser de gran ayuda en la interpretación de los personajes-cas-
rock de masas en profundidad.
Para el análisis de estabilidad de una pendiente, la evaluación se basa en la masa de roca a través del
cual se prevé que un plano fallo potencial podría pasar. La estimación de los valores de GSI en estos
casos requiere una considerable-sen- tencia, particularmente cuando el plano de falla puede pasar a
través de varias zonas de diferente calidad. Los valores medios pueden no ser apropiados en este caso.
Para los túneles, el índice debe ser evaluado por el volumen de roca que participan en transporte de
cargas, por ejemplo, durante aproximadamente un diámetro de alrededor del túnel en el caso de
comportamiento túnel o más localmente en el caso de una estructura tal como un pie de elefante. Para
estructuras particularmente sensibles o críticos, tales como cavernas poderosas tuiderground, la
información obtenida de las fuentes discutió Aboye no puede considerarse adecuada, sobre todo a
medida que avanza diseño más allá de las etapas preliminares. En estos casos, el uso de pequeños
túneles de exploración puede ser considerado y este método de recogida de datos a menudo se
encontró para ser altamente rentable. Figura 3 proporciona un resumen visual de sorne de los ajustes
discutidos en los párrafos anteriores. Cuando la evaluación directa de las condiciones de profundidad
no está disponible, ajuste al alza del valor GSI para permitir los efectos de la perturbación de la
superficie, la erosión y la alteración se indican en el (blanco) parte superior de la tabla de GSI.
Obviamente, la magnitud del desplazamiento varía de un caso a otro y dependerá de la sentencia y la
experiencia del observador. En el (la sombra) parte inferior de la tabla, los ajustes no se requerirán
como la roca masa ya se desintegra o esquilada y esto dañase persiste con la profundidad.
Anisotropía
Como se discutió Aboye, el criterio de Hoek-Brown (y otros criterios similares) requiere que la masa
de roca se comportan isótropa y que el fracaso no sigue una dirección preferiría impuesta por la
orientación de una discontinuidad específico o una combinación de dos o tres desconexión
continuidades. En estos casos, el uso de GSI no tiene sentido como el fracaso encuentra regido por la
resistencia al cizallamiento de estas discontinuidades y no de la masa de roca. Casos, cómo-nunca,
donde probablemente se puede utilizar el criterio y el gráfico GSI se discutieron Aboye. Sin embargo,
en un análisis numérico que implica una sola discontinuidad bien definida como una zona de cizalla
o culpa, a veces es conveniente aplicar el criterio de Hoek-Brown a la masa de roca en general y para
superponer la discontinuidad como un elemento significativamente más débil. En este caso, el valor
GSI asignado a la masa de roca debe ignorar la única discontinuidad importante. Las propiedades de
esta discontinuidad puede encajar la parte inferior de la tabla de GSI o pueden requerir un enfoque
diferente, como las pruebas de laboratorio de cizallamiento de rellenos de arcilla blanda.
Apertura de discontinuidades
Las características de resistencia y deformación de una masa de roca son dependientes sobre
el enclavamiento de las piezas-indi vidual de roca intacta que componen la masa.
Obviamente, la abertura de las discontinuidades que septiembre-arate estas piezas
individuales tiene una infiuencia importante de las propiedades-rock de masas. No hay
ninguna referencia específica a la apertura de las discontinuidades en las listas de éxitos GSI
sino un "factor de perturbación" D ha sido proporcionada en la versión más reciente del
criterio de rotura de Hoek-Brown (Hoek et al., 2002). Este factor va desde D = O para
macizos rocosos no perturbados, como los excavado por una máquina perforadora de túnel,
a D = 1 para masas de roca muy perturbados como a cielo abierto laderas minas que han sido
objeto de muy pesado voladuras de producción. El factor permite la interrupción del
enclavamiento de las piezas individuales de roca como resultado de la apertura de las
discontinuidades. La incorporación del factor de perturbación D en las ecuaciones empíricas
utilizadas para estimar las características de resistencia y deformación-rock de masas se basa
en la espalda-análisis de túneles y taludes excavados. En esta etapa (2004) hay relativamente
poca experiencia en el uso de este factor, y puede ser necesario ajustar su participación en las
ecuaciones como se acumula más Evidente campo. Sin embargo, la experiencia limitada que
está disponible sugiere que este factor proporciona una estimación razonable de la influencia de
los daños debido a la relajación de la tensión o la voladura de paredes rocosas excavadas. Tenga en
cuenta que este daño disminuye con la profundidad dentro de la masa de roca y, en modelación
numérica, es generalmente apropiado para simular esta disminución dividiendo la masa de roca en un
número de zonas con valores de D disminuyendo de ser aplicada a zonas sucesivas como la distancia
desde el aumenta cara. En un ejemplo, el cual consistió en la construcción de una gran caverna central
subterránea en las areniscas intercaladas y limolitas, se encontró que la zona dañada explosión fue
rodeando cada perímetro de excavación hasta una profundidad de unos 2 m (Cheng y Liu 1990).
Cuidadosamente voladura controlada se utilizó en esta excavación de la caverna y el limitado alcance
de los daños explosión puede considerarse típica de que para los túneles de ingeniería civil excavados
por métodos dril y hornos. Por otra parte, en grandes laderas de las minas a cielo abierto en el que las
explosiones pueden involucrar muchas toneladas de Explo-sivos, daños explosión se ha observado
hasta el 100 ni o más detrás de la cara talud excavado. Hoek y Karz-ulovic (2000) han dado algunas
orientaciones sobre la magnitud de este daño y su impacto en las propiedades del macizo rocoso.
Fig. 3 Sugerida proyección de información de las observaciones en afloramientos a profundidad. Blanca arena
un desplazamiento hacia la izquierda o hacia la izquierda y hacia arriba se recomienda ; la magnitud del cambio
se muestra en la tabla es indicativa y debe basarse en el juicio geológico. Sombreado area : desplazamiento es
menor o no aplicable ya que la calidad se mantiene en profundidad en brecciated , milonitizadas o zonas de
cizalla.
Índice de fuerza geológica a gran profundidad
En roca dura, gran profundidad (por ejemplo, 1.000 o más) la estructura-rock maciza es tan fuerte
que el comportamiento de las masas se aproxima al de la roca intacta. En este caso, el valor se
aproxima a 100 GSI y la aplicación del sistema GSI es izo ya significativa. El proceso de fracaso que
controla la estabilidad de excavaciones subterráneas en estas condiciones está dominado por la
iniciación y propagación de la fractura por fragilidad, que conduce a desprendimiento, slabbing y, en
casos extremos, de roca ráfagas. Esfuerzo de investigación considerable se ha votado des al estudio
de estos procesos de fractura frágil y un trabajo reciente de Diederichs et al. (2004) proporciona un
resumen útil de este trabajo. Cundall et al. (2003) han introducido un conjunto de reglas de flujo de
post-fallo para el modelado numérico que cubren la transición de la tracción a trasquilar fractura que
se produce durante el proceso de propagación de la fractura por fragilidad en torno excavaciones
altamente estresados en masas de roca dura. Cuando la perturbación tectónica es importante y persiste
con la profundidad, estos comentarios no se aplican y las listas de GSI pueden ser aplicables, pero se
deben usar con precaución.
Las discontinuidades con materiales de relleno
Los gráficos GSI se pueden utilizar para estimar los personajes-cas de roca masas llenados. Si el
material de relleno es sistemática y gruesa (por ejemplo, más de unos pocos cm) o zonas de cizalla
están presentes con material arcilloso entonces el uso de la tabla de GSI para macizos rocosos
heterogéneos (Fig. 2) se recomienda.
La influencia del agua
La resistencia al cizallamiento de la masa de roca se reduce por la presencia de agua en las
discontinuidades o los materiales de relleno cuando éstas son propensas al deterioro como resultado
de cambios en el contenido de humedad. Esto es particularmente válido en la feria de categorías para
muy pobres de discontinuidades donde un giro a la derecha se puede presentar de condiciones
húmedas (Fig. 4). La presión del agua es tratada por el estrés análisis efectiva en el diseño y es
independiente de la GSI caracterización del macizo rocoso.
Masas de roca resistidas
Los valores de GSI para masas rocosas erosionadas se desplazan a la derecha de los de las mismas
masas de roca cuando estos son protegidos de la intemperie. Si el desgaste ha penetrado en las piezas
de roca intacta que componen la masa (por ejemplo, en intemperada granitos Ered ), entonces también
deben reducir la constante de mi y la fuerza no confinada del o- ci del criterio de Hoek y Brown. Si
la erosión ha penetrado en la roca en la medida en que las discontinuidades y la estructura se han
perdido. Entonces la masa de roca debe evaluarse como un suelo y el sistema GSI ya no se aplica.
Masas de roca sedimentaria heterogéneos y variados litológicamente
El GSI se ha ampliado recientemente para dar cabida a algunos de los más variable de masas de roca
, incluyendo muy mala calidad esquilada macizos rocosos de materiales esquistosas débiles (como
limolitas , lutitas de arcilla o filitas ) en algún momento entre las camas con roca fuerte (como
areniscas , calizas o cuarcitas ). Un gráfico de GSI para flysch se ha publicado en Marinos y Hoek
(2001) y se reproduce en la figura . 2. Para litológicamente variadas pero tectónicamente perturbadas
macizos rocosos, como la melaza, un nuevo gráfico GSI es ( Hoek et al. 2005) .
Rocas de baja resistencia
Cuando se desarrollan rocas como margas, arcillas, limolitas y areniscas débiles en condiciones
estables o un entorno posterior tectónico, presentan una sencilla estructura con pocas
discontinuidades. Incluso cuando existen planos de estratificación que no siempre aparecen
superficies discontinuidad tan claramente definidos. En tales casos, el uso de la tabla de GSI para las
masas de roca "blocky" o "masivas" (Fig. 1) es aplicable. Los discontinuidades, aunque están
limitados en número, no puede ser mejor que justo (por lo general regular o mala) y por lo tanto los
valores de GSI tienden a estar en el rango de 40 a 60. En estos casos, la baja resistencia de los
resultados del macizo rocoso desde valores bajos de la fuerza intacta ve; y la constante 111 Cuando
estas rocas forró masas continuas sin discontinuidades, la masa de roca se pueden tratar como intacto
con parámetros de ingeniería dadas directamente por pruebas de laboratorio. En tales casos, la
clasificación GSI no es aplicable.
La precisión del sistema de clasificación GSI
El "cualitativo" sistema GSI funciona bien para los geólogos de ingeniería ya que es coherente con
su experiencia en la descripción de las rocas y las masas de roca durante el registro y mapeo. En
algunos casos, los ingenieros tienden a ser menú reduce cómoda con el sistema, ya que no contiene
parámetros que se pueden medir con el fin de mejorar la precisión del valor estimado GSI. Los
autores, dos de los cuales se graduaron como ingenieros, no comparten esta preocupación, ya que
consideran que no se quiere decir-seguir intentar asignar un número preciso a la GSI
Fig. 4 En justos a categorías
muy pobres de
discontinuidades, giro a la
derecha es necesario que las
condiciones húmedas como
las superficies de las
discontinuidades o los
materiales de relleno suelen
ser propensos al deterioro
como consecuencia del
cambio en el contenido de
humedad. El giro a la derecha
es más sustancial en la gama
baja calidad del macizo
rocoso (últimos multas y
columnas)
Valor para una masa rocosa típica. en todo menos en el más simple de los casos, GSI se describe
mejor mediante la asignación de un rango de valores. Para fines analíticos de este rango puede estar
definido por una distribución normal con los valores medios y desviación estándar asignados sobre
la base de incienso común. En el período anterior de la aplicación GSI se propuso que la correlación
de los valores "ajustados" RMR y Q con GSI ser utilizado para proporcionar la información
necesaria para la solución del criterio de Hoek y Brown. Aunque este procedimiento puede trabajar
con las mejores masas de roca de la calidad, no tiene sentido en el rango de
débil (por ejemplo GSI <35), masas muy débiles y heterogéneos de roca en los que no se recomiendan
estas correlaciones.
Estimación de ad fuerza intacta y mi constante
Si bien este documento se ocupa principalmente de la clasificación GSI, no sería conveniente dejar
el tema relacionado del criterio de rotura de Hoek-Brown con salida mencionar brevemente la
estimación de aci fuerza intacta y el n2e constante.
El influencie del ce resistencia de la roca intacta; es al menos tan importante como el valor de GSI en
la estimación global de propiedades del macizo rocoso por medio del criterio de Hoek-Brown.
Idealmente, CE, debe ser determinado por las pruebas de laboratorio directa bajo condiciones
cuidadosamente controladas. Sin embargo, en muchos casos, esto no es posible por falta de tiempo o
de presupuesto, o bien porque no es posible recuperar muestras para pruebas de laboratorio (sobre
todo en el caso de débil, esquistosa finas o tectónicamente macizos rocosos dis-perturba- donde se
incluyen discontinuidades en las muestras de laboratorio). En tales circunstancias, las estimaciones
del valor de los anuncios tienen que hacerse sobre la base de información publicada, pruebas de índice
simples o calificaciones descriptivas como las publicadas por la Sociedad Internacional de Mecánica
de Rocas (Brown 1981). La experiencia ha demostrado que existe una tendencia a subestimar el valor
de la resistencia de la roca intacta en muchos casos. Esto es particularmente cierto en los macizos
rocosos débiles y tecton-camente perturbada cuando las características de los componentes de roca
intacta tienden a ser enmascarada por el material circundante esquilada o degradado. Estos
subestimaciones pueden tener irnplications graves para el diseño de ingeniería y de tara tiene que ser
tomado para asegurar que las estimaciones realistas de la fuerza intacta se hacen lo más temprano
posible en el proyecto. En túneles, tales ESTI compañeros pueden refinarse sobre la base de un back-
análisis detallado de la deformación túnel y, mientras esto puede requerir un esfuerzo considerable e
incluso la participación de los especialistas en análisis numérico, el intento será gen-ralmente ser
reembolsado muchos veces en el ahorro de costes logrado por diseños más realistas. El valor de la
constante de mi, como para el caso de la fuerza intacta se determina mejor mediante pruebas labora-
torio directa. Sin embargo, cuando esto no es posible, una estimación basada en los valores publicados
(por ejemplo, en el pro-grama RocLab) es aceptable en general como la influencia oyeran del valor
de de la fuerza-rock de masas es significativamente menor que la de cualquiera de GSI o ad .
GSI y documentos del contrato
Uno de los problemas contractuales más importantes en la construcción de la roca y en particular en
un túnel es la cuestión de las " condiciones del terreno cambiado " . Hay invariablemente areuments
entre el propietario y el contratista de la naturaleza de la tierra se especifica en el contrato y que en
realidad encontró durante la construcción. Para superar este problema se ha producido una tendencia
a especificar las condiciones previstas en Tercos de las clasificaciones de túneles RMR o Q . Más
recientemente algunos contratos han utilizado la clasificación GSI para este pur- pose, y los autores
se oponen firmemente a esta tendencia. Como se mencionó anteriormente en este Papen RMR y Q
fueron desarrollados a los efectos de estimar reincorporación túnel
forcément o soporte mientras que GSI fue desarrollado con el único fin de estimar la fuerza-rock de
masas. Por lo tanto, GSI es sólo un elemento en un proceso de diseño del túnel y no se puede utilizar,
por sí solo, para especificar las condiciones tun-Nelling. El uso de cualquier sistema de clasificación
para especificar las condiciones de túneles antic-ipated es siempre un problema ya que estos sistemas
están abiertos a una variedad de interpretaciones, dependiendo upan la experiencia y el nivel de
conservadurismo de la observen Esto puede resultar en diferencias significativas en los valores de
RMR o Q para una masa de roca en particular y, si estas diferencias caen a ambos lados de un punto
importante "cambio" en la excavación o soporte tipo, esto puede tener importantes consequencest
financiera El repbrt basal geotécnica (Essex 1997) se introdujo en un intento de superar algunas de
estas dificultades y ha atraído a una cantidad cada vez mayor de la atención internacional en
tunnellingi_ Este informe, elaborado por el propietario y se incluyen en el pliego de condiciones, los
intentos de describir la masa de roca y de las condiciones de túneles previstos con la mayor precisión
posible y para proporcionar una base racional para contractual discusiones y pago. Los au-thors de
este documento recomiendan que este concepto se debe utilizar en lugar de las clasificaciones del
túnel del tradicional con el fin de especificar las condiciones de túneles previstos.
Conclusiones
Caracterización-Rock masa tiene un papel importante en el futuro de la geología de ingeniería en la
ampliación de su utilidad, no sólo para definir un modelo conceptual del sitio Geol-gía, sino también
para la cuantificación necesaria para el análisis "para asegurar que la idealización (para el modelado
) no rnisinterpret actualidad "(Knill 2003). Si se lleva a cabo en conjunto con Modelización numérica,
char-caracteriza--rock de masas presenta la perspectiva de una mejor sub-pie de las razones de la
conducta-rock de masas (Chandler et al. 2004). El GSI tiene una considerable po-tencial para su uso
en ingeniería de rocas, ya que permite a los múltiples aspectos de la roca para cuantificar mejorando
así la lógica geológica y la reducción de la incertidumbre de la ingeniería. Su uso permite la influencia
de variables, que constituyen una masa de roca, para ser evaluado y por lo tanto, el comportamiento
de las masas de roca que hay que explicar con más claridad. Una de las ventajas del índice es que el
razonamiento geológico encarna permite ajustes de sus calificaciones para cubrir una amplia gama
de masas y condiciones de la roca, sino que también nos permite entender los límites de su aplicación.
