CLASIFICACIONES CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS EN EL GEOMECÁNICAS EN EL
ESTUDIO DE LA ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DE ESTABILIDAD DE
TALUDESTALUDES
1.INTRODUCCIÓN1.INTRODUCCIÓN
• Para ejecutar las diversas labores mineras subterráneas y superficiales en un entorno, es necesario poseer el máximo conocimiento del macizo rocoso que lo rodea.
• Este conocimiento lo podemos obtener mediante las Clasificaciones Geomecánicas, las cuales determinan la calidad del macizo rocoso, dividiéndolo en dominios estructurales con similares características: Litología, espaciado entre juntas, etc…
• Hoy en día existen muchas Clasificaciones Geomecánicas: Protodyakonov, Bieniawski, Laubscher and Taylor, Barton, Romana.
1.INTRODUCCIÓN1.INTRODUCCIÓN
• Objeciones de las clasificaciones geomecánicas:
– No tienen base científica, son meras compilaciones empíricas.
– Simplifican demasiado los problemas reales, reduciéndolos a casos elementales.
– Personas sin la adecuada formación piensan que con su simple aplicación resuelven un problema complejo.
2.ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE SMR2.ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE SMR
• El índice SMR (Slope Mass Rating, Romana, 1985) es un índice geomecánico empleado para la caracterización de taludes rocosos.
• Se obtiene sumándole al RMR básico (Bieniawski, 1989) una serie de factores:
– Un factor de ajuste de las juntas función de las orientaciones relativas de las discontinuidades de la masa rocosa y del talud.
– El método de excavación empleado.
SMR = RMR + (F1 x F2 x F3) + F4
3.ÍNDICE RMR3.ÍNDICE RMR
• El RMR depende (y de esta manera también el SMR) de diversos parámetros obtenidos a partir de la estimación de valores característicos del macizo rocoso:– La resistencia de la roca.
– El RQD (Rock Quality Designation).
– El espaciamiento de las discontinuidades o juntas.
– El estado de las juntas.
– El flujo de agua en las juntas.
3.1. ELECCIÓN DE 3.1. ELECCIÓN DE AFLORAMIENTOAFLORAMIENTO
La labor de clasificación puede realizarse en:
• Testigo de sondeos:– Buenos para observar las condiciones de la matriz rocosa en profundidad.– Difíciles para la orientación exacta de las juntas.– La condiciones de agua en las juntas pueden deducirse a partir de los niveles
freáticos.• Afloramientos naturales:
– Corresponden a los tramos más compactos que pueden enmascarar las condiciones generales.
– Fácil estudio de juntas.• Otros taludes:
– Condiciones dependientes de la edad y métodos de excavación del talud y de la meteorización.
– Juntas más abiertas si se excavó con voladuras deficientes.– Fácil determinación de las formas de rotura y las condiciones hidrogeológicas.
3.2. LA RESISTENCIA DE LA 3.2. LA RESISTENCIA DE LA ROCAROCA
• La resistencia a compresión simple requiere una primera estimación en el campo. El dato correcto se obtiene en el laboratorio.
• Puede emplearse un esclerómetro, cuya pesa golpea a la cara de la roca, preferiblemente lisa y sin grietas. – Se mide el rebote de la pesa
asociada al muelle.– Se descartan los resultados
anormales (sonido hueco, roturas de la roca…)
3.2. LA RESISTENCIA DE LA 3.2. LA RESISTENCIA DE LA ROCAROCA
ROCA ENSAYO DE CAMPO
Grado Descripción Res. a Comp. (MPa) Navaja Martillo geológico Ejemplos
R6 Ext. Resistente > 250 No cortaEl golpe arranca
pequeños trozosBasaltao,
Gneis
R5 Muy resistencia 100 - 250 No cortaSe rompe con muchos
golpesAnfibolita
R4 Resistencia 50 - 100 No cortaSe rompe con varios
golpesCaliza,
Mármol
R3 Med. Resistente 25 - 50 No cortaSe rompe con un solo
golpeEsquisto
R2 Blanda 5.0 - 25 Corta con dificultadDeleznable bajo golpes
fuertesYeso
R1 Muy blanda 1.0 - 5 Corta fácilmente Se puede machacarRoca alterada
R0 Ext. Blanda 0.25 - 1Corta sin
problemasSe rompe con la uña
Falla delgada rígida
3.3. RQD (3.3. RQD (Rock Quality Rock Quality DesignationDesignation) )
• % de recuperación de testigos de más de 10 cm de longitud (según el eje)
• Rocas ígneas (más fácil de aplicar).
• No consideración de las roturas frescas que se produzcan durante la perforación.
• Valor de RQD confiable si:-se perfora con diámetro NX y doble batería
-se mide lo antes posible después de perforar y en el campo
-para tramos cortos de sondeo
3.3. RQD (3.3. RQD (Rock Quality Rock Quality DesignationDesignation))
PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO:• Primer procedimiento
Se calcula midiendo y sumando el largo de todos los trozos de testigo mayores que 10 cm en el intervalo de testigo de 1.5 m.
• Segundo procedimiento
Cálculo del RQD en función del número de fisuras por metro, determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área o zona predeterminada.
• Tercer procedimiento
Cálculo en función del número de fisuras por metro cúbico (Jv), determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área o zona predeterminada de la operación.RQD = 115 – 3.3 Jv
Jv relacionado con el espaciamiento medio entre juntas
3.4. ESPACIAMIENTO ENTRE 3.4. ESPACIAMIENTO ENTRE JUNTASJUNTAS
• Distancia entre juntas medida según líneas perpendiculares a los planos de discontinuidad. Se utiliza el valor medio.
• Se mide con cinta a lo largo de un afloramiento, contando las juntas en una distancia fija y multiplicando entre el coseno de los ángulos entre la normal a las juntas y el plano de afloramiento.
DESCRIPCIÓN ESPACIAMIENTO CONDICIÓN DEL MACIZO
Muy separadas > 2m Sólido
Separadas 0.6 – 2 m Masivo
Med. Separadas 0.2 – 0.6 m Con bloques/ estratos
Próximos 0.06 – 0.2 m Fracturado
Muy próximos > 0.06 m Muy fracturado
5.CONDICIÓN DE LAS JUNTAS5.CONDICIÓN DE LAS JUNTAS
Este es el parámetro más importante e incluye varios subparámetros:
• Rugosidad de los bordes.• Material de relleno ( si existe).• Separación entre los bordes.• Persistencia/ Continuidad.• Grado de meteorización de los bordes.
5.1. Rugosidad/Relleno5.1. Rugosidad/Relleno
ESCALA DE RUGOSIDADES DEL RMR.
MUY RUGOSA Hay arrugas y escalones verticales en los bordes.
RUGOSA Hay algunas arrugas y asperezas. Estos se sienten ásperos al tacto.
SUAVE No hay asperezas. Los bordes son suaves al tacto.
CON ESPEJOS DE FALLA Hay señales de pulido en los bordes
• Esta escala de rugosidades del RMR es muy fácil de utilizar en el campo.
• La consecuencia mas importante de la rugosidad de una junta es la capacidad de exhibir comportamientos dilatantes cuando una junta cerrada y acoplada es sujeta a esfuerzos cortantes en su plano.
• La naturaleza de los rellenos, por el contrario, gobierna el comportamiento frente a esfuerzos cortantes de juntas abiertas, no acopladas.
• Por lo tanto, el relleno es un parámetro de la rugosidad
A efectos prácticos podemos distinguir:
• Juntas sin relleno
• Juntas con relleno (calcita, arena…)
• Juntas con relleno blando(arcilla, mica, milonita arcilloso)
5.2 Separación5.2 Separación• La separación es la distancia entre ambos bordes de una junta. • Aunque la medición real es muy difícil, la clasificación RMR utiliza
una escala muy simplificada:
Separaciones
CERRADAS < de 0,1mm (mínima que puede apreciar el ojo humano)
ALGO ABIERTAS De 0,1 a 1mm. Los bordes se ponen en contacto con un pequeño desplazamiento de corte.
ABIERTAS De 1 a 5mm.Los bordes se ponen en contacto después de un desplazamiento apreciable de corte.
MUY ABIERTAS > De 5mm. Los bordes se ponen en contacto sólo después de un gran desplazamiento de corte.
5.3. Persistencia/ Continuidad.5.3. Persistencia/ Continuidad.
• La ISMR clasifica las juntas en:
PERSISTENTES Continuas.
SUBPERSISTENTES No continuas. Varias juntas pueden unirse para formar una superficie de rotura.
NO PERSISTENTES No continuas.
•En la clasificación RMR se usan sólo las dos clases extremas.•Las juntas subpersistentes se transformas en continuas en cuanto se inicia la rotura.
5.4 Grado de meteorización5.4 Grado de meteorización• Grado de meteorizacion en bordes de juntas:
GRADO DENOMINACIÓN DESCOMPOSICIÓN
(%)
DESCRIPCIÓN
Ia Fresca - Sin signos de meteorización
Ib Fresca - Ligera decoloración
II Algo met. <10 Decoloración general
III Bastante met. 10-15 Zonas de roca descompuesta aisladas
IV Muy met. 50-90 Descomposición general de la roca
V Completamente met. >90
Toda la roca está descompuesta. Persiste la
estructura original
VI Suelo residual 100 Toda la roca convertida en suelo. No hay estructura
5.5 Valoración cuantitativa del 5.5 Valoración cuantitativa del estado de las juntasestado de las juntas
• Las descripciones del estado de las juntas utilizadas por la clasificación RMR están claras y se adaptan bien en muchos casos a las condiciones de campo.
• Hay casos dudosos que no encajan bien. Para ellos es preferible valorar por separado cada uno de los subparámetros y sumar las valoraciones parciales para llegar al parámetro que definía la condición de las juntas
Valoración paramétrica parcial de las condiciones Valoración paramétrica parcial de las condiciones de una junta (parte 1/2)de una junta (parte 1/2)
RUGOSIDAD-RELLENO VALORACIÓN PARCIAL
Muy rugosa
Rugosa
Algo rugosa
Suave
Lisa con relleno
Con relleno blando
10
9
8
6
5
0
SEPARACIÓN SEPARACIÓN VALORACIÓN PARCIAL
Cerrada
Algo abierta
Abierta
Muy abierta
<0,1 mm
0,1-1 mm
1-5 mm
>5 mm
9
7
5
0
Valoración paramétrica parcial de las condiciones Valoración paramétrica parcial de las condiciones de una junta (parte 2/2)de una junta (parte 2/2)
PERSISTENCIA VALORACIÓN PARCIAL
No persistente. No continua
Subpersistente
Persistente. Continua
5
3
0
METEORIZACIÓN GRADO VALORACIÓN PARCIAL
Fresca
Algo meteorizada
Bastante meteorizada
Muy meteorizada
Completamente meteorizada
I
II
III
IV
V
6
5
3
0
0
6 Flujo de agua en las juntas6 Flujo de agua en las juntas
• La clasificación original RMR valora el agua también con otros parámetros.
• Para taludes puede utilizarse las clasificaciones descritas en las siguientes tablas.
6.1 Flujo de agua en las juntas 6.1 Flujo de agua en las juntas sin rellenosin relleno
DESCRIPCIÓN JUNTA FLUJO
Seca
Ligeramente humeda
Húmeda
Goteando
Fluyendo
Seca
Manchada
Húmeda
Mojada
Mojada
No
No
No
Ocasional
Continuo
6.1 Flujo de agua en las juntas 6.1 Flujo de agua en las juntas con rellenocon relleno
DESCRIPCIÓN RELLENO FLUJO
Seca
Ligeramente humeda
Húmeda
Goteando
Fluyendo
SecO
Húmedo
Saturado
Semilavado
Lavado
No
No
Alguna gota
Goteo
Continuo
3.7. ORIENTACIÓN DE LAS 3.7. ORIENTACIÓN DE LAS JUNTAS Y DEL TALUDJUNTAS Y DEL TALUD
• Dispensión normal valores modales.• Dispensión mayor valores extremos.• Datos de orientación del talud difíciles de medir: Error medio de medida ± 5º (o
mayor) valores modales y extremos.
BUZAMIENTO (0 A 90º) DIRECCIÓN DE BUZAMIENTO (0 A 360º)
Clinómetro Brújula
Error de medida ± 2º Error de medida ± 2º
Dispensión normal mínima ± 5º Dispensión normal mínima ± 5º a 10º