CAPITULO I

FUNDAMENTOS TEORICOS GENERALES

1.1. FUNDAMETOS TEORICOS CONCEPTUALES

1.1.1. LITOLOGIA

La palabra litología deriva del griego Lithos = roca y Logos = estudio o tratado;

comprende el estudio y la clasificación de las rocas consolidadas y no consolidadas

(suelos) dependiendo de su edad de desarrollo que se hallan e integran la corteza

terrestre (Abramson, 1996).

a) ROCA O MATRIZ ROCOSA

Las rocas son agregados de minerales resultantes de procesos geológicos

hipogenos o epigenos, desde el punto de vista geológico las rocas son el

componente esencial de la corteza terrestre constituyéndose el 100% de su

estructura.

b) ORIGEN DE LAS ROCAS

El origen de las rocas se deben a diferentes causas, se han desarrollado

mediante procesos sedimentarios, magmáticos o magmatogenos y

metamórficos. Por lo tanto se clasifican según su origen en sedimentarias,

ígneas y metamórficas.

- ROCAS SEDIMENTARIAS

Las rocas sedimentarias tienen su origen en la superficie terrestre, como

consecuencia de la meteorización y erosión de la corteza terrestre.

Todos estos componentes bajo la acción erosiva de algunos de los

agentes geodinámicos, desarrollados por la climatología como las

corrientes de agua o el viento, son transportados hacia las cuencas o

medios de sedimentación donde tendrá lugar la acumulación que origina el

sedimento.

Los sedimentos o depósitos con el transcurso del tiempo darán paso a las

rocas sedimentarias una vez que se hayan originado determinados

procesos, como los que tienden a comprimir y endurecer los sedimentos

(compactación, cementación) que se acentúan con el enterramiento del

sedimento y se conocen como diagénesis.

Las rocas sedimentarias se encuentran selectivamente en la parte

superior de la corteza terrestre ocupando el 1% del total de esta, Trimifov

(1983), por lo que su estudio en la geotecnia es de gran importancia.

Las características de estabilidad de este tipo de rocas depende

generalmente de: tamaño de grano, planos de estratificación, fracturas

normales a la estratificación y el grado de cementación, Jaime Suarez

Diaz (1998) Pg.157.

- ROCAS IGNEAS.

Las rocas Ígneas son el resultado del enfriamiento y consolidación del

Magma, pueden formarse a profundidad considerable dentro la corteza

terrestre (Intrusivas), o en áreas denudadas por efluencia del magma y

contacto directo con el medio ambiente (extrusivas), la cristalización

determina la profundidad de formación de la roca ígnea.

Este grupo de rocas componen el 98% del total de la corteza terrestre,

Trimifov (1983), generalmente son rocas muy duras y densas, de peso

especifico elevado.

La acidez de la roca ígnea es la que más afecta su comportamiento,

especialmente por su efecto sobre la meteorización. Las rocas ácidas son

aquellas que poseen un alto contenido de cuarzo y feldespatos, las rocas

básicas son las que contienen poco porcentaje de cuarzo y mayor

porcentaje de olivinos y piroxenos; estas rocas se meteorizan con mayor

dificultad que las anteriores.

- ROCAS METAMORFICAS

Las rocas Metamórficas provienen de procesos de alteración de las rocas

preexistentes, sean estas ígneas o sedimentarias, afectadas por factores

físicos de presión - temperatura y químicos de disolución de minerales,

que se producen a grandes profundidades, tectonismo activo o focos

magmaticos cercanos al lugar de alteración, procediendo a la

recristalización de la roca y remplazamiento de minerales en la estructura

original de la roca. Como consecuencia de esto, las rocas metamórficas

exhiben un alto rango de características ingenieriles y comúnmente son

muy útiles como materiales de construcción; Jaime Suarez Diaz (1998)

Pg.150.

1.1.2. GEOLOGIA ESTRUCTURAL

La geología estructural es una rama de la geología que estudia las estructuras

geológicas (formas geométricas que adquieren las rocas debido a deformaciones

producidas por esfuerzo tectónico), a las que define, describe y clasifica, Billings M.,

P., (1974) P 1, 2; la Geología Estructural es el estudio de la arquitectura de la tierra.

La geología estructural está relacionada con muchas otras ramas de la geología, ya

que ayuda a resolver problemas estructurales que son la base fundamental de una

investigación profunda y especifica, esta rama.

En estudios geotécnicos es importante la aplicación de la Geología Estructural, ya

que las obras civiles se encuentran sobrepuestas en rocas que presentan diferentes

características estructurales y condiciones litológicas, los estudios que se realizan

son principalmente con la intención de crear estabilidad en estas labores de

ingeniería.

a) NOCIONES DE MECÁNICA DE ROCAS

La geología estructural se rige primordialmente en el estudio de mecánica de rocas,

es importante este conocimiento ya que gracias a el se puede llegar a conocer el

proceso o mecanismo deformante de los materiales de la corteza terrestre

constituidas mayoritariamente por rocas.

El estudio de mecánica de rocas se define como el comportamiento de las rocas

cuando se las somete a esfuerzos y temperaturas similares a las que reinan en la

corteza terrestre llegando así a conocer los limites mecánicos de deformación y

ruptura de cada roca. Matthauer (1998) Pg. 43.

b) ORIGEN DE LA FORMACIÓN DE ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS EN LA

CORTEZA TERRESTRE

Las estructuras geológicas, se pueden evidenciar en cortes de carreteras,

quebradas o ríos, de esta manera se observa que los materiales de la parte

superior de la corteza terrestre se encuentran plegados y fracturados,

especialmente en las zonas cordilleranas; el ordovícico en nuestro medio se

presenta con una estructura muy compleja diferentes etapas de replegamiento y

fracturamiento, las cuales crean un caos o desorden en su estructura visible,

Tawackoli et al. (1996) Pg 47.

La causa de este fenómeno es conocido como esfuerzo tectónico, producidos

principalmente por esfuerzos triaxiales, generados en la corteza terrestre, debido

al movimiento de las placas tectónicas de la tierra, además se toma en cuenta el

nivel estructural o profundidad en el que se desarrollan las diferentes estructuras.

1.1.2.1. CLASIFICACION DE LAS ESTRUCTURAS GEOLOGICAS

Las estructuras geológicas según la continuidad de la roca o la rotura de la misma,

se clasifican en continuas y discontinuas.

a) ESTRUCTURAS CONTINUAS

Las estructuras continuas son las que a lo largo de su desarrollo evidencian gran

deformación; no evidencian fracturas considerables que afecten al total del

cuerpo rocoso.

- PLIEGUES

Son estructuras de continuidad, que adquieren una forma de olas u

ondulaciones en las rocas de manera continua sin rotura y que se

originan principalmente por mecanismos de plegamiento que depende

del grado de plasticidad y el esfuerzo compresivo que deforma la roca,

Billings M. P.,(1974)P.

La formación de los pliegues se realiza principalmente en rocas

sedimentarias estratificadas y en menor proporción en rocas producto

de coladas lávicas, abarcan desde cientos de kilómetros

(Megapliegues) hasta pliegues milimétricos (Micropliegues) Chumacero,

H., (2002).

b) ESTRUCTURAS DISCONTINUAS

Las estructuras discontinuas son aquellas que se desarrollan por procesos de

ruptura (fracturamiento) con o sin movimiento que afectan a las rocas, debidas

primordialmente al límite de plasticidad o elasticidad, son producto de

esfuerzos triaxiales que se produce en la parte superior de la corteza terrestre,

lugar donde la fragilidad es superior.

- DIACLASAS

Las diaclasas, conocidas como “joints” en ingles son fracturas

producidas por mecanismo de diaclasamiento generalmente en mayor

proporción en rocas frágiles, las diaclasas no tienen movimientos

paralelos a su estructura pero pueden tener un movimiento

perpendicular llegando a formar diaclasas abiertas Billings M., P.,

(1974), P 112.

Las diaclasas siempre se encuentran conjugadas con otras diaclasas

de la misma posición o de diferentes posiciones llegando a formar

juegos de diaclasas las cuales son muy importantes en el estudio de la

tectónica local del área.

El estudio de los juegos de diaclasas se lo realiza por medio de análisis

estadísticos, basados en la agrupación de los datos resultantes en

diagramas de puntos, diagramas de frecuencias y rosetas.

- FALLAS

Las fallas, son fracturas producidas por mecanismo de ruptura que han

sufrido movimientos relativos de los bloques laterales al plano de

fracturamiento, se producen en rocas consolidadas. Billings, M., P.,

(1974), P 212.

1.1.3. PRINCIPIOS DE GEOTECNIA

La Geotecnia es una rama de la geología que estudia la mecánica del terreno

(mecánica de Rocas y mecánica de Suelos), en el estudio de la Geotecnia es muy

importante el aporte de la geología estructural ya que gracias a estos principios se

pueden definir los problemas que presenta el terreno, principalmente el macizo

rocoso, evidenciando si es o no factible la construcción de una obra civil.

a) MACIZO ROCOSO

Roca intacta o matriz rocosa constituye una roca competente y fresca,

mientras que macizo rocoso es el conjunto constituido por una o varias

matrices rocosas que presentan una determinada estructura que involucra a la

roca en su estado natural en el campo incluyendo planos de estratificación,

plegamientos, fallas, diaclasas, zonas de corte, diques. López, M., J.,

(2000)Pp.20,

Teniendo en cuenta estos parámetros se evidencia la naturaleza y distribución

de todos los fenómenos estructurales determinando la estructura del macizo

rocoso.

b) ESTUDIOS SOBRE EL MACIZO ROCOSO

Estudios del macizo rocoso se realizan “in situ” tomando diferentes

características, estos son los detalles estructurales y características litológicas,

dando de una manera precisa la caracterización del macizo rocoso. Gonzales,

L., et al (2007)P 150.

Las pruebas de laboratorio sobre muestras de rocas que se toman en el

campo son datos puntuales que pueden influir sobre el total de la estructura de

una manera más precisa. Hoek, E., (2006) Pp 40 y 41.

c) CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO

La clasificación geomecánica del Macizo Rocoso se lo realiza tomando en

cuenta diversos parámetros, se evidencia que fue Terzaghi (1946) quien

propuso la primera clasificación del terreno orientada a la construcción de

túneles; los parámetros de clasificación provenían de túneles sostenidos

fundamentalmente por cerchas metálicas. A partir de los años 50 fue

generalizándose la utilización del bulonado y el hormigón proyectado en la

construcción de túneles para usos civiles.

La clasificación de Lauffer (1958), refleja perfectamente el uso combinado de

cerchas, bulonado y hormigón proyectado en la construcción de túneles en

roca. Esta clasificación está, por otra parte, muy vinculada al surgimiento del

Nuevo Método Austriaco (NATM) en Europa central. Su utilización requiere,

sin embargo, la experiencia directa en obra y es poco práctica en las fases de

proyecto y anteproyecto.

Se pueden denominar clasificaciones modernas a los Sistema RMR de

Bieniawski (1973) y Q Barton Lien Lunde (1974), los cuales intentan un mayor

grado de objetividad. Se trata en los dos casos de combinar atributos del

macizo rocoso estos son de tipo geológico, geométrico y tensional. En un

número único relacionado con la calidad global de la roca. A su vez, este

número permite, a través de la experiencia recogida en su utilización en casos

reales, la definición de un sostenimiento del túnel y la estimación de otros

parámetros como el cálculo de taludes, datos de interés modificados del RMR

al SMR o Slope Mass Raiting, Romana, M., (1993), Pp 9-14.

- CLASIFICACION EN BASE AL INDICE RQD “Rock Quality

Designation”

Propuesta por Deere, et al(1967). Es un parámetro que clasifica al

macizo rocoso de dos formas alternativas.

Se basa primordialmente en la recuperación de un sondeo, en la cual

se recupera un testigo o core, depende indirectamente del numero de

fracturas y alteración del macizo rocoso. Hoek E., (2006) Pp 43,44.

Palmström, (1982), usa la fórmula alternativa que se utiliza cuando no

existen sondeos, esta depende principalmente parámetros de los

juegos de las juntas que presenta el macizo rocoso, tomando en cuenta

la unidad de volumen donde se miden los diferentes juegos de juntas

(Juegos de Diaclasas).

Tomado de Hoek E., (2006), Rock Slope Engineering, P 43

TABLA Nº 1

CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZOPOR MEDIO DEL RQD

RQD (%) CALIDAD DE ROCA

<25 Muy Mala25 - 50 Mala50 - 75 Regular75 – 90 Buena

90 – 100 Excelente

= Numero de juntas identificadas por m3

Para > 4.5 se usa la formula

Para < 4.5 RQD = 100

Tomado de Lopez, M., J., (2002), Geología Aplicada a la Ingeniería Civil, P 505

- CLASIFICACION BASADA EN EL INDICE Q “Rock Mass Quality”

Formulada por Barton, et al (1974), este sistema de clasificación del

Macizo Rocoso, fue desarrollado a partir de un análisis en 212 túneles

de Escandinavia.

Este sistema de clasificación utiliza seis parámetros que se encuentran

relacionados en la siguiente fórmula:

RQD = Índice de Calidad de Roca propuesta por Deere et al(1967).

Jn = Numero de familias juntas.

Jr = Coeficiente de rugosidad de las juntas

Ja = Coeficiente de Alteración de las juntas

Jw = coeficiente reductor por la presencia de agua

SRF = Factor reductor por tensiones en el Macizo

Tabla 2Índice de Rugosidad (Jr)

a)Labios de la fractura en contacto y b) Labios de la fractura en contacto después de 10 cm. de cizallamiento

Superficie y forma de las fracturas Jr

A Fracturas discontinuas 4B Rugosa o irregular, ondulada 3C Lisas, onduladas 2D Espejo de falla, ondulada 1.5E Rugosa o irregular, plana 1.5F Lisa, plana 1.0G Espejo de falla, plana 5.0

Nota: Las descripciones se refieren a los rasgos a pequeña y media escala, por este orden

c) Sin contacto entre labios cuando hay cizallamiento

H Zona conteniendo espesor suficiente de minerales 1.0 arcillosos para impedir el contacto entre labios J Espesor de material areniscoso, o zona triturada, 1.0 suficiente para impedir el contacto entre labios

Notas: Añadir 1.0 si el principal espaciamiento de la familia de fracturas dominante es mayor que 3.0 m. Jr= 0.5 puede ser utilizado para fallas planas con espejo que presentan lineaciones, conviniendo que las lineaciones están orientadas según el mínimo esfuerzo.

Tomado de Barton (1988), p. 64.

Tabla 3Índice de Rugosidad (Jr)

JnA Roca masiva o con pocas fracturas 0.5-1.0

B Una familia de diaclasas 2.0

C Id. con otras diaclasas ocasionales 3.0

D Dos familias de diaclasas 4.0

E Id. con otras diaclasas ocasionales 6.0

F Tres familias de diaclasas 9.0

G Id. con otras diaclasas ocasionales 12

H Cuatro o más familias, roca muy fracturada 15

J Roca triturada 20

Notas: Para intersecciones usar 3 x Jn

En boquillas utilizar 2 x Jn

Tomado de Barton (1988), p. 64.

Tabla 4Índice de Alteración (Ja)

a)Labios en contacto Ja

A. Sano, duro, no blando, relleno impermeable, p.e. cuarzo o epidota 0.75

B. Labios inalterados, superficie solamente teñida 1.0

C. Labios ligeramente alterados. No están revestidos de minerales

blandos, partículas arenosas, arcilla, roca desintegrada, etc. 2.0

D. Revestimientos de limos arcillosos o arenas arcillosas, pequeñas

fracciones de arcilla (no plástica) 3.0

E. Revestimiento de minerales arcillosos, blandos o de baja fricción,

p.e. caolinita o mica. También clorita, talco, yeso, grafito, etc.,

y pequeñas entidades de arcillas expansivas. 4.0

b) Labios en contacto después de un cizallamiento de 10 cm.

F. Partículas arenosas, arcilla, roca desintegrada, etc. 4.0

G Rellenos de minerales arcillosos, no blandos, fuertemente

sobre consolidados (continuos, pero < 5mm. de espesor mínimo) 6.0

H Rellenos de minerales arcillosos, blandos, con sobre consolidación

media o baja (continuos pero < 5mm. de espesor mínimo) 8.0

J Rellenos de arcillas expansivas, p.e. montmorillonita (continuos

pero < 5mm. de espesor mínimo). El valor de Ja depende del porcentaje

de arcilla expansiva, tamaño de la partícula y acceso del agua. 0 - 12

c)Sin contacto entre labios cuando hay cizallamiento Ja

K, L, M Zonas o bandas de roca disgregada o machacada y arcilla

(ver G, H, J para la descripción de las condiciones de la arcilla) 6.8 u 8 -12

N Zonas o bandas de arcilla limosa y arcilla arenosa, fracción

pequeña de arcilla (no blandura) 5.0

O, P, Q Zonas o bandas continuas y gruesas de arcilla

(ver G, H, Y J para la descripción de las condiciones de la

arcilla) 10,13 o 13-20

Tomado de Barton (1988), p. 65.

Tabla 5Índice reductor por la presencia de agua Jw

JwA Excavaciones secas o con caudal pequeño, p.e. < 5 l/min,

localmente 1

B Caudal o presión media, ocasionalmente lavado de rellenos

de Fracturas 0.66

C Caudal importante o presión alta, en roca competente

con fracturas limpias 0.5

D Caudal importante o presión alta, considerable lavado

del relleno de fracturas 0.33

E Caudal exepcionalmente alto o presión de agua

decreciente con el tiempo 0.2 – 0.1

F Caudal excepcionalmente alto o presión alta

mantenida sin decrecimiento notorio 0.1 – 0.05

Notas: Los factores C a F son estimaciones groseras. INCREMENTAR Jw si han

instalado drenaje. Problemas especiales causados por la formación de hielo, no

han sido considerados

Tomado de Barton (1988), p. 65.

Tabla 5Índice reductor por tensión (SRF)

a) Zonas débiles, que al interceptar la excavación, pueden causar desunión de masa o túnel

SRFA . Presencias múltiples de zonas débiles conteniendo arcilla o roca químicamente disgregada, mucha roca circundante suelta, excavación algo profunda 10B. Zonas débiles aisladas, conteniendo arcilla o roca químicamente disgregada(profundidad de la excavación < 50m.) 5C. Zonas débiles aisladas, conteniendo arcilla o roca disgregada químicamente 8profundidad de excavación > 50m. 2.5D. Abundantes zonas débiles en roca competente (arcilla), roca circundante suelta (algo profunda). 7.5E. Zonas débiles aisladas en roca competente (arcilla). (Profundidad de excavación ^ 50m.). 5.0F. Zonas débiles aisladas en roca competente (arcilla). (Profundidad de excavación > 50m.). 2.5G. Fracturas abiertas desunidas, fracturación densa o "terrones de azúcar, etc. (alguna profundidad). 5.0

Nota: Reducir estos valores del SRF en un 25%-50% si zonas Débiles notorias influyen pero i interceptan la excavación.

b) Roca competente, problemas tensiónales en la roca SRF

H Tensión baja cerca de la superficie 2.5J Tensión media

K Tensión alta, estructura apretada (usualmente favorable a la estabilidad, puede ser favorable para la estabilidad del labio de la fractura). 1.0L Roca medianamente fracturada (roca masiva). 0.5 – 2.0H Roca altamente fracturada(roca masiva 5.0 – 10

c) Roca fluyente: flujo plástico de roca incompetente bajo la influencia de una presión roca.

I Presión de fluencia moderada 5 -10

O Alta presión de fluencia 10 -20

d) Roca expansiva: actividad química de hinchamiento dependiente de la presencia de agua

P Presión de hinchamiento moderado 5 -10R Presión de hinchamiento alto 10 -15

Tomado de Barton (1988), p. 67.

Tomando en cuenta estos parámetros se llega a la caracterización del

macizo rocoso y se lo cataloga de la forma siguiente con parámetros

que oscilan de 0.001 hasta 1000 (ver Tabla 6).

Tabla 6Valoración del Índice “Q”

Q (Rock Mass Quality) Valoración

0,001 - 0,01 Excepcionalmente Mala0,01 - 0,1 Extremadamente Mala0,1 - 1,0 Muy Mala1,0 – 4 Mala 4 – 10 Regular 10 -40 Buena

40 – 100 Muy Buena100 – 400 Extremadamente Buena

400 – 1000Excepcionalmente

Buena

Tomado de López M.J, P 508

Esta clasificación es más utilizada para sostenimiento de túneles,

aunque se puede realizar la adaptación para taludes.

- CLASIFICACIÓN BASADA EN EL ÍNDICE “RMR”

Propuesta por Beniawski,(1973) y modificada por el mismo autor (1979).

Esta clasificación esta basada en trabajos realizados para minas de

carbón y túneles.

Beniawski, realiza una modificación a los parámetros de Barton utilizando

pruebas de laboratorio que comprenden los ensayos de carga puntual y

ensayo de compresión simple.

Según Beniawski, (1979), presenta una serie de parámetros para realizar

la clasificación del macizo rocoso que están relacionados en la formula:

(Ver tabla 8).

La clasificación de los parámetros de RMR oscila entre 0 a 100

dependiendo de diferentes clases según la calidad de la roca (Ver Tabla 7)

.

Tabla 7

Calidad del Macizo Rocoso Según (RMR)

ClaseCalidad de

RocaRMR

I Muy Buena 81 -100II Buena 61 -80III Regular 41 - 60IV Mala 21 - 40

V Muy Mala 0 -20

Tomado de Lopez,M., J., (2002), Geología Aplicada a la Ingeniería Civil, P 521.

Tabla 8

Valoración de los parámetros que definen el (RMR)

Parámetro Rango de valores

1

Resistencia de la roca

intacta

Ensayo de Carga Puntual

>10 Mpa 4-10 Mpa 2-4 Mpa 1-2 Mpa  

Compresion Simple

>250 Mpa100 -250

Mpa50-100 Mpa 50-100 Mpa

5-25 Mpa

1-5 Mpa

>1 Mpa

Valor 15 12 7 4 2 1 0

2RQD 90-100% 75-90% 50-75% 25-50% <25%

Valor 20 17 13 8 3

3Espaciado de las Discontinuidades

> 2m 0,6 - 2m 0,2 - 0,6m 6 - 20 cm < 6 cm

Valor 20 15 10 8 3

4

esta

do d

e la

s di

scon

tinui

dade

s

Longitud de la discontinuidad

>1 m 1 - 3 m 3 - 10 m 10 - 20 m > 20 m

Valor 6 5 3 1 0

Abertura Nada < 0,1 mm 0,1 - 1,0 mm 1 - 5 mm > 5 mm

Valor 6 5 3 1 0

Rugosidad Muy Rugosa RugosaLigeramente

RugosaOndulada Suave

Valor 6 5 3 1 0

Relleno NingunoRelleno duro

< 5 mmRelleno duro >

5 mmRelleno

blando> 5 mmRelleno blando > 5

mm

Valor 6 4 2 2 0

Alteración InalteradaLigeramente

alternadaModeradament

e alteradaMuy

alteradaDescompuesta

Valor 6 5 3 1 0

5

Flujo de agua en

las juntas

Relacion Pagua/Pprinc

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

Condiciones Generales

Completamente secas

Ligeramente humedas

Humedas Goteado Agua fluyendo

Valor 15 10 7 4 0

Tomado de Lopez,M., J., (2002), Geología Aplicada a la Ingeniería Civil, P 520.

- CORRELACIÓN ENTRE LAS CLASIFICACIONES BENIAWSKI (RMR) Y

BARTON “Q”.

La caracterización del macizo Rocoso realizada por Barton y Beniawski

se relacionan por medio de las formulas siguientes:

Beniawski (1976)

Rutledge (1978)

- ADECUACIÓN BENIAWSKI (RMR) PARA EL CÁLCULO DE

ESTABILIDAD DE TALUDES SEGÚN ROMANA (SMR)”Slope Mass

Raiting”

Este método propuesto por Romana (1993), es un modelo aplicable que

realiza ajustes del RMR de Beniawski, especialmente aplicable para la

estabilidad de taludes o excavación de taludes, esta clasificación

Geomecánica se obtiene por la adición de una serie de factores de ajuste

dependientes de la relación geométrica que puede existir entre el talud y el

tipo de rotura, está dada por la siguiente fórmula:

Donde:

RMR = “Rock Mass Raiting“ de Beniawski (1989)

F1 = Depende del paralelismo entre las direcciones de las

discontinuidades (αj o αi) y del talud (αs)

F2 = Se refiere al buzamiento de la discontinuidad (βj)

F3 = Depende de la relación entre los buzamientos del talud (βs) y las

discontinuidades (βj o βi)

F4= Es un factor de ajuste por el método de excavación empleado

Estos Parámetros de corrección son calculados según se procede en la

tabla Nº 9.

Tabla 9Parámetros de corrección F1, F2, F3 y F4 de la clasificación

SMR (modificado de Romana, 1985)

TIPO DE ROTURAMUY

FAVORABLEFAVORABLE NORMAL DESFAVORABLE

MUY DESFAVORABLE

Plana A |¡-s|

>30° 30-20° 20-10° 10-5° <5°Vuelco ¡-s-

180Cuña |¡-s|

F1 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00  B |¡| ó |s| <20° 20-30° 30-35° 35-45° >45°Plana/Cuña F2 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00Vuelco 1.00Plana C ¡ -

>10° 10-0° 0° 0-(-10°) <(-10°)Cuña ¡ - Vuelco ¡ + <110° 110-120° >120° - -

F3 0 -6 -25 -50 -60 

MÉTODO DE EXCAVACIÓN F4 MÉTODO DE EXCAVACIÓN F4

Talud natural+15

Voladura normal o excavación mecánica

0

Precorte +10 Voladura deficiente -8Voladura suave +8    

Tomado de Tomas, R, et al.(2007).

Tabla 10La relación entre SMR y la estabilidad de taludes

Clase SMR Estabilidad Soporte

I 100 -81 Totalmente Estable No

II 80 - 61 Estable Ocasional

III 60 - 41 Parcialmente Estable Sistemático

IV 40 - 21 Inestable Correctivo

V <20 Totalmente Inestable Reexcavación

Tomado de Romana, R., M.(1993) “Clasificación Geomecánica de Taludes SMR” p.13.

d) ESTUDIO DE TALUDES

TALUD

Se entiende por talud cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal que se

extiende desde la base a la cumbre en las periferias en un cerro.

Cuando un talud se produce de forma natural se denomina simplemente ladera,

cuando los taludes son ejecutados en labores de recorte por el hombre se denomina

cortes o taludes artificiales, siendo estos los lados inclinados de los terraplenes.

PARTES DE UN TALUD

Según Hoek xxx las partes de un talud son las siguientes:

Techo: Es la parte superior (puede hacer parte de la morfología original de la ladera,

con sus características locales).

Piso (pié, pata, base). Es la parte inferior de un talud (puede hacer parte de la

morfologia original de la ladera o corresponder a una explanación - vía, plazoleta,

etc. -como parte del corte de terreno según un diseño programado.

Cara libre. (Una o varias). Es el área o superficie inclinada del talud (superficie libre

del mismo). Se puede aceptar como "una" cara libre, cada superficie inclinada que

se pueda identificar con rumbo, buzamiento, altura y longitud independientemente

Cuerpo .Es el Total de la masa rocosa que constituye, litológicamente, el talud. En

su interior se pueden presentar más de un tipo de suelo y/o roca, discontinuidades

estructurales, agua con nivel freático asociado o no con saturación total del cuerpo

del talud, entre otros.

Bermas. Niveles o cortes horizontales o sub-horizontales que fraccionan las caras

Iibres, disminuyendo sus buzamientos totales al aumentar sus proyecciones

horizontales, o área expuesta. Las bermas pueden o no existir en los taludes y son,

casi exclusivrimente, parte de diseños de obras civiles, en caso de existir

naturalmente, podría ser por erosión y exposición parcial de un control estructural

horizontal o sub-horitontal más resistente sin tener en cuenta, la caida aislada de

bloques, existen básicamente cuatro tipos de fallas en los taludes. Cada tipo de falla

o desplazamiento como expresión general muy conocida, se asocia a una

determinada litología y a la presencia o no de discontinuidades estructurales.

7 Tomado de: Cibica S A. Apuntes de Geotecnia ( 1 989).8 Chica A. apuntes de Geotecnia 1989.9 Variedad (Carácter) de las rocas que se basa en las observaciones megascópicas

sobre muestras de mano.

DESARROLLO DE MOVIMIENTOS EN ROCAS CONSOLIDADAS

La distinta naturaleza de las rocas que forman los macizos rocosos implica una

problemática determinada en su comportamiento ante la estabilidad de los taludes.

Un macizo constituye un medio discontinuo que esencialmente se compone de

bloques sólidos separados por discontinuidades. A partir de esta definición, se puede

deducir que las propiedades tenso-deformacionales de los macizos rocosos son de

naturaleza anisótropa.

El comportamiento de un macizo rocoso, generalemente depende de las

características de las discontinuidades (estratificación diaclasas, fallas, esquistocidad

lineas de debilidad), que presentan, así comode la litología de la roca matriz y su

historia evolutiva

En las discontnuidades ha de considerarse el tipo de origen, distribución y origen

distribución espacial, tamaño y continuidad del espaciado, rugosidad, naturaleza del

relleno, presencia de agua.

De la roca matriz ha de conocerse su naturaleza, caracteristicas resistentes,

meteorización, alterabilidad.

Generalmente los diferentes tipos de roturas que se producen en los medios rocosos

siguen superficies de roturas preexistentes, aunque cuando los macizos estan

fuertemente fracturados pueden desarrollarse nuevas superficies de corte, similares

a las producidas en suelos.

El conocimiento del conjunto de características mencionadas constituye el paso

previo del analisis de estabilidad de taludes naturales y diseño de desmontes a

excavar en medios rocosos.

TIPOS DE MOVIMIETOS

La estabilidad de taludes se traduce en una serie de movimientos, que pueden ser

clasificados en base a distintos criterios.

Cuando los movimientos producidos son complejos y combinación de varios tipos,

pueden conjugarse los terminos mas sencillos para su compleja definición.

La fase de reconocmieto y clasificacion del tipo de movimiento es deuna gran

importancia ya que puede condicionar el analisis y conclusiones de control y

estabilizaron del mismo.

DESPRENDIMIENTOS

VUELCOS

COLADAS

ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCA COMPETENTE

- ANÁLISIS DE ESTABILIDAD POR “ROTURA PLANAR”

Se puede determinar gracias a que existen juegos de juntas o diaclasas

predominantes y/o continuas que buzan hacia el talud, y cuyo rumbo es

bastante paralelo al de la cara del talud. Las condiciones de inestabilidad

son dos:

Que las juntas críticas bucen menos que el talud.

Que la resistencia al esfuerzo cortante movilizada en la junta

crítica no sea suficiente para asegurar la estabilidad.

Las roturas planas pueden ocurrir en cualquier tipo de masa rocosa. Son

frecuentes a favor de los planos de estratificación o de accidentes

tectónicos. El tamaño de la rotura depende de la continuidad de las juntas

y puede llegar a ser muy grande.

- ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN “ROTURA POR CUÑA”

Se determina por medio de los juegos de juntas o diaclasas de diferentes

familias expuestos en el macizo rocoso, cuya intersección de planos bucen

hacia el talud. Las condiciones de estabilidad son similares a las roturas

planas y pueden analizarse considerando al buzamiento de la intersección

de los planos (trend y plungue). Un "factor de cuña", que depende de la

geometría, multiplica la resistencia al esfuerzo cortante movilizada en las

caras de las juntas.

- ANÁLISIS DE ESTABILIDAD POR “ROTURA POR VOLCAMIENTO”

Llamado también "toppling" según una familia de juntas predominantes y/o

continuas que buzan contra el talud y cuyo rumbo es casi paralelo al de la cara

del talud. En este tipo de rotura se producen deslizamientos a lo largo de las

juntas, que frecuentemente están meteorizadas. En la práctica aparecen dos

clases diferentes de vuelco: vuelcos menores que afectan a un espesor reducido,

cerca de la superficie del talud y vuelcos importantes, profundos, que producen

grandes deformaciones y pueden ser confundidos con roturas planas. En ambos

casos las roturas se desarrollan lentamente y no suelen dar origen a caídas

repentinas. Existen muchos casos de taludes rotos por vuelco de estratos, pero

no caídos.

.