Clasificacion de Macizo

Fundamentos de GeotecniaDepartamento de

Ingeniería en Minas

CAPÍTULO VII: MÉTODOS DE CLASIFICACIÓN DE MACIZO ROCOSO

7.1 GENERALIDADES

EL PROBLEMA ES DEFINIR UNA CALIFICACIÓN DE LA COMPETENCIA DEL MACIZO ROCOSOEL PROBLEMA ES DEFINIR UNA CALIFICACIÓN DE LA COMPETENCIA DEL MACIZO ROCOSOQUE PERMITA EL ESCALAMIENTO :

PROP. MACIZO ROCOSO = FACTOR DE ESCALA × PROPIEDADES ROCA INTACTA

FACTORES DE ESCALAFACTORES DE ESCALA:RQDRMR (BIENIAWSKI)GSIRMR (LAUBSCHER)Q (BARTON)

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE 1



INDICE RQD

Modo de Cálculo del RQD (Deere (1989))




SISTEMA DE CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO, RMR BIENIAWSKI (1989)

A PARÁMETROS DE CLASIFICACIÓN Y SU PUNTAJE

ROCK MASS RATING, RMR, BIENIAWSKI

A. PARÁMETROS DE CLASIFICACIÓN Y SU PUNTAJE

PARÁMETRO RANGO DE VALORES

Índice de resistencia de carga puntual > 10 MPa 4 – 10 MPa 2 – 4 MPa 1 – 2 MPa

Para estos rangos ba-jos, se prefieren ensa-yos de compresión uniaxial

Resistencia de la roca intacta

Esfuerzo de Compresión > 250 MPa 100 250 MPa 50 100 MPa 25 50 MPa 5– 25 1 – 5 < 1 1

Uniaxial > 250 MPa 100 – 250 MPa 50 – 100 MPa 25 – 50 MPa MPa MPa MPa

Puntaje 15 12 7 4 2 1 0 Calidad del Testigo RQD 90% – 100% 75% – 90% 50% – 75% 25% – 50% < 25%

2 Puntuación 20 17 13 8 3

Espaciamiento de Discontinuidades > 2 m 0.6 - 2. m 200 – 600 mm 60 - 200 mm < 60 mm 3

Puntuación 20 15 10 8 5Puntuación 20 15 10 8 5

Condición de Discontinuidades (ver E)

Superficies muy ru-gosas No continuas Sin separación Paredes sin intempe-rización

Superficies ligera-mente rugosas Separación < 1 mm Paredes levemente intemperizadas

Superficies ligera-mente rugosas Separación < 1 mm Paredes altamente intemperizadas

Espejos de falla o Salbanda < 5 mm de espesor o Separación 1-5 mm Continuas

Salbanda suave > 5 mm de espesor o Separación > 5 mm Continuas

4

Puntaje 30 25 20 10 0

Infiltración por cada 10 m de longitud de túnel (l/m) Ninguno < 10 10 - 25 25 - 125 > 125

(Presión de agua sobre la estructura) / (Esfuerzo prin-cipal mayor)

0 < 0.1 0.1. - 0.2 0.2 - 0.5 > 0.5 Agua subterránea 5


Condiciones generales Completamente seco Húmedo Mojado Goteo Flujo

Puntaje 15 10 7 4 0



SISTEMA DE CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO, RMR BIENIAWSKI (1989) (CONTINUACIÓN) , ( ) ( )

B. AJUSTE DE PUNTAJE POR ORIENTACIÓN DE DISCONTINUIDADES (Ver F) Orientación de acuerdo a Rumbo y Manteo Muy favorable Favorable Regular Desfavorable Muy Desfavorable

Túneles y minas 0 - 2 - 5 - 10 - 12 Fundaciones 0 - 2 - 7 - 15 - 25 Puntuación

Taludes 0 - 5 - 25 - 50

C. CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO DETERMINADO A PARTIR DEL TOTAL DEL PUNTAJE Puntuación 100 ← 81 80 ← 61 60 ← 41 40 ← 21 < 21 Número de Clase I II III IV V

Descripción Roca muy buena Roca buena Roca regular Roca mala Roca muy mala

D. SIGNIFICADO DE LA CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSOS G C O C S C C Ó C O OCOSO

Número de Clase I II III IV V Tiempo promedio sostenido (autosoportado) para cierta luz 20 años para 15 m 1 año para 10 m 1 semana para 5 m 10 horas para 2.5 m 30 minutos para 1 m

Cohesión del macizo rocoso (KPa) > 400 300 – 400 200 – 300 100 – 200 < 100

Ángulo de fricción del macizo rocoso (°) > 45 35 – 45 25 – 35 15 – 25 < 15

E. PAUTAS PARA LA CLASIFICACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA DISCONTINUIDAD Longitud de la discontinuidad (persistencia) Puntuación

< 1 m 6

1 – 3 m 4

3 – 10 m 2

10 – 20 m 1

> 20 m 0

Separación (abertura) Puntuación

Ninguna 6

< 0.1 mm 5

0.1 – 1.0 mm 4

1 – 5 mm 1

> 5 mm 0

Rugosidad Puntuación

Muy rugosa 6

Rugosa 5

Ligeramente rugosa 3

Liso 1

Espejo de falla 0

Relleno (salbanda) P t ió

Ninguno 6

Duro < 5 mm 4

Duro > 5 mm 2

Suave < 5 mm 2

Suave > 5 mm 0Puntuación 6 4 2 2 0

Alteración por condiciones atmosféricas (intemperización) Puntuación

Sin alteración

6 Ligeramente alterado

5 Moderadamente

alterado 3

Altamente alterado

1

Desintegrado

0

F. EFECTO DEL RUMBO Y MANTEO DE LAS DISCONTINUIDADES EN TÚNELES Rumbo perpendicular al eje del túnel Orientación paralela al eje del túnel

A favor del manteo - Dip 45 – 90 A favor del manteo - Dip 20 – 45° Dip 45 – 90° Dip 20 – 45


A favor del manteo - Dip 45 90 A favor del manteo - Dip 20 45 Dip 45 90 Dip 20 45

Muy favorable Favorable Muy desfavorable Regular

En contra del manteo - Dip 45 – 90° En contra del manteo - Dip 20 – 45° Dip 0 – 20 - Independiente del rumbo

Regular Desfavorable Regular



EJEMPLOS DE MACIZOS ROCOSOS

RMR = 81 a 100

Clase I - Muy Buena

RMR = 61 a 80

Clase II - Buena

RMR = 41 a 60 RMR = 41 a 60


RMR 41 a 60

Clase III - Media Clase III - Media

González de Vallejo et al (2002).



EJEMPLOS DE MACIZOS ROCOSOS

RMR = 21 a 40 RMR ≤ 21

Clase IV - Mala Clase V – Muy Mala


González de Vallejo et al (2002).






INDICE RMR BIENIAWSKI (1976)




INDICE GSIINDICE GSI

LA RESISTENCIA DE UN MACIZO ROCOSO FRACTURADO DEPENDE DE LAS PROPIEDADES DELOS TROZOS O BLOQUES DE ROCA INTACTA Y, TAMBIÉN, DE LA LIBERTAD DE ÉSTOS PARADESLIZAR Y GIRAR BAJO DISTINTAS CONDICIONES DE ESFUERZO. ESTA LIBERTAD ESTÁCONTROLADA POR EL PERFIL GEOMÉTRICO DE LOS TROZOS O BLOQUES DE ROCA INTACTA,ASÍ COMO TAMBIÉN, POR LA CONDICIÓN DE LAS SUPERFICIES QUE SEPARAN DICHOSTROZOS O BLOQUES. LOS TROZOS DE ROCA ANGULOSOS, CON CARAS DEFINIDAS PORSUPERFICIES LISAS Y ABRUPTAS, PRODUCEN UN MACIZO ROCOSO MUCHO MÁSSU C S S S U S, O UC U C O OCOSO UC O SCOMPETENTE QUE UNO QUE CONTENGA BLOQUES COMPLETAMENTE RODEADOS PORMATERIAL INTEMPERIZADO Y/O ALTERADO.

EL ÍNDICE GEOLÓGICO DE RESISTENCIA (GSI), PROPUESTO POR HOEK (1994) Y HOEK, KAISER( ) ( )& BAWDEN (1995), PROPORCIONA UN SISTEMA PARA ESTIMAR LA DISMINUCIÓN DE LARESISTENCIA QUE PRESENTARÍA UN MACIZO ROCOSO CON DIFERENTES CONDICIONESGEOLÓGICAS.




CARACTERIZACIÓN DE UN MACIZO ROCOSO“BLOCOSO”, EN BASE A LAINTERCONECCIÓN ENTRE PARTÍCULAS YCONDICIÓN DE DISCONTINUIDAD.

AFTER HOEK, MARINOS AND BENISSI (1998)

AL CALIFICAR LA COMPETENCIA DEL MACIZOROCOSO ES PRECISO CONSIDERAR UNRANGO DE VALORES, YA QUE DIFICILMENTEESTA CORRESPONDERÁ A UN SOLO VALORESTA CORRESPONDERÁ A UN SOLO VALOR.




RELACIÓN ENTRE LOS ÍNDICES RMR BIENIAWSKI 76 Y GSIBIENIAWSKI 76

PARA MACIZOS ROCOSOS DE MEJOR CALIDAD (GSI ≥ 25) EL VALOR DEL GSI PUEDE SER ESTIMADODIRECTAMENTE DEL ÍNDICE RMR BIENIAWSKI 76 PARA CALIFICAR GEOTÉCNICAMENTE EL MACIZO ROCOSO,ASIGNANDO:

10 PUNTOS A LA CONDICIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS (CONDICIÓN SECA) Y10 PUNTOS A LA CONDICIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS (CONDICIÓN SECA) Y

0 PUNTOS AL AJUSTE POR ORIENTACIÓN POR DISCONTINUIDADES (ORIENTACIÓN FAVORABLE).

EL NUEVO VALOR DEL RMR QUEDARÍA:'BieniawskiRMRSIG 76=

EN EL CASO DE MACIZOS ROCOSOS DE MALA CALIDAD EL VALOR DEL RMR RESULTA DIFÍCIL DEESTIMAR Y NO ES POSIBLE ESTABLECER ALGUNA RELACIÓN ENTRE ESTOS SISTEMAS DECLASIFICACIÓN, POR LO TANTO, NO SE DEBERÍA USAR EL RMR PARA ESTIMAR LOS VALORES DE GSIEN EL CASO DE MACIZOS ROCOSOS DE MALA CALIDAD.EN EL CASO DE MACIZOS ROCOSOS DE MALA CALIDAD.

RELACIÓN ENTRE LOS ÍNDICES RMR BIENIAWSKI 89 Y GSI

SI SE UTILIZA LA VERSIÓN 1989 DE LA CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI, LA RELACIÓN DE EQUIVALENCIASI SE UTILIZA LA VERSIÓN 1989 DE LA CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI, LA RELACIÓN DE EQUIVALENCIAENTRE LOS ÍNDICES GSI Y RMR BIENIAWSKI 89 VIENE DADA POR:

DONDE RMR BIENIAWSKI 89’ ASIGNA:589 −= 'BieniawskiRMRSIG


15 PUNTOS A LA CONDICIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS Y

0 PUNTOS AL AJUSTE POR ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES.



ÍÍNDICE RMR, LAUBSHER


INDICE RMR, Laubscher (1990)







100

80

90

100

STABLE

ANSITIO

NAL

)( ),( )( CDPnFFPIRSPRMR ++=

AjustedeFactoresRMRMRMR ×=

60

70

80

TRAN

40

50

60

MR

MR

CAVING

20

30

40

0

10

20

Laubscher 1990

Laubscher 1995

Laubscher 1990

Laubscher 1995


0 10 20 30 40 50 60 70 80

Hydraulic Radius, Rh (m)

0



Ajuste por Intemperización:

Ajuste por intemperización. Tiempo de Intemperización (años) Grado de

intemperización 0.5 1 2 3 ≥ 4 No hay intemperización 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00y p

Leve 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96

Moderada 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90

Intensa 0.70 0.72 0.74 0.76 0.78

Completa 0 54 0 56 0 58 0 60 0 62Completa 0.54 0.56 0.58 0.60 0.62

Transformación en Suelo Residual 0.30 0.32 0.34 0.36 0.38

Ajustes en función de la orientación de las discontinuidades

N° de caras inclinadas alejadas de la vertical y % de N° de fracturas que

Ajuste por orientación de las discontinuidades:

j yajuste

qdefinen un bloque

0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 3 3 2

4 4 3 2


5 5 4 3 2 1

6 6 4 3 2,1



Ángulo (°) Ajuste 0° - 15° 0.76

Ajuste por Orientación de Zonas de Falla respecto al avance o desarrollo de la labor.

0 5 0 6

16° - 45° 0.84

46° - 75° 0.92

Ajuste para la inclinación de las intersecciones de discontinuidades en base de los bloques.

Ajuste por Orientación de Discontinuidades para Pilares y Caserones.

Puntaje promedio

Inclinación (°)

Ajuste (%)

Inclinación (°)

Ajuste (%)

Inclinación (°)

Ajuste (%)

0-5 10-30 85 30-40 75 > 40 70

5-10 10-20 90 20-40 80 > 40 70

10 15 20 30 90 30 50 80 > 50 7510-15 20-30 90 30-50 80 > 50 75

15-20 30-40 90 40-60 85 > 60 80

20-30 30-50 90 > 50 85

30-40 40-60 90 > 50 90




Factores de Ajuste por Tronadura.

Ti d T d F t d Aj t

Ajuste por Tronadura:

Tipo de Tronadura Factor de Ajuste Excavación Mecánica, Sin Tronadura 1.00

Tronaduras de contorno controladas 0.97

Tronaduras Convencionales de Buena Calidad 0.94 Calidad

Tronaduras de Mala Calidad 0.80

Resumen de Ajustes:








L it d PLongitud Perno

Índice MRMR de calidad de roca

F

0‐20 1.3

21‐30 1.2

31‐40 1.15

41‐50 1.1

51‐60 1.05

>60 1





L i t i d l M i R tá d t i dLa resistencia del Macizo Rocoso está determinada por:

Donde:

A: Puntaje Total RMR

B: Puntaje asociado al IRS

C: Valor del IRS

La resistencia de Diseño del Macizo Rocoso está determinada por:

DRMS = RMS x Factores de AjusteDRMS = RMS x Factores de Ajuste




INDICE DE CALIDAD TUNELERA, Q :

SOBRE LA BASE DE LA EVALUACIÓN DE UN GRAN NÚMERO DE CASOS HISTÓRICOS DE EXCAVACIONESSUBTERRÁNEAS, BARTON ET AL. (1974), PROPUSO UN ÍNDICE DE CALIDAD DE LA ROCA EN TÚNELES (Q)PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL MACIZO ROCOSO Y LOS REQUERIMIENTOS DEFORTIFICACIÓN PARA TÚNELES. EL VALOR NUMÉRICO DE ESTE ÍNDICE DE CALIDAD DE LA ROCA VARÍADE 0.001 A 1,000 EN UNA ESCALA LOGARÍTMICA Y ESTÁ DEFINIDO POR LA SIGUIENTE EXPRESIÓN:

JJRQDSRF

wJ

aJrJ

nJRQD

Q ××=

RQD : ÍNDICE DE FRACTURACIÓN (ROCK QUALITY DESIGNATION)Jn : ÍNDICE DE DIASCLASAMIENTO.Jr : ÍNDICE DE RUGOSIDAD DE LA DISCONTINUIDAD.J : ÍNDICE DE ALTERACIÓN DE LA DISCONTINUIDAD.Ja : ÍNDICE DE ALTERACIÓN DE LA DISCONTINUIDAD.Jw : FACTOR DE REDUCCIÓN POR LA PRESENCIA DE AGUASRF : FACTOR DE REDUCCIÓN DE ESFUERZOS.




SRFwJ

aJrJ

nJRQD

Q ××=

EL PRIMER CUOCIENTE ( RQD / Jn ) REPRESENTA LA ESTRUCTURA DEL MACIZO ROCOSO, PORLO QUE CORRESPONDE A UNA MEDIDA APROXIMADA DEL TAMAÑO DEL BLOQUE.

EL SEGUNDO CUOCIENTE ( Jr / Ja ) REPRESENTA LAS CARACTERÍSTICAS DE RUGOSIDAD YFRICCIÓN ENTRE LAS PAREDES DE LAS DISCONTINUIDADES O MATERIALES DE RELLENOFRICCIÓN ENTRE LAS PAREDES DE LAS DISCONTINUIDADES O MATERIALES DE RELLENO.

EL TERCER CUOCIENTE ( Jw / SRF ) CONSISTE DE DOS PARÁMETROS DE ESFUERZOS. EL SRF ESUNA MEDIDA DE:

1) PÉRDIDA DE CARGA EN EL CASO DE UNA EXCAVACIÓN A TRAVÉS DE ZONAS DE CIZALLE YLA PRESENCIA DE ARCILLAS EN LA ROCALA PRESENCIA DE ARCILLAS EN LA ROCA,

2) ESFUERZOS EN LA ROCA,

3) CARGAS QUE PRODUCEN FRACTURAMIENTO INTENSO EN ROCAS PLÁSTICAS POCOCOMPETENTES.

EL PARÁMETRO Jw ES UNA MEDIDA DE LA PRESIÓN DE AGUA, QUE TIENE UN EFECTOADVERSO EN LA RESISTENCIA AL CORTE DE LAS ESTRUCTURAS, DEBIDO A LA REDUCCIÓN DELESFUERZO NORMAL EFECTIVO.




CLASIFICACIÓN DE LOS PARÁMETROS USADOS EN LA OBTENCIÓN DEL ÍNDICE Q (DESPUÉS DE BARTONET AL., 1974).

DESCRIPCION VALOR NOTAS

1. CALIDAD DEL TESTIGO RQD RQD (%)

A. Calidad Muy Mala. 0 - 25 1.

B. Calidad Mala. 25 - 50

Cuando se obtienen valores del RQD menores o iguales a 10, se utiliza un valor nominal de 10 para

l l Í di QC. Calidad Media. 50 - 75 evaluar el Índice Q.

D. Calidad Buena. 75 - 90 2.

E. Calidad Excelente. 90 - 100

Los intervalos de 5 unidades para el RQD, poseen suficiente precisión.

2. ÍNDICE DE DIACLASAMIENTO Jn

A. Roca Masiva, sin o con pocas diaclasas. 0.5 . 1.0 1. En intersecciones de túneles use la expresión (3.0 x Jn)B. Una familia de diaclasas. 2 2. En portales de túneles use la expresión (2.0 x Jn)

C. Una familia y algunas diaclasas aleatorias. 3 D. Dos familias de diaclasas. 4

E. Dos familias y algunas diaclasas aleatorias. 6 y gF. Tres familias de diaclasas. 9

G. Tres familias y algunas diaclasas aleatorias. 12 H. 15

Cuatro o más familias, diaclasas aleatorias, roca muy fracturada, roca en terrones, etc.


J. Roca triturada, de apariencia terrosa. 20



3. ÍNDICE DE RUGOSIDAD DE DISCONTINUIDADES Jr

a. Contacto entre los planos de la discontinuidad 1.

b.

Contacto entre los planos de la discontinuidad antes de 10 cm de desplazamiento por corte.

Aumentar en una unidad (1.0) el índice Jr si el

espaciamiento de las discontinuidades relevantes es superior a 3.0 m.

A. Diaclasas discontinuas. 4 2.

B. Diaclasas onduladas, rugosas e irregulares. 3

C. Diaclasas onduladas, lisas. 2

D. Diaclasas onduladas, perfectamente lisas. 1.5

En el caso de diaclasas planas perfectamente lisas que

presenten alineaciones orientadas en relación a la dirección de mínima resistencia, se puede utilizar el valor Jr = 0.5.

E. Diaclasas planas, rugosas o irregulares. 1.5 F. Diaclasas planas, lisas. 1.0

G. Diaclasas planas, perfectamente lisas. 0.5 c. No existe contacto entre los planos de la

discontinuidad cuando se produce el corte. discontinuidad cuando se produce el corte.

H. 1.0

Zona que contiene minerales arcillosos con un espesor suficiente que no permite contacto entre las caras de la discontinuidad.

J. 1.0 Zonas arenosas, de gravas o triturada con un

espesor suficiente para impedir el contacto entre las caras de la discontinuidad.





4. ÍNDICE DE ALTERACION DE DISCONTINUIDADES Ja φr (apróx.)

a. Contacto entre los planos de la discontinuidad 1.

A. 0.75 - - - Discontinuidad cerrada, dura, sin reblandecimiento, Los valores de φr , ángulo de fricción

residual, están intencionalmente con relleno impermeable.

B. 1.0 25º - 35º

Planos de discontinuidades inalterado, superficies solamente manchadas.

como una guía aproximada a las propiedades mineralógicas de los

productos de alteración, si existen.

C. 2.0 25º - 30º

2

Planos de discontinuidades ligeramente alterados,

conteniendo minerales no reblandecibles partículas Los valores expresados para los 2.

conteniendo minerales no reblandecibles, partículas Arenosas, roca desintegrada, libre de arcilla, etc.

D. 3.0 20º 25º

Recubrimientos de arcillas limosas o arenosas, con pequeñas fracciones de arcillas (no blandas).

E. 4.0 8º - 16º Recubrimientos de arcillas blandas o de baja fricción

Los valores expresados para los parámetros Jr y Ja se aplican a las familias de discontinuidades que son menos favorables con relación a la estabilidad, tanto por la orientación de las mismas como por

(caolinita o mica). También clorita, talco, yeso, grafito y pequeñas cantidades de arcillas expansivas.

psu resistencia al corte (ésta puede evaluarse mediante la expresión: T ≈ σn x tan-1(Jr/Jn)).





b C t t t l l d l di ti id d tb.

Contacto entre los planos de la discontinuidad antes de un desplazamiento por corte de 10 cm.

F. 4.0 25º - 30º

Partículas arenosas, roca desintegrada libre de Arcillas, etc.

G. 6.0 16º - 24º Fuertemente consolidados, con rellenos de

minerales no blandos (continuos, con espesores inferiores a 5 mm).

H. 8.0 - 12.0 12º - 16º

Sobreconsolidación media o baja, con

reblandecimiento, rellenos de minerales arcillosos minerales no blandos (continuos, con espesores

inferiores a 5 mm).

J. 8.0 - 12.0 6º - 12º

Rellenos de arcillas expansivas, como montmorillonitas (continuos, con espesores

inferiores a 5 mm). El valor de Ja depende del porcentaje de partículas con tamaños similares a los

de las arcillas expansivas. c.

Sin contacto entre los planos de las discontinuidades cuando se ha producido el corte.

K. 6.0, 8.0 ó 6º - 24º

8.0 - 12.0 Zonas o bandas de roca desintegrada o triturada y arcillas (ver clases G, H y J para la descripción de

( , y p plas condiciones de las arcillas).

L. 5.0 - - -

Zonas o bandas de arcillas limosas o arenosas, con pequeñas fracciones de arcillas no reblandecientes.

M. 10, 13 ó 6º - 24º

13 - 20Zonas o bandas continuas de arcilla, de mayor Espesor (ver clases G, H y J, para la descripción de


13 20

Espesor (ver clases G, H y J, para la descripción de Las condiciones de las arcillas).




5. FACTOR DE REDUCCIÓN POR ACCIÓN DE AGUAS JW Presión de Agua (Kgf/cm2) (apróx.)

A. 1.0 < 1.0

Excavaciones secas o pequeñas afluencias Inferiores a 5 l/min, de forma localizada. 1.

B. 0.66 1.0 - 2.5 Afluencia o presión medias, con lavado ocasional

Los valores de las clases C, D, E y

F son estimativos. Si se incorporan

deLos rellenos de las discontinuidades

C. 0.5 2.5 - 10.0

medidas de drenaje puede incrementarse el valor de Jw.

Afluencia importante o alta presión en rocas Competentes con discontinuidades sin relleno.

D. 0.33 2.5 - 10.0 2.

Afluencia Importante o presión alta, lo que produce un lavado considerable de los rellenos.

No se han considerado problemas especiales causados por la

E. > 10 0.2 - 0.1

p pformación de hielo

Afluencia excepcionalmente alta o presión elevada en el momento de realizar las tronaduras, decreciendo con el tiempo.

F. > 10 0.1 - 0.05 Afluencia excepcionalmente alta o presión elevada de carácter persistente sin disminución apreciable de carácter persistente, sin disminución apreciable.





6. FACTOR DE REDUCCIÓN DE ESFUERZOS SRF

a.

Zonas débiles intersectan la excavación del túnel, lo que produciría desprendimientos de roca en la medida que la excavación avanza

A. 10 1. Múltiples zonas débiles con contenidos de arcilla o roca químicamente Si las zonas de corte relevantes

desintegrada, mucho desprendimiento de roca en los límites de la excavación (a cualquier profundidad).

B. 5.0

Zonas débiles aisladas con contenidos de arcilla o roca químicamente desintegrada (profundidad de la excavación ≤ 50 m).

solo ejercen cierta influencia pero

no intersectan a la excavación, se reducen los valores del SRF entre un 25 - 50%

C. 2.5 Zonas débiles aisladas con contenidos de arcilla o roca químicamente

desintegrada (profundidad de la excavación > 50 m). D. 7.5

Múltiples zonas de corte en roca competente (libre de arcillas), pérdida de roca en las inmediaciones de la excavación (a cualquier profundidad)

E. 5.0

Zonas de corte en roca competente (libre de arcillas), (profundidades de la excavación < 50 m). )

F. 2.5

Zonas de corte en roca competente (libre de arcillas), (profundidades de la excavación > 50 m).

G. 5.0

Pérdida de estructuras abiertas, fuertemente fracturado o en terrones, (a cualquier profundidad).




DESCRIPCION VALOR NOTASDESCRIPCION VALOR NOTAS

6. FACTOR DE REDUCCIÓN DE ESFUERZOS SRF

b. σc / σ1 σt σ1 2.

Rocas competentes, problemas de concentración de esfuerzos.

Para campos de esfuerzos in situ altamentre anisotrópicos (si son

Medidos); cuando 5≤σ /σ ≤10 seH. > 200 >13 2.5

Bajos niveles de esfuerzos, cercano a Superficie.

J. Niveles medios de esfuerzos. 200 - 10 13 - 0.66 1.0

K. 10 - 5.0 0.66 - 0.33 0.5 - 2.0 Altos niveles de esfuerzos, estructura muy compacta (usualmente favorable a la

Medidos); cuando 5≤σ1/σ3≤10, se

reduce σc y σt a un 80% de su

valor, es decir 0.8σc y 0.8σt

respectivamente. Cuando σ1/σ3>10,

se reduce σc y σt a un 60% de su

compacta, (usualmente favorable a la estabilidad de las paredes).

L. Leves estallidos de roca (roca masiva). 5.0 - 2.5 0.33 - 0.16 5.0 - 10

M. Severos estallidos de roca (roca masiva). < 2.5 < 0.16 10 - 20

c

valor.; donde σc es la resistencia en

compresión simple, σt es la

resistencia a la tracción y σ1 y σ3 son los esfuerzos principales mayor y menor respectivamenteRocas deformables flujo plástico de rocac.

y menor respectivamente.

Rocas deformables, flujo plástico de roca no competente sometida a altas presiones litostáticas. 3.

N. Leves presiones de deformación 5 - 10

O Severas presiones de deformación 10 - 20

En algunos casos registrados en que la profundidad de la corona bajo la superficie sea menor que el p

d.

Rocas expansivas, actividad expansiva química dependiendo de la presencia de agua.

P. Leves presiones de expansión. 5 - 10

ancho de la excavación, se sugiere aumentar el valor del factor SRF entre 2.5 a 5.0 para cada caso (véase clase H).


R. Severas presiones de expansión. 10 - 15



NOTAS ADICIONALES RESPECTO AL USO DE ESTAS TABLAS Cuando se hagan estimaciones de la calidad del macizo rocoso a través del índice Q, los siguientes puntos pueden ser seguidos como guía de manera adicional a las notas presentadas en las tablas anteriores: 1. Cuando los testigos de los sondajes no se encuentren disponibles, el índice RQD puede ser estimado a partir

ú ú

del número de discontinuidades por unidad de volumen, en que el número de discontinuidades por metro son añadidas para cada grupo de discontinuidades. Una simple relación puede ser utilizada para convertir este número al índice RQD para el caso de macizos rocosos libres de arcillas, ésta es : RQD = 115 – 3.3 Jv (apróx.); donde Jv corresponde al número de total de discontinuidades por m3 (0 < RQD < 100 para 35 > Jv > 4.5).

2.

El parámetro Jn representa el número de sistemas de discontinuidades que a menudo se verán afectados por foliación, esquistocidad, planos de Clivaje o estratificaciones, etc. Si alguno de estos patrones se encuentra fuertemente desarrollado, estas discontinuidades “paralelas” se deberían contar obviamente como un sistema

de discontinuidades en su totalidad. Sin embargo, si hay pocas discontinuidades visibles, o si solo se encuentran quiebres ocasionales en el testigo del sondaje debido a esas fracturas, entonces será más apropiado contarlas como discontinuidades aleatorias cuando se evalúe el parámetro Jn.

33.

Los parámetros Jr y Ja (que representan la resistencia al corte) deberían ser más relevantes en sistemas de discontinuidades más débiles o con rellenos de arcilla. Sin embargo, si la discontinuidad o el sistema de discontinuidades con el mínimo valor de Jr/Ja está favorablemente orientado en relación a la estabilidad, entonces una segunda discontinuidad o sistema de discontinuidades con una orientación menos favorable


puede a veces ser más significativo, y el mayor valor de Jr/Ja puede ser usado cuando se evalúe el índice Q. El valor de Jr/Ja debe, en efecto, relacionarse con a la superficie más probable que permita iniciar la falla.



4.

Cuando el macizo rocoso contenga arcillas, el factor SRF apropiado para las pérdidas de carga debería ser evaluado. En tales casos la resistencia de la roca intacta es de poco interés. Sin embargo, cuando el fracturamiento es mínimo y la arcilla está completamente ausente la resistencia de la roca intacta puede llegar

fracturamiento es mínimo y la arcilla está completamente ausente, la resistencia de la roca intacta puede llegar a ser el nexo más débil, y la estabilidad dependerá entonces de la razón entre los esfuerzos y la resistencia de la roca. Un campo de esfuerzos altamente anisotrópicos es muy desfavorable para la estabilidad y está comentado en la nota 2 de la tabla para la evaluación del factor de reducción de esfuerzos.

5 Las resistencias a la compresión y tracción (σc y σt) de la roca intacta deberían evaluar en la condición5.

Las resistencias a la compresión y tracción (σc y σt) de la roca intacta deberían evaluar en la condición saturada si esto es apropiado para representar condiciones in situ presentes y futuras. Una estimación muy conservadora de la resistencia puede ser hecha para esas rocas que se deterioran cuando se exponen a la humedad o condiciones saturadas.




EN RELACIÓN AL VALOR DEL ÍNDICE Q PARA LA ESTABILIDAD Y REQUERIMIENTOS DE SOPORTE DEEXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS, BARTON ET AL. (1974) DEFINIERON UN PARÁMETRO ADICIONAL ELCUAL FUE LLAMADO DIMENSIÓN EQUIVALENTE, De, DE LA EXCAVACIÓN. ESTA DIMENSIÓN ESOBTENIDA DIVIDIENDO EL TRAMO SIN FORTIFICACIÓN (SPAN), DIÁMETRO O ALTURA DE LA PARED DELA EXCAVACIÓN POR UNA CANTIDAD DENOMINADA RAZÓN DE SOPORTE DE LA EXCAVACIÓN, ESR

ESR Excavación la de Soporte de Razón(m) Excavación la de altura o diámetro (span), soporte sin Tramo

eD =

EL VALOR DE ESR ESTÁ RELACIONADO PARA EL USO INTENCIONAL DEL GRADO DE SEGURIDAD QUEES DEMANDADO POR EL SISTEMA DE SOPORTE INSTALADO PARA MANTENER LA ESTABILIDAD DE LAEXCAVACIÓN. BARTON ET AL. (1974) SUGIEREN LOS SIGUIENTES VALORES:

Categoría de la Excavación ESR A Aperturas mineras temporales 3 - 5 B 1.6

Aperturas mineras permanentes, túneles de alimentación de aguas para plantas hidroeléctricas (excluyendo las compuertas de alta presión), túneles pilotos, socavones y avances de grandes excavaciones.

C 1.3

Cámaras de almacenamiento, plantas de tratamiento de aguas, túneles de carretera y ferrocarril, cámaras de agua, túneles de acceso

D 1.0

Estaciones de poder, túneles de carretera y ferrocarril mayores, cámaras de Defensa civil, intersección de portales.

E 0 8Pl t d d d t i l bt á t i d f il i t d ti úbli


E 0.8

Plantas de poder de estaciones nucleares subterráneas, estaciones de ferrocarril, recintos deportivos y públicos, fábricas



CLASES DE ROCA

UR

A (m

)

100 20

G F DE C B A

EXCEPCIONALMENTE

MALA

EXTREMADAMENTE

MALA

MUY

MALA

MALA MEDIA MUY

BUENA

EXTREM.

BUENA

EXCEP.

BUENA

BUENA

en áreas 2.3 m2.5 m

= 1

FIC

AC

IÓN

O A

LTU

ESR 20

50 10

7

5

Espaciamiento entre pernos en ár

con shotcrete

1.0 m

1.2 m1.3 m

1.5 m2.1 m

(9) CCA

(8)RRS

(7)S(fr)

(6) S(fr)

(5) S(fr)

(4) B+(S)

(3)B

(2) sb

(1)

OS

(m) P

AR

A E

SR

RA

MO

SIN

FO

RTI

F

10

5

3

2.4250 m

m

150 mm

120 m

m

0 mm 50

mm

40 m

m

2.0 m

3.0 m

4.0 m

pernos en áreas sin shotcrete

CCA RRS S(fr) S(fr) S(fr) B (S) B sb

GIT

UD

DE

PER

NO

TR

1

2 1.5

15 1

90

1.0 m

1.3 m

1.5 m

Espaciamiento entre pe

LON

0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000

Jn Ja SRF

0.04 0.4 4 40 400

CALIDAD DEL MACIZO ROCOSO Q = RQD X Jr X Jw

CATEGORÍAS DE FORTIFICACIÓN 1. Sin Fortificación 6. Shotcrete con Fibras, 90 - 120 mm y Pernos, S(fr) + B 2. Pernos Puntuales, sb 7. Shotcrete con Fibras, 120 150 120 mm y Pernos, S(fr) + B


2. Pernos Puntuales, sb 7. Shotcrete con Fibras, 120 150 120 mm y Pernos, S(fr) B3. Pernos Sistemáticos, B 8. Shotcrete con Fibras, > 150 mm con Pernos y Marcos Reforzados con Shotcrete, 4. Pernos Sistemáticos con Shotcrete, 40 - 100 mm, B+S S(fr) + RRS + B 5. Shotcrete con Fibras, 50 - 90 mm y Pernos, S(fr) + B 9. Revestimiento de Hormigón, CCA

Categorías de Soporte basadas en el Índice de Calidad Tunelera Q (después de Grimstad y Barton, 1993)



El largo de los pernos puede ser estimado a partir de la siguiente relación:El largo de los pernos puede ser estimado a partir de la siguiente relación:

Donde B es el ancho de la excavación.

La máxima luz libre puede ser estimada a partir de la siguiente relación:La máxima luz libre puede ser estimada a partir de la siguiente relación:

La presión de soporte permanente en el techo de una excavación subterránea puede ser determinada a partir de (Grimstad & Barton, 1993):


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Clasificacion de Macizo