CLASIFICACIN DE MACIZOS ROCOSOS Dan idea preliminar de la calidad del macizo rocoso y su variabilidad. Desarrollados para estimar soportes en tneles con bases empricas. Uso para etapas tempranas del proyecto. Check list de las variables involucradas en el problema. No reemplazan mtodos mas detallados y especficos de diseo.

Clasificacin de macizos rocosos de Terzaghi (1946) Descripcin del macizo rocoso, categoras (para c/u sedetermina la carga de macizo a tomar por el revestimiento del tnel):

ROCA INTACTA.

sin diaclasas, rotura por roca intacta,

descascaramiento luego de las voladuras.

ESTRATIFICADA. Estrato con baja resistencia en los lmites. MODERADAMENTE FISURADA. Los bloques entra diaclasasintertrabados. No requiere sostenimiento lateral.

FRAGMENTADA Y FISURADA. Bloques mal intertrabados.Sosteniminento en paredes.

TRITURADA. Fragmentos pequeos, tamao de arena. DESCOMPUESTA. Porcentaje alto de partculas arcillosas. ROCA con HINCHAMIENTO.Minerales arcillosos (montmorillonita) con capacidad de hinchamiento.

RQD ndice de calidad de la roca (Deere 1967)de calidad del macizo rocoso, a partir de perforaciones rotativas con extraccin de testigos. (NW 54mm). % de piezas de roca intacta mayores a 10 cm recuperadas por corrida S/perf.: RQD=115-3.3 Jv RQD = Ve2 / VL 100 RQD = f ( orientacin perf. ) No considerar fisuras generadas por perforacin. DATO DE LAS OTRAS CLASIFICACIONES

Estimacin

RQDCaja N1: Carreras 0m a 5m

Caja N2: Carreras 5 a 8.30m

Caja N3: Carreras 8.30 a 12.80m

INTERACCIN TNEL - MACIZO

Sistemas de clasificacin con mltiples parmetros Rock Mass Rating (RMR) (Bieniaswski) Rock Tunnelling Quality Index (Q) ( Burton) GSI

Clasificacin geomecnica - Rock Mass Rating (RMR) (Bieniawski 1976)Parmetros base la la clasificacin: Resistencia a compersin simple de la roca intacta RQD Espaciamiento de discontinuidades Condicin de las discontinuidades Condiciones de agua subterrnea Orientacin de discontinuidades OBSV. Desde 1976 hasta 1989 se agregaron otras condiciones de rocas mas dbiles y distintas condiciones de tneles, AJUSTES DE LAS TABLAS DE VALORACIN.

RMR (Rock Mass Rating System)

Determinacin del RMR (Bieniawski 1989) (Indice del ensayo de carga puntual (MPa) >10 4-10 Mpa 2 - 4 Mpa 1 - 2 Mpa ---Resistencia a Compresin Simple RCS (MPa) Puntaje > 250 100 - 250 50 - 100 25 - 50 5 - 25 1-5 2 0,6 2,0 0,2 0,6 0,06 0,2 < 0,06

Puntaje 20 15 10 8 5Puntaje 30 25 20 10

Superficies muy rugosas, de poca extensin, paredes de roca resistente Superficies poco rugosas, apertura menor a 1 mm, paredes de roca resistente Idem anterior, pero con paredes de roca blanda,. Superficies suaves relleno de falla de 1 a 5 mm de espesor apertura de 1 a 5 mm, las discontinuidades se extienden por varios metros. Discontinuidades abiertas, con relleno de falla de ms de 5 mm de espesor apertura de ms de 5 mm, las discontinuidades se extienden por varios metrosLong. discontinuidad (persistencia) < 1m 6 Nada 6 Rugosidad Muy rugosa 6 Tipo de relleno Nada 6 Intemperizacin (alteracin) Inalterada 6 1-3m 4 < 0.1 mm 5 Rugosa 5 Resistente >5mm 4 Levemente alt. 5 3 - 10 m 2 0.1 - 1.0 mm 4 Levemente rug. 3 Resistente5mm 2 Muy alterada 1

> 20 m 0 > 5 mm 0 "pulida" 0 Blando 125 Presin del agua en la discontinuidad dividido la tensin Principal Mayor 0 0,0 0,1 0,1 0,2 0,2 0,5 > 0,5 Descripcin de las condiciones generales Puntaje

Completamente seco Apenas hmedo Hmedo Goteo Flujo continuo

15 12 7 4 0

Evaluacin de la influencia de la orientacin para la obra Muy favorable Favorable Medio Desfavorable Muy desfavorable

Puntaje para tneles 0 -2 -5 -10 -12

Puntaje para fundaciones 0 -2 -7 -15 -25

Tabla 6: Correccin por orientacin de discontinuidades

RMR (Bieniawski 1989) (R.M.R.

Categoras de la clasificacin

Suma de los puntajes obtenidos de las tablas anteriores 81 - 100 61 - 80 41 - 60 21 - 40 0 - 20

Descripcin del macizo rocosoMuy bueno Bueno Medio Malo Muy malo

ClaseI II III IV V

Caractersticas resistentes del macizo rocosoClase ( R.M.R.)I ( 81 - 100) II (61 - 80) III (41 - 60) IV (21 - 40) V (0 - 20) c [ Kpa] > 400 300 - 400 200 - 300 100 - 200 < 100 > 45 35 - 45 25 - 35 15 - 25 < 15 t sin soporte 20 aos, luz de 15m 1 ao, luz de 10m 1 semana, luz 5 m 10 hs., luz 2.50 m 30 min, luz 1m

Ajustes del RMR desde su creacin

Consideraciones s/ excavacin y sostenimiento para un tnel de 10 m de luz ( Clasificacin RMR-Bieniawski 1973)

Rock Tunnelling Quality Index SISTEMA Q (NGI) Desarrollado por el NGI (Instituto Geotcnico Noruego ) , basadoen casos histricos en Escandinavia. Barton y otros 1974. Valores numricos entre 0.001 y 1000

RQD

( D Deere)

Jn: ndice de diaclasado (n de familias de discontinuidades) Jr: ndice de rugosidad de las discontinuidades Ja: ndice de alteracin de las discontinuidades Jw: factor de reduccin por presencia de agua SRF: factor de reduccin por tensiones.

Sistema de clasificacin Q Representa crudamente el tamao de los bloquespresentes

Representa rugosidad y caractersrticas de resistencia alcorte de las diaclasas (paredes y/o relleno)

Representa las tensiones activasPresin de agua y estado tensional para distintos tipos de macizos encontrados durante la excavacin.

OBSV.:

no se incluye orientacin de discontinuidades

Parmetros individuales usados en el sistema QIndice de Diaclasado Jn Roca Masiva Una familia de diaclasas Idem con otras diaclasas ocasionales Dos familias de diaclasas Idem con otras diaclasas ocasionales Tres familias de diaclasas Idem con otras diaclasas ocasionales Cuatro o mas familias, roca muy fracturada Roca triturada Valor 0,5 - 1 2 3 4 6 9 12 15 20

Indice de Rugosidad Diaclasas rellenas Discontinuas Onduladas rugosas Onduladas lisas Planas rugosas Planas lisas

Jr Diaclasas limpias:

Valor 1 4 3 2 1,5 1

Lisos o espejos de falla Ondulados Planos 1.5 0.5

Parmetros individuales usados en el sistema Qndice de Alteracion Ja Diaclasas de paredes sanas Ligera alteracion Alteraciones arcillosas Con detritos arenosos Con detritos arcillosos preconsolidados Idem poco consolidados Idem expansivos Milonitos (productos de trituracin) de roca y arcilla Milonitos de arcilla limosa Milonitos arcillosos gruesos Valor 0,75 - 1 2 4 4 6 8 8 - 12 6 - 12 5 10 - 20

Coeficiente reductor por la presencia de agua

Jw

Excavaciones secas a con < 5 l/min localmente Afluencia media con lavado de algunas diaclasas Afluencia importante por diaclasas limpias Idem con lavado de diaclasas Afluencia excepcional inicial, decreciente con el tiempo Idem mantenida

Presin de agua [Kg/cm2] 10 > 10

Valor 1 0,66 0,5 0,33 0,2 - 0,1 0,1 - 0,05

Parmetros individuales usados en el sistema QParmetro SRF Zonas dbiles Multitud de zonas dbiles Zonas debiles aisladas, con arcilla o roca descompuesta (cobertura 50 m) Idem con cobertura > 50 m. Abundantes zonas debiles en roca competente Zonas debiles aisladas en roca competente (cobertura 50 m) Idem con cobertura > 50 m Terreno en bloques muy fracturado Roca competente Pequea cobertura (c / 1 > 200) (200 > c / 1 > 10) Cobertura media (10 > c / 1 > 5) Gran cobertura Terreno fluyente Con bajas presiones Con altas presiones Terreno expansivo Con presion de hinchamiento moderada Con presion de hinchamiento alta 10 5 2,5 7,5 5 2,5 5 2,5 1 0,5 - 2,0 5 - 10 10 - 20 5 - 10 10 - 15 Valor

Calidades segn el sistema QTabla de clasificacion final Excepcionalmente malo Extremadamente malo Muy malo Malo Medio Bueno Muy bueno Extremadamente bueno Excepcionalmente bueno(Q) < 0,01 0,01 - 0,1 0,1 - 1 1-4 4 - 10 10 - 40 40 - 100 100 - 400 > 400

Dimensin equivalente De

Estimacin de las categoras de soporte segn el sistema Q

EjemploTnel vial, D=12.90m. De = 12.90 / 1.3 = 9.92m Macizo rocoso: Q e/ 0.09 y 0.67

Tabla 2 - INDICE DE CALIDAD EN TUNELES (Instituto de Geotecnia de Noruega) INDICE Q de BARTONExterior 1 _ INDICE DE CALIDAD DE ROCA 2 _ SISTEMAS DE FISURAS 3 _ RUGOSIDAD DE LAS FISURAS 4 _ ALTERACION DE LAS JUNTAS 5 _ FACTOR DE REDUCCION POR AGUA EN LAS FISURAS 6 _ FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERZOS RQD 10 Jn 15 Jr 2 Ja 3 Jw 1 SRF 5 5 2.5 Q = RQD x Jr x Jw Jn Ja SRF Q= Roca de calidad 0.09 MUY MALA 0.50 MUY MALA 0.67 MUY MALA 1 1 2 2 3 2 15 15 25 25 Intermedio Interior

Sostenimiento:Gunita: espesor medio 12cm, con malla. Anclajes: en malla, separacin 1.50m.

Sistemas de clasificacin - Comentarios RMR y Q son los sistemas mas ampliamente usados. Ambos incorporan parmetros ingenieriles geomtricos, geolgicos, y se obtiene un VALOR de la calidad del macizo rocoso. Muchos de los parmetros son subjetivos y requieren experiencia para juzgarlos En lo posible usar mas de un sistema de clasificacin y compararlos. Existen correlaciones ej. RMR = 9 log Q + 44

Em a partir de la clasificacin

Estimacin del Geological Strength Index GSI (a partir de descripciones geolgicas)