CLASIFICACIN GEOMECNICA RMR

Desarrollado por Bieniawski, (1989) constituye un sistema de clasificacin de

macizos rocosos que permite a su vez relacionar ndices de calidad con parmetros

de diseo de cimentaciones.

El parmetro que define la clasificacin es el denominado ndice RMR (Rock Mass

Rating), que indica la calidad del macizo rocoso en cada dominio estructural a partir

de los siguientes parmetros:

1. Resistencia a la compresin simple de la matriz rocosa.

2. R.Q.D. Grado de fracturacin del macizo rocoso.

3. Espaciado de las discontinuidades.

4. Condiciones de las discontinuidades, el cual consiste en considerar los

siguientes parmetros:

Abertura de las caras de la discontinuidad.

Continuidad o persistencia de la discontinuidad.

Rugosidad.

Alteracin de la discontinuidad.

Relleno de las discontinuidades.

5. Presencia del Agua, en un macizo rocoso, el agua tiene gran influencia

sobre su comportamiento, la descripcin utilizada para este criterio son:

completamente seco, hmedo, agua a presin moderada y agua a presin

fuerte.

6. Orientacin de las discontinuidades.

Para obtener el ndice RMR de Bieniawski se realiza lo siguiente:

Se suma los 5 variables o parmetros calculados, eso da como resultado

un valor ndice (RMR bsico).

El parmetro 6 que se refiere a la orientacin de las discontinuidades

respecto a la excavacin.

El valor del RMR vara entre 0 a 100, resultando por la sumatoria de los

valores numricos que es asignado a cada factor, de acuerdo a los rangos

dados. La suma de los valores encontrados para los seis factores indicar el

tipo o clase de macizo rocoso.

RMR = A1 + A2 + A3 + A4 + A5 + B

1 PRIMER PARMETRO (A1):

CUADRO No. 01: RESISTENCIA DE LA ROCA SANA

DESCRIPCION RESISTENCIA A COMPRESION SIMPLE (MPa)

ENSAYO DE CARGA PUNTUAL

(MPa)

VALORACION

Extremadamente dura

> 250 > 10 15

Muy dura 100 - 250 4 - 10 12

Dura 50 - 100 2 4 7 Moderadamente

dura 25 - 50 1 2 4

Blanda Muy blanda

1 5 < 1

< 1

2 1 0

2. SEGUNDO PARMETRO (A2): Clculo del R.Q.D.

El RQD se estim a partir del levantamiento de las fracturas expuestas en

los afloramientos de roca caliza, el cual se coloc una regla de 2.0 m de

longitud en una determinada direccin, sin considerar las fracturas frescas

creadas con las voladuras o por las concentraciones de esfuerzos.

Para el cual se consider la siguiente relacin:

RQD = ( longitudes de fracturas expuestas > 10 cm / longitud total) x 100 (%)

El valor obtenido en el proceso de determinacin de RQD es

comparado con la siguiente tabla:

CUADRO No. 02: VALORACION DEL RQD

ndice de Calidad RQD (%)

Calidad Valoracin

0 25 Muy mala 3 25 50 Mala 8 50 75 Regular 13 75 90 Buena 17 90 - 100 Excelente 20

La Calidad de la roca se determina mediante el RQD (Rock Quality Designation)

por los siguientes tres mtodos:

Primer mtodo:

Se basa en la recuperacin en porcentaje de piezas enteras mayores a 100

mm., con relacin a longitud total de una perforacin diamantina.

Segundo mtodo:

Se basa en el nmero de discontinuidades por metro lineal, En caso de no

disponer de testigos de roca, el RQD se puede estimar del levantamiento de las

fracturas expuestas en una tabla o pilar. Se coloca una regla de 2.0m de

longitud en varias direcciones. Es importante no considerar las fracturas

frescas creadas con las voladuras o por las concentraciones de esfuerzos.

Figura: Estimacin del RQD a partir de la separacin de las fracturas en el macizo rocoso

Tercer mtodo:

Se basa en el nmero de discontinuidades por metro cbico.

El valor RQD es representativo para cada tramo, representa adems un valor

numrico de la calidad de la roca; en este sentido, es necesario utilizar toda la

informacin de las perforaciones diamantinas y los datos de campo referidos al

nmero de discontinuidades.

3. TERCER PARMETRO (A3):

Clasificados segn el cuadro que a continuacin se observa:

CUADRO No. 03: SEPARACIN DE LAS DISCONTINUIDADES

Descripcin Espaciado de las juntas

Tipo de Macizo Rocoso

Valoracin

Muy separadas >2 m. Solido 20

Separadas 0.6 2 m. Masivo 15 Moderadamente

juntas 200 600 mm. En Bloques 10

Juntas 60 200 mm Fracturado 8 Muy Juntas < 60 mm. Machacado 5

4 CUARTO PARMETRO (A4):

CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES.

CUADRO No. 04: ABERTURAS DE LAS DISCONTINUIDADES

Grado Descripcin Separacin De las caras

Valoracin

1 Abierta >5 mm. 0

2 Moderadamente Abierta

1 - 5 mm. 1

3 Cerrada 0.1 1 mm. 4 4 Muy Cerrada < 0.1 mm. 5

5 Ninguna 0 6

CUADRO No. 5: CONTINUIDAD O PERSISTENCIA DE LAS DISCONTINUIDADES

Grado Descripcin Continuidad Valoracin

1 Muy baja < 1 m. 6

2 Baja 1 - 3 m. 4

3 Media 3 10 m. 2 4 Alta 10 - 20 m. 1

5 Muy Alta >20 m. 0

CUADRO No. 6: RUGOSIDAD DE LAS DISCONTINUIDADES

Grado Descripcin Valoracin

1 Muy rugosa 6

2 Rugosa 5

3 Ligeramente rugosa 3

4 Lisa 1

5 Plana (Espejo de Falla) 0

CUADRO No. 7: RELLENO DE LAS DISCONTINUIDADES

Grado Descripcin Valoracin

1 Blando > 5 mm. 0

2 Blando < 5 mm. 2

3 Duro > 5 mm. 2

4 Duro < 5 mm. 4

5 Ninguno 6

CUADRO No. 8: ALTERACIN DE LAS DISCONTINUIDADES

Grado Descripcin Valoracin

1 Descompuesta 0

2 Muy alterada 1

3 Moderadamente alterada 3

4 Ligeramente alterada 5

5 No alterada 6

5. QUINTO PARMETRO (A5): PRESENCIA DEL AGUA.

Para calcular la valoracin segn la presencia del agua se toma como

referencia la tabla que a continuacin se especifica.

CUADRO No. 9: PARA OBTENER EL PARMETRO DE LA PRESENCIA DEL AGUA

Caudal por 10 m. de recorrido

Relacin Presin agua Tensin

ppal mayor

Descripcin Valoracin

Nulo 0 Seco 15

< 10 lt/min < 0.1 Ligeramente Hmedo 10

10-25 lt/min 0.1 0.2 Hmedo 7 25-125 lt/min 0.2 0.5 Goteando 4 >125 lt/min >0.5 Fluyendo 0

6. SEXTO PARMETRO (B):

ORIENTACIN DE LAS DISCONTINUIDADES.

Para la valoracin de este parmetro se debe clasificar la roca de acuerdo al

rumbo y buzamiento con respecto a la obra civil que se va a ejecutar, esta

clasificacin se especifica a continuacin:

CUADRO No. 10: VALORACIN PARA CIMENTACIONES

CUADRO No. 11: VALORACIN PARA TALUDES

7. CALIDAD DEL MACIZO ROCOSO CON RELACIN AL NDICE RMR.-

Luego de realizar la descripcin y medida de las caractersticas y

propiedades de la matriz rocosa, de las discontinuidades y de los parmetros

globales del macizo rocoso, proporcionan los parmetros requeridos por la

determinar finalmente la calidad de roca segn RMR, el cual se bas en el

siguiente cuadro:

Calificativo Valoracin

Muy Favorable 0

Favorable -2

Regular -7

Desfavorable -15

Muy Favorable -25

Calificativo Valoracin

Muy Favorable 0

Favorable -5

Regular -25

Desfavorable -50

Muy Favorable -60

CUADRO No. 12: COHESIN Y ANGULO ROZAMIENTO SEGN LA

VALORACIN RMR

CLASE CALIDAD VALORACION COHESION ANGULO DE ROZAMIENTO

I Muy Buena 100 81 >4 Kg/cm2

CUADRO No. 13: EJEMPLO PARA LA VALORACIN DEL MACIZO DE ROCA CIMENTACIONES Y TALUDES

CERRO .I Valoracin Total del Macizo de Roca Caliza

PARAMETRO DESCRIPCION VALORACION

A1 Resistencia a la compresin uniaxial de la roca = 44.69 MPa 4

A2 RQD = 68% 13

A3 Espaciamiento de las discontinuidades (Separacin) 8

A4 Aberturas de las discontinuidades 1

A4 Persistencia de las discontinuidades 6

A4 Rugosidad de las discontinuidades 5

A4 Relleno de las discontinuidades 2

A4 Alteracin de las discontinuidades 3

A5 Presencia de agua en las discontinuidades 10

B Ajuste por condicin de orientacin de las discontinuidades - Cimentaciones -7

B Ajuste por condicin de orientacin de las discontinuidades - Taludes -5

TOTAL (RMR) Cimentaciones

Taludes

45 47

EVALUACION DE LA DENSIDAD DE LOS MACIZOS DE ROCA CALIZA.

Es una propiedad fsica importante que controlan las caractersticas resistentes y

deformacionales de la matriz rocosa y es el resultado de la gnesis, condiciones y

procesos geolgicos y tectnicos sufridos por la roca a lo largo de su historia.

Con respecto a la densidad, al tomar en cuenta la calidad de roca de tipo segn RMR,

para evaluar este aspecto con vistas al diseo de una cimentacin o talud, habr que

considerar la magnitud de la obra civil y sus dimensiones con respecto a la

estructura del macizo rocoso y a la separacin entre las discontinuidades.

Considerando que por el aspecto de la densidad de roca (matriz rocosa), las obras de

ingeniera modifican el estado tensional a que estn sometidos los macizos de roca

caliza del rea de estudio en un tiempo muy corto en relacin a los procesos

geolgicos, y pueden tener lugar interacciones mutuas entre la liberacin o

redistribucin de los esfuerzos naturales y las cargas exteriores al que estarn

sometidos dichos macizos rocosos.

Por ello es importante conocer la densidad de roca, con respecto al estado tensional y

considerar como adecuadas al evaluar su influencia sobre las cimentaciones y

taludes. A continuacin se detalla el ejemplo para su clculo correspondiente:

CUADRO No. EJEMPLO PARA CALCULO

PROYECTO :

SOLICITANTE : . UBICACIN : . MUESTRA : M-1 NORMA : ASTM D 2937 FECHA : ..

Muestra - 01 1 2 3

Peso roca (gr) 100.30 102.50 98.65

Volumen roca (cm3) 40.54 37.45 34.43

Densidad roca (gr/cm3) 2.47 2.74 2.87

Densidad roca promedio (gr/cm3) 2.69

Considerando en el clculo la Densidad de parafina = 0.87 gr/cm3

EVALUACION DEL MACIZO ROCOSO PARA CIMENTACIONES.-

La roca constituye en general un excelente terreno de cimentacin, pero puede dar

lugar a problemas de excavacin y no todos los tipos de rocas calizas presentan

caractersticas igualmente favorables.

Para los edificios observados que no transmiten gran carga al terreno de fundacin,

casi en todos los casos las rocas aseguran una presin de trabajo suficiente (>= 3

kg/cm2), pero en los edificios altos las cargas concentradas requieren un anlisis

de resistencia y deformabilidad en la mayor parte de las rocas calizas donde se

estn o estarn emplazando..

Para un diseo correcto debe partirse de la identificacin de la roca caliza y del

conocimiento de la estructura del macizo rocoso, pudiendo ocurrir las siguientes

fallas:

En casos de bajas cargas a transmitir sobre los macizos rocosos homogneos y

potentes pueden emplearse directamente valores normativos o promedios dadas

para este tipo de rocas calizas. Este mtodo no es aplicable cuando la roca est

alterada, existen buzamientos de ms de 30 o las condiciones geolgicas son

poco claras, tal como se observ en algunos de los afloramientos rocosos

evaluados. Se puede considerar la siguiente relacin, segn el cdigo Americano

DIN 1054, para determinar la carga admisible de la roca (Qadm):

DENSIDAD DE ROCA

Qadm = 0.2 qu

Siendo qu la resistencia a compresin simple de la roca (definida de forma parecida

a la resistencia caracterstica de los hormigones). Este criterio es bastante ms

conservador que el de 0,5 qu. Debe sealarse que, incluso en las rocas de mejor

calidad, el rea de las zapatas no debe ser inferior a unas 4 veces el rea de la

columna o pilar 1 x 1 m2, para prever excentricidades, concentracin de tensiones,

defectos constructivos, etc.

Cuando la roca est estratificada o diaclasada, o se trata de combinaciones de

capas rocosas y otros materiales ms blandos pueden darse formas de rotura muy

diversas.

Para rocas con mucha presencia de estratificaciones u otras familias de

discontinuidades como se observ en algunas zonas del estudio realizado, se

sugiere utilizar la siguiente relacin:

Qadm = 0.05 qu

Por tanto, para determinar la capacidad portante del sustrato rocoso se ha

estimado mediante el valor de la resistencia a compresin simple utilizando el

mtodo analtico, expuesta lneas arriba, fue desarrollado por Serrano y Olalla

(2001) (los ensayos se realizan en testigos rocosos relativamente sanos dentro del

conjunto que puede presentar tramos locales ms meteorizadas, por esta razn se

toma el mnimo valor de resistencia a compresin simple de los ensayos de

laboratorio en sustrato sano). Este mtodo es aplicable en medios rocosos

istropos y homogneos, masivos o muy fracturados cuyo comportamiento sigue el

criterio de rotura de Hoek y Brown, tal como se muestra en los macizos de roca

caliza evaluadas en la ciudad de Puno. Se obtiene el valor de la carga de

hundimiento en funcin del RMR y la resistencia a compresin simple del macizo. A

continuacin se detalla los clculos correspondientes para considerar en el diseo

de cimentaciones:

CUADRO No. .. Ejemplo

PROYECTO : ..

SOLICITANTE : .. UBICACIN : .. MUESTRA : M-1 FECHA : ..

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESION UNIAXIAL

MUESTRA PESO HUM. (gr)

PESO SECO

(gr)

ALT. (cm)

DIAM. (cm)

AREA cm

2

ESFUERZO DE ROTURA

Kg-f

RESISTENCIA MPa

RESISTENCIA (qu) Kg/cm

2

M - 1

683.70

682.30

10.97

5.47

23.50

10710

44.69

455.74

Considerando:

Segn el cdigo Americano DIN 1054:

Qadm = 0.2 qu

Qadm = 0.2 *(455.74 Kg/cm2)

Qadm = 91.15 Kg/cm2

Para rocas con varias familias de discontinuidades:

Qadm = 0.05 qu

Qadm = 0.05*(455.74 Kg/cm2)

Qadm = 22.79 Kg/cm2

CARGA ADMISIBLE DE ROCA CALIZA