Macizos rocosos 27/10/2021

Macizos rocosos

27/10/2021

/31

Clasificación de suelos Mecánica de rocas Macizos rocosos Clasificación

AASHTO (construcción de carreteras)

S.U.C.S.

Otros sistemas:

◦ FAA (Federal Aviation Agency)

◦ European Soil Classification System (ESCS) (EN ISO 14688-2:2018)

◦ Pliego de prescripciones técnicas generales para obras de carreteras y puentes (PG-3) (España)

◦ Clasificación de materiales para la construcción de terraplenes de carreteras (GTR 92) (NF – P 11-300) (Francia)

Departamento de Ingeniería Geotécnica - IET - Fing - UdelaR 2

/31



• La clasificación estará dada por el símbolo y la descripción• Suelos de partículas finas

/31



𝑤 =𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎

Fuente: ASTM D 4318-17, ASTM D 2216-19

/31



http://www.arvor-geo.fr/

Se mezcla la fracción fina del suelo con una solución de azul de metileno

La cantidad adsorbida de azul de metileno es un indicativo de la capacidad de intercambio catiónico de la arcilla y su superficie específica

https://leci-labo.com/

VBS Potencial expansivo

< 2,5 Bajo

2,5 – 6 Medio

6 – 8 Alto

> 8 Muy alto

Chassagneux et al. (1995)

/31


Grupos pares: 12) Límites 26-3

13) Clasificación según SUCS Granito La Paz 2

Grupos impares: 12) Límites B7

13) Clasificación según SUCS Basalto 4B


/31



𝑤 =𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎

Muestra 26-3 B7

Nº pesafiltro 5 8 10 177 127

𝑤 (%) 60,3 61,3 60,2 36,0 37,2

Nº golpes 21 24 27 29 28

LL (unipunto) 59 61 61 37 38

Muestra 26-3 B7

Nº pesafiltro 15 28 11 147 148

𝑤 (%) 22,7 23,8 22,9 23,1 25,0

LP 23 24 23 23 25

/31



Muestra Finos (C+M)Arena

(S)Grava (G)

Símbolo principal

Granito LP2 20,1 % 39,8 % 40,1% G

Basalto 4B 7,4 % 48,3 % 44,3 % S

/31



𝐷10 ≅ 0,1 𝑚𝑚

𝐷30 ≅ 0,9 𝑚𝑚

𝐷60 ≅ 5,3 𝑚𝑚

Basalto 4B𝐶𝑢 =

𝐷60𝐷10

= 53

𝐶𝑐 =(𝐷30)

2

𝐷10𝑥𝐷60= 1,53

Bien graduada (W)

Material no plástico Comportamiento limoso (M)

SW-SM : Arena bien graduada con limo y grava

Granito LP2

𝐿𝐿 = 37

𝐼𝑃 = 17Comportamiento arcilloso (C)

GC : Grava arcillosa con arena

/31



Bibliografía:• Hoek E. & Brown, E. T. (1980) Excavaciones subterráneas en roca.. Mc Graw-Hill 634p ISBN

968-451-697-5• Ramírez Oyangüren, P et al (1991) Mecánica de rocas aplicada a la minería metálica

subterránea. Instituto Geológico y Minero de España (IGME)

/31



Caracterizado por: Matriz rocosa, discontinuidades, presencia de agua, estado tensional

/31



Matriz rocosa Discontinuidades Presencia de agua Estado tensional

• Propiedades físicas

• Resistencia a compresión

• Resistencia a tracción

• Módulos de deformación

• Cantidad de familias

• Extensión• Orientación• Espaciado• Rugosidad• Alteración• Relleno• Resistencia al corte

• Afecta la resistencia de la matriz rocosa y discontinuidades

• Afecta a la deformabilidad del macizo y los tipos de falla

/31



Hoek & Brown (1997)

/31



Estructura

Meteorización

LitologíaHidrología

Discontinuidades

Geomecánica

Calidad Macizo

Rocoso

Propiedades mecánicas

Discontinuidades


Macizo Rocoso


Materiales

Tensiones

Calidad

Excavación

Modelos continuos

Modelos discontinuos

Equilibrio límite

/31



/31



Salinas Riveros (2018)

/31



𝐼𝑠 =𝑃

𝐷𝑒2 𝐼𝑠(50) = 𝐼𝑠

𝐷𝑒50

0,45

Marinos & Hoek (2001)Hernández-Gutiérrez et al (2013)

Corrección para diámetro estándar

Ventaja de poder ensayar fracciones de rocas irregulares

/31



Grado ClaseResistencia a la

compresión uniaxial (MPa)

Índice de carga puntual (MPa)

Ejemplo de posibles rocas

R6Extremadamente

fuerte> 250 > 10 Basalto fresco, Granito, Gneiss, Cuarcita

R5 Muy fuerte 100 – 250 4 – 10 Anfibolita, Arenisca, Basalto, Gabro,

Gneiss, Riolita

R4 Fuerte 50 – 100 2 – 4 Caliza, Arenisca, Mármol, Esquisto

R3Medianamente

fuerte25 – 50 1 – 2 Filita, Esquisto, Limolita

R2 Débil 5 – 25 No recomendable

para este rango de

resistencias

Arcillita, Tiza, Limolita

R1 Muy débil 1 – 5

Rocas muy alteradas o meteorizadasR0

Extremadamente débil

0,25 – 1

Marinos & Hoek (2001)

/31



LitologíaResistencia a comp. seca/

Resistencia a comp. saturada

Lutita, Arenisca

2

Cuarzodiorita 1,5

Gabro 1,7

Gneiss 1,6 – 2,1

Hoek & Brown (1980)

/31



Ecuación del modelo de falla Hoek& Brown

𝜎1′ = 𝜎3

′ + 𝜎𝑐𝑖 . 𝑚.𝜎3′

𝜎𝑐𝑖+ 𝑠

0.5

Ecuación del modelo de Mohr Coulomb

𝜏 = 𝑐′ + 𝜎′tan(𝜙)

𝜎1′ =

1 + 𝑠𝑒𝑛 𝜙

1 − 𝑠𝑒𝑛(𝜙)𝜎3′ +

2𝑐′cos(𝜙)

1 − 𝑠𝑒𝑛(𝜙)

/31



El comportamiento del macizo está fuertemente condicionado por sus discontinuidades

Orientación (ej: N160 / 48W )

/31



/31



En bloques

Irregular

Tabular

Columnar

/31



/31



/31



• Método desarrollado por Don U. Deere en 1964• Se calcula la recuperación en testigos que superen una longitud de 10

cm (4”)

𝑅𝑄𝐷 =𝑠𝑢𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑠𝑡𝑖𝑔𝑜𝑠 > 10 𝑐𝑚

𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙%

25 cm0 (muy alterada)

0 (< 10 cm)

18 cm0 (< 10 cm)

20 cm

𝑅𝑄𝐷 =20 + 18 + 25

120≅ 53 %

Ejemplo adaptado de Deere (1989)

/31



Barton & Grimstad (2014)Granito Granito

Deere et al. (1989)

/31


RMR (Rock Mass Rating)

RSR (Rock Structure Rating)

Sistema Q o NGI (Norwegian Geotechnical Institute)

URCS (Unified Rock Classification System)

RMFCS (Rock Material Field Classification System)

NATM (New Austrian Tunneling Method)

CMRR (Coal Mine Roof Rating)

GSI (Geological Strength Index)


/31


Desarrollado inicialmente en Sudáfrica (Council of Scientific and Industrial Research (CSIR)) por Bieniawski (1973). Actualizaciones posteriores

Basado en túneles poco profundos en rocas sedimentarias

Parámetros:◦ 1. Resistencia de la roca inalterada◦ 2. RQD◦ 3. Espaciado de discontinuidades◦ 4. Condición de discontinuidades◦ 5. Presencia de agua◦ Ajustes por orientación de discontinuidades


/31



𝑅𝑀𝑅 = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 − (𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑜𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠)

/31



𝑅𝑀𝑅 = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 − (𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑜𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠)

Documents

Macizos rocosos 27/10/2021