MACIZOS ROCOSOS

Macizos Rocosos

ABRIL, E.G., 2013. Macizos Rocosos. Exposición de Clase. Cátedra Geotecnia I. Laboratorio Area Geotecnia. Departamento Construcciones Civiles. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Universidad Nacional de Córdoba.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBAFacultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

GEOTECNIA IGEOLOGIA PARA INGENIEROS

Trabajos Prácticos


Trabajos PrácticosUNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBAFacultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

ABRIL, E.G., 2013. Macizos rocosos

MINERALES

ROCAS

MACIZOS ROCOSOS



Macizos rocosos

ABRIL, E.G., 2013. Minerales.

OBRASCIVILES

- Soporte

FundacionesFundaciones

- Materiales

Fuentes de provisiFuentes de provisióónn

- Ambiente

ContextoContexto



ROCAS

EDIFICIOSPRESAS

INGENIERIA CIVIL

MINERALES

MACIZOROCOSO

CAMINOS

Contexto y fundaciones en…

MACIZOS ROCOSOSMACIZOS ROCOSOS

AMBIENTEGEOLOGICO



ABRIL, E.G., 2013. Macizos Rocosos.

PROPIEDADES MECANICAS yCOMPORTAMIENTO

de los materiales … y del entorno

G E O T E C N I A G E O T E C N I A

CARACTERISTICAS FISICAS,CONDICIONES DE RESISTENCIA,

Y VARIACIONES DE COMPORTAMIENTO EN EL TIEMPO

MINERALES MACIZOSROCOSOS

INGENIERIA CIVIL

ROCAS

CONCEPCIONMULTIDISCIPLINARINTEGRAL

( REALISTA )

( PARCIAL )

AMBIENTE NATURAL

VisiVisióónn




PROPIEDADES FISICAS Y MECANICASDEL TERRENO Y DE SU ENTORNO

G E O T E C N I A

SE TRATA DE LOS MATERIALES SOBRE LOS CUALESSOBRE LOS CUALESO EN CUYO ENTORNOEN CUYO ENTORNO SE CONSTRUIRÁ

COMO DE LOS QUE SERQUE SERÁÁN EMPLEADOS EN LA CONSTRUCCIONN EMPLEADOS EN LA CONSTRUCCION Y DE SU PROSPECCION Y LAS CONDICIONES DE SU EXPLOTACION,

PERO TAMBIEN DE LAS OTRAS CARACTERÍSTICAS DEL AREA DE PROYECTO,CONSIDERADA EN DIFERENTES ESCALAS

INGENIERIA CIVIL



CARACTERISTICASDEL SITIO DE EMPLAZAMIENTO DE OBRAS Y DE SU ENTORNO

ESCALAS A CONSIDERAR EN LA EJECUCION DE OBRAS CIVILESESCALAS A CONSIDERAR EN LA EJECUCION DE OBRAS CIVILES

Ruta

Fábrica

Entorno inmediato

Entorno local

Entorno regional

Sitio de obra

ESCALAS DE TRABAJOESCALAS DE TRABAJO

VARIABLESClima (precipitaciones, vientosClima (precipitaciones, vientos……))Cobertura vegetalCobertura vegetalGeomorfologGeomorfologíía (topografa (topografíía, pendientes)a, pendientes)DrenajeDrenajeRiesgos regionales (sismicidad, anegamiento)Riesgos regionales (sismicidad, anegamiento)Yacimientos (geologYacimientos (geologíía) a) ……

VARIABLESUso del sueloUso del sueloCaudalesCaudalesRiesgos locales Riesgos locales ……

VARIABLESLitologLitologíía (suelos o roca)a (suelos o roca)FreFreáática tica ……

VARIABLESEstudios de sueloEstudios de sueloEstabilidad del macizo rocoso Estabilidad del macizo rocoso ……

VARIABLES EN JUEGO EN LOS DIFERENTES ENTORNOS DE OBRA

Puente

Río




Complejo natural considerado in-situ

de determinada composición litológica,

con una estructura definida

y en un cierto estado de conservación

¿QUE ES UN MACIZO ROCOSO? EN GEOTECNIA

A CALCULAR

( G E O T E C N I A )

PROPIEDADES GEOMECANICAS

+

= COMPORTAMIENTOCon relaciCon relacióón aln aloriginaloriginal




CARACTERISTICAS DE UN MACIZO ROCOSO

LITOLOGIAESTRUCTURAESTADO

+

= PROPIEDADES FISICASCARACTERISTICAS QUIMICAS CUALIDADES MECANICAS

G E O T E C N I A

COMPORTAMIENTOPOTENCIAL

MaterialOrganizaciónGrado de alteraciónTipo y grado de fracturación

CARCARÁÁCTER ESTATICOCTER ESTATICO

CARCARÁÁCTER DINAMICOCTER DINAMICO

(GEOMECANICA)



Características de los macizos rocosos

COMPOSICIÓN LITOLOGICA (DE QUE ESTA CONSTITUIDO EL MACIZO)

Condiciona el comportamiento en cuanto a “de qué tipo de material es el macizo”, qué tipo de rocas lo componen (subtipos de rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas).

ESTADO (EN QUE ESTADO DE CONSERVACIÓN SE ENCUENTRA LA ROCA DEL MACIZO)

Modifica las propiedades originales de la litología (considera el estado en el que se encuentran las rocas que forman el macizo como consecuencia de la acción del intemperismo (grado de alteración)

ESTRUCTURA PRIMARIA (ESTRUCTURA ORIGINAL DEL MACIZO)

Condiciona el comportamiento según el tipo de roca (ligada a la composición litológica del macizo) y también según la posición espacial en que se encuentre en relación con los esfuerzos que van a actuar sobre él (estratificación, esquistosidad, pliegues).

ESTRUCTURA SECUNDARIA (MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA ORIGINAL)

Condiciona el comportamiento según la ubicación relativa, frecuencia, disposición, y características de las estructuras secundarias (diaclasado, fracturación, fallamiento) y la posición espacial (movimientos sufridos desde su origen), en cuanto a su relación con los esfuerzos que van a actuar sobre el macizo.

DEFINEN EL COMPORTAMIENTO MECANICO DEL MACIZO

COMPOSICIÓN LITOLOGICA (DE QUE ESTA CONSTITUIDO EL MACIZO)

ESTADO (EN QUE ESTADO DE CONSERVACIÓN SE ENCUENTRA LA ROCA DEL MACIZO)

ESTRUCTURA PRIMARIA (ESTRUCTURA DE LA ROCA)

ESTRUCTURA SECUNDARIA (MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA ORIGINAL)



Características de los macizos rocosos

IGNEOSEDIMENTARIOMETAMORFICO

MASIVOESTRATIFICADOESQUISTOSO

INALTERADOALTERADO

PLEGADOFRACTURADO

ComposiciComposicióónnoriginaloriginal

AlteraciAlteracióón n ffíísico sico -- ququíímicamica

EstructuraEstructuraoriginaloriginal

ModificaciModificacióón de lan de laestructura de origenestructura de origen



¿COMO CALIFICAR LA CALIDAD DE UN MACIZO ROCOSO?¿COMO EXPRESAR CON NUMEROS A LA NATURALEZA?

EN LA INGENIERIA SE NECESITA MEDIR

HACIA FALTA

Darle a los ingenieros una herramienta para que sepuedan manejar en las grandes obras,para que puedan realizar sus CALCULOSCALCULOS(materiales, diseño, estimaciones económicas)



PODER MEDIR LA CALIDAD DE UN MACIZO ROCOSOEXPRESAR CON NUMEROS UNA PARTE DE LA NATURALEZA

ES PRECISO

Una valoración objetiva de la calidad de cada macizoUna valoración relativa del comportamiento de diferentes macizosUna escala que contemple todos los casos posiblesUn lenguaje en común para expresarlo y poder entenderse

LA INGENIERIA NECESITA NUMEROSNUMEROS



Surgen así losMETODOS DE CARACTERIZACION DE MACIZOS ROCOSOS

Experiencia de+ 50 AÑOS( t ú n e l e s )

LA INGENIERIA NECESITA NUMEROS



ASPECTOS A CONSIDERAR EN UNA

CARACTERIZACION GEOTECNICA DE UN MACIZO ROCOSOCARACTERIZACION GEOTECNICA DE UN MACIZO ROCOSO

► TIPO GENETICO (LITOLOGIA y ESTRUCTURA)► DISCONTINUIDADES Y MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA► ESTADO DE CONSERVACION

CAMINOCAMINO

CONSTRUCCIONCONSTRUCCION DE LA OBRASUBSISTENCIASUBSISTENCIA DE LA OBRA

Deslizamiento de laderaMACIZOMACIZOROCOSOROCOSO

ENTORNOENTORNO

BASEBASE



TIPO DE ROCAS

IgneaIgneaGRANITO

MetamMetamóórficarficaGNEIS

SedimentariaSedimentariaARENISCA

UNA PRIMERA IDEA

MAYOR APROXIMACION

LITOLOGIALITOLOGIA► TIPO GENETICO DEL MACIZOTIPO GENETICO DEL MACIZO

ACERCA DE LA RESISTENCIA …



TIPO DE ROCAS

IgneaIgneaGRANITO GRANITO MICACEO

MetamMetamóórficarficaGNEIS GNEIS ESQUISTOSO

SedimentariaSedimentariaARENISCA ARENISCA SILICEA

UNA PRIMERA IDEA

MAYOR APROXIMACION

MAS ESPECIFICAMENTE

+ PRECISION+ PRECISION

LITOLOGIALITOLOGIA► TIPO GENETICO DEL MACIZOTIPO GENETICO DEL MACIZO

ACERCA DE LA RESISTENCIA …



CONDICIONANTES GENETICOS DE LA RESISTENCIA

El enenggarce entre los cristalesarce entre los cristales y su vvíínculo molecularnculo molecular, en el caso de las rocas ígneas, se traducen en una estructura homogénea y resistente.

En cambio, la disdispposiciosicióón de las n de las ppartartíículas en caculas en cappasas (estratos) y su vinculación indirecta (a través de un cementante), como en el caso de las rocas sedimentarias, se traducen en una masa heterogénea, con planos de diferente resistencia.

ROCA IGNEA

ROCAS SEDIMENTARIAS

LITOLOGIA / ESTRUCTURALITOLOGIA / ESTRUCTURA► TIPO GENETICO DEL MACIZOTIPO GENETICO DEL MACIZO

+

-



SEDIMENTACION CEMENTACIONCOMPACTACION

La disposición de partículas en capas que forman estratos y el vínculo indirecto entre las partículas, a través de un cementante, en las rocas sedimentarias, se traducen en macizos rocosos con planos de debilidadque están dados por la diferente resistencia de los distintos horizontesde la estratificación, algunos de los cuales pueden ser muy competentesmientras otros muy blandos, dependiendo del material que los forma ydel cementante que los une.


ESTRUCTURAESTRUCTURA► TIPO GENETICO DEL MACIZOTIPO GENETICO DEL MACIZO




PERO

… la abundancia de micaabundancia de mica en algunas rocas ígneas o su ordenamientoordenamientopreferencial de las micas en algunas rocas metamórficas (esquistosidad),como en el gneis esquistoso), hacen que tales propiedades pasen al macizo, disminuyendo así su resistencia al definir planos de debilidad.

EN PRINCIPIO

… la trabazón y el vínculo molecular entre los cristales de las rocas ígneas y de las rocas metamórficas se traducen en macizos originalmenteresistentes…

LITOLOGIA y ESTRUCTURALITOLOGIA y ESTRUCTURA► TIPO GENETICO DEL MACIZOTIPO GENETICO DEL MACIZO

GRANITO MICACEO GNEIS ESQUISTOSO



SEDIMENTACION CEMENTACIONCOMPACTACION

EN PRINCIPIO

… la disposición de partículas en capas que forman estratos y el vínculo indirecto entre las partículas, a través de un cementante, en las rocas sedimentarias, se traducen en macizos rocosos con planos de debilidad…


PERO

… en las rocas sedimentarias, la cementacicementacióónn juega un papel significativo.El tipo de cementantetipo de cementante y el grado de cementacigrado de cementacióónn de la roca (que dependedel nivel de litificación alcanzado) definen la resistencia. En general, la sílice ycarbonatos son cementantescementantes que hacen que las rocas sedimentarias los presenten una resistencia mecánica muy elevada ya que se introducen yllenan todos los espacios vacíos siendo finalmente la resistencia de la roca la resistencia de su cementante (como ocurre con en cemento portland en los hormigones, por ejemplo) y se eliminan los planos de debilidad propios de las estructuras sedimentarias.


-

ARENISCA

Clastos

Matriz

AGLOMERADO CONGLOMERADOSEDIMENTOSECUENCIA SECUENCIA DEL PROCESODEL PROCESODE LITIFICACIONDE LITIFICACION

+

CUENCA



VISION REGIONAL

Análisis tectónicoBASCULACIONPLEGAMIENTOS( = Debilidad selectiva )

Análisis litológicoCONTACTOS( = Debilidad / Fortaleza )

AA BB


IMPORTANCIA DE LA ORIENTACION DE LAS ESTRUCTURAS



ESTRUCTURAS PRIMARIAS. En las rocas sedimentarias, la disposición en capas de partículas de un mismo tipo o característica (estratos) permite considerar diferentes grados de resistencia según los planos de estratificación (fortaleza/debilidad relativa). Esto le confiere al macizo sedimentario un comportamiento que es variable en función de la posición de esos planos en relación a los esfuerzos incidentes.

ESTRUCTURAESTRUCTURA


F F

► TIPO GENETICO DEL MACIZOTIPO GENETICO DEL MACIZO



ESTRUCTURAS PRIMARIAS. En las rocas sedimentarias, o en las metamorfitas conesquistosidad, el buzamiento del plano de debilidad buzamiento del plano de debilidad (el de sedimentación o el de la esquistosidad) incidirá directamente, positiva o negativamente en la estabilidad de los taludes rocosos. La estructura primaria puede prevalecer pero puede haber unabasculación que modifique las condiciones originales (el buzamiento original de losEstratos, que es horizontal)



CAMINO CAMINO

Desmontepara la construcción


SITUACION FAVORABLESITUACION FAVORABLE SITUACION DESFAVORABLESITUACION DESFAVORABLE




ESTRUCTURAS SECUNDARIAS. La estructura original (que es de tipo genético) puede modificada y derivar en estructuras secundarias. Un ejemplo es el de los pliegues.Como fue observado en el caso de las basculaciones, el buzamiento cambia, pero eneste caso lo hace constantemente.La estratificación original es plegada (doblada) en las formas e intensidades más extremas. Estas estructuras secundarias sensu stricto, ofrecen una variación espacial en cuanto al comportamiento del macizo, según la dirección de los esfuerzos a los que es sometido.

SITUACION COMPLEJASITUACION COMPLEJAPLANTEADA POR LA EXISTENCIA DE PLIEGUESPLANTEADA POR LA EXISTENCIA DE PLIEGUES



CAMINO





VISION REGIONAL

Análisis tectónicoFALLAMIENTOFRACTURACION DIACLASAMIENTO( = Debilidad )

FRACTURAS(discontinuidades menores, de carácter local)

DIACLASAS(discontinuidades menores, de carácter sistemático)

ESTRUCTURAS SECUNDARIASESTRUCTURAS SECUNDARIAS

IMPORTANCIA DE LAS DISCONTINUIDADES EN EL MACIZO

► DISCONTINUIDADES DEL MACIZODISCONTINUIDADES DEL MACIZO

FALLAS (discontinuidades mayores de carácter regional)



- De carácter estructural

El comportamiento frcomportamiento fráágil de las rocasgil de las rocas deriva en la ruptura. Las tensiones corticales producen la deformación de la roca y su quiebre, si superan la capacidad de defor-mación de la misma. En tales casos, se generan discontinuidades en la masa rocosa. Estas estructuras secundarias poseen diferentes características, alcance y frecuencia, siendo un factor de importancia en Ingeniería. Se clasifican en:

FALLASFRACTURASDIACLASAS

Los planos de discontinuidad tienen distintas geo-metrías, alcance y rugosidad. Cuando la ruptura se da según varios planos de ruptura, producto de un mismo evento, se llama juego de discontinuidades, y tienen características similares.

Junto al hecho de configurar debilidades concretas del macizo, por pérdida de conti-nuidad, hay que tener en cuenta la posición relativa de las mismas en relación con los esfuerzos de solicitación pero, además, las relaciones entre discontinuidades, que cuando se cruzan definen bloques de diferentes tamaños, lo cual incide seria-mente en la estabilidad de los macizos rocosos

Juego 1 Juego 2






VISION GENERAL(ananáálisis regionallisis regional)

Geología regionalFALLAS

VISION PARTICULAR(ananáálisis locallisis local)

Geología local (macizo rocoso)FRACTURASDIACLASASDISCONTINUIDAD( = Debilidad )




ESTRUCTURA DE LA ROCADE ACUERDO CON LA

ESCALA DE ANALISIS

+ GLOBAL+ GLOBAL



VISION LOCAL

Macizo RocosoINALTERADOALTERADO

PERDIDA DE COHESION( = Debilidad )

CAMBIO DE CALIDAD( = Debilidad )

GRADO DE ALTERACIONGRADO DE ALTERACION

IMPORTANCIA DE LA ALTERACION DE LA ROCA QUE FORMA EL MACIZO

► ESTADO DE CONSERVACION DEL MACIZOESTADO DE CONSERVACION DEL MACIZO











Fenómenos de alteración:

Hidratación de rocas Hidratación de arcillas Disolución en dolomitas



















++

TIEMPOTIEMPO





ESTIMATIVOS

MIXTOS

+ Certidumbre

ESTUDIO DE LA CALIDAD DE UN MACIZO ROCOSO



Hablar un mismo idioma

Progreso en la clasificaciónMMáás objetividad, alude al comportamiento e introduce una jerarqus objetividad, alude al comportamiento e introduce una jerarquííaa

ASPECTO

++

+

COMPORTAMIENTO




RQDDEERE, 1964

T1T1

T2T2D1D1

D2D2




TESTIGO

PERFORACION (Saca-testigos)

COLECCIÓN PARA ESTUDIO



ESTUDIO DE LA CALIDAD DE UN MACIZO ROCOSOESTUDIO DE LA CALIDAD DE UN MACIZO ROCOSO




RQD

INCORPORA MEDICIONES

► ¡PARAMETROS, NUMEROS!

1964

PERFORACIONPERFORACIONREALIZADAREALIZADA

TESTIGOTESTIGO

Es una cuantificaciEs una cuantificacióón deln delGrado de fracturaciGrado de fracturacióónn

FORMULAFORMULA




RQD




RQD

Scan Line

Cara de la Cara de la discontinuidaddiscontinuidad

BUZAMIENTOBUZAMIENTO(Inclinación con

respecto a la horizontal))

RUMBO RUMBO (Dirección con relación al Norte)

AperturaApertura

JuegoJuego

OndulaciOndulacióónn

RellenoRelleno




Característicasde las discontinuidades

Diaclasa 1Diaclasa 1Diaclasa 2Diaclasa 2





JuegosJuegos









APERTURA Y APERTURA Y RELLENORELLENO

Sellado de fisuras Vegetación en el relleno de las fisuras

Pliegues en los bordes del lago Changuinola I

Despegue de estratos segDespegue de estratos segúún capas friablesn capas friables

Bloques generados por estratificaciBloques generados por estratificacióón y n y diaclasadodiaclasado

Paquetes en secuencias de poco espesorPaquetes en secuencias de poco espesor




BIENIAWSKYBIENIAWSKY , 1973 y 1984




+

De Deere




DIACLASAS

Discontinuidades menores, sin desplazamiento relativo y de carácter sistemático

Idealización esquemática de las discontinuidadesde un macizo rocoso

Datos a relevar de las diaclasasDatos a relevar de las diaclasas




Lb

La

N

DISTANCIA APERTURA AGUA PERSISTENCIA RUMBO/BUZAMIENTO




+

VALORES DELAS TABLAS

(Rating)

MUY BUENO MUY BUENO –– BUENO BUENO –– MEDIO MEDIO –– POBRE POBRE –– MUY POBREMUY POBRECALIDAD DEL MACIZO




BARTONBARTON et al, , 1974





INCORPORA

VALORESTABULADOS

Resultado




JACOBSJACOBS ASSOC. , 1974



sedimentarias

sedimentarias

sedimentarias

Intrusivas: diques

diques

contactos

diaclasamiento

diaclasas

diaclasas

diaclasas

diaclasas

metamórficas

metamórficas

metamórficas

metamórficas

volcánicas

fallas y fracturas

Contactos litológicos

MACIZOS ROCOSOSEstabilidad de taludes(China, 2009)

Próxima Clase

SENSORES REMOTOS

REMOSION EN MASA POR SISMOREMOSION EN MASA POR SISMO

EndicamientoPor obstrucción

AREA DE TRABAJO DE CAMPAÑA Camino al Pan de Azúcar (Villa Allende)

1

SITIO 1

2

AREA DE TRABAJO DE CAMPAÑA Camino al Pan de Azúcar (Villa Allende)

CanteraEl Ombú

SITIO 2

TRABAJO DE CAMPAÑA Cno. Al Pan de Azúcar (Villa Allende)



TRABAJO PRACTICO A DESARROLLARTRABAJO PRACTICO A DESARROLLAR


BIENIAWSKYy

BARTON



LAS DISCONTINUIDADES EN RELACION CON LA OBRA

IMPORTANCIA DE LAPOSICION Y CARACTERISTICAS DELAS DISCONTINUIDADES EN RELACION CON LA UBICACIÓN DE LA OBRA



DATOS OBTENIDOS EN CAMPAÑA

INFORMACION LOGRADA EN EL LABORATORIO

PARA ESTE TPPARA ESTE TP



DATOS DE CAMPAÑA



DATOS DE CAMPAÑA



DATOS DE CAMPAÑA



SE CALCULA

SE OBSERVAY SE MIDE

SE LLEVAN LOS VALORESA UNAS TABLAS

QUE OTORGAN PUNTAJEY SE APLICA UNA FORMULA









SE CALCULA

SE OBSERVAY SE MIDE

SE LLEVAN LOS VALORES A TABLASQUE OTORGAN PUNTAJEY SE APLICA LA FORMULA



Qtbm









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