Download clasificaciones geomecánicas en el estudio de la

CLASIFICACIONES
GEOMECÁNICAS EN EL
ESTUDIO DE LA
ESTABILIDAD DE
TALUDES
1.INTRODUCCIÓN
• Para ejecutar las diversas labores mineras subterráneas
y superficiales en un entorno, es necesario poseer el
máximo conocimiento del macizo rocoso que lo rodea.
• Este conocimiento lo podemos obtener mediante las
Clasificaciones Geomecánicas, las cuales determinan la
calidad del macizo rocoso, dividiéndolo en dominios
estructurales con similares características: Litología,
espaciado entre juntas, etc…
• Hoy en día existen muchas Clasificaciones
Geomecánicas: Protodyakonov, Bieniawski, Laubscher
and Taylor, Barton, Romana.
1.INTRODUCCIÓN
• Objeciones de las
clasificaciones
geomecánicas:
– No tienen base científica,
son meras compilaciones
empíricas.
– Simplifican demasiado los
problemas reales,
reduciéndolos a casos
elementales.
– Personas sin la adecuada
formación piensan que con
su simple aplicación
resuelven un problema
complejo.
2.ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE
SMR
• El índice SMR (Slope Mass Rating, Romana, 1985) es
un índice geomecánico empleado para la
caracterización de taludes rocosos.
• Se obtiene sumándole al RMR básico (Bieniawski, 1989)
una serie de factores:
– Un factor de ajuste de las juntas función de las orientaciones
relativas de las discontinuidades de la masa rocosa y del talud.
– El método de excavación empleado.
SMR = RMR + (F1 x F2 x F3) + F4
3.ÍNDICE RMR
• El RMR depende (y de esta
manera también el SMR) de
diversos parámetros obtenidos
a partir de la estimación de
valores característicos del
macizo rocoso:
– La resistencia de la roca.
– El RQD (Rock Quality
Designation).
– El espaciamiento de las
discontinuidades o juntas.
– El estado de las juntas.
– El flujo de agua en las juntas.
3.1. ELECCIÓN DE
AFLORAMIENTO
La labor de clasificación puede realizarse en:
•
Testigo de sondeos:
– Buenos para observar las condiciones de la matriz rocosa en profundidad.
– Difíciles para la orientación exacta de las juntas.
– La condiciones de agua en las juntas pueden deducirse a partir de los niveles
freáticos.
•
Afloramientos naturales:
– Corresponden a los tramos más compactos que pueden enmascarar las
condiciones generales.
– Fácil estudio de juntas.
•
Otros taludes:
– Condiciones dependientes de la edad y métodos de excavación del talud y de la
meteorización.
– Juntas más abiertas si se excavó con voladuras deficientes.
– Fácil determinación de las formas de rotura y las condiciones hidrogeológicas.
3.2. LA RESISTENCIA DE LA
ROCA
• La resistencia a compresión
simple requiere una primera
estimación en el campo. El
dato correcto se obtiene en el
laboratorio.
• Puede emplearse un
esclerómetro, cuya pesa
golpea a la cara de la roca,
preferiblemente lisa y sin
grietas.
– Se mide el rebote de la pesa
asociada al muelle.
– Se descartan los resultados
anormales (sonido hueco,
roturas de la roca…)
3.2. LA RESISTENCIA DE LA
ROCA
ROCA
ENSAYO DE CAMPO
Grado
Descripción
Res. a Comp. (MPa)
Navaja
Martillo geológico
Ejemplos
R6
Ext. Resistente
> 250
No corta
El golpe arranca
pequeños trozos
R5
Muy resistencia
100 - 250
No corta
Se rompe con muchos
golpes
R4
Resistencia
50 - 100
No corta
Se rompe con varios
golpes
R3
Med. Resistente
25 - 50
No corta
Se rompe con un solo
golpe
Esquisto
R2
Blanda
5.0 - 25
Corta con dificultad
Deleznable bajo golpes
fuertes
Yeso
R1
Muy blanda
1.0 - 5
Corta fácilmente
Se puede machacar
Roca
alterada
R0
Ext. Blanda
0.25 - 1
Corta sin
problemas
Se rompe con la uña
Falla delgada
rígida
Basaltao,
Gneis
Anfibolita
Caliza,
Mármol
3.3. RQD (Rock Quality
Designation)
•
•
•
•
% de recuperación de testigos de
más de 10 cm de longitud (según
el eje)
Rocas ígneas (más fácil de
aplicar).
No consideración de las roturas
frescas que se produzcan durante
la perforación.
Valor de RQD confiable si:
-se perfora con diámetro NX y doble batería
-se mide lo antes posible después de
perforar y en el campo
-para tramos cortos de sondeo
3.3. RQD (Rock Quality
Designation)
PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO:
•
•
Primer procedimiento
Se calcula midiendo y sumando el largo de todos los trozos de testigo
mayores que 10 cm en el intervalo de testigo de 1.5 m.
Segundo procedimiento
Cálculo del RQD en función del número de fisuras por metro, determinadas
al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área o
zona predeterminada.
• Tercer procedimiento
Cálculo en función del número de fisuras por metro cúbico (Jv),
determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line)
en el área o zona predeterminada de la operación.
RQD = 115 – 3.3 Jv
Jv relacionado con el espaciamiento medio entre juntas
3.4. ESPACIAMIENTO ENTRE
JUNTAS
•
•
Distancia entre juntas medida según líneas perpendiculares a los planos de
discontinuidad. Se utiliza el valor medio.
Se mide con cinta a lo largo de un afloramiento, contando las juntas en una distancia
fija y multiplicando entre el coseno de los ángulos entre la normal a las juntas y el
plano de afloramiento.
DESCRIPCIÓN
ESPACIAMIENTO
CONDICIÓN DEL MACIZO
Muy separadas
> 2m
Sólido
Separadas
0.6 – 2 m
Masivo
Med. Separadas
0.2 – 0.6 m
Con bloques/ estratos
Próximos
0.06 – 0.2 m
Fracturado
Muy próximos
> 0.06 m
Muy fracturado
5.CONDICIÓN DE LAS JUNTAS
Este es el parámetro más importante e incluye varios
subparámetros:
•
•
•
•
•
Rugosidad de los bordes.
Material de relleno ( si existe).
Separación entre los bordes.
Persistencia/ Continuidad.
Grado de meteorización de los bordes.
5.1. Rugosidad/Relleno
ESCALA DE
RUGOSIDADES DEL RMR.
MUY RUGOSA
Hay arrugas y escalones verticales en los
bordes.
RUGOSA
Hay algunas arrugas y asperezas. Estos se
sienten ásperos al tacto.
SUAVE
No hay asperezas. Los bordes son suaves al
tacto.
CON ESPEJOS DE FALLA
Hay señales de pulido en los bordes
• Esta escala de rugosidades del RMR es muy fácil de utilizar en el
campo.
• La consecuencia mas importante de la rugosidad de una junta es
la capacidad de exhibir comportamientos dilatantes cuando una
junta cerrada y acoplada es sujeta a esfuerzos cortantes en su
plano.
• La naturaleza de los rellenos, por el contrario, gobierna el
comportamiento frente a esfuerzos cortantes de juntas abiertas, no
acopladas.
• Por lo tanto, el relleno es un parámetro de la rugosidad
A efectos prácticos podemos distinguir:
• Juntas sin relleno
• Juntas con relleno (calcita, arena…)
• Juntas con relleno blando(arcilla, mica, milonita
arcilloso)
5.2 Separación
• La separación es la distancia entre ambos bordes de una junta.
• Aunque la medición real es muy difícil, la clasificación RMR utiliza
una escala muy simplificada:
Separaciones
CERRADAS
< de 0,1mm (mínima que puede apreciar el ojo
humano)
ALGO ABIERTAS
De 0,1 a 1mm. Los bordes se ponen en contacto
con un pequeño desplazamiento de corte.
ABIERTAS
De 1 a 5mm.Los bordes se ponen en contacto
después de un desplazamiento apreciable de corte.
MUY ABIERTAS
> De 5mm. Los bordes se ponen en contacto sólo
después de un gran desplazamiento de corte.
5.3. Persistencia/ Continuidad.
• La ISMR clasifica las juntas en:
PERSISTENTES
Continuas.
SUBPERSISTENTES
No continuas. Varias juntas pueden unirse
para formar una superficie de rotura.
NO PERSISTENTES
No continuas.
•En la clasificación RMR se usan sólo las dos clases
extremas.
•Las juntas subpersistentes se transformas en
continuas en cuanto se inicia la rotura.
5.4 Grado de meteorización
• Grado de meteorizacion en bordes de juntas:
GRADO
Ia
Ib
II
III
IV
DENOMINACIÓN DESCOMPOSICIÓN
(%)
Fresca
Fresca
-
DESCRIPCIÓN
Sin signos de
meteorización
Ligera decoloración
Algo met.
<10
Decoloración general
Bastante met.
10-15
Zonas de roca
descompuesta aisladas
Muy met.
50-90
Descomposición general
de la roca
V
Completamente
met.
>90
VI
Suelo residual
100
Toda la roca está
descompuesta. Persiste la
estructura original
Toda la roca convertida en
suelo. No hay estructura
5.5 Valoración cuantitativa del
estado de las juntas
• Las descripciones del estado de las juntas
utilizadas por la clasificación RMR están claras y
se adaptan bien en muchos casos a las
condiciones de campo.
• Hay casos dudosos que no encajan bien. Para
ellos es preferible valorar por separado cada
uno de los subparámetros y sumar las
valoraciones parciales para llegar al parámetro
que definía la condición de las juntas
Valoración paramétrica parcial de las condiciones
de una junta (parte 1/2)
RUGOSIDAD-RELLENO
VALORACIÓN
PARCIAL
Muy rugosa
Rugosa
Algo rugosa
Suave
Lisa con relleno
Con relleno blando
10
9
8
6
5
0
SEPARACIÓN
Cerrada
Algo abierta
Abierta
Muy abierta
SEPARACIÓN
<0,1 mm
0,1-1 mm
1-5 mm
>5 mm
VALORACIÓN
PARCIAL
9
7
5
0
Valoración paramétrica parcial de las condiciones
de una junta (parte 2/2)
PERSISTENCIA
VALORACIÓN
PARCIAL
No persistente. No continua
5
Subpersistente
3
Persistente. Continua
0
METEORIZACIÓN
GRADO
VALORACIÓN
PARCIAL
Fresca
Algo meteorizada
Bastante meteorizada
Muy meteorizada
Completamente meteorizada
I
II
III
IV
V
6
5
3
0
0
6 Flujo de agua en las juntas
• La clasificación original RMR valora el
agua también con otros parámetros.
• Para taludes puede utilizarse las
clasificaciones descritas en las siguientes
tablas.
6.1 Flujo de agua en las juntas sin relleno
DESCRIPCIÓN
JUNTA
FLUJO
Seca
Seca
No
Ligeramente humeda
Manchada
No
Húmeda
Húmeda
No
Goteando
Mojada
Ocasional
Fluyendo
Mojada
Continuo
6.1 Flujo de agua en las juntas con relleno
DESCRIPCIÓN
RELLENO
FLUJO
Seca
SecO
No
Ligeramente humeda
Húmedo
No
Húmeda
Saturado
Alguna gota
Goteando
Semilavado
Goteo
Fluyendo
Lavado
Continuo
3.7. ORIENTACIÓN DE LAS
JUNTAS Y DEL TALUD
•
•
•
BUZAMIENTO (0 A 90º)
DIRECCIÓN DE BUZAMIENTO (0 A 360º)
Clinómetro
Brújula
Error de medida ± 2º
Error de medida ± 2º
Dispensión normal mínima ± 5º
Dispensión normal mínima ± 5º a 10º
Dispensión normal
valores modales.
Dispensión mayor
valores extremos.
Datos de orientación del talud difíciles de medir: Error medio de medida ± 5º (o
mayor)
valores modales y extremos.
• [email protected]