Matriz RocosaMaterial rocoso sin discontinuidades o bloques de roca

intacta entre discontinuidades (muestra de mano o mayor).

A pesar de considerarse continua es heterogénea y

anisótropa, ligada a la fábrica, textura y estructura, mineral.

Mecánicamente, la matriz rocosa se caracteriza por su densidad, resistencia y deformabilidad

DiscontinuidadCualquier plano de origen mecánico o sedimentario que independiza o separa bloques (o matriz rocosa): estratificación, diaclasas, foliación, fallas, etc.Condicionan el comportamiento de un macizo rocoso.

Su comportamiento mecánico queda caracterizado por la

resistencia al cizalle ( o resistencia al corte) del plano o del material de relleno.

La presencia de discontinuidades determinan un comportamiento geomecánico e hidráulico discontinuo del MR condicionado por la naturaleza, frecuencia y orientación de los planos de discontinuidad

Macizo Rocoso Conjunto de los bloques de matriz rocosa y de

discontinuidades. Mecánicamente los MR son medios discontinuos, anisótropos y heterogéneos.

Anisotropía: diferentes propiedades y comportamiento mecánico en distintas direcciones (estratificación, foliación..)

Heterogeneidad: zonas con diferente composición, litología, alteración, textura, meteorización, etc. Pueden presentar diferentes propiedades.

Estructuras y Roca IntactaEstructuras y Roca Intacta

A: Tipo de roca

G: Abertura

M: Filtración

L: Tamaño/forma bloques

F: RugosidadD: Tipo

Discontinuidad;Estratificación,

falla, etc.

H: Tipo/espesorrelleno

C: Resistencia

de las paredes

J: Persistencia

I: Espaciamiento

Sbedding

K: Número de sets

E: Orientación;Rumbo y manteo; Dip/DD

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Características geológicas de un Macizo Rocoso

B: Resistencia

de la roca

A: Tipo de roca, B: Resistencia de la roca

C – L:

Características de las discontinuidadesE:

Orientación;Rumbo y manteo; Dip/DD

C: Resistencia

de las paredes

D: TipoDiscontinuidad;Estratificación,

falla, etc.

G: Abertura

L: Tamaño/forma bloques

F: Rugosidad

H: Tipo/espesorrelleno

J: Persistencia

I: Espaciamiento

Sbedding

K: Número de sets

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Tomado de González de Vallejo, 2002

Propiedades

Resistencia:

LaminaciónEstratificación cruzada

http://www.rammeng.com/rock%20core%20samples.JPG

ic.ucsc.edu/.../Slide0001.gif

http://maps.unomaha.edu/maher/geo117/117hydro.html

Estructuras y Roca IntactaEstructuras y Roca Intacta

Peso específico

El peso específico o peso unitario de una roca depende de sus componentes y se define como el peso por unidad de volumen. Sus unidades son las de fuerza (N, tonf,etc.) por volumen.

En general se considera el mismo valor para el peso específico () y para la densidad (ρ).

= = ρρ gg = 1g= 1gmasamasa/cm/cm33 *980 cm/s *980 cm/s22 = 1 g = 1 gfuerzafuerza/cm/cm33 ó ó

= 1000 kg/m= 1000 kg/m33 * 9.8 m/s * 9.8 m/s2 2 = 9800 N/m= 9800 N/m33..González de Vallejo, 2002

González de Vallejo, 2002

1 kN/m2 = 10-2 kp/cm2

1 kp/cm2 = 9.8 *10-2 MPa 0.1 MPa

González de Vallejo, 2002

Resistencia estimada en terreno González de Vallejo, 2002

Velocidad de propagación de las ondas elásticas.

La velocidad de las ondas longitudinales o de compresión Vp se relaciona con la resistencia a la compresión simple. Para las rocas esta velocidad varía entre 1000 y 6000 m/s. Rocas alteradas y meteorizadas se obtienen valores bajo 900 m/s.

González de Vallejo, 2002

Indice de velocidad relativa:

Relaciona la velocidad de las ondas longitudinales medidas in situ en el macizo rocoso con la velocidad medida en probetas en laboratorio.

Se utiliza como criterio de calidad del macizo rocoso. Para un MR con pocas discontinuidades, cerradas, la relación debería ser cercana a 1; decreciendo el valor al aumentar el grado de fracturación.

LFlabsitu VVVV //

González de Vallejo, 2002

Granito intensamente meteorizado (descompuesto;(maicillo)

Discontinuidades

Tipos Orientación Resistencia al cizalle (corte)

Tipos de discontinuidadesDiscontinuidades Sistemáticas Singulares

Planares

-Planos de estratificación

-Planos de laminaciones

-Diaclasas (juntas)

-Planos de esquistosidad

-Fallas- Diques-Discordancias

Lineales -Intersección de discontinuidades planares

-Lineaciones

-Ejes de pliegues

http://www.bartleby.com/images/A4images/A4fault.jpg

http://maps.unomaha.edu/Maher/geo117/part3/structures/fault.jpeg

http://www.quaketrackers.org.nz/More.pages/images/fault.jpg

http://www-geol.unine.ch/04_VS_TI/04_VS_TI-Images/103.jpg

www.er.uqam.ca/nobel/k20322/photofaille.html

Diaclasas brecha volcánica. Cantera

piolet.club.fr/roches_cm2_francoise/roches_fr...

Discontinuidad meteorizada

Características de las discontinuidades:

Orientación, espaciado, continuidad o persistencia, rugosidad, abertura, relleno, relleno, filtraciones y resistencia de las paredes

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Orientación

Permite una visión general de la geometría del macizoÚtiles los bloques diagramasDefinida por:

rumbo y manteo del plano

Dip/Dip DirectionLa orientación media de cada familia o set se establece a partir de valores estadísticos: redes estereográficas (Schmidt)Polos de planosRestricción: todos los planos pasando por el mismo punto

Rumbo

Manteo

Kalsbeek

Distancia media perpendicular entre los planos de un mismo set. Define el tamaño de bloques de matriz rocosa que forman los distintos sets.

Espaciado (Espaciamiento)

Espaciamiento (S): Distancia media perpendicular entre los planos de un mismo set. Define el tamaño de bloques de matriz rocosa que forman los distintos sets.

Frecuencia (F o ): Inverso del Espaciamiento.

Espaciamiento y Frecuencia

Espaciamiento Real y Aparente

En la práctica, el espaciamiento se mide a lo largo de sondajes o líneas de detalle en terreno, cuya orientación está definida independientemente de la orientación de las discontinuidades.

El espaciamiento medido a lo largo del sondaje o la línea de detalle es aparente, no el real.

Si los espaciamientos son Si los espaciamientos son pequeños, la resistencia del pequeños, la resistencia del MR disminuye. En extremo, MR disminuye. En extremo, materiales granulares no materiales granulares no cohesivoscohesivos

El espaciamiento real es:

La frecuencia real es: Donde Ss ys son los espaciamiento y frecuencia aparentes, y

es el ángulo entre la línea de mapeo y la normal al set de discontinuidades.

cossSS

cos

s

González de Vallejo, 2002

Continuidad

Continuidad o persistencia de un plano es su extensión superficial, medida por la longitud según la dirección del plano y según su manteo. Es un parámetro de difícil cuantificación a partir de la observación de afloramientos, en los que normalmente se ven las trazas según un buzamiento aparente. Se miden en m con huincha y/o regla

Si se ven tridimensionalmente deben medirse en el rumbo y en el manteo

Las discontinuidades pueden o no terminar en otra, lo cual debe quedar señalado en la descripción. Es importante indicar las familias de discontinuidades más continuas ya que son estas las que normalmente condicionan el comportamiento del MR.

Por lo general, las discontinuidades como fallas y diques son continuas y corresponden a los planos de debilidad más importantes del MR y por tanto deben ser caracterizadas y descritas en particular

Descripción de la discontinuidad

Continuidad Longitud

Muy baja continuidad < 1 m

Baja continuidad 1-3 m

Continuidad media 3-10 m

Alta continuidad 10 -20 m

Muy alta continuidad > 20 m

ISRM (1981) en González de Vallejo, 2002

Rugosidad

Relacionado directamente con la resistencia al cizalle (corte) de la discontinuidad. La rugosidad aumenta la resistencia al cizalle de una discontinuidad.

El término se relaciona a la ondulación (gran escala) y a la rugosidad (pequeña escala)

En terreno se usa o rugosímetro o la comparación con perfiles estándar

Para mayor precisión se realizan perfiles lineales. Para ello se apoya una regla sobre las rugosidades más salientes y se registra a intervalos regulares, la distancia entre la regla y la superficie de la discontinuidad, obteniéndose un registro detallado de x-y a partir de los cuales

González de Vallejo, 2002

Resistencia de las paredes

Se mide en base a la tabla de resistencia R0 a R6

Resistencia estimada en terreno González de Vallejo, 2002

Abertura:

Distancia perpendicular que separa las paredes de la discontinuidad cuando no existe relleno.

Abertura Descripción

<0.1 mm Muy cerrada

0.1-0.25 mm Cerrada

0.25-0.5 mm Parcialmente abierta

0.5-2.5 mm Abierta

2.5-10 mm Moderadamente ancha

> 10 mm Ancha

1-10 cm Muy ancha

10-100 cm Extremadamente ancha

> 1 m Cavernosa(ISRM, 1981)

Relleno

La presencia del relleno gobierna el comportamiento de la discontinuidad, por lo que deben ser reconocidos.

Las características que deben ser descritas son: su naturaleza, espesor o anchura, resistencia al corte y permeabilidad

RQD(Rock Quality Designation) Index Rock Quality Designation index (RQD) fue

desarrollado por Deere (Deere et. al. 1967) como una herramienta para estimar cuantitativamente la calidad del macizo rocoso a partir de testigos de sondaje.

RQD es definido como el porcentaje de trozos intactos mayores a 10 cm en el largo total del sondaje. El testigo debe ser de tamaño no menor a NW (diámetro 54.7 mm o 2.15 pulgadas), obtenido de perforaciones con barras de doble tubo.

Deere (1964) propuso la siguiente relación entre el valor de RQD y la calidad de la roca para ingeniería:

RQD Calidad de la roca

< 25 % Muy mala

25 – 50 % Mala

50 – 75 % Regular

75 – 90 % Buena

90 – 100 % Muy buena

200 cm

Cuando no hay testigos disponibles, el RQD puede ser estimado del número de discontinuidades por unidad de volumen:

RQD = 115 - 3.3 Jv (approx.), con

Jv = número total de discontinuidades por m 3

(0 < RQD < 100 para 35 > Jv > 4.5).

RQD es un parámetro que depende de la dirección

RQD pretende representar la calidad del MR in situ.

Cuidado con fracturas debidas al mal manejo del sondaje (inducidas)

RQD es considerado en algunas de las clasificaciones de MR

1 kN/m2 = 10-2 kp/cm2

1 kp/cm2 = 9.8 *10-2 MPa 0.1 MPa