1er Informe de Laboratorio

Facultad de Ingeniera Mecnica - FIM 1 ASIGNACIN

2015-I

Facultad de Ingeniera Geolgica, Minera y metalrgica

1 ASIGNATURAVALORACION DEL MACISO ROCOSO

MARCO TEORICO

IDENTIFICACIN DE LA DISCONTINUIDADES: TIPOS1) Identificacin: Tipos de discontinuidades- El comportamiento (mecnico, hidrulico) del macizo condicionado por las discontinuidades. - Distinguir: discontinuidades sistemticas (tratamiento estadstico) y singulares (individual).

-Tipos de discontinuidades- Sistemticas planares: diaclasas, planos de estratificacin, esquistosidad, laminacin.- Sistemticas lineales: interseccin de discontinuidades planares, lineaciones- Singulares planares: fallas, diques, (kink bands), discordancias- Singulares lineales: ejes de pliegue.

Diaclasas o juntas (superficies de fractura, desplazamiento inexistente o muy pequeo):J1, J2- Origen tectnico: asociadas a pliegues, fallas - enfriamiento de rocas gneas (transversales y longitudinales a la lnea de flujo) - relajacin por descompresin (subparalelas a la superficie topogrfica).

Fallas (superficies de fractura, desplazamiento relativo entre los bloques):F1, F2- falla normal (desplazamiento vertical, distensin, buzamiento elevado). - falla inversa (desplazamiento vertical, compresin, buzamiento bajo). - falla de desgarre (desplazamiento horizontal, buzamiento vertical).

Planos de estratificacin (En rocas sedimentarias, limitan los estratos): S0Planos de esquistosidad (en rocas metamrficas deformadas):S1, S2Superficies de laminacin (en rocas sedimentarias, limitan las lminas) Superficies de contacto (entre litologas, en rocas sedimentarias o gneas: diques) Determinacin en el campo

DESCRIPCIN DE LAS DISCONTINUIDADES

1) Orientacin (Rumbo, Buzamiento y direccin de buzamiento; obtencin de familias de discontinuidades)

- Influye en la estabilidad del terreno respecto a obras de ingeniera (excavaciones). - Las distintas familias de discontinuidades definen la forma de los bloques de matriz rocosa. Determinacin con la brjula, obtener valores representativos (tratamiento estadstico) - representar los datos en: mapas, bloques diagrama o diagramas de roseta

2) Espaciado (distancia media perpendicular entre planos consecutivos de la misma familia) - Influye en el comportamiento del macizo: resistencia, permeabilidad - El espaciado de las distintas familias define el tamao de los bloques de matriz rocosa.

Determinacin: para cada familia de discontinuidades se obtiene su valor medio o modal, - se determina con una cinta mtrica calibrada en mm, de al menos 3 metros, - la longitud de muestreo 10 veces superior al espaciado estimado, - su direccin perpendicular al plano de discontinuidad (si no es posible corregir el dato) - representar los datos en forma de histogramas, en escala logartmica.

Descripcin del espaciado (ISRM):

3) Persistencia (longitud o extensin superficial del plano de la discontinuidad)

Es difcil cuantificar: puede ser mayor que el afloramiento. - Determina si la matriz rocosa se ve involucrada en la rotura del macizo. - Atender a las discontinuidades singulares que puedan ser superficies de debilidad en la obra. Determinacin: medir la longitud de los dos lados del plano: direccin y buzamiento - representar en esquemas o bloques diagrama - Observar el tipo de terminacin: En la roca (Er), en otra discontinuidad (Ee), no aflora (Ex) - Parmetro para el tipo de terminacin: ndice T = [(Er / (Er + Ee + Ex)] x 100 (%)

Descripcin de la continuidad (ISRM, 1981)

4) Rugosidad (ondulacin de la superficie, irregularidades a pequea escala) - Gran influencia en el comportamiento geomecnico, sobre todo en la resistencia al corte (la influencia decrece con: abertura, relleno y desplazamiento de las discontinuidades). - Requiere dos escalas de observacin: ondulacin (dm, m) y rugosidad (mm) - ondulacin: superficies planas, onduladas, escalonadas - rugosidad: superficies pulidas, lisas, rugosas - La ondulacin y rugosidad pueden controlar las posibles direcciones de desplazamiento. - La resistencia al corte de discontinuidades rugosas depende de la direccin de desplazamiento.Determinacin: estimacin visual (perfiles estndar), perfiles lineales, mtodo de los discos. - si se conoce o supone la direccin de deslizamiento medir en esa direccin, si no en varias.

5) Resistencia de las paredes (resistencia a la compresin simple) - Influye en la resistencia la corte y en la deformabilidad del plano de discontinuidad. -Influida por: la roca matriz, el relleno y la meteorizacin (menor en las discontinuidades). Determinacin: a partir del martillo Schmidt o mediante los ndices de campo:R0 R6 - Tomar paredes representativas del estado de alteracin de las discontinuidades.

Martillo de Schmidt

6) Apertura (distancia perpendicular que separa las paredes de una discontinuidad, sin relleno)

- Puede variar mucho de unas zonas a otras del macizo y disminuye con la profundidad - Influye mucho en la resistencia la corte. - Influida por: desplazamientos en las discontinuidades o disolucin de la matriz rocosa.

Medir directamente la separacin entre las paredes (galgas calibradas, si es preciso) - Las medidas se hacen para cada familia, se toman los valores medios o modales - Indicar si existen variaciones en una longitud de 3 metros.

Descripcin de la apertura (ISRM, 1981):

Apertura de una Discontinuidad

7) Relleno (material distinto de la roca que aparece entre las paredes de una discontinuidad)- Gran variedad de materiales de relleno (cuarzo, calcita, xido; arena, arcilla; brecha) - Deben describirse todos los aspectos referentes a su estado y sus propiedades (en materiales blandos o alterados las propiedades pueden variar con el contenido en humedad). - Las propiedades influyen en: la resistencia la corte, la deformabilidad y la permeabilidad. Determinacin: caractersticas del relleno a observar en el afloramiento: - naturaleza: identificacin del material, descripcin mineral y tamao de grano; - Grado de meteorizacin si procede de las paredes: desintegrado, descompuesto - Espesor: llamado en este caso anchura (medir con una regla gradurada, en mm) - Resistencia (indicar mediante ndices de campo o esclermetro): S1 S6 - Humedad y permeabilidad (indicar su estado y predecir su comportamiento) - Desplazamiento previo (ver si hubo cizalla), supone cambio en las propiedades.

8) Filtraciones- El agua procede mayoritariamente del flujo en discontinuidades (permeabilidad secundaria), en rocas sedimentarias puede haber tambin filtracin en la matriz rocosa (permeabilidad primaria). - Las filtraciones influyen en la resistencia al corte.

Descripcin de las filtraciones (ISRM, 1981)

Red de Schmidt (Falsilla de Schmidt)Interseccin de dos planosDos planos (no paralelos) se interceptan. La interseccin es una lineacin - una lnea. Un ejemplo seran las paredes de una sala. La interseccin de dos paredes ser el rincn. Este rincn se puede describir como una lnea vertical y es el resultado de las dos paredes.Identificacin de la interseccin

Los dos planos ya estn en la proyeccin (ejemplo f1 y f2) como polo (x) y como circulo mximo (figura 3). Lgicamente, donde se cruzan los crculos mximos se "ubica" la interseccin. No hay que olvidar que la palabra "ubicacin" se refiere a una orientacin en un espacio tres dimensional.

Figura 1: Dos planos se interceptan y forman una lineacin. Lineaciones tienen igual que planos una direccin de inclinacin y un manteo solamente se llama trend (corresponde a la direccin) y plunge (corresponde al manteo).

Figura 2: Los dos planos y la lineacin se pueden proyectar a la red de Schmidt.

Como la Red de Schmidt originalmente tena el objetivo de calcular lineaciones todo el procedimiento de llegar a un nmero es muy fcil:

1. Lineaciones se ubican como se piensa. Una lineacin inclinndose haca al sur sera un punto en el sector sur de la proyeccin. Una lineacin vertical sera un punto en el centro. Entonces en el ejemplo (dibujo 1) f1 y f2 se interceptan en el sector ENE con un manteo bien vertical (muy cerca del centro).

Para llegar a los valores precisos hay que hacer siguiente maniobra:

Figura 3: Situacin inicial. f1 y f2 se interceptan en el sector ENE en poca distancia del centro - significa un manteo alto. Se puede estimar entonces un valor de 80/70.

1. Moviendo la transparencia hasta que la interseccin se queda encima del eje "Norte - Centro"2. La "direccin de inclinacin" (correcto es la palabra "trend" porque es una lineacin) se toma en la distancia entre Norte (copia proyeccin) haca N (transparencia) en el sentido contrarreloj.3. El "manteo" (correcto es la palabra "plunge" - porque es una lineacin) corresponde a la distancia entre Norte e interseccin (Ejemplo: la flecha azul "mt").

Figura 4: Se gir la transparencia hasta que se qued la interseccin justamente encima el eje Norte - Centro. La direccin de la inclinacin de la lineacin corresponde a la distancia N (pauta arriba) hasta N transparencia - tomada siempre contrarreloj.

PROCEDIMIENTO

1) ESCOGER ZONA DE TRABAJO:

Para iniciar con el informe necesitamos tomar 100 muestras (juntas, discontinuidades, fracturas, etc); que nos permitan valorizar el macizo roco. Primero necesitamos seleccionar un rea que en la cual trabajaremos que tenga a simple vista familias de juntas o fallas para poder hacer una buena toma de data.

2) RECOLECCIN DE DATOS:

Luego de elegir la zona de trabajo empezaremos con la recoleccin y toma de los siguientes parmetros:

Distancia a la interseccin de la discontinuidad (m). Tipo de estructura (falla, estratificacin, junta, etc.). Orientacin (rumbo y buzamiento). Espaciado. Persistencia. Terminacin. Apertura. Relleno (tipo, espesor). Rugosidad. Ondulacin. Meteorizacin. Agua subterrnea. Numero de juntas con similares propiedades.

Y luego se anotara en la siguiente tabla para su mejor anlisis y tener una gua de los datos obtenidos.

3) FABRICACIN DE ESTEREOGRAMA CON LA RED DE SCHMIDT

Con los 100 datos que hemos obtenido hemos recolectado, en rumbo y buzamiento; debemos pasar estos datos a direccin de buzamiento y buzamiento para poder utilizar la red de Schmidt y poder definir las familias para trabajar.

Luego de pasar los puntos a un nuevo sistema, se utilizara la red de Schmidt y se obtendr una proyeccin parecida a esta:

4) DETERMINACION DE FAMILIAS:

Se tomara un conjunto de puntos de la proyeccin estereogrfica anterior y se determinara que puntos pertenecern a una familia de la siguiente manera. Se tomara un punto central que permita representar lo mejor posible a una familia con un rango de 20.

DIRECCION DE BUZAMIENTOBUZAMIENTO

XY

Tomamos el punto anterior como el que representa mejor a la familia y haremos lo siguiente:

Los puntos que estn dentro de este rango sern considerados dentro de una familia y deben cumplir que deben ser ms del 5% de los datos totales para pertenecer a esta.

5) GENERACION DE LAS ISOVALORICAS:

Cuando tenemos el estereograma completo, generamos una malla que nos permita hacer una valoracin de puntos por zonacin. Lo haremos con crculos, los cuales nos dirn cuntos puntos estn dentro de este crculo y marcaran su influencia. 6) GENERACION DE HISTOGRAMAS Y TABLAS DE RESUMEN:

Se generaran histogramas con las frecuencias de los parmetros tomados en el punto dos como son apertura, espaciamiento, relleno, etc. Por ultimo hacer una tabla de resumen de estos como:

IIIIIIIVV

dB317

B74

Espaciado5

Persistencia1

Terminacin2

Apertura2

Relleno

Tipo4

Espesor1

Rugosidad4

Ondulacin2

Meteorizacin3

Agua Subt.1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Facultad de Ingeniera Geolgica, Minera y Metalrgica