Las masas rocosas, especialmente las que se encuentran en los primeros metros desde la superficie, se comportan como un medio discontinuo.Las discontinuidades determinan el comportamiento mecánico del macizo. Es esencial, que la estructura de la masa de roca y la naturaleza de sus discontinuidades sean descritas cuidadosamente.

En contraste con la textura y fábrica que son características de la matriz rocosa, los planos de fracturamiento sólo puede ser examinada en excavaciones artificiales o afloramientos naturales

Ref: Alcibiades A. SerranoDr. Ing. De caminos, canales y puertos

DESCRIPCION DE UN MACIZO ROCOSO

1 DISCONTINUIDADES

Se pueden distinguir dos escalas en los tipos de defectos de la roca :a) Escala microscópica:

– Defectos en la red cristalina, con separación del orden de 10-4 cm (clivaje) .

– Defectos a escala granular, con separación entre granos de 10-2 cm.

– Bandas de deslizamiento o fisuras en los granos.

b) Macro defectos o discontinuidades; planos de debilidad que hacen a la masa rocosa discontinua estructuralmente.

Discontinuidad vs. Junta

Discontinuidad: Las paredes de la roca pueden o no estar rellenas con material más débil como arcilla, arena, partículas de roca, bloques de roca.

El relleno puede ser la propia roca alterada.

Junta:fractura de origen natural que convierte la roca en una masa estructuralmente discontinua.Las paredes de la roca tienen contacto directo a través de la propia junta. Entre las paredes no hay material de relleno.

Se pueden dividir los parámetros que caracterizan las Discontinuidades del medio rocoso en dos grupos :

a) Parámetros relativos al sistema macizo - discontinuidad.b) Parámetros relativos a los Discontinuidades en sí.

2 PARAMETROS RELATIVOS AL SISTEMA MACIZO - DISCONTINUIDAD

2.1 Número de familias de discontinuidades2.2 Orientación2.3 Espaciamiento2.4 Tamaño y forma de los bloques

2.1 Número de familias de discontinuidades

Se entiende por familia el conjunto de los planos de debilidad que son aproximadamente paralelos.

El número de familias controla el comportamiento mecánico del medio rocoso y es determinante en los problemas de estabilidad de túneles y taludes.

2.2OrientaciónUn plano queda definido en el espacio en forma única a través de dos parámetros que se pueden medir:

El manteo y la dirección de manteo de un plano, definen su posición respecto a un plano horizontal y el norte respectivamente.

Manteo: ángulo formado por la línea de máxima pendiente del plano, con uno horizontal; dirección de manteo es la distancia angular c/r al Norte de la proyección sobre un plano horizontal de la línea máxima pendiente.

Rumbo: ángulo que forma la traza horizontal del plano con el norte.

Ψ = manteo

Direcc. de manteo = 90 + α

RED ESTEREOGRAFICALas Discontinuidades se representan sobre una esfera. El plano de falla pasa por el centro de la esfera.

La proyección estereográfica tiene dos ventajas : los círculos máximos sobre la superficie esférica, se proyectan sobre el plano ecuatorial según círculos.

Los ángulos con que se cortan dos Discontinuidades se pueden medir en la red.

La proyección estereográfica en útil para resolver problemas en que intervengan vectores, direcciones de fuerzas, ángulos entre planos, etc.

Figura 4.- Proyección Estereográfica

2.3 Espaciamineto

El espaciamiento de juntas y discontinuidades controla el tamaño de los bloques individuales de roca intacta.

Se define la frecuencia de una familia como la inversa de su separación modal (en metros). La frecuencia es el número de discontinuidades por metro.

2.4 Tamaño y forma de los bloques

El espaciamiento, junto con la orientación de las familias, determinan el tamaño y la forma de los bloques resultantes, los cuales pueden tomar formas aproximadas de cubos, romboedros, tetraedros, lajas, prismas, etc.

Indice de bloque IB : Es la dimensión media de los bloques típicos de roca.

nssssIB

4321 ...

n = número de familias del macizo

Si = espaciamiento modal de la familia i

Indice JV : Es el número de discontinuidades por metro cúbico. Es un contador volumétrico que se define como la suma extendida a todas las familias, del número de discontinuidades por metro.

n

i miV S

J1

1

Donde : n = número de familiasSmi = espaciamiento medio de la familia i.

Según el índice JV pueden clasificarse los macizos en :

Clasificación JV

Bloques masivos < 1Grandes bloques 1 - 3Bloques tamaño medio 3 - 10Bloques pequeños 10 - 30Roca triturada > 60

3 PARAMETROS QUE DESCRIBEN LAS DISCONTINUIDADESSe consideran los siguientes :

– Estado de las paredes de la junta– Estado del relleno de la discontinuidad– Rugosidad– Persistencia– Apertura– Condiciones hidráulicas

3.1 Estado de las paredes de la junta

Cuando no existe relleno, la resistencia de la pared de la junta determina la resistencia a cortante y deformabilidad del macizo.

Meteorización:Se llama metoerización cuando el efecto es producido por agentes externos;cambios de temperatura, presencia de agua, hielo, viento, desgaste por impacto de granos de arena.

3.2 Estado del relleno de la discontinuidadFactores que controlan la resistencia a cortante y deformabilidad de las discontinuidades:1) Espesor2) Estado de la pared de la roca3) Estado del relleno4) Permeabilidad total de la zona

El relleno debe tratarse como un suelo, definiendo: identificación, granulometría, composición mineralógica, límites

de Atterberg, humedad, etc.

3.3 Rugosidad

La rugosidad de una discontinuidad en una componente importante de la resistencia al esfuerzo cortante. Figura 17

3.4 PersistenciaLa persistencia es una medida de la continuidad de una junta a lo largo del macizo.

Se define la persistencia de una discontinuidad como la relación entre el área de la misma y el área total de una superficie potencial de rotura (figura 21).

El grado en que las discontinuidades persisten bajo bloques de roca adyacente, sin terminar en roca intacta o en otra familia, determina la proporción de rotura de “puentes de roca intacta” a lo largo de una superficie potencial. (figura 22)

El estudio de la persistencia debe iniciarse buscando la llamada Familia Dominante, esto es, la que tiene más continuidad a través del macizo.

El afloramiento de la roca es en general pequeño, comparado con la longitud o el área de la discontinuidad, para permitir estimaciones fiables de la persistencia de una familia.

3.5Apertura

La apertura de una discontinuidad es una medida de la separación media de las paredes de la roca. Se refiere este concepto principal a juntas limpias, con relleno de aire o agua (figura 24).

La apertura influye en la capacidad de conducir líquidos por el macizo rocoso y en la presión que pueden ejercer sobre él.

Las aperturas visibles en un afloramiento rocoso o túnel están perturbadas debido a la meteorización superficial o al modo de excavación.

Por esta razón, las aperturas medidas son probablemente mayores que las existentes dentro del macizo.

Según su apertura, las juntas pueden clasificarse en :

3.6Condiciones hidráulicas

El nivel de agua subterránea y sus presiones tiene un importancia extraordinaria en toda la mecánica de rocas.

La descripción de campo del macizo, debe estar precedida por ensayos de permeabilidad in situ.

Debe especificarse si hay flujo continuo de agua, si es una leve filtración, si la junta está totalmente seca, etc.