CLASIFICACION DE SUELOS Y LAS ROCAS

CLASIFICACION DE SUELOS

La determinación y cuantificación de las diferentes propiedades de unsuelos tiene como objetivo establecer la división sistemática de losdiferentes tipos de suelos existentes atendiendo a la similitud de suscaracterística físicas y sus propiedades geomecanicas.

Una adecuada y rigurosa clasificación permite tener una primera ideaacerca del comportamiento que cabe esperar de un suelo como suelo decimentación, a partir de propiedades de sencilla determinación,normalmente suele ser suficiente conocer la granulometría y plasticidadde un suelo para predecir su comportamiento mecanico.

Clasificación primaria de suelos

Utiliza una nomenclatura fundamental común, válida en todos los casos, que ubica cada unode los suelos existentes en alguno de estos grandes grupos:

CASCAJO O GRAVAS, ARENAS

LIMOS, ARCILLAS

SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS

Los suelos de los dos primeros grupos, cascajos y arenas, son llamados GRUESOS oGRANULARES o, simplemente, no cohesivos; en razón del tamaño de sus granos pueden seridentificados a simple vista.

Los siguientes dos grupos, limos y arcillas, son llamados suelos FINOS o cohesivos, si estánformados de partículas llamadas arbitrariamente finas, no apreciables a simple vista, o si laproporción de estas en el agregado es tal que su influencia en el comportamiento del suelopredomina sobre la de los granos gruesos

Clasificación por origen

Se refiere ya sea a los elementos componentes del depósito o a su constitución.Así, a partir de los componentes, los suelos pueden clasificarse en inorgánicos yorgánicos, que pueden ser de origen animal o vegetal.Cuando se tienen en cuentalos efectos de su formación, y estos son los responsables de su estado actual,podrán clasificarse así:

Residuales: Formados por materiales desintegrados encontrados encima de lacorteza rocosa, en varios estados de cementación y que no han sido sujetos aprocesos de transporte. El tamaño de los granos es indefinido.

Transportados: Llevados a su localización actual por algún medio: agua, viento,glaciales o gravedad. En el capítulo primero se hace una descripción de estos.

Clasificación por tamaño de granulación

Grava finaArena

gruesaArena

Arena

fina

Arena muy

finaLimo Arcilla

Cm

2.0 – 1.0 1.0 – 0.5 0.5 – 0.25 0.25 – 0.1 0.1 – 0.05 0.05 – 0.005 0.005

CLASIFICACION MITEl sistema de clasificación mostrado permanentemente fue desarrollado por elDepartamento de Suelos de los Estados Unidos (U.S. Bureau of Soils). La otraescala fue sugerida por G. Gilboy, en 1930, como la más sencilla, la más lógica yla más fácil de recordar de todas las clasificaciones, y es conocida como laclasificación MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts).

Gravas >2 cm Arenas 2 cm>arenas>0.06 cm

Limos 0.06 cm>limos>0.002 cm

Arcillas <0.002 cm

>2.0 0.6 0.2 0.06 0.02 0.006 0.002 0.0006 0.0002

Grueso Medio Fino Grueso Medio Fino Grueso Medio Fino

Arena Limo Arcilla

CLASIFICACIÓN DE LA PUBLIC ROADS ADMINISTRATION (PRA)

No se adapta bien para la clasificación de las arenas y

gravas.

CLASIFICACIÓN UNIFICADA DE LOS SUELOS

Arthur Casagrande estableció para el cuerpo de ingenieros militaresde los Estados Unidos una clasificación denominada A.C. oclasificación para aeropuertos. Este sistema se conocióoriginalmente como la “clasificación d”

suelos para aeropuertos de Arthur Casagrande”. En la clasificación delos suelos en cuanto a su adecuación para material de cimientos osubbase de aeropuertos, se emplean ciertos símbolos referentes a lostipos de suelo y algunas propiedades específicas. Este sistema sepuede también emplear en carreteras

Simbología utilizada:

G: Grava

S: Arena

M: Arenas muy finas y limos

C: Arcillas con contenido ligante arcilloso

O: Suelos con contenido orgánico

Pt: Turbas y suelos cenagosos de gran comprensibilidad

W: Material limpio bien gradado

P: Material limpio pobremente gradado

F: Presencia de finos no incluidos en el tipo arcilla

H: Alto potencial de compresibilidad

L: Bajo potencialde compresibilidad

Procedimiento de clasificación

El primer caso es la ejecución de ensayos de laboratorio, como límite líquido ylímite plástico, y luego el análisis granulométrico.

Análisis granulométrico: de la curva de distribución de tamaños elaborada deltamizado donde obligatoriamente se deben incluir los tamices de 3”,3N.º1N.º4yN.º200 se obtienen los porcentajes en peso de cascajo, arena ypartículas finas; por otra parte, se determinan ciertos valores numéricosrelacionados con la expresión y la forma de la curva. La granulometría se aplicasolamente a los G y S. De esta curva se hallanD10, D30 y D60 para hallar elCoeficiente de Uniformidad (Cu) y curvatura (Cc) necesarios en la clasificación delsuelo.

Límites de Atterberg o de Consistencia, líquido y plástico, de los cuales sederiva el índice de plasticidad. También es necesaria la consideración sobre elcontenido de materia orgánica del suelo por observación. La comprensibilidadse refiere solo a suelos M, C, O y Pt Hechos los ensayos de granulometría ylímites de consistencia se debe verificar qué porcentaje pasa el tamiz N.º 200.

Si el porcentaje que pasa es< 50%, el suelo es un grano grueso

Si el porcentaje que pasa es> 50%, se trata de un suelo de grano fino

Para suelo grueso: El suelo grueso puede ser una grava (G) o una arena (S),pero es necesario determinar el porcentaje de finos para definir el adjetivo delsuelo.

Para establecer si se trata de una arena o de una grava:

Si más de la mitad de la muestra queda retenida en el tamiz N. º 4, se trata deuna grava.

Si más de la mitad de la muestra pasa el tamiz N.º 4 y además la mayoría de lamuestra se encuentra entre el tamiz N.º 4 y el N.º 200, se trata de una arena.

Para definir el adjetivo se establece el porcentaje de finos teniendo en cuenta lossiguientes rangos:◦ Si el 5% o menos pasa el tamiz N. º 200, el suelo puede ser: GW, GP o SW, SP.

◦ Si pasa entre el 5% y el 12% por el tamiz N.º 200, el suelo puede ser: GW-GM, GP-GM, GW-GC, GP-GC o SW-SM, SP-SM, SW-SC, SP-SC.

◦ Si pasa más del 12% el tamiz N. º 200, el suelo puede ser: GM, GCo SM, SC.

Para suelo fino: El suelo fino se puede clasificar como limo, arcilla o materialorgánico, teniendo en cuenta los valores determinados en el laboratorio para elLímite Líquido (LL) y el Límite Plástico (LP); con estos valores se entra en la carta deplasticidad de Casagrande

PROCEDIMIENTO

Arthur Casagrande en 1942 ideo un sistema genérico declasificación de suelos, que fue empleado por el cuerpo de ingenierodel ejercito de los EE.UU, para la construcción de pistas de aterrizajedurante la II guerra mundial. De esta clasificación surge el sistemaunificado de clasificación de suelos SUCS. Este sistema fue adoptadopor la ASTM como parte de los métodos normalizados.

Dicha clasificación utiliza símbolos de grupo que consisten en unprefijo que designa la composición del suelo y un sufijo que matizasus propiedades.

SÍMBOLO NOMBRES DESCRIPTIVOS TÍPICOS

SUEL

OS

GR

UES

O –

GR

AN

ULA

RES

GR

AV

AS

LIM

PIO

S GWGravas bien gradadas, mezclas de grava y

arena con poco o nada de finos

GPGravas mal gradadas, mezclas de grava y

arena con poco o nada de finosC

ON

FI

NO

S GMGravas limosas, mezclas de grava, arena

y limo

GCGravas arcillosas, mezclas de grava,

arena y arcilla

AR

ENA

S

LIM

PIA

S

SWArenas mal gradadas, arenas gravosas,

con poco o nada de finos

SPArenas mal gradadas, arenas gravosas,

con poco o nada de finos

CO

N

FIN

OS SM Arenas limosas, mezclas de arena y limo

SCArenas arcillosas, mezclas de arena y

arcilla

SÍMBOLO NOMBRES DESCRIPTIVOS TÍPICOS

SUEL

O F

INO

–G

RA

NU

LAR

ES

AR

CIL

LAS

Y LI

MA

S

CO

N L

L< 5

0%

MLLimos orgánicos, arenas muy finas, polvo de roca, arenas finas limosas o arcillosas

con ligera plasticidad

CLArcillas inorgánicas de plasticidad baja o

media, arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas

OLLimos orgánicos, arcillas limosas orgánicas

de baja plasticidad

CO

N L

L> 5

0% MH

Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos, finos micáceos o diatomáceos,

limos elásticos

CHArcillas inorgánicas de alta plasticidad,

arcillas grasas

OHArcillas orgánicas de plasticidad media o

altaSuelos altamente

orgánicosPt Turba y otros suelos altamente orgánicos

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS POR EL MÉTODO DE LA FAA

Los nombres así como lascaracterísticas de los diferentes suelos,sugeridos por FAA (Agencia Federal deAviación), se hallan indicados en laTabla, donde el mejor tipo de sueloestá en la parte más alta de la tabla.Para cada tipo de suelo en la tabla seindica el intervalo o porcentaje entre elmínimo y máximo de cada tipo dematerial que debe contener para quesea clasificado como arena, limo oarcilla, que de acuerdo a las exigenciaso respuestas esperadas del materialpara las pistas de los aeropuertos sonlas necesarias.

CLASE DE MATERIAL ARENA % LIMO % ARCILLA %

Arena 80-100 0-20 0-20Loess Arenoso 50-80 0-50 0-20

Loess 30-50 30-50 0-20Loess Limoso 0-50 50-80 0-20

Limo 0-20 80-100 0-20

Loes Arcilloso-Arenoso 50-80 0-30 20-30

Loes Arcilloso 20-50 20-50 20-30

Loess Arcilloso –Limoso 0-30 50-80 20-30

Arcillo-arenoso 50-70 0-20 30-50Arcillo-limoso 0-20 50-70 30-50

Arcilla 0-50 0-50 30-100

SISTEMA BRITÁNICO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS

La clasificación se basa en la distribución de tamaños de las partículas dematerial que pasa por el tamiz BS de 63 mm; el suelo se clasifica comogranular si menos del 35% es inferior a 0.06 mm, o suelo fino si más del 35%es inferior a 0.06 mm. A partir de estas divisiones, el suelo se clasifica enalguno de los numerosos grupos, dependiendo de la gradación de la fraccióngranular y de las características de plasticidad de la fracción que pasa por eltamiz BS de 425 m. Cada grupo tiene un nombre descriptivo y un grupo desímbolos formados por letras que indican el tipo de suelo predominante y lagradación o las características de plasticidad, comose presenta en la Tabla

G – grava, S – arena, F – suelo fino, finos,M – limo, C – Arcilla, Pt – turba

W – bien gradado L – baja plasticidad (LL< 35)

P – mal gradado I – Plasticidad intermedia (LL = 35-50)

Pu – gradación uniforme H – alta plasticidad (LL = 50-70)

Pg – gradación discontinua V – muy alta plasticidad (70>LL< 90)

O – orgánico E – extremadamente alta plasticidad (LL> 90)

W – bien gradado U – en el rango de plasticidad alta (LL> 35)

CLASIFICACION DE LA AASTHO

Esta clasificación es una de las mas utilizadas en carreteras, inspirada en el modelo deCasagrande, considera siete grupos básicos de suelos desde el A-1 hasta el A-7 a su vezalgunos de estos grupos presentan subdivisiones. Los únicos ensayos necesarios para encuadrarun suelo dentro de un grupo u otro son el análisis granulométrico y los limites de Atterberg. Siqueremos determinar su posición relativa dentro del grupo, es necesarios introducir elconcepto de índice de grupo (IG). Expresado como un numero entero con un valorcomprendido entre 0 y 20 en función del porcentaje de suelo que pasa a través del tamiz No.200.

IG= (F-35) (0.2+0,005(LL-40) + 0,01 (F-15) (PI – 10)

F= Porcentaje que pase la malla No. 200

LL= Limite liquido

PI = Indice de plasticadad

Índice de Grupo: Aquellos suelos que tienen un comportamiento similar se hallan dentro de un mismo grupo y están representados por un determinado índice. La clasificación de un suelo en un determinado grupo se basa en su límite líquido, su grado de plasticidad y su porcentaje de material fino que pasa el tamiz # 200. Los índices de grupo de los suelos granulares están generalmente comprendidos entre 0 y 4; los correspondientes a los suelos limosos, entre 8 y 12, y los de suelos arcillosos, entre 11 y 20 o más. Cuando se indica un índice de grupo hay que colocarlo entre paréntesis. Así, por ejemplo, A-2-4 (1) querrá decir un suelo A-2-4 cuyo índice de grupo es 1.

El índice de grupo puede determinarse mediante la fórmula 3.1, y se da siempre como unnúmero entero.

IG=0.2a+0.005ac+0.01bd(3.1)Donde:

a: parte del porcentaje que pasael tamiz 200 mayor de 35 sin exceder 75 expresado en número entero entre 0 y 40.

b: parte del porcentaje que pasa malla 200 mayor de 15 y sin exceder 55 expresado en número entero entre 0 y 40.

c: parte del límite líquido mayor de 40 y sin exceder 60 expresado en número entero entre 0 y 20.

d: parte del índice de plasticidad mayor de 10 y sin exceder 30, expresado como número entero de 0 a 20.

O también se pueden utilizar ábacos, como la Figura 3.6, para su cuantificación, conocidos el porcentaje que pasa malla 200, el límite líquido y el índice de plasticidad.

En la figura se presenta el diagrama de flujo para clasificar un materialutilizando el criterio de la AASHTO.

Una vez se halla el índice de grupo, se va a la Tabla y se utiliza el siguienterazonamiento: se procede de izquierda a derecha, chequeando cada tipo desuelo, partiendo del A-1, hasta encontrar un suelo que cumpla todos losrequisitos de porcentajes máximos o mínimos, límites e índice de grupo. En estamisma tabla se tiene un comentario respecto a su utilización como subrasante.Además, en la Tabla 3.15se presentan las principales características de los sueloscorrespondientes a losdistintos grupos, la cual puede utilizarse paracomplementar la información de cada suelo.

Ejercicio: Clasifique los suelos dados en la tabla según el sistema de clasificación AASHTO.

CLASIFICACION GEOMECANICA DE ROCAS

Las masas rocosas sobre las cuales se desarrollan proyectos u obras sin que tenganque estar en superficie se presentan afectadas por una serie de planos de debilidad oplanos de menor resistencia llamados “Discontinuidades”que generan bloques en lamasa rocosa y que conforman una estructura para toda la formacióngeológica. Enmecánica de rocas se ha venido desarrollando una serie de clasificacionesgeomecánicas que utilizan como parámetros de identificación de un material rocosodesde la descripción visual hasta clasificaciones en las que se necesitan exploracionesyensayos de laboratorio sobre muestreos representativos para la clasificación de unmaterial rocoso. Estas clasificaciones han tenido una gran utilización en el diseño yconstrucción de excavaciones subterráneas. En la clasificación se pretendedeterminar la calidad del macizo para establecer si necesita o no algún tipo desoporte o revestimiento.

Clasificación de K. Terzaghi

En 1946 el ingeniero Terzaghi propuso un sistema de clasificación para macizos rocosos, el cual propone que de acuerdo con la identificación del macizo se pueden.

Roca inalterada

Roca estratificada

Roca medianamente fisurada

Roca agrietada en bloques

Roca triturada

Roca comprimida

Roca expansiva

Propuesta de Stini y LaufferStini, en su Manual de geología de túneles, propuso una clasificación para los macizosrocosos y comentó muchas de las condiciones adversas que pueden encontrarse en laconstrucción de túneles. Insistió sobre la importancia de los defectos estructurales de laroca y recomendó que la orientación de excavación no fuera paralela al rumbo dediscontinuidad, o fuera muy inclinada.

De acuerdo con condiciones geológicas y observaciones de comportamientos deexcavaciones en diferentes materiales, se establecen rocas tipo A, B, C, D, E, F y G; las cualescorresponden a una descripción detallada del tipo de material y las característicasgeotécnicas. Una vez identificado el tipo de materiales puede determinar el espacio y eltiempo de auto soporte

Donde A corresponde una roca masiva; B, roca dura estratificada, y G, una roca expansiva; los demás rangosestán definidos por el grado de fractura miento y de resistencia, el grado de alteración y la dureza, donde laclasificación propuesta por Terzaghi es una aproximación a la propuesta por Stini y Laufer. G corresponde a unaroca muy fracturada y de baja resistencia o la roca comprimida o expansiva de Terzaghi; la franja achurada en laFigura es el rango recomendado por los autores de la teoría.

Clasificación de Merrit

Clasificación CSIR: Macizos Rocosos Fisurados o RMR

Parámetros base de la clasificación

Para cumplir con los dos requisitos anteriores, Bieniawski propuso originalmente quesu “clasificación geomecánica” comprendiera los siguientes parámetros: RQD (Índicede calidad de la roca), grado de la meteorización, resistencia a la comprensión uniaxialde la roca inalterada, distancia entre sí de fisuras y estratificación, orientaciones delrumbo y el buzamiento, separación de las fisuras, continuidad de las fisuras einfiltraciones de aguas subterráneas. Después de ajustes a la clasificación propuesta,los cinco parámetros básicos utilizados para la cuantificación de las propiedades delmacizo son:

Resistencia de la roca inalterada. Bieniawski emplea la clasificación de la resistencia a lacompresión de la roca que proponen Deere y Miller.

RQD: Corresponde al índice de calidad de la roca propuesto por Deere.

Espaciamiento de fisuras. El término fisura se utiliza para toda clase de discontinuidadescomo las fisuras, fallas, planos de estratificación y otros planos de debilidad.

El estado de las fisuras. Este parámetro toma en cuenta la separación o abertura de lasfisuras, su continuidad, la rugosidad de su superficie, el estado de las paredes (duras oblandas) y la presencia de relleno de las fisuras.

Condiciones del agua subterránea. Se hace un intento de medir la influencia del flujo deaguas subterráneas sobre la estabilidad de excavaciones en términos de caudal observadoque penetra en la excavación.

Valuación de parámetros

La forma en la que estos parámetros han sido incorporados en la clasificación deGeomecánica CSIR para macizos fisurados se muestra en la Tabla, donde aparecen losrangos de valores para cada parámetro de acuerdo con las condiciones descritas para cadasector.

A. CLASIFICACIÓN DE LOS PARÁMETRO Y SU EVALUACIÓN

PARÁMETRO ESCALAS DE VALORES

1R

esis

ten

cia

de

la r

oca

inal

tera

da

Índice de la carga de punta

> 10 MPa 4 – 10 MPa 2- 4 MPa 1 - 2 MPa

Para esta escala tan

baja prefiere la prueba de

la resistencia

a la compresión uniaxial.

Resistencia a compresión

uniaxial> 250 MPa

100 – 250 MPa

50 - 100 MPa 25 - 50 MPa5-25 MPa

1-25 MPa

<1MPa

Valuación 15 12 7 4 2 1 0

2RQD 90% - 100% 75% - 90% 50% 75% 25% - 50% <25%

Valuación 20 17 13 8 3

3Espaciamiento de Juntas > 2m 0.6 –2 m 200 – 600 mm 60 - 200 mm <60 mm

Valuación 20 15 10 8 5

4Condición de discontinuidades

Superficies muy rugosas, sin

continuidad, sin separación.

Paredes de roca sana.

Superficies algo rugosas,

separación <1mm paredes

de roca ligeramente

meteorizadas.

Superficies algo rugosas,

separación <1mm paredes

de roca altamente

meteorizadas.

Superficies pulidas o

relleno< 5mm. Espesor o

fisuras abiertas1 -5mm fisuras

continuas.

Relleno blando>5 mm o

fisurasabiertas >5 mm. Fisuras

continuas

Valuación 30 25 20 10 0

5

Agu

as s

ub

terr

áne

as Cantidad de Infiltración por 10 m de túnel.

Ninguna< 10

litros/min.10-25

litros/min25-125

litros/min> 125

litros/min

Relación entre la presión de agua y el esfuerzo principal o

mayor0 < 0.1 0.1 -0.2 0.2 - 0.5 > 0.5

Situación general Totalmente seco HúmedoSólo húmedo

(agua de intersticios)

Ligera presión de agua.

Serios problemas de

agua.

Valuación 15 10 7 4 0

B. AJUSTE EN LA VALUACIÓN POR ORIENTACIÓN DE FISURAS

ORIENTACIÓN DE RUMBO Y ECHADO DE LAS FISURASMUY

FAVORABLEFAVORABLE REGULAR

DESFAVORABLE

MUY DESFAVORABL

E

Valuación

Túneles 0 -2 -5 -10 -12

Cimentaciones 0 -2 -7 -15 -25

Taludes 0 -5 -25 -50 -60

E. GUÍA PARA LA CLASIFICACIÓN DE DISCONTINUIDADES

Longitud Discontinuidad <1 m 1 – 3 m 3 – 10 m 10 – 20 m 20 m

Valuación 6 4 2 1 0

Separación (Apertura) No hay <0.1 mm 0.1– 1 mm 1– 5 mm 5 mm

Valuación 6 5 4 1 0

Rugosidad Muy Rugosa RugosaLigeramente

Rugosa Pulida Resbalosa

Valuación 6 5 3 1 0

Relleno No HayRelleno duro

<5 mmRelleno duro >5mm

Relleno Blando<5mm

Blando >5mm

Valuación 6 4 2 2 0

Alteración No AlteradaLigeramente

AlteradaModeradamenteAlt

eradaAltamente Alterada

Descompuesta

Valuación 6 5 3 1 0

F.EFECTO DE RUMBO Y EL BUZAMIENTO DE LAS FISURAS EN LOS TÚNELES

Rumbo perpendicular al eje del túnel

Rumbo paralelo al eje del túnel

Buzamiento 0º-20º

independiente del Rumbo

Penetración en el sentido del azimut

Penetración en contrasentido del azimut

Buzamiento4

5º-90º

Buzamiento

20º-45º

Buzamiento

45º-90º

Buzamiento20º-45º

Buzamiento45º-90º

Buzamiento

20º-45º

Muy favorable

Favorable Regular DesfavorableMuy

desfavorableRegular Desfavorable

C. CLASIFICACIÓN DE ROCAS SEGÚN EL TOTAL DE VALUACIÓN

Valuación 100 –81 80 -61 60 – 41 40 - 21 < 21

Clasificación No I II III IV V

Descripción Muy buena roca Buena roca Roca regular Roca mala Roca muy mala

D. SIGINIFICADO DE LA CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO

Clasificación No I II III IV V

Tiempo Medio de Sostén20 años para claro

de 15 m1 año para claro de

10 m1 semana para claro

de 5 m10 horas para claro

de 2.5 m30 minutos para

claro de 1 m

Cohesión de la roca. >400kPa 300-400 KPa 200-300 KPa 100-200 KPa < 100 KPa

Ángulo de fricción de la roca. > 45º 35º - 45º 25º - 35º 15º - 25º < 15º

CLASE DE ROCA PERNOS 20 mm CONCRETO NEUMÁTICO SOPORTES DE ACERO

ROCA MUY BUENA81 A 100

No requiere soporte. Excepto en sitios aislados.

No requiere soporte. Excepto en sitios aislados.

No requiere soporte. Excepto en sitios aislados.

ROCA BUENA61 A 80

Pernos en la clave de 3 m de longitud cada 2.5 m. Ocasionalmente con

malla.

5 cm en la clave o en pared si se requiere.

No son necesarios.

ROCA MEDIA 41 A 60

Pernos de 4 m de longitud cada 1.5a 2 m en la clave y paredes. Con malla

en la clave.

5 cm a 10 cm en la clave o donde se requiera.

No se requiere.

ROCA POBRE 21 A 40

Pernos de 4 a5 m de longitud cada 1.5 m en la clave y paredes con

malla.

De 10 a15 cm en la clave y 10 cm en las paredes.

Marcos livianos y espaciados 1.5 m donde

se requieran.

ROCA MUY POBREMENOR DE 40

Pernos de 5 m a 6 m, cada 1.5 m en la clave y paredes con malla.

De 15 a20 cm en la clave, 15 cm en las paredes y 5 cm en el

frente.

Grupo de marcos medio pesados.

Índice de calidad de túneles (NGI)Basados en una gran cantidad de excavaciones ejecutadas y soportadascon buen margen deestabilidad en excavaciones subterráneas,Barton, Líen y Lunde, del Instituto de Geotecnia deNoruega (NGI), proponen un índice para determinar la calidad del macizo para la construcciónde túneles. El valor numérico de este índice, denominado Q, se define por la ecuación

RQD: Índice de calidad de la roca Jn: Número de sistemas de fisuras

Jr:Número de rugosidad de las fisuras Ja: Número de la alteración de las fisuras

Jw: Factor de reducción por agua en las fisuras SRF: Factor de reducción por esfuerzos

Metodología propuesta para el uso de la clasificación NGI

Como la clasificación se puede utilizar para determinar el tipo de soporte de la excavación, un procedimiento para el uso de las tablas de esta clasificación puede ser el siguiente (los tres primeros deben ser los contemplados para la clasificación de CSIR):

1. Dibujar un corte transversal donde aparezca el eje del túnel, la cobertura, la composición geológica, las fallas, las discontinuidades y los parámetros conocidos.

2. De acuerdo con las condiciones geotécnicas se deben escoger sectores donde el comportamiento geotécnico sea similar.

3. Seleccionar los parámetros representativos y los valores para cada sector.

4. De acuerdo con el valor de los parámetros de cada sector, y utilizando la Tabla (Calificación de parámetros de la NGI. Tomado de Evert Hoek) ,cuantificar y determinar el índice de calidad de la roca Q.

5. Determinar el diámetro equivalente con la ecuación , que tiene en cuenta la relación entre la máxima dimensión de la excavación y la relación soporte excavación de acuerdo con el tipo de excavación, tomada de la Tabla Categoría de la excavación. Tomado Texto Excavaciones subterraneas Hoek and E. T. Brown. (año 1985, pag 43).

6. Con el De y con Q se establece la categoría de la excavación y el tipo de soporte utilizando tablas semejantes a la presentada en la Tabla 3.23 o utilizando laFigura 3.17, buscando el primer intervalo que se ajuste a las condiciones observadas en cada sector para el macizo y para las condiciones de excavación proyecto.

ClasificaciónRSR (Rock Structure Rating)

En 1972,Wickham propuso un método cuantitativo para describir la calidad de unmacizo rocoso y seleccionar el soporte más apropiado, basado en un rango deestructura de roca, y como muchos de los túneles en los cuales se basó eldesarrollo de esta clasificación fueron pequeñas excavaciones soportadas porarcos de acero, el autor no hace referencia al uso del concreto como elementoestructural de refuerzo de la excavación.

Estaclasificación geomecánica para macizos rocosos donde se proyecta unaexcavación subterránea RSR asigna a cada componente un valor numérico,teniendo en cuenta las tablas adjuntas.

RSR = A + B +C.

Parámetros

Geología o parámetro A: Corresponde a la apreciación general del sector, estructura geológica sobre las siguientes bases:

Origen del tipo de roca: ígnea, metamórfica y sedimentaria.

Dureza de la roca: dura, media, blanda y descompuesta.

Estructura geológica: masiva, ligeramente fallada o plegada, moderadamente fallada o plegada, intensamente fallada o plegada.

Geometría o parámetro B: Efecto del patrón de discontinuidades con respecto a la dirección del túnel sobre la base de:◦ Espaciamiento de las juntas

◦ Orientación de las juntas

◦ Dirección de la perforación del túnel

Efecto del agua subterránea o parámetro C: Infiltraciones y condición de las juntas.

Calidad del macizo rocoso, combinación de los parámetros A y B, para determinar la condición general.

Condición de las juntas: buena, regular y pobre.

Cantidad de agua infiltrada en galones/minuto, por 100 pies de túnel.

BIBLIOGRAFIAApuntes de clase, Geotecnia Básica. Ingeniero Oscar Ramírez

Fundamentos de Ingeniería Geotecnia. M Braja Das