CAPITULO N°4 - HUNDIBILIDAD

Mecánica de Rocas II 1

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

ASPECTOS GEOTÉCNICOS DE LA MINERÍA SUBTERRÁNEA

HUNDIBILIDAD

2



ABACO DE LAUBSCHER(Karzulovic, 1999)

0 10 20 30 40 50 60 70 80

RADIO HIDRAULICO DEL AREA SOCAVADA (m)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

MR

MR

ZONA DE T

RANSICIO

NZONA ESTABLE

ZONA INESTABLE

SECTOR INCA OESTE

NORTHPARKES

EL T

ENIE

NTE

(ROCA

PRI

MAR

IA)

3



METODO GRAFICO DE ESTABILIDAD

MATHEWS 1981

0 5 10 15 20 25

Factor de Forma, S = Area / Perímetro (m)

0.1

1

10

100

1000

Núm

ero

de E

stab

ilida

d, N

Zona Estable

Zona Poten

cialm

ente

Inestab

le

Zona de Potencial Hundim

iento

4



POTVIN 1988

0 5 10 15 20 25

Radio Hidráulico (m)

0.1

1

10

100

1000

Núm

ero

de E

stab

ilida

d M

odifi

cado

(N')

ZONA ESTABLE

ZONA HUNDIDAZONA DE TRANSICIÓN

5



NICKSON 1992

0 5 10 15 20 25

Radio Hidráulico S (m)

0.1

1

10

100

1000

Núm

ero

de E

stab

ilida

d N

'

Zona Hundida

Zona de Transición sin Soporte

Zona

Est

able

con

Sop

orte

Zona Estable

Zona

Sop

orta

da d

e Tr

ansi

ción

6



POTVIN ET AL 1989

0 5 10 15 20 25

Radio Hidráulico (m)

0.1

1

10

100

1000

Núm

ero

de E

stab

ilida

d M

odifi

cado

(N')

Línea de cable bolting

ZONA ESTABLE

ZONA HUNDIDA

ZONA DE TRANSICIÓN

Se RequiereSoporte

7



STEWART &FORSYTH 1995

0 5 10 15 20 25

Factor de Forma, S, (m)

0.1

1

10

100

1000

Núm

ero

de E

stab

ilida

d, N

Poten

cialm

ente

Estable

Pote

ncial

men

tePo

tenc

ial

Potencia

l Hund

imien

to

Inestab

le

Falla

Mayor

8



NUMERO DE ESTABILIDAD (N’)

CBAQ'N' ×××=

Donde:Q’ = Índice Q de calidad de túneles modificado.A = Factor de esfuerzo de la roca.B = Factor de ajuste por orientación de estructuras.C = Factor de ajuste de gravedad.

wa

r

nj

jj

jRQDQ' ⋅

⋅

=

⋅

=

a

r

n jj

jRQDQ'

9



FACTOR A, ESFUERZOS EN LA ROCA

Para

1

c

σσ < 2 ⇒ Factor A = 0.1

Para 2 <

1

c

σσ < 10 ⇒ Factor A = 0.1125 ⋅

1

c

σσ - 0.125

Para

1

c

σσ > 10 ⇒ Factor A = 1.0

Representa los esfuerzos que actúan sobre las superficies libres del caserón abierto. Este factor es determinado a partir de la resistenciaen compresión no confinada de la roca intacta y los esfuerzos que actúan paralelos a las caras expuestas en el caserón de interés.

10



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Razón entre la Resistencia Uniaxial / Esfuerzo inducido σc/σ1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Fact

or A

- Es

fuer

zo d

e la

Roc

a

FACTOR A

11



FACTOR B, AJUSTE DE ORIENTACION DE ESTRUCTURAS

Representa la influencia de las estructuras geológicas sobre la estabilidad de las caras del caserón. Muchos de los casos de fallas controladas estructuralmente ocurren a lo largo de estructuras críticas (discontinuidades) las cuales forman un ángulo pequeño (menor a 30°) con las superficies libres.

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FACTOR B

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Diferencia relativa en el manteo entre la estructura crítica y la superficie inclinada

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Fact

or B

, Aju

ste

por O

rient

ació

n de

Est

ruct

uras

Diferencia en Rumbo90º

60º

45º

30º

El Factor B, el cual depende de la diferencia entre la orientación de la estructura crítica y cada una de las caras (techo y paredes) del caserón

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FACTOR C, AJUSTE POR GRAVEDAD

Corresponde a un ajuste por efecto de la gravedad. La falla puede ocurrir desde el techo debido a una caída inducida por la gravedad o, eventualmente, desde las paredes del caserón por desprendimiento o deslizamiento.

)cos(α68C °⋅−=

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FACTOR CEl Factor C, falla gravitacional y desprendimiento (after Potvin, 1988).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Inclinación de la superficie del caserón α (°)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Fact

or C

de

ajus

te p

or g

rave

dad

(Fal

la p

or g

rave

dad

y de

spre

ndim

ient

o)

α

Superficiedel caserón

Falla por gravedad

Desprendimiento

Estructura

α

Superficiedel caserón

Falla por gravedad

Desprendimiento

Estructura

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FACTOR C

El Factor C, Modo de falla por deslizamiento (after Potvin, 1988).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Inclinación β (°) de la estructura crítica

0

1

2

3

4

5

6

7

8Fa

ctor

C d

e aj

uste

por

gra

veda

d(D

esliz

amie

nto)

β

Deslizamiento

Estructura

β

Deslizamiento

Estructura

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FACTOR DE FORMA, S

Denominado también radio hidráulico, se calcula para cada una de las superficies del caserón que está siendo analizada.

=

=PA

AnalizadaSuperficieladePerímetroAnalizadaSuperficieladeAreaS

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GRAFICO DE ESTABILIDAD

0 5 10 15 20 25

Radio Hidráulico S (m)

0.1

1

10

100

1000

Núm

ero

de E

stab

ilida

d N

'

Zona Hundida

Zona de Transición sin SoporteZo

na E

stab

le c

on S

opor

te

Zona EstableZo

na S

opor

tada

de

Tran

sici

ón

NICKSON 1992

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DISEÑO DE CABLEADO

0 1 2 3 4 5 6 7 8

(RQD/Jn) / Radio Hidráulico S (m)

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

Den

sida

d de

Cab

les

de A

ncla

je (C

able

s de

Anc

laje

/m2 )

Zona de diseño muy conservador

Zona de diseño conservador

Zona de diseño minero non-entry

Densidad de cables de anclaje inadecuada

Sopo

rte

no e

fect

ivo

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CONSIDERACIONES AL METODO• Los gráficos de diseño deben ser limitados a condiciones similares

a las encontradas en las faenas mineras usadas como casos históricos en el desarrollo de la base de datos empírica.

• “Anomalías” en la condición geológica, tales como la presencia de fallas, zonas de cizalle, diques o inclusiones de estéril, la creación de un slot o visera al interior del caserón y la deficiente instalación de cables pueden todas, individual o colectivamente, llevar a unresultado inadecuado.

• El diseño de soporte en el método supone que los sistemas de cables forman una zona continua de roca reforzada en torno del caserón de interés.

• Observaciones prácticas sugieren que la principal área de incertezaal utilizar el método es respecto a la densidad de estructuras en el macizo rocoso. El número de discontinuidades y otras estructuras por unidad de volumen de roca es altamente variable.

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El diseño y todas las recomendaciones derivadas del uso de este método deben ser consideradas un primer paso en el proceso de diseño. Se deberán realizar todos los ajustes pertinentes sobre la base de las condiciones observadas en el caserón de interés.

La calidad en la instalación de los cables es otra variable a ser considerada al usar el método. Cuando exista duda en la calidad del lechado de cables se deberá adoptar medidas conservadoras.

El uso de accesorios y elementos modificadores, tales como planchuelas o cables birdcages no han sido incluidos en el método de diseño; muy probablemente porque estos elementos no fueron usados en gran cantidad durante el desarrollo de los ábacos de diseño.

CONSIDERACIONES AL METODO

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FIN

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