Class if i Caco Es Geo Mecanic As
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5.3. Clasificaciones geomecnicas
Caractersticas y objetivos:proporcionar una evaluacin geomecnica global
del macizo rocoso a partir de observaciones en el
campo y ensayos sencillos
estimacin de la calidad del macizo rocoso y de losparmetros de resistencia
cohesin y ngulo de friccin
definir las necesidades de sostenimientos
Metodologa general:
se intenta dividir el macizo en grupos decomportamiento similar
Clasificaciones existentes:
R. Q. D.
R. M. R. (Bieniawski)
S. M. R. (Romana)
Q (Barton et al.)
Terzaghi GSI (Hoek & Brown)
R. S. R. (Wickham et al.)
Protodyakonov
Lauffer
Louis
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ndice de calidad de las rocas, RQDrock quality designation Deree et al. (1967)
Se basa en la recuperacin modificada de un testigo(El porcentaje de la recuperacin del testigo de un sondeo)
Depende indirectamente del nmero de fracturas y del gradode la alteracin del macizo rocoso
Se cuenta solamente fragmentos iguales o superiores a 100 mm delongitud.
El dimetro del testigo tiene que ser igual o superior a 57.4 mm ytiene que ser perforado con un doble tubo de extraccin de testigo.
x100radaotal_perfolongitud_t
10cm)s__fragmento(longitudRQD =
RQD (%) Calidad de roca< 25 muy mala
25 - 50 mala
50 - 75 regular
75 - 90 buena90 - 100 excelente
Ejemplos:RQD = 100 RQD < 100
Formula alternativa (cuando no hay sondeos):
RQD = 115 3.3Jv para Jv > 4.5RQD = 100 para Jv 4.5
Jv : numero de juntas identificadas en el macizo rocoso por m3
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Clasificacin de Bieniawski (R.M.R.)rock mass rating Z. T. Bieniawski (1979)
Se valora una serie de parmetros:
(1) Resistencia del material intacto valor mximo = 15(ensayo carga puntual o compresin simple)
(2) R.Q.D. valor mximo = 20(3) Distancia entre las discontinuidades valor mximo = 20(4) Condicin de las discontinuidades valor mximo = 30(5) Agua subterrnea valor mximo = 15
RMR = (1) + (2) + (3) + (4) + (5)
Clasificacin de RMR (oscila entre 0 y 100):
Clase Calidad de roca RMRI muy buena 81 100II buena 61 80III regular 41 60
IV mala 21 40V muy mala 0 - 20
Relacin entre RMR y propiedades geomecnicas
Clase Calidad RMR Cohesin
(kPa)
Angulo de friccin
( )I muy buena 81 100 > 400 > 45II buena 61 80 300 400 35 45III regular 41 60 200 300 25 35IV mala 21 40 100 200 15 25V muy mala 0 - 20 < 100 < 15
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Parmetres del Rock Mass Rating (Bieniawski, 1979)
Parmetre Rang de valorsndex decrregapuntual
> 10 MPa 4-10 MPa 2-4 MPa 1-2 MPaResistnciade laroca intacta
Resistncia acompressisimple
> 250 MPa 100-250 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa 5-25MPa
1-5MPa
< 1MPa
1
valor 15 12 7 4 2 1 0
Qualitat del testimoniRQD
90-100% 75-90% 50-75% 25-50% 2m 0,6-2 m 0,2-0,6 m 6-20 cm < 6 cm3
valor 20 15 10 8 5
Estat de lesdiscontinutats
Superfcies moltrugoses
No contnuesParet inalterada
Superfcieslleument rugosesSeparaci < 1mm
Paret lleumentalterada
Superfcieslleument rugosesSeparaci < 1mmParet molt alterada
Superfciesestriades o
rebliment < 5mmgruix o separaci
1-5 mmContnues
Rebliment tou > 5mm de gruix
oseparaci > 5 mm
Contnues4
valor 30 25 20 10 0
Flux per 10 mde tnel
cap < 10 litres/min 10-25 litres/min 25-125 litres/min > 125 litres/min
RelaciPaigua/P
principal
0 0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 > 0,5
Aiguasubterrnia
CondicionsGenerals
Completamentsec
Humit Moll Degotant Rajant
5
valor 15 10 7 4 0
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Parmetros del Rock Mass Rating (Bieniawski, 1979)
Parmetro Rango de valores
Ensayo cargapuntual > 10 MPa 4-10 MPa 2-4 MPa 1-2 MPaResistenciade la
roca intacta Compresinsimple
> 250 MPa 100-250 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa5-25MPa
1-5MPa
< 1MPa
1
valor 15 12 7 4 2 1 0
RQD 90-100% 75-90% 50-75% 25-50% 2 m 0,6-2 m 0,2-0,6 m 6-20 cm < 6 cm
3
valor 20 15 10 8 5
Longitud de ladiscontinuidad
< 1 m 1 3 m 3 10 m 10 20 m > 20 m
Valor 6 4 2 1 0
Abertura Nada < 0.1 mm 0.1 1.0 mm 1 5 mm > 5 mm
Valor 6 5 3 1 0
RugosidadMuy rugosa Rugosa
Ligeramente
rugosaOndulada Suave
Valor 6 5 3 1 0
RellenoNinguno
Relleno duro
< 5 mm
Relleno duro
> 5 mm
Relleno blando
< 5 mm
Relleno blando
> 5 mm
Valor 6 4 2 2 0
AlteracinInalterada
Ligeramentealterada
Moderadamentealterada
Muy alterada Descompuesta
4
Estadodelasdiscontinuidades
valor 6 5 3 1 0
Relacin
Pagua / Pprinc0 0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 > 0,5Flujo de
agua enlas juntas Condiciones
Generales
Completamente
secas
Ligeramente
hmedasHmedas Goteando Agua fluyendo
5
valor 15 10 7 4 0
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Clasificacin de Bieniawski (R.M.R.)
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Clasificacin adaptada de Bieniawski para taludes (SMR)M. Romana Ruiz (1992)
Permite evaluar la estabilidad de una excavacin
El ndice SMR incluye cuatro factores de ajuste:
Factor de ajuste de las juntasF1: depende del paralelismo entre el rumbo de las juntas y de la
cara del talud.
F2: depende del buzamiento de la junta en la rotura plana.F3: refleja la relacin entre los buzamientos de la junta y el talud.
Factor de ajuste segn el mtodo de excavacinF4: establecido empricamente
SMR = RMR + (F1 * F2 * F3) + F4
Relacin entre el ndice SMR y la estabilidad del talud.
SMR Estabilidad100-81 Totalmente estable80-61 Estable
60-41 Parcialmente estable40-21 Inestable< 20 Totalmente inestable
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Valores del SMR(Romana 1992)
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ndice Q de Barton (rock mass quality)(Barton et al. 1974)
Se hace una valoracin con un ndice Q a partir de valores dediferentes parmetros:
SRF
J
J
J
J
RQDQ w
a
r
n
=
RQD ndice de calidad de la roca
Jn nmero de familiasJr coeficiente de rugosidad de la juntaJa coeficiente de alteracin de la juntaJw coeficiente reductor por la presencia de
aguaSRF factor reductor por tensiones en el macizo
rocoso
Jn, Jr y Ja se aplican a las juntas estructuralmentems desfavorables.
Clasificacin de Q (oscila entre 0.001 y 1000)
Q (rock mass quality) valoracin0.001 0.01 excepcionalmente mala0.01 0.1 extremadamente mala0.1 1.0 muy mala1.0 4 mala4 10 regular10 40 buena40 100 muy buena
100 400 extremadamente buena400 - 1000 excepcionalmente buena
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Q de Barton: Estimacin de los parmetros
Jn nmero de familias valorRoca masiva 0.5 1
Una familia de juntas 2
Id. con otras juntas ocasionales 3Dos familias de juntas 4
Id. con otras juntas ocasionales 6
Tres familias de juntas 9
Id. con otras juntas ocasionales 12
Cuatro o ms familias, roca muy fracturada 15
Roca triturada 20
Jr coeficiente de rugosidad de la junta valor
Juntas (contacto entre las dos caras)Discontinuas 4
Onduladas, rugosas 3
Onduladas, lisas 2
Onduladas, perfectamente lisas 1.5
Planas, rugosas o irregulares 1.5
Planas, lisas 1
Planas y perfectamente lisas 0.5
Juntas rellenas
(relleno impide contacto entre las dos caras)material arcilloso 1
Material arenoso, de grava o triturado 1
Ja coeficiente de alteracin de la junta valorJuntas (sin minerales de relleno intermedios)
Juntas de paredes sanas 0.75 1
Ligera alteracin 2
Alteraciones arcillosas 4
Juntas(minerales de relleno en pequeo espesor)
Con partculas arenosas 4
Con minerales arcillosos no blandos 6
Con minerales arcillosos blandos 8
Con minerales arcillosos expansivos 8 12
Juntas
(minerales de relleno en gran espesor)
Con roca triturada/desintegrada y arcilla 6 12Con zonas de arcilla limosa o arenosa 5
Con zonas de arcillosos (espesor grueso) 10 - 20
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Jw coeficiente reductor por la presencia deagua
valor
Excavaciones secas o con 50 m 2.5Abundantes zonas dbiles en roca competente 7.5
Zonas dbiles aisladas en roca competente(cobertura 50 m)
5
Id. con cobertura > 50 m 2.5Roca competente (problemas tensionales en las rocas)
Pequea cobertura 2.5Cobertura media 1Gran cobertura 0.5 2
Rocas deformables (flujo plstico de roca)
Con bajas presiones 5 10Con altas presiones 10 20
Rocas expansivasCon presin de hinchamiento moderada 5 10Con presin de hinchamiento alta 10 - 15
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ndice Q de Barton
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Correlaciones entre las clasificaciones deBieniawski (RMR) y Barton (Q)
RMR = 9 ln Q +44 Bieniawski (1976)
RMR = 13.5 log Q + 43 Rutledge (1978)
Correlacin entre RMR, Q y el Mdulo de deformacin in-situ
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ndice de resistencia geolgica GSIHoek & Brown (1994):