Universidad Pedagógica y Tecnológica De Colombia, Torres, Formatos de campo clasificaciones geomecánicas.

Resumen. La toma de datos en campo es la base incial de todo proyecto, ya sea civil, minero o geologico, una buena recopilación de información con caracterictisticas dadas por las clasificaciones geomecánicas modernas se hace necesario para la estimación de los índices en rocas. Actualmente no existe una normalization aceptada para la labor de recopilacion de datos, aunque hay formatos impresos recomendados para las clasificaciones de Bieniawski y Barton, actualmente en la práctica, muchos organismos ingenieriles utilizan formatos específicos en que trabajan. Es de recomendacion para la escuela de ingeniería de minas la normalización y formalization del proceso de toma de datos de campo, de forma que sea útil para el estudiantado, de esta manera quienes realicen dicha toma sea mas facil esta recoplacion y la clasificacion in situ. Realizando una investigacion de formatos existentes y parametros actuales en este articulo encontraremos los formatos que seran de facil manejo para los estudiantes de ingenieria de minas.

Palabras clave— caracterización, clasificación, roca.

INTRODUCCIÓN. En cualquier obra ingenieril Las clasificaciones geomecánicas son una herramienta universal para el prediseño de obras todo tipo. En el caso de la mineria son también la herramienta básica de control geológico, completando y ayudando a interpretar los resultados de la instrumentación de obra. Además cada vez es más frecuente el uso de las clasificaciones para la caracterizacion de macizos rocosos previo a considerar las cuestiones de anteproyecto de obras finales. Los parámetros de entrada que hay que valorar

cuantitativamente para la estimación de los valores numéricos de cada una de las clasificaciones arrojan índices (“básicos” y corregidos) determinan la toma de datos y la prospección de campo, que funcionen tanto en rocas y masas rocosas como en rocas blandas e incluso, a veces, en suelos duros o compactados. Actualmente no existe, una normalización completa de dichos datos. Se suelen utilizar los sugeridos por la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas para la descripción de discontinuidades (ISRM, 1981), que no cubren exactamente todos los parámetros a emplear en las clasificaciones geomecánicas.Barton Bieniawski han propuesto formatos basicos para la toma de datos de campo, pero no hay coincidencia entre las diversos sistemas por lo que, en la práctica, muchos ingenieros utilizan formatos específicos personales, o de la empresa para el que trabajan. Parece evidente que es recomendable la formalización del proceso de toma de datos de campo, para que sea útil, tanto a los que se limita a dicha toma de datos como a los que desean aplicar las clasificaciones in situ, como parte del proceso de trabajo de campo. Estos formatos deben incluirse en los proyectos y/o informes como base del trabajo de campo, por la misma razón que los resultados de ensayos de laboratorio.

1 REFERENCIAS TEORICAS

Clasificación Geomecánica RMR (Rock Mass Ratting) de Bienaswky (1989)

“Desarrollado por Bieniawski en 1973, con actualizaciones en 1979 y 1989, constituye un sistema de clasificaciones de macizos rocosos que permite a su vez relacionar índices de calidad con parámetros geotécnicos del macizo. Esta

Mecánica de rocas aplicada

Torres Preciado Dimas Dario.Escuela de ingeniería de minas

Universidad Pedagógica y Tecnológica De Colombia dimasdtorres@hotmail.com

Formatos de campo para clasificaciones geomecánicas modernas: RMR, Q De Barton y GSI, escuela ingeniería de minas UPTC

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clasificación tiene en cuenta los siguientes parámetros geotécnicos:

RMR = P(UCS)+P(RQD)+P(s)+P(JC)+P(WC)

Ecuación 1

Resistencia uniaxial de la matriz rocosa (UCS).

Grado de fracturación en términos del (RQD).

Espaciado de las discontinuidades (S). Condiciones de la discontinuidad (JC). Condiciones hidrogeológicas (WC). Corrección por la orientación de las

discontinuidades con respecto a la excavación.

La incidencia de estos parámetros en el comportamiento geomecánico de un macizo rocoso se expresa por medio del índice de calidad RMR, rock mass rating, que varía de 0 a 100” (González de Vallejo, 2002).

Los rangos para la clasificación del índice de la calidad RMR son los siguientes:

I Muy Buena 100-81II Buena 80-61III Media 60-41IV Mala 40-21V Muy Mala menor de 20

Clasificacion Rock Tunnelling Quality Index – SISTEMA “Q” (NGI) SISTEMA “Q” (NGI)

Desarrollado por el NGI (Instituto Geotécnico Noruego ) , basado en casos históricos en Escandinavia. Barton y otros 1974.

Valores numéricos entre 0.001 y 1000

Q=( RQDJn )+( Jr

Ja )+( JwSRF )

Ecuación 2

RQD ( D Deere) Jn: índice de diaclasado (n° de familias de

discontinuidades)

Jr: índice de rugosidad de las discontinuidades

Ja: índice de alteración de las discontinuidades

Jw: factor de reducción por presencia de agua

SRF: factor de reducción por tensiones

Sistema Sistema de clasificación clasificación ‘Q’

( RQDJn

) • Representa crudamente el “tamaño”

de los bloques presents

( JrJa

) •Representa rugosidad y

caracterísrticas de resistencia al corte de las diaclasas (paredes y/o relleno)

( JwSRF

) • Representa las tensiones activas

Presión de agua y estado tensional para distintos tipos de macizos encontrados durante la excavación.

Observacion: no se incluye orientación de discontinuidades.

Índice de Calidad de la Roca (RQD)

EL RQD determina el grado de fracturación del macizo rocoso, para este caso que en la mayoría de ocasiones no se encuentra con la información de una perforación es aconsejable que se determine con la medición de la frecuencia de discontinuidades (λ) en un tramo longitudinal de pared expuesta, a partir de la siguiente expresión:

RQD=100 exp−0.1 λ(0.1 λ+1)Ecuación 3

Donde: λ: Frecuencia de discontinuidades.

λ=¿dediscontinuidadesdistancia medida

Ecuacion 4

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2 ACTIALIDAD DE LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS

CLASIFICACION RMR BIENIAWSKI.En su último libro Bieniawski (1989) se refiere al problema de la presentación de datos geológicos “si la determinación de datos geológicos para la caracterización de un emplazamiento es un problema difícil, la presentación de estos datos para su uso en ingeniería es a veces incluso más difícil. La comunicación entre geólogos e ingenieros de proyecto mejoraría mucho si el formato para la presentación de datos se pudiera establecer en las primeras etapas de proyecto”*. Y adjunta que “un resumen de todos los datos geológicos, incluso las condiciones hidrogeológicas, debería anotarse en las hojas para la toma de datos para el propósito de clasificar los macizos rocosos”*. E n la figura 1 se observa el formato que ha sido mantenido por Bieniawski desde las primeras versiones de su clasificación.Pero ya es conocido que Este formato no cubre todos los aspectos iniciales de una labor minera que puede ser a cielo abierto o subterránea.

Figura 1. Formatos indicados por Bieniawski

CLASIFICACION Q DE BARTON.Barton realiza una estimación de los formatos para Q en la cual en el campo se utilizan formatos gráficos donde figuran los valores de los distintos parámetros. Existen muchas versiones de estos formatos, en la figura 2 reproducimos la última presentada por Barton y Freitas de Quadros en el año 2002 con datos de un caso real. El formato es muy basico y permite Visualizar la variación de los distintos parámetros y calcular los valores extremos y medio de Q. Aquí se ha aplicado al estudio global de un túnel de carretera de 50 m2 de sección, excavado generalmente en buen terreno pero que atraviesa algunas fallas. Los valores extremos de Q son 0,01 y 75, el valor medio de 2,0 y el modal es 9.4. Las anotaciones manuscritas son del propio Barton.

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Figura 2. Formato indicados por Barton para la estimación en el campo del valor Q.

3 CRITERIOS USADOS POR BIENIAWSKI Y BARTON PARA LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS.

Los parámetros que plantean en las clasificaciones no son muy diferentes. Dichos aspectos se comparan y correlacionan en la tabla 1, de esta manera conocemos los parámetros de entrada a tener en cuenta.

CRITERIOQ de

BartonRMR de

Bieniawski

Resistencia del macizo rocoso

Compresión uniaxial. (simple)

***

Fracturamiento lineal

-RQD.-Espaciamiento.

-RQD.-N° de familias.

Estado de las discontinuidad

es y juntas

-Abertura.-Continuidad.-Rugosidad.-Meteorización.-Relleno.

-Meteorización.-Relleno.-Rugosidad.-Resistencia al esfuerzo al corte.

Factor de aguas.

-Condiciones generales de humedad del macizo.-Flujo en túneles.

-Presiones intersticiales.-Flujo en túneles.

Estado tensional. ***

-Tensiones relativas al esfuerzo a compresión simple.

Tabla 1. Criterios usados por las clasificaciones de Bieniawski y Barton.

Como se observa en la Tabla 1 existe una gran cantidad de variables con similitudes, dado esto es aconsejable y de buen uso un formato común para el RMR y el Q de Barton.

4 PARAMETROS DEFINIDOS PARA LA ELAVORACION DE FORMATOS

Los parámetros principales a tener en cuenta al momento de elaborar los formatos de campo se enumeran a continuación:

Los formatos para comodidad del estudiante debe ser fáciles de rellenar.

El tamaño del formato no será de gran tamaño para evitar confusiones y pérdidas de tiempo.

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La información debe ser entendible para que en el momento de llenarlos y leerlos se pueda verificar.

El formato por su versatilidad del tamaño y su gran densidad de información debe ser incluido en los informes de proyectos en las áreas inherentes a la mecánica de rocas.

La información básica del proyecto será primordial en loa formatos. (localización, Coordenadas, etc.).

Adjunto a estos formatos se tendrán las hojas para el registro de mediciones estructurales que son esenciales para determinar las orientaciones de las familias de diaclasas expuestas en el macizo rocoso, en dichos formato se llevara el registro total de las características de las discontinuidades y de aquella información obtener valores modales o de media para el inicio de la clasificación. Las propiedades a registrar para cada familia de diaclasas son:

Tipo de discontinuidad. Dirección de buzamiento Buzamiento Espaciamiento Continuidad Rugosidad Grado de meteorización. Abertura. relleno Flujo de agua a través de la diaclasa.

La información básica al inicio de la toma de datos en cada punto o afloramiento.

con coordenadas tomadas por GPS. Numero de fotogrfia. Forma en la que se encuentra el

macizo rocoso expuesto. (afloramiento natural, trinchera, pared de túnel, cara de talud,).

Información de la persona que toma los datos.

Fecha.

Tipo de roca.

Se propone que el formato resumido tamaño carta. La 1ª hoja tendrá características de discontinuidades y clasificación RMR además de los datos del esclerómetro.La 2ª hoja debe contener todos los datos de RQD y Q de Barton.

5 REFERENCIAS

Bieniawski (1989) “Engineering rock mass classifications”. Ed. Wiley, pp 19-20.

González de Vallejo L (1999). “Las clasificaciones geomecánicas para túneles. Cap. 1 en Ingeotúneles (Ed. C. Jimeno), pp 25-68

Gonzalez De Vallejo, Luis I; FERRER Mercedes; ORTURIA Luis; OTEO Carlos; Ingeniería Geológica; Pearson Educación; Madrid, 2002.

Formatos Normalizados Para La Toma De Datos De Campo, Manuel ROMANA RUIZ.

6 ANEXOS Formatos de campo.

Dimas Dario Torres Preciado, estudiante de ingeniería de minas.

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