CLASIFICACIONES CLASIFICACIONES GEOMECGEOMECÁÁNICAS EN EL NICAS EN EL

ESTUDIO DE LA ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DE ESTABILIDAD DE

TALUDESTALUDES

GEOLOGGEOLOGGEOLOGGEOLOGÍÍÍÍA APLICADAA APLICADAA APLICADAA APLICADA

JESUS SANCHEZ VIZCAINO

1.INTRODUCCI1.INTRODUCCIÓÓNN

• Para ejecutar las diversas labores mineras subterráneas y superficiales en un entorno, es necesario poseer el máximo conocimiento del macizo rocoso que lo rodea.

• Este conocimiento lo podemos obtener mediante las Clasificaciones Geomecánicas, las cuales determinan la calidad del macizo rocoso, dividiéndolo en dominios estructurales con similares características: Litología, espaciado entre juntas, etc…

• Hoy en día existen muchas Clasificaciones Geomecánicas: Protodyakonov, Bieniawski, Laubscherand Taylor, Barton, Romana.

1.INTRODUCCI1.INTRODUCCIÓÓNN

• Objeciones de las clasificaciones geomecánicas:

– No tienen base científica, son meras compilaciones empíricas.

– Simplifican demasiado los problemas reales, reduciéndolos a casos elementales.

– Personas sin la adecuada formación piensan que con su simple aplicación resuelven un problema complejo.

2.ESTIMACI2.ESTIMACIÓÓN DEL N DEL ÍÍNDICE NDICE SMRSMR

• El índice SMR (Slope Mass Rating, Romana, 1985) es un índice geomecánico empleado para la caracterización de taludes rocosos.

• Se obtiene sumándole al RMR básico (Bieniawski, 1989) una serie de factores:

– Un factor de ajuste de las juntas función de las orientaciones relativas de las discontinuidades de la masa rocosa y del talud.

– El método de excavación empleado.

SMR = RMR + (F1 x F2 x F3) + F4

3.3.ÍÍNDICE RMRNDICE RMR

• El RMR depende (y de esta manera también el SMR) de diversos parámetros obtenidos a partir de la estimación de valores característicos del macizo rocoso:– La resistencia de la roca.

– El RQD (Rock QualityDesignation).

– El espaciamiento de las discontinuidades o juntas.

– El estado de las juntas.

– El flujo de agua en las juntas.

3.1. ELECCI3.1. ELECCIÓÓN DE N DE AFLORAMIENTOAFLORAMIENTO

La labor de clasificación puede realizarse en:

• Testigo de sondeos:– Buenos para observar las condiciones de la matriz rocosa en profundidad.– Difíciles para la orientación exacta de las juntas.– La condiciones de agua en las juntas pueden deducirse a partir de los niveles

freáticos.• Afloramientos naturales:

– Corresponden a los tramos más compactos que pueden enmascarar las condiciones generales.

– Fácil estudio de juntas.• Otros taludes:

– Condiciones dependientes de la edad y métodos de excavación del talud y de la meteorización.

– Juntas más abiertas si se excavó con voladuras deficientes.– Fácil determinación de las formas de rotura y las condiciones hidrogeológicas.

3.2. LA RESISTENCIA DE LA 3.2. LA RESISTENCIA DE LA ROCAROCA

• La resistencia a compresión simple requiere una primera estimación en el campo. El dato correcto se obtiene en el laboratorio.

• Puede emplearse un esclerómetro, cuya pesa golpea a la cara de la roca, preferiblemente lisa y sin grietas. – Se mide el rebote de la pesa

asociada al muelle.– Se descartan los resultados

anormales (sonido hueco, roturas de la roca…)

3.2. LA RESISTENCIA DE LA 3.2. LA RESISTENCIA DE LA ROCAROCA

Falla delgada rígida

Se rompe con la uñaCorta sin

problemas0.25 - 1Ext. BlandaR0

Roca alterada

Se puede machacarCorta fácilmente1.0 - 5Muy blandaR1

YesoDeleznable bajo golpes

fuertesCorta con dificultad5.0 - 25BlandaR2

EsquistoSe rompe con un solo

golpeNo corta25 - 50Med. ResistenteR3

Caliza, Mármol

Se rompe con varios golpesNo corta50 - 100ResistenciaR4

AnfibolitaSe rompe con muchos

golpesNo corta100 - 250Muy resistenciaR5

Basaltao, Gneis

El golpe arranca pequeños trozos

No corta> 250Ext. ResistenteR6

EjemplosMartillo geológicoNavajaRes. a Comp. (MPa)DescripciónGrado

ENSAYO DE CAMPOROCA

3.3. RQD (3.3. RQD (Rock Rock QualityQualityDesignationDesignation) )

• % de recuperación de testigos de más de 10 cm de longitud (según el eje)

• Rocas ígneas (más fácil de aplicar).

• No consideración de las roturas frescas que se produzcan durante la perforación.

• Valor de RQD confiable si:

-se perfora con diámetro NX y doble batería

-se mide lo antes posible después de perforar y en el campo

-para tramos cortos de sondeo

3.3. RQD (3.3. RQD (Rock Rock QualityQualityDesignationDesignation))

PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO:• Primer procedimiento

Se calcula midiendo y sumando el largo de todos los trozos de testigo mayores que 10 cm en el intervalo de testigo de 1.5 m.

• Segundo procedimiento Cálculo del RQD en función del número de fisuras por metro, determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área o zona predeterminada.

• Tercer procedimiento Cálculo en función del número de fisuras por metro cúbico (Jv), determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área o zona predeterminada de la operación.

RQD = 115 – 3.3 Jv

Jv relacionado con el espaciamiento medio entre juntas

3.4. ESPACIAMIENTO ENTRE 3.4. ESPACIAMIENTO ENTRE JUNTASJUNTAS

• Distancia entre juntas medida según líneas perpendiculares a los planos de discontinuidad. Se utiliza el valor medio.

• Se mide con cinta a lo largo de un afloramiento, contando las juntas en una distancia fija y multiplicando entre el coseno de los ángulos entre la normal a las juntas y el plano de afloramiento.

Muy fracturado> 0.06 mMuy próximos

Fracturado0.06 – 0.2 mPróximos

Con bloques/ estratos0.2 – 0.6 mMed. Separadas

Masivo0.6 – 2 mSeparadas

Sólido> 2mMuy separadas

CONDICIÓN DEL MACIZOESPACIAMIENTODESCRIPCIÓN

5.CONDICI5.CONDICIÓÓN DE LAS JUNTASN DE LAS JUNTAS

Este es el parámetro más importante e incluye varios subparámetros:

• Rugosidad de los bordes.• Material de relleno ( si existe).• Separación entre los bordes.• Persistencia/ Continuidad.• Grado de meteorización de los bordes.

5.1. Rugosidad/Relleno5.1. Rugosidad/Relleno

ESCALA DE RUGOSIDADES DEL RMR.

MUY RUGOSA Hay arrugas y escalones verticales en los bordes.

RUGOSA Hay algunas arrugas y asperezas. Estos se sienten ásperos al tacto.

SUAVE No hay asperezas. Los bordes son suaves al tacto.

CON ESPEJOS DE FALLA Hay señales de pulido en los bordes

• Esta escala de rugosidades del RMR es muy fácil de utilizar en el campo.

• La consecuencia mas importante de la rugosidad de una junta es la capacidad de exhibir comportamientos dilatantes cuando una junta cerrada y acoplada es sujeta a esfuerzos cortantes en su plano.

• La naturaleza de los rellenos, por el contrario, gobierna el comportamiento frente a esfuerzos cortantes de juntas abiertas, no acopladas.

• Por lo tanto, el relleno es un parámetro de la rugosidad

A efectos prácticos podemos distinguir:

• Juntas sin relleno

• Juntas con relleno (calcita, arena…)

• Juntas con relleno blando(arcilla, mica, milonitaarcilloso)

5.2 Separaci5.2 Separacióónn• La separación es la distancia entre ambos bordes de una junta. • Aunque la medición real es muy difícil, la clasificación RMR utilizauna escala muy simplificada:

Separaciones

CERRADAS < de 0,1mm (mínima que puede apreciar el ojo humano)

ALGO ABIERTAS De 0,1 a 1mm. Los bordes se ponen en contacto con un pequeño desplazamiento de corte.

ABIERTAS De 1 a 5mm.Los bordes se ponen en contacto después de un desplazamiento apreciable de corte.

MUY ABIERTAS > De 5mm. Los bordes se ponen en contacto sólo después de un gran desplazamiento de corte.

5.3. Persistencia/ Continuidad.5.3. Persistencia/ Continuidad.

• La ISMR clasifica las juntas en:

PERSISTENTES Continuas.

SUBPERSISTENTES No continuas. Varias juntas pueden unirse para formar una superficie de rotura.

NO PERSISTENTES No continuas.

•En la clasificación RMR se usan sólo las dos clases extremas.•Las juntas subpersistentes se transformas en continuas en cuanto se inicia la rotura.

5.4 Grado de meteorizaci5.4 Grado de meteorizacióónn• Grado de meteorizacion en bordes de juntas:

GRADO DENOMINACIÓN DESCOMPOSICIÓN(%)

DESCRIPCIÓN

Ia Fresca - Sin signos de meteorización

Ib Fresca - Ligera decoloración

II Algo met. <10 Decoloración general

III Bastante met. 10-15 Zonas de roca descompuesta aisladas

IV Muy met. 50-90 Descomposición general de la roca

V Completamente met. >90

Toda la roca estádescompuesta. Persiste la

estructura original

VI Suelo residual 100 Toda la roca convertida en suelo. No hay estructura

5.5 Valoraci5.5 Valoracióón cuantitativa del n cuantitativa del estado de las juntasestado de las juntas

• Las descripciones del estado de las juntas utilizadas por la clasificación RMR están claras y se adaptan bien en muchos casos a las condiciones de campo.

• Hay casos dudosos que no encajan bien. Para ellos es preferible valorar por separado cada uno de los subparámetros y sumar las valoraciones parciales para llegar al parámetro que definía la condición de las juntas

ValoraciValoracióón paramn paraméétrica parcial de las condiciones trica parcial de las condiciones de una junta (parte 1/2)de una junta (parte 1/2)

RUGOSIDAD-RELLENO VALORACIÓN PARCIAL

Muy rugosaRugosa

Algo rugosaSuave

Lisa con rellenoCon relleno blando

1098650

SEPARACIÓN SEPARACIÓN VALORACIÓN PARCIAL

CerradaAlgo abierta

AbiertaMuy abierta

<0,1 mm0,1-1 mm1-5 mm>5 mm

9750

ValoraciValoracióón paramn paraméétrica parcial de las condiciones trica parcial de las condiciones de una junta (parte 2/2)de una junta (parte 2/2)

PERSISTENCIA VALORACIÓN PARCIAL

No persistente. No continua

Subpersistente

Persistente. Continua

5

3

0

METEORIZACIÓN GRADO VALORACIÓN PARCIAL

FrescaAlgo meteorizada

Bastante meteorizadaMuy meteorizada

Completamente meteorizada

IIIIIIIVV

65300

6 Flujo de agua en las juntas6 Flujo de agua en las juntas

• La clasificación original RMR valora el agua también con otros parámetros.

• Para taludes puede utilizarse las clasificaciones descritas en las siguientes tablas.

6.1 Flujo de agua en las juntas 6.1 Flujo de agua en las juntas sin rellenosin relleno

DESCRIPCIÓN JUNTA FLUJO

Seca

Ligeramente humeda

Húmeda

Goteando

Fluyendo

Seca

Manchada

Húmeda

Mojada

Mojada

No

No

No

Ocasional

Continuo

6.1 Flujo de agua en las juntas 6.1 Flujo de agua en las juntas con rellenocon relleno

DESCRIPCIÓN RELLENO FLUJO

Seca

Ligeramente humeda

Húmeda

Goteando

Fluyendo

SecO

Húmedo

Saturado

Semilavado

Lavado

No

No

Alguna gota

Goteo

Continuo

3.7. ORIENTACI3.7. ORIENTACIÓÓN DE LAS N DE LAS JUNTAS Y DEL TALUDJUNTAS Y DEL TALUD

• Dispensión normal valores modales.

• Dispensión mayor valores extremos.

• Datos de orientación del talud difíciles de medir: Error medio de medida ± 5º (o mayor) valores modales y extremos.

Dispensión normal mínima ± 5º a 10ºDispensión normal mínima ± 5º

Error de medida ± 2ºError de medida ± 2º

BrújulaClinómetro

DIRECCIÓN DE BUZAMIENTO (0 A 360º)BUZAMIENTO (0 A 90º)