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Universidad de Chile

Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

INFORME DE TERRENO Calificación de Macizo Rocoso

MI4060-Mecánica de Rocas

Profesor: Javier Vallejos

Sofía Rebolledo

Auxiliares:

Vicente Ortega

Gonzalo Pizarro

Ayudantes

Pía Iglesias

Rolando Arteaga

Sergio Yañez

Integrantes:

Héctor Navarro A.

Fecha Entrega:

11 de Noviembre de 2013

RESUMEN EJECUTIVO

En el presente informe de terreno se pretende estudiar y calificar un macizo rocoso a través

de diversas metodologías usadas por los profesionales en la actualidad, en base a una serie

de datos recopilados en una salida a terreno. En particular la salida a terreno mencionada se

llevó a cabo el día 16 de Octubre de 2013 y fue enfocada en estudiar el afloramiento rocoso

presente en cerro blanco.

La recopilación de los datos de terreno se realizo en forma grupal, conformándose varias

cuadrillas de modo de abarcar un espacio mayor, con el fin de obtener datos representativos

del macizo rocoso.

Los objetivos del presente informe corresponden a obtener la calificación del macizo

rocoso a través de distintos métodos de modo de analizar sus virtudes y deficiencias así

como la dispersión que se produce entre los resultados obtenidos por un método u otro,

además de significar una aproximación real a lo que podría ser el trabajo ingenieril en el

futuro.

INDICE DE CONTENIDOS

RESUMEN EJECUTIVO .......................................................................................................................... 2

INDICE DE CONTENIDOS ...................................................................................................................... 3

INDICE DE TABLAS ............................................................................................................................... 4

INDICE DE ILUSTRACIONES .................................................................................................................. 5

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 6

ANTECEDENTES ................................................................................................................................... 7

MARCO TEÓRICO ................................................................................................................................. 9

Rock Quality Designation (RQD) ...................................................................................................... 9

Rock Mass Rating (RMR) ................................................................................................................. 9

Rock Quality Index (Q) ................................................................................................................... 12

Rock Quality Index Modificado (Q´) .............................................................................................. 13

Geological Strength Index (GSI) .................................................................................................... 13

DESARROLLO Y RESULTADOS ............................................................................................................ 15

Grupo N°1 ...................................................................................................................................... 15

Grupo N°2 ...................................................................................................................................... 18

Grupo N°3 ...................................................................................................................................... 21

Grupo N°4 ...................................................................................................................................... 24

Grupo N°5 ...................................................................................................................................... 27

COMENTARIOS Y CONCLUSIONES ..................................................................................................... 30

INDICE DE TABLAS

Tabla 1: Clasificación RQD ................................................................................................................ 9

Tabla 2: Parámetros para obtención de RMR ................................................................................... 10

Tabla 3: Parámetros de calificación y puntajes ................................................................................. 10

Tabla 4: Calificación macizo rocoso e interpretación del resultado .................................................. 11

Tabla 5: Tabla para valoración del macizo rocoso según parámetro RMR ...................................... 11

Tabla 6: Clasificación macizo rocoso según parámetro "Q" ............................................................. 12

Tabla 7: Estimación de GSI para macizos rocosos de bloques ......................................................... 13

Tabla 8: Estimación GSI para macizos rocosos metamórficos ......................................................... 14

Tabla 9: Calificación Macizo Rocoso. RMR (Grupo 1) ................................................................... 17

Tabla 10: Calificación Macizo Rocoso. Q y Q’ (Grupo 1) ............................................................... 17

Tabla 11: Calificación Macizo Rocoso. GSI (Grupo 1) .................................................................... 17

Tabla 12: Calificación Macizo Rocoso. RMR (Grupo 2) ................................................................. 20











Tabla 23: Parámetros incluidos en diferentes sistemas de calificación que resultan en input

numérico ............................................................................................................................................ 30

Tabla 24: Scatter Plot todas las mediciones ...................................................................................... 31

Tabla 25: Unweighted contour plot, todos los puntos ....................................................................... 32

Tabla 26: Calificaciones promedio del macizo rocoso ..................................................................... 32

INDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Ubicación Cerro Blanco ................................................................................................ 7

Ilustración 2: Zoom sobre Cerro Blanco ............................................................................................. 8

Ilustración 3: Scatter Plot G1 ............................................................................................................ 15

Ilustración 4: Major Planes Plot G1 .................................................................................................. 15

Ilustración 5: Unweighted Contour Plot G1 ...................................................................................... 16

Ilustración 6: Weighted Contour Plot G5 .......................................................................................... 16

Ilustración 7: Scatter Plot G2 ............................................................................................................ 18

Ilustración 8: Major Planes Plot G2 .................................................................................................. 18

Ilustración 9: Unweighted Contour Plot G2 ...................................................................................... 19

Ilustración 10: Weighted Contour Plot G2 ........................................................................................ 19

Ilustración 11: Scatter Plot G3 .......................................................................................................... 21

Ilustración 12: Major Planes Plot G3 ................................................................................................ 21

Ilustración 13: Unweighted Contour Plot G3 .................................................................................... 22










INTRODUCCIÓN

En una primera etapa de un gran número de proyectos mineros, resulta de suma

importancia la obtención en terreno de las características generales de un determinado

macizo rocoso, para lo cual es común el trabajo conjunto de profesionales del área de la

Ingeniería Civil en Minas y Geología.

En particular el principal objetivo de la presente salida a terreno corresponde a la

caracterización del macizo rocoso correspondiente a los afloramientos del Cerro San

Cristóbal, específicamente en Cerro Blanco y a sus sets de sus continuidades. Como ya se

ha dado indicios, dicho trabajo es similar al realizado en las etapas preliminares del diseño

de una mina para un nuevo yacimiento, de lo que se desprende su importancia.

Por otro lado se busca analizar las diferencias en los resultados entregados por un método u

otro.

ANTECEDENTES

La recopilación de datos se llevará a cabo en Cerro Blanco, cuya ubicación se detalla en las

ilustraciones 1 y 2.

Ilustración 1: Ubicación Cerro Blanco

Ilustración 2: Zoom sobre Cerro Blanco

MARCO TEÓRICO

Rock Quality Designation (RQD)

Mide largos de trozos recuperados mayores a 10 cm, dividido por largo total del testigo.

Cuyo resultado se puede interpretar acorde a la tabla siguiente.

Tabla 1: Clasificación RQD

Una forma alternativa para obtener este parámetro es mediante el conteo de

discontinuidades (Jv), mediante la siguiente fórmula.

Rock Mass Rating (RMR)

Corresponde a la clasificación de Beniawski 1989, en que se toman en consideración los

parámetrosdetallados en la siguiente tabla, cuyos rangos de puntajes se muestran en la

misma.

Tabla 2: Parámetros para obtención de RMR

La forma de asignar el puntaje de cada factor es realizada acorde a las siguientes

directrices:

Tabla 3: Parámetros de calificación y puntajes

Tabla 4: Calificación macizo rocoso e interpretación del resultado

En terreno la información anterior para la clasificación del maciso rocoso RMR se puede

recopilar en una tabla tal como se muestra a continuación.

Tabla 5: Tabla para valoración del macizo rocoso según parámetro RMR

Rock Quality Index (Q)

El valor del índice “Q” se obtiene a través de la siguiente fórmula:

Donde:

RQD: Rock Quality Designation (%)

Jn: Número de sistemas de discontinuidades

Jr: Número de rugosidad de discontinuidades

Ja: Número de alteración de discontinuidades

Jw: Agua en discontinuidades

SRF: Factor de reducción por esfuerzos

En este método se toman en consideración principalmente tres factores.

: Tamaño de los Bloques

: Resistencia al corte entre bloques

: Esfuerzos activos

Donde el resultado se puede interpretar acorde a la siguiente tabla:

Tabla 6: Clasificación macizo rocoso según parámetro "Q"

Rock Quality Index Modificado (Q´)

El parámetro SRF es redundante cuando el sistema de calificación Q se utiliza para estimar

propiedades del macizo rocoso para el análisis de estabilidad (analíticos o numéricos).

El parámetro Jw se considera igual a uno (excavaciones relativamente secas, sin considerar

el flujo transiente de perforación y relleno). En ambientes con altas presiones de agua el

análisis de estabilidad debería incluir los efectos de presiones de agua y flujo.

Geological Strength Index (GSI)

Dependiendo del tipo de macizo rocoso, si es de bloque o metamórfico, se puede realizar

una estimación visual del GSI, por medio de las tablas 7 y 8.

Tabla 7: Estimación de GSI para macizos rocosos de bloques

Tabla 8: Estimación GSI para macizos rocosos metamórficos

El valor de GSI también puede ser obtenido a partir de los parámetros RMR y Q’, a través

de las formulas señaladas a continuación.

DESARROLLO Y RESULTADOS

En la presente sección solo se detallaran los resultados, dejando el análisis y respectivos

comentarios para la sección correspondiente.

Grupo N°1

Ilustración 3: Scatter Plot G1

Ilustración 4: Major Planes Plot G1

Ilustración 5: Unweighted Contour Plot G1

Ilustración 6: Weighted Contour Plot G5

Tabla 9: Calificación Macizo Rocoso. RMR (Grupo 1)

Parametros Rango de Valores Valoración

Resistencia a la compresión Uniaxial 100 - 250 12

RQD 93 20

Espaciamiento 0,6-2 15

Condición de Juntas

Persistencia 3 - 10 m 2

Apertura 1 - 5 mm 1

Rugosidad Lisa 1

Relleno Limpio 6

Alteración Ligeramente Alterado 5

Agua Subterránea Seco 15

RMR TOTAL RMR 77

Descripción Buena (80 - 61) Buena

Tabla 10: Calificación Macizo Rocoso. Q y Q’ (Grupo 1)

Parametros Descripcion Macizo Rocoso Valoracion

Rock Quality Desgnation (RQD) Excelente 93

Joint Set Number (Jn) 3 sets + 1 random 12

Joint Roughness Number (Jr) Plana rugosa 1,5

Joint Alteration Number (Ja) Ligeramente alterada 2

Joint Water Reduction Factor (Jw) Seco 1

Stress Reduction Factor (SRF) Esfuerzos bajos por estar en superficie 2,5

Q Barton Calidad del Macizo mala 2,325

Q' Calidad del Macizo regular 5,8125

Tabla 11: Calificación Macizo Rocoso. GSI (Grupo 1)

Structure Blocky

Surface Conditions good

GSI 60-70 (Buena)

GSI (según RMR) 72 (Buena)

GSI (según Q') 54,76 (Regular)

Grupo N°2





Resistencia a la compresión Uniaxial

25 - 50 4

RQD 50 - 75 13

Espaciamiento 0.2 - 0.6 10


Persistencia 7 m 2

Apertura 0.1-1.0 mm 4

Rugosidad Lisa 1

Relleno Blando < 5 mm 2

Alteración Moderadamente

Alterado 3


RMR TOTAL RMR 54

Descripción Regular (61-40) Regular



Rock Quality Desgnation (RQD) Calidad regular 54

Joint Set Number (Jn) 4 sets 15

Joint Roughness Number (Jr) Rugosidad Plana y suave 1

Joint Alteration Number (Ja) ligeramente alterada con patinas que no se ablandan 2

Joint Water Reduction Factor (Jw) seco (<5 L/m) 1

Stress Reduction Factor (SRF) Esfuerzos bajos por estar en superficie 1

Q Barton Calidad del Macizo mala 1,8

Q' Calidad del Macizo mala 1,8


Structure Very blocky

Surface Conditions good-fair

GSI 50 (entre 40 y 60)

(Regular)

GSI (según RMR) 49 (Regular)


Grupo N°3






100 - 250 12

RQD 75 - 90 17

Espaciamiento 0.2-0.6 10



Apertura 1 - 5 mm 1

Rugosidad Moderadamente Rugosa 3



Alterado 3


RMR TOTAL RMR 67




Rock Quality Desgnation (RQD) Buena 85


Joint Roughness Number (Jr) Rugosidad Plana y suave 1

Joint Alteration Number (Ja) Arcilla sobre consolidada 8

Joint Water Reduction Factor (Jw) seco 1

Stress Reduction Factor (SRF) Zona de debilidad que contiene arcilla 2,5

Q Barton Calidad del Macizo Muy mala 0,354

Q' Calidad del Macizo Muy mala 0,88541667


Structure Blocky


GSI 60-70 (Buena)



Grupo N°4






100 - 250 12

RQD 75 - 90 17

Espaciamiento 0.2-0.6 10



Apertura < 0.1 mm 5

Rugosidad Moderadamente Rugosa 3



Alterado 3


RMR TOTAL RMR 69




Rock Quality Desgnation (RQD) Buena 80


Joint Roughness Number (Jr) Discontinua Suave 3

Joint Alteration Number (Ja) Ligeramente alterada, patinas que no se ablandan 2



Q Barton Regular 8

Q' Regular 8


Structure Blocky - Very blocky


GSI 60 (Buena)



Grupo N°5





Rock Quality Desgnation (RQD) Poco Resistente 1


Joint Roughness Number (Jr) Discontinua Suave 3

Joint Alteration Number (Ja) Ligeramente alterada, patinas que no se ablandan 2



Q Barton Calidad del Macizo Muy mala 0,1

Q' Calidad del Macizo Muy mala 0,1


Structure Blocky

Surface Conditions fair

GSI 40-60 (Regular)


COMENTARIOS Y CONCLUSIONES

En primer lugar resulta claro que los parámetros Rock Mass Rating (RMR) y el Rock

Quality Index (Q o Q´) no consideran de la misma forma al macizo rocoso, de ahí que se

obtengan resultadas diferentes con cada metodología, en particular para el macizo rocoso

analizado se pudo apreciar que mediante RMR se obtuvo en general que la roca era buena

(salvo en el sector del grupo 2 donde arrojo que era regular), no obstante mediante el

parámetro “Q” se obtuvo que la calidad de la roca era muy mala (salvo en el sector del

grupo 4 donde se obtuvo que la roca poseía una calidad regular). Estas diferencias podrían

explicarse por el hecho de que el parámetro “Q” abarco un mayor número de factores,

específicamente el número de sets de discontinuidades y el estado de esfuerzos, tal como se

muestra en la siguiente tabla.

Tabla 23: Parámetros incluidos en diferentes sistemas de calificación que resultan en

input numérico

Respecto al parámetro GSI, se pudo observar que su calificación entrega resultados

similares al RMR en términos cualitativos. Cabe mencionar que al comparar los valores de

GSI obtenidos a partir de parámetro RMR y de Q’, se aprecio que la expresión dependiente

del parámetro Q’ arrojaba calidades menores.

Respecto a la distribución de polos graficadas por la herramienta computacional DIPS se

puede observar de las figuras 5, 9, 13, 17, 21 que en los sectores asociados a los grupos 1,

3, 4, 5, se aprecian claramente 2 discontinuidades, a diferencia del sector asociado al grupo

2 donde se aprecian más de 3 sets.

Al realizar la ponderación de Terzaghi se puede ver que las discontinuidades se resaltan con

mayor fuerza.

Al considerar todas las mediciones de todos los sectores y graficarlas se observa la

siguiente distribución:

Tabla 24: Scatter Plot todas las mediciones

Tabla 25: Unweighted contour plot, todos los puntos

Finalmente los valores promedio para el macizo rocoso para cada calificación fueron:

Tabla 26: Calificaciones promedio del macizo rocoso

Parámetro Valoración Descripción

RMR 66,750 Roca Buena

Q 2,516 Roca Mala

Q' 3,320 Roca Mala

GSI 58,000 Roca

Regular

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