Clasificaciones geomecánicas

Objetivo:

• evaluar la competición del macizo rocoso a partir de observaciones en el campo y ensayos sencillos

• definir las necesidades de sostenimientos

Metodología:

• se intenta dividir el macizo en grupos de comportamiento similar

Clasificaciones existentes:

1. R. Q. D.2. R. M. R. (Bieniawski)3. S. M. R. (Romana)4. Q (Barton et al.)5. Terzaghi6. R. S. R. (Wickham et al.)7. Protodyakonov8. Lauffer9. Louis

Índice de calidad de las rocas, RQD“rock quality designation” Deree et al. (1967)

• Se basa en la recuperación modificada de un testigo (El porcentaje de la recuperación del testigo de un sondeo)

• Depende indirectamente del número de fracturas y del grado de la alteración del macizo rocoso

Se cuenta solamente fragmentos iguales o superiores a 100 mm de longitud. El diámetro del testigo tiene que ser igual o superior a 57.4 mm y tiene que ser perforado

con un doble tubo de extracción de testigo.

100xperforada_total_longitud

)cm10_fragmentos_longitud(RQD

>Σ=

RQD (%) Calidad de roca< 25 muy mala

25 - 50 mala50 - 75 regular75 - 90 buena

90 - 100 excelente

Ejemplos:RQD = 100 RQD < 100

Formula alternativa (cuando no hay sondeos):

vJ3.3115RQD −=

Jv : numero de juntas identificadas en el macizo rocoso por m3

Clasificación de Bieniawski (R.M.R.) “rock mass rating” Z. T. Bieniawski (1979)

Se valora una serie de parámetros:

(1) Resistencia del material intacto valor máximo = 15(ensayo carga puntual o compresión simple)

(2) R.Q.D. valor máximo = 20(3) Distancia entre las discontinuidades valor máximo = 20(4) Condición de las discontinuidades valor máximo = 30(5) Agua subterránea valor máximo = 15

RMR = (1) + (2) + (3) + (4) + (5)

Clasificación de RMR (oscila entre 0 y 100):

Clase Calidad de roca RMRI muy buena 81 – 100II buena 61 – 80III regular 41 – 60IV mala 21 – 40V muy mala 0 - 20

Clasificación adaptada de Bieniawski para taludes (SMR)M. Romana Ruiz (1992)

SMR incluye cuatro factores de ajuste:

Factor de ajuste de las juntas F1: 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 relación entre los buzamientos de la junta y el talud.

Factor de ajuste según el método de excavación F4: establecido empíricamente

4321 F)FFF(RMRSMR +⋅⋅−=

Paràmetres del Rock Mass Rating (Bieniawski, 1979)

Paràmetre Rang de valors

1

Resistència de laroca intacta

Índex decàrrega puntual

> 10 MPa 4-10 MPa 2-4 MPa 1-2 MPa

Resistència a compressió simple

> 250 MPa 100-250 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa 5-25 MPa

1-5 MPa

< 1 MPa

valor 15 12 7 4 2 1 02 Qualitat del

testimoni RQD

90-100% 75-90% 50-75% 25-50% <25%

valor 20 17 13 8 33 Espaiat de les

discontinuïtats> 2m 0,6-2 m 0,2-0,6 m 6-20 cm < 6 cm

valor 20 15 10 8 5

4

Estat de lesdiscontinuïtats

Superfícies molt rugoses

No contínues

Paret inalterada

Superfícies lleument rugoses

Separació < 1mm

Paret lleument alterada

Superfícies lleument rugoses

Separació < 1mm

Paret molt alterada

Superfícies estriades o rebliment < 5mm gruix o

separació 1-5 mm

Contínues

Rebliment tou > 5 mm de gruix

oseparació > 5

mm Contínues

valor 30 25 20 10 0

5Aigua subterrània

Flux per 10 m de túnel

cap < 10 litres/min 10-25 litres/min

25-125 litres/min

> 125 litres/min

Relació Paigua/P principal

0 0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 > 0,5

Condicions Generals

Completament sec

Humit Moll Degotant Rajant

valor 15 10 7 4 0

Clasificación de Bieniawski (R.M.R.)

Valores del RMR (según Romana 1992)

Valores del SMR (Romana 1992)

Índice Q de Barton (rock mass quality)(Barton et al. 1974)

Se hace una valoración con un índice Q a partir de valores de diferentes parámetros:

SRFJ

JJ

JRQDQ w

a

r

n⋅⋅=

RQD Índice de calidad de la rocaJn número de familiasJr coeficiente de rugosidad de la juntaJa coeficiente de alteración 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 estructuralmente más desfavorables.

Clasificación de Q (oscila entre 0.001 y 1000)

Q (rock mass quality) valoración0.001 – 0.01 excepcionalmente mala

0.01 – 0.1 extremadamente mala0.1 – 1.0 muy mala1.0 – 4 mala4 – 10 regular10 – 40 buena

40 – 100 muy buena100 – 400 extremadamente buena400 - 1000 excepcionalmente buena

Q de Barton: Estimación de los parámetros

Jn número de familias valorRoca masiva 0.5 – 1Una familia de juntas 2Id. con otras juntas ocasionales 3Dos familias de juntas 4Id. con otras juntas ocasionales 6Tres familias de juntas 9Id. con otras juntas ocasionales 12Cuatro o más familias, roca muy fracturada 15Roca triturada 20

Jr coeficiente de rugosidad de la junta valorJuntas rellenas 1Juntas limpias

Discontinuas 4Onduladas, rugosas 3Onduladas, lisas 2Planas, rugosas 1.5Planas, lisas 1

Lisos o espejos de fallaOndulados 1.5Planos 0.5

Ja coeficiente de alteración de la junta valorJuntas de paredes sanas 0.75 – 1Ligera alteración 2Alteraciones arcillosas 4Con detritus arenosos 4Con detritus arcillosos pre-consolidados 6Id. Poco consolidados 8Id. Expanivos 8 – 12Milonitos de roca y arcilla 6 – 12Milonitos de arcilla limosa 5Milonitos arcillosos-gruesos 10 - 20

Jw coeficiente reductor por la presencia de agua valorExcavaciones secas o con <5 l/min localmente 1Afluencia media con lavado de algunas juntas 0.66Afluencia importante por juntas limpias 0.5Id. Con lavado de juntas 0.33Afluencia excepcional inicial, decreciente con el tiempo 0.2 – 0.1Id. mantenida 0.1 – 0.05

SRF ValorZonas débiles:

Multitud de zonas débiles o milonitos 10Zonas débiles aisladas, con arcilla o roca descompuesta (cobertura 50 m)

5

Id. con cobertura > 50 m 2.5Abundantes zonas débiles en roca competente 7.5Zonas débiles aisladas en roca competente (cobertura 50 m)

5

Id. con cobertura > 50 m 2.5Roca competente

Pequeña cobertura 2.5Cobertura media 1Gran cobertura 0.5 – 2

Terreno fluyenteCon bajas presiones 5 – 10Con altas presiones 10 – 20

Terreno expansivoCon presión de hinchamiento moderada 5 – 10Con presión de hinchamiento alta 10 - 15

Índice Q de Barton

Correlaciones entre las clasificaciones de Bieniawski (RMR) y Barton (Q)

RMR = 9 ln Q +44 Bieniawski (1976)

RMR = 13.5 log Q + 43 Rutledge (1978)

Correlación entre RMR, Q y el Módulo de deformación in-situ

Clasificación para túneles Terzaghi (1946):

Estimación de la carga del terreno (todas las distancias en pies)

Tipo Condiciones de la roca Hp (carga del terreno)1 Dura y intacta 0

2 Estratificada oesquistosa dura 0 a 0.5·B

3 Masiva,moderadamente fisurada 0 a 0.25·B

4* Moderadamente fragmentada y fisurada 0.25·B a 0.35·(B+Ht)

5* Muy fragmentada y fisurada

0.35·(B+Ht) a1.1·(B+Ht)

6* Completamente trinchada 1.1·(B+Ht)

7 Prensada,profundidad moderada

1.1·(B+Ht) a2.1·(B+Ht)

8Prensada

grande profundidad2.1·(B+Ht) a

4.5·(B+Ht)

9 ExpansivaHasta 250 pies,

independientemente del valor de (B+Ht)

* Si el túnel está sobre el nivel freático, la carga puede ser reducida un 50 % para los tipos 4 - 6.