Tablas Geomecanicas

2012 UNIVERSIDAD NACIONAL

DE CAJAMARCA ORBASA

TABLAS GEOMECÁNICAS [ ]Tablas que se utilizan para la caracterización de una macizo rocoso en campo

TABLAS DETERMINATIVAS PARA LA CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DE UN MACIZO ROCOSO

ORBASA 1

Tabla 1. Corrección por la posición del martillo de Schmidt.

REBOTE (R) HACIA ABAJO HACIA ARRIBA HORIZONTAL

A= - 90° a = - 45° a = + 90° a = + 45° a = 0°

10

20

30

40

50

60

0

0

0

0

0

0

- 0.8

- 0.9

- 0.8

- 0.7

- 0.6

- 0.4

-

- 8.8

- 7.8

- 6.6

- 5.3

- 4.0

-

- 6.9

- 6.2

- 5.3

- 4.3

- 3.3

- 3.2

- 3.4

- 3.1

- 2.7

- 2.2

- 1.7

Tabla 2. Determinación de la Resistencia en Campo.

*CLASE RESISTEN

CIA

RESISTENCIA

UNIAXIAL

MPa

ÍNDICE DE

CARGA

PUNTUAL

MPa

ESTIMACIÓN DE LA

RESISTENCIA EN EL

CAMPO

EJEMPLOS

R6

Extremada

mente

Resistente

> 250 > 10

Solo se pueden romper

esquirlas de la roca con el

martillo de geólogo.

Basalto, Diabasa

Gneiss, Granito,

curacita, Chert.

R5 Muy

Resistente 100 - 250 4 – 10

Se necesitan muchos golpes

con el martillo de geólogo

para romper la muestra.

Anfibolita,

arenisca

Gneiss, Grabo.

Granodiorita,

Basalto.

R4 Resistente 50 - 100 2 – 4

Se necesita más de un golpe

con el martillo de geólogo

para romper la muestra

Caliza, Mármol

Esquisto,

arenisca.

R3

Moderada

mente

Resistente

25 - 50 1 - 2

No se puede rayar o

desconchar con una navaja,

las muestras se pueden

romper con un golpe firme

con el martillo.

Concreto,

Esquisto,

carbón,

Siltstone.

R2 Débil 5.0 - 25

**

Puede desconcharse con

dificultad con Una navaja,

se pueden hacer marcas

poca profundas golpeando

fuertemente la roca con la

punta del martillo.

Creta, marga,

Yeso, Esquisto,

Shale.

R1 Muy débil 1.0 - 5.0

Deleznable bajo golpes

fuertes con la punta del

martillo de geólogo puede

desconcharse con una

navaja.

Roca alterada,

Shale.

R0

Extremada

mente

Débil

0.25 - 1 Rayado por la uña del dedo

pulgar.

Falla delgada

rígida.

* Clases según Brown (1981).


ORBASA 2

Tabla 3. Clasificación de Deere para el macizo rocoso por el espaciamiento de las

discontinuidades.

DESCRIPCIÓN ESPACIAMIENTO ESPACIO DE JUNTAS TIPO MACIZO ROCOSO

Muy ancho

Ancho

Moderadamente cerrado

Cerrado

Muy cerrado

> 3 m

1 - 3 m

0.3 - 1 m

50 - 300 mm

< 50 mm

Sólido

Masivo

En bloques

Fracturado

Machacado

Tabla 4. Clasificación de las discontinuidades teniendo en cuenta su separación

DESCRIPCIÓN SEPARACIÓN

Abierta > 5 mm

Moderadamente abierta 1 - 5 mm

Cerrada 0.1 – 1 mm

Muy cerrada < 0.1

Figura 1. Esquema para la determinación del JRC. Barton, 1977

Tabla 5. Grados de rugosidad de las discontinuidades

RUGOSIDAD VALOR

MUY RUGOSA 99 – 100

RUGOSA 87 – 98

MODERADAMENTE RUGOSA 81 – 86

SUPERFICIE SUAVE 60 – 80

ESPEJO DE FALLA 50 – 59


ORBASA 3

Tabla 6. Grado de meteorización ISRM (1981)

TÉRMINO DESCRIPCIÓN GRADO

ROCA FRESCA

No presenta signos visibles de meteorización en la roca: tal

vez una leve decoloración en las superficies de las

discontinuidades mayores.

I

LEVEMENTE

METEORIZADA

La decoloración indica meteorización de lar roca y en las

superdicies de las discontinuidades. La roca en su totalidad

puede estar decolorada po la meteorizacon u puede estar

externamente algo más débil. Que en su condición fresca.

II

MODERADAMENTE

METEORIZADA

Menos de la mitad de la roca está descompuesta y/o

desintegrada como un suelo. La roca fresca o decolorada se

puede presentar como colpas o testigos continuos.

III

MUY

METEORIZADA

Más de la mitad de la roca está descompuesta y/o

desintegrada como un suelo. La roca fresca o decolorada se

puede presentar como colpas o testigos discontinuos.

IV

COMPLETAMENTE

METEORIZADA

Toda la roca esta descompuesta está descompuesta y/o

desintegrada como un suelo. La estructura original del

macizo aún se mantiene en gran parte intacta.

V

SUELO RESIDUAL

Toda la roca está convertida como suelo. La estructura del

macizo y la fábrica del material están destruidas. Existe un

gran cambio de volumen, sin embargo el suelo no ha sido

transportado significativamente.

VI

Tabla 7. Descripción del relleno de las discontinuidades.

RELLENO DESCRIPCIÓN

FINO Materia principalmente de grano fino con escasos fragmentos de

mayor tamaño. Presenta limos y arcilla.

MEDIO

Es aquel que presenta una mezcla de arenas o suelo y fragmentos

de roca más grueso, siendo en general los fragmentos, menores o

iguales al radio de la sección del testigo.

GRUESO

Predominantemente los fragmentos de tamaño superior al radio

del testigo, pero se presentan como trozos donde no se puede

reconstruir el cilindro original de perforación.

Tabla 8. Clasificación de las discontinuidades según su orientación

RUMBO PERPENDICULAR AL EJE RUMBO PARALELO AL

EJE DEL TÚNEL

BUZAMIENTO

0-20º

(Independiente

del Rumbo)

Dirección según

Buzamiento

Dirección contra

Buzamiento

Buzamiento

45-90º

Buzamiento

20-45º

Buzamiento

45-90º

Buzamiento

20-45º

Buzamiento

45-90º

Buzamiento

20-45º

Muy

Favorable Favorable Regular Desfavorable

Muy

Desfavorable Regular Desfavorable

Esta clasificación no es aplicable a rocas expansivas fluyentes.


ORBASA 4

RQD

∑( )

( )

Tabla 9. Calidad del macizo rocoso en función al RQD

R.Q.D (%) CALIDAD DE LA ROCA

< 25 Muy mala

25 – 50 Mala

50 – 75 Regular

75 – 90 Buena

90 – 100 Excelente

Q DE BARTON

Tabla 3. Índice de Calidad de la Roca (RQD)

ÍNDICE DE CALIDAD RQD OBSERVACIONES

A. Muy mala 0 – 25 1.- cuando RQD 10, incluyendo cero; se puede

utilizar el valor 10 para el RQD.

2.- Intervalos de 5 para RQD, ó sea 100, 95, 90 son

precisos.

B. Mala 25 – 50

C. Regular 50 – 75

D. Buena 75 – 90

E. Excelente 90 – 100

Tabla 4. Número de familias de discontinuidades.

NUMERO DE FAMILIAS OBSERVACIONES

A.- Masivo, sin o con pocas juntas 0.5 - 1

1.- Para cruces en túneles

utilizar ( 3 )

2.- Para Portales utilizar ( 2 )

B.- Una familia de juntas 2

C.- Una familia y algunas juntas ocasionales 3

D.- Dos familias de juntas 4

E.- Dos familias y algunas juntas 6

F.- Tres familias de juntas 9

G.-Tres familias y algunas juntas 12

H.-Cuatro familias o más, roca muy fracturada. 15

I.- Roca triturada terrosa 20


ORBASA 5

Tabla 5. Rugosidad de las discontinuidades

RUGOSIDAD OBSERVACIONES

- Contacto entre las dos caras de la junta

- Contacto entre las dos caras de la junta

mediante un desplazamiento lateral 10 cm

1.- Se añade 1.0 si el

espaciamiento medio juntas

es mayor de 3 m.

2.- = 0.5 se puede usar Para

juntas de fricción Planas y

que tengan alineaciones

orientadas para resistencia

mínima.

A.- Juntas discontinuas 4

B.- Junta rugosa o irregular ondulada 3

C.- Suave ondulada 2

D.- Espejo de falla, ondulada 1.5

E.- Rugosa o irregulares plana 1.5

F.- Suave plana 1

G.- Espejo de falla o superficie de fricción

plana. 0.5

- Sin contacto entre las dos caras de la junta

desplazados lateralmente

H.- Zona que contiene minerales arcillosos

de espesor suficientemente gruesa para

impedir el contacto entre las dos caras.

1

I.- Zona arenosa con grava o roca triturada

suficientemente gruesa para impedir el

contacto entre las dos caras de la junta.

1


ORBASA 6

Tabla 6. Alteración de las discontinuidades

ALTERACIÓN φ (Aprox.) OBSERVACIONES

- Contacto entre las dos caras de la junta.

1.- Los valores de φ el

ángulo De fricción

residual, se indican

como guía

aproximada de las

propiedades

mineralógicas de los

productos de la

alteración si es que

están presentes.

A.- Junta sellada, dura, sin reblandecimiento,

relleno impermeable, ej. Cuarzo. 0.75

B.- Caras de la junta únicamente manchadas. 1 25º - 35º

C.- Las caras de la junta están alteradas

ligeramente y contienen minerales no

blandos, partículas de arena, roca

desintegrada libre de arcilla.

2 25º - 30º

D.- Recubrimiento de limo o arena arcillosa,

pequeña fracción arcillosa no blanda. 3 20º - 25º

E.- Recubrimiento de minerales arcillosos

blandos o de baja fricción, ej. Caolinita,

mica, clorita, talco, y pequeñas cantidades de

arcillas expansivas, los recubrimientos son

discontinuos con espesores de 1ó 2 mm

4 8º - 16º

- Contacto entre las dos caras de la junta con

menos de 10 cm de desplazamiento lateral.

F.- Partículas de arena, roca desintegrada, libre

de arcilla. 4 25º - 30º

G.- Fuertemente sobreconsolidados, rellenos de

minerales arcillosos no reblandecidos.

Los recubrimientos son continuos menores

de 5 mm de espesor.

6 16º - 24º

H.- Sobreconsolidación media a baja,

reblandecimiento, relleno de mineral

arcilloso.

Los recubrimientos son continuos menores

de 5 mm de espesor.

8 8º - 16º

I.- Relleno de arcillas expansivas ej.

Montmorillonita, de espesor continuo de

5mm. El valor depende del porcentaje de

partículas del tamaño de la arcilla expansiva.

8 – 12 6º - 12º

- No existe contacto entre las dos caras de la

junta cuando esta es cizallada.

J.- Zonas o bandas de roca desintegrada o

machacada y arcilla.

6 – 8

8 - 12 6º - 24º

K.- Zonas blandas de arcilla limosa o arenosa

con pequeña fracción de arcilla sin

reblandecimiento.

5 6º - 24º

L.- Zonas o capas gruesas de arcilla. 10 – 13

13 - 20 6º - 24º


ORBASA 7

Tabla 14. Factor de reducción por presencia de agua en las discontinuidades.

PRESENCIA DE AGUA EN LAS

DISCONTINUIDADES

Presión del

agua (Kg / cm2)

OBSERVACIONES

A.- Excavaciones secas o de fluencia poco

importante, menos de 5 l/min. Localmente. 1 < 1

1.- Los factores de C

a E, son

estimaciones

aproximadas

aumenta si se

instalan drenes.

2.- Los problemas

especiales

causados por la

presencia de hielo

no se toman en

consideración.

B.- Fluencia o presión media, ocasional lavado

de los rellenos de las juntas. 0.66 1 - 2.5

C.- Fluencia grande o presión alta, considerable

lavado de los rellenos de las juntas. 0.33 2.5 - 10

D.- Fluencia o presión de agua

excepcionalmente altas con las voladuras

disminuyendo con el tiempo.

0.1 - 0.2 > 10

E.- Fluencia o presión de agua

excepcionalmente alta y continua, sin

disminución.

0.05 - 0.1 > 10

Tabla 15. Factor de reducción de esfuerzos.

FACTOR DE REDUCCIÓN DE ESFUERZOS SRF OBSERVACIONES

Zonas débiles que intersectan la excavación y pueden

causar caídas de bloques, según avanza la misma.

1.- Redúzcanse estos valores

SRF de 25%-50% si las

zonas de fractura solo se

intersectan pero no cruzan

la excavación.

A.- Varias zonas débiles conteniendo arcilla o roca

desintegrada químicamente, roca muy suelta alrededor

(cualquier profundidad).

10

B.- Solo una zona débil conteniendo arcilla o roca

desintegrada químicamente (profundidad de excavación

menor de 50 m.).

5

C.- Solo una zona débil conteniendo arcilla o roca

desintegrada químicamente (profundidad de excavación

mayor de 50 m.).

2.5

D.- Varias zonas de fractura en roca competente (libre de

arcilla), roca suelta alrededor (cualquier profundidad). 7.5

E.- Solo una zona fracturada en roca competente (libre de

arcilla), (profundidad de excavación menor de 50 m.). 5

F.- Solo una zona fracturada en roca competente (libre de

arcilla), (profundidad de excavación mayor de 50 m.). 2.5

G.- Juntas abiertas sueltas, muy fracturadas, etc. (cualquier

profundidad). 5

- Roca Competente, problemas de

esfuerzos. / /

2.- Para un campo virgen de

esfuerzos fuertemente

anisotrópico, medidas:

cuando 5 < / < 10,

redúzcase: a 0.8 la y el

. Cuando y >10,

redúzcase: a 0.6 la y el

.

donde:

= Resistencia

Compresiva.

= Esfuerzo a la tracción

= Esfuerzo Principal

Mayor.

H.- Esfuerzo bajo, cerca de la

superficie. > 200 > 13 2.5

I.- Esfuerzo medio. 200-10 13-0.66 1.0

J.- Esfuerzo grande, estructura muy

cerrada (generalmente favorable

para la estabilidad. Pude ser des

favorable para la estabilidad de los

hastíales)

10-5 0.66-

0.33 0.5-2

K.- Desprendimiento moderado de la

roca masiva. 5-2.5

0.33-

0.16 05-10

L.- Desprendimiento intenso de la roca

masiva. < 2.5 < 0.16 10-20


ORBASA 8

- Roca fluyente, flujo plástico de roca incompetente bajo

la influencia de altas presiones litostáticas.

= Esfuerzo Principal

Menor.

3.- Hay pocos casos reportados

donde el techo debajo de la

superficie sea menor que el

ancho del claro. Se sugiere

Que el SRF sea aumentado

de 2.5 a 5 para estos casos,

ver H

M.- Presión de flujo moderado. 5-10

N.- Presión de Flujo Intenso. 10-20

- Roca expansiva, actividad química expansiva

dependiendo de la presencia de agua.

O.- Presión de expansión Moderado. 5-10

P.- Presión de expansión Intensa. 10-15

Tabla 16. Calidad del macizo rocoso mediante el cálculo de Q

Q CALIDAD

0.001 – 0.01 Excepcionalmente mala

0.01 – 0.1 Extremadamente mala

0.1 – 1 Muy mala

1 – 4 Mala

4 – 10 Regular

10 – 40 Buena

40 – 100 Muy buena

100 – 400 Extremadamente buena

400 -1000 Excepcionalmente buena

RMR

Tabla 17. Diferencias entre RMR76 Y RMR89

PARÁMETRO RMR76 RMR89

RQD y Espaciado de las

discontinuidades 8 – 50 8 – 40

Condición de las

discontinuidades 0 – 25 0 – 30

Presencia de agua subterránea 0 – 10 0 – 15


ORBASA 9

Tabla 18. Parámetros y rango de valores para la clasificación geomecánica RMR76. Bieniawski. 1976

PARÁMETROS ESCALA DE VALORES

1

Resistencia de la

roca intacta

Carga puntual 80 kg/cm² 40 – 80 kg/cm² 20 – 40 kg/cm² 10 – 20 kg/cm² 10 kg/cm²

Compresión

simple 2000 Kg/cm²

1000 – 2000

Kg/cm²

500 – 1000

Kg/cm² 250 – 500 Kg/cm²

100 – 250

Kg/cm²

30 – 100

Kg/cm²

10 – 30

Kg/cm²

VALOR 15 12 7 4 2 1 0

2 RQD 90 – 100 % 75 – 90 % 50 – 75 % 25 – 50 % 25%

VALOR 20 17 13 8 3

3 Espaciado de Juntas 3 m 1 – 3 m 0.3 – 1 m 50 – 300 mm 50 mm

VALOR 30 25 20 10 5

4 Condición de Juntas

Muy rugosas

sin

continuidad

cerradas

Paredes de

roca dura

Ligeramente

rugosa, < 1 mm

de separación

Paredes de roca

dura

Ligeramente

rugosa, < 1 mm

de separación

Paredes de roca

suave

Espejo de falla o

relleno de espesor

< 5mm ó abiertos

1-5mm

Fisuras Continuas

Relleno blando de espesor

>5mm. ó abiertas >5 mm

Fisuras continuas

VALOR 25 20 12 6 0

5

Aguas

Subterráneas

Cant. Infiltración

10 m. de túnel Ninguna 25 litros/min

25 – 125

litros/min >125 litros/min.

Presión de agua /

Esfuer. principal Cero 0.0 – 0.2 0.2 – 0.5 0.5

Situación General Totalmente Seco Solo húmedo

agua insterst.

Ligera presión de

agua Serios problemas de agua

VALOR 10 7 4 0


ORBASA 10

Tabla 19. Parámetros y rango de valores para la clasificación geomecánica RMR89. Bieniawski. 1989

PARÁMETRO RANGO DE VALORES

1

Resistencia de la

roca intacta

Ensayo Carga

puntual > 10 MPa 4 – 10 MPa 2 – 4 MPa 1 – 2 MPa

Compresión 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 0

2 RQD 90 – 100 % 75 – 90 % 50 – 75 % 25 – 50 % < 25%

VALOR 20 17 13 8 3

3 Espaciado de las discontinuidades > 2 m 0.6 – 2 m 0.2 – 0.6 m 6 – 20 cm < 6 cm

VALOR 20 15 10 8 5

4

Est

ad

o d

e la

s d

isco

nti

nu

ida

des

Longitud de la

discontinuidad < 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

Rugosidad Muy rugosa Rugosa Ligeramente

rugosa Ondulada Suave

VALOR 6 5 3 1 0

Relleno Ninguno Relleno Duro

< 5 mm

Relleno Duro

> 5 mm

Relleno Blando

< 5 mm

Relleno Blando

> 5 mm

VALOR 6 4 2 2 0

Alteración Inalterada Ligeramente

alterada

Moderadamente

alterada Muy alterada Descompuesta

VALOR 6 5 3 1 0

VALOR 30 23 13 6 0

5

Flujo de agua en

las

discontinuidades

Relación

P agua / σ principal 0 0 – 0.1 0.1 – 0.2 0.2 – 0.5 > 0.5

Condiciones

Generales

Completamente

secas

Ligeramente

Húmedas Húmedas Goteando Agua fluyendo

VALOR 15 10 7 4 0


ORBASA 11

Tabla 20. El valor de corrección por la orientación de las discontinuidades

Orientación de rumbo y

buzamiento de las fisura

Muy

favorable Favorable Regular Desfavorable

Muy

desfavorable

Valores

Túneles

Cimentaciones

Taludes

0

0

0

- 2

- 2

- 5

- 5

- 7

- 25

- 10

- 15

- 50

- 12

- 25

- 60

El RMR se calcula sumando los valores de lo parámetros mencionados

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Tabla 21. Calidad del macizo rocoso en función del RMR

CLASE RMR CALIDAD DE LA ROCA

I 81 – 100 Muy buena

II 61 – 80 Buena

III 41 - 60 Regular

IV 21 – 40 Mala

V 0 – 20 Muy mala

CORRELACIONES ENTRE LAS CLASIFICACIONES DE BIENIAWSKI (RMR) Y

BARTON (Q)

( ) ( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

SMR

( )


ORBASA 12

Tabla 22. Factor de ajuste para las juntas (Romaña, 1992)

Donde: P = Falla Plana = Dirección de Buzamiento del talud. = Buzamiento del talud.

T = Falla por Vuelco. = Dirección de Buzamiento de las discontinuidades. = Buzamiento de las discontinuidades.

Tabla 23. Factor de ajuste según el método de excavación (Romaña, 1992)

FACTOR

MÉTODO DE EXCAVACIÓN

TALUD

NATURAL PRECORTE

VOLADURA

SUAVE

VOLADURA

NORMAL

VOLADURA

DEFICIENTE

EXCAVACIÓN

MECÁNICA

+ 15 + 10 + 8 0 - 8 0

Tabla 24.Clases de estabilidad según el SMR (Romaña, 1992)

CLASE V IV III II I

SMR 0 - 20 21 - 40 41 - 60 61 - 80 81 - 100

Descripción Muy Mala Mala Normal Buena Muy Buena

Estabilidad Totalmente Inestable Inestable Parcialmente Estable Estable Totalmente Estable

Fallas Grandes roturas por planos

continuos o por masa

Juntas o grandes

cuñas

Algunas juntas o

muchas cuñas Algunos bloques Ninguna

Tratamiento Reexcavación Corrección Sistemático Ocasional Ninguno

CASO MUY FAVORABLE FAVORABLE NORMAL DESFAVORABLE MUY DESFAVORABLE

P

T

| |

| | > 30º 30º - 20° 20º - 10º 10º - 5º < 5º

P / T 0.15 0.40 0.70 0.85 1.00

P < 20º 20º - 30º 30º - 35º 35º - 45º > 45º

0.15 0.40 0.70 0.85 1.00

T 1 1 1 1 1

P

T

> 10º

< 110º

10º - 0º

110º -120º

0º

> 120º

0º - (-10º)

---

< - 10º

---

P / T 0 -6 -25 -50 -60


ORBASA 13

Tabla 25. Estabilidad del talud en función de SMR

SMR ESTABILIDAD

81 – 100 Totalmente estable

61 – 80 Estable

41 - 60 Parcialmente estable

21 – 60 Inestable

< 20 Totalmente inestable


ORBASA 14

Tabla 26. Clasificación de la calidad del macizo rocoso según el GSI

CLASE GSI CALIDAD DE LA ROCA

I 81 – 100 Muy buena

II 61 – 80 Buena

III 41 - 60 Regular

IV 21 – 40 Mala

V 0 – 20 Muy mala


ORBASA 15

RELACIONES ENTRE GSI Y RMR

RELACIONES ENTRE GSI Y Q

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