INTRODUCCIONINTRODUCCION Las clasificaciones geomecánicas proporcionan una Las clasificaciones geomecánicas proporcionan una herramienta fundamental en la descripción y herramienta fundamental en la descripción y caracterización de macizos rocosos. Además permiten caracterización de macizos rocosos. Además permiten la comparación de índices geomecánicos con la comparación de índices geomecánicos con parámetros de diseño. La toma de datos suele parámetros de diseño. La toma de datos suele llevarse a cabo en el campo donde se miden una llevarse a cabo en el campo donde se miden una serie de parámetros geomecánicos como son la serie de parámetros geomecánicos como son la resistencia a a compresión (que puede estimarse resistencia a a compresión (que puede estimarse mediante el martillo de Schmidt o determinarse a mediante el martillo de Schmidt o determinarse a través del ensayo de resistencia a compresión través del ensayo de resistencia a compresión simple), el grado de fracturación que viene dado por simple), el grado de fracturación que viene dado por el índice RQD, la separación entre discontinuidades, el índice RQD, la separación entre discontinuidades, las condiciones hidrogeológicas, las orientaciones de las condiciones hidrogeológicas, las orientaciones de las discontinuidades respecto al talud, la abertura de las discontinuidades respecto al talud, la abertura de las juntas, el estado de las mismas, su amplitud y las juntas, el estado de las mismas, su amplitud y rugosidad, etc.rugosidad, etc.

En la práctica de la ingeniería geotécnica se han En la práctica de la ingeniería geotécnica se han determinado algunos métodos los cuales parten determinado algunos métodos los cuales parten necesariamente de caracterización y, mediante esta, necesariamente de caracterización y, mediante esta, del análisis de estabilidad de la condición de del análisis de estabilidad de la condición de equilibrio inicial o actual. Para lograr ese primer equilibrio inicial o actual. Para lograr ese primer paso, es decir, determinar las características paso, es decir, determinar las características geotécnicas del macizo rocoso, se debe efectuar una geotécnicas del macizo rocoso, se debe efectuar una descripción detallada de la(s) formaciones descripción detallada de la(s) formaciones geológicas presentes en ese medio rocoso, de la geológicas presentes en ese medio rocoso, de la estructura; del grado de meteorización, estructura; del grado de meteorización,

La estructura del macizo rocoso está relacionada La estructura del macizo rocoso está relacionada directamente a la presencia de las discontinuidades directamente a la presencia de las discontinuidades tales como las familias de fracturas, la estratificación tales como las familias de fracturas, la estratificación en rocas sedimentariasen rocas sedimentarias

y el bandeamiento o foliación en rocas metamórficas. y el bandeamiento o foliación en rocas metamórficas. La presencia de fallas tectónicas puede constituir una La presencia de fallas tectónicas puede constituir una afectación mayúscula al macizo rocoso.afectación mayúscula al macizo rocoso.

El rol que tiene la estratificación, depende de la El rol que tiene la estratificación, depende de la calidad de la roca sedimentaria, por lo general, en las calidad de la roca sedimentaria, por lo general, en las rocas más jóvenes que son las más blandas, la rocas más jóvenes que son las más blandas, la estratificación puede constituirse en un plano de estratificación puede constituirse en un plano de debilidad. Cuando en las rocas sedimentarias, debilidad. Cuando en las rocas sedimentarias, incluyendo las más antiguas, existen estratos finos, incluyendo las más antiguas, existen estratos finos, en relación a otros supra yacentes, más espesos o en relación a otros supra yacentes, más espesos o muchos más espesos, esos estratos finos constituyen muchos más espesos, esos estratos finos constituyen superficies débilessuperficies débiles

Las fracturas, son casi siempre, los planos de mayor Las fracturas, son casi siempre, los planos de mayor debilidad, ciertas familias de fracturas están vinculadas debilidad, ciertas familias de fracturas están vinculadas directamente al movimiento de cuñas o bloques de roca. En directamente al movimiento de cuñas o bloques de roca. En número de familias se fracturas presentes en un macizo es número de familias se fracturas presentes en un macizo es también es un índice que señala movilidad de las masas de también es un índice que señala movilidad de las masas de roca.roca.Se considera casi siempre que el máximo número de Se considera casi siempre que el máximo número de fracturas posibles es tres y si se tiene este valor máximo de fracturas posibles es tres y si se tiene este valor máximo de familias, la posibilidad de que exista un gran número de familias, la posibilidad de que exista un gran número de bloques discontinuos, o bloques separados, es también la bloques discontinuos, o bloques separados, es también la mayor. El caso mas desfavorable para la estabilidad de los mayor. El caso mas desfavorable para la estabilidad de los taludes en medios discontinuos puede darse cuando, además taludes en medios discontinuos puede darse cuando, además de tenerse tres familias de fracturas, se tiene estratificación. de tenerse tres familias de fracturas, se tiene estratificación. Estos casos son poco frecuentes, ya que el tiempo geológico Estos casos son poco frecuentes, ya que el tiempo geológico las transforma en masas de suelo residual, con otras las transforma en masas de suelo residual, con otras connotaciones para la estabilidad de las laderas o taludesconnotaciones para la estabilidad de las laderas o taludes

La meteorización es el agente más determinante en el comportamiento de La meteorización es el agente más determinante en el comportamiento de los macizos rocosos ya que, es evidente que, mientras más discontinuo es un los macizos rocosos ya que, es evidente que, mientras más discontinuo es un elemento, es mas atacado por el medio ambiente natural, el agua, los elemento, es mas atacado por el medio ambiente natural, el agua, los cambios de temperatura, los vientos, etc. El grado más avanzado de la cambios de temperatura, los vientos, etc. El grado más avanzado de la meteorización de las rocas es el suelo. La presencia de una gruesa capa de meteorización de las rocas es el suelo. La presencia de una gruesa capa de suelo, determina que hubo gran meteorización.suelo, determina que hubo gran meteorización.Cuando se trata de macizos rocosos en terrenos semi áridos, aun en Cuando se trata de macizos rocosos en terrenos semi áridos, aun en condiciones naturales son muy poco estables, cuando son intensamente condiciones naturales son muy poco estables, cuando son intensamente fracturados, o contienen finos estratos, con tan sólo pequeñas acciones fracturados, o contienen finos estratos, con tan sólo pequeñas acciones humanas se desestabilizan. Un clima lluvioso, aun que sea corto, produce humanas se desestabilizan. Un clima lluvioso, aun que sea corto, produce idénticos efectos.idénticos efectos.Probablemente las clasificaciones más extensamente conocidas, por lo Probablemente las clasificaciones más extensamente conocidas, por lo menos del mundo de habla inglesa, son el sistema de RMR de Bieniawski menos del mundo de habla inglesa, son el sistema de RMR de Bieniawski (1973, 1974) y el sistema de Q de Barton, Lien y Lunde (1974). Las (1973, 1974) y el sistema de Q de Barton, Lien y Lunde (1974). Las clasificaciones incluyen la información sobre la resistencia del material clasificaciones incluyen la información sobre la resistencia del material intacto de roca, el espaciamiento, el número y las propiedades superficiales intacto de roca, el espaciamiento, el número y las propiedades superficiales de las discontinuidades estructurales así como la disponibilidad de influencia de las discontinuidades estructurales así como la disponibilidad de influencia del agua subterránea, las tensiones in situ y la orientación e inclinación de del agua subterránea, las tensiones in situ y la orientación e inclinación de discontinuidades dominantes. Estas clasificaciones fueron desarrolladas discontinuidades dominantes. Estas clasificaciones fueron desarrolladas sobre todo para la estimación de los requerimientos de doporte en túneles sobre todo para la estimación de los requerimientos de doporte en túneles pero su uso se ha ampliado a otros muchos campos.pero su uso se ha ampliado a otros muchos campos.

Ambos índices de la calidad del macizo rocoso, los RMR y los Q Ambos índices de la calidad del macizo rocoso, los RMR y los Q combinan seis parámetros. Los parámetros de RMR son: combinan seis parámetros. Los parámetros de RMR son: Resistencia de la roca intacta (c); Designación de la calidad de la Resistencia de la roca intacta (c); Designación de la calidad de la roca (RQD); espaciamiento de la junta (JF); condición del agua roca (RQD); espaciamiento de la junta (JF); condición del agua subterránea (JW); y grado de ajuste para la orientación de las subterránea (JW); y grado de ajuste para la orientación de las juntas (AJO). Los seis parámetros de Q son: RQD; número juntas (AJO). Los seis parámetros de Q son: RQD; número determinado juntas (Jn); número de aspereza de la junta (Jr); determinado juntas (Jn); número de aspereza de la junta (Jr); número de alteración de la junta (Ja); factor reducción del agua de número de alteración de la junta (Ja); factor reducción del agua de la junta (Jw); y el factor de reducción de la tensión (SRF). Los la junta (Jw); y el factor de reducción de la tensión (SRF). Los detalles para asignar el grado para cada parámetro se divulgó en detalles para asignar el grado para cada parámetro se divulgó en Lin, y otros (1992b). Estos parámetros se describen brevemente Lin, y otros (1992b). Estos parámetros se describen brevemente adjunto en tres grupos: parámetros empalme-relacionados, adjunto en tres grupos: parámetros empalme-relacionados, parámetros fuerza-relacionados, y parámetros agua-relacionados.parámetros fuerza-relacionados, y parámetros agua-relacionados.Geotécnicamente la aplicación de las clasificaciones geomecánicas Geotécnicamente la aplicación de las clasificaciones geomecánicas implica la determinaciónimplica la determinaciónde los parámetros de resistencia y deformación del macizo rocoso, de los parámetros de resistencia y deformación del macizo rocoso, a través de la toma de muestras y la preparación de las rocas a través de la toma de muestras y la preparación de las rocas involucradasinvolucradas

II. OBJETIVOSII. OBJETIVOS

Con respecto al criterio de Barton:Con respecto al criterio de Barton: Presentar la definición del criterioPresentar la definición del criterio Establecer sus aplicacionesEstablecer sus aplicaciones Establecer sus limitacionesEstablecer sus limitaciones Presentar ventajas y desventajasPresentar ventajas y desventajas

III. REVISION BIBLIOGRAFICAIII. REVISION BIBLIOGRAFICA

Nick BartonNick Barton (Nació en Inglaterra en 1944 ). Vive (Nació en Inglaterra en 1944 ). Vive en Høvik, Noruega y parte del año en São Paulo, en Høvik, Noruega y parte del año en São Paulo, Brasil. Se graduó de ingeniero civil en 1966 en la Brasil. Se graduó de ingeniero civil en 1966 en la universidad de London’s King’s College, y obtuvo su universidad de London’s King’s College, y obtuvo su Ph.D. en estabilidad de taludes de roca de Imperial Ph.D. en estabilidad de taludes de roca de Imperial College en 1971. Trabajó en NGI en dos períodos, College en 1971. Trabajó en NGI en dos períodos, de 1971 a 1980 y de 1984 a 2000. Regresó luego de 1971 a 1980 y de 1984 a 2000. Regresó luego de cuatro años en los E.E.U.U. como director de la de cuatro años en los E.E.U.U. como director de la división de la presa NGI, rocas y avalancha, y fué el división de la presa NGI, rocas y avalancha, y fué el consejero técnico de NGI a partir de 1989 al 2000. consejero técnico de NGI a partir de 1989 al 2000. Es un investigador internacional bien conocido y Es un investigador internacional bien conocido y consultor en ingeniería de rocas, es el que consultor en ingeniería de rocas, es el que desarrolló el sistema-Q y co-desarrollador del desarrolló el sistema-Q y co-desarrollador del modelo constitutivo de juntas de Barton-Bandis. modelo constitutivo de juntas de Barton-Bandis.

Macizo RocosoMacizo Rocoso

Es un medio discontinuo. Es la suma Es un medio discontinuo. Es la suma total de la roca como existe en el total de la roca como existe en el lugar, considerando el material, el lugar, considerando el material, el agua subterránea, así como agua subterránea, así como empalmes, fallas, planos de empalmes, fallas, planos de debilidad, averías y las porciones debilidad, averías y las porciones intactas de la roca. intactas de la roca.

Caracterización del macizo Caracterización del macizo rocosorocoso..

Esta es una tarea de observación, mediciones y ensayos para Esta es una tarea de observación, mediciones y ensayos para obtener parámetros cuantitativos útiles al diseño ingenieril. Este obtener parámetros cuantitativos útiles al diseño ingenieril. Este proceso además se desarrolla a lo largo de todas las etapas del proceso además se desarrolla a lo largo de todas las etapas del desarrollo del proyecto, desde el diseño hasta su construcción y desarrollo del proyecto, desde el diseño hasta su construcción y operación. Según la fase de diseño se requiere estableceroperación. Según la fase de diseño se requiere establecer un nivel un nivel mínimo de caracterización. El primero es con base en mínimo de caracterización. El primero es con base en observaciones geológicas, el segundo nivel exige prospecciones observaciones geológicas, el segundo nivel exige prospecciones geofísicas y el nivel final perforaciones exploratorias, medidas y geofísicas y el nivel final perforaciones exploratorias, medidas y ensayos geotécnicos.ensayos geotécnicos.

Los parámetros geotécnicos fundamentales son la resistencia al Los parámetros geotécnicos fundamentales son la resistencia al corte, la deformabilidad, la permeabilidad y el estado original de corte, la deformabilidad, la permeabilidad y el estado original de esfuerzos, tanto para macizos en rocas duras como en rocas esfuerzos, tanto para macizos en rocas duras como en rocas blandas. En las segundas la durabilidad de las rocas y su potencial blandas. En las segundas la durabilidad de las rocas y su potencial de expansión y fluencia deben ser propiedades de primer orden.de expansión y fluencia deben ser propiedades de primer orden.

En el caso de cimentaciones los principales problemas para una En el caso de cimentaciones los principales problemas para una estructura en roca blanda son asentamientos diferenciales, rebote, estructura en roca blanda son asentamientos diferenciales, rebote, falla a lo largo del contacto estructura-roca, las altas presiones de falla a lo largo del contacto estructura-roca, las altas presiones de poros, las fugas excesivas y rara vez la falla por capacidad portante poros, las fugas excesivas y rara vez la falla por capacidad portante del macizo.del macizo.

En los taludes la altura condiciona el tipo de caracterización geotécnica, En los taludes la altura condiciona el tipo de caracterización geotécnica, como también lo hace la resistencia de la roca intacta y la geometría de como también lo hace la resistencia de la roca intacta y la geometría de las discontinuidades. Si es relevante la resistencia al corte, la las discontinuidades. Si es relevante la resistencia al corte, la deformabilidad puede tener interés por la inducción de fracturas de deformabilidad puede tener interés por la inducción de fracturas de tensión en la corona, donde el agua introducida genera situaciones de tensión en la corona, donde el agua introducida genera situaciones de inestabilidad que no existían.inestabilidad que no existían.

Las obras más difíciles de caracterizar y modelar, son las excavaciones Las obras más difíciles de caracterizar y modelar, son las excavaciones subterráneas. A diferencia de una estructura de concreto, el escenario subterráneas. A diferencia de una estructura de concreto, el escenario estructural es aleatorio e incierto y queda escondido bajo una cubierta estructural es aleatorio e incierto y queda escondido bajo una cubierta de suelo y material rocoso. Entre los problemas a resolver en el diseño de suelo y material rocoso. Entre los problemas a resolver en el diseño de túneles, que han de conducir agua a presión están el de la estabilidad de túneles, que han de conducir agua a presión están el de la estabilidad de las paredes sin agua y con ella, el grosor del refuerzo, la de las paredes sin agua y con ella, el grosor del refuerzo, la permeabilidad del macizo y la estabilidad de las laderas exteriores permeabilidad del macizo y la estabilidad de las laderas exteriores vecinas en caso de presiones hidrostáticas inducidas y de fuga de agua vecinas en caso de presiones hidrostáticas inducidas y de fuga de agua hacia los taludes y laderas.hacia los taludes y laderas.

La caracterización apropiada de loos macizos rocosos, además de ser la La caracterización apropiada de loos macizos rocosos, además de ser la base para el diseño de las obras, contribuye a la optimización del método base para el diseño de las obras, contribuye a la optimización del método constructivo, da vía al mejoramiento del macizo (anclajes, inyecciones, constructivo, da vía al mejoramiento del macizo (anclajes, inyecciones, drenaje) y permite la programación de observaciones durante el drenaje) y permite la programación de observaciones durante el funcionamiento de las obras.funcionamiento de las obras.

DISCONTINUIDADES EN DISCONTINUIDADES EN MACIZOS ROCOSOSMACIZOS ROCOSOS

Las discontinuidades están presentes en la roca y Las discontinuidades están presentes en la roca y afectan la resistencia, permeabilidad y afectan la resistencia, permeabilidad y durabilidad de la masa. Es importante evaluar la durabilidad de la masa. Es importante evaluar la geometría, naturaleza, estado y condición de las geometría, naturaleza, estado y condición de las discontinuidades, porque ellas definen la fábrica discontinuidades, porque ellas definen la fábrica estructural del macizo rocoso. Además de su estructural del macizo rocoso. Además de su génesis, la influencia en el comportamiento del génesis, la influencia en el comportamiento del macizo, exige evaluar la génesis de los rellenos, macizo, exige evaluar la génesis de los rellenos, la cantidad de agua, las cicatrices y la cantidad de agua, las cicatrices y revestimientos en las paredes por materiales revestimientos en las paredes por materiales solubles, la abertura, rugosidad y persistencia de solubles, la abertura, rugosidad y persistencia de las discontinuidades, y el número de familiaslas discontinuidades, y el número de familias

Las discontinuidades pueden ser:Las discontinuidades pueden ser:

Cuadro 1. Tipos principales de discontinuidades en macizos rocososCuadro 1. Tipos principales de discontinuidades en macizos rocosos

Origen Roca Clase Mecanismo

Genético Igneas Estructura de flujo Contactos entre coladas de lavas sucesivas

Estructura de retracción Grietas de retracción por enfriamiento

Metamórfica Foliación Por gradientes térmicos, de presión y anatexia

Sedimento Estratificación Contactos entre eventos de deposición

Físico-químico Todas Termofracturas Ciclos de calentamiento-enfriamiento o humedecimiento-secado

Halifracturas Expansión de sales y arcillas en fracturas

Gelifracturas Ciclos de congelamiento y fusión de agua

Gravedad Todas Relajación Pérdida de presión de sepultura y esfuerzos de tracción

Corte Concentración de esfuerzos horizontales en valles

Tectónico Todas Estructuras de placa Bordes constructivos, pasivos y destructivos

Fallas Rupturas con desplazamientos por esfuerzos de compresión,

tracción y corte

Diaclasas Rupturas por esfuerzos tectónicos, pero sin desplazamiento de

bloques

Fracturas de pliegues Radiales en la zona de tracción y de corte en la parte interna de la

charnela

Biológico Todas Acción de las raíces Penetración y crecimiento de las raíces de los árboles

Adaptado de Alvaro J. González G. Universidad Nacional, 1995.

Genéticas o primarias.Genéticas o primarias. Son discontinuidades Son discontinuidades asociadas a estructuras de flujo y a fenómenos de asociadas a estructuras de flujo y a fenómenos de retracción térmica en las rocas ígneas, a la foliación en retracción térmica en las rocas ígneas, a la foliación en algunas rocas metamórficas y a la estratificación en las algunas rocas metamórficas y a la estratificación en las sedimentarias. Son contemporáneas con la formación sedimentarias. Son contemporáneas con la formación de la roca.de la roca.

Termoquímicas.Termoquímicas. Estas discontinuidades, de carácter Estas discontinuidades, de carácter secundario, pueden ocurrir después de formada la roca secundario, pueden ocurrir después de formada la roca por causa del medio externo, como la termofracturación por causa del medio externo, como la termofracturación por gradiente térmico, gelifracturación por agua-hielo, por gradiente térmico, gelifracturación por agua-hielo, halifracturación por sales y argilofracturación por halifracturación por sales y argilofracturación por arcillas.arcillas.

Gravitacionales y tectónicas.Gravitacionales y tectónicas. Son discontinuidades Son discontinuidades secundarias asociadas a esfuerzos gravitatorios como secundarias asociadas a esfuerzos gravitatorios como grietas de tracción, o a esfuerzos tectónicos donde se grietas de tracción, o a esfuerzos tectónicos donde se incluyen diaclasas, fallas y estructuras de placas incluyen diaclasas, fallas y estructuras de placas tectónicastectónicas

Sistemas de diaclasasSistemas de diaclasas. Los métodos para recolectar información de . Los métodos para recolectar información de discontinuidades son inexactos y entre ellos la brújula y la discontinuidades son inexactos y entre ellos la brújula y la construcción del plano o el mapa y la topografía son los más construcción del plano o el mapa y la topografía son los más generalizados. La descripción de las perforaciones es útil cuando hay generalizados. La descripción de las perforaciones es útil cuando hay control de verticalidad y orientación, acompañados de una buena control de verticalidad y orientación, acompañados de una buena descripción de muestras.descripción de muestras.

Una familia de diaclasas es un grupo de diaclasas con igual Una familia de diaclasas es un grupo de diaclasas con igual orientación y varias familias presentes en un macizo, intersecándose, orientación y varias familias presentes en un macizo, intersecándose, se denominan sistema de diaclasas del macizose denominan sistema de diaclasas del macizo

Figura 1. Estratificación y esquistosidad en el caso de un túnel. A. Discontinuidades horizontales, B. discontinuidades verticales, C. discontinuidades oblicuas. Adaptado del curso de geología de Juan Montero, U. Nal.

Las diaclasas pueden ser abiertas o cerradas y estar cementadas o no. También pueden ser paralelas a los planos de estratificación (rocas sedimentarias) o de clivaje (rocas metamórficas).Por regla general un macizo tiene tres familias de fracturas o diaclasas asociadas a esfuerzos y cuando hay más de tres es porque existe superposición de esfuerzos.

Parámetros de las discontinuidadesParámetros de las discontinuidades. Los parámetros de descripción de las . Los parámetros de descripción de las discontinuidades son diez.discontinuidades son diez.

- Orientación- Orientación. Es la posición espacial y se da con el rumbo y buzamiento de la . Es la posición espacial y se da con el rumbo y buzamiento de la superficie de discontinuidad. Es importante ver la actitud de los bloques y fracturas superficie de discontinuidad. Es importante ver la actitud de los bloques y fracturas para efectos de estabilidad.para efectos de estabilidad.

- Espaciamiento- Espaciamiento. Es la distancia perpendicular entre dos discontinuidades de una . Es la distancia perpendicular entre dos discontinuidades de una misma familia. Debe advertirse que el espaciamiento aparente, el que muestra en misma familia. Debe advertirse que el espaciamiento aparente, el que muestra en superficie la roca, por regla general es mayor que el real. Se utiliza el promedio.superficie la roca, por regla general es mayor que el real. Se utiliza el promedio.

- Persistencia- Persistencia. Es la longitud de la traza de una discontinuidad en un afloramiento . Es la longitud de la traza de una discontinuidad en un afloramiento (se trabaja estadísticamente y con criterios probabilísticos como el espaciamiento). (se trabaja estadísticamente y con criterios probabilísticos como el espaciamiento). Cuando hay persistencia se garantiza el flujo de agua a través de la masa.Cuando hay persistencia se garantiza el flujo de agua a través de la masa.

- Rugosidad- Rugosidad. Se alude a la rugosidad de la superficie y a la ondulación de la . Se alude a la rugosidad de la superficie y a la ondulación de la discontinuidad, pues ambos afectan la resistencia del macizo rocoso. Una alta discontinuidad, pues ambos afectan la resistencia del macizo rocoso. Una alta rugosidad aumenta la resistencia a la fricción.rugosidad aumenta la resistencia a la fricción.

- Resistencia de las paredes de la discontinuidad- Resistencia de las paredes de la discontinuidad. Generalmente es la . Generalmente es la resistencia a la compresión no confinada, pues es una buena medida de la resistencia a la compresión no confinada, pues es una buena medida de la alteración de las paredes de la discontinuidad. La resistencia aumenta con la alteración de las paredes de la discontinuidad. La resistencia aumenta con la presencia de dientes de roca en la discontinuidad.presencia de dientes de roca en la discontinuidad.

- AberturaAbertura. Es la distancia perpendicular entre las paredes de las . Es la distancia perpendicular entre las paredes de las distancias de las diaclasas cuando estas no tienen relleno (sólo distancias de las diaclasas cuando estas no tienen relleno (sólo agua o aire). Hay diaclasas cerradas.agua o aire). Hay diaclasas cerradas.

- RellenoRelleno. Alude al material entre las paredes de la discontinuidad, . Alude al material entre las paredes de la discontinuidad, casi siempre más blando que el macizo rocoso. Un parámetro en el casi siempre más blando que el macizo rocoso. Un parámetro en el material de relleno es su grado de cementación.material de relleno es su grado de cementación.

- FlujoFlujo. Agua presente en la discontinuidad que se encuentra libre o . Agua presente en la discontinuidad que se encuentra libre o en movimiento. Se describe por el caudal y debe evaluarse si el en movimiento. Se describe por el caudal y debe evaluarse si el agua brota o no con presión.agua brota o no con presión.

- Número de familias presentesNúmero de familias presentes. Es indicativo del grado de . Es indicativo del grado de fracturamiento del macizo y depende de la dirección y tipo de fracturamiento del macizo y depende de la dirección y tipo de esfuerzos. El menor número de familias en un macizo es tres; esfuerzos. El menor número de familias en un macizo es tres; también las familias presentan características distintivas, no también las familias presentan características distintivas, no solamente en dirección y espaciamiento sino también en solamente en dirección y espaciamiento sino también en condiciones de relleno, caudal e incluso edad y tipo de esfuerzos condiciones de relleno, caudal e incluso edad y tipo de esfuerzos que la origina.que la origina.

Tamaño de bloquesTamaño de bloques..

El que se cuantifica con algunas metodologías específicas. El que se cuantifica con algunas metodologías específicas. Deben identificarse además los bloques críticos: aquellos Deben identificarse además los bloques críticos: aquellos que tienen tamaños finitos y posibilidad de desprenderse.que tienen tamaños finitos y posibilidad de desprenderse.

Figura 2. Muestra los distintos componentes de un macizo rocoso

ESTABILIDAD DEL MACIZOESTABILIDAD DEL MACIZO

Estabilidad generalEstabilidad general. En un macizo rocoso se evalúa el . En un macizo rocoso se evalúa el material rocoso, el sistema de diaclasas, las condiciones del material rocoso, el sistema de diaclasas, las condiciones del agua y las condiciones de esfuerzos.agua y las condiciones de esfuerzos.

En el material rocoso se evalúa laa compresión inconfinada y En el material rocoso se evalúa laa compresión inconfinada y la resistencia a la tracción utilizando núcleo de prueba. En el la resistencia a la tracción utilizando núcleo de prueba. En el sistema de diaclasas se evalúan los parámetros señalados de sistema de diaclasas se evalúan los parámetros señalados de rugosidad, separación (distancia), abertura (tamaño de rugosidad, separación (distancia), abertura (tamaño de bloques), rellenos, orientación (número de familias), bloques), rellenos, orientación (número de familias), persistencia y continuidad. En las condiciones del agua se persistencia y continuidad. En las condiciones del agua se evalúan la cantidad y los efectos del agua. También las evalúan la cantidad y los efectos del agua. También las características físicas y químicas de agua, y las modificaciones características físicas y químicas de agua, y las modificaciones del caudal en el tiempo pueden importar. En las condiciones del caudal en el tiempo pueden importar. En las condiciones de esfuerzos se evalúan, en cantidad, rata y dirección, los de esfuerzos se evalúan, en cantidad, rata y dirección, los cambios en la masa y los cambios en la carga. Aquí es posible cambios en la masa y los cambios en la carga. Aquí es posible considerar la necesidad de estudios de sismicidad local.considerar la necesidad de estudios de sismicidad local.

Figura 3. Aptitud de una estructura geológica y la dirección de un túnel. . La falla va con el túnel, B. y D. la falla no corta el túnel, C. la falla corta transversalmente el túnel, E. y F. el túnel se encuentra en un anticlinal, G. y H. el túnel cruza un sinclinal. Adaptado de Pedro Hernández, Conceptos de Geología Estructural.

Es importante notar la diferencia en los casos A y C. Se supone que C. es más favorable que A. porque la zona de fracturamiento intenso donde el túnel requiere blindaje es sólo una sección del túnel. En los sinclinales G. y H. se puede prever concentración de agua fluyendo hacia el túnel. Es más crítico G. que H. Los anticlinales E. y F. ofrecen mejores condiciones de autosoporte que las que ofrecen los sinclinales.

Una segunda consideración, es la aanisotropía de tipo Una segunda consideración, es la aanisotropía de tipo litológico: en el primer caso a ambos lados de la falla las litológico: en el primer caso a ambos lados de la falla las rocas no coinciden en razón del desplazamiento que esta rocas no coinciden en razón del desplazamiento que esta supone; en el segundo caso los sinclinales y anticlinales son supone; en el segundo caso los sinclinales y anticlinales son estructuras propias de ambientes sedimentarios, y esto estructuras propias de ambientes sedimentarios, y esto supone la presencia de estratos. En uno y otro caso existiera supone la presencia de estratos. En uno y otro caso existiera la posibilidad de encontrar rocas con propiedades diferentes la posibilidad de encontrar rocas con propiedades diferentes que contrastan como parámetros de diseño (permeabilidad, que contrastan como parámetros de diseño (permeabilidad, resistencia, plasticidad, alterabilidad, etc.).resistencia, plasticidad, alterabilidad, etc.).Auscultación y control de túneles y galeríasAuscultación y control de túneles y galerías. El proceso . El proceso apunta a observar la dinámica de los procesos en la masa apunta a observar la dinámica de los procesos en la masa rocosa y con respecto a la galería, particularmente rocosa y con respecto a la galería, particularmente esfuerzos, deformaciones y degradaciones por agentes esfuerzos, deformaciones y degradaciones por agentes ambientales. El propósito es garantizar la estabilidad y ambientales. El propósito es garantizar la estabilidad y servicio de la estructura.servicio de la estructura.El El nivel de alarmanivel de alarma es diferente en minas que en casas de es diferente en minas que en casas de máquinas pues en las primeras hay cuasiestabilidad (factor máquinas pues en las primeras hay cuasiestabilidad (factor de seguridad cercano a 0,9), mientras en casas de máquinas de seguridad cercano a 0,9), mientras en casas de máquinas el factor de seguridad es 7 u 8.el factor de seguridad es 7 u 8.En las minas hay procesos de avance del frente y extracción En las minas hay procesos de avance del frente y extracción de materiales, en el primero el factor de seguridad es 3 y en de materiales, en el primero el factor de seguridad es 3 y en el de extracción 0,7 a 0,9. Eso supone que las características el de extracción 0,7 a 0,9. Eso supone que las características del macizo son malas y se puede utilizar poca voladura del macizo son malas y se puede utilizar poca voladura obteniendo economías.obteniendo economías.

La auscultación debe basarse en una base amplia de datos La auscultación debe basarse en una base amplia de datos manejables estadísticamente y las medidas deben hacerse, manejables estadísticamente y las medidas deben hacerse, desde que se abre el frente a auscultar. Estas son al principio desde que se abre el frente a auscultar. Estas son al principio medidas cada hora, más tarde medidas diarias y por último medidas cada hora, más tarde medidas diarias y por último medidas cada seis meses que nunca podrán suspenderse.medidas cada seis meses que nunca podrán suspenderse.La previsión de eventos es compleja porque son muchos los La previsión de eventos es compleja porque son muchos los parámetros y difícil su integración. Por ejemplo datos parámetros y difícil su integración. Por ejemplo datos geológicos, hidrológicos y geotécnicos; datos topográficos; geológicos, hidrológicos y geotécnicos; datos topográficos; aspectos geométricos, aspectos técnicos como métodos de aspectos geométricos, aspectos técnicos como métodos de avance, tipos de soportes y revestimientos; además avance, tipos de soportes y revestimientos; además modificación del estado inicial de esfuerzos.modificación del estado inicial de esfuerzos.El modelo exige la determinación de ensayos de laboratorio y El modelo exige la determinación de ensayos de laboratorio y de medidas in situ. El ajuste del modelo o de las hipótesis de medidas in situ. El ajuste del modelo o de las hipótesis supone la confrontación de resultados de observación directa. supone la confrontación de resultados de observación directa. La auscultación depende del tipo de roca, magnitud y La auscultación depende del tipo de roca, magnitud y dirección de esfuerzos, métodos de avance, sostenimiento de dirección de esfuerzos, métodos de avance, sostenimiento de la galería y el recurso humano.la galería y el recurso humano.Si los materiales fallan por esfuerzos o deformaciones, para la Si los materiales fallan por esfuerzos o deformaciones, para la auscultación interesa la deformación. La medida de esfuerzos auscultación interesa la deformación. La medida de esfuerzos y deformaciones siempre es diferente desde el punto de vista y deformaciones siempre es diferente desde el punto de vista espacial. Los esfuerzos suponen mediciones por áreas o espacial. Los esfuerzos suponen mediciones por áreas o volúmenes y las deformaciones, la medición puntual. De todas volúmenes y las deformaciones, la medición puntual. De todas maneras el puente para conocer los esfuerzos a partir de la maneras el puente para conocer los esfuerzos a partir de la magnitud y la dirección de las deformaciones es el módulo de magnitud y la dirección de las deformaciones es el módulo de Young.Young.

Hay métodos de auscultación visuales e instrumentales (métodos sencillos Hay métodos de auscultación visuales e instrumentales (métodos sencillos y complejos). Los y complejos). Los métodos visualesmétodos visuales, aunque no cuantifican, son , aunque no cuantifican, son económicos, recomendados y significativos. Su ventaja es que permite la económicos, recomendados y significativos. Su ventaja es que permite la cualificación y extrapolación de las deformaciones. Las medidas visuales cualificación y extrapolación de las deformaciones. Las medidas visuales incluyen caída de bloques pequeños, generación y avance de grietas, incluyen caída de bloques pequeños, generación y avance de grietas, formación de vientres y vacíos, deslizamiento de elementos de soporte, formación de vientres y vacíos, deslizamiento de elementos de soporte, punzonamiento del piso, presencia de humedad e infiltraciones, punzonamiento del piso, presencia de humedad e infiltraciones, observación de bloques críticos, oxidación de los elementos del soporte, observación de bloques críticos, oxidación de los elementos del soporte, gases, etc.gases, etc.Las Las medidas instrumentalesmedidas instrumentales varían en costos. Las económicas y rápidas varían en costos. Las económicas y rápidas son: para deformaciones, las de convergencias (cierre de diámetros), la de son: para deformaciones, las de convergencias (cierre de diámetros), la de expansiones (hechas con gatos), los grietómetros (pie de rey), la altura expansiones (hechas con gatos), los grietómetros (pie de rey), la altura rectante (entre techo y piso); para esfuerzos, celdas de carga (miden rectante (entre techo y piso); para esfuerzos, celdas de carga (miden esfuerzos por deformación) y gato plano; y para velocidad, la microsísmica esfuerzos por deformación) y gato plano; y para velocidad, la microsísmica que mide las diferencias de tiempo de arribo de ondas provocadas. Las que mide las diferencias de tiempo de arribo de ondas provocadas. Las medidas de costo intermedio son las que se toman con estratoscopio medidas de costo intermedio son las que se toman con estratoscopio (especie de periscopio para introducir en rotos). Las medidas costosas y (especie de periscopio para introducir en rotos). Las medidas costosas y demoradas son el radiofor, distofor, telemetría, distanciómetro (todas para demoradas son el radiofor, distofor, telemetría, distanciómetro (todas para deformaciones), el overcoring (mide esfuerzo y deformación sobre deformaciones), el overcoring (mide esfuerzo y deformación sobre perforaciones) y el doorstopper (que mide esfuerzos).perforaciones) y el doorstopper (que mide esfuerzos).Uno de los Uno de los erroreserrores de la auscultación es que la medición no es de la auscultación es que la medición no es sistemática. Las características del comportamiento del macizo y la sistemática. Las características del comportamiento del macizo y la estructura no están siempre bien definidas y por ello no se instalan los estructura no están siempre bien definidas y por ello no se instalan los instrumentos debidos. Es frecuente la falta de experiencia para la correcta instrumentos debidos. Es frecuente la falta de experiencia para la correcta instalación y lectura de los instrumentos o para su corrección. También la instalación y lectura de los instrumentos o para su corrección. También la falta de interés en las condiciones geológicas y en la necesidad del control, falta de interés en las condiciones geológicas y en la necesidad del control, como las instalaciones tardías y la falta de mediciones (que no se como las instalaciones tardías y la falta de mediciones (que no se ejecutan), aunque existan los instrumentosejecutan), aunque existan los instrumentos

Planicies, montañas y mesetas en la superficie de la Tierra, Planicies, montañas y mesetas en la superficie de la Tierra, muestran rasgos estructurales con características propias; muestran rasgos estructurales con características propias; esos rasgos son llamados pliegues, fracturas (fallas o esos rasgos son llamados pliegues, fracturas (fallas o diaclasas) y contactos (discordancias), además de los diaclasas) y contactos (discordancias), además de los mantos de corrimiento.mantos de corrimiento.

Rumbo y buzamientoRumbo y buzamiento. La disposición o geometría de un . La disposición o geometría de un rasgo estructural se anuncia con dos parámetros: el rumbo rasgo estructural se anuncia con dos parámetros: el rumbo o dirección y el buzamiento o echado.o dirección y el buzamiento o echado.

- Rumbo- Rumbo. Supóngase un plano inclinado del cual se . Supóngase un plano inclinado del cual se pueden dibujar las curvas del nivel (CN), perpendiculares a pueden dibujar las curvas del nivel (CN), perpendiculares a la línea de máxima pendiente (ZL); Fig. 74. la línea de máxima pendiente (ZL); Fig. 74.

El rumbo será el ángulo horizontal El rumbo será el ángulo horizontal que hace una curva de que hace una curva de nivel del plano inclinado (CN) con la Norte‑Sur, de tal nivel del plano inclinado (CN) con la Norte‑Sur, de tal manera que el ángulo sea agudo. manera que el ángulo sea agudo.

RASGOS ESTRUCTURALESRASGOS ESTRUCTURALES

Figura 4. Plano inclinado: este plano inclinado representa una superficie de falla o cualquier otro rasgo estructural. El ángulo con la norte es horizontal y el ángulo alfa, vertical.

En el rumbo antes del valor angular va la letra N o S, según el extremo del meridiano de origen sea norte o sur, y después del ángulo va la letra E o W dependiendo del cuadrante (Este u Oeste) hacia donde avance la curva de nivel (CN).

- Buzamiento- Buzamiento. La línea de máxima pendiente (ZL) muestra la . La línea de máxima pendiente (ZL) muestra la trayectoria de las aguas lluvias sobre el plano inclinado. Esa línea y trayectoria de las aguas lluvias sobre el plano inclinado. Esa línea y también el plano tienen por buzamiento el ángulo también el plano tienen por buzamiento el ángulo medido con medido con relación al horizonte.. Después del ángulo relación al horizonte.. Después del ángulo se escriben dos letras se escriben dos letras consecutivas, la primera N o S y la segunda E o W, de tal manera consecutivas, la primera N o S y la segunda E o W, de tal manera que quede registrado el cuadrante hacia el cual el plano inclinado que quede registrado el cuadrante hacia el cual el plano inclinado se deprime, es decir, hacia el cual avanza la línea de máxima se deprime, es decir, hacia el cual avanza la línea de máxima pendiente (ZL). Como las curvas de nivel (CN) y las de máxima pendiente (ZL). Como las curvas de nivel (CN) y las de máxima pendiente (ZL) son perpendiculares, una de las dos letras pendiente (ZL) son perpendiculares, una de las dos letras cardinales para el buzamiento (cardinales para el buzamiento (), será igual a otra de las que tiene ), será igual a otra de las que tiene el rumbo (el rumbo ().).Si al rumbo de una línea se le cambian las dos letras cardinales, se Si al rumbo de una línea se le cambian las dos letras cardinales, se produce un giro de 180produce un giro de 180; si se le cambia una sola letra, se producirá ; si se le cambia una sola letra, se producirá un giro de 90un giro de 90..- Buzamiento aparente- Buzamiento aparente. Obsérvese en la fig. 74 (plano inclinado) . Obsérvese en la fig. 74 (plano inclinado) la línea ZL' (en diagonal), esta hace un ángulo la línea ZL' (en diagonal), esta hace un ángulo ' con el horizonte ' con el horizonte (no dibujado) ángulo menor que a y que es llamado ángulo de (no dibujado) ángulo menor que a y que es llamado ángulo de buzamiento aparente.buzamiento aparente.Para el mismo plano, hay muchos buzamientos aparentes Para el mismo plano, hay muchos buzamientos aparentes ', ', medido cualquiera de ellos sobre una línea no perpendicular a la medido cualquiera de ellos sobre una línea no perpendicular a la curva de nivel CN, pero ninguno de ellos será superior al curva de nivel CN, pero ninguno de ellos será superior al buzamiento real buzamiento real , que es el de la línea ZL de la figura anterior., que es el de la línea ZL de la figura anterior.

ROCK QUALITY DESIGNATION ROCK QUALITY DESIGNATION (RQD) (DEERE 1964)(RQD) (DEERE 1964)

La designación de la calidad de la roca (RQD) fue La designación de la calidad de la roca (RQD) fue introducida en los años 60, como una tentativa de introducida en los años 60, como una tentativa de cuantificar calidad total de la roca. La tabla 2a cuantificar calidad total de la roca. La tabla 2a reproduce la expresión propuesta de la clasificación reproduce la expresión propuesta de la clasificación de la calidad de la masa de la roca según RQD.de la calidad de la masa de la roca según RQD.

RQD representa solamente el grado de fractura de RQD representa solamente el grado de fractura de la masa de la roca. No explica la fuerza de la roca o la masa de la roca. No explica la fuerza de la roca o características mecánicas u otras características características mecánicas u otras características geomecánicas de las juntas. Por lo tanto, RQD geomecánicas de las juntas. Por lo tanto, RQD refleja parcialmente la calidad de la masa de la refleja parcialmente la calidad de la masa de la roca.roca.

Table 2a Rock mass quality classification according Table 2a Rock mass quality classification according to RQDto RQD

RQD ha sido aceptado ampliamente como medida del grado de fracturamiento de la masa de la roca. Su parámetro se ha utilizado en los sistemas de clasificación de la masa de la roca, incluyendo el RMR y los sistemas-Q.Espaciamientos de las juntas: Los espaciamientos fueron estimados a partir del RQD para cada categoría de calidad del macizo rocoso basada en la relación propuesta por Hudson y Priest (1979). Esta relación asume que las juntas son el factor principal en la determinación del RQD:

Donde l = frecuencia total de las juntas (unidades por metro).

El sistema QEl sistema Q El sistema-Q fue desarrollado como un El sistema-Q fue desarrollado como un

índice de la calidad para un túnel en la roca índice de la calidad para un túnel en la roca por el instituto geotécnico noruego (NGI) por el instituto geotécnico noruego (NGI) (Barton y otros 1974). El sistema fue basado (Barton y otros 1974). El sistema fue basado en la evaluación de una gran cantidad de en la evaluación de una gran cantidad de antecedentes de estabilidad en la antecedentes de estabilidad en la excavación subterránea, y es un índice para excavación subterránea, y es un índice para la determinar la calidad del macizo rocoso la determinar la calidad del macizo rocoso al hacer un túnel. El valor numérico de este al hacer un túnel. El valor numérico de este índice Q se define por: índice Q se define por:

Donde:Donde: RQD : Rock Quality DesignationRQD : Rock Quality Designation Jn : Joint Set Number, Índice de diaclasado que tiene Jn : Joint Set Number, Índice de diaclasado que tiene

en cuenta el en cuenta el número de Familias.número de Familias. Jr : Joint roughness number, índice de rugosidad de las Jr : Joint roughness number, índice de rugosidad de las

juntas. juntas. Ja : Joint alteration number, índice de alteración de las juntas.Ja : Joint alteration number, índice de alteración de las juntas. Jw : Joint water reduction factor, factor de reducción por Jw : Joint water reduction factor, factor de reducción por

presencia de agua en las juntas.presencia de agua en las juntas. SRF : Stress reduction factor, factor de reducción por esfuerzos. SRF : Stress reduction factor, factor de reducción por esfuerzos.

El valor de Q es considerado como una función de solo tres El valor de Q es considerado como una función de solo tres

parámetros que miden:parámetros que miden: (a) Tamaño del bloque: RQD / Jn(a) Tamaño del bloque: RQD / Jn (b) Esfuerzo de corte entre bloques Jr / Ja(b) Esfuerzo de corte entre bloques Jr / Ja (c) Esfuerzo activo Jw / SRF (c) Esfuerzo activo Jw / SRF

Los parámetros y rangos del sistema-Q se presentan en la Los parámetros y rangos del sistema-Q se presentan en la tabla 3a. La clasificación del sistema-Q muestra la calidad tabla 3a. La clasificación del sistema-Q muestra la calidad de la roca, se muestra en la tabla 3b. El valor de Q es de la roca, se muestra en la tabla 3b. El valor de Q es aplicado para estimar la capacidad de soporte para una aplicado para estimar la capacidad de soporte para una medida dada y un uso dado, como se muestra en la 3a. medida dada y un uso dado, como se muestra en la 3a.

Tabla 3a Rock mass classification Q system

Tabla 3b. Rock mass quality rating according to Q values

SOSTENIMIENTO DEL TUNEL SOSTENIMIENTO DEL TUNEL SEGUN BARTON SEGUN BARTON

En función al tipo de roca, y la dimensión del túnel, En función al tipo de roca, y la dimensión del túnel, Barton presenta un método “empírico” para Barton presenta un método “empírico” para estimar los soportes en un túnel, que varía desde estimar los soportes en un túnel, que varía desde anclajes ocasionales, hormigón proyectado con y anclajes ocasionales, hormigón proyectado con y sin malla metálica hasta hormigón moldeado con sin malla metálica hasta hormigón moldeado con acero de refuerzo, para este fin utilizamos el acero de refuerzo, para este fin utilizamos el siguiente ábaco:siguiente ábaco:

RUGOSIDAD.-RUGOSIDAD.- La rugosidad mide la facilidad que La rugosidad mide la facilidad que presenta una junta al deslizamiento a favor de su presenta una junta al deslizamiento a favor de su plano. Barton ha elaborado una expresión que plano. Barton ha elaborado una expresión que permite calcular el ángulo de rozamiento de la permite calcular el ángulo de rozamiento de la junta a partir de su rugosidad:junta a partir de su rugosidad:

Donde,Donde,p: Ángulo de rozamiento de picop: Ángulo de rozamiento de picoJRC: Joint Roughness Coefficient.JRC: Joint Roughness Coefficient.JCS: Joint Wall Compression Strenght, que es la JCS: Joint Wall Compression Strenght, que es la

resistencia a compresión simple de las paredes de resistencia a compresión simple de las paredes de roca junto a la discontinuidad.roca junto a la discontinuidad.

n: Tensión normal efectiva (sin contar la presión de n: Tensión normal efectiva (sin contar la presión de agua) que actúa perpendicularmente al plano de agua) que actúa perpendicularmente al plano de la junta.la junta.

r: Ángulo de rozamiento residual, se puede tomar r: Ángulo de rozamiento residual, se puede tomar como 30°.como 30°.

Barton y otros (1973, 1976, 1977, 1990) estudiaron Barton y otros (1973, 1976, 1977, 1990) estudiaron el comportamiento de las discontinuidades de las el comportamiento de las discontinuidades de las rocas y propusieron la siguiente ecuación para la rocas y propusieron la siguiente ecuación para la envolvente de resistencia al corte:envolvente de resistencia al corte:

Donde,Donde,JRC = coeficiente de rugosidad de la roca;JRC = coeficiente de rugosidad de la roca;JCS = coeficiente de resistencia a la compresión.JCS = coeficiente de resistencia a la compresión.El coeficiente de rugosidad de una discontinuidad JRC El coeficiente de rugosidad de una discontinuidad JRC

es un número estimado a través de la comparación es un número estimado a través de la comparación entre la apariencia de la superficie de la junta y los entre la apariencia de la superficie de la junta y los perfiles indicados en la Figura 8 (ISRM,1981). La perfiles indicados en la Figura 8 (ISRM,1981). La Figura 9 también permite estimar el coeficiente JRC Figura 9 también permite estimar el coeficiente JRC a través de un examen visual de las a través de un examen visual de las discontinuidades.discontinuidades.

Figura 8. Estimación de JRC (Barton y Choubey, 1977)

El coeficiente JCS debe ser estimado de El coeficiente JCS debe ser estimado de acuerdo con el método sugerido por la acuerdo con el método sugerido por la International Society for Rock International Society for Rock Mechanics (ISRM, 1978). El Mechanics (ISRM, 1978). El esclerómetro de Schmidt fue propuesto esclerómetro de Schmidt fue propuesto por Deere e Miller (1966) para estimar por Deere e Miller (1966) para estimar a resistencia a la compresión de la a resistencia a la compresión de la superficie de una junta, conforme se superficie de una junta, conforme se muestra en la Figura 10. muestra en la Figura 10.

Figura 9. Método alternativo para estimar JRC (Barton, 1982)

Figura 10. Estimación de la resistencia a la compresión de la superficie de una junta usando el esclerómetro de Schmidt

Corrección de JRC y JCS debido a Corrección de JRC y JCS debido a escalaescala

Barton y Bandis (1982) propusieron Barton y Bandis (1982) propusieron correcciones de escala en JRC a través correcciones de escala en JRC a través de la siguiente ecuación:de la siguiente ecuación:

Donde, JRCo y Lo (compresión) corresponden a especimenes de prueba de laboratorio con 100 mm de compresión JRCn y Ln corresponden al tamaño del bloque in situ.

El otro factor de escala a ser considerado El otro factor de escala a ser considerado (Barton e Bandis, 1982) toma en cuenta la (Barton e Bandis, 1982) toma en cuenta la reducción de JCS a través da ecuación:reducción de JCS a través da ecuación:

Donde JCSo y Lo (compresión) corresponden a especimenes de prueba de laboratorio con 100 mm de compresión JCSn y Ln corresponden al tamaño del bloque in situ.

RESISTENCIA AL CORTE EN UNA RESISTENCIA AL CORTE EN UNA DISCONTINUIDAD RUGOSA LIMPIA DISCONTINUIDAD RUGOSA LIMPIA CRITERIO DE BARTONCRITERIO DE BARTON

Donde, Resistencia al corte en la discontinuidad Tensión normal en la discontinuidad Ángulo de fricción interna JRC Joint Roughness Coefficientj Resistencia a la compresión simple del material adyacente a la discontinuidad

IV. APLICACIONESIV. APLICACIONES

Etapa de estudios previos a la Etapa de estudios previos a la construcción de represasconstrucción de represas

Perforación de túnelesPerforación de túneles Estabilidad de taludes y laderasEstabilidad de taludes y laderas Etapa de estudios previos a la Etapa de estudios previos a la

construcción de Puentesconstrucción de Puentes Diseño de cimentacionesDiseño de cimentaciones Actividades de minadoActividades de minado Trabajos en canterasTrabajos en canteras Entre otros.Entre otros.

Excavabilidad de túnelesExcavabilidad de túneles La excavabilidad, que se define como la facilidad que La excavabilidad, que se define como la facilidad que

presenta un terreno para ser excavado, fue estudiada hace presenta un terreno para ser excavado, fue estudiada hace dos décadas por Kirsten (1982). La excavabilidad y los dos décadas por Kirsten (1982). La excavabilidad y los modelos para predecir el rendimiento de las tuneladoras modelos para predecir el rendimiento de las tuneladoras han sido estudiados por Barton (2000), Alber (2000), han sido estudiados por Barton (2000), Alber (2000), Bieniawski (2004), Blindheim (2005) y otros.Bieniawski (2004), Blindheim (2005) y otros.

En esencia se admite que la elección entre construir un En esencia se admite que la elección entre construir un túnel con una tuneladora y hacerlo con un método de túnel con una tuneladora y hacerlo con un método de perforación y voladura puede ser cuantificada basándose perforación y voladura puede ser cuantificada basándose en la calidad del terreno y las características de las en la calidad del terreno y las características de las tuneladoras.tuneladoras.

Un ejemplo de una expresión orientada a esta tarea es el Un ejemplo de una expresión orientada a esta tarea es el QTBM presentado por Barton (2000):QTBM presentado por Barton (2000):

QTBM = RQD0/Jn x Jr/Ja x Jw/SRF x QTBM = RQD0/Jn x Jr/Ja x Jw/SRF x σσMASS/F x 20/CLI x q/20MASS/F x 20/CLI x q/20 Donde:Donde: CLI = Índice de duración de los cortadores.CLI = Índice de duración de los cortadores. F = Fuerza media aplicada por cortadorF = Fuerza media aplicada por cortador q = contenido en cuarzo (%) del terreno.q = contenido en cuarzo (%) del terreno. Esta expresión ha tenido una importante difusión; pero, Esta expresión ha tenido una importante difusión; pero,

también, ha sido severamente criticada muy recientemente también, ha sido severamente criticada muy recientemente (Blindheim, 2005).(Blindheim, 2005).

V. VENTAJAS Y DESVENTAJASV. VENTAJAS Y DESVENTAJASVENTAJAS

Están dirigidos hacia los túneles construidos mediante perforación y voladura

considera las propiedades de los sistemas de fisuras más desfavorables al evaluar la rugosidad de las fisuras y su grado de alteración

De ejecutarse adecuadamente, se reducirán los costos en los trabajos a desarrollarse

representan la resistencia al esfuerzo cortante del macizo rocoso

Uso cuando de trata de rocas de muy mala calidad que implican rocas comprimidas, expansivas ó grandes flujos de agua

Calculo de JRC por medio de comparación visual con ábacos existentes.

DESVENTAJAS

No considera los túneles construidos con TBMs[1]

cómo evaluar eficazmente la interacción entre las características del terreno, cuantificadas por las clasificaciones geomecánicas del Q, y el diseño y rendimiento de una TBM

Efectos químicos, ocasionados por presencia de materia orgánica

Se requiere personal altamente calificado

no incluye en factor de la orientación de las fisuras

El criterio no considera de forma completa los estados de tensión, el efecto del tiempo y de la temperatura entre otros factores.

Los costos del análisis son elevados

VI. CONCLUSIONES Y VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

ConclusionesConclusiones

Uno de los criterios más importantes usados en la Uno de los criterios más importantes usados en la Ingeniería Geotécnica en la actualidad, para Ingeniería Geotécnica en la actualidad, para caracterizar macizos rocosos.caracterizar macizos rocosos.

Se requiere personal calificado para interpretarse Se requiere personal calificado para interpretarse adecuadamente, el cuál generaría problemas adecuadamente, el cuál generaría problemas graves que encarecen los costos finalesgraves que encarecen los costos finales

Toma en consideración gran parte de las acciones Toma en consideración gran parte de las acciones físicas y mecánicas que afectan el macizo rocoso, físicas y mecánicas que afectan el macizo rocoso, para su evaluación. para su evaluación.

RecomendacionesRecomendaciones

Debido a que el criterio de Barton de Debido a que el criterio de Barton de caracterización de macizos rocosos caracterización de macizos rocosos en gran parte se basa de las en gran parte se basa de las apreciaciones realizadas in situ, se apreciaciones realizadas in situ, se recomienda que la toma de datos en recomienda que la toma de datos en el campo sean serios y exhaustivos. el campo sean serios y exhaustivos.

VII. BIBLIOGRAFIAVII. BIBLIOGRAFIA

Gavilanes J., H. Andrade Byron, H. (2004). Gavilanes J., H. Andrade Byron, H. (2004). Introducción a la Ingeniería de Túneles. Introducción a la Ingeniería de Túneles. Asociación de Ingenieros de Minas de Ecuador.Asociación de Ingenieros de Minas de Ecuador.

González de Vallejo, Luis I. (2003). Ingeniería González de Vallejo, Luis I. (2003). Ingeniería Geológica. Pag. 176-191.Editorial Prentice Hall.Geológica. Pag. 176-191.Editorial Prentice Hall.

Hoek, E. (2007). Practical Rock Engineering.Hoek, E. (2007). Practical Rock Engineering. Stagg & Zienkiewicz (1968). Mecánicas de la Stagg & Zienkiewicz (1968). Mecánicas de la

Rocas en la Ingeniería Práctica. Editorial Rocas en la Ingeniería Práctica. Editorial Blume.Blume.

ANEXOANEXO

Table 1: Shear strength of filled discontinuities and filling materials (After Barton 1974)