Macizos rocosos 27/10/2021
Macizos rocosos
27/10/2021
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Clasificación de suelos Mecánica de rocas Macizos rocosos Clasificación
AASHTO (construcción de carreteras)
S.U.C.S.
Otros sistemas:
◦ FAA (Federal Aviation Agency)
◦ European Soil Classification System (ESCS) (EN ISO 14688-2:2018)
◦ Pliego de prescripciones técnicas generales para obras de carreteras y puentes (PG-3) (España)
◦ Clasificación de materiales para la construcción de terraplenes de carreteras (GTR 92) (NF – P 11-300) (Francia)
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Clasificación de suelos Mecánica de rocas Macizos rocosos Clasificación
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• La clasificación estará dada por el símbolo y la descripción• Suelos de partículas finas
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𝑤 =𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎
Fuente: ASTM D 4318-17, ASTM D 2216-19
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http://www.arvor-geo.fr/
Se mezcla la fracción fina del suelo con una solución de azul de metileno
La cantidad adsorbida de azul de metileno es un indicativo de la capacidad de intercambio catiónico de la arcilla y su superficie específica
https://leci-labo.com/
VBS Potencial expansivo
< 2,5 Bajo
2,5 – 6 Medio
6 – 8 Alto
> 8 Muy alto
Chassagneux et al. (1995)
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Grupos pares: 12) Límites 26-3
13) Clasificación según SUCS Granito La Paz 2
Grupos impares: 12) Límites B7
13) Clasificación según SUCS Basalto 4B
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𝑤 =𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑡𝑎𝑟𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 − 𝑡𝑎𝑟𝑎
Muestra 26-3 B7
Nº pesafiltro 5 8 10 177 127
𝑤 (%) 60,3 61,3 60,2 36,0 37,2
Nº golpes 21 24 27 29 28
LL (unipunto) 59 61 61 37 38
Muestra 26-3 B7
Nº pesafiltro 15 28 11 147 148
𝑤 (%) 22,7 23,8 22,9 23,1 25,0
LP 23 24 23 23 25
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Muestra Finos (C+M)Arena
(S)Grava (G)
Símbolo principal
Granito LP2 20,1 % 39,8 % 40,1% G
Basalto 4B 7,4 % 48,3 % 44,3 % S
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𝐷10 ≅ 0,1 𝑚𝑚
𝐷30 ≅ 0,9 𝑚𝑚
𝐷60 ≅ 5,3 𝑚𝑚
Basalto 4B𝐶𝑢 =
𝐷60𝐷10
= 53
𝐶𝑐 =(𝐷30)
2
𝐷10𝑥𝐷60= 1,53
Bien graduada (W)
Material no plástico Comportamiento limoso (M)
SW-SM : Arena bien graduada con limo y grava
Granito LP2
𝐿𝐿 = 37
𝐼𝑃 = 17Comportamiento arcilloso (C)
GC : Grava arcillosa con arena
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Bibliografía:• Hoek E. & Brown, E. T. (1980) Excavaciones subterráneas en roca.. Mc Graw-Hill 634p ISBN
968-451-697-5• Ramírez Oyangüren, P et al (1991) Mecánica de rocas aplicada a la minería metálica
subterránea. Instituto Geológico y Minero de España (IGME)
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Caracterizado por: Matriz rocosa, discontinuidades, presencia de agua, estado tensional
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Matriz rocosa Discontinuidades Presencia de agua Estado tensional
• Propiedades físicas
• Resistencia a compresión
• Resistencia a tracción
• Módulos de deformación
• Cantidad de familias
• Extensión• Orientación• Espaciado• Rugosidad• Alteración• Relleno• Resistencia al corte
• Afecta la resistencia de la matriz rocosa y discontinuidades
• Afecta a la deformabilidad del macizo y los tipos de falla
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Hoek & Brown (1997)
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Estructura
Meteorización
LitologíaHidrología
Discontinuidades
Geomecánica
Calidad Macizo
Rocoso
Propiedades mecánicas
Discontinuidades
Propiedades mecánicas
Macizo Rocoso
Propiedades mecánicas
Materiales
Tensiones
Calidad
Excavación
Modelos continuos
Modelos discontinuos
Equilibrio límite
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Salinas Riveros (2018)
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𝐼𝑠 =𝑃
𝐷𝑒2 𝐼𝑠(50) = 𝐼𝑠
𝐷𝑒50
0,45
Marinos & Hoek (2001)Hernández-Gutiérrez et al (2013)
Corrección para diámetro estándar
Ventaja de poder ensayar fracciones de rocas irregulares
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Grado ClaseResistencia a la
compresión uniaxial (MPa)
Índice de carga puntual (MPa)
Ejemplo de posibles rocas
R6Extremadamente
fuerte> 250 > 10 Basalto fresco, Granito, Gneiss, Cuarcita
R5 Muy fuerte 100 – 250 4 – 10 Anfibolita, Arenisca, Basalto, Gabro,
Gneiss, Riolita
R4 Fuerte 50 – 100 2 – 4 Caliza, Arenisca, Mármol, Esquisto
R3Medianamente
fuerte25 – 50 1 – 2 Filita, Esquisto, Limolita
R2 Débil 5 – 25 No recomendable
para este rango de
resistencias
Arcillita, Tiza, Limolita
R1 Muy débil 1 – 5
Rocas muy alteradas o meteorizadasR0
Extremadamente débil
0,25 – 1
Marinos & Hoek (2001)
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LitologíaResistencia a comp. seca/
Resistencia a comp. saturada
Lutita, Arenisca
2
Cuarzodiorita 1,5
Gabro 1,7
Gneiss 1,6 – 2,1
Hoek & Brown (1980)
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Ecuación del modelo de falla Hoek& Brown
𝜎1′ = 𝜎3
′ + 𝜎𝑐𝑖 . 𝑚.𝜎3′
𝜎𝑐𝑖+ 𝑠
0.5
Ecuación del modelo de Mohr Coulomb
𝜏 = 𝑐′ + 𝜎′tan(𝜙)
𝜎1′ =
1 + 𝑠𝑒𝑛 𝜙
1 − 𝑠𝑒𝑛(𝜙)𝜎3′ +
2𝑐′cos(𝜙)
1 − 𝑠𝑒𝑛(𝜙)
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El comportamiento del macizo está fuertemente condicionado por sus discontinuidades
Orientación (ej: N160 / 48W )
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En bloques
Irregular
Tabular
Columnar
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• Método desarrollado por Don U. Deere en 1964• Se calcula la recuperación en testigos que superen una longitud de 10
cm (4”)
𝑅𝑄𝐷 =𝑠𝑢𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑠𝑡𝑖𝑔𝑜𝑠 > 10 𝑐𝑚
𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙%
25 cm0 (muy alterada)
0 (< 10 cm)
18 cm0 (< 10 cm)
20 cm
𝑅𝑄𝐷 =20 + 18 + 25
120≅ 53 %
Ejemplo adaptado de Deere (1989)
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Barton & Grimstad (2014)Granito Granito
Deere et al. (1989)
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RMR (Rock Mass Rating)
RSR (Rock Structure Rating)
Sistema Q o NGI (Norwegian Geotechnical Institute)
URCS (Unified Rock Classification System)
RMFCS (Rock Material Field Classification System)
NATM (New Austrian Tunneling Method)
CMRR (Coal Mine Roof Rating)
GSI (Geological Strength Index)
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Desarrollado inicialmente en Sudáfrica (Council of Scientific and Industrial Research (CSIR)) por Bieniawski (1973). Actualizaciones posteriores
Basado en túneles poco profundos en rocas sedimentarias
Parámetros:◦ 1. Resistencia de la roca inalterada◦ 2. RQD◦ 3. Espaciado de discontinuidades◦ 4. Condición de discontinuidades◦ 5. Presencia de agua◦ Ajustes por orientación de discontinuidades
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𝑅𝑀𝑅 = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 − (𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑜𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠)
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𝑅𝑀𝑅 = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 − (𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑜𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠)