Post on 21-Jul-2022
CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS EN EL
ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DE
TALUDES
1.INTRODUCCIÓN
• Para ejecutar las diversas labores mineras subterráneas y superficiales en un entorno, es necesario poseer el máximo conocimiento del macizo rocoso que lo rodea.
• Este conocimiento lo podemos obtener mediante las Clasificaciones Geomecánicas, las cuales determinan la calidad del macizo rocoso, dividiéndolo en dominios estructurales con similares características: Litología, espaciado entre juntas, etc…
• Hoy en día existen muchas Clasificaciones Geomecánicas: Protodyakonov, Bieniawski, Laubscher and Taylor, Barton, Romana.
1.INTRODUCCIÓN
• Objeciones de las clasificaciones geomecánicas:
– No tienen base científica, son meras compilaciones empíricas.
– Simplifican demasiado los problemas reales, reduciéndolos a casos elementales.
– Personas sin la adecuada formación piensan que con su simple aplicación resuelven un problema complejo.
2.ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE SMR
• El índice SMR (Slope Mass Rating, Romana, 1985) es un índice geomecánico empleado para la caracterización de taludes rocosos.
• Se obtiene sumándole al RMR básico (Bieniawski, 1989) una serie de factores:
– Un factor de ajuste de las juntas función de las orientaciones relativas de las discontinuidades de la masa rocosa y del talud.
– El método de excavación empleado.
SMR = RMR + (F1 x F2 x F3) + F4
3.ÍNDICE RMR
• El RMR depende (y de esta
manera también el SMR) de
diversos parámetros obtenidos
a partir de la estimación de
valores característicos del
macizo rocoso:
– La resistencia de la roca.
– El RQD (Rock Quality
Designation).
– El espaciamiento de las
discontinuidades o juntas.
– El estado de las juntas.
– El flujo de agua en las juntas.
3.1. ELECCIÓN DE AFLORAMIENTO
La labor de clasificación puede realizarse en:
• Testigo de sondeos:– Buenos para observar las condiciones de la matriz rocosa en profundidad.
– Difíciles para la orientación exacta de las juntas.
– La condiciones de agua en las juntas pueden deducirse a partir de los niveles freáticos.
• Afloramientos naturales:– Corresponden a los tramos más compactos que pueden enmascarar las
condiciones generales.
– Fácil estudio de juntas.
• Otros taludes:– Condiciones dependientes de la edad y métodos de excavación del talud y de la
meteorización.
– Juntas más abiertas si se excavó con voladuras deficientes.
– Fácil determinación de las formas de rotura y las condiciones hidrogeológicas.
3.2. LA RESISTENCIA DE LA ROCA
• La resistencia a compresión simple requiere una primera estimación en el campo. El dato correcto se obtiene en el laboratorio.
• Puede emplearse un esclerómetro, cuya pesa golpea a la cara de la roca, preferiblemente lisa y sin grietas.
– Se mide el rebote de la pesa asociada al muelle.
– Se descartan los resultados anormales (sonido hueco, roturas de la roca…)
3.2. LA RESISTENCIA DE LA ROCA
ROCA ENSAYO DE CAMPO
Grado Descripción Res. a Comp. (MPa) Navaja Martillo geológico Ejemplos
R6 Ext. Resistente > 250 No cortaEl golpe arranca
pequeños trozos
Basaltao,
Gneis
R5 Muy resistencia 100 - 250 No cortaSe rompe con muchos
golpesAnfibolita
R4 Resistencia 50 - 100 No cortaSe rompe con varios
golpes
Caliza,
Mármol
R3 Med. Resistente 25 - 50 No cortaSe rompe con un solo
golpeEsquisto
R2 Blanda 5.0 - 25 Corta con dificultadDeleznable bajo golpes
fuertesYeso
R1 Muy blanda 1.0 - 5 Corta fácilmente Se puede machacarRoca
alterada
R0 Ext. Blanda 0.25 - 1Corta sin
problemasSe rompe con la uña
Falla delgada
rígida
3.3. RQD (Rock Quality
Designation) • % de recuperación de testigos de
más de 10 cm de longitud (según
el eje)
• Rocas ígneas (más fácil de
aplicar).
• No consideración de las roturas
frescas que se produzcan durante
la perforación.
• Valor de RQD confiable si:
-se perfora con diámetro NX y doble batería
-se mide lo antes posible después de
perforar y en el campo
-para tramos cortos de sondeo
3.3. RQD (Rock Quality
Designation)
PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO:
• Primer procedimiento
Se calcula midiendo y sumando el largo de todos los trozos de testigo
mayores que 10 cm en el intervalo de testigo de 1.5 m.
• Segundo procedimiento
Cálculo del RQD en función del número de fisuras por metro, determinadas
al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área o
zona predeterminada.
• Tercer procedimiento
Cálculo en función del número de fisuras por metro cúbico (Jv),
determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line)
en el área o zona predeterminada de la operación.
RQD = 115 – 3.3 Jv
Jv relacionado con el espaciamiento medio entre juntas
3.4. ESPACIAMIENTO ENTRE
JUNTAS• Distancia entre juntas medida según líneas perpendiculares a los planos de
discontinuidad. Se utiliza el valor medio.
• Se mide con cinta a lo largo de un afloramiento, contando las juntas en una distancia
fija y multiplicando entre el coseno de los ángulos entre la normal a las juntas y el
plano de afloramiento.
DESCRIPCIÓN ESPACIAMIENTO CONDICIÓN DEL MACIZO
Muy separadas > 2m Sólido
Separadas 0.6 – 2 m Masivo
Med. Separadas 0.2 – 0.6 m Con bloques/ estratos
Próximos 0.06 – 0.2 m Fracturado
Muy próximos > 0.06 m Muy fracturado
5.CONDICIÓN DE LAS JUNTAS
Este es el parámetro más importante e incluye varios subparámetros:
• Rugosidad de los bordes.
• Material de relleno ( si existe).
• Separación entre los bordes.
• Persistencia/ Continuidad.
• Grado de meteorización de los bordes.
5.1. Rugosidad/Relleno
ESCALA DE
RUGOSIDADES DEL RMR.
MUY RUGOSA Hay arrugas y escalones verticales en los
bordes.
RUGOSA Hay algunas arrugas y asperezas. Estos se
sienten ásperos al tacto.
SUAVE No hay asperezas. Los bordes son suaves al
tacto.
CON ESPEJOS DE FALLA Hay señales de pulido en los bordes
• Esta escala de rugosidades del RMR es muy fácil de utilizar en el
campo.
• La consecuencia mas importante de la rugosidad de una junta es
la capacidad de exhibir comportamientos dilatantes cuando una
junta cerrada y acoplada es sujeta a esfuerzos cortantes en su
plano.
• La naturaleza de los rellenos, por el contrario, gobierna el
comportamiento frente a esfuerzos cortantes de juntas abiertas, no
acopladas.
• Por lo tanto, el relleno es un parámetro de la rugosidad
A efectos prácticos podemos distinguir:
• Juntas sin relleno
• Juntas con relleno (calcita, arena…)
• Juntas con relleno blando(arcilla, mica, milonita
arcilloso)
5.2 Separación• La separación es la distancia entre ambos bordes de una junta.
• Aunque la medición real es muy difícil, la clasificación RMR utiliza
una escala muy simplificada:
Separaciones
CERRADAS < de 0,1mm (mínima que puede apreciar el ojo
humano)
ALGO ABIERTAS De 0,1 a 1mm. Los bordes se ponen en contacto
con un pequeño desplazamiento de corte.
ABIERTAS De 1 a 5mm.Los bordes se ponen en contacto
después de un desplazamiento apreciable de corte.
MUY ABIERTAS > De 5mm. Los bordes se ponen en contacto sólo
después de un gran desplazamiento de corte.
5.3. Persistencia/ Continuidad.
• La ISMR clasifica las juntas en:
PERSISTENTES Continuas.
SUBPERSISTENTES No continuas. Varias juntas pueden unirse
para formar una superficie de rotura.
NO PERSISTENTES No continuas.
•En la clasificación RMR se usan sólo las dos clases
extremas.
•Las juntas subpersistentes se transformas en
continuas en cuanto se inicia la rotura.
5.4 Grado de meteorización• Grado de meteorizacion en bordes de juntas:
GRADO DENOMINACIÓN DESCOMPOSICIÓN
(%)
DESCRIPCIÓN
Ia Fresca -Sin signos de
meteorización
Ib Fresca -Ligera decoloración
II Algo met. <10 Decoloración general
III Bastante met. 10-15 Zonas de roca
descompuesta aisladas
IV Muy met. 50-90 Descomposición general
de la roca
V Completamente
met. >90
Toda la roca está
descompuesta. Persiste la
estructura original
VI Suelo residual 100 Toda la roca convertida en
suelo. No hay estructura
5.5 Valoración cuantitativa del
estado de las juntas
• Las descripciones del estado de las juntas
utilizadas por la clasificación RMR están claras y
se adaptan bien en muchos casos a las
condiciones de campo.
• Hay casos dudosos que no encajan bien. Para
ellos es preferible valorar por separado cada
uno de los subparámetros y sumar las
valoraciones parciales para llegar al parámetro
que definía la condición de las juntas
Valoración paramétrica parcial de las condiciones
de una junta (parte 1/2)
RUGOSIDAD-RELLENO VALORACIÓN
PARCIAL
Muy rugosa
Rugosa
Algo rugosa
Suave
Lisa con relleno
Con relleno blando
10
9
8
6
5
0
SEPARACIÓN SEPARACIÓN VALORACIÓN
PARCIAL
Cerrada
Algo abierta
Abierta
Muy abierta
<0,1 mm
0,1-1 mm
1-5 mm
>5 mm
9
7
5
0
Valoración paramétrica parcial de las condiciones
de una junta (parte 2/2)
PERSISTENCIA VALORACIÓN
PARCIAL
No persistente. No continua
Subpersistente
Persistente. Continua
5
3
0
METEORIZACIÓN GRADO VALORACIÓN
PARCIAL
Fresca
Algo meteorizada
Bastante meteorizada
Muy meteorizada
Completamente meteorizada
I
II
III
IV
V
6
5
3
0
0
6 Flujo de agua en las juntas
• La clasificación original RMR valora el
agua también con otros parámetros.
• Para taludes puede utilizarse las
clasificaciones descritas en las siguientes
tablas.
6.1 Flujo de agua en las juntas sin relleno
DESCRIPCIÓN JUNTA FLUJO
Seca
Ligeramente humeda
Húmeda
Goteando
Fluyendo
Seca
Manchada
Húmeda
Mojada
Mojada
No
No
No
Ocasional
Continuo
6.1 Flujo de agua en las juntas con relleno
DESCRIPCIÓN RELLENO FLUJO
Seca
Ligeramente humeda
Húmeda
Goteando
Fluyendo
SecO
Húmedo
Saturado
Semilavado
Lavado
No
No
Alguna gota
Goteo
Continuo
3.7. ORIENTACIÓN DE LAS
JUNTAS Y DEL TALUD
• Dispensión normal valores modales.
• Dispensión mayor valores extremos.
• Datos de orientación del talud difíciles de medir: Error medio de medida ± 5º (o
mayor) valores modales y extremos.
BUZAMIENTO (0 A 90º) DIRECCIÓN DE BUZAMIENTO (0 A 360º)
Clinómetro Brújula
Error de medida ± 2º Error de medida ± 2º
Dispensión normal mínima ± 5º Dispensión normal mínima ± 5º a 10º