Clasificacion Geomecanica de roca - CASTEM.doc

7/30/2019 Clasificacion Geomecanica de roca - CASTEM.doc

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CLASIFICACIN GEOMECNICA DE ROCALos dos sistemas mas conocidos para la clasificacin de roca son de Bieniawski RMR(1973, 1989) y Barton et al Q (1974). Los dos sistemas incorporan parmetros degeologa, geometra y de diseo de ingeniera para llegar a un valor cuantitativo de la

calidad de la masa rocosa.RQD - (ROCK QUALITY DESIGNATION)DESIGNACIN DE LA CALIDAD DE ROCA

Proceso utilizando la calidad de las muestras de perforacin (sondajes) diamantina(Deere et al, 1967) para determinar la calidad de la roca masiva en situ.

RMR(ROCK MASS RATING)

CLASIFICACION DE LA MASA ROCOSAYQ (TUNNEL QUALITY INDEX)

INDICE DE LA CALIDAD DEL TUNELPARMETROS UTILIZADOS PARA LOS DOS SISTEMAS: DUREZA DE LA ROCA RQD- ROCK QUALITY DESIGNATION (DESIGNACIN DE LA

CALIDAD DE LAROCA)

FRECUENCIA Y ALTERACIN DE LAS FRACTURAS FUERZAS EN LA MASA ROCOSA EN SITU FILTRACIONES DE AGUA

EJEMPLOS DEL SOSTENIMIENTORMR CLASIFICACIONES

Esp. - Malla del espaciamiento enmetros

L - Longitud del Perno en metros

W - Ancho en metros


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CLASE DESCRIPCION RMRI MUY BUENA 81-100 Sin sostenimiento, Pernos puntuales

L=1.4 + (0.18xW)II BUENA 61-80 Puntuales L=1.4 + (0.18xW)III NORMAL 41-60 Pernos Esp.=1.5,

>L=1.8+(0.18xW), Shotcrete 50mm IV MALO 21-40 Shotcrete 100mm, Pernos Esp.1m, L=2+(0.18 X W) V MUY MALO < 20 Arcos, Shotcrete 150mm, Pernos Esp. 1m, L=3+(0.18 X W)INDICE DE LA CALIDAD DEL TNEL - Q INDEXIncluido en el clculo del ndice Q valores de los siguientes - dureza de la roca, RQD,fracturas (frecuencia y alteraciones), presencia de agua y las fuerzas en situ. El valor deESR(Excavation Support Ratio) Razn del Soporte de la Excavacin, es vinculado con

el uso final y la vida anticipada de la excavacin.Dimensin Equivalente:ESR = 3 Labores temporales < 6 mesesESR = 1.6 Excavaciones permanente, Galeras principales

Zona del Grafico Sostenimiento RecomendadoZona A Sostenimiento no requeridoZona B Pernos puntuales a 1.5-3 mZona C Pernos instalados sistemticamente a 1.0-1.5 mZona D Pernos y Shotcrete, Pernos a 1 mZona E Pernos y Shotcrete con Fibras, Pernos a 0.5 1.0 mZona F Arcos de Acero y Concreto o Pernos y Shotcretecon FibrasZona G Arcos de Acero y Concreto


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Si bien es cierto, previo a la construccin de una labor subterrnea, se realiza un estudiopreliminar de la geologa del terreno mediante sondajes, mapeos geolgicos y otros, esfsicamente imposible detectar completamente las condiciones en que se encuentran losdiversos elementos de un cuerpo tan complicado como es el macizo rocoso.

En resumen, el diseo de una excavacin subterrnea, que es una estructura de grancomplejidad, es en gran medida el diseo de los sistemas de fortificacin. Por lo tanto,el objetivo principal del diseo de los sistemas de refuerzo para las excavacionessubterrneas, es de ayudar al macizo rocoso a soportarse, es decir, bsicamente estnorientados a controlar la cada de rocas que es el tipo de inestabilidad que semanifiesta de varias maneras. Controlar los riesgos de accidentes a personas, equipos y

perdidas de materiales producto de la inestabilidad que presenta una labor durante suabertura, constituye una preocupacin primordial que debe ser considerada en la

planificacin de las labores mineras.TIPOS COMUNES DE SISTEMAS DE SOSTENIMIENTO DE TERRENOS;

A- Perno con anclaje B- Estabilizadores de friccin C- Barra deconstruccin D- Cable de acero

MTODOS PARA DETERMINAR LA LONGITUD DE UN PERNO PARAROCA;

A- la profundidad de las capas (X) a soportar, longitud del perno ( L) = X + .75m

B - dimensin de los bloques (X)a soportar, longitud del perno (L) = X + .75m

C - L \ E = 2,0 por L = longitud del perno, E = espaciamiento de los pernosD - L = 1,4 + (0,18 X W) por L = longitud del perno, W = tamao de la apertura

en metros


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H Altura de la cabeza, min., 0,476

F Espesor de la cabeza, 1,088 1,125

E Dimetro de la barra, 5/8 0,559 +- ,007

NOTA : Las propiedades mecnicas y fsicas estn de acuerdo con las normasASTM F-432 y CAN CSA M430-90

Hecho de Barra

de

Construccin, Grado 60, Dimetro Nominal 5/8

E Dimetro nominal 5/8 (15.8 mm)T1 Longitud de roscas 5/8 extremo de la tuerca 25 100 mm (1 4

pulgadas)

T2 5/8 x 140 mm (5 pulgadas)L Longitud del perno en pies o metros + - 6.4 mmTuerca Grado 2, roscas 5/8 NC. x 1 1/8 cuadrada

Seccin Peso Fluencia Rupturamm2 Kg/M KN KN199 1.552 82.1 123.2

Comparacin del Acero de Barra de Construccin De 5/8 y Barra Lisa de 9/16

Fig. 1 PRUEBAS BARRA

CONSTRUCCION 5/8"

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 5 7 8 10 19

DESPLAZAMIENTO (mm)

TONELADAS

Fig. 2 PRUEBAS BARRA

IMPORTADA 9/16"

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 2 3 4 6 7 7 10 33

DESPLAZAMIENTO (mm)

TONELADAS


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NOTA 1: En el grfico Fig. 1 se puede apreciar un desplazamiento total de 19 mm, ante

una carga de 11 toneladas, en el grfico Fig. 2 para una carga de 11 toneladas seproduce un desplazamiento total de 33 mm. NOTA 2: Estas pruebas fueron realizadasslo con la barra de acero (sin anclajes). Las pruebas demostraron que la barra deconstruccin es ms rgida que la barra lisa, por lo tanto, tiene menor elongacin por sulongitud.

Platina De Apoyo;Acero A36, 1/4 x 5 x 5, Tipo cpula, hueco de

9/16 T = 6.4 mm (1/4), X = 127 mm (5)

ANCLAJE DE EXPANSIN

F5F

Roscas de 5/8 a la izquierdaDimetro de la perforacin 32 38 mm


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ADAPTADOR PARA LA INSTALACIN DE

PERNOS PARA ROCA

Los ngulos de un perno conla superficie de la roca deben tener90 grados con un mximo deinclinacin de 10 grados de lavertical y la platina debe colocarsecompletamente sobre la superficiede la roca. Ejemplos buenos (B y

D), ejemplos no aplicables (A, C y E).

Perno de 5/8" dimetro resistencia en traccin = 12,5 toneladaslimite elstico = 8,5 toneladas

INSTALACIN TIPICA ;

Dimetro de la perforacin - 32 a 38 mmProfundidad de la perforacin - Longitud del perno ms 50 mmTorque torsin instalada - 136 - 272 Nm (100 - 200 Ft. Lbs.)

AL INSTALAR LOS PERNOS DE

EXPANSIN;camisa plstica > Revisar el estado del perno, las roscas y el anclaje


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> Asegurar que los anclajes se girar librementealas de friccin > Ajustar el anclaje al dimetro del taladro

> Sacar la camisa plstica del anclaje antes de insertarlo> Se recomienda un torque y tensinadecuada para la

instalacinLONGITUD Y ESPACIAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE

SOSTENIMIENTO

ALGUNOS MTODOS PARA DETERMINAR LA LONGITUD DELPERNO ;A la profundidad de las capas (X) a soportar, longitud del perno (L) = X + .75 MB dimensin de los bloques (X) a soportar, longitud del perno (L) = X + .75 MC L \ E = 1,75 , por L = longitud del perno, E = espaciamiento de los pernosD L = 1,4 + (0,18 X W) por L = longitud del perno, A = ancho de la apertura en

metros

RELACIN ENTRE TORQUE (TORCIN) Y LA TENSIN DE UN PERNOPARA ROCA ;

P = C X TTensin del perno Kn = P = Tensin del perno en libras

Constante mtrico = C = Constante estndarTorque en Nm = T = Torque en libra pies (Ft.. - Lbs.)

CONSTANTES (Tipo de perno) MTRICO ESTANDARPerno de 5/8 tipo cabeza forjada .147 45

Perno de 5/8 punta roscada .165 50Roscas de 3/4 (barra corrugada) .179 55Roscas de 3/4 y asiento esfrico .196 60

Ejemplos 6,975 Lbs = 45 X 155 Ft. - Lbs.

31 Kn = .147 X 211 Nm (Perno de 5/8 con cabeza forjada)

RECOMENDACIN DE LA TENSIN AL MOMENTO DE LAINSTALACIN ;

ELASTICIDAD TENSIN INSTALADAMIN. MIN.

MAX.


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ACERO DIM. (LBS) (KN) (LBS) (KN) (LBS)(KN)C1060 5/8 13,600 60.5 6,800 30.25 10,88048.4

Kn X 225 = Lbs X .00445 = KnA NOTA : TENSIN MNIMA 50% MAXIMA 80% X ELASTICIDAD

PERDIDA DE LA TENSIN Y LA LTIMARESISTENCIA EN EL NGULO DEINSTALACIN ;

Ejemplo -Tensin de la instalacin = 180 Ft. - Lbs.Acero C1060

Cabeza forjadaDimetro de 5/8

TENSIN APLICADA (T)

LTIMA RESISTENCIAANGULO (LBS) (KN) (LBS)(KN)( G ) 0 deg 13,030 57.9 26,780 119.1

10 deg 10,280 45.7 25,690 114.320 deg 5,230 23.3 25,060 111.530 deg 3,280 14.6 23,050 102.6

Ejemplo segn STELCO ( L. Lachapelle 1981 )

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