El Índice de Fuerza Geológica

7/26/2019 El ndice de Fuerza Geolgica

1/24

12


2/24

12

Introduccin:

El ndice de fuerza geolgica (GSI) es un sistema de caracterizacin masarocosa que se ha desarrollado en la mecnica de rocas de ingeniera para

introducir datos a!les" en particular los relacionados con las propiedades de laroca#masa requeridos como insumos en anlisis num$rico o soluciones deforma cerrada para el dise%o de t&neles" taludes o fundaciones en las rocas' Elcarcter geolgico de material de roca" unto con la ealuacin isual de lamasa que se forma" se utiliza como una entrada directa a la seleccin de losparmetros releantes para la prediccin de la intensidad masa rocosa *deforma!ilidad' Este enfoque permite una masa de roca para ser consideradocomo un continuo mecnica sin perder la in+uencia geologa tiene en suspropiedades mecnicas' ,am!i$n proporciona un m$todo de campo paracaracterizar difciles de descri!ir las masas de roca' -espu$s de una d$cada deaplicacin de la GSI * sus ariaciones en la caracterizacin cuantitatia de lamasa de roca" este documento trata de responder a las preguntas que han sidoplanteadas por los usuarios so!re la seleccin apropiada del ndice para unrango de masas de roca en diersas condiciones' .ecomendaciones so!re eluso de GSI se dan *" adems" se discuten los casos en que el GSI no esaplica!le' /s particularmente" una discusin * propuestas se presentan encuestiones tales como el tama%o de la masa de roca para ser considerado" suanisotropa" la in+uencia de gran profundidad" la presencia de aguasu!terrnea" la a!ertura * la llenura de las discontinuidades * las propiedadesde capeado masas de roca * piedras !landas'

Objetivos:

Alcances:

0a fuerza geolgica in# -e GSI es un sistema de masa rocosa caracterizacin

que ha sido desarrollado en el roc de ingeniera la mecnica para satisfacer lanecesidad de a!ilidad datos de entrada capaces" en particular las en relacincon propiedades de las rocas masa como insumos num$rica soluciones deanlisis o de forma cerrada para el dise%o de t&neles" taludes o fundacin enlas rocas'


3/24

12

0a caracterizacin geolgica del material de roca" unto con la ealuacin isualde la masa se utiliza como una entrada directa a la seleccin de losparmetros releantes para la prediccin de la resistencia de la roca de masas* deforma!ilidad'

Este enfoque permite una masa rocosa que se considera como un continuomecnica sin perder la in+uencia geologa que tiene en su propiedadesmecnicas' ,am!i$n pro# 3ides un m$todo de campo para characteriz# ingdifciles de descri!ir las masas de roca' -espu$s de una d$cada de aplicacinde la GSI * sus ariaciones en cuantitatia caracterizacin del macizo rocoso'

esto intenta responder a las preguntas que han sido planteadas por losusuarios acerca de la seleccin apropiada de la ndice para una serie de masas

de roca 45# der diersas condiciones'

.ecomendacin se dan so!re el uso de GSI *" adems" casos en que el GSI noes aplica!le se discuten' /s en particular" una discusin * se presentan encuestiones tales como el tama%o de la masa de roca sea considerado" suanisotropa" la in+uencia de gran profundidad" la presencia de las aguassu!terrneas" la a!ertura * la llenura del discontinuidades * la propiedades delas masas de roca erosionada * rocas !landas'


4/24

12

Introduccin

-ise%o de las masas de roca 6ace algunas d$cadas" las herramientas para eldise%o de t&neles comenzado a cam!iar' 7unque todaa crudo" num$rico

m$todos se estn desarrollando que ofreca la promesa para el anlisis muchoms detallado de difcil su!terrnea pro!lemas de ecaacin que" en cierton&mero de casos" caen fuera del interalo ideal de la aplicacin del t&nelclasicaciones de refuerzo tales como el sistema ./. introducida por8ienia9si (1:;


5/24

12

informacin directa mediante ensa*os in situ (a ecepcin de 8ac# anlisis det&neles *a construidos) ha!a una necesidad por alg&n m$todo para laestimacin de las propiedades de las rocas de masas de las propiedades de lasrocas intactas * las caractersticas de las discontinuidades en la masa rocosa'Esto result en la desarrollo del criterio de fallo masa rocosa por 6oe * 8ro9n

(1:A?)'

El Bndice de .esistencia Geolgica (GSI)C desarrollo historia 6oe * 8ro9nreconocan que la no masa rocosa criterio no tendra ning&n alor prctico amenos que pudiera ser relacionado con o!seraciones geolgicas que sepodran hacer rpida * fcilmente por un gelogo de la ingeniera o la Geologaen el campo' @onsideraron el desarrollo de una nuea sistema de clasicacindurante la eolucin del criterio a nales de 1:;? pero pronto a!andon la idea* se conform con el sistema ./. *a pu!licados apreciar que el sistema ./.(* el sistema =) fueron desarrollados para la estimacin de su!terrneoecaacin * sostenimiento" * que inclu*en parmetros que no son necesarios

para la estimacin de la rocaD ropiedades fsicas' El agua su!terrnea *estructural parmetros de orientacin en ./. * el agua su!terrnea *parmetros de estr$s en = se tratan eplcitamente en tensin efectia anlisisnum$ricos * la incorporacin de estos parmetros en la estimacin de lapropiedad masa rocosa resultados es inadecuado' or lo tanto" se recomendque slo los primeros cuatro parmetros del sistema ./. (resistencia de laroca intacta" calicacin .=-" * espaciamiento de las untas condiciones de lasarticulaciones) se de!en utilizar para la estimacin de propiedades del masisorocoso" si este sistema tuo que ser utilizado' En los primeros das de lautilizacin de la clasicacin ./. (modicado como se descri!e anteriormente)

funcion !ien porque la ma*ora de los pro!lemas que se encontra!an en lasmasas de roca calidad razona!les (


6/24

12

geologa de ingeniera el aporte de -aid Hood (6oe et al'" 1::2)' El ndice *su uso para el criterio de 6oe * el fracaso 8ro9n era desarrollado por 6oe(1::>)" 6oe et al' (1::) * 6oe * 8ro9n (1::;)" pero era todaa una rocadura sistema ms o menos equialente a la ./.' -esde 1::A" Eert 6oe *aul /arinos" que trata de incre!lemente difcil materiales que se encuentran

en un t&nel en Grecia" desarrollados el sistema GSI a la forma actual paraincluir po!res masas de roca calidad

fuerza geolgica estimaciones del ndice para heterognea

masas de roca neos como ysch

Junciones del ndice de fuerza geolgica El corazn de la clasicacin GSI esuna -escripcin geologa de la masa de roca que es esencialmente cualitatia"*a que se consider que el mero !ras asociados con ./. * =#sistemas eranen gran parte sin signicado para el /aestro de roc" d$!iles * heterog$neos '

,enga en cuenta que el sistema GSI nunca fue pensado como una reemplazopara ./. o = *a que no tiene masa rocosa refuerzo o soporte de dise%o#capacidad de su &nico funcin es la estimacin de las propiedades de las rocasen masa'

Este ndice se !asa en una ealuacin de la litologa" estructura * condicin dediscontinuidad supercie se enfrenta en la masa de roca * se estima desde

isual eamen de la roca epuesta en masa a+oramientos" en ecaacionessuperciales tales como cortes de carreteras * t&neles en las caras * n&cleosde pozo de sondeo' El GSI" mediante la com!inacin de los dos parmetrosfundamentales del proceso geolgico" la formacin de !loques de los medios *las condiciones de discontinuidades" respeta las principales limitacionesgeolgicas que go!ernar una formacin * es por lo tanto un sonidogeolgicamente ndice que es fcil de aplicar en el campo' 4na ez queKn&meroK un GSI LL ha sido decidida" esta n&mero se introduce en un conuntode empricamente ecuaciones para estimar las propiedades de masa rocosa"que a continuacin" se puede utilizar como entrada en alguna forma de

num$rico

.esumen 0a fuerza geolgica

(GSI) es un sistema de masa rocosa caracterizacin que ha sido desarrolladoen el roc de ingeniera la mecnica para satisfacer la necesidad de a!ilidad


7/24

12

datos de entrada capaces" en particular en relacin con propiedades de lasrocas como insumos num$rica soluciones de anlisis o de forma cerrada parael dise%o de t&neles" taludes o fundacin ciones en las rocas'

0a caracterizacion geolgica de material de roca" unto con la ealuacinisual de la masa se utiliza como una entrada directa a la seleccin de losparmetros releantes para la prediccin de la resistencia de la roca de masas* deforma!ilidad'

Este enfoque permite una masa rocosa que se considera como un continuomecnica sin perder la in+uencia geologa tiene en su propiedades mecnicas'

,am!i$n pro# 3ides un m$todo de campo para characteriz# ing difciles dedescri!ir las masas de roca' -espu$s de una d$cada de aplicacin de la GSI *sus ariaciones en cuantitatia caracterizacin del macizo rocoso" esta artculointenta responder a las preguntas que han sido planteadas por los usuariosacerca de la seleccin apropiada de la ndice para una serie de masas de roca

45# der diersas condiciones'

Recomendaciones

so!re el uso de GSI *" adems" casos en que el GSI no es aplica!le se discuten'/s en particular" una discusin * suge# Gestiones * se presentan encuestiones tales como el tama%o de la masa de roca sea considerado" suanisotropa" la in+uencia cia de gran profundidad" la presencia de las aguassu!terrneas" la a!ertura * la llenura del discontinuidades * la propiedades delas masas de roca erosionada * rocas !landas'

las herramientas para el dise%o de t&neles comenzado a cam!iar' 7unquetodaa crudo" num$rico m$todos se estn desarrollando que ofreca lapromesa para el anlisis mucho ms detallado de difcil su!terrnea pro!lemasde ecaacin que" en cierto n&mero de casos" caen fuera del interalo ideal

de la aplicacin del t&nel clasicaciones de refuerzo tales como el sistema ./.introducida por 8ienia9si (1:;


8/24

12

eemplo" para alores de ./. entre aproimadamente


9/24

12

de aplicar a las masas de roca que son de mu* mala calidad' 0a relacin entre./. * la constantes * m s del criterio de rotura de 6oe#8ro9n comienza adescomponerse para graemente fracturada * d$!il masas de roca' ,anto el./. * las clasicaciones inclu*en = * dependen en gran medida de laclasicacin .=- introducida por -eere (1:>)' -esde .=- en la ma*or parte

de la -es recommandations =uant a M lL4sage du GSI sont donn$es et" deadems" des cas ouM le GSI nLest pas discut$s sont aplica!les' adems par#ticulieMrement" des sugerencias sont apport$es sur des questions familiares Nla ,aille de masa rocheuse a Mcon# Siderer" hio anisotropie" l Oin+uencia desGrandes profondeurs" la pr$sence dLeau" lLPuerture et le remplissage desdiscontinuit$s ainsi que les pro# pri$t$s des masas .ocheuses alt$r$es et desroches ,endres' ala!ras clae fuerza geolgica Bndice de masa de roca Q Qgeolgica Estructura propiedades mecnicas Q Q 0a seleccin de la GSI /otscl$s fuerza geolgica Bndice Q Q Estructura /acizo rocheu g$ologique Q Qropri$t$s /R@75I=4ES @ondiciones d Ola utilizacin du GSI

pgina >

masas de roca d$!il es esencialmente cero o sin sentido" se se hizo necesarioconsiderar una clasicacin alternatia sistema de la' El sistema requerido noincluira .=-" podra poner ms $nfasis en geolgica !sica o!seraciones delas caractersticas de la masa rocosa" re+ean la material" su estructura * suhistoria geolgica * sera desarrollado especcamente para la estimacin deroca propiedades de masa en lugar de para refuerzo del t&nel cin * apo*o'Esta nuea clasicacin" que ahora se llama GSI" comenz la ida en ,orontocon la geologa de ingeniera el aporte de -aid Hood (6oe et al'" 1::2)' Elndice * su uso para el criterio de 6oe * el fracaso 8ro9n era desarrollado por6oe (1::>)" 6oe et al' (1::) * 6oe * 8ro9n (1::;)" pero era todaa unaroca dura sistema ms o menos equialente a la ./.' -esde 1::A" Eert 6oe* aul /arinos" que trata de incre!lemente difcil materiales que seencuentran en un t&nel en Grecia" desarrollados el sistema GSI a la formaactual para incluir po!res masas de roca calidad (Jig' 1 ) (6oe et al' 1::AD/arinos * 6oe 2???" 2??1)' ,am!i$n etendi su aplicacin cin de las masasde rocas heterog$neas como se muestra en la Jig' 2 (/arinos * 6oe 2??1)'6igo' 1 @arta general de GSI las estimaciones de la geologa o!seraciones ;

pgina

Junciones del ndice de fuerza geolgica El corazn de la clasicacin GSI es unniera cuidado niera -escripcin geologa de la masa de roca que esesencialmente cualitatia" *a que se consider que el mero !ras asociadoscon ./. * =#sistemas eran en gran parte sin signicado para el /aestro deroc" d$!iles * heterog$neos ses' ,enga en cuenta que el sistema GSI nuncafue pensado como una reemplazo para ./. o = *a que no tiene masa rocosa


10/24

12

refuerzo o soporte de dise%o#capacidad de su &nico funcin es la estimacin delas propiedades de las rocas en masa' Este ndice se !asa en una ealuacin dela litologa" estructura * condicin de discontinuidad supercie se enfrenta enla masa de roca * se estima desde isual eamen de la roca epuesta en masaa+oramientos" en ecaaciones superciales tales como cortes de carreteras *

t&neles en las caras * n&cleos de pozo de sondeo' El GSI" mediante lacom!inacin de los dos parmetros fundamentales del proceso geolgico" laformacin de !loques de los medios * las condiciones de disconti# nuities"respeta las principales limitaciones geolgicas que go!ernar una formacin *es por lo tanto un sonido geolgicamente ndice que es fcil de aplicar en elcampo' 4na ez que Kn&meroK un GSI LL ha sido decidida" esta n&mero seintroduce en un conunto de empricamen ecuaciones para estimar laspropiedades de masa rocosa" que a continuacin" se puede utilizar comoentrada en alguna forma de num$rica 6igo' 2 fuerza geolgica estimacionesdel ndice para heterog$nea masas de roca neos como +*sch A

gina

anlisis o solucin de forma cerrada' El ndice se utiliza en unto con los aloresapropiados para la no connado resistencia a la compresin de la roca intacta rci * la E,# rographic constante m *o " ara calcular el mecnico propiedadesde una masa de roca" en particular" la compresin la fuerza de la masa rocosa(r cm ) su deformacin mdulo (E)' 3alores actualizados de m *o " puedeencontrarse en /arinos * 6oe (2???) o en el programa .oc0a!' 0osprocedimientos !sicos se eplican en 6oe * 8ro9n (1::;)" pero unrenamiento ms reciente del emprico ecuaciones * la relacin entre el 6oe#8ro9n * el criterio de /ohr#@oulom! han sido a!ordados por 6oe et al' (2??2)para los rangos adecuados de estr$s encontrado en los t&neles * taludes' Estepapel * la .oc0a! programa asociado se puede descargar desdehttpCTT999'rocscience'com' ,enga en cuenta que intenta LL cuanticar LL laclasicacin GSI cin para satisfacer la percepcin de que LL ingenieros son msfelices con los n&meros LL (@ai et al 2??>D' Sonmez * 4lusa* 1:::) soninteresantes" pero tienen que aplicarse con precaucin' 0os procesos decuanticacin utilizados estn relacionados con el la frecuencia * la orientacinde las discontinuidades * son limitado a las masas de roca en la que estosn&meros pueden fcilmente medir' 0as cuanticaciones no funcionan !ien entectnicamente pertur!ado masas de roca en el que la estructura tela tural ha

sido destruido' En tales masas de roca del autores recomiendan el uso de locualitatio originales enfoque !asado en o!seraciones isuales cuidadosos'Sugerencias para el uso de GSI -espu$s de una d$cada de aplicacin de la GSI* su ariacin ciones para la caracterizacin de la masa rocosa" este pa# porintentos de responder a las preguntas que se han planteado por los usuariosso!re la seleccin apropiada del ndice para diersas masas de roca endiersas condiciones' @uando no utilizar GSI El sistema de clasicacin GSI se


11/24

12

!asa en el supuesto de que la masa de roca contiene una suciente n&mero deLL al azar LL discontinuidades orientados de tal que se comporta como una masaisotrpica' En otras pala!ras" la comportamiento de la masa de roca esindependiente de la direccin de las cargas aplicadas' or lo tanto" es eidenteque el sistema GSI no se de!e aplicar a los roca masas en el que ha* un

denirse claramente dominante orientacin estructural' izarra no pertur!adoes un eemplo de una masa de roca en la que el comportamiento mecnico esaltamente anisotrpico * que no de!e ser asignado una 3alor GSI !asado en losgrcos presentados en' Jigs 1 " 2 ' Sin em!argo" el criterio de 6oe#8ro9n * lata!la de GSI se puede aplicar con precaucin si el fallo de dicha roca masas noes controlada por su anisotropa (por eemplo" en el caso de una pendientecuando la disconti# estructural dominante nuidad esta!lece las inmersiones enla pendiente * se puede producir el fracaso a tra$s de la masa de roca)' aralas masas de roca con una estructura tura tal como la mostrada en la seta(&ltima) la de la GSI grco (Jig' 1 )" la anisotropa no es un tema importantecomo el diferencia en la resistencia de la roca * el de la discontinuidadesdentro de ella es peque%a' ,am!i$n es apropiado para asignar alores de GSIcaras ecaadas en roca dura fuerte con unos pocos desconectarcontinuidades espaciados a distancias de magnitud similar a la dimensionesdel t&nel o la pendiente !ao consideracin' En tales casos la esta!ilidad delt&nel o la pendiente ser controlado por la geometra tridimensional de la lainterseccin de las discontinuidades * las caras li!res creados por laecaacin' P!iamente" la clasicacin GSI hace no se aplican a estos casos'-escripcin geolgica en la ta!la GSI 7l tratar con las masas de rocaespeccos se sugiere que la seleccin de la caa apropiada en la ta!la de GSIno de!e limitarse a la similitud isual con el !ocetos de la estructura de la

masa de roca a medida que aparecen en los grcos' 0as descripcionesasociadas de!en ser tam!i$n lea cuidadosamente" de modo que la estructurams adecuada es elegido' El caso ms apropiado !ien puede estar en alg&npunto intermedio entre el n&mero limitado de set# ches o descripcionesincluidas en las listas de $itos' ro*eccin de los alores de GSI en el suelo7+oramientos" caras ecaado t&neles * taludes pozo n&cleos son las fuentesms comunes de informacin para la estimacin del alor GSI de una masa deroca' @mo de!en ser los n&meros estimados a partir de estas fuentespro*ectada o etrapolados en la masa de roca detrs de una pendiente o pordelante de un t&nelU 7+oramientos son una fuente mu* aliosa de informacin

en las etapas iniciales de un pro*ecto pero adolecen de la desentaa de que lasupercie de relaacin" a la intemperie * T o alteracin puede ha!er in+uidosignicatiamente el pecto 7nce de los componentes de la masa rocosa' Estadesentaa puede ser superado (cuando sea posi!le) por trincheras de prue!apero" a menos que $stas son mquinas ecaado a una considera!leprofundidad" no ha* garanta de que los efectos de profundidad meteorizacinse ha!r eliminado' El uicio es por lo tanto" se requiere con el n de permitir


12/24

12

estas intemperie * los efectos de alteracin en la ealuacin de la mspro!a!le GSI alor a la profundidad de la ecaacin propuesta' @aras dependiente ecaada * t&neles son pro!a!lemente la fuente ms cona!le deinformacin para las estimaciones GSI siempre que estas caras sonrazona!lemente cerca * en la misma masa de roca como la estructura !ao

inestigacin' En las masas de rocas duras fuertes es importante que una

gina 1

73ISP -E @P.IG6, El siguiente documento est sueto a los acuerdos dederechos de autor' Se proporciona la copia adunta para su uso personal en elentendimiento que no distri!uirlo * que no incluirlo en otra documentospu!licados' -r' Eert 6oe Eert 6oe @onsulting Engineer Inc'


13/24

12

-espu$s de una d$cada de aplicacin de la GSI * sus ariaciones encuantitatia caracterizacin del macizo rocoso" esta artculo intenta respondera las preguntas que han sido planteadas por los usuarios acerca de la seleccinapropiada de la ndice para una serie de masas de roca 45# der diersascondiciones' .ecomendacin se dan ciones so!re el uso de GSI *" adems"

casos en que el GSI no es aplica!le se discuten' /s en particular" unadiscusin * suge# Gestiones * se presentan en cuestiones tales como el tama%ode la masa de roca sea considerado" su anisotropa" la in+uencia cia de granprofundidad" la presencia de las aguas su!terrneas" la a!ertura * la llenuradel discontinuidades * la propiedades de las masas de roca erosionada * rocas!landas' 0e hoa de ida Juerza geolgica

Introduccin -ise%o de las masas de roca 6ace algunas d$cadas" lasherramientas para el dise%o de t&neles comenzado a cam!iar' 7unque todaacrudo" num$rico m$todos se estn desarrollando que ofreca la promesa parael anlisis mucho ms detallado de difcil su!terrnea pro!lemas de ecaacinque" en cierto n&mero de casos" caen fuera del interalo ideal de la aplicacindel t&nel clasicaciones de refuerzo tales como el sistema ./. introducida por8ienia9si (1:;


14/24

12

directa mediante ensa*os in situ (a ecepcin de 8ac# anlisis de t&neles *aconstruidos) ha!a una necesidad por alg&n m$todo para la estimacin de laspropiedades de las rocas de masas de las propiedades de las rocas intactas *las caractersticas de las discontinuidades en la masa rocosa' Esto result en ladesarrollo del criterio de fallo masa rocosa por 6oe * 8ro9n (1:A?)' El Bndice

de .esistencia Geolgica (GSI)C desarrollo historia 6oe * 8ro9n reconocanque la no masa rocosa criterio no tendra ning&n alor prctico a menos quepudiera ser relacionado con o!seraciones geolgicas que se podran hacerrpida * fcilmente por un gelogo de la ingeniera o la Geologa ogist en elcampo' @onsideraron el desarrollo de una nuea sistema de clasicacindurante la eolucin del criterio a nales de 1:;? pero pronto a!andon la idea* se conform con el sistema ./. *a pu!licados' Era apreciar que el sistema./. (* el sistema =) fueron desarrollados para la estimacin de su!terrneoecaacin * sostenimiento" * que inclu*en par# etros que no son necesariospara la estimacin de la rocaD ropiedades fsicas' El agua su!terrnea *estructural parmetros de orientacin en ./. * el agua su!terrnea *parmetros de estr$s en = se tratan eplcitamente en tensin efectia anlisisnum$ricos * la incorporacin de estos parmetros en la estimacin de lapropiedad masa rocosa resultados es inadecuado' or lo tanto" se recomendque slo los primeros cuatro parmetros del sistema ./. (resistencia de laroca intacta" calicacin .=-" * espaciamiento de las untas condiciones de lasarticulaciones) se de!en utilizar para la estimacin de propiedades de lasrocas#masa" si este sistema tuo que ser utilizado' En los primeros das de lautilizacin de la clasicacin ./. (modicado como se descri!e anteriormente)funcion !ien porque la ma*ora de los pro!lemas que se encontra!an en lasmasas de roca calidad razona!les (


15/24

12

pgina >

masas de roca d$!il es esencialmente cero o sin sentido" se se hizo necesarioconsiderar una clasicacin alternatia sistema de la' El sistema requerido noincluira .=-" podra poner ms $nfasis en geolgica !sica o!seraciones delas caractersticas de la masa rocosa" re+ean la material" su estructura * suhistoria geolgica * sera desarrollado especcamente para la estimacin deroca propiedades de masa en lugar de para refuerzo del t&nel cin * apo*o'Esta nuea clasicacin" que ahora se llama GSI" comenz la ida en ,orontocon la geologa de ingeniera el aporte de -aid Hood (6oe et al'" 1::2)' Elndice * su uso para el criterio de 6oe * el fracaso 8ro9n era desarrollado por6oe (1::>)" 6oe et al' (1::) * 6oe * 8ro9n (1::;)" pero era todaa unaroca dura sistema ms o menos equialente a la ./.' -esde 1::A" Eert 6oe* aul /arinos" que trata de incre!lemente difcil materiales que seencuentran en un t&nel en Grecia" desarrollados el sistema GSI a la formaactual para incluir po!res masas de roca calidad (Jig' 1 ) (6oe et al' 1::AD

/arinos * 6oe 2???" 2??1)' ,am!i$n etendi su aplicacin cin de las masasde rocas heterog$neas como se muestra en la Jig' 2 (/arinos * 6oe 2??1)'6igo' 1 @arta general de GSI las estimaciones de la geologa o!seraciones ;

pgina

Junciones del ndice de fuerza geolgica El corazn de la clasicacin GSI es unniera cuidado niera -escripcin geologa de la masa de roca que esesencialmente cualitatia" *a que se consider que el mero !ras asociadoscon ./. * =#sistemas eran en gran parte sin signicado para el /aestro deroc" d$!iles * heterog$neos ses' ,enga en cuenta que el sistema GSI nunca

fue pensado como una reemplazo para ./. o = *a que no tiene masa rocosarefuerzo o soporte de dise%o#capacidad de su &nico funcin es la estimacin delas propiedades de las rocas en masa' Este ndice se !asa en una ealuacin dela litologa" estructura * condicin de discontinuidad supercie se enfrenta enla masa de roca * se estima desde isual eamen de la roca epuesta en masaa+oramientos" en ecaaciones superciales tales como cortes de carreteras *t&neles en las caras * n&cleos de pozo de sondeo' El GSI" mediante lacom!inacin de los dos parmetros fundamentales del proceso geolgico" laformacin de !loques de los medios * las condiciones de disconti# nuities"respeta las principales limitaciones geolgicas que go!ernar una formacin *

es por lo tanto un sonido geolgicamente ndice que es fcil de aplicar en elcampo' 4na ez que Kn&meroK un GSI LL ha sido decidida" esta n&mero seintroduce en un conunto de empricamen ecuaciones para estimar laspropiedades de masa rocosa" que a continuacin" se puede utilizar comoentrada en alguna forma de num$rica 6igo' 2 fuerza geolgica estimacionesdel ndice para heterog$nea masas de roca neos como +*sch A


16/24

12

gina

anlisis o solucin de forma cerrada' El ndice se utiliza en unto con los aloresapropiados para la no connado resistencia a la compresin de la roca intacta rci * la E,# rographic constante m *o " ara calcular el mecnico propiedadesde una masa de roca" en particular" la compresin la fuerza de la masa rocosa(r cm ) su deformacin mdulo (E)' 3alores actualizados de m *o " puedeencontrarse en /arinos * 6oe (2???) o en el programa .oc0a!' 0osprocedimientos !sicos se eplican en 6oe * 8ro9n (1::;)" pero unrenamiento ms reciente del emprico ecuaciones * la relacin entre el 6oe#8ro9n * el criterio de /ohr#@oulom! han sido a!ordados por 6oe et al' (2??2)para los rangos adecuados de estr$s encontrado en los t&neles * taludes' Estepapel * la .oc0a! programa asociado se puede descargar desdehttpCTT999'rocscience'com' ,enga en cuenta que intenta LL cuanticar LL laclasicacin GSI cin para satisfacer la percepcin de que LL ingenieros son msfelices con los n&meros LL (@ai et al 2??>D' Sonmez * 4lusa* 1:::) son

interesantes" pero tienen que aplicarse con precaucin' 0os procesos decuanticacin utilizados estn relacionados con el la frecuencia * la orientacinde las discontinuidades * son limitado a las masas de roca en la que estosn&meros pueden fcilmente medir' 0as cuanticaciones no funcionan !ien entectnicamente pertur!ado masas de roca en el que la estructura tela tural hasido destruido' En tales masas de roca del autores recomiendan el uso de locualitatio originales enfoque !asado en o!seraciones isuales cuidadosos'Sugerencias para el uso de GSI -espu$s de una d$cada de aplicacin de la GSI* su ariacin ciones para la caracterizacin de la masa rocosa" este pa# porintentos de responder a las preguntas que se han planteado por los usuarios

so!re la seleccin apropiada del ndice para diersas masas de roca endiersas condiciones' @uando no utilizar GSI El sistema de clasicacin GSI se!asa en el supuesto de que la masa de roca contiene una suciente n&mero deLL al azar LL discontinuidades orientados de tal que se comporta como una masaisotrpica' En otras pala!ras" la comportamiento de la masa de roca esindependiente de la direccin de las cargas aplicadas' or lo tanto" es eidenteque el sistema GSI no se de!e aplicar a los roca masas en el que ha* undenirse claramente dominante orientacin estructural' izarra no pertur!adoes un eemplo de una masa de roca en la que el comportamiento mecnico esaltamente anisotrpico * que no de!e ser asignado una 3alor GSI !asado en losgrcos presentados en' Jigs 1 " 2 ' Sin em!argo" el criterio de 6oe#8ro9n * la

ta!la de GSI se puede aplicar con precaucin si el fallo de dicha roca masas noes controlada por su anisotropa (por eemplo" en el caso de una pendientecuando la disconti# estructural dominante nuidad esta!lece las inmersiones enla pendiente * se puede producir el fracaso a tra$s de la masa de roca)' aralas masas de roca con una estructura tura tal como la mostrada en la seta(&ltima) la de la GSI grco (Jig' 1 )" la anisotropa no es un tema importante


17/24

12

como el diferencia en la resistencia de la roca * el de la discontinuidadesdentro de ella es peque%a' ,am!i$n es apropiado para asignar alores de GSIcaras ecaadas en roca dura fuerte con unos pocos desconectarcontinuidades espaciados a distancias de magnitud similar a la dimensionesdel t&nel o la pendiente !ao consideracin' En tales casos la esta!ilidad del

t&nel o la pendiente ser controlado por la geometra tridimensional de la lainterseccin de las discontinuidades * las caras li!res creados por laecaacin' P!iamente" la clasicacin GSI hace no se aplican a estos casos'-escripcin geolgica en la ta!la GSI 7l tratar con las masas de rocaespeccos se sugiere que la seleccin de la caa apropiada en la ta!la de GSIno de!e limitarse a la similitud isual con el !ocetos de la estructura de lamasa de roca a medida que aparecen en los grcos' 0as descripcionesasociadas de!en ser tam!i$n lea cuidadosamente" de modo que la estructurams adecuada es elegido' El caso ms apropiado !ien puede estar en alg&npunto intermedio entre el n&mero limitado de set# ches o descripcionesincluidas en las listas de $itos' ro*eccin de los alores de GSI en el suelo7+oramientos" caras ecaado t&neles * taludes pozo n&cleos son las fuentesms comunes de informacin para la estimacin del alor GSI de una masa deroca' @mo de!en ser los n&meros estimados a partir de estas fuentespro*ectada o etrapolados en la masa de roca detrs de una pendiente o pordelante de un t&nelU 7+oramientos son una fuente mu* aliosa de informacinen las etapas iniciales de un pro*ecto pero adolecen de la desentaa de que lasupercie de relaacin" a la intemperie * T o alteracin puede ha!er in+uidosignicatiamente el pecto 7nce de los componentes de la masa rocosa' Estadesentaa puede ser superado (cuando sea posi!le) por trincheras de prue!apero" a menos que $stas son mquinas ecaado a una considera!le

profundidad" no ha* garanta de que los efectos de profundidad meteorizacinse ha!r eliminado' El uicio es por lo tanto" se requiere con el n de permitirestas intemperie * los efectos de alteracin en la ealuacin de la mspro!a!le GSI alor a la profundidad de la ecaacin propuesta' @aras dependiente ecaada * t&neles son pro!a!lemente la fuente ms cona!le deinformacin para las estimaciones GSI siempre que estas caras sonrazona!lemente cerca * en la misma masa de roca como la estructura !aoinestigacin' En las masas de rocas duras fuertes es importante que una :

pgina ;

preisin apropiada para hacerse da%o de!ido a ecaacin mecnica o chorro'@omo el propsito de la estimacin de GSI es asignar propiedades a laimpertur!a!le masa de roca en la que se a a ecaar un t&nel o pendiente" nopermitir que los efectos de la eplosin cuando el da%o ealuar GSI resultaren la asignacin de alores que son demasiado conseradores' or lo tanto" silos datos son de pozo ausente" es importante que el gelogo de ingeniera ointentos gelogo a LL mirar hacia atrs LL da%os superciales * tratar de asignar


18/24

12

el alor GSI so!re la !ase de la estructuras inherentes en la masa rocosa' Estepro!lema 8E# iene menos signicatio en d$!il * tectnicamente pertur!adamasas de roca como la ecaacin se llea a ca!o por lo general LmediosmecnicosL suae LL * la cantidad de supercie da%o es insignicante encomparacin con lo que *a eiste en la masa rocosa' 5&cleos de pozos son la

meor fuente de datos en profundidad" pero tiene que ser reconocido que esnecesario etrapolar la informacin proporcionada unidimensional por el n&cleoa la de tres dimensiones de la masa situ roca' Sin em!argo" este es unpro!lema com&n a todos pozo inestigaciones" * con ms eperiencia deingeniera geolo# 0os GIS, son cmodos con este proceso de etrapolacin'/&ltiples perforaciones * pozos inclinados pueden ser de gran a*uda en lainterpretacin de ca# masa rocosa cas en profundidad' ara el anlisis deesta!ilidad de una pendiente" la ealuacin es !asado en la masa de roca atra$s del cual se pre$ que un ain falla potencial podra pasar' 0aestimacin GSI de alores en estos casos requiere considera!le uicio cin" enparticular cuando el plano de falla puede pasar a tra$s de arias zonas dediferente calidad' 3alores medios puede no ser apropiado en este caso' ara lost&neles" el ndice de!e ser ealuado para el olumen de roca que participan enel transporte de cargas" por eemplo" por unos un dimetro de alrededor delt&nel en el caso de t&nel comportamiento o ms local en el caso de unaestructura tal como una pata de elefante' ara estructuras especialmentesensi!les o crticos" tales como caernas central su!terrnea" la informacino!tenida de las fuentes discutidas anteriormente pueden no ser se consideraadecuado" so!re todo a medida que aanza el dise%o ms all de las etapaspreliminares' En estos casos" el uso de peque%os t&neles de eploracinpueden ser considerados * esto m$todo de recogida de datos a menudo se

encuentra para ser altamente renta!le' 0a Jigura < proporciona un resumenisual de algunas de las austes discutidos en los prrafos anteriores' @uandoealuacin directa de las condiciones de profundidad no est disponi!le" austeal alza del alor GSI para permitir la efectos de las pertur!aciones en lasupercie" a la intemperie * la alteracin se indican en el (!lanco) partesuperior de la ta!la de GSI' P!iamente" la magnitud del desplazamientopuede ariar de caso al caso * depender del uicio * riencia riencia delo!serador' En la parte inferior (som!reada) de la carta" los austes no serequiere normalmente como la roca masa *a se desintegra o cortado * esteda%o persiste con la profundidad' anisotropa @omo se discuti anteriormente"

el criterio de 6oe#8ro9n (* otros criterios similares) requiere que la masa deroca se comportan istropa * que el fracaso no sigue una preferencia direccinential impuesta por la orientacin de una especca discontinuidad o unacom!inacin de dos o tres desconectar continuidades' En estos casos" el usode GSI es sentido como el fracaso se rige por la resistencia al cizallamiento deestas discontinuidades * no de la masa rocosa' @asos" sin nunca" donde elcriterio * la ta!la de GSI pueden razonar !lemente ser utilizado fueron


19/24

12

discutidos anteriormente' Sin em!argo" en un anlisis num$rico que implica unsolo discontinuidad !ien denidos" tales como una zona de cizalla o fallo" aeces es coneniente aplicar el criterio de 6oe#8ro9n el criterio de la masatotal de la roca * superponer la discontinuidad como un elementosignicatiamente ms d$!il' En esto caso" el alor GSI asignado a la masa de

roca de!er ignorar la importante discontinuidad indiidual' 0as propiedadesde esta discontinuidad puede encaar la parte inferior de la GSI trazan opueden requerir un enfoque diferente" como la!oratorio de ensa*o decizallamiento de los rellenos de arcilla !landa' 7pertura de discontinuidades0as caractersticas de resistencia * deformacin de una roca masa dependendel enclaamiento de la indicacin pedazos de roca intacta indii# quecomponen la masa' P!iamente" la a!ertura de las discontinuidades que sep#arate estas piezas indiiduales tienen una in+uencia importante so!re laspropiedades de las rocas en masa' 5o ha* ninguna referencia especca a laa!ertura de la discontinuidades en las listas de GSI" pero un LL pertur!acinfactor de LL - se ha proporcionado en la ersin ms reciente del criterio derotura de 6oe#8ro9n (6oe et al'" 2??2)' Este factor ara entre - Y ? para laroca madre masas" tales como los ecaado por un t&nel a!urrido mquina" a- Y 1 para masas de roca mu* pertur!ados tales como pistas a!iertas lasminas a cielo que han sido sometidos a mu* pesada chorro de produccin' Elfactor permite la interrupcin del enclaamiento de la roca indiiduo piezascomo resultado de la apertura de las discontinuidades' 0a incorporacin delfactor de pertur!acin - en las ecuaciones empricas utilizados para estimar lamasa rocosa caractersticas de resistencia * deformacin se !asa en !ac#anlisis de t&neles * taludes ecaados' en este etapa (2??>) ha*relatiamente poca eperiencia en el uso de este factor" * puede ser necesario

austar su participacin en las ecuaciones como una eidencia ms de campose acumula' Sin em!argo" la eperiencia limitada que est disponi!le sugiereque este factor proporciona una ?

pgina A

estimacin razona!le de la in+uencia de los da%os de!idos a relaacin de latensin o la limpieza de paredes de roca ecaada' ,enga en cuenta que esteda%o disminu*e con la profundidad en el roca de masas *" en modelacinnum$rica" es generalmente apropiado para simular esta disminucin diidiendoel roca masa en un n&mero de zonas con alores decrecientes de - que se

aplica a zonas sucesias como la distancia de la cara aumenta' En un eemplo"que implica!a la construccin de una gran central el$ctrica su!terrneacaerna en areniscas * limolitas" que era encontr que la zona da%adaeplosin fue rodeando cada permetro ecaacin a una profundidad de unos2 m (@heng * 0iu 1::?)' @on cuidado" oladura controlada fue utilizado en estaecaacin caerna * el grado limitado de el da%o eplosin puedeconsiderarse tpica de la de t&neles ecaados por ingeniera ciil perforacin *


20/24

12

oladura m$todos' or otro lado" en gran mina a cielo a!ierto laderas en lasque las eplosiones pueden implicar muchas toneladas de eplosin sios"da%os de las oladuras se ha o!serado hasta 1?? mo ms detrs de la caratalud ecaado' 6oe * Zarz# uloic (2???) han dado un poco de orientacinso!re el alcance de este da%o * su impacto en las propiedades del macizo

rocoso' 6igo' < sugerido de pro*eccin informacin de las o!seraciones ena+oramientos a profundidad' 8lanca reaC un desplazamiento a la izquierda oala izquierda * hacia arri!a es reco# reparadoD la medida del cam!io de semuestra en la ta!la es indicatia * de!e estar !asada en geo uicio lgico'som!reada reaC desplazamiento es menor o no aplica!le por lo que es demala calidad retenido en profundidad en !recciated" zonas milonitizadas ocizallamiento 1

pgina :

Bndice de fuerza geolgica a gran profundidad En roca dura" gran profundidad

(por eemplo" de 1'??? metros o ms) del estructura de la roca#masa es tanfuerte que el comportamiento de las masas se aproima a la de la roca intacta'En este caso" el GSI alor se aproima a 1?? * la aplicacin de la GSI sistema*a no es signicatia' El proceso de fracaso que controla la esta!ilidad deecaaciones su!terrneas en estas condiciones es dominada por la iniciacinde fractura frgil * propagacin" lo que conduce a la efoliacin" sla!!ing *" encasos etremos" roca estallidos' @onsidera!le esfuerzo de inestigacin ha sidode# otado para el estudio de estos procesos de fractura frgil * un tra!aoreciente de -iederichs et al' (2??>) proporciona una resumen &til de estetra!ao' @undall et al' (2??


21/24

12

h&medos las (Jig' > )' 0a presin del agua es o!eto de la tensin efectia anal#anal*sis en el dise%o * es independiente de la ca# GSI rizacin de la masarocosa' /asas de roca erosionada 0os alores de GSI para las masas de rocaerosionadas se desplazan a el derecho de las personas de las mismas masasde roca cuando se trata de protegidas de la intemperie' Si el desgaste ha

penetrado en el pedazos de roca intacta que componen la masa (por eemplo"en 9eath# granitos Ered)" entonces la constante m *o * la no connado fuerzade la r ci del criterio de 6oe * 8ro9n de!e tam!i$n ser reducido' Si eldesgaste ha penetrado en el roca en la medida en que las discontinuidades * laestructura tura se han perdido" a continuacin" la masa de roca de!e ealuarsecomo el sistema GSI suelo * *a no se aplica' Sedimentaria heterog$nea *ariada litologa masas de roca El GSI se ha ampliado recientemente para darca!ida algunos de los ms aria!les de las masas de roca" inclu*endo mu*mala calidad esquilada de las masas de roca d$!il esquistosas materiales (talescomo limos" arcillas o pizarras litas) en alg&n momento entre camas con rocafuerte (tales como areniscas" calizas o cuarcitas)' 4n grco de GSI +*sch se hapu!licado en el /arinos * 6oe (2??1) * se reproduce en la Jig' 2 ' aralitologa ariada" pero las masas de rocas inalteradas tectnicamente" como elmelaza" un nueo grco es GSI (6oe et al'" 2??)' .ocas de !aa resistencia@uando las rocas" como margas" arcillas" limos * areniscas d$!iles sedesarrollan en condiciones esta!les o una pu!licar am!iente tectnico"presentan una estructura sencilla tura con pocas discontinuidades' Inclusocuando los planos de estraticacin eisten" no siempre aparecen claramentedenido como dis# supercies de continuidad' En tales casos" el uso de la ta!lade GSI para el LL de !loque LL o LL masas LmasiasL roca (Jig' 1 ) es aplica!le' eldispla* continuidades" a pesar de que son limitados en n&mero" no puede

!e!etterthan razona!le (por lo general po!res fairor) andhence el GSI alorestienden a estar en el interalo de >?#?' En estos casos" la !aa resistencia dela masa rocosa resulta de los alores !aos de la fuerza intacta r ci * laconstante m *o ' @uando estas rocas forman masas continuas sindiscontinuidades" la masa de roca pueden ser tratados como intacta con losparmetros de ingeniera dadas directamente por el la!oratorio prue!as' Enestos casos la clasicacin no es GSI aplica!le' 0a precisin del sistema declasicacin GSI El LL sistema de GSI LcualitatiaL funciona !ien para laingeniera gelogos *a que es coherente con su eperiencia en la descripcinde las rocas * las masas de roca durante el registro * cartografa' En algunos

casos" los ingenieros tienden a ser uncom# forta!le con el sistema" *a que nocontiene los parmetros que se pueden medir con el n de meorar la precisindel alor estimado GSI' 0os autores" dos de los cuales se graduaron comoingenieros" hacer 5o comparta esta preocupacin" *a que consideran que no esdecir# sig# al intentar asignar un n&mero preciso a la GSI 2

pgina 1?


22/24

12

alor para una masa tpica roca' En todos" pero el ms simple de los casos" GSIse descri!e meor mediante la asignacin de una gama de alores' @on nesanalticos de este interalo puede denirse por una distri!ucin normal con lamedia * la norma alores de desiacin asignados so!re la !ase del sentidocom&n' En el perodo anterior de la aplicacin GSI era propuesto que la

correlacin de LL austado LL ./. * = alores con GSI ser utilizados paraproporcionar la necesaria de entrada para la solucin del criterio de 6oe *8ro9n' 7unque este procedimiento puede tra!aar con el meor masas de rocade calidad" no tiene sentido en el rango de d$!il (por eemplo" GSI F En usto a mu* mala categoras de discontinuidades"una desplazamiento hacia la derecha es necesaria para condiciones h&medascomo las supercies de las discontinuidades o el relleno materiales songeneralmente propensos a deterioro como resultado de cam!iar en elcontenido de humedad' El giro a la derecha es ms sustancial en la !aacalidad rango de masa de roca (&ltimas lneas * columnas)

El Índice de Fuerza Geológica

Documents

Transcript of El Índice de Fuerza Geológica