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Pedro Varona Eraso
Director de Itasca Consultores, S.L.
TENDENCIAS ACTUALES EN LA
CARACTERIZACIN DE MACIZOS ROCOSOS
Madrid, 29 de junio de 2011
CARACTERIZACIN GEOTCNICA DEL TERRENO
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Caracterizacin geotcnica de macizos rocosos
Es evidente que una mejor caracterizacin del macizo rocoso conlleva
menores desvos en los costes de la obra
Hoek, E. & A. Palmieri (1998) Geotechnical risks on l arge civil engineeri ng pr ojects. Keynoter address for Theme 1Internation Association of EngineeringGeologists Congress, Vancouver, Canada, Seprtember 21 to 25, 1998
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Caracterizacin geotcnica de macizos rocosos
La caracterizacin no debe contemplar solo la media de losvalores sino su distribucin estadstica
Parmetros a estudiar:
- Geological Strength Index (GSI)
- Resistencia a la compresin simple (RCS)
- Deformabilidad
- Estado tensional
- Orientacin de las estructuras
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Estimacin del GSI
Rock Mass Rating system (RMR) segn Bieniawski, 1989
Bieniawski, Z.T. (1989) Engin eerin g Rock M ass Classifications. New York: Wiley.
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Estimacin del GSI
Rock Mass Rating system (RMR) segn Bieniawski, 1989
No se debe considerar el agua en la estimacin de parmetros, ya que su efecto
se incluir en los clculos pertinentes (Hoek, 1988)
Hoek, E. & E.T. Brown (1998) The Hoek-Brown Failur e Criterion a 1988 update. 15th Canadian Rock Mechanics Symposium,
October 1988, Toronto. Ed. John H. Corran
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Estimacin del GSI
Rock Mass Rating system (RMR) segn Bieniawski, 1989
Criterio de rotura de Hoek-Brown generalizado
a
ci
3ci31 sm
La resistencia de la roca intacta aparece
explcitamente en el criterio de rotura
14
100RMRexp
m
m
i
La roca intacta difcilmente podra llegar a RMR=100
al ser penalizado por la resistencia, especialmente enrocas blandas
9
100RMRexps
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Estimacin del GSI
Priest, S.D. & J.A. Hudson (1981) Estimation of discontinu ity spacing and tr ace length u sing scanli ne surveys.
Int J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. Vol 18, pp. 183-197 (1981)
Relacin entre el RQD y frecuencia media de las discontinuidades
Priest & Hudson (1981)
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Estimacin del GSI
Manual de Tneles y Obras Subterrneas - Captu lo 4. C. Lpez Jimeno ed.. ETSIM Madrid, 2000
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Estimacin del GSI - Cualitativo
Geological Strength Index (GSI) segn Hoek et al
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Estimacin del GSI - Cuantitativo
GSI es funcin del espaciado de las juntas y el factor de estado
de la junta Jc (Cai et al, 2004)
A
sw
c
J
JJJ
Jw = ondulacin de la junta a gran escala
Js = rugosidad de la junta a pequea escala
JA = grado de alteracin de la junta
Cai, M., P.K. Kaiser, H.Uno, Y.Tasaka & M. Minami (2004) Estimation of rock mass deformation modulus and strength of jointed hard rock masses using GSI system.
International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 41 (2004) 3-19
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Estimacin del GSI - Cuantitativo
Descripcin de la ondulacin de la junta a gran escala (Cai et al, 2004)
Descr ipcin de la r ugosidad a pequea escala (Cai et al , 2004)
Cai, M., P.K. Kaiser, H.Uno, Y.Tasaka & M. Minami (2004) Estimation of rock mass deformation modulus and strength of jointed hard rock masses using GSI system.
International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 41 (2004) 3-19
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Estimacin del GSI - Cuantitativo
Descripcin de la alteracin de la junta (Cai et al , 2004)
Cai, M., P.K. Kaiser, H.Uno, Y.Tasaka & M. Minami (2004) Estimation of rock mass deformation modulus and strength of jointed hard rock masses using GSI system.
International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 41 (2004) 3-19
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Estimacin del GSI - Cuantitativo
Cai, M., P.K. Kaiser, H.Uno, Y.Tasaka & M. Minami (2004) Estimation of rock mass deformation modulus and strength of jointed hard rock masses using GSI system.
International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 41 (2004) 3-19
Determinacin del GSI (Cai et al, 2004)
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Estimacin del GSI - Cuantitativo
Sonmez, H. & R. Ulusay (1999) Modifications to the geological strength index (GSI) and their applicability to stability of slopes.
International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 36 (1999) 743-760
Determinacin del GSI funcin de Jv(Sonmez et al , 1999)
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RMR(4): descripcin del estado de las discontinuidades
Despreciando la persistencia (difcil de estimar de sondeos y que no aparece en el GSI)
se obtiene un mximo de 24 puntos. Divididos en 5 grupos se obtiene la equivalencia:
Estimacin del GSI - Cuantitativo
Dada la dificultad para estimar el Jca partir de sondeos se puede relacionar
con el valor de RMR(4)
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Considerando esta equivalencia se puede obtener el GSI a partir del espaciado entre
juntas y el RMR(4)
Ambos valores se pueden obtener directamente de sondeos
Parmetros observables a pequea escala
A partir de la regresin cuadrtica de la grfica de GSI se obtienen la expresiones:
Estimacin del GSI - Cuantitativo
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Estimacin del GSI - Cuantitativo
Representacin RMR vs. GSI
Histograma de distribuciones de RMR y GSI
Comparativa de resultados segn este mtodo
Unidad geotcnica 1 (Tobas)
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Estimacin del GSI - Cuantitativo
Representacin RMR vs. GSI
Histograma de distribuciones de RMR y GSI
Comparativa de resultados segn este mtodo
Unidad geotcnica 7 (diatrema)
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Estimacin del GSI - Cuantitativo
Tobas
Representacin RMR vs GSI
Diatrema y brechas
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Estimacin del GSI - Cuantitativo
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Estimacin de la resistencia
a la compresin simple (RCS)
Debe ser medida a partir de ensayos:
Ensayo de carga puntual
(no recomendable para roca blanda, sci
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Estimacin del estado tensional
Debe ser medido: ensayos de hidrofracturacin
Equipo de hidrofracturacinPerfil de tensiones medido en un sondeo
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Estimacin de la deformabilidad
A partir de ensayos presio-dilatomtricos
Distribucin de mdulos de deformabilidad
Ligne B: Reconnaisance Geologique, Geotechnique et Hydrogeologique B 19980101M . Metro de LAgglomeration Toulousaine
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Orientacin de las estructuras
A partir de imgenes obtenidas mediante sondas de testificacin geofsica
Imagen ptica y acstica
24899 polos
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Valor caracterstico
Mtodos estadsticos para determinar el valor caracterstico
ntX
ntV1XX mmk
Donde, t= valor de Student (depende del n de datos, n)
V= coeficiente de variacin
= desviacin estndar
Xm= valor medio
En caso de tener pocos datos, una buena aproximacin es:
5.0XVk1XX mnmk
Orr, T. L.L. & E.R. Farrell (1999) Geotechni cal Design to Eur ocode 7Chapter 2. Springer (London). ISBN 1-85233-038-4
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Relacin tensin-deformacin
Segn Hoek y Marinos (2000)
Hoek,E. & P. Marinos (2000)Predicti ng Squeeze I I. Tunnels & Tunnelling International, Decembre 2000, pp. 33-36
2
2.0
o
cm
P
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