CARACTERIZACION GEOMECANICA MACIZO ROCOSOCALIZAS SECTOR LAS CALIZAS-NOBSA
Por:
NELSON SOTO CELY
HAROLD IVAN URRUTIA BONILLA
WILLIAM DAVID CHAPARO RIVERA
Presentado a:
INGENIERO GEOLOGO RAFAEL PEREZ
Esp. GEOTECNIA VIAL
En la materia:MECANICA DE ROCAS
UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA
ESCUELA DE INGENIERIA GEOLOGICASECCIONAL SOGAMOSO
NOVIEMBRE 2012
RESUMEN
Con el presente proyecto se pretende dar a conocer las carateristicas geomecanicas de la mina de caliza las caleras, del yacimiento que actualmente se encuentra en explotación, así como también resaltar los aspectos geológicos que intervienen en el proceso de formación rocoso de las calizas, y dar a conocer cuantitativamente su resistencia, la estratigrafía del terreno, y la geología entre otros.
INTRODUCCIÓN
El siguiente estudio se realizo con el fin de
mostrar los aspectos mas relevantes a la hora
de evaluar y caracterizar un macizo rocoso,
en este caso el ubicado en el municipio de
Nobsa.
La parte correspondiente a laboratorios,
expone la descripción física y mecánica del
macizo rocoso, siendo estos los principales
alcances que se desean resaltar en cada uno
de los informes realizados durante el
semestre, mediante una metodología la cual
propone visitas a campo con análisis in situ
de la matriz rocosa con posterior análisis de
las observaciones y mediciones de rumbo,
buzamiento y coordenadas de las diferentes
diaclasas expuestas en campo.
TOMA DE DATOS EN CAMPO
Estudiar, analizar y describir los diferentes
aspectos que se requieren a la hora de realizar
la caracterización de un macizo rocoso dando a
conocer su comportamiento geomecanico
mediante resultados obtenidos por medio de
ensayos de laboratorio y modelacion con
software especializado.
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
4. FORMULACION DEL PROBLEMA
¿Cómo se realiza la caracterización geomecanica de
un macizo rocoso(caliza)? •Cimentaciones de edificios.•Estabilidad de taludes.•Construcción de muros y anclajes.•Excavaciones a cielo abierto o superficiales.•Excavaciones subterráneas y tuneles
5. OBJETIVOS
5.1. OBJETIVO GENERAL
Evaluar, caracterizar y clasificar el macizo rocoso mediante los diferentes parámetros mecánicos que presentan las “rocas calizas” localizadas en la vía Nobsa sector las Caleras, departamento de Boyacá, mediante ensayos de laboratorio.
5.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
5.2.1. Describir las características generales del afloramiento. 5.2.2 Obtener parámetros de resistencia de las discontinuidades, matriz y macizo rocoso5.2.3 Definir las características y propiedades a describir en campo para la caracterización del macizo rocoso. 5.2.4 Definir la caracterización global y clasificación geomecánica del macizo rocoso.
6. LOCALIZACIÓN GEOGRAFICA NOBSA FORMACION TIBASOSA
Fuente: http/google.com /images/boyaca
En el municipio de Nobsa se localiza la industria pesada y mediana más importante del departamento de Boyacá. Su estructura territorial se conforma longitudinalmente a través de la cadena montañosa de alto relieve y parte del valle que conforma el Río Chicamocha y la prolongación de la carretera central del Norte en una dirección oriente a occidente. El area de estudio se encuentra enmarcada dentro de las coordenadas:X= 1’128.429 Y=1’125.710 y X=1’128.444 Y= 1’125.725 X =1’128.437 Y=1’ 125.686 y X= 1’128.466 Y= 1‘125.669Altura promedio: 2565 m.s.n.m.
6.1 LOCALIZACION LOCAL.
Reconocimiento en campo
Recopilación de la Información
Levantamiento geológico local
• Levantamiento de diaclasas
• Identificación de estructuras
PASO1
Muestreo
PASO2
Análisis de Laboratorio
Análisis de Laboratorio
suelos y rocas
Resistencia a la
compresión Carga por
punta Angulo de
reposo Desgaste
Otros
PASO 3
Resultados de los
laboratorios
Caracterización del Macizo
ANALISIS DEL
MACIZO 7.METODOLOGIA
Características deL deposito:
Es una serie netamente calcarea , compuesta por una alternancia de bancos de calizas , margas , arcillolitas calcáreas y areniscas.Los principales bancos son 9 con espesores de 5 y 29 mts.El banco mas importante es el B en cuanto a la industria cementera local.Por analisis petrografico la caliza de studio es biomicrita ya que esta compuesta en promedio por un 54% de calcita micro cristalina, un 43% de elementos aloquímicos (fragmentos de fósiles) y un 3% de material terrígeno.En esta zona se encuentra la formación tibasosa
8. CARACTERISTICAS DEL AREA DE ESTUDIO.
Municipio de nobsa Fuente: Autores
VISTA FAMILIA DE DIACLASAS.
Discontinuidades de la masa rocosa.
Zona1
Zona2
Zona3
Zona4
Rumbo
S 9 W
S 25W
N 85 W
N9 W
Buzamiento
30 NW
15 NW
14 NE
15 NE
Discontinuidades de la masa rocosa.
Espaciado: La distancia promedio entre las discontinuidades es de 1 m
Persistencia: En promedio de 1 a 3 Rugosidad: los planos de
discontinuidad se presentan ligeramente rugosos.
Relleno: calcita aunque otras diaclasas no presentaban relleno.
Apertura: la apertura promedio variaba entre 1 y 3 cm.
Discontinuidades de la masa rocosa.
10. COBERTURA Y USO DEL SUELO.
El área correspondiente al estudio se presentan las siguientes coberturas: vegetal, conformada por bosques, arbustos, pastizales, cultivos y sus asociaciones. Cobertura degrada o erial conformada por tierras erosionadas, material rocoso en superficie, y explotaciones mineras; cobertura hídrica: quebradas, canales, humedales; y cobertura construida: conformada por organizaciones.En cuanto a los usos de la tierra se presentan: conservación, extracción de materiales para construcción, pastoreo, agricultura tradicional de sustancia a pequeña escala.
11. GEOLOGIA
Regionalmente afloran rocas sedimentarias cuyas edades oscilan entre los periodos geológicos cretáceo, terciario y cuaternario. La región oriental del departamento de Boyacá se encuentra sobre el flanco oriental de la cordillera oriental. Geológicamente se presentan dos provincias tectónicas separadas por la falla de soapaga, la cual pasa con dirección NE-SW por el costado oeste del municipio de Sogamoso. La primera provincia se encuentra ubicada al occidente denominada “macizo de floresta” y corresponde a una zona compleja levantada, la segunda ubicada al oriente, corresponde a la cobertura plegada, constituye el flanco occidental del anticlinal del chicamocha, formada por la serie neo cretácica-terciaria.
El área de estudio se encuentra en el límite
occidental del flanco del chicamocha presenta una
dirección NE-SW, controlando la orientación de las
estructuras presentes. En esta zona la serie
sedimentaria presenta varias deformaciones debido
a la intensa actividad tectónica y a la baja dureza de
las rocas, reflejadas en una serie de pliegues y
fallas de carácter regional y local lo cual hace de
esta zona un área de producción a canteras estable.
12. ESTRATIGRAFÍALas rocas aflorantes en esta zona comprenden edades que abarcan desde el jurásico hasta el terciario y diversos tipos de depósitos cuaternarios.A continuación se describirán las características más importantes de la formación Tibasosa que se encuentra en la zona de estudio.12.1 FORMACIÓN TIBASOSA (Kit):En la zona estudiada la formación se divide claramente en tres miembros característicos. El inferior, predominante arenoso, presenta un conglomerado de base, seguido por intercalaciones de Limolitas moradas, azulosas y verdosas con areniscas friables de grano grueso, cuyos elementos son esencialmente de cuarzo, feldespato y fragmentos de rocas metamórficas y sedimentarias, en una secuencia muy característica. Las Limolitas verdosas marcan el paso de una serie de bancos de arenisca compacta, de color pardo claro de grano fino, que se torna calcárea y friable hacia la parte superior. El miembro intermedio presenta una alteración de Limolitas verdosas con bancos de tres metros de caliza, en parte arenosa, con abundantes recristalizaciones en calcita que dan un aspecto travertinoso. El miembro superior consta esencialmente de arcillolitas fisibles verdosas con intercalaciones de capas delgadas y nódulos de caliza. Hacia el techo se localizan unos bancos de arenisca calcárea gris con interbancos de Arcillolita gris.
Descripción litológica.
COLOR
FRESCO RESISTENCIA ESTRUCTURA
Gris claro a gris
medio
Alta
Bioturbación
METEORIZADO : POROSIDAD
VISIBLE
REACCIÓN
CON HCL
Pardo amarillento
Baja
REACCIONA
GRADO DE METEORIZACIÓN Roca fresca
13. ENSAYOS DE LABORATORIO
13.1. Ensayo de prpiedades fisicas.
Fuente: AutoresProcedimiento ensayo de propiedades fisicas.
Laboratorio de Suelos y Rocas UPTC Sogamoso 2012
RESULTADOS OBTENIDOS
W(%)= 0.329 S(%) = 38.99
n(%) = 2.15 e = 0,053
y(KN/m3) = 393.94 yd(KN/m3) =
392.19
y sat (KN/m3) = 395.488
13.2. Ensayo de Resistencia a la Compresión Simple o Till Test.
Fuente: AutoresProcedimiento ensayo de Resistencia a la Compresión Simple
Laboratorio de Suelos y Rocas UPTC Sogamoso 2012
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
RESISTENCIA (KN) EN FUNCION DE DE DESPLAZAMIENTO VERTICAL
Series1Series3Series5
DESPLAZMIENTO VERTICAL(0,01 mm)
RESIS
TEN
CIA
(K
N)
13.2.1 Resultados Ensayo de Resistencia a la Compresión Simple
Fuente: AutoresResultados Ensayo de
Resistencia a la Compresión Simple
Laboratorio de Suelos y Rocas UPTC Sogamoso
15. CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO
La descripción y caracterización de macizos
rocosos se llevó a cabo mediante la descripción
general de las condiciones del banco de caliza,
identificando y clasificando los materiales que
componen al macizo.
Para la descripción general del material que
constituye el banco aflorante en el área de
estudio, se tendrá en cuenta los resultados
obtenidos en la etapa de reconocimiento en
campo y los parámetros obtenidos en el
levantamiento de diaclasas, los resultados
obtenidos en los ensayos de laboratorio de
suelos y rocas, y de esta manera clasificar el
macizo rocoso.
Clasificación según BIENIAWSKY
parámetros de clasificación valor puntajeresistencia de la matriz rocosa 103 12
RQD 80 17
separación entre diaclasas 1 15
longitud de la discontinuidad 1 a 3 4
abertura 1 a 3 0
rugosidad ligeramente rugosa 3
relleno duro >5mm 2
alteracion moderadamente alterada 3
agua freatica ligeramente húmedo 10
direccion y buzamiento favorable -5
puntaje total 61
clase II
calidad Buena
CLASIFICACIÓN DE FAMILIAS POR MEDIO DEL SOFTWARE DIPS
DIAGRAMA DE CONCENTRACION DE DISCONTINUIDADES
Diagrama de polos
Diagrama de orientación
CONCLUSIONES
De acuerdo a los datos tomados en campo y mediante la utilización del software Dips se determinaron tres familias de discontinuidades en el macizo, las cuales se pueden observar en los diagramas de polos y frecuencias.
El espaciado característico para la familia numero 1 son: muy junto (20 y 60 mm) y junto (60 a 200). El espaciado que predomina en la familia número 2 es moderadamente junto (MJ).
Las rugosidades que predominan en el macizo son escalonada rugosa (EI) y escalonada lisa (EII). Las aberturas que predominan en la familia número 1 son: Abierta y Parcialmente abierta (PA). La abertura que predomina en la familia número 2 es: parcialmente abierta (PA).
Según el índice de calidad de la roca RQD, las propiedades geo mecánicas del macizo tienden a ser inferior de calidad media.
ANALISIS DE RESULTADOS
Se emplea como relleno para realizar obras ingenieriles geotécnicamente estables.
Según los resultados obtenidos en laboratorio se obtuvo que la caliza es una roca de moderada resistencia. Por lo tanto que dicho material es apto para la fabricación del Clinker (materia prima del cemento) y es también como grava y arena (fragmentada) en la elaboración de concreto. La caliza también se puede utilizar como base y sub base granular que hacen parte de la estructura de un pavimento.
RECOMENDACIONES
Diseñar un adecuado sistema de explotación.
Llevar acabo un plan de manejo ambiental.
BIBLIOGRAFIA
EVERT HOEK, Course notes, Rock Engineering. VALLEJO, Luís I, Ingeniería geológica. Propiedades Geofísicas de los Suelos, Joseph Bowles – McGraw – Hill Álvaro de la Cruz Correa Arroyabe, Caracterización de rocas ensayos de laboratorio, Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ingeniería; Sociedad Colombiana de Geotecnia, Santa Fe de Bogotá.