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NOVIEMBRE
INFORME
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI Preparado para:
INFORME
Ing. Elvis Valencia Profesor del Curso de Mecánica de Rocas- Práctica FIGMM-UNI
Número de Informe:
2do Informe
Alumnos: RAMIREZ AGUADO Luis Arquímedes CORTEZ CESPEDES Carlos GAMARRA SANTAMARIA Euler
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
INDICE CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI .......................................... 1 1.0
INTRODUCCION ....................................................................................................................... 3
2.0
OBJETIVOS ............................................................................................................................... 3
3.0
FUNDAMENTO TEORICO ......................................................................................................... 3
3.1
ÍNDICE DE CALIDAD DE LAS ROCAS (RQD): ...................................................................... 3
3.2
CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (R.M.R) .......................................................................... 5
4.0
CALCULO DEL R.M.R DE BIENIAWSKI ...................................................................................... 6
4.1
Resistencia de la roca intacta ........................................................................................... 6
4.2
RQD (Rock Quality Designation): ..................................................................................... 7
4.3
Espaciamiento de discontinuidades: ................................................................................ 8
4.4
Condición de las discontinuidades ................................................................................... 8
4.4.1
Longitud de discontinuidades (Persistencia)............................................................ 9
4.4.2
Separación (Apertura) ............................................................................................ 10
4.4.3
Rugosidad ............................................................................................................... 11
4.4.4
Relleno (Panizo)...................................................................................................... 12
4.4.5
Intemperización...................................................................................................... 13
4.5 5.0
Agua Subterránea:.......................................................................................................... 14 RESULTADOS ......................................................................................................................... 15
5.1
RMR BASICO: .................................................................................................................. 15
5.2
RMR AJUSTADO .............................................................................................................. 16
5.2.1
Efecto de la orientación y buzamiento de las discontinuidades en tunelería. ...... 16
6.0
CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 21
7.0
RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 21
8.0
ANEXO ................................................................................................................................... 22
Noviembre, 2011
2
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
1.0
INTRODUCCION
Las clasificaciones geomecánicas tienen como objetivo, caracterizar un determinado macizo rocoso en función de una serie de parámetros a los que se les asigna un cierto valor. Por medio de la clasificación se llega a calcular un índice característico de la roca, que permite describir numéricamente la calidad de la misma. Debido a esto las clasificaciones geomecánicas se pueden considerar como una herramienta muy útil en el diseño y construcción de obras subterráneas, tanto de obras mineras como de obras civiles, pero debe ser usada con cuidado para su correcta aplicación, pues exige conocimientos y experiencia por parte de quien la utiliza. Las clasificaciones pueden ser usadas en la etapa de Proyecto así como también en la Obra. En la etapa de Proyecto; es posible estimar el sostenimiento necesario en base a las propuestas del autor de cada sistema de clasificación, mientras que en la Obra, se permite evaluar la calidad del terreno que se va atravesando conforme avanza la excavación del túnel y aplicar el sostenimiento adecuado conforme se va avanzando en la excavación.
2.0
OBJETIVOS
‣
Conocer la calidad del macizo rocoso en estudio y sus parámetros de resistencia.
‣
Mejorar el diseño de estructuras en roca, a través del aporte que nos brinda las diferentes clasificaciones geomecánicas.
‣
Analizar y controlar la estabilidad de las excavaciones.
‣
Estimar el tiempo de auto sostenimiento.
‣
Evaluar la necesidad de utilizar algún sostenimiento en las excavaciones.
3.0
FUNDAMENTO TEORICO
3.1
ÍNDICE DE CALIDAD DE LAS ROCAS (RQD):
El índice RQD (Rock Quality Designation) desarrollado por Deere entre 1963 y 1967, se define como el porcentaje de recuperación de testigos de más de 10 cm de longitud (en su eje) sin tener en cuenta las roturas frescas del proceso de perforación respecto de la longitud total del sondeo. Para determinar el RQD (Rock Quality Designation) en el campo o zona de estudio de una operación minera, existen tres 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. A partir de los testigos obtenidos en la exploración. En la medida del RQD en testigos de Exploración, se deben incluir los discos del núcleo ocasionados por rotura mecánica de la roca como parte del RQD.
Noviembre, 2011
3
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
Segundo procedimiento Comprende el 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 de la operación minera. RQD Determinado en el campo por el área de Geotecnia, en un tramo longitudinal de pared expuesta es:
Donde:
λ = Número. De Fisuras / Espacio (Span)
Tercer procedimiento Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras por metro cúbico (Jv = t Volumétric number), determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área o zona predeterminada de la operación minera. Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras por metro cúbico al realizar el levantamiento litológico estructural de las paredes de la mina, este se usa para voladura: RQD = 115 - (3.3) Jv Donde: Jv = número de fisuras por metro cúbico Nota: El Jv se calcula sumando el número de fisuras por metro que corten de manera independiente a cada uno de los 3 ejes de un cubo imaginario en el cuerpo rocoso materia de análisis. No se debe contar una fisura en más de un eje, por ejemplo, si una fisura corta al eje x y al eje y, la contaremos bien en el eje x o en el eje y pero no en ambos. Para tener una mayor precisión, mediremos una longitud adecuada en cada eje y luego hallaremos el número de fisuras en un solo metro, haciendo una regla de 3 simple. Así tendremos: Jv(eje)=(# de fisuras / longitud del eje) Jv = Jvx + Jvy + Jvz Y finalmente: RQD = 115 - (3.3) Jv
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RQD
Rock mass quality
<25%
muy pobre
25-50%
pobre
50-75%
normal
75-90%
bueno
90-100%
muy bueno
4
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
3.2
CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (R.M.R)
El sistema de clasificación Rock Mass Rating o sistema RMR fue desarrollado por Z.T. Bieniawski durante los años 1972− 73, y ha sido modificado en 1976 y 1979, en base a más de 300 casos reales de túneles, cavernas, taludes y cimentaciones. Actualmente se usa la edición de 1989, que coincide sustancialmente con la de 1979. Para determinar el índice RMR de calidad de la roca se hace uso de los seis parámetros del terreno siguientes:
La resistencia a compresión simple del material. El RQD (Rock Quality Designation). El espaciamiento de las discontinuidades. El estado de las discontinuidades. La presencia de agua. La orientación de las discontinuidades.
Resistencia de la roca: Tiene una valoración máxima de 15 puntos, y puede utilizarse como criterio el resultado del ensayo de resistencia a compresión simple o bien el ensayo de carga puntual (Point Load). RQD: Tiene una valoración máxima de 20 puntos. Se denomina RQD de un cierto tramo de un sondeo a la relación en tanto por ciento entre la suma de las longitudes de los trozos de testigo mayores de 10 cm y la longitud total del sondeo. Separación entre discontinuidades: Tiene una valoración máxima de 20 puntos. El parámetro considerado es la separación en metros entre juntas de la familia principal de diaclasas la de roca. Estado de las discontinuidades: Es el parámetro que más influye, con una valoración máxima de 30 puntos. Pueden aplicarse los criterios generales, en la que el estado de las diaclasas se descompone en otros cinco parámetros: persistencia, apertura, rugosidad, relleno y alteración de la junta. Presencia de agua: La valoración máxima es de 15 puntos. La ofrece tres posibles criterios de valoración: estado general, caudal cada 10 metros de túnel y relación entre la presión del agua y la tensión principal mayor en la roca. Orientación de las discontinuidades: Este parámetro tiene una valoración negativa, y oscila para túneles entre 0 y −12 puntos. En función del buzamiento de la familia de diaclasas y de su rumbo, en relación con el eje del túnel (paralelo o perpendicular), se establece una clasificación de la discontinuidad en cinco tipos: desde muy favorable hasta muy desfavorable. El RMR se obtiene como suma de unas puntuaciones que corresponden a los valores de cada uno de los seis parámetros enumerados. El valor del RMR oscila entre 0 y 100, y es mayor cuanto mejor es la calidad de la roca. ‣
Correlación: El RMR está correlacionado empíricamente con el módulo de Young de la roca: E = 2 * RMR − 100GPa (para RMR>50) E = 10(RMR − 10) / 40
Noviembre, 2011
5
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
4.0
CALCULO DEL R.M.R DE BIENIAWSKI
Se hallara el RMR básico a través de la sumatoria de los cinco parámetros iníciales de valoración, luego calculamos el RMR Ajustado para los casos en el que el rumbo es perpendicular al eje del túnel (a favor y en contra del buzamiento) y cuando el rumbo es paralelo al eje del túnel. Utilizaremos como ayuda la tabla de valoración de la Masa Rocosa según Bieniawski.
4.1
Resistencia de la roca intacta El cálculo de la resistencia compresiva de la roca se realizo con el martillo Schmidt y los datos obtenidos fueron los siguientes:
RESISTENCIA DE LA ROCA 51 54 62 46 61 59 62 54 56 54 42 52 48 61 58 50 56 58 47 50 64 44 61 48 46 66 56 54 60
Desviación estándar Promedio 6.423287374 54.4827586
Los datos seleccionados para encontrar el valor promedio de la resistencia de la roca, son: RESISTENCIA DE LA ROCA 48 51 54 56 60 48 52 54 58 61 50 54 56 58 61 50 54 56 59 61
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6
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI Promedio
55.05
La tabla de valoraciones será la siguiente:
4.2
(MPa) Familia 1 50 - 100
Valoración 7
Familia 2 50 - 100 Familia 3 50 - 100
7 7
RQD (Rock Quality Designation):
Se hallara a través de la siguiente fórmula:
Calculamos
:
Reemplazando:
Reemplazamos en la formula:
La tabla de valoraciones será la siguiente:
Familia 1 46.69 Familia 2 46.69 Familia 3 46.69
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Valoración 8 8 8
7
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
4.3
Espaciamiento de discontinuidades: Familia 1
Familia 2
Familia 3
Espaciado (mm)
Espaciado
Numero de datos
200 - 600
3
6
3
2
60 - 200
4
11
5
9
< 60
5
9
15
8
Histograma del Espaciado Frecuencia
15 10 Familia 1
5
Familia 2
0
Familia 3
3
4
5
Espaciado
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina el espaciado de 60-200 mm.
‣
Para la Familia 2 predomina el espaciado < 60 mm.
‣
Para la Familia 3 predomina el espaciado de 60-200 mm.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Espaciado Valoración Familia 1 60 - 200 mm 8 Familia 2 < 60 mm 5 Familia 3 60 - 200 mm 8
4.4
Condición de las discontinuidades La condición de las discontinuidades está conformada por 5 parámetros, para determinar cada uno de ellos se realizara un análisis estadístico (Moda), el valor representativo será aquel que tenga mayor frecuencia (Moda).
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8
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI 4.4.1 Longitud de discontinuidades (Persistencia) Familia 1
Familia 2
Familia 3
Persistencia (m)
Persistencia
Numero de datos
<1
1
17
18
15
1a3
2
8
4
3
3 a 10
3
1
1
1
Histograma de Persistencia
Frecuencia
15 10 Familia 1 5
Familia 2 Familia 3
0 1
2
3
Persistencia
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina la persistencia < 1 m.
‣
Para la Familia 2 predomina la persistencia < 1 m.
‣
Para la Familia 3 predomina la persistencia < 1 m.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Persistencia
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Valoración
Familia 1 < 1 m Familia 2 < 1 m
6 6
Familia 3 < 1 m
6
9
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI 4.4.2 Separación (Apertura) Familia 1
Familia 2
Familia 3
Apertura (mm)
Apertura
Numero de datos
Cerrada
1
3
8
3
Muy Ang. < 0.1
2
2
1
5
Ang. 0.1 - 1.0
3
13
9
7
Abierta 1 - 5
4
7
2
2
Muy Abierta > 5
5
1
3
2
Histograma de Apertura
Frecuencia
15 10 Familia 1
5
Familia 2 Familia 3
0 1
2
3
4
5
Apertura
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina la apertura Ang. 0.1 - 1.0 mm.
‣
Para la Familia 2 predomina la apertura Ang. 0.1 - 1.0 mm.
‣
Para la Familia 3 predomina la apertura Ang. 0.1 - 1.0 mm.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Apertura
Valoración
Familia 1 Ang. 0.1 - 1.0 mm. 4 Familia 2 Ang. 0.1 - 1.0 mm. 4 Familia 3 Ang. 0.1 - 1.0 mm. 4
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10
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
4.4.3 Rugosidad Familia 1
Familia 2
Familia 3
Rugosidad
Rugosidad
Numero de datos
Muy Rugosa
1
Rugosa
2
3
2
2
Med. Rugosa
3
3
8
4
Lig. Rugosa
4
19
13
11
Liza o estri.
5
1
1
1
Histograma de Rugosidad
Frecuencia
15 10 Familia 1
5
Familia 2 Familia 3
0 1
2
3
4
5
Rugosidad
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina la rugosidad Ligera.
‣
Para la Familia 2 predomina la rugosidad Ligera.
‣
Para la Familia 3 predomina la rugosidad Ligera.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Rugosidad
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Familia 1 Ligera
Valoración 3
Familia 2 Ligera Familia 3 Ligera
3 3
11
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI 4.4.4 Relleno (Panizo) Familia 1
Familia 2
Espesor del Relleno
Espesor del Relleno
Numero de datos
Suave < 5mm
4
26
23
Familia 3
19
Frecuencia
Histograma del Espesor del Relleno
20 10
Familia 1
0
Familia 2 4
Familia 3
Espesor del relleno
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina el relleno Suave < 5mm.
‣
Para la Familia 2 predomina el relleno Suave < 5mm.
‣
Para la Familia 3 predomina el relleno Suave < 5mm.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Relleno
Valoración Familia 1 Suave < 5mm 1 Familia 2 Suave < 5mm 1 Familia 3 Suave < 5mm 1
Noviembre, 2011
12
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI 4.4.5 Intemperización Familia 1
Familia 2
Familia 3
Meteorización
Meteorización
Numero de datos
Sana
1
2
5
3
Ligera
2
8
9
9
Moderada
3
15
9
7
Muy Meteo.
4
1
Histograma de Meteorizacion
Frecuencia
15 Familia 1
10
Familia 2
5
Familia 3
0 1
2
3
4
Meteorizacion
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina la meteorización Moderada.
‣
Para la Familia 2 predomina la meteorización Moderada y Ligera (Se considera la condición extrema por seguridad).
‣
Para la Familia 3 predomina la meteorización Ligera.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Intemperización Familia 1 Moderada Familia 2 Moderada Familia 3 Ligera
Noviembre, 2011
Valoración 3 3 5
13
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
4.5
Agua Subterránea: Familia 1
Familia 2
Agua Subterránea
Agua Subterránea
Numero de datos
Seco
1
26
23
Familia 3
19
Frecuencia
Histograma de Agua Subterranea
Familia 1
20
Familia 2 Familia 3 0 1 Agua Subterranea
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina la zona seca.
‣
Para la Familia 2 predomina la zona seca.
‣
Para la Familia 3 predomina la zona seca.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Agua Subterránea Familia 1 Seco Familia 2 Seco Familia 3 Seco
Noviembre, 2011
Valoración 15 15 15
14
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
5.0
RESULTADOS
5.1
RMR BASICO: PARA LA FAMILIA 1 Dirección de Buzamiento Familia 1 241.9615385
Buzamiento 68.84615385
FAMILIA 1 Parámetros
Característica
Valoración
Resistencia de la Roca Intacta RQD Espaciamiento de Discontinuidades
50 – 100 MPa 46.69 % 60 – 200 mm
7 8 8
Condición de las Discontinuidades - Longitud de discontinuidades (Persistencia) - Separación (Apertura) - Rugosidad - Relleno (Panizo) - Intemperización
<1m Ang. 0.1 - 1.0 mm. Ligera Suave < 5mm Moderada
6 4 3 1 3
Agua Subterránea
Seco
15
RMR BASICO
55 PARA LA FAMILIA 2 Dirección de Buzamiento Familia 2 342.7391304
Buzamiento 54.08333333
FAMILIA 2 Parámetros
Característica
Valoración
Resistencia de la Roca Intacta
50 – 100 MPa
7
RQD Espaciamiento de Discontinuidades
46.69 % < 60 mm
8 5
Condición de las Discontinuidades - Longitud de discontinuidades (Persistencia) - Separación (Apertura) - Rugosidad - Relleno (Panizo) - Intemperización
<1m Ang. 0.1 - 1.0 mm. Ligera Suave < 5mm Moderada
6 4 3 1 3
Agua Subterránea
Seco
15
RMR BASICO
Noviembre, 2011
52
15
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
PARA LA FAMILIA 3 Dirección de Buzamiento Familia 3 192
Buzamiento 75.18181818
FAMILIA 3 Parámetros
Característica
Valoración
Resistencia de la Roca Intacta RQD
50 – 100 MPa 46.69 %
7 8
Espaciamiento de Discontinuidades
60 – 200 mm
8
<1m Ang. 0.1 - 1.0 mm. Ligera Suave < 5mm Ligera
6 4 3 1 5
Seco
15
Condición de las Discontinuidades - Longitud de discontinuidades (Persistencia) - Separación (Apertura) - Rugosidad - Relleno (Panizo) - Intemperización Agua Subterránea RMR BASICO
5.2
57
RMR AJUSTADO
5.2.1 Efecto de la orientación y buzamiento de las discontinuidades en tunelería. EFECTO DE LA ORIENTACION Y BUZAMIENTO DE LAS DISCONTINUIDADES EN TUNELERIA Rumbo Perpendicular al eje del túnel
Rumbo Paralelo al eje del túnel
Avance con el Buzam. Buzam. 45º - 90º
Avance con el Buzam. Buzam. 20º - 45º
Buzamiento 45º - 90º
Buzamiento 20º - 45º
Muy Favorable
Favorable
Muy Desfavorable
Moderado
Avance contra el buzam. Buzam. 45º - 90º
Avance contra el buzam. Buzam. 20º - 45º
Buzamiento 0º - 20º, Independiente del Rumbo
Moderado
Desfavorable
Moderado
Noviembre, 2011
16
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
PARA LA FAMILIA 1 Dirección de Buzamiento Familia 1 241.9615385
Buzamiento 68.84615385
Rumbo Perpendicular al eje del túnel Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Avance contra el buzamiento
Moderado
Rumbo Paralelo al eje del túnel Muy Desfavorable
PARA LA FAMILIA 2 Dirección de Buzamiento Familia 2 342.7391304
Buzamiento 54.08333333
Rumbo Perpendicular al eje del túnel Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Avance contra el buzamiento
Moderado
Rumbo Paralelo al eje del túnel Muy Desfavorable
PARA LA FAMILIA 3 Dirección de Buzamiento Familia 3 192
Buzamiento 75.18181818
Rumbo Perpendicular al eje del túnel Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Avance contra el buzamiento
Moderado
Rumbo Paralelo al eje del túnel Muy Desfavorable
Noviembre, 2011
17
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
5.2.2 Ajuste de la valoración por orientación de las discontinuidades. AJUSTE DE LA VALORACION POR ORIENTACION DE LAS DISCONTINUIDADES Muy Favorable
Favorable
Regular
Desfavorable
Muy Desfavorable
Tuneles y Minas
0
-2
-5
-10
-12
Cimentacion es
0
-2
-7
-15
-25
Taludes
0
-2
-25
-50
Parámetro
Valoración
PARA LA FAMILIA 1 FAMILIA 1 Rumbo Perpendicular al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Tuneles y Minas
0
Avance contra el buzamiento
Moderado
Tuneles y Minas
-5
Rumbo Paralelo al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Muy Desfavorable
Tuneles y Minas
-12
RMR AJUSTADO
Perpendicular
Favor el Buzamiento
55
Contra el Buzamiento
50
Paralelo
43
PARA LA FAMILIA 2 FAMILIA 2 Rumbo Perpendicular al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Tuneles y Minas
0
Avance contra el buzamiento
Moderado
Tuneles y Minas
-5
Rumbo Paralelo al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Muy Desfavorable
Tuneles y Minas
-12
RMR AJUSTADO
Perpendicular Paralelo
Noviembre, 2011
Favor el Buzamiento
52
Contra el Buzamiento
47 40
18
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI PARA LA FAMILIA 3 FAMILIA 3 Rumbo Perpendicular al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Tuneles y Minas
0
Avance contra el buzamiento
Moderado
Tuneles y Minas
-5
Rumbo Paralelo al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Muy Desfavorable
Tuneles y Minas
-12
RMR AJUSTADO
Perpendicular
Favor el Buzamiento
57
Contra el Buzamiento
52
Paralelo
45
5.2.3 Clase de masa rocosa determinadas por las valoraciones totales CLASE DE MASA ROCOSA DETERMINADAS POR LAS VALORACIONES TOTALES Valoración
100-81
80-61
60-41
40-21
<21
Numero de Clase
I
II
III
IV
V
Descripción
Roca Muy Buena
Roca Buena
Roca Regular
Roca Mala
Roca Muy Mala
FAMILIA 1 Orientación Perpendicular
Valoración Numero de Clase Descripción FAVOR EL BUZAM.
55
III
Roca Regular
CONTRA EL BUZAM.
50
III
Roca Regular
43
III
Roca Regular
Paralelo
FAMILIA 2 Orientación Perpendicular
Valoración Numero de Clase Descripción FAVOR EL BUZAM.
52
III
Roca Regular
CONTRA EL BUZAM.
47
III
Roca Regular
40
IV
Roca Mala
Paralelo
FAMILIA 3 Orientación Perpendicular Paralelo
Noviembre, 2011
Valoración Numero de Clase Descripción FAVOR EL BUZAM.
57
III
Roca Regular
CONTRA EL BUZAM.
52
III
Roca Regular
45
III
Roca Regular
19
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
5.2.4 Significado de las clases de rocas 5.2.5 SIGNIFICADO DE LAS CLASES DE ROCAS Numero de Clase
I
II
III
IV
V
Tiempo de Auto Sostenimiento Cohesion de la Masa Rocosa Kpa Ángulo de fricción de masa rocosa
20 años span 15m
1 año span 10m
1 semana span 5m
10 hrs span 2.5m
30 minutos span 1m
> 400
300 - 400
200 - 300
100 - 200
< 100
> 45º
35º - 45º
25º - 35º
15º - 25º
< 15º
FAMILIA 1
FAVOR EL BUZAM.
Perpendicular
CONTRA EL BUZAM.
Paralelo
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
IV
Tiempo de Auto Sostenimiento
10 hrs span 2.5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
100 - 200
Ángulo de fricción de masa rocosa
15º - 25º
FAMILIA 2
FAVOR EL BUZAM.
Perpendicular
CONTRA EL BUZAM.
Paralelo
Noviembre, 2011
20
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI FAMILIA 3
FAVOR EL BUZAM.
Perpendicular
CONTRA EL BUZAM.
Paralelo
6.0
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
CONCLUSIONES El análisis de la distribución de las discontinuidades ha mostrado que en general en el área de estudio el arreglo estructural de la masa rocosa está conformado por 3 sistemas de discontinuidades principales: Sistema1, rumbo N35°W y buzamiento de 60 a 85° al NE; sistema 2, rumbo N80°W y buzamiento de 58° a 75° al NE; Sistema 3, rumbo N35°W y buzamiento de 60 a 85° al NE. Además, se presentan otras familias menores, habiéndose reconocido 5 en total. La clasificación geomecánica de la masa rocosa efectuada, utilizando el criterio de Bieniawski (1989) y mostrada en este informe, ha indicado que en el área de estudio la calidad de la masa rocosa está directamente asociada al aspecto litológico y estructural: en nuestro terreno las rocas ubicadas en el Sistema 1 son de calidad Regular (III RMR de 43 a 55 en promedio), las ubicadas en el Sistema 2 son de calidad Regular (III RMR de 47 a 52 en promedio) y Mala (IV RMR 40 en promedio); el Sistema 3 es de calidad regular (III RMR de 45 a 57 en promedio).
7.0 -
RECOMENDACIONES Realizar mediciones correctas en campo, ya que si estas son erróneas y las insertamos en la clasificación de Bieniawski, obtendremos resultados erróneos. Realizar la mayor cantidad de mediciones con el martillo Schmidt en la roca, para así poder tener un valor de resistencia de la roca muy representativo. Tener bien en claro la dirección de la construcción del túnel que se va a realizar, ya que conforme varíe este, también variara el RMR corregido. Tener cuidado al momento de trabajar en el cerro arrastre, ya que puede haber desprendimiento de rocas y causar algún accidente grave.
Noviembre, 2011
21
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
8.0
ANEXO
Noviembre, 2011
22
INFORME
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI Preparado para:
INFORME
Ing. Elvis Valencia Profesor del Curso de Mecánica de Rocas- Práctica FIGMM-UNI
Número de Informe:
2do Informe
Alumnos: RAMIREZ AGUADO Luis Arquímedes CORTEZ CESPEDES Carlos GAMARRA SANTAMARIA Euler
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
INDICE CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI .......................................... 1 1.0
INTRODUCCION ....................................................................................................................... 3
2.0
OBJETIVOS ............................................................................................................................... 3
3.0
FUNDAMENTO TEORICO ......................................................................................................... 3
3.1
ÍNDICE DE CALIDAD DE LAS ROCAS (RQD): ...................................................................... 3
3.2
CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (R.M.R) .......................................................................... 5
4.0
CALCULO DEL R.M.R DE BIENIAWSKI ...................................................................................... 6
4.1
Resistencia de la roca intacta ........................................................................................... 6
4.2
RQD (Rock Quality Designation): ..................................................................................... 7
4.3
Espaciamiento de discontinuidades: ................................................................................ 8
4.4
Condición de las discontinuidades ................................................................................... 8
4.4.1
Longitud de discontinuidades (Persistencia)............................................................ 9
4.4.2
Separación (Apertura) ............................................................................................ 10
4.4.3
Rugosidad ............................................................................................................... 11
4.4.4
Relleno (Panizo)...................................................................................................... 12
4.4.5
Intemperización...................................................................................................... 13
4.5 5.0
Agua Subterránea:.......................................................................................................... 14 RESULTADOS ......................................................................................................................... 15
5.1
RMR BASICO: .................................................................................................................. 15
5.2
RMR AJUSTADO .............................................................................................................. 16
5.2.1
Efecto de la orientación y buzamiento de las discontinuidades en tunelería. ...... 16
6.0
CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 21
7.0
RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 21
8.0
ANEXO ................................................................................................................................... 22
Noviembre, 2011
2
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
1.0
INTRODUCCION
Las clasificaciones geomecánicas tienen como objetivo, caracterizar un determinado macizo rocoso en función de una serie de parámetros a los que se les asigna un cierto valor. Por medio de la clasificación se llega a calcular un índice característico de la roca, que permite describir numéricamente la calidad de la misma. Debido a esto las clasificaciones geomecánicas se pueden considerar como una herramienta muy útil en el diseño y construcción de obras subterráneas, tanto de obras mineras como de obras civiles, pero debe ser usada con cuidado para su correcta aplicación, pues exige conocimientos y experiencia por parte de quien la utiliza. Las clasificaciones pueden ser usadas en la etapa de Proyecto así como también en la Obra. En la etapa de Proyecto; es posible estimar el sostenimiento necesario en base a las propuestas del autor de cada sistema de clasificación, mientras que en la Obra, se permite evaluar la calidad del terreno que se va atravesando conforme avanza la excavación del túnel y aplicar el sostenimiento adecuado conforme se va avanzando en la excavación.
2.0
OBJETIVOS
‣
Conocer la calidad del macizo rocoso en estudio y sus parámetros de resistencia.
‣
Mejorar el diseño de estructuras en roca, a través del aporte que nos brinda las diferentes clasificaciones geomecánicas.
‣
Analizar y controlar la estabilidad de las excavaciones.
‣
Estimar el tiempo de auto sostenimiento.
‣
Evaluar la necesidad de utilizar algún sostenimiento en las excavaciones.
3.0
FUNDAMENTO TEORICO
3.1
ÍNDICE DE CALIDAD DE LAS ROCAS (RQD):
El índice RQD (Rock Quality Designation) desarrollado por Deere entre 1963 y 1967, se define como el porcentaje de recuperación de testigos de más de 10 cm de longitud (en su eje) sin tener en cuenta las roturas frescas del proceso de perforación respecto de la longitud total del sondeo. Para determinar el RQD (Rock Quality Designation) en el campo o zona de estudio de una operación minera, existen tres 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. A partir de los testigos obtenidos en la exploración. En la medida del RQD en testigos de Exploración, se deben incluir los discos del núcleo ocasionados por rotura mecánica de la roca como parte del RQD.
Noviembre, 2011
3
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
Segundo procedimiento Comprende el 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 de la operación minera. RQD Determinado en el campo por el área de Geotecnia, en un tramo longitudinal de pared expuesta es:
Donde:
λ = Número. De Fisuras / Espacio (Span)
Tercer procedimiento Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras por metro cúbico (Jv = t Volumétric number), determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área o zona predeterminada de la operación minera. Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras por metro cúbico al realizar el levantamiento litológico estructural de las paredes de la mina, este se usa para voladura: RQD = 115 - (3.3) Jv Donde: Jv = número de fisuras por metro cúbico Nota: El Jv se calcula sumando el número de fisuras por metro que corten de manera independiente a cada uno de los 3 ejes de un cubo imaginario en el cuerpo rocoso materia de análisis. No se debe contar una fisura en más de un eje, por ejemplo, si una fisura corta al eje x y al eje y, la contaremos bien en el eje x o en el eje y pero no en ambos. Para tener una mayor precisión, mediremos una longitud adecuada en cada eje y luego hallaremos el número de fisuras en un solo metro, haciendo una regla de 3 simple. Así tendremos: Jv(eje)=(# de fisuras / longitud del eje) Jv = Jvx + Jvy + Jvz Y finalmente: RQD = 115 - (3.3) Jv
Noviembre, 2011
RQD
Rock mass quality
<25%
muy pobre
25-50%
pobre
50-75%
normal
75-90%
bueno
90-100%
muy bueno
4
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
3.2
CLASIFICACION DE BIENIAWSKI (R.M.R)
El sistema de clasificación Rock Mass Rating o sistema RMR fue desarrollado por Z.T. Bieniawski durante los años 1972− 73, y ha sido modificado en 1976 y 1979, en base a más de 300 casos reales de túneles, cavernas, taludes y cimentaciones. Actualmente se usa la edición de 1989, que coincide sustancialmente con la de 1979. Para determinar el índice RMR de calidad de la roca se hace uso de los seis parámetros del terreno siguientes:
La resistencia a compresión simple del material. El RQD (Rock Quality Designation). El espaciamiento de las discontinuidades. El estado de las discontinuidades. La presencia de agua. La orientación de las discontinuidades.
Resistencia de la roca: Tiene una valoración máxima de 15 puntos, y puede utilizarse como criterio el resultado del ensayo de resistencia a compresión simple o bien el ensayo de carga puntual (Point Load). RQD: Tiene una valoración máxima de 20 puntos. Se denomina RQD de un cierto tramo de un sondeo a la relación en tanto por ciento entre la suma de las longitudes de los trozos de testigo mayores de 10 cm y la longitud total del sondeo. Separación entre discontinuidades: Tiene una valoración máxima de 20 puntos. El parámetro considerado es la separación en metros entre juntas de la familia principal de diaclasas la de roca. Estado de las discontinuidades: Es el parámetro que más influye, con una valoración máxima de 30 puntos. Pueden aplicarse los criterios generales, en la que el estado de las diaclasas se descompone en otros cinco parámetros: persistencia, apertura, rugosidad, relleno y alteración de la junta. Presencia de agua: La valoración máxima es de 15 puntos. La ofrece tres posibles criterios de valoración: estado general, caudal cada 10 metros de túnel y relación entre la presión del agua y la tensión principal mayor en la roca. Orientación de las discontinuidades: Este parámetro tiene una valoración negativa, y oscila para túneles entre 0 y −12 puntos. En función del buzamiento de la familia de diaclasas y de su rumbo, en relación con el eje del túnel (paralelo o perpendicular), se establece una clasificación de la discontinuidad en cinco tipos: desde muy favorable hasta muy desfavorable. El RMR se obtiene como suma de unas puntuaciones que corresponden a los valores de cada uno de los seis parámetros enumerados. El valor del RMR oscila entre 0 y 100, y es mayor cuanto mejor es la calidad de la roca. ‣
Correlación: El RMR está correlacionado empíricamente con el módulo de Young de la roca: E = 2 * RMR − 100GPa (para RMR>50) E = 10(RMR − 10) / 40
Noviembre, 2011
5
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
4.0
CALCULO DEL R.M.R DE BIENIAWSKI
Se hallara el RMR básico a través de la sumatoria de los cinco parámetros iníciales de valoración, luego calculamos el RMR Ajustado para los casos en el que el rumbo es perpendicular al eje del túnel (a favor y en contra del buzamiento) y cuando el rumbo es paralelo al eje del túnel. Utilizaremos como ayuda la tabla de valoración de la Masa Rocosa según Bieniawski.
4.1
Resistencia de la roca intacta El cálculo de la resistencia compresiva de la roca se realizo con el martillo Schmidt y los datos obtenidos fueron los siguientes:
RESISTENCIA DE LA ROCA 51 54 62 46 61 59 62 54 56 54 42 52 48 61 58 50 56 58 47 50 64 44 61 48 46 66 56 54 60
Desviación estándar Promedio 6.423287374 54.4827586
Los datos seleccionados para encontrar el valor promedio de la resistencia de la roca, son: RESISTENCIA DE LA ROCA 48 51 54 56 60 48 52 54 58 61 50 54 56 58 61 50 54 56 59 61
Noviembre, 2011
6
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI Promedio
55.05
La tabla de valoraciones será la siguiente:
4.2
(MPa) Familia 1 50 - 100
Valoración 7
Familia 2 50 - 100 Familia 3 50 - 100
7 7
RQD (Rock Quality Designation):
Se hallara a través de la siguiente fórmula:
Calculamos
:
Reemplazando:
Reemplazamos en la formula:
La tabla de valoraciones será la siguiente:
Familia 1 46.69 Familia 2 46.69 Familia 3 46.69
Noviembre, 2011
Valoración 8 8 8
7
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
4.3
Espaciamiento de discontinuidades: Familia 1
Familia 2
Familia 3
Espaciado (mm)
Espaciado
Numero de datos
200 - 600
3
6
3
2
60 - 200
4
11
5
9
< 60
5
9
15
8
Histograma del Espaciado Frecuencia
15 10 Familia 1
5
Familia 2
0
Familia 3
3
4
5
Espaciado
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina el espaciado de 60-200 mm.
‣
Para la Familia 2 predomina el espaciado < 60 mm.
‣
Para la Familia 3 predomina el espaciado de 60-200 mm.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Espaciado Valoración Familia 1 60 - 200 mm 8 Familia 2 < 60 mm 5 Familia 3 60 - 200 mm 8
4.4
Condición de las discontinuidades La condición de las discontinuidades está conformada por 5 parámetros, para determinar cada uno de ellos se realizara un análisis estadístico (Moda), el valor representativo será aquel que tenga mayor frecuencia (Moda).
Noviembre, 2011
8
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI 4.4.1 Longitud de discontinuidades (Persistencia) Familia 1
Familia 2
Familia 3
Persistencia (m)
Persistencia
Numero de datos
<1
1
17
18
15
1a3
2
8
4
3
3 a 10
3
1
1
1
Histograma de Persistencia
Frecuencia
15 10 Familia 1 5
Familia 2 Familia 3
0 1
2
3
Persistencia
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina la persistencia < 1 m.
‣
Para la Familia 2 predomina la persistencia < 1 m.
‣
Para la Familia 3 predomina la persistencia < 1 m.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Persistencia
Noviembre, 2011
Valoración
Familia 1 < 1 m Familia 2 < 1 m
6 6
Familia 3 < 1 m
6
9
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI 4.4.2 Separación (Apertura) Familia 1
Familia 2
Familia 3
Apertura (mm)
Apertura
Numero de datos
Cerrada
1
3
8
3
Muy Ang. < 0.1
2
2
1
5
Ang. 0.1 - 1.0
3
13
9
7
Abierta 1 - 5
4
7
2
2
Muy Abierta > 5
5
1
3
2
Histograma de Apertura
Frecuencia
15 10 Familia 1
5
Familia 2 Familia 3
0 1
2
3
4
5
Apertura
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina la apertura Ang. 0.1 - 1.0 mm.
‣
Para la Familia 2 predomina la apertura Ang. 0.1 - 1.0 mm.
‣
Para la Familia 3 predomina la apertura Ang. 0.1 - 1.0 mm.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Apertura
Valoración
Familia 1 Ang. 0.1 - 1.0 mm. 4 Familia 2 Ang. 0.1 - 1.0 mm. 4 Familia 3 Ang. 0.1 - 1.0 mm. 4
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10
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
4.4.3 Rugosidad Familia 1
Familia 2
Familia 3
Rugosidad
Rugosidad
Numero de datos
Muy Rugosa
1
Rugosa
2
3
2
2
Med. Rugosa
3
3
8
4
Lig. Rugosa
4
19
13
11
Liza o estri.
5
1
1
1
Histograma de Rugosidad
Frecuencia
15 10 Familia 1
5
Familia 2 Familia 3
0 1
2
3
4
5
Rugosidad
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina la rugosidad Ligera.
‣
Para la Familia 2 predomina la rugosidad Ligera.
‣
Para la Familia 3 predomina la rugosidad Ligera.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Rugosidad
Noviembre, 2011
Familia 1 Ligera
Valoración 3
Familia 2 Ligera Familia 3 Ligera
3 3
11
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI 4.4.4 Relleno (Panizo) Familia 1
Familia 2
Espesor del Relleno
Espesor del Relleno
Numero de datos
Suave < 5mm
4
26
23
Familia 3
19
Frecuencia
Histograma del Espesor del Relleno
20 10
Familia 1
0
Familia 2 4
Familia 3
Espesor del relleno
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina el relleno Suave < 5mm.
‣
Para la Familia 2 predomina el relleno Suave < 5mm.
‣
Para la Familia 3 predomina el relleno Suave < 5mm.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Relleno
Valoración Familia 1 Suave < 5mm 1 Familia 2 Suave < 5mm 1 Familia 3 Suave < 5mm 1
Noviembre, 2011
12
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI 4.4.5 Intemperización Familia 1
Familia 2
Familia 3
Meteorización
Meteorización
Numero de datos
Sana
1
2
5
3
Ligera
2
8
9
9
Moderada
3
15
9
7
Muy Meteo.
4
1
Histograma de Meteorizacion
Frecuencia
15 Familia 1
10
Familia 2
5
Familia 3
0 1
2
3
4
Meteorizacion
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina la meteorización Moderada.
‣
Para la Familia 2 predomina la meteorización Moderada y Ligera (Se considera la condición extrema por seguridad).
‣
Para la Familia 3 predomina la meteorización Ligera.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Intemperización Familia 1 Moderada Familia 2 Moderada Familia 3 Ligera
Noviembre, 2011
Valoración 3 3 5
13
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
4.5
Agua Subterránea: Familia 1
Familia 2
Agua Subterránea
Agua Subterránea
Numero de datos
Seco
1
26
23
Familia 3
19
Frecuencia
Histograma de Agua Subterranea
Familia 1
20
Familia 2 Familia 3 0 1 Agua Subterranea
Se observa: ‣
Para la Familia 1 predomina la zona seca.
‣
Para la Familia 2 predomina la zona seca.
‣
Para la Familia 3 predomina la zona seca.
La tabla de valoraciones será la siguiente: Agua Subterránea Familia 1 Seco Familia 2 Seco Familia 3 Seco
Noviembre, 2011
Valoración 15 15 15
14
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
5.0
RESULTADOS
5.1
RMR BASICO: PARA LA FAMILIA 1 Dirección de Buzamiento Familia 1 241.9615385
Buzamiento 68.84615385
FAMILIA 1 Parámetros
Característica
Valoración
Resistencia de la Roca Intacta RQD Espaciamiento de Discontinuidades
50 – 100 MPa 46.69 % 60 – 200 mm
7 8 8
Condición de las Discontinuidades - Longitud de discontinuidades (Persistencia) - Separación (Apertura) - Rugosidad - Relleno (Panizo) - Intemperización
<1m Ang. 0.1 - 1.0 mm. Ligera Suave < 5mm Moderada
6 4 3 1 3
Agua Subterránea
Seco
15
RMR BASICO
55 PARA LA FAMILIA 2 Dirección de Buzamiento Familia 2 342.7391304
Buzamiento 54.08333333
FAMILIA 2 Parámetros
Característica
Valoración
Resistencia de la Roca Intacta
50 – 100 MPa
7
RQD Espaciamiento de Discontinuidades
46.69 % < 60 mm
8 5
Condición de las Discontinuidades - Longitud de discontinuidades (Persistencia) - Separación (Apertura) - Rugosidad - Relleno (Panizo) - Intemperización
<1m Ang. 0.1 - 1.0 mm. Ligera Suave < 5mm Moderada
6 4 3 1 3
Agua Subterránea
Seco
15
RMR BASICO
Noviembre, 2011
52
15
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
PARA LA FAMILIA 3 Dirección de Buzamiento Familia 3 192
Buzamiento 75.18181818
FAMILIA 3 Parámetros
Característica
Valoración
Resistencia de la Roca Intacta RQD
50 – 100 MPa 46.69 %
7 8
Espaciamiento de Discontinuidades
60 – 200 mm
8
<1m Ang. 0.1 - 1.0 mm. Ligera Suave < 5mm Ligera
6 4 3 1 5
Seco
15
Condición de las Discontinuidades - Longitud de discontinuidades (Persistencia) - Separación (Apertura) - Rugosidad - Relleno (Panizo) - Intemperización Agua Subterránea RMR BASICO
5.2
57
RMR AJUSTADO
5.2.1 Efecto de la orientación y buzamiento de las discontinuidades en tunelería. EFECTO DE LA ORIENTACION Y BUZAMIENTO DE LAS DISCONTINUIDADES EN TUNELERIA Rumbo Perpendicular al eje del túnel
Rumbo Paralelo al eje del túnel
Avance con el Buzam. Buzam. 45º - 90º
Avance con el Buzam. Buzam. 20º - 45º
Buzamiento 45º - 90º
Buzamiento 20º - 45º
Muy Favorable
Favorable
Muy Desfavorable
Moderado
Avance contra el buzam. Buzam. 45º - 90º
Avance contra el buzam. Buzam. 20º - 45º
Buzamiento 0º - 20º, Independiente del Rumbo
Moderado
Desfavorable
Moderado
Noviembre, 2011
16
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
PARA LA FAMILIA 1 Dirección de Buzamiento Familia 1 241.9615385
Buzamiento 68.84615385
Rumbo Perpendicular al eje del túnel Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Avance contra el buzamiento
Moderado
Rumbo Paralelo al eje del túnel Muy Desfavorable
PARA LA FAMILIA 2 Dirección de Buzamiento Familia 2 342.7391304
Buzamiento 54.08333333
Rumbo Perpendicular al eje del túnel Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Avance contra el buzamiento
Moderado
Rumbo Paralelo al eje del túnel Muy Desfavorable
PARA LA FAMILIA 3 Dirección de Buzamiento Familia 3 192
Buzamiento 75.18181818
Rumbo Perpendicular al eje del túnel Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Avance contra el buzamiento
Moderado
Rumbo Paralelo al eje del túnel Muy Desfavorable
Noviembre, 2011
17
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
5.2.2 Ajuste de la valoración por orientación de las discontinuidades. AJUSTE DE LA VALORACION POR ORIENTACION DE LAS DISCONTINUIDADES Muy Favorable
Favorable
Regular
Desfavorable
Muy Desfavorable
Tuneles y Minas
0
-2
-5
-10
-12
Cimentacion es
0
-2
-7
-15
-25
Taludes
0
-2
-25
-50
Parámetro
Valoración
PARA LA FAMILIA 1 FAMILIA 1 Rumbo Perpendicular al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Tuneles y Minas
0
Avance contra el buzamiento
Moderado
Tuneles y Minas
-5
Rumbo Paralelo al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Muy Desfavorable
Tuneles y Minas
-12
RMR AJUSTADO
Perpendicular
Favor el Buzamiento
55
Contra el Buzamiento
50
Paralelo
43
PARA LA FAMILIA 2 FAMILIA 2 Rumbo Perpendicular al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Tuneles y Minas
0
Avance contra el buzamiento
Moderado
Tuneles y Minas
-5
Rumbo Paralelo al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Muy Desfavorable
Tuneles y Minas
-12
RMR AJUSTADO
Perpendicular Paralelo
Noviembre, 2011
Favor el Buzamiento
52
Contra el Buzamiento
47 40
18
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI PARA LA FAMILIA 3 FAMILIA 3 Rumbo Perpendicular al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Avance con el Buzamiento
Muy Favorable
Tuneles y Minas
0
Avance contra el buzamiento
Moderado
Tuneles y Minas
-5
Rumbo Paralelo al eje del túnel
Parámetro
Valoración
Muy Desfavorable
Tuneles y Minas
-12
RMR AJUSTADO
Perpendicular
Favor el Buzamiento
57
Contra el Buzamiento
52
Paralelo
45
5.2.3 Clase de masa rocosa determinadas por las valoraciones totales CLASE DE MASA ROCOSA DETERMINADAS POR LAS VALORACIONES TOTALES Valoración
100-81
80-61
60-41
40-21
<21
Numero de Clase
I
II
III
IV
V
Descripción
Roca Muy Buena
Roca Buena
Roca Regular
Roca Mala
Roca Muy Mala
FAMILIA 1 Orientación Perpendicular
Valoración Numero de Clase Descripción FAVOR EL BUZAM.
55
III
Roca Regular
CONTRA EL BUZAM.
50
III
Roca Regular
43
III
Roca Regular
Paralelo
FAMILIA 2 Orientación Perpendicular
Valoración Numero de Clase Descripción FAVOR EL BUZAM.
52
III
Roca Regular
CONTRA EL BUZAM.
47
III
Roca Regular
40
IV
Roca Mala
Paralelo
FAMILIA 3 Orientación Perpendicular Paralelo
Noviembre, 2011
Valoración Numero de Clase Descripción FAVOR EL BUZAM.
57
III
Roca Regular
CONTRA EL BUZAM.
52
III
Roca Regular
45
III
Roca Regular
19
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
5.2.4 Significado de las clases de rocas 5.2.5 SIGNIFICADO DE LAS CLASES DE ROCAS Numero de Clase
I
II
III
IV
V
Tiempo de Auto Sostenimiento Cohesion de la Masa Rocosa Kpa Ángulo de fricción de masa rocosa
20 años span 15m
1 año span 10m
1 semana span 5m
10 hrs span 2.5m
30 minutos span 1m
> 400
300 - 400
200 - 300
100 - 200
< 100
> 45º
35º - 45º
25º - 35º
15º - 25º
< 15º
FAMILIA 1
FAVOR EL BUZAM.
Perpendicular
CONTRA EL BUZAM.
Paralelo
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
IV
Tiempo de Auto Sostenimiento
10 hrs span 2.5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
100 - 200
Ángulo de fricción de masa rocosa
15º - 25º
FAMILIA 2
FAVOR EL BUZAM.
Perpendicular
CONTRA EL BUZAM.
Paralelo
Noviembre, 2011
20
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI FAMILIA 3
FAVOR EL BUZAM.
Perpendicular
CONTRA EL BUZAM.
Paralelo
6.0
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
Numero de Clase
III
Tiempo de Auto Sostenimiento
1 semana span 5m
Cohesion de la Masa Rocosa Kpa
200 - 300
Ángulo de fricción de masa rocosa
25º - 35º
CONCLUSIONES El análisis de la distribución de las discontinuidades ha mostrado que en general en el área de estudio el arreglo estructural de la masa rocosa está conformado por 3 sistemas de discontinuidades principales: Sistema1, rumbo N35°W y buzamiento de 60 a 85° al NE; sistema 2, rumbo N80°W y buzamiento de 58° a 75° al NE; Sistema 3, rumbo N35°W y buzamiento de 60 a 85° al NE. Además, se presentan otras familias menores, habiéndose reconocido 5 en total. La clasificación geomecánica de la masa rocosa efectuada, utilizando el criterio de Bieniawski (1989) y mostrada en este informe, ha indicado que en el área de estudio la calidad de la masa rocosa está directamente asociada al aspecto litológico y estructural: en nuestro terreno las rocas ubicadas en el Sistema 1 son de calidad Regular (III RMR de 43 a 55 en promedio), las ubicadas en el Sistema 2 son de calidad Regular (III RMR de 47 a 52 en promedio) y Mala (IV RMR 40 en promedio); el Sistema 3 es de calidad regular (III RMR de 45 a 57 en promedio).
7.0 -
RECOMENDACIONES Realizar mediciones correctas en campo, ya que si estas son erróneas y las insertamos en la clasificación de Bieniawski, obtendremos resultados erróneos. Realizar la mayor cantidad de mediciones con el martillo Schmidt en la roca, para así poder tener un valor de resistencia de la roca muy representativo. Tener bien en claro la dirección de la construcción del túnel que se va a realizar, ya que conforme varíe este, también variara el RMR corregido. Tener cuidado al momento de trabajar en el cerro arrastre, ya que puede haber desprendimiento de rocas y causar algún accidente grave.
Noviembre, 2011
21
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO POR EL METODO DE BIENIAWSKI
8.0
ANEXO
Noviembre, 2011
22
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