101
CALIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO

Clase 6

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jjj

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Page 1: Clase 6

1

CALIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO

Page 2: Clase 6

2

• Roca intacta: el volumen de rocaque se encuentra entre lasdiscontinuidades.

• Discontinuidades: fallas, diaclasas,planos de fractura, de clivaje, juntas, etc.

Macizo rocoso

Page 3: Clase 6

3

Macizo rocoso

Page 4: Clase 6

4

Macizo rocoso

Volumen importante de roca que se encuentra intersectado, total y/oparcialmente, por estructuras geológicas; las cuales definen numerosos“sub-volúmenes” o “bloques de roca” que, en conjunto, conforman elmacizo rocoso. Conforme con esto, puede señalarse que el macizorocoso está conformado por un conjunto de bloques (los más pequeñoscorresponden a “roca intacta”), cuyas geometrías y distribución detamaños queda definida por las estructuras geológicas. Por lo tantoparece evidente que el comportamiento mecánico del macizo rocosodependerá de los siguientes factores:

• Propiedades mecánicas de los bloques que lo constituyen (roca intacta)

• Propiedades de las estructuras del macizo rocoso

• Interacción del conjunto de bloques

Page 5: Clase 6

5

• Se debe tener en cuenta que el mecanismo de falla varia con laescala

• Diferentes mecanismos "ven" al macizo rocoso de manera distintadependiendo del volumen de roca envuelto

Continuo Discontinuo Continuo

Intacto

Disminución del espaciamiento de discontinuidades

Edelbro (2004)

Efecto de escala

Page 6: Clase 6

6

Escala

Perforación

Integridad

Túnel

IntactoContinuo

Caserón

BlocosoDiscontinuo

Muy BlocosoPseudo-ContinuoH

utch

inso

n an

d D

iede

richs

(199

6)

Efecto de escala

Hoe

k (1

983)

Probeta de roca

Macizo rocoso muy fracturado

Macizo rocoso fracturado

Roca + 2 sets de estructuras

Roca + 1 set de estructuras

Page 7: Clase 6

7

Efecto de escala

TAMAÑO DE LA MUESTRA Janelid (1965)

RES

ISTE

NC

IA

INVESTIGACIÓN DE SITIOlaboratorio In-situ

Page 8: Clase 6

8

Efecto de escala

• Las discontinuidades presentan una menor resistencia y rigidez que losbloques de material intacto

• Estas discontinuidades producen el efecto tamaño/escala donde larigidez y resistencia de una región disminuye a medida que aumentanel tamaño de la región hasta un punto donde se alcanza un volumenrepresentativo

Page 9: Clase 6

9

Efecto de escala

REV: Representative Elementary Volume• Cuando el volumen involucrado es mayor al REV es justificable utilizar propiedades

promedios para el macizo rocoso• Continuo homogéneo equivalente• Discontinuidades consideradas implícitamente

VOLUMEN ENSAYADO

PRO

PIED

AD

FÍS

ICA

PROPIEDAD CUYA MAGNITUDAUMENTA AL AUMENTAR EL

VOLUMEN ENSAYADO(e.g. CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA)

PROPIEDAD CUYA MAGNITUDDECRECE AL AUMENTAR EL

VOLUMEN ENSAYADO(e.g. RESISTENCIA)

REV

Page 10: Clase 6

10

Efecto de escala

Guías para establecer el REV• REV es varias veces mayor que el espaciamiento promedio de

discontinuidades (Rocha, 1974)

• Escala del problema excede el tamaño de bloque por un factor de 5 a10 (Scultz, 1996)

• El REV es aproximadamente 20 veces las dimensiones del bloquepromedio (Cundall et al., 2008)

Page 11: Clase 6

11

Efecto de escala

Tronadura de precorteShot core drilling

Perforación de gran diámetro

Jumilkis (1983)

Page 12: Clase 6

12

Efecto de escala

Heuze (1980)

Page 13: Clase 6

13

Efecto de escala

Bieniawski and van Heerden (1975)

Ensayo de carga in-situ sobre un pilar de carbón de sección cuadrada (1,4 m x 1,4 m)

Page 14: Clase 6

14

Efecto de escala

Page 15: Clase 6

15

• La determinación de propiedades mecánicas representativas de unmacizo rocoso es difícil y poco económico

• Métodos empíricos han sido desarrollados en los que se combinanlas mediciones de roca intacta con las características dediscontinuidades para clasificar/calificar al macizo rocoso

• La calificación se correlaciona posteriormente con propiedadesmecánicas del macizo para el diseño de excavaciones

• La calificación intenta “escalar” propiedades de la roca intacta almacizo rocoso

Efecto de escala

Parámetros de la roca LaboratorioV ≈ 10-3 m3

“Escalamiento” en función de la

“calidad geotécnica” del macizo rocoso

Parámetros del macizo rocosoV ≈ 103 a 1010 m3

Page 16: Clase 6

16

Los objetivos de un sistema de calificación de macizos rocosos son:• Identificar los parámetros más importantes que influencian el

comportamiento del macizo rocoso

• Dividir una formación rocosa en grupos de comportamiento similar

• Proveer una base para entender las características de cada clase demacizo rocoso

• Relacionar experiencia de condiciones de rocas de un sitio a otro

• Derivar datos cuantitativos y guías para el diseño ingenieril

• Proveer una base común de comunicación entre geólogos e ingenieros

Los bordes de una región estructural usualmente coinciden con unaestructura mayor como una falla o un cambio de roca.En algunos casos, cambios significativos en el espaciamiento ocaracterísticas, dentro del mismo tipo de roca, puede resultar en la divisióndel macizo rocoso en un número de regiones estructurales de menor tamaño

Sistemas de calificación

Page 17: Clase 6

17

Los objetivos anteriores sugieren los siguientes beneficios:

• Mejorar la calidad de la investigación de terreno solicitandodatos de entrada mínimos para realizar la calificación

• Proveer información cuantitativa para el diseño

• Permitir un mejor juicio ingenieril y una comunicación másefectiva en un proyecto

Sistemas de calificación

Page 18: Clase 6

18

Edel

bro

(200

4)

Sistemas de calificación

Edel

bro

(200

4)

Page 19: Clase 6

19

Edel

bro

(200

4)

Sistemas de calificación

Page 20: Clase 6

20

• RQD: Rock Quality Designation (Deere et al., 1967)Mide largo de trozos recuperados mayores a 10 cm, dividido por largototal del testigo

• RMR (CSIR): Rock Mass Rating (Bieniawski, 1973, 1974, 1976, 1978,1979, 1989)Integra UCS + RQD + espaciamiento, condición y orientación dediscontinuidades + aguas subterráneas

• Q: Rock Tunneling Quality Index (Barton et al., 1974; Grimstad andBarton, 1993; Barton, 2002)RQD + número de sistemas, alteración, rugosidad y presencia deagua en discontinuidades + SRF (reducción por zona débil, esfuerzos)

• MRMR: Mining Rock Mass Rating (Laubscher, 1977, 1984, 1990,1994; Laubscher and Jakubec, 2000)Agrega esfuerzos in-situ e inducidos y efectos de tronadura yalteración por exposición y meteorización

• GSI: Geological Strength Index (Hoek, 1994; Hoek et al., 1995;Marinos and Hoek, 2001)

Sistemas de calificación

Page 21: Clase 6

21

No incluir rupturas causadas por el proceso de perforación o el operador, que sonusualmente evidenciadas por superficies rugosas frescas.

Hutchinson and Diederichs (1996)

RQD: Rock Quality Designation

Rock Quality Designation (Descripción) Valor RQD

Muy malaMala

RegularBuena

Excelente

0 - 2525 - 5050 - 7575 - 9090 - 100

Testigo menor a 10 cm

(%) 100 tramodel totalLongitud

cm 10 longitud de Trozos

RQD

% 73 100200

332432131529 :ej

RQD

LONGITUD TOTAL DEL TRAMO (ej: 200 cm)

Testigos de sondajes

Diámetro ≥ 54 mm

Fractura por perforación

Perdida de testigo

Page 22: Clase 6

22

Limitaciones

• No aporta información de los trozos menores a 10 cm

• No es un buen indicador de una macizo rocoso mejor

Palmstrom (2005)

RQD: Rock Quality Designation

Page 23: Clase 6

23

RQD: Rock Quality Designation

Direccionalidad

Palmstrom (2005)

Page 24: Clase 6

24

RecomendaciónUtilizar tramos similares al largodel tubo de perforación de terreno,con tramos no superiores a 1,5metros (Deere and Deere, 1988)

Largo del tramo del testigo

RQD: Rock Quality Designation

Page 25: Clase 6

25

Métodos alternativos para estimar RQD

Palmstrom (1974)

Número de discontinuidades intersectando un volumen de 1 m3

: Conteo de discontinuidades volumétrico

5,4 10035 0

3,3115

v

v

v

JRQDJRQDJRQD

Conteo volumétrico de juntas (Jv)

vJ

Page 26: Clase 6

26

Cuando las discontinuidades ocurren en sets:

Espaciamientos promedios

Palm

stro

m (1

982,

199

6)

Métodos alternativos para estimar RQD

Espaciamientos verdaderos de las juntas

..111

CBAv SSS

J

Número de sets Descripción para el fracturamiento Descripción para Jv Jv1 Masivo Extremadamente bajo < 0,3

2 Fracturamiento muy débil Muy bajo 0,3 – 1,0

3 Fracturamiento débil Bajo 1 – 3

4 Fracturamiento moderado Moderado alto 3 – 10

5 Fuertemente fracturado Alto 10 – 30

6 Muy fuertemente fracturado Muy alto 30 – 100

7 Triturado Extremadamente alto > 100

Page 27: Clase 6

27

Métodos alternativos para estimar RQDEn terreno-pared expuesta:

Tomar RQDw como el promedio de varias mediciones

Hut

chin

son

and

Die

deric

hs (1

996)

Regla de 200 cm

% 61 100200

1114141618161716

WRQD

ej:

Page 28: Clase 6

28

Prie

st a

nd H

udso

n (1

976)

Métodos alternativos para estimar RQDEn función de la frecuencia de las discontinuidades, (FF/m)

11,0100 1,0 eRQD

Page 29: Clase 6

29

Factor Rango

• Resistencia uniaxial roca intacta UCS 0 – 15

• Rock Quality Designation RQD 3 – 20

• Espaciamiento de discontinuidades S 5 – 20

• Condición de discontinuidades JC 0 – 30

• Agua JW 0 – 15

• Orientación discontinuidades(ajuste para túneles y minas) JO (-12) – 0

ObásicoBB JPRMRRMR

WCbásicoB JPJPSPRQDPUCSPRMR

RMRB: Rock Mass Rating

Clase de macizo rocoso Descripción RMR RMR

I Roca muy buena 81 – 100 ± 5

II Roca buena 61 – 80 ± 5

III Roca regular 41 – 60 ± 5

IV Roca mala 21 – 40 ± 6

V Roca muy mala 0 – 21 ± 8

Page 30: Clase 6

30

Resistencia a la compresión uniaxiala. Directa: Laboratoriob. Indirecta: Ensayo de carga puntual, martillo Schmidt/geológico

RQD: testigo de largo > 2 veces el diámetro

S Espaciamiento de discontinuidades (se mide en testigos, afloramientos, adits, etc.)a. Se asume que la roca tiene 3 conjuntos de discontinuidades

→ Se utiliza el sistema más relevante o desfavorable

UCS

RMRB: Rock Mass Rating

Page 31: Clase 6

31

Condición de discontinuidadesa. Descripción de rugosidad de la superficieb. Material de relleno

→ Usar el más liso y desfavorable

Aguas subterráneasa. Flujo de agua en excavación subterránea (si está disponible)b. Presión de agua en discontinuidadesc. Se puede usar también el testigo

JO Orientación de discontinuidadesa. Depende de la aplicaciónb. No es fácil de determinar

i. Cámaras en sondajesii. Mapeo de piques

CJ

WJ

RMRB: Rock Mass Rating

Page 32: Clase 6

Javier Vallejos, Ph.D. – U. de Chile / Ing. de Minas MI4060 (Primavera, 2013) 32

Bieniawski (1989)

A. Parámetros de calificación y puntajes

Parámetro Rango de valores y puntajes

1

Resistencia de la roca intacta (MPa)

Índice de resistencia de carga puntual

> 10 4 – 10 2 - 4 1 - 2 Para este rango bajo se prefiere el ensayo de compresión uniaxial

Resistencia a la compresión uniaxial

> 250 100 - 250 50 - 100 25 - 50 5 - 25 1 - 5 < 1

Puntaje 15 12 7 4 2 1 0

2Calidad del testigo, RQD (%) 90 - 100 75 - 90 50 - 75 25 - 50 < 25

Puntaje 20 17 13 8 3

3Espaciamiento de discontinuidades (m)

> 2 0,6 - 2 0,2 – 0,6 0,06 – 0,2 < 0,06

Puntaje 20 15 10 8 5

4

Condición de discontinuidades (Ver E)

•Superficiesmuy rugosas•No continuas•Sin separación•Roca pared nometeorizadas

•Superficieligeramente rugosa•Separación <1mm•Roca pared

•Superficieligeramente rugosa•Separación <1mm•Paredes altamentemeteorizadas

•Superficies lisas, o•Relleno <5mm, o•Separación 1-5 mm•Continuas

•Relleno blando >5mmde espesor, o•Juntas abiertas•Continuas

Puntaje 30 25 20 10 0

5

Presencia de agua

Caudal de filtración por 10 m de túnel (lt/min)

Nulo < 10 10 – 25 25 - 125 > 125

(Presión de agua en juntas)/Esfuerzo principal mayor, 1)

0 < 0,1 0,1 – 0,2 0,2 – 0,5 > 0,5

Estado general Seco Ligeramente húmedo

Húmedo Goteado Flujo

Puntaje 15 10 7 4 0

RMRB: Rock Mass Rating

Page 33: Clase 6

33

Mod

ifica

da d

e H

utch

inso

n an

d D

iede

richs

(199

6)

F. Rumbo discontinuidad con respecto al eje de la excavación

Paralelo Perpendicular Cualquier rumbo

Bien

iaw

ski (

1989

)B. Ajuste por orientación de las discontinuidades (Ver F) – P(JO)

Aplicación/Condición Muy favorable Favorable Moderado Desfavorable Muy desfavorable

Túneles y minas 0 -2 -5 -10 -12

Fundaciones 0 -2 -7 -15 -25

Taludes 0 -5 -25 -50 -60

Dip (grados)

Avance con Dip

Avance contra Dip

45 - 90 Muy desfavorable

Muy favorable

Moderado n/a

20 - 45 Moderado Favorable Desfavorable n/a

0 - 20 Moderado Moderado Moderado Moderado

RMRB: Rock Mass Rating

Page 34: Clase 6

34

Bien

iaw

ski (

1989

)

C. calificación del macizo rocoso determinado desde el puntaje total

Puntaje 100 ← 81 80 ← 61 60 ← 41 40 ← 21 < 21

calificación I II III IV V

Descripción Roca muy buena Roca buena Roca regular Roca mala Roca muy mala

D. Significado de la clase de roca

calificación I II III IV V

Tiempo estable promedio/ancho excavación

20 años / 15m 1 año / 10m 1 semana / 5m 10hrs / 2,5m 30 min / 1m

Cohesión del macizo rocoso (kPa) > 400 300-400 200-300 100-200 < 100

Ángulo de fricción macizo rocoso (°) > 45 35-45 25-35 15-25 < 15

E. Guías para la calificación de discontinuidades

Persistencia (m)Puntaje

< 16

1 - 34

3 - 102

10 - 201

> 200

Apertura (mm)Puntaje

Ninguna6

0,15

0,1 – 1,04

1 - 51

> 50

RugosidadPuntaje

Muy rugosa6

Rugosa5

Mod. rugosa3

Lisa1

Muy lisa0

RellenoPuntaje

Ninguno6

Duro < 5 mm4

Duro > 5 mm2

Blando < 5 mm2

Blando > 5 mm0

AlteraciónPuntaje

Sin alteración6

Lev. alterado5

Mod. alterado3

Alta alteración1

Descompuesto0

RMRB: Rock Mass Rating

Page 35: Clase 6

35

Dolomitas cretácicasDos familias de discontinuidades principalesMuy buena calidad geotécnicaClase I81 ≤ RMR ≤ 100

GranitoVarias familias de discontinuidades principales, alteradasBuena calidad geotécnicaClase II61 ≤ RMR ≤ 80

Pizarras ordovícicas Bastante fracturadas y algo meteorizadasRegular calidad geotécnicaClase III41 ≤ RMR ≤ 60

Cuarcitas ordovícicas Muy alteradas y brechizadasMala calidad geotécnicaClase IV21 ≤ RMR ≤ 40

Cuarcitas ordovícicas Macizo muy alterado y brechizadoMuy mala calidad geotécnicaClase VRMR ≤ 20

Gon

zále

z de

Val

lejo

et a

l. (2

002)

RMRB: Rock Mass RatingEjemplos

Page 36: Clase 6

Javier Vallejos, Ph.D. – U. de Chile / Ing. de Minas MI4060 (Primavera, 2013) 36

PERSISTENCIA

APERTURA

RUGOSIDAD

RELLENO

ALTERACIÓN

AGUA SUBTERRÁNEA

VALOR TOTAL RM R (Suma de valoración 1 a 5 ) =

<25(2) <5(1) <1(0)

PARÁM ETRO RANGO DE VALORES VALORACIÓN

R. COMPRE. UNIAXIAL (MPa) >250 (15) 100-250 (12) 50-100 (7) 25-50 (4)

< 0.06 (5)

RQD % 90-100 (20) 75-90 (17) 50-75 (13) 25-50 (8) <25 (3)

ESPACIAMIENTO (m) >2 (20) 0,6-2 (15) 0.2-0.6 (10) 0.06-0.2 (8)

<1m long. (6) 1-3 m Long. (4) 3-10m (2) 10-20 m (1) > 20 m (0)

Blando > 5 mm (0)

> 5 mm (0)

DE Muy rugosa (6) Rugosa (5) Mod. rugosa (3) Lisa (1) Muy lisa (0)

CONDICIÓN Cerrada (6) <0.1mm apert . (5) 0.1-1.0mm (4) 1 - 5 mm (1)

JUNTAS Limpia (6) Duro < 5mm (4) Duro> 5mm (2) Blando < 5 mm (2)

Seco (15) Húmedo (10) Mojado (7) Got eo (4) Flujo (0)

Sana (6) Lev. alt erado (5) Mod. alt erado (3) Alt a alt eración (1) Descompuest a (0)

RM R 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 20 - 0DESCRIPCIÓN I M UY BUENA II BUENA III REGULAR IV M ALA V M UY M ALA

CLASE DE M ACIZO ROCOSO

xx

xx

xx

xx

x

122010415631576

II

Ejemplo

RMRB: Rock Mass Rating

Page 37: Clase 6

37

Evolución del RMRB

Mod

ifica

do d

e M

ilne

et a

l. (1

998)

RMRB 1973 1974 1975 1976 1989

P(UCS) 10 10 10 15 15

P(RQD) 16 20 20 20 20

P(S) 30 30 30 30 20

P(JC) 34 30 30 25 30

P(JW) 10 10 10 10 15

P(JO) – (3-15) – (0-15) – (0-12) – (0-12) – (0-12)

RMRB: Rock Mass Rating

Page 38: Clase 6

38

Comentarios

• Los testigos seleccionados para evaluar UCS corresponden, engeneral, a los más competentes, por lo que no necesariamenterepresentan la resistencia típica de la roca “intacta”

• Los puntajes asociados al espaciamiento entre estructuras suponenque el macizo rocoso presenta tres sets de estructuras, por lo que si elmacizo tiene menos de tres la evaluación resulta conservadora. Si seaceptan los conceptos de Laubscher (1977), puede concluirse que alhaber menos de tres sets en el macizo rocoso el puntaje asociado alespaciamiento podría incrementarse en un 30%.

• El índice RMR parece funcionar bien para caracterizar macizos rocosode las clases I a IV (RMR > 25) pero no funciona bien en macizosrocoso de muy mala calidad geotécnica (Hoek et al., 1995)

RMRB: Rock Mass Rating

Page 39: Clase 6

39

El contraste entre las calidades de rocas sugiere diferencias de ordenes de magnitud

Barto

n (2

007)

Q: Rock Quality Index

Roca masiva, Pan de Azúcar Río de Janeiro, Brasil

Q = 1000 (o mejor)

Q = 100/0,5x4/0,75x1/1

Roca con falla causando colapso del túnel, Brasil

Q = 0,001 (o peor)

Q = 10/20x1/8x0,5/20

Page 40: Clase 6

40

• RQD Rock Quality Designation (%)Intervalos de 5 puntosSi RQD≤10 → RQD = 10 para evaluar Q

• Jn Número de sistemas de discontinuidades

• Jr Número de rugosidad de discontinuidades

• Ja Número de alteración de discontinuidades

• Jw Agua en discontinuidades

• SRF Factor de reducción por esfuerzos

SRFJ

JJ

JRQDQ w

a

r

n

Q: Rock Quality Index

: Tamaño de bloques

: Resistencia al corte entre bloques

: Esfuerzos activos

nJRQD

a

r

JJ

SRFJw

Descripción del macizo Q Q

Excepcionalmente malo 0,001 – 0,01 ± 0,0005

Extremadamente malo 0,01 – 0,1 ± 0,005

Muy malo 0,1 – 1 ± 0,01

Malo 1 – 4 ± 0,3

Regular 4 – 10 ± 1,5

Bueno 10 – 40 ± 3

Muy bueno 40 – 100 ± 8

Extremadamente bueno 100 – 400 ± 40

Excepcionalmente bueno 400 – 1000 ± 100

Page 41: Clase 6

41

Modificado de Hutchinson and Diederichs (1996)Q: Rock Quality Index

Roca masiva sin sets

1 set

2 sets

3 sets

4 o más sets

N° de sets de juntas Jn

Pocos sets -aleatorios

1 set+ aleatorio

2 sets+ aleatorio

3 sets+ aleatorio

Roca desintegrada

Notas: • Las redes deben mostrar las discontinuidadeslocales para la zona actual de diseño

• Para intersecciones use 3,0xJn• Para portales use 2,0xJn

Pequeña escala:

Gran escala: Planas Ondulosas

Pulida

Suave

Rugosa

Discontinuidad rellena

Jr(set crítico)

Discontinuas

Notas: • Considerar rugosidad de las estructuras mas débiles• Añada 1,0 si el espaciamiento medio del sistema relevantees mayor a 3 m

• Jr = 0,5´puede ser utilizado para estructuras planas ypulidas con lineamientos, siempre que los lineamientos están orientados en la dirección de resistencia mínima

Page 42: Clase 6

Javier Vallejos, Ph.D. – U. de Chile / Ing. de Minas MI4060 (Primavera, 2013) 42

Q: Rock Quality IndexCaso Condición jres

(°) Ja

─ Aum

enta la alteración de la estructura

(a) Hay contacto entre las cajas de la estructura

A Estructuras bien trabadas y selladas con rellenos duros, impermeables, y que no se ablandan (e.g. cuarzo epidota, etc.) --- 0,75

B Estructuras con cajas no alteradas, que solo presentan patinas locales 25-35 1

C Estructuras con cajas ligeramente alteradas. Pátinas de materiales que no se ablandan y libres de finos: arenas, roca molida, etc. 25-30 2

D Estructuras con pátinas limo arenosas, con poco contenido de arcillas, que no se ablandan 20-25 3

E Estructuras con pátinas de minerales arcillosos de baja fricción y que se ablandan (e.g. caolinita, micas, etc). Estructuras con pátinas de clorita, talco, yeso, grafito, etc. Estructuras con pequeñas cantidades de arcillas expansivas (pátinas discontinuas, de 1 a 2 mm de potencia)

8-16 4

(b) Desplazamiento de corte menores que 10 cm producen contacto entre las cajas de la estructura

F Estructuras con rellenos de arenas y/o roca molida, libres de arcilla 25-30 4

G Estructuras con rellenos de arcillas muy pre-consolidadas, que no se ablandan (rellenos continuos, con espesores < 5 mm) 16-24 6

H Estructuras con rellenos de arcillas algo a poco pre-consolidadas, que se ablandan (rellenos continuos, con espesores < 5 mm) 6-12 8

J Estructuras con rellenos de arcillas expansivas (e.g. montmorillonita, rellenos continuos, espesores < 5 mm). 8-12

(c) Los desplazamientos de corte no producen contacto entre las cajas de la estructura

K, L, M Estructuras con rellenos de roca desintegrada o triturada y arcillas (ver G, H, J para descripciones del material arcilloso) 6-24 6, 8 o 8-12

N Estructuras con rellenos potentes de arenas limosas o limo-arcillosas, con poco contenido de arcillas (que no se ablandan) --- 5

O, P, R Estructuras con rellenos potentes de salbanda arcillosa (ver G, H, J para descripciones del material arcilloso) 6-24 10, 13 o 13-20

Page 43: Clase 6

43

Q: Rock Quality Index

Notas: • pw es la presión del agua• Los casos C a F corresponden a estimaciones muy aproximadas. Se puede incrementar Jw si se implementanmedidas de drenaje (esto debe hacerse con criterio, considerando como estas medidas podrían modificar la condiciones de aguas)

• Problemas especiales asociados al congelamiento de las aguas y la formación de hielo no se consideran

Caso Condición pw (MPa) Jw

─ Aum

entan las infiltraciones

A Túneles secos o con infiltraciones menores (e.g. 5 lt/min localmente o en algunos sectores) < 0,1 1

B Infiltraciones y presiones moderadas, que ocasionalmente causan el lavado del relleno de las estructuras 0,1-0,25 0,66

C Infiltraciones y presiones importantes en roca competente con estructuras sin relleno

0,25-1,00,50

D Infiltraciones y presiones importantes que causan lavado de los rellenos de las estructuras 0,33

E Infiltraciones muy importantes y a presión gatilladas por las tronaduras, pero decaen con el tiempo

> 1,00,1-0,2

F Infiltraciones excepcionalmente altas con presiones que continúan sin decaer con el tiempo 0,05-0,1

Page 44: Clase 6

44

SRF

Q: Rock Quality Index

Asociado al posible efecto de la condición de esfuerzos en el macizo rocoso, y puede considerarse una medida de:

a) La presión causada por el material suelto, en el caso de un túnel queatraviesa una zona de cizalle o un macizo rocoso arcilloso y de malacalidad geotécnica

b) La concentración de esfuerzos que se produce en la periferia de túnelesexcavados en macizos rocosos competentes

c) Las presiones asociadas al flujo plástico (squeezing) o al hinchamiento(swelling) que encuentra túneles que cruzan macizos rocosos arcillosospoco competente bajo un estado de esfuerzos importante, o macizosarcillosos y expansivos

Page 45: Clase 6

45

Q: Rock Quality Index

(a) Zonas débiles interceptan la posición que tendrá la excavación subterránea, lo que puede causar aflojamiento (loosening) del terreno cuando se desarrolle la excavación subterránea

Caso Condición SRFA Múltiples zonas débiles que contienen arcillas y/o roca químicamente desintegrada, con

roca suelta en su periferia (a cualquier z) 10,0

B Múltiples zonas débiles, con roca suelta en su periferia, en un macizo rocoso competente y libre de arcilla (a cualquier z) 7,5

C Macizo rocoso muy fracturado, con estructuras abiertas que definen bloques en forma de cubos (a cualquier z) 5,0

D, E Una zona débil que contienen arcillas y/o roca químicamente desintegrada, con roca suelta en su periferia

z ≤ 50 mz > 50 m

5,02,5

F, G Una zona débil, con roca suelta en su periferia, en un macizo rocoso competente y libre de arcilla

z ≤ 50 mz > 50 m

5,02,5

SRF: (a) zonas débiles

Notas: • Los valores de SRF deben reducirse en un 25% a 50% si las zonas de cizalle relevantes solo influencian eltúnel, pero no lo intersectan

• z: profundidad

Page 46: Clase 6

46

Q: Rock Quality Index

(b) Macizos rocosos competentes, problemas asociados a concentraciones de esfuerzos

Caso Condición UCS/1 /UCS SRFH Estado de esfuerzos de magnitud baja, estructuras superficiales abiertas > 200 < 0,01 2,5

I Estado de esfuerzos moderados, condición de esfuerzos favorable 200 – 10 0,01 – 0,3 1,0

J Estado de esfuerzos de magnitud alta, estructuras bien trabadas (usualmente favorable para la estabilidad, aunque puede presentar problemas en las cajas)

10 – 5 0,3 – 0,4 0,5 – 2,0

K Macizo rocoso que presenta lajamientos moderados 1 hora después del desarrollo de la excavación subterránea

5 – 3 0,5 – 0,65 5 – 50

L Macizo rocoso que presenta lajamientos e incluso estallidos de roca poco después del desarrollo de la excavación subterránea

3 – 2 0,65 - 1,0 50 – 200

M Macizos rocosos que sufren notorios estallidos de roca y deformaciones inmediatas después del desarrollo de la excavación subterránea

< 2 > 1 200 - 400

SRF: (b) macizo rocoso competente

Notas: • Si el estado de esfuerzos in-situ es muy anisótropo, entonces para evaluar SRF utilice el siguiente UCS reducido:Si 5 ≤ 1/3 ≤ 10: reduzca UCS a 0,75UCS ; Si 1/3 > 10: reduzca UCS a 0,5UCS

• La base de datos del método incluye pocos casos en que la profundidad del techo del túnel respecto a la superficie delterreno es menor que el ancho del túnel. Si este es el caso, entonces SRF debe incrementarse de 2,5 a 5 (ver H)

• Casos K, L, M son usualmente los más relevantes para el diseño de soporte en excavaciones profundas• UCS: resistencia a la compresión uniaxial roca intacta• 1, 3: esfuerzos in-situ principales mayor y menor• : máximo esfuerzo tangencial en el contorno de la excavación estimado mediante la teoría de elasticidad

Page 47: Clase 6

47

0.1

1

10

100

1000

1 10 100

UCS /1

SR

F

Barton et al. (1974)Barton (2002)

• c/1 bajo:fracturamiento por esfuerzos altosSRF ↑ → Q↓

• c/1 medio:bloques quedan ajustadosSRF ↓ → Q ↑

• c/1 alto:bloques quedan sueltosconllevando a inestabilidadesSRF ↑ → Q↓

Q: Rock Quality Index

Zona de estallidos de roca

Esfuerzos altos

2 5 20 50 200

Confinamiento medio

Confinamiento bajo

SRFQ 1

SRF: (b) macizo rocoso competente

Page 48: Clase 6

48

Q: Rock Quality IndexSRF: (c) Flujo plástico

(c) Macizos rocosos que fluyen plásticamente (squeezing rock)

Caso Condición UCS/1 SRFO El flujo plástico genera presiones leve a moderadas 1 – 5 5 – 10

P El flujo plástico genera presiones importantes > 5 10 – 20

SRF: (d) Hinchamiento(d) Macizos rocosos expansivo (swelling rock), expansión o hinchamiento debido a reacciones químicas causadas por la

presencia de agua

Caso Condición SRFR El hinchamiento genera presiones leves a moderadas 5 – 10

S El hinchamiento genera presiones importantes 10 – 15

Page 49: Clase 6

49

Q: Rock Quality IndexNOTAS ADICIONALES RESPECTO AL USO DE LAS ANTERIORESCuando se hagan estimaciones de la calidad del macizo rocoso a través del índice Q, los siguientes puntos pueden ser seguidos como guíade manera adicional a las notas presentadas en las tablas anteriores:

• Cuando los testigos de los sondajes no se encuentren disponibles, el índice RQD puede ser estimado a partir del número dediscontinuidades por unidad de volumen, en que el número de discontinuidades por metro son añadidas para cada grupo dediscontinuidades. Una simple relación puede ser utilizada para convertir este número al índice RQD para el caso de macizos rocososlibres de arcillas, ésta es : RQD = 115 – 3.3 Jv (apróx.); donde Jv corresponde al número de total de discontinuidades por m3 (0 <RQD < 100 para 35 > Jv > 4.5).

• El parámetro Jn representa el número de sistemas de discontinuidades que a menudo se verán afectados por foliación, esquistocidad,planos de Clivaje o estratificaciones, etc. Si alguno de estos patrones se encuentra fuertemente desarrollado, estas discontinuidades“paralelas” se deberían contar obviamente como un sistema de discontinuidades en su totalidad. Sin embargo, si hay pocasdiscontinuidades visibles, o si solo se encuentran quiebres ocasionales en el testigo del sondaje debido a esas fracturas, entoncesserá más apropiado contarlas como discontinuidades aleatorias cuando se evalúe el parámetro Jn.

• Los parámetros Jr y Ja (que representan la resistencia al corte) deberían ser más relevantes en sistemas de discontinuidades másdébiles o con rellenos de arcilla. Sin embargo, si la discontinuidad o el sistema de discontinuidades con el mínimo valor de Jr/Ja estáfavorablemente orientado en relación a la estabilidad, entonces una segunda discontinuidad o sistema de discontinuidades con unaorientación menos favorable puede a veces ser más significativo, y el mayor valor de Jr/Ja puede ser usado cuando se evalúe elíndice Q. El valor de Jr/Ja debe, en efecto, relacionarse con a la superficie más probable que permita iniciar la falla.

• Cuando el macizo rocoso contenga arcillas, el factor SRF apropiado para las pérdidas de carga debería ser evaluado. En tales casosla resistencia de la roca intacta es de poco interés. Sin embargo, cuando el fracturamiento es mínimo y la arcilla está completamenteausente, la resistencia de la roca intacta puede llegar a ser el nexo más débil, y la estabilidad dependerá entonces de la razón entrelos esfuerzos y la resistencia de la roca. Un campo de esfuerzos altamente anisotrópicos es muy desfavorable para la estabilidad yestá comentado en la nota 2 de la tabla para la evaluación del factor de reducción de esfuerzos.

• Las resistencias a la compresión y tracción (c y t) de la roca intacta deberían evaluar en la condición saturada si esto es apropiadopara representar condiciones in situ presentes y futuras. Una estimación muy conservadora de la resistencia puede ser hecha paraesas rocas que se deterioran cuando se exponen a la humedad o condiciones saturadas.

Page 50: Clase 6

50

Q: Rock Quality Index

Barto

n (1

974)

buena) aregular (calidad 100,166,00,15,1990

Granito

QQ

regular) (calidad 2,90,166,00,10,31570

Granito

QQ

mala) (calidad 5,10,166,00,20,1940

aArcillolit - Arenisca

QQ

mala)muy (calidad 24,0

0,566,00,50,1980Caliza

QQ

mala) enteextremadam (calidad 09,00,566,00,50,1930

Lutita

QQ

mala) lmenteexcepciona (calidad 009,00,666,00,60,120100)( todescompues Granito

QQ

RQD

Page 51: Clase 6

51

• Roca masiva, altaresistencia

• Esfuerzos bajos

• Notar falta derefuerzo/soporte

• RMRB = 90(roca muy buena)

• Q = 180(roca extremadamentebuena)

Ejemplos RMRB y Q

Page 52: Clase 6

52

• Roca blocosa

• Esfuerzos bajos

• Soporte mínimo perosistemático

• RMRB = 70(roca buena)

• Q = 15(roca buena)

Ejemplos RMRB y Q

Page 53: Clase 6

53

• Roca débil/foliada

• Esfuerzos bajos

• Notar la falta derefuerzo/soporte

• RMRB = 40(roca mala-regular)

• Q = 0,9(roca mala-muy mala)

Ejemplos RMRB y Q

Page 54: Clase 6

54

• Roca masiva, alta resistencia

• Esfuerzos extremadamente altos

• Estallidos de roca, cierrecompleto del túnel, soporteextremo, malla retiene la rocafracturada

• RMRB = 80(roca muy buena-buena)

• Q = 0,5(roca muy mala)

Ejemplos RMRB y Q

Page 55: Clase 6

55

El parámetro SRF es redundante cuando el sistema de calificación Qse utiliza para estimar propiedades del macizo rocoso para el análisis de estabilidad (analíticos o numéricos)

a

r

n JJ

JRQDQ '

El parámetro Jw se considera igual a uno (excavaciones relativamente secas, sin considerar el flujo transiente de perforación y relleno). En ambientes con altas presiones de agua el análisis de estabilidad debería incluir los efectos de presiones de agua y flujo

Q’ debería reflejar de mejor manera las características del macizo rocoso

Q’: Rock Quality Index modificado

Page 56: Clase 6

56

Q’: Rock Quality Index modificado

Page 57: Clase 6

57

• Desarrollado con el propósito de escalar la resistencia del macizorocoso, definida de acuerdo al criterio de Hoek-Brown

• Depende de:− “estructura del macizo rocoso”, definida en términos de su

integridad/blocosidad y grado de trabazón del macizo rocoso− la naturaleza de la superficie de las discontinuidades

GSI: Geological Strength Index

Descripción GSI GSI

Roca muy buena 81 – 100 ± 5

Roca buena 61 – 80 ± 5

Roca regular 41 – 60 ± 5

Roca mala 21 – 40 ± 6

Roca muy mala 0 – 21 ± 8

Page 58: Clase 6

58

Macizo rocoso con bloques

GSI: Geological Strength Index

El GSI no es un valor exacto, se trabaja con un rango

Page 59: Clase 6

59

GSI: Geological Strength Index

Page 60: Clase 6

60

Macizo rocoso esquistoso-metamórfico

GSI: Geological Strength Index

Page 61: Clase 6

61

Macizo rocoso esquistoso-metamórfico

GSI: Geological Strength Index

Page 62: Clase 6

62

Macizo rocoso esquistoso-metamórfico

GSI: Geological Strength Index

Page 63: Clase 6

63

Macizo rocoso esquistoso-metamórfico

GSI: Geological Strength Index

Page 64: Clase 6

64

Macizo rocoso esquistoso-metamórfico

GSI: Geological Strength Index

Page 65: Clase 6

65

Macizo rocoso esquistoso-metamórfico

GSI: Geological Strength Index

Page 66: Clase 6

66

Macizo rocoso esquistoso-metamórfico

GSI: Geological Strength Index

Page 67: Clase 6

67

Macizo rocoso esquistoso-metamórfico

GSI: Geological Strength Index

Page 68: Clase 6

68

GSI: Geological Strength IndexMacizo rocoso esquistoso-metamórfico

Page 69: Clase 6

69

GSI: Geological Strength IndexGSI y factor de perturbación (D)

Comparación entre los resultados utilizando tronadura controlada (izquierda) y normal (derecha) para una excavaciones superficial en gneiss (Hoek and Brown, 1997)

Page 70: Clase 6

70

GSI: Geological Strength IndexGSI y factor de perturbación (D)

Hoe

k et

al.

(200

2)

Guías para evaluar el parámetro D en el caso de excavaciones subterráneasCondición Descripción D

Tronaduras controladas de excelente calidad o excavación con maquina tunelera (TBM), lo que resulta en una mínima perturbación del macizo rocoso en la periferia de la excavación subterránea

0,0

Excavación mecánica o manual en macizos de mala calidad geotécnica (sin tronadura), lo que resulta en una mínima perturbación del macizo rocoso en la periferia de la excavación subterráneaCuando ocurren problemas de flujo plástico (squeezing), con un levantamiento notorio del piso, la perturbación del macizo rocoso puede ser importante a menos que se coloque (al menos temporalmente) fortificación de piso como se muestra en la fotografía.

0,0

0,5(sin piso)

Tronaduras de muy poca calidad en túneles en roca dura, lo que resulta en daños locales severos que pueden afectar el macizo rocoso en la periferia de la excavación subterránea en una zona de 2 a 3 m de espesor

0,8

Page 71: Clase 6

71

GSI: Geological Strength IndexGSI y factor de perturbación (D)

Hoe

k et

al.

(200

2)

Guías para evaluar el parámetro D en el caso de taludesCondición Descripción D

Tronaduras pequeñas en taludes de obras civiles inducen poco daño en el macizo rocoso, especialmente si se usan tronaduras controladas para minimizar el daño, como se muestra en la fotografía. Sin embrago, siempre se produce algún grado de perturbación debido al desconfinamiento del macizo rocoso.

0,7Buena tronadura

1,0Mala tronadura

Los taludes mineros en rajos profundos sufren daños importantes debido a las tronaduras de producción, como también al desconfinamiento asociado al desarrollo del rajo.

En el caso de algunas rocas blandas la excavación puede hacerse sin tronaduras (e.g.: con bulldozer), lo que reduce significativamente el daño inducido en el macizo rocoso.

1,0Tronadura de producción

0,7Excavación mecánica

Page 72: Clase 6

72

GSI: Geological Strength Index

Comentarios• Este método considera una ventana de mapeo y no es aplicable directamente

al mapeo de sondajes (se requiere de mucha experiencia). Se recomiendautilizar otro método (RMRB, Q) para el mapeo de sondajes y luego transformarlos resultados a valores de GSI conforme a las correlaciones entre sistemas

• No aplicable en aquellos casos en que el comportamiento del macizo rocosopresenta un claro control estructural (desgraciadamente esto esfrecuentemente ignorado en la práctica, lo que se puede traducir en unasobre-valoración de la resistencia del macizo rocoso)

• La evaluación del GSI en base a mapeo de afloramientos de roca ensuperficie, usualmente afectados por desconfinamiento e intemperización, nonecesariamente es valida en profundidad debido a que el macizo rocoso estarconfinado y no afectado por la intemperización

• Debe tenerse especial cuidado al evaluar el GSI en el caso de macizosrocosos dañados por tronadura y/o desconfinamiento, ya que podría “contarsedos veces” el efecto de daño por tronadura al incluir el parámetro D

Page 73: Clase 6

73

• Ajusta el RMR para considerar:– Esfuerzos in-situ e inducidos– Efectos de tronadura y alteración por exposición

de la roca fresca al ambiente

• Modificaciones fueron hechas inicialmente paracondiciones en minas de block caving

MRMR: Mining Rock Mass Rating

Page 74: Clase 6

74

MRMR: Mining Rock Mass Rating

IRS: Intact Rock StrengthRMS: Rock Mass StrengthJS: Joint spacingJC: Joint conditionDRMS: Design Rock Mass Strength

200

IRSP

150RQDP

250

,

nJP S

400

n

mFFP

400CJP

o (MPa) RMSRMRL

Estructuras mayores

Presentación

Comunicación

Diseño básico

Ajustes 0,3 – 1,2

Meteorización AM = 0,3 – 1,0

Orientación AO = 0,63 – 1,0

Esfuerzos inducidos AS = 0,6 – 1,2

Tronadura AT = 0,8–1,0

(MPa) RMSAAAADRMSRMRAAAAMRMR

TSOM

LTSOM

Laubscher (1990)

Page 75: Clase 6

75

MRMR: Mining Rock Mass Rating

Testigos de roca intacta seleccionados para ensayar son inevitablemente los trozos más resistentes de la roca y no necesariamente reflejan valores promedios

Ejemplo:

IRS roca fuerte = 100 MPaIRS roca débil = 20 MPa

curva20%100fuerterocaIRSdébil roca IRS

% de roca débil = 45%

MPa 37 MPa100 de 37%promedioIRS

Gráfico para seleccionar IRS promedio

Laub

sche

r (19

90)

Intact Rock Strength (IRS)

Page 76: Clase 6

76

MRMR: Mining Rock Mass Rating

100

45log4,26251, 10

SJP S

100

28log30100

38log9,25252, max10min10

SSJP S

100

10log3,33100

20log6,29100

30log9,25253, max10med10min10

SSSJP S

Espaciamiento de sets, P(JS, n):Se asume que el macizo rocoso contiene solo tres sets de juntas es decir, el numero de sets requerido para definir un bloque de roca. Si existen cuatro o más sets de juntas se utilizan los tres sets más cercanos.

1 set:

2 sets:

3 sets:

IRS (MPa) > 185 165-185 145-164 125-144 105-124 85-104 65-84 45-64 35-44 25-34 12-24 5-11 1-4

P(IRS) 20 18 16 14 12 10 8 6 5 4 3 2 1

RQD (%) 97-100 84-96 71-83 56-70 44-55 31-43 17-30 4-16 0-3

P(RQD) 15 14 12 10 8 6 4 2 0

maxmedmin , SS,S : Espaciamientos mínimo, medio y máximo (cm)

Page 77: Clase 6

77

MRMR: Mining Rock Mass Rating

Requiere la medición de todas las discontinuidades que interceptan la línea de muestreo.Para el mismo FF/m un macizo rocoso con 1 set de juntas es mas resistente que uno con 2, el que es más resistente que uno con 3

Fracturas por metro,

n

mFFP ,

Promediopor metro Set-1 Set-2 Set-3

0,1 40 40 400,15 40 40 400,20 40 40 380,25 40 38 360,30 38 36 340,50 36 34 310,80 34 31 281,00 31 28 261,50 29 26 242,00 26 24 213,00 24 21 185,00 21 18 157,00 18 15 1210,00 15 12 1015,00 12 10 720,00 10 7 530,00 7 5 240,00 5 2 0

Frecuencia de fracturas, FF/mRating

Page 78: Clase 6

78

MRMR: Mining Rock Mass RatingCondición de discontinuidades, DCBAJP C 40

Ejemplo:

Condiciones húmedas• Suavemente ondulada → A=75%• Planar rugosa → B=60%• Sin alteración de pared → C=100%• Relleno blando cizallado → D=55%

1055,016,075,040 CJP

Parámetros CondiciónHúmedo Presión Moderada Presión SeveraSeca 25-125 lts/min > 125 lts/min

A Expresión Ondulosa Multidireccional 100 100 95 90de discont. Unidireccional 95 90 85 80

(Irregularidad 85 80 75 70a gran 80 75 70 65escala) 75 70 65 60

95 90 85 8090 85 80 75B Expresión85 80 75 70de discont.80 75 70 65(Irregularidad75 70 65 60a pequeña 70 65 60 55escala)

200 mm x200 mm

65 60 55 5060 55 50 4555 50 45 40

C Si las paredes de las juntas son más débiles que la caja y solo si son más débiles que el relleno

Material Grano grueso 90 85 80 75cizallado y no Grano medio 85 80 75 70reblandecido Grano fino 80 75 70 65

D Relleno Material Grano grueso 70 65 60 55de fracturas cizallado Grano medio 60 55 50 45

reblandecido Grano fino 50 45 40 3545 40 35 3030 20 15 10

70 65 60

planar rugosoplanar suave

pulido

75

Suavemente onduladaLisa

Irregular áspero

Espesor > amp.de irregularidad

Condición de humedad

Curva

Descripción

Espesor < amp.de irregularidad

escalonado suaveescalonado pulidoondulada rugosoondulada suaveondulado pulido

Page 79: Clase 6

79

MRMR: Mining Rock Mass Rating

DCBAnm

FFPnJPRQDPIRSPRMR SL

40, ,

xP : Puntaje asociado al parámetro x

Clase 1 2 3 4 5

A        B  A        B  A        B  A        B  A        B 

RMRL 100 – 81 80 – 61 60 – 41 40 – 21 20 – 0

RMRL ± 5 ± 5 ± 5 ± 5 ± 8

Descripción Muy Buena Buena Regular Mala Muy Mala

Color Azul Verde Amarillo Café Rojo

Distinguir entre sub clases A y B coloreando de manera sólida la sub clase A y achurando la B

Page 80: Clase 6

80

MRMR: Mining Rock Mass RatingFactores de ajuste

• La meteorización afecta la condición de las estructuras y la resistencia de losbloques de roca.

• La aplicabilidad de este ajuste depende de si el macizo expuesto alcanzará ameteorización en el tiempo de exposición.

AM Meteorización

Grado de MeteorizaciónTiempo de meteorización (años)

0,5 1 2 3 4No hay meteorización 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00Meteorización Leve 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96Meteorización Moderada 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90Meteorización Intensa 0,70 0,72 0,74 0,76 0,78Meteorización Total 0,54 0,56 0,58 0,60 0,62Transformación en Suelo Residual 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38

Page 81: Clase 6

81

MRMR: Mining Rock Mass RatingFactores de ajuste

• El ajuste por orientación es función de la orientación de las estructuras con respecto ala vertical del bloque

AO Orientación por orientación de las estructuras

Número de estructuras que definen el Bloque

Número de caras del bloque inclinadas c/r a la vertical

AO

3 3 0,702 0,80

4 4 0,703 0,752 0,85

5 5 0,704 0,753 0,802 0,851 0,90

Ejemplo: 3 estructuras definen el bloque

Fuerza perturbadora (gravedad)

2 de 6 caras inclinadas c/r a

la vertical

4 de 6 caras inclinadas c/r a

la vertical

6 de 6 caras inclinadas c/r a

la vertical

Page 82: Clase 6

82

MRMR: Mining Rock Mass RatingFactores de ajuste

• En el caso de que las galerías de la mina subterránea sean intersectadas porzonas de cizalle, deberá considerarse un ajuste en función del ángulo deintersección.

Angulo AO

00º a 15º 0,7616º a 45º 0,8446º a 75º 0,92

• El desarrollo de galerías en la dirección del manteo espreferible que el avance en dirección opuesta. En esteúltimo caso deberá considerarse un ajuste de 0,90

• El ajuste por orientación de zonas de corte no se aplica a roca condiscontinuidades. El máximo ajuste es orientación de discontinuidades por ladirección de avance = 0,7x0,9 = 0,63

AO Orientación por orientación de las estructuras

Avance con Dip

Avance contra Dip

Page 83: Clase 6

83

MRMR: Mining Rock Mass RatingFactores de ajuste

AS Ajuste por esfuerzos inducidos por la minería (0,6 – 1,2)

Esfuerzos de magnitud importante en la dirección normal al plano de las estructuras incrementarán la resistencia del macizo rocoso y disminuirán su hundibilidad.

→ AS = 1,20

Cuando estos esfuerzos actúan con un ángulo pequeño respecto al plano de las estructuras, los mismos facilitan el quiebre del macizo rocoso.

→ AS = 0,70

• Su evaluación requiere experiencia y mucho criterio.• Una manera de evaluarlo es por comparación de la condición del macizo rocoso

en sectores “normales” y en sectores donde se tienen concentraciones deesfuerzos. Así, si en la condición “normal” el rating del macizo rocoso es de 60, yen la condición de altos esfuerzos es de 40, entonces el factor de ajuste es iguala 40/60=0,67

Page 84: Clase 6

84

MRMR: Mining Rock Mass RatingFactores de ajuste

AT Ajuste por tronadura

Tipo de Tronadura AT

Excavación Mecánica, Sin Tronadura 1,00Tronaduras Controladas (smooth-wall blasting) 0,97Tronaduras Convencionales de Buena Calidad 0,94Tronaduras de Mala Calidad 0,80

LTSOM RMRAAAAMRMR

Page 85: Clase 6

85

MRMR: Mining Rock Mass RatingComentarios finales

• Es poco plausible que el ajuste total sea igual a la multiplicatoria de todos losajustes. Por ejemplo, un ajuste por mala tronadura sería aplicable en unsector de bajos esfuerzos, pero en un sector de altas concentraciones deesfuerzos el daño inducido por éstas excedería al inducido por la tronadura,y el único ajuste sería el asociado a la concentración de esfuerzos.

• El MRMR para una evaluación de hundibilidad no debería considerar unajuste por tronadura, ni tampoco uno por meteorización a menos que elavance de la meteorización sea tan rápido, debido a la presencia deestructuras u otros defectos, que exceda la tasa de propagación del caving.

• El propósito de los ajustes es que el geólogo, el ingeniero geomecánico y elingeniero de planificación ajusten el valor de RMR de modo tal que el MRMRrefleje en forma realista la resistencia del macizo rocoso para la condición deminería que se considera.

Page 86: Clase 6

86

Comparación entre sistemas de calificación

• Cada sistema utiliza diferentes inputs y coeficientes para cada factor• La composición del Q’ , Q y RMR se muestra gráficamente a continuación

Hut

chin

son

and

Die

deric

hs (1

996)

Page 87: Clase 6

87

Comparación entre sistemas de calificación

• Gran dispersión. Mejor calibrar a condiciones locales utilizando ambos sistemas.• No para aplicar las recomendaciones de diseño de un sistema a otro

59,044ln9

2

RQRMR

Page 88: Clase 6

88

Comparación entre sistemas de calificación

Otras relaciones de interés

7676 18 Si BB RMRGSIRMR

523 Si 8989 BB RMRGSIRMR

44'ln9 QGSI

• En ambas versiones se asumen condiciones secas, es decir, se asigna unvalor de 10 y 15 en RMRB76 y RMRB89, respectivamente, al parámetro JW

• No hay ajuste por orientación de discontinuidades (JO)

Page 89: Clase 6

89

Comparación entre sistemas de calificación

25.1 89 RQDJPGSI BC

Hoe

ket

al.

(201

3)

2152 RQD

JJJJGSI

ar

ar

Otras relaciones de interés

Page 90: Clase 6

90

Comparación entre sistemas de calificación

Edelbro (2004)

Parámetros incluidos en diferentes sistemas de calificación que resultan en un input numérico

Page 91: Clase 6

91

Resistencia a la compresión uniaxial del macizo

Parámetros del macizo rocoso

31

1005

irm

UCSQUCS

iUCS

Q:

: Resistencia a la compresión uniaxial en roca intacta

: Densidad de la roca en t/m3

Page 92: Clase 6

92

Resistencia a la compresión uniaxial del macizo

Parámetros del macizo rocoso

irm UCSsUCS

9100BRMR

es

RMRB:

: Macizo rocoso no perturbado (tronadura controlada)

: Macizo rocoso perturbado (taludes, excavaciones dañadas por la tronadura)

6100BRMR

es

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0 20 40 60 80 100RMR

UC

Srm

/UC

Si

Page 93: Clase 6

93

Resistencia a la compresión uniaxial del macizo

RMRL:

IRSRMS 8,0

80)(8,0 IRSPRMRIRSRMS L

Macizo sin discontinuidades

180

)(

IRSPRMRL RQD, JS, JC

100

)(IRSPRMRIRSRMS L

Parámetros del macizo rocoso

Page 94: Clase 6

94

Modulo de deformación

• El módulo de deformación del macizo rocoso depende del módulo de la roca intactay las características de las discontinuidades

• El módulo de una macizo fracturado depende principalmente del confinamiento

Parámetros del macizo rocoso

Page 95: Clase 6

95

Modulo de deformación

NK : rigidez normal de la discontinuidad (GPa/m)

LE : modulo de la roca en laboratorio (GPa)

S : espaciamiento de un set de discontinuidadesperpendicular a la carga aplicada (m)

?rmE

x

y

Parámetros del macizo rocoso

Page 96: Clase 6

96

Ensayo de placa de carga con extensómetro multipunto instalado en el macizo rocoso

Sierra impregnada de diamantes para crear aperturas en macizos rocosos para el ensayo de flat jack

Flat jack

Modulo de deformaciónEnsayos a gran escala

Parámetros del macizo rocoso

Page 97: Clase 6

97

Modulo de deformación

Parámetros del macizo rocoso

Page 98: Clase 6

98

Parámetros del macizo rocosoModulo de deformación

MR

111560

1

2102,0 GSIDirm

e

DEE

ii UCSMRE

Hoek and Diederichs (2006)

Page 99: Clase 6

99

• Edelbro, C. (2004). Evaluation of rock mass criteria. Licentiate Thesis 72, LULEA• Hudson, J.A., and Harrison, J.P. (1997). Engineering Rock Mechanics.• Stewart, S.B.V., & Forsyth, W.W. (1995). The Mathews method for open stope design, CIM Bulletin, 88(992), 45-

53.• Palmstrom, A. (2005). Measurements of and correlations between block size and rock quality designation (RQD).

Tunnels and Underground Space Technology, 20, 362-377.• Palmstrom, A. (1974).Characterization of jointing density and the quality of rock masses (in Norwegian). Internal

report, A.B. Berdal, Norway, 26 p.• Palmstrom, A. (1982).The volumetric joint count – A useful and simple measure of the degree of rock mass

jointing. IAEG Congress, New Delhi, 1982. pp. V.221-V.228.• Palmstrom, A. (1996).The weighted joint density method leads to improved characterization of jointing. Int. Conf.

on Recent Advances in Tunnelling Technology. New Delhi, India, 6 p.• Deere, D.U., Hendron, A.J., Patton, F.D., and Cording, E.J. (1967). Design of surface and near surface

construction in rock. Proc. 8th U.S. Symp. Rock Mech., AIME, New York, pp. 237-302.• Deere, D.U., and Deere, D.W. (1988). The RQD index in practice. Proc. Symp. Rock Classif. Eng. Purp., ASTM

Special Technical Publication 984, Philadelphia, pp. 91-101.• Bieniawski, Z.T. (1973). Engineering classification of jointed rock masses. Trans. S. Afr. Int. Civ. Engrs., 15, 335-

344.• Bieniawski, Z.T. (1974). Geomechanics classification of rock masses and its application in tunnelling. In advances

in rock mechanics, 28A), 27-32. Washington, D.C.: Nat. Acad. Sci.• Bieniawski, Z.T. (1976). Rock mass classification in rock engineering. In Exploration for rock engineering. Proc. Of

the Symp. (ed. Z.T. Bieniawski), 1, 97-106, Cape Town: Balkema.• Bieniawski, Z.T. (1978). Determining rock mass deformability – experiences from case histories. Int. J. Rock Mech.

Min. Sci. & Geomech. Abstr., 15, 237-247.• Bieniawski, Z.T. (1979). The geomechanics classification in rock engineering applications. Proc. 4th congr., Int.

Soc. Rock Mech., Montreux, 2, 41-48.

Referencias

Page 100: Clase 6

100

• Bieniawski, Z.T. (1989). Engineering rock mass classifications. New York: Wiley.• Hoek, E., and Brown, E.T. (1997). Practical estimates of rock mass strength. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 8, 1165-

1186.• Milne, D., Hadjigeorgiou, J., and Pakalnis, R. (1998). Rock characterization for underground hard rock mines.

Tunnelling and Underground Space Technology, 13, 4, 383-391.• Barton, N.R., Lien, R., and Lunde, J. (1974). Engineering classification of rock masses for the design of tunnel

support. Rock mechanics, 6, 4, 189-239.• Laubscher, D.H. (1977). Geomechanics classification of jointed rock masses – mining applications. Trans. Inst.

Min. Metall., 86, A1-A8.• Laubscher, D.H. (1984). Design aspects and effectiveness of support systems in different mining conditions.

Trans. Inst. Min. Metall., 93, A70-A82.• Laubscher, D.H. (1990). A geomechanics classification system for the rating of rock mass in mine design. J. S. Afr.

Inst. Min. Metall., 90, 10, 257-273.• Laubscher, D. H., (1994). Cave Mining- The State of the Art. J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 94, 279-292.• Laubscher, D.H., and Jakubec, J. (2001). The MRMR rock mass classification for jointed rock masses.

Underground Mining Methods, Engineering Fundamentals and International Case Studies (Eds. Hustrulid, W.A.and Bullok, R.L.), SME.

• Hoek, E. (1994). Strength of rock and rock masses. ISRM News J, 2, 4-16.• Hoek, E., Kaiser, P.K., and Bawden, W.F. (1995). Support of underground excavations in hard rock. Rotterdam:

A.A. Balkema.• Hoek, E., and Diederichs, M.S. (2006). Empirical estimation of rock mass modulus. Int. J. Rock Mech. & Ming.

Sci., 43, 203-215.• Marinos, P., and Hoek, E. (2001). Estimating the geotechnical properties of heterogeneous rock masses such as

flysch. Bull. Eng. Geol. & Env. (IAEG), 60, 85-92.• Hutchinson, J., and Diederichs, M.S. (1996). Cablebolting in underground mines. Bitech Publishers.• Barton, N. (2007). Rock mass characterization for excavations in mining and civil engineering. Proc. Of the Int.

Workshop on rock mass classification in underground mining, 3-13. NIOSH.

Referencias

Page 101: Clase 6

101

• Janelid, I. (1965). Rock mechanics and its significance in mine and rock excavation design (in Swedish. RoyalAcademy of Engineering Sciences, Report 142, 7-12.

• Barton, N. (2002). Some new Q-value correlations to assist in site characterisation and tunnel design. Int. J. RockMech. & Ming. Sci., 39, 185-216.

• Barton, N. and Grimstad, E. (1994). The Q-system following twenty years of application in NMT support selection.Felsbau 12, 6, 428-436.

• Palmstron, A. (1996a). Characterizing rock masses by the RMi for use in practical rock engineering, Part 1: thedevelopment of the rock mass index (RMi). Tunnels and Underground Space Technology, 11, 2, 175-188.

• Palmstrom, A. (1996b). Characterizing rock masses by the RMi for use in practical rock engineering, Part 2: somepractical applications of the rock mass index (RMi). Tunnels and Underground Space Technology, 11, 3, 287-303.

• Priest, S.D. and Hudson, J.A. (1976). Discontinuity spacing in rock. International Journal of Rock mechanics andMining Sciences & Geomechanics Abstracts, 13, 5, 135-148.

• Hoek, E. and Brown, E.T. (1988). The Hoek-Brown criterion – a 1988 update. Proc. 15th Canadian RockMechanics Symposium, Toronto, 31-38, University of Toronto Press: Toronto.

• Hoek, E., Carter, T.G. and Diederichs, M.S. (2013). Quantification of the Geological Strength Index Chart. ARMA13-672.

Referencias