clasificaciones geomecanicas 17

8/12/2019 Clasificaciones geomecanicas 17

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Mecnicadas Rochas

Classificaes Geomecnicas 1

UN

A M B A

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS

APURIMAC

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE

MINAS

Dr. Leoncio Carnero C. 2012 - I


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CLASIFICACIONES

GEOMECNICAS DE MACIZOSROCOSOS

Introduccin

Los primeros sistemas de clasificacin El sistemaRMRde Bieniawski

El sistema Qde Barton

Otros sistemas de clasificacin Ejemplo de aplicacin


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Introduccin

Las clasificaciones geomecnicas permiten separar los ma-cizos rocosos en clases de comportamiento similar. Losprincipales objetivos de las clasificaciones son:1) Identificar los principales parmetros que influyen en el

comportamiento del macizo rocoso.

2) Dividir una formacin rocosa particular en zonas decomportamiento similar.

3) Proveer una base para comprensin de las caractersticasde cada macizo rocoso.

4) Relatar la experiencia de las condiciones de un macizoen un lugar con la experiencia encontrada en otros.5) Obtener datos cuantitativos y orientaciones para el proyto.6) Proveer una base comn para comunicacin entre

Ingenieros e Gelogos.


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Se sugiere que los principales beneficios del uso de lasclasificaciones geomecnicas son:1) Mejorar la calidad de las investigaciones de campo por

requerir una cantidad mnima de datos como parme-tros de la clasificacin.

2) Proveer informaciones cuantitativas para propsitos deproyecto.

3) Habilita mejor el juzgamiento de Ingeniera y unacomunicacin mas eficiente en un proyecto.

Las clasificaciones geomecnicas fueron elaboradas porespecialistas que despus de sistematizado el comportamien-

to observado en obras, en un determinado lugar,propusieron los sistemas. Cabe la observacin de que laaplicacin de estos sistemas en otros lugares que no es elde su origen debe ser seguido con bastante precaucin ycenso crtico, observando las peculiaridades locales.


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Los primeros sistemas de

clasificacinEn 1946, K. Terzaghi sintetizo, en aquel que seria el primersistema de clasificacin geomecnica de macizos rocosos,la experiencia adquirida con la ejecucin de tnelescarreteros o viarios en los Alpes.

Diversos sistemas y adaptaciones han sido elaboradas conel pasar de los aos. Se destacan los de Rabcewicz en 1957,

Deere en 1964 y 1970, Ikeda en 1970, Wickham y otrosde 1974, Rocha de 1976, entre otros. Los dos sistemasmas difundidos son el sistema RMR de Bieniawski y elsistema Qde Barton.


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La roca suelta dentro del rea a,b,c, d, tiende irrumpir el tnel. Seoponen las fuerzas de friccin en los lmites de a,b,c,d, el peso deroca de carga w1equivale a una altura Hp, el ancho B1de la zonade roca en movimiento, depende de las caracterstica de la roca y

de la dimensiones Ht y B del tnel.

Ht = Carga de roca (Pies)

B = ancha del tnel (Pies)

Ht = alto del tnel (Pies)

Hp = 1,5 (B+Ht)

Teora de Terzaghi


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El sistema RMRde

BieniawskiBieniawski desarrollo entre 1972-1973 un sistema declasificacin geomecnica denominadoRMR(Rock Mass

Rating). Actualizaciones del sistema fueron publicadas en

1974, 1976, 1979, 1984 y 1989. El sistema de RMRconsidera los siguientes parmetros del macizo:

Resistencia a la compresin simples,RQD,Espaciamiento de las discontinuidades,Padrn de las discontinuidades,Accin del agua subterrnea,Orientacin relativa de las discontinuidades/excavacin.


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A cada parmetro, es asociado un peso en funcin delsu valor relativo. La sumatoria de los pesos define elRMRque varia entre 0 y 100. Un valor deRMRigual a 100

indica una situacin ptima, cuanto es menor elRMRespeor la condicin del macizo. El valor delRMRindica laclase del macizo y presenta indicaciones para el proyecto.

Un punto que debe ser destacado es que en el sistemaRMRel ndice es obtenido por una sumatoria y no por unproducto como en el sistema Q. En caso exista un parmetroen psimas condiciones que lleve al macizo a la inestabilidadla sumatoria no ir a tener cero el RMR, como sucederaen el sistema Q.

A seguir son presentadas tablas relativas a la actualizacinde 1984 del sistemaRMR.


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ndice de

CompresinPuntiforme >10 4-10 2-4 1-2 -

ResistenciaCompresinSimple

>250 100-250 50-100 25-505-25

1-5

400 300-400 200-300 100-200


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El grfico de abajo permite a partir del RMR y del clarolibre estimar el tiempo de auto-soporte de unaexcavacin subterrnea.


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El sistema Qde BartonEl sistema presentado por Barton y otros en 1974,

propone un parmetro Q (Tunnelling Quality Index)para clasificar el macizo. El ndice Qvaria en unaescala logartmica de 0.001 hasta 1000, siendo:

Q RQDJ

JJ

JSRFn

r

a

w

donde:RQD- ndice RQD,

Jn- ndice relativo al nmero de familias de discontinuidad.,Jr- ndice relativo a la influencia de la rugosidad de discont.,Ja- ndice relativo a la alteracin de las paredes de discont.,Jw- ndice relativo a la accin del agua subterrnea,SRF- ndice relativo al estado de tensin del macizo.


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Clasificacin de Q (oscila entre 0.001 y 1000)

Clasificacin con el Sistema Q

Q (Calidad de Macizo Rocoso) Valoracin

0.0010.010.010.1

0.11.0

1.04

4 - 1010 - 40

40 - 100

100400

400 - 1000

Excepcionalmente MalaExtremadamente Mala

Muy Mala

Mala

RegularBuena

Muy Buena

Extremadamente Buena

Excepcionalmente Buena


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Para relacionar el ndice Q con el soporte a ser adoptadofue creado el parmetroDimensin Equivalente(De):

Dimensin caracterstica (L)ndice de suporte de la excavacin (ESR)De=

Naturaleza de la excavacin ESR

Galerias provisorias de minas 3 - 5

Galerias permanentes de minas, tneles egalerias de aduccin (excepto conductos forzadosbajo altas presiones), tneles-piloto, cmaras ygalerias para excavaciones de gran dimensin

1,6

Excavaciones para reservorios, estaciones detratamiento d agua, tneles virios y ferrovirios(obras corrientes), tneles de acceso.

1,3

Excavaciones para casas de fuerza, tnelesvirios y ferrovirios (obras especiales), obras dedefensa, emboques e intersecciones de tneles

1,0

Excavaciones para centrales nucleares, tnelesmetrovirios, instalaciones para desarrollo deatividades humanas

0,8

El ESR es dado en funcin de la naturaleza de la excavacin.


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Con los valores de QyESRse puede estimar la longitudmxima del claro sin necesidad de suporte, dado por:

L ESR Qmax 20 4

.

Para soportes provisionales se recomienda adoptar Q=5Q.

La longitud de anclaje (L) puede ser estimada por el

Ancho de la excavacin (B) y el ndice de Soporte dela Excavacin (ESR):

LB

ESR

2 015.

La tensin permanente en el techo (Proof) de la excavacinpuede ser estimada por:

PJ Q

Jroofn

r

2

3

13


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Otros sistemas de

clasificacinDiversos sistemas de clasificacin fueron desarrollados,o fueron adaptados visando regionalizar las clasificaciones

o otras aplicaciones que no son excavaciones subterrneas.La mayora de las adaptaciones fueron realizadas a partirdel sistemaRMR, que fue desarrollado inicialmente conestudios de casos de Ingeniera Civil. Vale la pena

citar la existencia de la adaptacin realizada por Laubscherpara aplicacin en minera y la adaptacin de Romanapara estudios de estabilidad de taludes.


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Ejemplo de aplicacin

Tnel excavado enbasalto con direccin NS.s1= 1MPa,

RQD=80%,

qu= 80MPa,Pequeo flujo de agua.

Famlia 1 - Direccin NS, buza 60oE, espaciamiento 60cm,persistente, contacto roca-roca, poco rugosa y

levemente alterada.Famlia 2 - Sub-horizontal, espaciamiento 30cm, persistente,

superficies muy alteradas, rellena con arcillapoco endurecida, (espesura


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CLASSIFICAO POR BIENIAWSKI

qu= 80 MpaRQD = 80%espaciamiento

padrn discont.agua

orientacin

FAMLIA 1

=> DRMR = 7=> DRMR = 17=> DRMR = 13=> DRMR = 25=> DRMR = 4

=>D

RMR = -1254

FAMLIA 2

=> DRMR = 7=> DRMR = 17=> DRMR = 10=> DRMR = 10=> DRMR = 4

=>D

RMR = -1038

Clase IV => Macizo regular a malo

Seria necesario unRMRde orden de 50 para excavacin a seccinplena. Con un RMR de 38 se puede excavar aberturas de hasta 6m.Con solucin se puede adoptar una divisin de la seccin encuatro frentes.


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CLASIFICACIN POR BARTON

FAMLIA 1

RQD= 80Jn= 4Jr= 1,5Ja= 2,0Jw= 1,0SRF= 1,0

Q=15

FAMLIA 2

RQD= 80Jn= 4Jr= 1,0Ja= 15Jw= 1,0SRF= 1,0

Q=1,33

QRQD

J

J

J

J

SRFn

r

a

w

Famila 2 => mas crticaMacizo malo

Mayor largo del claro sin necesidad de soporte (ESR=1,3):Lmx.=2(ESR) Q0.4 suporte provisorio Q=5Q

Lmx.=2(1,3) (5*1,33)0,4

= 5,5mEs necesario dividir en cuatro frentes.Dimensin equivalente (De):

De=L/ESR=5/1,3=3,8Con QyDe=> Tabla => anclaje con perno no tensionado c/espaciamiento de 1m y 20 a 30 mm de concreto proyectado


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BibliografaBIENIAWSKI, Z.T. (1989)Engineering rock mass classifications.

New York. Wiley. 251p.GOMES, R.C. (1991) Classificaes geomecnicas de macios

rochosos. Publicao EESC/USP. 37p.GOODMAN, R.E. (1989)Introduction to rock mechanics.

2nd. Ed. New York, Willey,. 562p.

HOEK, E.; KAISER, P.K.; BAWDEN, W.F. (1995) Suport ofundeground excavation in hard rock. Rotterdam, Balkema,215p.

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