Mecanica De Rocas

TEMA 5:

EL MACIZO ROCOSO

5.1 Características de la discontinuidades

5.2 Formas de rotura en los taludes rocosos

5.3 Clasificaciones geomecánicas

5.4 Deformabilidad del macizo rocoso

5.5 Resistencia de las discontinuidades

5.1. Características de discontinuidades

• Orientación y número de discontinuidades

• Frecuencia o espaciado de las juntas (distancia entre dos discontinuidades)

• Grado de apertura o separación (abierto o cerrado)

• Extensión, persistencia, continuidad

• Rugosidad o textura superficial (pulida, lisa o rugosa) y

relleno (sin o con relleno, tipo de relleno)

Orientación de discontinuidades:

5.2. Formas de rotura en taludes rocosos

• Roturas planas, “plane” (a)

según juntas predominantes y/o continuas que

buzan hacia el talud.

• Roturas en cuña, “wedge” (b)

según dos juntas de diferentes familias cuya

intersección buce hacia el talud.

• Roturas por vuelco, “toppling” (c)

según una familia de juntas predominantes y/o

continuas que buzan contra el talud y cuyo rumbo

es casi paralelo al de la cara del talud.

• Roturas globales (tipo suelo)

según superficies que pueden desarrollarse

parcialmente a lo largo de juntas.

Rotura plana

Rotura en cuña (Andorra)

Roturas por vuelco : BC, Canada

Roturas por vuelco : Barcelona

5.3. Clasificaciones geomecánicas

Características y objetivos:

• proporcionar una evaluación geomecánica global del macizo

rocoso a partir de observaciones en el campo y ensayos sencillos

• estimación de la calidad del macizo rocoso (y de los parámetros

de resistencia)

• definir las necesidades de sostenimientos

Metodología general:

• se intenta dividir el macizo en grupos de comportamiento similar

Índice de calidad de las rocas, RQD

“rock quality designation” Deree et al. (1967)

• Se basa en la recuperación modificada de un testigo

(El porcentaje de la recuperación del testigo de un sondeo)

• Depende indirectamente del número de fracturas y del grado

de la alteración del macizo rocoso

Σ(longitud fragmentos 

10cm)

( ) lid d d

x100

longitud_total_perforada

RQD longitud_fragmentos_ 

RQD (%) Calidad de roca

< 25 muy mala

25 - 50 mala

50 - 75 regular

75 - 90 buena

90 - 100 excelente

 Formula alternativa (cuando no hay sondeos):

RQD = 115 – 3.3Jv para Jv > 4.5

RQD = 100 para Jv ≤ 4.5

Jv : numero de juntas identificadas en el macizo rocoso por m3

RQD en sondeos

Clasificación de Bieniawski (R.M.R.)

“rock mass rating” Z. T. Bieniawski (1979)

Se valora una serie de parámetros:

• Resistencia del material intacto valor máximo = 15

(ensayo carga puntual o compresión simple)

• R.Q.D. valor máximo = 20

• Distancia entre las discontinuidades valor máximo = 20

• Condición de las discontinuidades valor máximo = 30

• Agua subterránea valor máximo = 15

RMR = (1) + (2) + (3) + (4) + (5)

Clasificación de RMR ( oscila entre 0 y 100):

Clase Calidad de roca RMR

I muy buena 81 100

)

– II buena 61 – 80

III regular 41 – 60

IV mala 21 – 40 Relación entre RMR y propiedades

geomecánicas:

V muy mala 0 - 20 c = 5*RMR (kPa)

fi = 5 + (RMR/2) ( º)

Clasificación adaptada de Bieniawski para taludes

(SMR) “slope mass rating” M. Romana Ruiz (1992)

Factor de ajuste de las juntas

F1: depende del paralelismo entre el rumbo de las juntas y de la cara del

talud.

F2: depende del buzamiento de la junta en la rotura plana.

F3: refleja la relación entre los buzamientos de la junta y el talud.

Factor de ajuste según el método de excavación

F4: establecido empíricamente

SMR = RMR + (F1 * F2 * F3) + F4

Relación entre el índice SMR y la estabilidad del talud:

SMR Estabilidad

100-81 Totalmente estable

80-61 Estable

60-41 Parcialmente estable

40-21 Inestable

< 20 Totalmente inestable

Índice Q de Barton (rock mass quality)

Barton et al. 1974

Se hace una valoración con un índice Q a partir de valores de diferentes

parámetros:

RQD J

r

Jw

SRF

J

J

J

Q w

a

n

  

RQD Índice de calidad de la roca

Jn número de familias

Jr coeficiente de rugosidad de la junta

Ja coeficiente de alteración de la junta

Jw coeficiente reductor por la presencia de agua

SRF factor reductor por tensiones en el macizo rocoso

Q (rock mass quality) valoración

0.001 – 0.01 excepcionalmente mala

0.01 – 0.1 extremadamente mala

0.1 – 1.0 muy mala

1.0 – 4 mala

4 – 10 regular

10 – 40 buena

40 – 100 muy buena

100 – 400 extremadamente buena

400 - 1000 excepcionalmente buena

Jn número de familias valor

Roca masiva 0.5 – 1

Una familia de juntas 2

Id. con otras juntas ocasionales 3 RQD J

J

Dos familias de juntas 4

Id. con otras juntas ocasionales 6

Tres familias de juntas 9

SRF

J

J

Q w

a

r

n

  

Id. con otras juntas ocasionales 12

Cuatro o más familias, roca muy fracturada 15

Roca triturada 20

Jr coeficiente de rugosidad de la junta valor

Juntas (contacto entre las dos caras)

Discontinuas 4

Onduladas, rugosas 3 J coeficiente de alteración de la junta valor

Onduladas, lisas 2

Onduladas, perfectamente lisas 1.5

Planas, rugosas o irregulares 1.5

Pl li 1

Ja Juntas (sin minerales de relleno intermedios)

Juntas de paredes sanas 0.75 – 1

Ligera alteración 2

Planas, lisas Alteraciones arcillosas 4

Planas y perfectamente lisas 0.5

Juntas rellenas

(relleno impide contacto entre las dos caras)

t i l ill 1

Juntas

(minerales de relleno en pequeño espesor)

Con partículas arenosas 4

material arcilloso Con minerales arcillosos no blandos 6

Material

...