Pathway Segment Configurational Attributes

Las clasificaciones de los macizos rocosos están basadas en algunos o varios factores que determinan su comportamiento mecánico.

- Propiedad de la matriz rocosa.

- Frecuencia y tipo de discontinuidades, que definen el grado de fracturación, el tamaño y la forma de los bloques del macizo, propiedades hidrogeológicas, etc.

- Grado de meteorización o alteración - Estado de tensiones in situ

- Presencia de agua.

La gran variabilidad de estos factores y el carácter discontinuo y anisótropo de los macizos rocosos implican la dificultad para establecer clasificaciones geotécnicas o geomecánicas generales válidas para los diferentes tipos de macizos.

Las clasificaciones más útiles en mecánica de rocas son las denominadas clasificaciones geomecánicas RMR de Bieniawski (1979) y el índice Q de Barton (1974) son las más

32 utilizadas. Establecen diferentes grados de calidad de macizo en función de las propiedades de la matriz rocosa y de las discontinuidades y proporcionan valores estimados de sus propiedades resistentes globales.

Existen otras clasificaciones basadas en diferentes parámetros más o menos representativos de las propiedades del conjunto del macizo rocoso. Así como el grado de fracturamiento; el índice de calidad de roca RQD y clasificación en diferentes grados de calidad.

La obtención de los parámetros geomecánico se hace mediante la investigación del comportamiento del macizo; para su empleo en el diseño y proyecto de las obras de ingeniería. Los macizos rocosos, como medios discontinuos presentan un comportamiento geomecánico complejo que, de una forma simplificada, pueden ser estudiados y categorizados en función de su aptitud para distintas aplicaciones. Con este objetivo surgieron las clasificaciones geomecánicas que aportan mediante la observación directa de las características de los macizos rocosos y la realización de sencillos ensayos; índices de calidad relacionados con los parámetros geomecánicos del macizo y sus características frente a la excavabilidad de las rocas y cimentaciones.

Para la clasificación geomecánica del macizo rocoso, se ha considerado utilizar los parámetros propuestos por Bieniawski (1989), sistema de valoración de macizo rocoso (Rock Mass Rating) comúnmente denominado RMR, cuyo procedimiento consta de los siguientes parámetros.

1. Resistencia a la compresión uniaxial del material rocoso 2. Índice de calidad de roca RQD

3. Espaciamiento de las juntas 4. Estado de las fisuras

5. Condiciones hidrogeológicas de las aguas subterráneas 6. Corrección por la orientación de las discontinuidades

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Figura N° 04 - Clasificación RMR Bieniawski 1989(CGI, 2010)

La incidencia de los parámetros en el comportamiento geomecánico de un macizo se expresa por el índice de calidad de RMR, Rock Mass Rating que varía de 0 – 100. Para la clasificación RMR se divide el macizo rocoso en zonas o tramos que presentan características geológicas más o menos uniformes de acuerdo con las observaciones hechos en campo, en las que se lleva a cabo la toma de datos y medidas referentes a las propiedades y características de la matriz rocosa y de las discontinuidades. (Bieniawski Z.T. 1979).

Las clasificaciones geomecánicas constituyen un procedimiento para la caracterización de los macizos rocosos a partir de datos de afloramientos y sondeos, se aplican principalmente en los túneles, dado la dificultad del estudio de los macizos rocosos en profundidad. Pero igualmente se aplica a la caracterización de los macizos en forma general, como medio para clasificar geotécnicamente las rocas. El cálculo del índice RMR permite estimar los parámetros de resistencia y deformabilidad del macizo (a partir de correlaciones empíricas)

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PARAMETROS DE RMR TIPO DE ROCA CONDICION

100-81 I Muy buena

80-61 II Buena

60-41 III Regular

40-21 IV Mala

<20 V Muy mala

Fuente: Rango de valores de son propuestos por Bieniawski (1979), en el CSIR

Cuadro N° 04 - Clasificación de macizo rocoso según el total de valuación (RMR)

Para su aplicación es necesario llevar a cabo una serie de observaciones y medidas en campo que constituyen la base y la sistemática práctica de los parámetros geomecánicos. Las clases de macizos que se obtienen se refieren a las condiciones previas a la excavación.

A.-Resistencia a la compresión uniaxial

a) Estimación en el campo: i. Método de la navaja

ii. Utilizando tablas generales.

35 b) Ensayo de laboratorio

i. Con el martillo de dureza de SCHMIDT

Figura N° 06 - Equipo de PLT y medidas de los testigos para el ensayo

Figura N° 07 - Valoración a la resistencia a la compresión Uniaxial

B.-RQD

Este índice representa la relación entre la suma de las longitudes de los fragmentos de testigo mayores a 10 cm. y la longitud total de la maniobra. Para la estimación del RQD se consideran sólo los fragmentos de roca fresca, excluyéndose los que tengan un grado de meteorización importante.

Las fracturas mecánicas deben ser ignoradas en el cálculo del RQD, en el caso que exista duda respecto al origen de la discontinuidad (natural o mecánica) se toma el caso más conservador, es decir se considerará que la fractura es natural.

36 En testigos de perforación:

• Diámetros recomendados, HQ/NQ. • Rocas muy blandas, RQD=0. • Inclinación de sondajes. • Fracturas mecánicas (roturas).

Figura N° 08 - Ejemplo de medición de RQD y valoración obtenida.

C.-Espaciamiento de las discontinuidades

Es el espaciamiento o la distancia que existe entre fracturas dentro del macizo rocoso.

Figura N° 09 - Espaciamiento en macizo rocoso y valoración

D.- Condición de las discontinuidades

Persistencia: Es la extensión en área o tamaño de una discontinuidad. Cuanto menor sea la persistencia, la masa rocosa será más estable y cuanto mayor sea ésta será menos estable.

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Rugosidad: Es la aspereza o irregularidad de la superficie de la discontinuidad. Cuanta

menorrugosidad tenga una discontinuidad, la masa rocosa será menos competente ycuanto

mayor sea ésta, la masa rocosa será más competente

La rugosidad de la superficie simplemente es decir si es liso, poco rugoso o muy rugoso. Para evitar problemas con respecto a esta clasificación, hay una comparación de JRC con Condición de Fractura en las siguientes páginas. En el ejemplo abajo, medir la rugosidad de la superficie con el peine, y comparar la forma del peine a la tabla de JRC. Después comparar el JRC con la Condición de Fractura en la tabla siguiente.

Figura N° 11 - Perfiles de rugosidad y los valores de JRC que corresponden

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Cuadro N° 05- Valoración de rugosidad

E.-Relleno: Son los materiales que se encuentran dentro de la discontinuidad. Cuando los materiales son suaves, la masa rocosa es menos competente y cuando éstos son más duros, ésta es más competente.

Un relleno blando será arcilla, limos, roca molida o roca descompuesta, caolinita, mica, clorita, talco, yeso o grafito. Estimar o medir con una huincha el espesor del relleno perpendicular a la superficie de la fractura.

Cuadro N° 06 - Valoración para relleno

D.-Intemperización: Está relacionada con la modificación que sufre la superficie de la roca o en sus proximidades, debido a la acción de agentes atmosféricos. El grado de la meteorización dependerá de las condiciones climatológicas, morfológicas y de la composición de la masa rocosa.

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Figura N° 12 - Intemperismo y valoración

F.-Presencia de agua: El agua en las discontinuidades es un factor que genera una gran inestabilidad no solo por la presión hidrostática que puede ejercer sino también por las alteraciones que puede provocar en las discontinuidades (disolución, deslizamientos, etc)

Cuadro N° 07 - Valoración de agua subterránea

2.5. ENSAYOS DE PERMEABILIDAD