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RMR y Caracteristicas de La Roca

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Academic year: 2021

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(1)

Clasificaci

Clasificaci

ón de los

ón de los

macizos rocosos

macizos rocosos

Clasificación de Bieniawski

Clasificación de Bieniawski

R R 

ock

ock

M M 

ass

ass

R R 

ating

ating

Pro

Pro

porc

porc

iona

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un ín

un ín

dic

dic

e RMR

e RMR

, ind

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ica

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dor de

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la calidad de la roca, que está entre 0 y

la calidad de la roca, que está entre 0 y

100

100

El c

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álc

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ulo

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del

del

RMR

RMR

se b

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asa

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en c

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inc

inc

o

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0

0

1

1

,5

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 s s

T

(2)

Clasificación de Bieniawski

Clasificación de Bieniawski

1.

1.

Re

Re

si

si

st

st

en

en

ci

ci

a d

a d

e l

e l

a r

a r

oc

oc

a

a

Resistencia a la Resistencia a la compresión compresión simple (MPa) simple (MPa) Contribución Contribución > >220000 1155 1 10000––220000 1122

Incrementos de RMR para la resistencia

Incrementos de RMR para la resistencia

a la compresión de la roca a la compresión de la roca  –   –  2 255––5500 44 1 100––2255 22 3 3––1100 11 <3 <3 00 12 12

Clasificación de Bieniawski

Clasificación de Bieniawski

2.

2.

Ca

Ca

li

li

dad

dad

de u

de u

n t

n t

es

es

ti

ti

go p

go p

erf

erf

or

or

ado

ado

Incrementos de RMR para la calidad

Incrementos de RMR para la calidad

de un testigo perforado de un testigo perforado R RQQD D ((%%)) CCoonnttrriibbuucciióónn 9 911––110000 2200 7 766––9900 1177 5 511––7755 1133  –   –  < <2255 33

RQD: "Rock Quality Designation"

RQD: "Rock Quality Designation", es el , es el porcentaje deporcentaje de

longitudes del testigo superiores a dos veces el

longitudes del testigo superiores a dos veces el

diámetro

diámetro

12+13

(3)

Clasificación de Bieniawski

3. Condiciones de agua en el terreno

Incrementos de RMR debidos a las condiciones de agua en el terreno Caudal por cada

10 m de longitud de túnel (l/min)

ó

Presión de agua en las juntas dividida

por la tensión principal mayor 

ó Condiciones Generales Contribución

0 0 Completamenteseco 10

25 0.0–0.2 Húmedo 7

25–125 0.2–0.5 Agua bajo presión

moderada 4

125 0.5 Problemas severos

debidos al agua 0

12+13+7

Clasificación de Bieniawski

4. Separación de juntas y fisuras

Incrementos de RMR para la separación de juntas del sistema principal Separación (m) Contribución

>3 30

1–3 25

(4)

Clasificación de Bieniawski

5. Características de las juntas (1)

Incrementos de RMR para la orientación de las juntas Apreciación de la influencia de la orientación Contribución para túneles Contribución para cimentaciones Muyfavorable 0 0 Favorable -2 -2 Moderada -5 -7 Desfavorable -10 -15 Muy desfavorable -12 -25 12+13+7+10-15

Clasificación de Bieniawski

5. Características de las juntas (2)

Incrementos de RMR para las condiciones de las juntas Descripción Contribución

Superficies muy rugosas de extensión limitada;

roca dura 25

Superficies ligeramente rugosas; apertura menor a

1 mm; roca dura 20

Superficies ligeramente rugosas; apertura menor a

1 mm; roca blanda 12

Superficies lisas, ó con relleno de 1–5 mm, ó apertura de 1–5 mm; juntas de varios metros de longitud

6 Juntas abiertas rellenas con más de 5 mm, ó

apertura mayor de 5 mm; juntas de varios metros de longitud

0

(5)

Clasificación de Bieniawski

Clase Descripción del

macizo rocoso RMR I Roca muy buena 81–100 II Roca buena 61–80 III Roca aceptable 41–60 IV Roca mala 21–40 V Roca muy mala 0–20

Contribución=39

(6)

Modos de rotura en roca

flexión tracción cortante compresión + tracción + cortante

Modos de rotura en roca

cristal metal roca: no lineal

fluencia

(7)

Comportamiento mecánico de la

roca matriz

• Pre aración de las robetas

 – extracción del testigo

 – corte de las caras

 – refrentado mecánico

• Ensayos:

 – compresión simple

 – tracción

 – triaxial

 – corte

(8)
(9)
(10)
(11)
(12)

Introducción

• Roca: material real muy distinto del que

esear amos e eg r para un ra am en o

matemático tipo "medio continuo"

• Medio heterogéneo y casi siempre

discontinuo

artificialmente (excavaciones, voladuras,

reajuste de tensiones,...)

Introducción

• Juntas:

 – Fisuras aproximadamente planas y paralelas

entre sí, con separaciones del orden de

centímetros hasta decenas de metros

 – Una familia de juntas paralela a los planos de

sedimentación, más dos familias en otras

recc ones.

 – Rocas ígneas o metamórficas pueden tener 

tres o más familias de juntas

(13)

Introducción

Tipos de familias de fisuras:

(b) poligonal en basaltos

(c) poligonal en calizas (d) regular en granitos

(e) regular en areniscas y lutitas (f) caótico en doleritas y otras rocas

ígneas.

(14)

Introducción

Fisuras discretas (S) y distribuidas (M): cada tipo requiere un estudio diferente

Introducción

• Planos “débiles”:

 – debilitan el macizo rocoso

 – el macizo rocoso es más deformable

 – anisotropía:

 se reduce la resistencia al corte y se aumenta la

permeabilidad en los planos débiles

 se aumenta la compresibilidad y se disminuye la

resistencia a la tracción en la dirección perpendicular a los planos débiles

(15)

Discontinuidades

• Discontinuidad: es un término colectivo que

,

, …

macizo rocoso con resistencia a la tracción nula

o muy baja:

 – Todo tipo de fracturas  – Diaclasas

 – Planos de estratificación (débiles)  –

 – Zonas de contacto entre distintas formaciones geológicas

 – Zonas de concentración de esfuerzos de corte

Discontinuidades

• Caracterización de las discontinuidades:

 – Orientación

 – Separación

 – Apertura

(16)

Discontinuidades

• Orientación:

 –

discontinuidades con respecto a las cargas aplicadas puede ser  crítica para la estabilidad o la  – filtración de agua también depende de la orientación

Discontinuidades

• Apertura y separación:

 – aper ura: s anc a en re as os caras e una fractura

 – separación: distancia entre dos planos de discontinuidad de una misma familia

 – apertura y separación controlan las propiedades del macizo en relación al movimiento de agua

 – aperturas grandes facilitan el movimiento de agua y el relleno de las mismas por materiales de aportación

(17)

Discontinuidades

• Persistencia:

 –

“persistente” o está formada por pequeñas fracturas unidas por  roca intacta

 – una fractura

deformable y débil que las pequeña unidos por  puentes de roca

Discontinuidades

• Características de las superficies de contacto:

 – as carac er s cas s cas e as super c es e contacto son muy importantes para la estabilidad y deformabilidad del macizo rocoso

 rugosidad  ondulación  meteorización

(18)

(Perfilometro) 0.05 mm 0.05 mm

Obtención de muestras

anclajes preinstalados sierra superficie natural de la junta resina plástica de moldeo, arcilla

(19)

Obtención de muestras

perforación

molde

(20)

Anisotropía de las rocas

• Materiales anisótropos: sus propiedades

considerada para su medida

• Rocas

ĺ

material anisótropo: resistencia,

deformación, etc.

• Causas: distribución aleatoria de las

scon nu a es suras, ac asas ,

presencia en bandas de distintos

minerales, alternancias, etc.

Anisotropía de las rocas

 Variación de la resistencia en ángulo que forman los planos de anisotropía con las tensiones principales

(21)

Anisotropía de las rocas

Mohr-Coulomb:

Sobre el lano de rotura:

tan

c

 E E 

W  V M 

Condición de rotura sobre el plano ǃ:

1 3 1 3 1 3 sin2 2 cos2 2 2  E   E  V V  W E  V V V V   V E        3 1 3 2( tan ) (1 tan tan ) sin 2

c V V V  M E E   t  

Evaluación de la seguridad en rocas fisuradas

Factor de seguridad: ¿cómo definirlo?

máxima car a externa osible

 – multiplicador de la carga

 – no es muy realista (la presión hidrostática no presenta incertidumbre)

 E 

O  

(22)

• Factor de seguridad: ¿cómo definirlo?

 – incluye la incertidumbre de los parámetros resistentes (c , ij, …)

 – más realista

O  

tensión de corte real aplicada

Factor de Seguridad = min{ Ȝ

ij

}

para todos los mecanismos de rotura

Evaluación de la seguridad en rocas fisuradas

¿Qué necesitamos?

1) análisis tensional incluyendo peso propio y,

además, estudio por separado de cada uno

de los sistemas de carga externa

2) un mecanismo de rotura específico para una

dirección determinada de deslizamiento, la

distribución de tensiones en los planos

débiles que definen la superficie de

deslizamiento

(23)

El caso de la presa de Canelles

• Canelles es una presa bóveda de 140 m

e a ura en e r o oguera

agorzana

• La cimentación consiste en rocas calizas

fisuradas

 – familia principal de diaclasas verticales

aralelas al valle

 – discontinuidades formadas por planos de

estratificación con buzamiento de 45º aguas

arriba

El caso de la presa de Canelles

familia principal planos de

(24)

El caso de la presa de Canelles

(25)

Referencias

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