Clasificaci
Clasificaci
ón de los
ón de los
macizos rocosos
macizos rocosos
Clasificación de Bieniawski
Clasificación de Bieniawski
•
•
R Rock
ock
M Mass
ass
R Rating
ating
•
•
Pro
Pro
porc
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iona
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un ín
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dic
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e RMR
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, 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
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•
•
El c
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álc
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ulo
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del
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RMR
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se b
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asa
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en c
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inc
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o
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0
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1
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,5
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s sT
Clasificación de Bieniawski
Clasificación de Bieniawski
1.
1.
Re
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si
si
st
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en
en
ci
ci
a d
a d
e l
e l
a r
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oc
oc
a
a
Resistencia a la Resistencia a la compresión compresión simple (MPa) simple (MPa) Contribución Contribución > >220000 1155 1 10000––220000 1122Incrementos 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
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
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
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
Modos de rotura en roca
flexión tracción cortante compresión + tracción + cortanteModos de rotura en roca
cristal metal roca: no lineal
fluencia
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
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
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.
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
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
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
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
(Perfilometro) 0.05 mm 0.05 mm
Obtención de muestras
anclajes preinstalados sierra superficie natural de la junta resina plástica de moldeo, arcillaObtención de muestras
perforación
molde
Anisotropía de las rocas
• Materiales anisótropos: sus propiedades
considerada para su medida
• Rocas
ĺmaterial 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
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 M 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
• Factor de seguridad: ¿cómo definirlo?
– incluye la incertidumbre de los parámetros resistentes (c , ij, …)
– más realista
M
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
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