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ANÁLISIS Y EVALUACIÓN COMPARATIVA DEL MÉTODO CHINO “BASIC
QUALITY” BQ Y LOS MÉTODOS “RMR” Y “Q” PARA CLASIFICACIÓN DE
MACIZOS ROCOSOS
DIANA CATALINA BLANCO MORENO
DIANA ISABEL CEPEDA GÓMEZ
UNIVERSIDAD DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS
ESPECIALIZACIÓN EN GEOTECNIA AMBIENTAL
BUCARAMANGA
2015
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ANÁLISIS Y EVALUACIÓN COMPARATIVA DEL MÉTODO CHINO “BASIC
QUALITY” BQ Y LOS MÉTODOS “RMR” Y “Q” PARA CLASIFICACIÓN DE
MACIZOS ROCOSOS
DIANA CATALINA BLANCO MORENO
DIANA ISABEL CEPEDA GÓMEZ
Trabajo de grado para optar por el título de Especialista en Geotecnia
Ambiental
UNIVERSIDAD DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS
ESPECIALIZACIÓN EN GEOTECNIA AMBIENTAL
BUCARAMANGA
2015
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3
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 16
1. OBJETIVOS ....................................................................................................... 18
1.1 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 18
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................ 18
2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 19
2.1 CLASIFICACIÓN DE MACIZOS ROCOSOS ................................................... 19
2.2 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN “ROCK MASS RATING” RMR (BIENIAWSKI
1973) ...................................................................................................................... 22
2.3 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN “ROCK TUNNELLING QUALITY INDEX” Q
(BARTON 1974) ..................................................................................................... 33
2.3.1 Parámetros necesarios para la ejecución del método de clasificación “Rock
Tunnelling Quality Index” Q ................................................................................... 33
2.4 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN CHINO “BASIC QUALITY” BQ ...................... 42
3. DISEÑO METODOLÓGICO ............................................................................... 54
3.1 ANTECEDENTES ............................................................................................ 54
3.2 TIPO DE INVESTIGACIÓN.............................................................................. 56
3.3 MÉTODO DE INVESTIGACIÓN ...................................................................... 56
3.4 DELIMITACIÓN ESPACIO-TEMPORAL .......................................................... 57
3.5 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN ..................................... 57
3.6 RESULTADOS DEL DISEÑO METODOLÓGICO ........................................... 58
4. ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................. 59
4.1 DESARROLLO DEL ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN .............................. 59
5. INFORMACIÓN GENERAL DEL SITIO DE ESTUDIO ...................................... 62
-
4
5.1 DESCRIPCIÓN Y LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO .................................... 62
5.2 GEOLOGÍA REGIONAL................................................................................... 63
5.2.1 Formación Umir (Ksu) ................................................................................... 64
5.2.2 Formación Lizama (Tpl) ................................................................................ 64
5.2.3 Formación La Paz (Tel)................................................................................. 65
5.2.4 Formación Esmeralda (Tee) ......................................................................... 66
5.3 GEOLOGÍA LOCAL ......................................................................................... 66
5.3.1 Estructuras cercanas .................................................................................... 68
5.4 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL ........................................................................... 69
5.5 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA ...................................................................... 70
6. APLICABILIDAD DE LOS MÉTODOS RMR, Q Y BQ PARA EL ANÁLISIS Y
EVALUACIÓN DEL MACIZO ROCOSO DEL SITIO EN ESTUDIO ....................... 73
6.1 CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO:
DESARROLLO DE LOS MÉTODOS ESTUDIADOS A UN CASO DE ESTUDIO.. 73
6.2 DEFINICIÓN DE PARÁMETROS DEL SITIO DE ESTUDIO ........................... 73
6.2.1 Resistencia a la Compresión Simple de la Roca Intacta ............................... 74
6.2.2 Rock Quality Designation RQD ..................................................................... 74
6.2.3 Número de Familias Diaclasas ..................................................................... 75
6.2.4 Espaciamiento de Diaclasas ......................................................................... 75
6.2.5 Persistencia o Longitud de Diaclasas ........................................................... 76
6.2.6 Abertura de Diaclasas ................................................................................... 76
6.2.7 Tipo de Relleno Entre diaclasas ................................................................... 76
6.2.8 Rugosidad Entre diaclasas ........................................................................... 76
6.2.9 Meteorización de Diaclasas .......................................................................... 76
6.2.10 Orientación de las Discontinuidades ........................................................... 76
6.2.11 Condición de Agua Subterránea ................................................................. 77
6.2.12 Índice de Conservación de la Roca (Kv) ..................................................... 77
6.2.13 Condición de Esfuerzos .............................................................................. 78
6.3 DESARROLLO DEL MÉTODO DE CLASIFICACIÓN RMR ............................ 79
6.3.1 Determinación del índice RMR y clasificación del macizo rocoso ................. 80
-
5
6.4 DESARROLLO DEL MÉTODO DE CLASIFICACIÓN Q .................................. 80
6.4.1 Determinación del índice Q y clasificación del macizo rocoso ...................... 81
6.5 DESARROLLO DEL MÉTODO DE CLASIFICACIÓN BQ ............................... 81
6.5.1 Clasificación Cualitativa ................................................................................ 81
6.5.2 Clasificación Cuantitativa .............................................................................. 82
6.5.3 Determinación del índice BQ y clasificación del macizo rocoso .................... 82
6.6 RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS ............................. 83
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................................ 85
7.1 RESULTADOS DEL MÉTODO RMR ............................................................... 85
7.2 RESULTADOS DEL MÉTODO Q .................................................................... 86
7.3 RESULTADOS DEL MÉTODO DE CLASIFICACIÓN BQ ............................... 87
7.4 RESULTADOS GENERALES DE LA INVESTIGACIÓN ................................. 89
8. CONCLUSIONES .............................................................................................. 91
9. RECOMENDACIONES ...................................................................................... 93
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 95
ANEXOS ............................................................................................................... 98
-
6
LISTADO DE ILUSTRACIONES
Pág.
Ilustración 1. Tipos de piezómetros ....................................................................... 28
Ilustración 2. Esquema de evaluación de la orientación de las discontinuidades con
respecto a los ejes de excavación. ........................................................................ 30
Ilustración 3. Esquema de características de la rugosidad de las discontinuidades
en el método Q ...................................................................................................... 35
Ilustración 4. Categorías de Sostenimiento estimadas basadas en el índice de Q
para túneles Q (Grimstad y Barton, 1993, reproduced from Palmstrom and Broch,
2006). ..................................................................................................................... 42
Ilustración 5. Localización del Proyecto Vial Bucaramanga - Barrancabermeja en
el sector Lisboa – Puente La Paz .......................................................................... 63
Ilustración 6. Localización Geológica del Portal de Salida Túnel La Paz .............. 67
Ilustración 7. Perfil Geológico ................................................................................ 67
Ilustración 8. Perfil geotécnico. .............................................................................. 70
Ilustración 9. Localización de exploración geofísica ejecutada (líneas de refracción
sísmica). ................................................................................................................ 71
Ilustración 10. Distribución de las discontinuidades en el área de estudio. ........... 77
-
7
LISTA DE TABLA
Pág.
Tabla 1. Resumen de sistemas de clasificación y caracterización de rocas .......... 20
Tabla 2. Evaluación de la resistencia a la compresión de la roca para el método
RMR ...................................................................................................................... 23
Tabla 3. Evaluación del índice RQD para el método RMR. ................................... 25
Tabla 4. Evaluación del espaciamiento para el método RMR. ............................... 25
Tabla 5. Ponderación de características que componen el parámetro de condición
de discontinuidades. .............................................................................................. 27
Tabla 6. Evaluación de la condición de discontinuidades para el método RMR. ... 27
Tabla 7. Evaluación de la condición de factor de agua para el método RMR. ....... 29
Tabla 8. Evaluación del factor de orientación de las discontinuidades para el
método RMR. ......................................................................................................... 30
Tabla 9. Clasificación de macizos rocosos según el método RMR. ....................... 31
Tabla 10. Recomendaciones para el macizo según la clasificación de macizos
rocosos RMR. ........................................................................................................ 32
Tabla 11. Evaluación del índice de diaclasado para el método Q. ......................... 34
Tabla 12. Evaluación del Índice de Rugosidad para el Método Q.......................... 35
Tabla 13. Evaluación de la dureza de la roca en campo. ...................................... 36
Tabla 14. Evaluación del Índice de Alteración para el Método Q ........................... 37
Tabla 15. Evaluación del coeficiente de reducción por presencia de agua para el
método Q. .............................................................................................................. 38
Tabla 16. Evaluación del coeficiente de reducción por presencia de agua para el
método Q. .............................................................................................................. 39
Tabla 17. Clasificación de los macizos rocosos según el método Q. ..................... 40
-
8
Tabla 18. Factor ESR según el tipo de excavación. .............................................. 41
Tabla 19. Correlación Indicé volumétrico de discontinuidades y el indicé de
conservación del macizo ........................................................................................ 45
Tabla 20. Clasificación cualitativa de la solidez de la roca .................................... 45
Tabla 21. Clasificación del grado de meteorización de la roca. ............................. 47
Tabla 22. Clasificación cualitativa de la integridad del macizo rocoso. .................. 47
Tabla 23. Clasificación de macizos rocosos de acuerdo con el método BQ. ......... 49
Tabla 24. Coeficiente de corrección de la influencia del agua subterránea, KI ...... 50
Tabla 25. Coeficiente de corrección de la influencia de la orientación del principal
plano estructural de discontinuidad ........................................................................ 51
Tabla 26. Coeficiente de corrección de la influencia en el estado inicial de
esfuerzos, K3. ........................................................................................................ 51
Tabla 27. Parámetros físicos y mecánicos del macizo rocoso. .............................. 52
Tabla 28. Tiempo de autosostenimiento para un macizo rocoso subterráneo. ...... 52
Tabla 29. Resumen de variables de cada método. ................................................ 59
Tabla 30. Relación de datos estructurales túnel la paz .......................................... 69
Tabla 31. Ensayos de resistencia a la compresión ejecutados cerca al área de
estudio. .................................................................................................................. 74
Tabla 32. Familias de diaclasas identificadas en el área de estudio...................... 75
Tabla 33. Resultados de ensayos de velocidad de onda en laboratorio. ............... 78
Tabla 34. Resumen de la evaluación de parámetros método RMR. ...................... 79
Tabla 35. Resumen de la evaluación de parámetros método Q. ........................... 80
Tabla 37. Resumen de la evaluación cualitativa. ................................................... 82
Tabla 38. Evaluación cuantitativa. ......................................................................... 82
Tabla 39. Factores de corrección del Índice BQ determinados para el estudio. .... 83
Tabla 40. Evaluación de parámetros por el método RMR. .................................... 85
Tabla 41. Evaluación de parámetros método Q. .................................................... 86
Tabla 42. Evaluación cualitativa del método BQ. ................................................... 87
Tabla 43. Valores de los parámetros en la evaluación cuantitativa del método BQ...
...................................................................................................................... 88
-
9
Tabla 44. Comparativo de resultados de clasificación del macizo rocoso por los
métodos RMR, Q y BQ. ......................................................................................... 89
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10
LISTA DE ANEXOS
Pág.
ANEXO A. Ensayos de Resistencia a la Compresión Simple ................................ 98
ANEXO B. Registro de Perforación ..................................................................... 105
ANEXO C. Ensayos Ultrasónicos ........................................................................ 108
ANEXO D. Perfil de Velocidades por Refracción Sísmica ................................... 118
ANEXO E. Mapa de Localización Geológica ....................................................... 119
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11
GLOSARIO
DIACLASAS: fracturas con igual orientación, pueden ser abiertas o cerradas y
estar cementadas o no. También pueden ser paralelas a los planos de
estratificación (rocas sedimentarias) o de clivaje (rocas metamórficas), no implican
desplazamiento de los planos.
DISCONTINUIDADES: cualquier corte, fisura, grieta, fractura en el macizo rocoso
con resistencia a la tracción nula o muy baja; afectan la resistencia, permeabilidad
y durabilidad de la masa.
ESFUERZOS NATURALES: esfuerzos de la roca en condiciones naturales como
resultado de la gravedad y la tectónica.
ESTRATIFICACIÓN: planos formados por depositación de los materiales
originarios de las rocas sedimentarias, que representan una discontinuidad en el
cuerpo rocoso.
FALLAS: discontinuidad del terreno con desplazamiento relativo de los planos,
asociada un desplazamiento de bloques de la listosfera.
FOLIACIÓN: estructura de rocas metamórficas en que a la esquistosidad se suma
una diferenciación petrográfica entre lechos, formando hojas. El término se usa
también para las rocas metamórficas cuando todos sus constituyentes han sido
reorientados por una esquistosidad de flujo o han recristalizado según el plano de
esquistosidad.
-
12
FRACTURAS: discontinuidad aislada que se manifiesta por quiebre o rompimiento
del material debido a esfuerzos.
ÍNDICE DE CONSERVACIÓN DE LA ROCA: está definido por la relación entre la
velocidad de propagación de onda longitudinal en el macizo rocoso y la velocidad
de propagación de onda longitudinal en la roca intacta.
MACIZO ROCOSO: comprende el conjunto del material rocoso, es decir, la
sustancia rocosa misma, y las discontinuidades geológicas que aíslan los bloques
o fragmentos de roca que lo conforman.
ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES:es la posición espacial y se da con
el rumbo y buzamiento de la superficie de discontinuidad. Es importante ver la
actitud de los bloques y fracturas para efectos de estabilidad.
PLANO ESTRUCTURAL: plano o paredes que forman una discontinuidad en el
cuerpo rocoso y que representan una debilidad.
PLIEGUES: Deformaciones del macizo que se observan por curvas u
ondulaciones en las capas de material rocoso debido a los esfuerzo producidos
por tectonismo, sin presentar ruptura de la roca.
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE: ensayo para la determinación de la
resistencia a la compresión uniaxial mediante la aplicación de una carga axial con
control de deformación.
RQD: índice de calidad de la roca. Porcentaje de recuperación de núcleos con
perforación representado por la sumatoria de longitudes de tramos mayores a 100
mm dividido en la longitud total barrenada.
-
13
RUGOSIDAD: se alude a la rugosidad de la superficie y a la ondulación de la
discontinuidad, ambos afectan la resistencia del macizo rocoso. Una alta
rugosidad aumenta la resistencia a la fricción.
TIEMPO DE AUTOSOSTENIMIENTO : tiempo en el que las paredes de una
excavacion en un macizo rocoso puede sostenerse naturalmente sin implementar
ningun refuerzo.
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14
RESUMEN
TÍTULO:ANÁLISIS Y EVALUACIÓN COMPARATIVA DEL MÉTODO CHINO
“BASIC QUALITY” BQ Y LOS MÉTODOS “RMR” Y “Q” PARA CLASIFICACIÓN
DE MACIZOS ROCOSOS
AUTORES: DIANA CATALINA BLANCO MORENO
DIANA ISABEL CEPEDA GÓMEZ
PALABRAS CLAVE: Macizo Rocoso, Discontinuidades, Fracturas, Índice de
Calidad de la Roca, Resistencia a la Compresión Simple
Por la localización geológica del territorio colombiano, el desarrollo de la mayoría
de proyectos de ingeniería, se enfrentan a problemas relacionados con la
estabilidad de cuerpos rocosos. Esto evidencia la importancia del estudio y
desarrollo de nuevos métodos de análisis de macizos rocosos. A partir de este
antecedente nos enfocamos en el método de clasificación de macizos rocosos BQ
(Basic Quality), Norma Nacional para la Ingeniería de Clasificación de Macizos
Rocosos en China, sobre la cual no se encuentran referencias suficientes sobre su
uso o estudio a nivel local. En el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo
Resistente NSR-10, menciona dos métodos, RMR y Q, como métodos avalados
para estudios geotécnicos, por esto son escogidos para realizar su comparación
con el Método Chino “Basic Quality” BQ.
El presente documento muestra la comparación delos parámetros que tiene en
cuenta cada método, el rendimiento de cada uno, sobre un mismo caso de
estudio, todo lo que conlleve el objetivo final de establecer una nueva referencia
sobre la utilización de este sistema en nuestro medio ambiente.
-
15
ABSTRACT
TÍTULO:ANÁLISIS Y EVALUACIÓN COMPARATIVA DEL MÉTODO CHINO
“BASIC QUALITY” BQ Y LOS MÉTODOS “RMR” Y “Q” PARA CLASIFICACIÓN
DE MACIZOS ROCOSOS
AUTHORS: DIANA CATALINA BLANCO MORENO
DIANA ISABEL CEPEDA GÓMEZ
The geographic location of the Colombian territory makes that several
engineering‟s projects must to attend mainly problems about stability of rock
masses. This proves the importance of the research and developing of new rock
mass analysis methods. In order to follow this conception had been made an
approach of the rock mass classification system BQ (Basic Quality), the National
Standard of rock mass engineering classification in Chin and It was compared
against the “Rock Mass Rating” “RMR (Bieniawski) method and the Rock
Tunnelling Quality Index” Q (Barton 1974) method. Both admitted as formal
methods of rock mass classification system by the Colombian Earthquake
Resisting Building Regulation Standard.
The present document shows a review about each one of the methods defining
parameters, the performance of each one, about a same case of study, all that whit
the final purpose of establish a new reference about the use of this system in our
environment.
-
16
INTRODUCCIÓN
A continuación se presenta un análisis comparativo de los métodos de
clasificación de macizos rocosos“Rock Mass Rating” “RMR (Bieniawski), Rock
Tunnelling Quality Index” Q (Barton 1974) y el Método Chino “Basic Quality” BQ, a
partir de la revisión de los parámetros que definen cada procedimiento y la
aplicación de estos en un mismo sitio, con el fin de establecer la posible eficacia
del Método Chino “Basic Quality” BQ, y generar una nueva referencia sobre la
aplicación de este método en nuestro entorno.
La mayoría de técnicas de análisis en el campo de la geotecnia, se establecen a
partir de modelos empíricos y correlaciones que pueden ser apropiadas para los
sitios donde se desarrollan. Al tomar un procedimiento desarrollado en otras
condiciones y aplicarlo al ambiente local, puede arrojar resultados erróneos o la
información puede ser mal interpretada. Por lo anterior, la evaluación del
procedimiento que se desea estudiar es importante para establecer la pertinencia
de este método.
Inicialmente se estableció un marco teórico de los métodos a estudiar con base en
la bibliografía encontrada, en el cual se definieron principalmente los parámetros o
información de entrada de cada método para comparar las semejanzas y
diferencias en cuanto a la información necesaria y la influencia de cada parámetro
en el resultado de cada uno.
Se continuó con el desarrollo de cada método para un caso particular. El sitio
objeto de estudio hace parte del Proyecto “Consultoría Especializada para la
Estructuración Técnica, Financiera y Legal del Proyecto de Concesión Vial
Bucaramanga – Barrancabermeja – Yondó”, en cuyo trazado se propone la
-
17
construcción de túneles para la variante del corredor PR18 Ruta 66-02 y Lisboa
PR40 Ruta 66-02. El área estudiada comprende puntualmente el túnel localizado
en el sector de la Paz, al noroeste del municipio de Lebrija. La información de
campo fue suministrada por el proyecto mencionado.Para finalizar, se realizó un
recuento de la evaluación elaborada una comparación de resultados y la
presentación conclusiones al respecto.
-
18
1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar el análisis y evaluación del Método Chino “Basic Quality” BQ para
Clasificación de Macizos Rocosos, a partir de la aplicación y comparación con
otros métodos de clasificación más conocidos e indicados por la norma
colombiana, como lo son el método RMR y Q.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Establecer el estado del arte del Método Chino BQ para Clasificación de
Macizos Rocosos y los métodos de clasificación RMR y Q que son los
mencionados en la Norma Colombiana.
- Realizar el análisis de un caso específico por medio del Método Chino BQ y los
métodos RMR y Q de clasificación de macizos rocosos.
- Realizar la evaluación comparativa de los resultados del Método Chino BQ y los
métodos RMR y Q de clasificación.
- Evaluar la aplicabilidad, ventajas y desventajas del método y su ejecución.
-
19
2. MARCO TEÓRICO
En el presente capitulo se presentan las definiciones necesarias con respecto a
los métodos de clasificación de macizos rocosos a emplear. Se especifican los
parámetros y la manera de obtener la información necesaria para el desarrollo de
cada uno, para cada método se muestran también correlaciones y parámetros que
se pueden obtener a partir su desarrollo.
2.1 CLASIFICACIÓN DE MACIZOS ROCOSOS
La clasificación de macizos rocosos se realiza por métodos empíricos, los cuales
consisten en la elaboración de un esquema donde se plasman condiciones del
macizo y de la roca que lo compone de acuerdo a ciertos criterios establecidos
(según el método empleado) de forma que al final se permita la caracterización del
macizo estudiado, lo que a su vez permite la predicción de aspectos como su
comportamiento o propiedades requeridas para proyectos de ingeniería.
Durante la etapa preliminar de un proyecto si hay mucha información detallada
sobre el macizo rocoso como su estado de esfuerzo e hidrogeología es
beneficioso el uso de un esquema de clasificación.
En su forma más simple, un esquema de clasificación sirve para asegurar el tener
toda la información relevante y ser usado para concebir un panorama de la
composición y características del macizo, con lo cual se puede estimar
-
20
inicialmente ciertos requerimientos de soporte y características de resistencia y
deformación1
Un significativo número de métodos de clasificación se ha venido desarrollando
con el tiempo, los cuales tienen en cuentan características tanto del macizo rocoso
como de la roca madre2.Los métodos se diferencian en las características que
tienen en cuenta cada uno, así como la valoración que da a cada parámetro y el
tipo de proyecto hacia el cual está orientado3.
En la Tabla 1se muestra un resumen de diferentes métodos desarrollados para la
clasificación de macizos rocosos orientados a diferentes disciplinas de la
ingeniería de rocas.
Tabla 1. Resumen de sistemas de clasificación y caracterización de rocas
Nombre Forma y Tipo Principales Usos y Contextos
Autor y
Primera
Versión
Sistema de clasificación
por carga de Terzaghi
Forma descriptiva y de
comportamiento, tipo
funcional
Túneles con soporte metálico ( no apropiado
para estudios modernos de túneles)
Terzaghi
(1946)
Clasificación por
autosostenimiento de
Lauffer
Forma descriptiva, tipo
general
Como dato de entrada para diseño
(conservativo) Lauffer (1958)
Método de túneles
australiano (NATM)
Forma descriptiva y de
comportamiento, concepto
para túneles
Para excavaciones y diseño en material
incompetente ( utilizado en material con
condiciones de squeezing)
Rabcewicz
(1964,1965)
1 YONGYUE, Shi, YANJUN, Shang. SHUTAI Guo. SHANLING, Chen. Rock Mass Quality Comparison During
Selection of Sites Forunderground Storage of Crude Oils. The Geological Society of London 2006, International
Association of Engineering Geology and the Environment IAEG 2006 Paper number 764. 2 HASHEMI, Mahmoud. MOGHADDAS, Sh. AJALLOEIAN, R. Application of Rock Mass Characterization for
Determining the Mechanical Properties of Rock Mass: a Comparative Study. En: Rock Mechanics and Rock Engineering
vol. 43 issue 3 May 2010. p. 305 – 320. 3 C. OKAY Aksoy et. Al. A Comparative Study of the Determination of Rock Mass Deformation Modulus by using
Different Empirical Approaches. En: Engineering Geology 131–132 (2012) 19–28.
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21
Nombre Forma y Tipo Principales Usos y Contextos Autor y Primera
Versión
Clasificación de rocas para
propósitos mecánicos
Forma descriptiva, tipo
general
Como dato de entrada para mecánica de
rocas
Patching y
Coates (1968)
Clasificación unificada de
suelos y rocas
Forma descriptiva, tipo
general
Basado en muestras y bloques, para
comunicación
Deere et al.
(1969)
Índice de calidad de la
roca (RQD)
Forma numérica, tipo
general
Basado en el registro de núcleos, utilizado
en otros sistemas de clasificación
Deere et al.
(1967)
Clasificación tamaño -
resistencia
Forma numérica, tipo
funcional
Basado en la resistencia de la roca y el
diámetro del bloque, usado principalmente
en minería
Franklin (1975)
Rock Structure Rating
(RSR)
Forma numérica, tipo
funcional
Para diseño de soporte metálico en túneles
( no útil para concreto lanzado con fibra de
vidrio)
Wickham et al.
(1972)
Rock Mass Rating (RMR) Forma numérica, tipo
funcional
Para diseño de túneles, minas y
fundaciones
Bieniawski
(1973)
Sistema de clasificación Q Forma numérica, tipo
funcional
Para diseño de soporte en excavaciones
subterraneas
Barton et al.
(1974)
RMR minería (MRMR) Forma numérica, tipo
funcional Soporte de rocas en minería
Laubscher
(1975)
Clasificación tipológica Forma descriptiva, tipo
general Para uso de comunicación
Matula y Holzer
(1978)
Sistema de clasificación de
rocas unificada
Forma descriptiva, tipo
general Para uso de comunicación
Wiliamson
(1980)
Clasificación geotécnica
básica (BDG)
Forma descriptiva, tipo
general Para aplicaciones generales ISRM (1981)
Slope Mass Rating (SMR) Forma numérica, tipo
funcional
Pronostico de problemas de estabilidad y
técnicas de soporte para taludes Romana (1985)
Índice de resistencia
geológica (GSI)
Forma numérica, tipo
funcional
Indica la resistencia de macizos rocoso,
dato de entrada para aplicaciones de
ingeniería
Hoek (1994)
Índice de macizo rocoso
(Rmi)
Forma numérica, tipo
funcional
Ingeniería de roca, caracterización general,
diseño de soporte
Palmstom
(1995)
Fuente: Palstrom y Stille, 2007
-
22
2.2 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN “ROCK MASS RATING” RMR
(BIENIAWSKI 1973)
Este sistema de clasificación desarrollado por Bieniawski en 1973 ha tenido varias
modificaciones entre 1976 y 1989 en las cuales se hacen ajustes en las tablas de
valoración agregando otras condiciones4. El sistema presenta un índice calculado
a partir de la valoración de seis parámetros. Según la evaluación de cada
parámetro se asigna un puntaje; por la suma de los puntajes se obtiene un índice
que representa la calificación general del macizo rocoso y el método presenta
cinco categorías de clasificación en total para macizos rocosos de acuerdo al
índice obtenido.
2.2.1 Parámetros necesarios para la ejecución del método de clasificación
“Rock Mass Rating” RMR. A continuación se enlistan los parámetros
mencionados, se resume una descripción para cada uno, sus correspondientes
métodos de obtención y la valoración o evaluación establecida para cada uno.
2.2.1.1 Resistencia a la Compresión Simple de la Roca ): Este valor es
obtenido a través del procedimiento de laboratorio descrito en la norma ASTM
7012-135, en el cual se aplica una carga determinada a núcleos de roca intacta.
En la
4 SHUQIANG Lu. Mo, Xu . Rock Mass Classification for an Underground Hydroelectric Power House on the Lanchang
River. En: The Geological Society of London 2006, International Association of Engineering Geology and the
Environment IAEG 2006 Paper number 764. 5 American Society of Testing and Materials ASTM Standard Test Methods for Compressive Strength and Elastic Moduli
of Intact Rock Core Specimens under Varying States of Stress and Temperatures. Designation: D7012 – 13.
-
23
Tabla 2 se presenta la valoración del parámetro para el método.
-
24
Tabla 2. Evaluación de la resistencia a la compresión de la roca para el
método RMR
Resistencia de la roca
Puntaje Índice de resistencia a la carga
puntual (Mpa)
Resistencia a la compresión Uniaxial
(Mpa)
> 10 > 250 15
4 - 10 100 - 250 12
2 - 4 50 - 100 7
1 - 2 25 - 50 4
Fuente: Bienawski 1989
2.2.1.2 Rock Quality Designation : Corresponde al método de
estimación de la calidad de la roca desarrollado por Deere (1990) que consiste en
el porcentaje de recuperación de núcleos o muestras con cierto grado de
discontinuidad o fracturamiento. A medida que las secciones de un testigo sean
más cortas menor calidad presenta la rocaEs posible determinar este valor por
medio de varios métodos:
- A partir de la suma de las longitudes de las secciones de un testigo obtenidas
en una perforación, las cuales tengan más de 10 cm de longitud, se calcula el
porcentaje con relación a la longitud total del testigo.
(
)
= Longitudes de cada segmento recuperado de más de 10 cm
= Longitud total del testigo recuperado
-
25
- Por medio de la medición en campo de una línea sobre el macizo rocoso donde
se puede determinar el número de fracturas observadas por metro durante la
ejecución del levantamiento geológico del macizo rocoso, mediante de la
siguiente expresión determinada por Priest y Houston, 1967.
[ ]
= Numero de Fracturas / Espacio (Span)
A partir del índice volumétrico de discontinuidades, calculado en campo durante la
ejecución del levantamiento geológico del macizo rocoso.
= Número de fisuras por metro cúbico
- Por último, existe una correlación con respecto a datos de velocidades de onda
medidos en campo y laboratorio.
= Velocidad de onda obtenida en ensayos de campo.
= Velocidad de onda obtenida en ensayos de laboratorio.
-
26
En la Tabla 3 se presenta la valoración del parámetro para el método.
Tabla 3. Evaluación del índice RQD para el método RMR.
Índice RQD Puntaje
90% - 100% 20
75% - 90% 17
50% - 75% 13
25% - 50% 8
Fuente: Bienawski 1989
2.2.1.3 Espaciamiento de Discontinuidades ( ): El espaciamiento se refiere a la
distancia perpendicular medida entre las discontinuidades que pertenecen a una
familia. Esta distancia influye en el tamaño de bloques producidos en el cruce de
discontinuidades. Este factor se obtiene a partir de la observación en campo del
macizo rocoso.
En la Tabla 4 se presenta la valoración del parámetro para el método.
Tabla 4. Evaluación del espaciamiento para el método RMR.
Espaciamiento Puntaje
> 2 m 20
0,6 - 2 m 15
200 - 600 mm 10
60 - 200 mm 8
< 60 mm 5
Fuente: Bienawski 1989
-
27
2.2.1.4 Condición de las Discontinuidades ( ): Este parámetro agrupa varias
características las cuales se determinan a partir de la observación en campo.
Dichas características son persistencia, abertura, tipo de relleno, grado de
asperidad o rugosidad y meteorización.
- La persistencia consiste en la longitud o extensión que presenta la
discontinuidad con respecto al plano que se observa en el afloramiento. La
terminación en roca sólida u otras discontinuidades reduce la persistencia6.
- La abertura es el espaciamiento observado entre los planos de la discontinuidad
los cuales pueden estar en contacto, caso en el cual no se existe una distancia
(al menos importante) entre ellas, con un espacio intermedio o con la
presencia de un relleno.
- El relleno generalmente es un material muy débil como arena, limos, arcilla,
gravas, materia orgánica, producto de procesos de degradación y depositación.
Se debe identificar entonces su espesor y grado de dureza.
- La rugosidad está referida tanto a la textura como a la geometría de los planos
principales de las discontinuidades. Este factor influye en la resistencia al corte
del macizo rocoso y se obtiene a partir de la observación en campo.
- La meteorización hace referencia al estado de descomposición o aparente
debilidad de los planos de discontinuidad. Este factor se obtiene a partir de la
observación en campo.
La Tabla 5 resume la evaluación de los aspectos mencionados para llegar a un
valor único que represente la condición de las discontinuidades.
6 RUIZ Vázquez, Mariano. GONZÁLEZ Huesca, Silvia. Geología Aplicada a la Ingeniería Civil. Limusa 2009. Pág. 51.
-
28
Tabla 5. Ponderación de características que componen el parámetro de
condición de discontinuidades.
Persistencia Abertura Grado de rugosidad Tipo de relleno Grado de meteorización de
planos de contacto
< 1 m Ninguna Muy ásperas Ninguno Inalteradas
6 6 6 6 6
1-3 m 5 mm Moderadamente alteradas
2 4 3 2 3
10-20 m 1-5 mm Suaves Relleno suave < 5 mm Altamente alteradas
2 1 1 2 1
> 20 m > 5 mm Pulidas Relleno suave> 5 mm Descompuestas
0 0 0 0 0
Fuente: Bienawski 1989
En la Tabla 6 se presenta la valoración del parámetro para el método.
Tabla 6. Evaluación de la condición de discontinuidades para el método
RMR.
Evaluación de la condición de discontinuidades
Condición Puntaje
Superficies muy rugosas no continuas sin separación, paredes no meteorizadas. 30
Superficies ligeramente rugosas, separación menor a 1 mm, paredes ligeramente meteorizadas. 30 - 25
Superficies ligeramente rugosas, separación menor a 1 mm, paredes altamente meteorizadas. 25 - 20
Superficies pulidas o reblandecidas con rellenos < 5 mm de espesor o separadas 1-5 mm.
Continuas.
20 -10
Superficies blandas o con relleno > 5 mm de espesor o separadas > 5 mm. Continuas. 10 - 0
Fuente: Bienawski 1989
-
29
2.2.1.5 Condición del agua en las Discontinuidades ( ): El agua infiltrada en
las discontinuidades afecta el estado de esfuerzos en estos planos, genera
procesos de meteorización y erosión del macizo, influye en la geoforma, y es
vehículo de materiales de relleno (tanto para la generación como para la pérdida).
El factor de agua se evalúa de acuerdo a la presión de agua medida por medio de
piezómetros donde la presión equivale a la altura piezométrica medida (h) por el
peso específico del agua. La Ilustración muestra diferentes configuraciones de
pruebas piezométricas en campo7.
Ilustración 1. Tipos de piezómetros
Fuente: Hidráulica del Macizo Rocoso González et al., 2002
7 GONZÁLEZ Martínez, Arsenio. Hidráulica del Macizo Rocoso. Universidad de Huelva – España
-
30
En el caso de no contar con instrumentación para estos procedimientos la
evaluación del factor de influencia de agua se hace manera cualitativa por
observación en campo.
En la Tabla 7 se presenta la valoración del parámetro para el método.
Tabla 7. Evaluación de la condición de factor de agua para el método RMR.
Condiciones generales Presión de agua por la
tensión principal mayor
Filtración por cada 10 m
de longitud del túnel Puntaje
Completamente seco 0 Nada 15
Apenas húmedo 0,0 - 0,1 < 10 12
Húmedo 0,1 - 0,2 10 - 25 7
Goteo 0,2 - 0,5 25 - 125 4
Flujo continuo > 0,5 > 125 0
Fuente: Bienawski 1989
2.2.1.6 Orientación de Discontinuidades ( ): La orientación influye en la
clasificación del macizo rocoso, dependiendo de la localización del proyecto a
construir. Este factor se obtiene a partir de la observación en campo del macizo
rocoso donde se miden datos estructurales, rumbo y buzamiento, factores que
definen la orientación. Se debe evaluar con respecto a las discontinuidades que
resulten ser más críticas para el proyecto en cuestión.
El siguiente esquema muestra de qué forma se evalúa la orientación de las
discontinuidades con respecto a la obra.
-
31
Ilustración 2. Esquema de evaluación de la orientación de las
discontinuidades con respecto a los ejes de excavación.
Fuente: Bienawski 1989
En la Tabla 8 se presenta la valoración del parámetro para el método, se debe
resaltar que los valores representan un ajuste al resto de parámetros, razón por la
que se presentan con un signo negativo.
Tabla 8. Evaluación del factor de orientación de las discontinuidades para el
método RMR.
Evaluación del ajuste por orientación de las discontinuidades
Condición de la orientación de acuerdo a la localización
del proyecto
Tipo de proyecto
Túneles Fundaciones Taludes
Muy Favorable 0 0 0
Favorable -2 -2 -5
Medio -5 -7 -25
Desfavorable -10 -15 -50
Fuente: Bienawski 1989
-
32
2.2.2 Clasificación del macizo rocoso según el método “Rock Mass Rating”
RMR: Evaluados los parámetros, el índice RMR con el cual se define la
clasificación es calculado al sumar los puntajes de cada evaluación. La
clasificación final de acuerdo al índice se presenta en la Tabla 9.
1
Tabla 9. Clasificación de macizos rocosos según el método RMR.
Índice RMR Clasificación del macizo rocoso Clase
81 - 100 Muy bueno I
61 - 80 Bueno II
41 - 60 Medio III
21 - 40 Malo IV
0 - 20 Muy malo V
Fuente: Bienawski 1989
2.2.3 Correlaciones de parámetros según la clasificación y ajustes al Método
“Rock Mass Rating” RMR: Este método está orientado a proyectos que
involucren obras de cimentación, taludes y principalmente túneles. A partir de la
clasificación se relacionan valores de cohesión, fricción y tiempo de auto-
sostenimiento en excavaciones, para el macizo rocoso.
-
33
Tabla 10. Recomendaciones para el macizo según la clasificación de
macizos rocosos RMR.
Significado de la clasificación de macizos rocosos
Clase I II III IV V
Tiempo de
autosostenimiento
10 años para
luces de 15 m
6 meses para
luces de 8 m
1 semana para
luces de 5 m
10 horas para
luces de 2,5 m
30 minutos para
luces de 1 m
Cohesión del macizo rocoso > 400 Kpa 300 - 400 Kpa 200 - 300 Kpa 100 - 200 Kpa < 100 Kpa
Angulo de fricción del
macizo rocoso > 45 35 - 45 25 - 35 15 - 25 < 15 - 25
Fuente: Bienawski 1989
Existen además tres factores de ajuste al Índice RMR, relacionados con la
minería8.
- Ajuste por daños durante la excavación (de 0,8 – 1.0)
- Ajuste por esfuerzos in situ o cambio de esfuerzos (de 0,6 – 1.2)
- Ajuste por falla y fracturas (de 0,7 – 1.0)
El valor corregido de RMR se calcula de la siguiente forma:
A partir de ajustes más complejos se han desarrollado otros métodos de
clasificación, basados en el método RMR, los cuales se mencionan a
continuación9:
8 American Society of Testing and Materials ASTM. Standard Guides for Using Rock-Mass Classification Systems for
EngineeringPurposes1. Designation: D5878 – 08 9 DOUGLAS, Kurt. DURAN, Alex. Experience with Empirical Rock Slope Design. Australia.
-
34
- SRMR - Slope Rock Mass Rating (Robertson, 1988). Presenta nuevos factores
de ajuste por orientación de discontinuidades y excavación para tener en cuenta
la falta de directrices en el método RMR.
- MRMR - Mining Rock Mass Rating (Laubscher, 1990) Este método modifica el
sistema RMR con factores multiplicadores. Es utilizado principalmente para
minería y eventualmente usado para taludes.
2.3 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN “ROCK TUNNELLING QUALITY INDEX” Q
(BARTON 1974)
El sistema de clasificación Q o del Instituto Geotécnico Noruego (NGI)
desarrollado por Barton en 1974, fue orientado a proyectos de túneles y es
abiertamente empleado en proyectos de excavación subterránea. La clasificación
requiere para su evaluación seis parámetros y presenta nueve categorías, el valor
del índice Q oscila entre 0.001 a 1000 en escala logarítmica10.
2.3.1 Parámetros necesarios para la ejecución del método de clasificación
“Rock Tunnelling Quality Index” Q
2.3.1.1 (Rock Quality Designation): Su definición y sus métodos de
determinación fueron mencionados anteriormente en el numeral 5.2.1.2 La
valoración para este sistema de clasificación se realiza de manera directa, es
decir, el valor resultado del RQD es el valor a ingresar en la ecuación. En tal caso
que el valor de RQD sea cero se toma un valor de 10 para el análisis.
10 HASHEMI, Mahmoud. MOGHADDAS, Sh. AJALLOEIAN, R. Application of Rock Mass Characterization for
Determining the Mechanical Properties of Rock Mass: a Comparative Study. En: Rock Mechanics and Rock Engineering
vol. 43 issue 3 May 2010. p. 305 – 320.
-
35
2.3.1.2 Número de familias de discontinuidades : Corresponde al número de
familias de diaclasas que presenta el macizo rocoso. Este índice se determina a
partir de un levantamiento geológico. El procedimiento en campo consiste en
registrar información estructural como: existencia y características de las
discontinuidades (rumbo, buzamiento, separación, espaciamiento, rugosidad).
Sobre las discontinuidades se determina el patrón o patrones mayormente
observados lo cual determina la existencia de una o más familias.
Dentro del criterio de discontinuidades encontramos diferentes términos como:
pliegues, fallas, juntas o diaclasas, fracturas, foliación, estratificación y contactos.
En la Tabla 11 se presenta la valoración del parámetro para el método.
Tabla 11. Evaluación del índice de diaclasado para el método Q.
Índice de diaclasado Jn VALOR
Roca masiva, ninguna o algunas pocas juntas 0,5-1
Una familia de diaclasas 2
Una familia de diaclasas con otras diaclasas ocasionales 3
Dos familias de diaclasas 4
Dos familias de diaclasas con otras diaclasas ocasionales 8
Tres familias de diaclasas 9
Tres familias de diaclasas con otras diaclasas ocasionales 12
Cuatro o más familias, roca muy fracturada 15
Roca triturada 20
Nota: Para intersecciones usar 3 x Jn. Para Portales, usar 2 x Jn
Fuente: Barton 1974
2.3.1.3 Rugosidad de las discontinuidades : Su definición y métodos de
determinación fueron mencionados anteriormente en el numeral 5.2.1.4. En este
caso su descripción requiere mayor precisión.
-
36
En la ilustración 3 a continuación se muestra gráficamente los criterios de textura y
geometría que se deben describir en campo. En la Tabla 12 se presenta la
valoración del parámetro para el método.
Ilustración 3. Esquema de características de la rugosidad de las
discontinuidades en el método Q
Fuente: Barton 1974
Tabla 12.Evaluación del Índice de Rugosidad para el Método Q
Índice de rugosidad Jr Valor
Diaclasas limpias
Diaclasas discontinuas 4
Rugosas, onduladas 3
Lisas, onduladas 2
Pulida, ondulada 1.5
-
37
Índice de rugosidad Jr Valor
Rugosas o irregular, planas 1.5
Lisas, planas 1
Pulidas, planas 0.5
La descripción se refiere a características de pequeña escala y
escala intermedia en ese orden.
Diaclasas rellenas 1
Fuente: Barton 1974
2.3.1.4 Meteorización de los planos de discontinuidad : Su definición y sus
métodos de determinación fueron mencionados anteriormente en el numeral
5.2.1.4. En este caso su descripción requiere mayor precisión.
Un indicador en campo para la determinación del grado de alteración puede ser la
correlación con la dureza de las rocas según el martillo geológico como se
muestra en la Tabla 13.
Tabla 13. Evaluación de la dureza de la roca en campo.
Descripción Identificación en campo
Roca Muy Débil Deleznable bajo golpes fuertes con la parte puntiaguda del martillo geológico; puede
descorcharse con una navaja.
Roca Débil Puede desconcharse con dificultad, con una navaja se puede hacer marcas poco profundas
golpeando fuertemente la roca con la punta del martillo.
Roca Media No se puede rayar o desconchar con una navaja, las muestras se pueden romper con un golpe
firme con el martillo.
Fuente: Barton 1974
En la Tabla 14 se presenta la valoración del parámetro para el método.
-
38
Tabla 14. Evaluación del Índice de Alteración para el Método Q
Descripción de condiciones de las discontinuidades Valor
Contacto entre paredes de roca (sin relleno, solo revestimiento)
Herméticamente sano, duro, sin reblandecimiento, relleno impermeable 0.75
Paredes de diaclasas inalteradas 1
Paredes de diaclasas con Ligera alteración, no reblandecimientos de revestimiento, partículas
arenosas, roca desintegrada libre de arcilla.
2
Revestimiento limoso o areno-arcilloso, pequeña fracción de arcilla, sin reblandecimientos. 3
Revestimiento arcilloso suave o de poca fricción 4
Contacto entre paredes de roca a 10 cm de cizalla (rellenos minerales delgados)
Detritos arenosos, roca desintegrada libre de arcilla 4
Relleno mineral arcilloso preconsolidado (continuo pero de espesor menor de 5 mm) 6
Relleno mineral arcilloso poco consolidado (continuo pero de espesor menor de 5 mm) 8
Relleno arcillosos expansivo; montmorillonita (continuo pero de espesor menor de 5 mm) 8 – 12
Sin contacto entre paredes de roca (rellenos minerales de gran espesor)
Zonas o bandas de roca triturada o disgregada y arcilla (según condición de la arcilla). 6,8,8-12
Zonas o bandas limosas o areno-arcillosas, poca fracción de arcilla (no reblandecimientos). 5
Zonas gruesas o continuas de arcilla (según condición de arcilla). 10, 13, 13-20
Fuente: Barton 1974
2.3.1.5 Factor de Influencia del agua en las discontinuidades : Su definición
y métodos de determinación fueron presentados anteriormente en el numeral
5.2.1.4. En la Tabla 15 se presenta la valoración del parámetro para el método.
-
39
Tabla 15. Evaluación del coeficiente de reducción por presencia de agua
para el método Q.
Descripción Presión de agua
Kg/cm2 VALOR
Excavaciones secas con 5 l/min localmente 1 1
Afluencia media con lavado de algunas diaclasas 1 - 2,5 0.66
Afluencia importante por diaclasas limpias 2,5 - 10 0.5
Afluencia importante por diaclasas limpias con lavado de relleno 2,5 - 10 0.33
Afluencia excepcional inicial, decreciente con el tiempo 10 0,2 - 0,1
Afluencia excepcional inicial, constante con el tiempo 10 0,1 - 0,05
Fuente: Barton 1974
2.3.1.6 Factor de Reducción de Esfuerzos : Para establecer el factor de
reducción de esfuerzos se debe calcular una relación de esfuerzos actuantes y
resistentes ( ⁄ .
Dónde:
= Resistencia a la compresión uniaxial de la roca, calculada según el
procedimiento11.
= Esfuerzo principal actuante en el sitio a analizar, depende principalmente de
la profundidad a la que se encuentre el punto del macizo rocoso que se desea
analizar.
A medida que la relación es mayor el factor de reducción de esfuerzos es menor.
De acuerdo observado en campo también se puede establecer una descripción
general o indicio del estado de esfuerzos. Se evidencia esto en las condiciones
11 American Society of Testing and Materials ASTM Standard Test Methods for Compressive Strength and Elastic
Moduli of Intact Rock Core Specimens under Varying States of Stress and Temperatures. Designation: D7012 – 13.
-
40
como zona de fracturas, zonas de debilidad o materiales intermedios débiles,
evidencia de movimientos o materiales expansivos.
Es importante establecer si estas condiciones verdaderamente afectan o
influencian la obra a excavar.
En la Tabla 16 se presenta la valoración del parámetro para el método.
Tabla 16. Evaluación del coeficiente de reducción por presencia de agua
para el método Q.
Parámetro S.R.F. (Stress Reduction Factor) (Factor De Reducción De Esfuerzos) VALOR
Zonas débiles interceptando la excavación, las cuales pueden causar caída de bloques durante la excavación del túnel
Multitud de zonas débiles, contenido de arcilla o roca descompuesta, roca suelta circundante (a cualquier
profundidad)
10
Zonas débiles aisladas, con arcilla o roca descompuesta (profundidad de excavación < 50 m) 5
Zonas débiles aisladas, con arcilla o roca descompuesta (profundidad de excavación >50 m) 2.5
Abundantes zonas de cizalla en roca competente 7.5
Zonas de cizalla aisladas en roca competente (profundidad de excavación < 50 m) 5
Zonas de cizalla aisladas en roca competente (profundidad de excavación > 50 m) 2.5
Terreno en bloques muy fracturado 5
Roca Competente con Problemas Tensionales σc/σ1 σt/σ1
Pequeña cobertura, juntas abiertas, bajo esfuerzo >200 5 10 - 20
-
41
Parámetro S.R.F. (Stress Reduction Factor) (Factor De Reducción De Esfuerzos) VALOR
Terreno Expansivo
Con presión de hinchamiento moderada 5 - 10
Con presión de hinchamiento alta 10 - 15
σc y σt son las resistencias a la compresión y tracción respectivamente de la roca, σ1 es el esfuerzo principal máximo que
actúa en la roca
Fuente: Barton 1974
2.3.2 Clasificación del Macizo Rocoso según El Método de Clasificación
“Rock Tunnelling Quality Index” Q: Luego de la determinación y valoración de
los parámetros, se calcula el índice Q empleando la siguiente ecuación:
(
) (
) (
)
Con base en índice Q calculado el sistema presenta la siguiente clasificación
mostrada en la Tabla 17.
Tabla 17. Clasificación de los macizos rocosos según el método Q.
Clasificación final Valor
Excepcionalmente malo 0.01
Extremadamente malo 0,01 - 0,1
Muy malo 0,1 - 1
Malo 1 - 4
Medio 4 – 10
Bueno 10 – 40
Muy bueno 40 – 100
Extremadamente bueno 100 – 400
Excepcionalmente bueno 400
Fuente: Barton 1974
-
42
2.3.3 Correlaciones de Parámetros Según la Clasificación y Ajustes al
Método “Rock Tunnelling Quality Index” Q: El método de clasificación está
desarrollado para proyectos de túneles exclusivamente. Relacionando el índice Q
con la estabilidad requerida para excavación de túneles Barton y otros (1974)
definieron un nuevo parámetro conocido como la Dimensión Equivalente De. Este
parámetro se calcula de la siguiente forma:
El factor se refiere a al tipo de excavación a utilizar y el nivel de seguridad
necesario para esta. En la Tabla 18 se relacionan los valores sugeridos para este
factor de acuerdo a una descripción del tipo de excavación, desarrollada por
Barton (1974).
Tabla 18. Factor ESR según el tipo de excavación.
Categoría de excavación ESR
Entrada temporal a minas 3-5
Entrada permanente a minas, túneles de agua para hidroeléctricas (excluyendo compuertas de alta
presión), túneles piloto, derivas y entradas a largas excavaciones. 1.6
Espacios de almacenamiento, plantas de tratamiento de agua, túneles de ferrocarriles o vías menores,
cámaras de oleaje, túneles de acceso. 1.3
Estaciones de energía, túneles de ferrocarriles o vías mayores, cámaras de defensa civil, intersección de
portales. 1.0
Estaciones de energía nuclear subterráneas, estaciones de ferrocarriles, escenarios públicos y deportivos,
fabricas. 0.8
Fuente: Barton 1974
-
43
Con base en los valores asignados para los factores ESR, De y el Índice Q se
determinan unas categorías de excavación con indicaciones sobre refuerzo
necesario y tiempo de autosostenimiento. En la siguiente ilustración se ilustra esta
clasificación.
Ilustración 4. Categorías de Sostenimiento estimadas basadas en el índice
de Q para túneles Q (Grimstad y Barton, 1993, reproduced from Palmstrom
and Broch, 2006).
Fuente: Grimstad y Barton, 1993, reproduced from Palmstrom and Broch, 2006.
2.4 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN CHINO “BASIC QUALITY” BQ
-
44
El sistema de Clasificación de Macizo Rocoso BQ es la Norma Nacional China del
Departamento de Recursos Hídricos12. Este método comprende una descripción
cualitativa del macizo rocoso, el cálculo del índice BQ de calidad del macizo en
función de la dureza y la conservación de la roca, seguido del ajuste de este índice
teniendo en cuenta la acción del nivel freático, los esfuerzos naturales y la
orientación de las discontinuidades. El cálculo de índice BQ se da a partir de dos
parámetros principales tomados de una investigación estadística en 103 sitios del
territorio Chino13.
2.4.1 Parámetros Necesarios para la Ejecución del Método de Clasificación
“BASIC QUALITY” BQ: Los parámetros necesarios para la clasificación
cualitativa son los siguientes:
2.4.1.1 Número de familias de discontinuidades: Su definición y métodos de
determinación fueron presentados anteriormente en el numeral 5.3.1.2.
2.4.1.2 Espaciamiento de Discontinuidades: Su definición y métodos de
determinación fueron presentados anteriormente en el numeral 5.2.1.3.
2.4.1.3 Grado de Interconexión del Principal Plano Estructural : Se refiere al
fracturamiento que intercepta o conecta los principales planos de discontinuidad,
son fracturas que no pertenecen a la principal familia de discontinuidades.
2.4.1.4 Tipo de Planos Estructurales de la Familia Principal de
Discontinuidades: En la descripción de los planos principales de discontinuidad
12 SHUQIANG Lu. Mo, Xu . Rock Mass Classification for an Underground Hydroelectric Power House on the Lanchang
River. En: The Geological Society of London 2006, International Association of Engineering Geology and the
Environment IAEG 2006 Paper number 764. 13 LIN, Yunmei. Advances in Rock Mechanics. Cap 29. An Introduction of the Chinese Standard for Engineering
Classification of Rock Masses. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. 1998. 333 p.
-
45
se debe identificar si corresponden a diaclasas, fracturas, fallas, planos de
estratificación y contactos.
2.4.1.5 Tipo de Estructura Correspondiente al Macizo Rocoso: Se refiere a
una descripción general de la composición del macizo, en cuanto a su
estratificación o en general el estado de fracturamiento o discontinuidades
observadas.
Los parámetros necesarios para la clasificación cuantitativa son los siguientes:
2.4.1.6 Resistencia a la Compresión Simple de la Roca ( ): Su definición y
métodos de determinación fueron presentados anteriormente en el numeral
2.4.1.7 Índice de Conservación de la Masa de la Roca ( ): El índice de
conservación de la masa se calcula en función de resultados de pruebas de
campo y laboratorio para determinación de velocidades de onda, a partir de la
siguiente expresión:
( ⁄ )
: Son valores de velocidad de onda medidos en campo en el macizo rocoso
directamente.
: Son valores de velocidad de onda medidos en el laboratorio en núcleos de
roca intacta.
-
46
Existe además una correlación entre el índice volumétrico de discontinuidades y
el índice de conservación de la masa. Esto en caso de no tener valores medidos
de velocidades de onda, para el cálculo anterior.
Tabla 19. Correlación Indicé volumétrico de discontinuidades y el indicé de
conservación del macizo
Jv (juntas/m3) < 3 3 - 10 10 - 20 20 - 35 > 35
Kv > 0,75 0,75 - 0,55 0,55 - 0,35 0,35 - 0,15 < 0,15
Fuente: Dong Xuesheng, Lin Yunmei, Liu Fuzheng, Xing Nianxin, Wan Shichun, Su Yibing, Li Yunlin, Li Zhaoquan, Zhang Kecheng, and Xu Fu-an.
2.4.1 Clasificación del Macizo Rocoso según El Método de Clasificación
“Basic Quality” BQ: La evaluación de la calidad del macizo rocoso se base en
dos parámetros: solidez de la roca e integridad del macizo rocoso. Ambos
parámetros deben definirse de manera cualitativa y cuantitativa.
2.4.1.1 Clasificación Cualitativa: La solidez de la roca se evalúa de acuerdo a
las tablas 20 y 21 respectivamente, tomando como datos de entrada los valores
citados en el numeral 5.4.1
Tabla 20. Clasificación cualitativa de la solidez de la roca
Clase Evaluación Cualitativa Tipo de roca
Roca
dura
Roca
Dura
Cuando es golpeado con el martillo un
sonido claro rebota y se choca con la mano,
es difícil de fragmentar. Después de ser
sumergida en el agua no se observa un
efecto de absorción significativa.
Roca no meteorizada y ligeramente
meteorizada, tales como granito, sienita,
diorita, diabasa, basalto, andesita, neiss,
esquisto de cuarzo, pizarra silícea, cuarzita,
conglomerado con cemento silíceo, arenisca
de cuarzo, caliza silícea, etc.
-
47
Clase Evaluación Cualitativa Tipo de roca
Roca
menos
dura
Cuando es golpeado con el martillo un
sonido no tan claro rebota levemente y se
choca con la mano, es difícil de fragmentar.
Después de ser sumergida en el agua se
observa un leve efecto de absorción.
1. Roca dura ligeramente meteorizada.
2. Roca no meteorizada a ligeramente
meteorizada, tales como toba soldada,
dolomita, mármol, pizarra, caliza, arenisca con
cemento calcáreo, etc.
Roca
débil
Roca
poco
blanda
Cuando es golpeado con el martillo no hay
un sonido claro y no rebota, es fácilmente
fragmentable. Después de ser sumergida en
el agua puede ser rayado con las uñas.
1. Roca dura fuertemente meteorizada.
2. Roca menos dura ligeramente meteorizada.
3. Roca no meteorizada a ligeramente
meteorizada, tales como toba, filita, lutita
arenosa, marga, arenisca arcillosa, limolita,
esquisto, etc.
Roca
blanda
Cuando es golpeado con el martillo no hay
un sonido y no rebota, y se generan
depresiones en la superficie, fácil de
fragmentar. Después de ser sumergida en el
agua puede ser destruida con los dedos
1. Roca dura fuertemente meteorizada.
2. Roca menos dura ligeramente meteorizada.
3. Roca menos blanda ligeramente
meteorizada.
4. Lutita no meteorizada, etc.
Roca
muy
blanda
Cuando es golpeado con el martillo no hay
un sonido y no rebota, y se generan
depresiones muy profundas en su superficie,
se pueden triturar con la mano. Después de
ser sumergida en el agua puede amasada
como una bola.
1. Cualquier tipo de roca completamente
meteorizado.
2. Cualquier tipo de semi-roca.
Fuente: Dong Xuesheng, Lin Yunmei, Liu Fuzheng, Xing Nianxin, Wan Shichun, Su Yibing, Li Yunlin, Li Zhaoquan, Zhang Kecheng, and Xu Fu-an.
La clasificación de la solidez de la roca esta principalmente definida por una
descripción del nivel de meteorización o deterioro y tipo o descripción litológica de
la roca. La siguiente tabla describe una clasificación del nivel de meteorización de
la roca.
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48
Tabla 21. Clasificación del grado de meteorización de la roca.
Grado de meteorización Descripción de la textura de la roca erosionada
No meteorizado Inalterada, roca fresca
Ligeramente meteorizado Color y realce de los minerales básicos inalterados; partes de las superficies
presentan sustancias de minerales ferroso y magnesio.
Poco meteorizado Parcialmente descompuesto, color y brillo de los minerales está claramente
alterado, entre las juntas se observan minerales meteorizados.
Muy meteorizado Muy descompuesto, color y brillo de los minerales claramente alterado, feldespato,
mica. Meteorizado en minerales secundarios.
Completamente meteorizado Completamente descompuesto, la mayoría de los minerales ensamblados excepto
cuarzo, meteorizado en suelos.
Fuente: Dong Xuesheng, Lin Yunmei, Liu Fuzheng, Xing Nianxin, Wan Shichun, Su Yibing, Li Yunlin, Li Zhaoquan, Zhang Kecheng, and Xu Fu-an.
La integridad del macizo rocoso, se evalúa de acuerdo a la Tabla 21 y la Tabla
22respectivamente, tomando como datos de entrada los valores citados en el
numeral 5.4.1.
Tabla 22. Clasificación cualitativa de la integridad del macizo rocoso.
Nombre
Número
de
conjunto
de juntas
Promedio
de espacia-
miento (m)
Grado de interconexión del
principal plano estructural
Tipo de principal
conjunto de planos
estructurales
Tipo estructural
correspondiente
al macizo rocoso
Intacta 1 a 2 > 1,0 Buena - Interconectada o
parcialmente interconectada
Juntas, fracturas,
planos estratificados.
Estructura
integrada o macro-
estratificada
Casi
intacto
1 a 2 > 1,0 Pobremente interconectada Juntas, fracturas,
planos estratificados.
Estructura masiva
o densamente-
estratificada
2 a 3 1,0 a 0,4 Bien interconectada o
parcialmente interconectada Estructura masiva
-
49
Nombre
Número
de
conjunto
de juntas
Promedio
de espacia-
miento (m)
Grado de interconexión del
principal plano estructural
Tipo de principal
conjunto de planos
estructurales
Tipo estructural
correspondiente
al macizo rocoso
Parcial-
mente
fractu-
rado
2 a 3 1,0 a 0,4 Pobremente interconectada
Juntas, fracturas,
planos estratificados,
fallas leves.
Estructura
masivamente-
agrietada o
densamente
estratificada
≥ 3 0,4 a 0,2
Bien interconectada Mosaico-
cataclástico
Parcialmente interconectada
Estructura
medianamente o
finamente
estratificado
Fractu-
rado ≥ 3
0,4 a 0,2 Pobremente interconectada Todo tipo de
discontinuidades
Estructura
masivamente-
agrietada
≤ 0,2 Parcialmente interconectada
o mal interconectada
Estructura
cataclástica
Muy
fractu-
rado
Muchas
fracturas Muy bajo
Muy pobremente
interconectada
Todo tipo de
discontinuidades Estructura suelta
Fuente: Dong Xuesheng, Lin Yunmei, Liu Fuzheng, Xing Nianxin, Wan Shichun, Su Yibing, Li Yunlin, Li Zhaoquan, Zhang Kecheng, and Xu Fu-an.
2.4.1.2 Clasificación Cuantitativa: La solidez de la roca se evalúa
cualitativamente por del valor de la resistencia a la compresión simple de la roca
, definido en el numeral 5.4.1.6.
Para el índice cualitativo de la integridad del macizo rocoso debe ser adoptado el
índice de conservación del macizo rocoso , definido en el numeral 5.4.1.6.
-
50
2.4.1.2 Clasificación final del macizo rocoso: Según la Norma Nacional China el
Índice BQ se calcula de la siguiente forma14:
Esta estimación se considera preliminar y por medio de la clasificación cualitativa y
cuantitativa calculada hasta este punto se determina la clasificación de la calidad
básica del macizo rocoso como se expresa en la siguiente tabla.
Tabla 23. Clasificación de macizos rocosos de acuerdo con el método BQ.
Clasificación de la
calidad básica
Características cualitativas de la calidad básica del macizo
rocoso
Índice de la calidad básica
del macizo rocoso
I Roca dura, macizo rocoso intacto > 550
II Roca dura, macizo rocoso no intacto
550 - 451 Roca no tan dura, macizo rocoso intacto
III
Roca dura, macizo rocoso no fracturado
450 - 351 Roca no tan dura o estratificada internamente de roca dura y débil,
macizo rocoso no intacto
Roca no dura, macizo rocoso intacto
IV
Roca dura, macizo rocoso fracturado
350 – 251
Roca no tan dura, macizo rocoso poco fracturado a fracturado
Roca no tan débil o internamente estratificada de roca dura y débil,
predominando la roca débil, macizo rocoso no intacto o no tan
fracturado
Roca débil, macizo rocoso intacto a no tan intacto
V
Roca no tan débil, masa rocosa fracturada
≤ 250 Roca débil, macizo rocoso fracturado a no tan fracturado
Todo tipo de rocas muy débiles y todo tipo de macizos rocosos muy
fracturados
Fuente: Dong Xuesheng, Lin Yunmei, Liu Fuzheng, Xing Nianxin, Wan Shichun, Su Yibing, Li Yunlin, Li Zhaoquan, Zhang Kecheng, and Xu Fu-an.
14 FENG, Xia-Ting. HUDSON, Jhon A. Rock Engineering Design: Apendice B The Chinese ‘Basic Quality’ (BQ) system
for rock mass classification. CRC Press 2011. 468 p.
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51
2.4.2 Correlaciones de Parámetros Según la Clasificación y Ajustes al
Método “BASIC QUALITY” BQ: Luego de la valoración inicial se realiza la
siguiente corrección o ajuste, con lo cual se llega a un resultado más detallado.
Dónde:
[ ]
- K1 : Corrección por Agua Subterránea
- K2 : Corrección por Inclinación de las Principales Planos de debilidad
- K3 : Corrección por Esfuerzos Naturales
Por medio de la Tabla 24, la Tabla 25 y la Tabla 26, se evalúan los parámetros
necesarios para los ajustes mencionados.
Tabla 24. Coeficiente de corrección de la influencia del agua subterránea, KI
Estado de salida del agua subterránea BQ
> 450 450 - 350 350 - 250 < 250
Mojado o goteo 0 0,1 0.2 - 0.3 0.4 - 0.6
Presión ≤ 0.1 Mpa o con escurrimiento ≤ 10 L/min 0,1 0.2 - 0.3 0.4 - 0.6 0.7 - 0.9
Presión > 0.1 Mpa o con escurrimiento > 10 L/min 0,2 0.4 - 0.6 0.7 - 0.9 1,0
Fuente: Dong Xuesheng, Lin Yunmei, Liu Fuzheng, Xing Nianxin, Wan Shichun, Su Yibing, Li Yunlin, Li Zhaoquan, Zhang Kecheng, and Xu Fu-an.
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52
Tabla 25. Coeficiente de corrección de la influencia de la orientación del
principal plano estructural de discontinuidad
Ocurrencia de los
principales planos
estructurales débiles y la
relación con el eje de
excavación.
Angulo entre la orientación
del principal plano
estructural débil y el eje de
excavación: 75°
Otros
casos
K2 0,4 - 0,6 0 - 0,2 0,2 - 0,4
Fuente: Dong Xuesheng, Lin Yunmei, Liu Fuzheng, Xing Nianxin, Wan Shichun, Su Yibing, Li Yunlin, Li Zhaoquan, Zhang Kecheng, and Xu Fu-an.
Tabla 26. Coeficiente de corrección de la influencia en el estado inicial de
esfuerzos, K3.
Estado inicial de
esfuerzos > 550 550 - 450 450 - 350 350 - 250 < 250
Región con muy altos
esfuerzos 1 1 1,0 - 1,5 1,0 - 1,5 1
Región con altos esfuerzos 0,5 0,5 0,5 0,5 - 1,0 0,5 - 1,0
Fuente: Dong Xuesheng, Lin Yunmei, Liu Fuzheng, Xing Nianxin, Wan Shichun, Su Yibing, Li Yunlin, Li Zhaoquan, Zhang Kecheng, and Xu Fu-an.
En el caso de que los estados reales no son descritos en esas tablas, lo
coeficientes de corrección toman el valor de cero, Si el valor de BQ llega a ser
negativo la situación debe tratada como un caso especial.
Al definir una clasificación, el método presenta correlaciones con valores para
parámetros del macizo rocoso como cohesión, fricción, módulo de elasticidad,
peso unitario y Módulo de Poisson, además una estimación de tiempo de
autosostenimiento para excavaciones.
-
53
Tabla 27. Parámetros físicos y mecánicos del macizo rocoso.
Clasificación del
macizo rocoso: Peso unitarios
Angulo de
fricción Cohesión
Módulo
elástico
Módulo de
Poisson
Calidad básica ɤ (KN/m3) Ø (°) c (Mpa) E (Gpa) Ν
I > 26,5 > 60 > 2,1 > 33 < 0,2
II > 26,5 60 – 50 2,1 - 1,5 33 - 20 0,2 - 0,25
III 26,5 - 24,5 50 – 39 1,5 - 0,7 20 - 6 0,25 - 0,3
IV 24,5 - 22,5 39 – 27 0,7 - 0,2 6 - 1,3 0,3 - 0,35
V < 22,5 < 27 < 0,2 < 1,3 > 0,35
Fuente: Dong Xuesheng, Lin Yunmei, Liu Fuzheng, Xing Nianxin, Wan Shichun, Su Yibing, Li Yunlin, Li Zhaoquan, Zhang Kecheng, and Xu Fu-an.
Tabla 28. Tiempo de autosostenimiento para un macizo rocoso subterráneo.
Clasificación del
macizo rocoso Tiempo de Autosostenimiento
I Lapso de excavación ≤ 20 m permanecerá en un estado estable durante un largo plazo, pequeños
trozos de roca pueden caer ocasionalmente, caída de rocas no significativa.
II
Lapso de excavación 10 - 20 m permanecerá en un estado estable en conjunto, trozos de roca pueden
caer y/o pueden ocurrir pequeños caídos de roca localmente.
Lapso de excavación < 10 m también permanecerá durante un largo tiempo, pueden ocurrir
ocasionalmente pequeños caídos de roca.
III
Lapso de excavación 10 - 20 m permanecerá estable por varios días a meses, pequeños y medios
caídos de roca ocurren localmente.
Lapso de excavación 5 - 10 m, permanecerá en estado estable por varios meses, desplazamiento de
bloques y/o pequeños a medios caídos de roca ocurren localmente.
Lapso de excavación < 5 m generalmente permanecerá en estado estable.
IV
Lapso de excavación > 5 m generalmente no es capaz de permanecer en estado estable. Aflojando
causando deformaciones, seguidos por medios a largos caídos de roca. Estos son principalmente
fallas de techo en profundidades superficiales y flujo plástico y fallas de compresión en profundidades
mayores.
Lapso de excavación ≤ 5 m es capaz de permanecer en un estado estable por varios días a meses.
V No es estable sin soporte y/o reforzamiento.
Fuente: Dong Xuesheng, Lin Yunmei, Liu Fuzheng, Xing Nianxin, Wan Shichun, Su Yibing, Li Yunlin, Li Zhaoquan, Zhang Kecheng, and Xu Fu-an.
-
54
El tipo de obra debe influir en el método de evaluación de un macizo rocoso
debido a que define qué tipo de parámetros son los más importantes a
profundizar, por ejemplo una presa debe tener en cuenta la permeabilidad, un
túnel permanente debe tener en cuenta el estado de esfuerzos de manera
principal más que uno temporal, una excavación para taludes debe tener en
cuenta la descomposición o degradación de la roca por intemperismo.
Los métodos RMR, Q y BQ tienen en común la evaluación de las propiedades de
las discontinuidades del macizo rocoso, solo que dependiendo del método se
evalúan diferentes características y con diferentes niveles de influencia.
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55
3. DISEÑO METODOLÓGICO
3.1 ANTECEDENTES
Rock Engineering Design. Xia-Ting Feng, Jhon A.Hudson. Appendix B The
Chinese „Basic Quality‟ (BQ) system for rock mass classification15:
La norma China de clasificación unificada para rocas BQ se ha desarrollado para
ayudar a evaluar la estabilidad de macizos rocosos y proporcionar una
caracterización para el diseño y la construcción ingenieril en roca. Esta norma es
aplicable para la clasificación de toda clase de rocas y para toda construcción en
estas. La clasificación ingenieril del macizo rocoso puede ser evaluada de forma
combinada cualitativa y cuantitativamente, y en dos pasos: primero, la
determinación de la calidad básica del macizo rocoso, y segundo, para determinar
las clases de rocas de acuerdo a los requerimientos de los diferentes tipos de
necesidades ingenieriles.
Application of Rock Mass Characterization for Determining the Mechanical
Properties of Rock Mass: a Comparative Study. Mahmoud Hashemi, Sh.
Moghaddas, R. Ajalloeian.16:
Los resultados de las exploraciones geotécnicas, la investigación geológica
ingenieril (incluyendo laboratorio y ensayos in situ) y observaciones de campo, han
sido usados junto con tablas de registros de perforaciones, para obtener datos
geotécnicos de macizos rocosos. Basado en los datos, el macizo rocoso a lo largo
de la ruta del túnel de agua Sabzkuh fue clasificado por el método de macizo
15 FENG, Xia-Ting. HUDSON, Jhon A. Rock Engineering Design: Apendice B The Chinese ‘Basic Quality’ (BQ) system
for rock mass classification. CRC Press 2011. 468 p. 16 HASHEMI, Mahmoud. MOGHADDAS, Sh. AJALLOEIAN, R. Application of Rock Mass Characterization for
Determining the Mechanical Properties of Rock Mass: a Comparative Study. En: Rock Mechanics and Rock Engineering
vol. 43 issue 3 May 2010. p. 305 – 320.
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56
rocoso (RMR), Q-system (Q), índice de masa rocosa (RMI) y el índice de
resistencia geológica (GSI) (4 métodos). Una nueva serie de correlaciones fueron
establecidas entre los sistemas de clasificación basadas en la recolección de
datos del área de estudio. Estas correlaciones fueron comparadas con las
reportadas en la literatura, y se recomendaron dos nuevas relaciones. Las
clasificaciones fueron utilizadas para calcular las propiedades mecánicas
(resistencia del macizo rocoso y el módulo de deformación) de la masa de roca a
lo largo del túnel de acuerdo con las correlaciones empíricas disponibles, y para
distinguir las relaciones del límite superior y el límite inferior.
A Comparative Study of the Determination of Rock Mass Deformation
Modulus by using Different Empirical Approaches. C Okay Aksoy et. al.17:
El incremento de los proyectos de ingeniería en roca en la última década, ha
impulsado un aumento en la importancia de la determinación de los parámetros
del macizo rocoso. Aunque las propiedades de un material rocoso son usualmente
determinados en laboratorio, también se pueden determinar por ensayos in situ.
Estos ensayos in situ son costosos y consumen tiempo. Por lo anterior, las
ecuaciones empíricas se han desarrollado para estimar las propiedades del
macizo rocoso por varios investigadores. En el modelo numérico, son importantes
las propiedades del macizo rocoso. Además es muy importante controlar los
resultados de los modelos, por un nuevo análisis y teniendo en cuenta la
retroalimentación. La comparación de diferentes ecuaciones empíricas del módulo
de deformación de masa rocosa sugerido por diferentes investigadores mediante
el uso de mediciones de desplazamiento de campo y los resultados del modelo
numérico están dirigidas en este estudio.
17 C. OKAY Aksoy et. Al. A Comparative Study of the Determination of Rock Mass Deformation Modulus by using
Different Empirical Approaches. En: Engineering Geology 131–132 (2012) 19–28.
-
57
3.2 TIPO DE INVESTIGACIÓN
En el momento de clasificar la investigación en curso, surge para el presente
proyecto la investigación descriptiva, pues de acuerdo a cada uno de los métodos
utilizados para la clasificación de macizos rocosos, se necesitan describir las
características principales del macizo en estudio y con ello poder reunir los
resultados que arroja cada método por separado. Seguido a esto se pretende
buscar la integración de sus resultados con el fin de evaluar el método no usado
en Colombia para con ello obtener conclusiones que puedan dar aportes y
establecer diferencias con los métodos ya manejados en el país.
3.3 MÉTODO DE INVESTIGACIÓN
La metodología utilizada en la investigación se realizó de manera práctica y
teórica.
Práctica, se necesitó y uso la observación en campo para poder determinar la
mayoría de los parámetros como lo son el número de familias de diaclasas, el
espaciamiento, la persistencia, la abertura de diaclasas, entre otros.
La metodología de investigación teórica se utilizó al implementar los datos
obtenidos en campo y en laboratorio en los métodos de clasificación de macizos
rocosos para obtener los resultados del tipo de macizo que se está estudiando y
comparar cada uno de los métodos utilizados para ser complementados por el
método BQ.
-
58
3.4 DELIMITACIÓN ESPACIO-TEMPORAL
El lugar del estudio el cual se menciona y detalla en el Capítulo 5 – Información
General del Sitio de Estudio, abarca el portal de entrada del Túnel de la Paz
ubicado en el municipio de Lebrija, departamento de Santander.
El tiempo para lograr cumplir a cabalidad con los objetivos de la presente
investigación, abarcando tanto la parte práctica como teórica fue de
aproximadamente 4 meses.
3.5 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
Para la investigación se emplearon técnicas de recolección de información
primaria y secundaria. La información primaria fue obtenida por la observación y
mediciones realizadas en campo y la información secundaria fue obtenida por los
resultados de laboratorio de las muestras tomadas del lugar de estudio, tal como
el ensayo de resistencia a la compresión practicado a diferentes muestras, entre
otros. Una vez obtenidos los resultados de laboratorio, se partió a realizar el
análisis de estos datos, de acuerdo a cada uno de los métodos empleados para la
caracterización de macizos rocosos.
-
59
3.6 RESULTADOS DEL DISEÑO METODOLÓGICO
La investigación para poder llevar a cabo este estudio es descriptiva, puesto
que se necesita de la descripción de las principales características del macizo
en estudio para poder aplicar cada método de evaluación.
Para la investigación se empleó una metodología práctica, ya que se utilizó la
observación, y una metodología teórica.
Las técnicas de recolección de información fueron primaria, por medio de la
observación y medición en campo, y secundaria, por medio de resultados de
laboratorio.
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4. ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN
Esta investigación se basa en el análisis de los métodos RMR (Bieniawski), Q
(Barton 1974) y el método chino BQ aplicados a un macizo rocoso, con el objetivo
de formar una nueva referencia sobre la aplicación del método BQ en nuestro
ámbito.
4.1 DESARROLLO DEL ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN
Para poder llevar a cabo el análisis y la evaluación de cada uno de los métodos