informe de terreno mecanica de rocas

Informe de terreno

“Evaluación geo-técnica del macizo

rocoso en Cerro Blanco”

MI4060-1 Mecánica de Rocas, Semestre Primavera 2014

Nombre: Fabián Rebolledo

Profesores: Javier Vallejos

Sofía Rebolledo

Auxiliares: Cristian Martínez

Ernesto Pérez

Fecha de entrega: 24 Octubre 2014

1

Resumen ejecutivo

La mecánica de rocas se define como la ciencia teórica y aplicada al comportamiento

mecánico de rocas y macizos rocosos, por lo que, es primordial para un ingeniero civil de

minas conocer y entender el cómo se trabaja en terreno en el momento de la extracción de

los datos y su posterior análisis, para así lograr un análisis geo-técnico completo de un macizo

rocoso.

El siguiente informe tiene como propósito caracterizar y calificar el macizo rocoso

correspondiente a Cerro Blanco, un afloramiento del Cerro San Cristóbal, ubicado en la

comuna de Recoleta, Santiago de Chile.

El trabajo que se llevó cabo fue similar al realizado en la etapa preliminar de diseño de una

mina, por lo que, como se dijo antes, es importantísimo para la formación de un ingeniero

civil de minas.

En primer lugar se llevó a cabo la recopilación de datos en los lugares estratégicos designados

a 5 grupos, luego estos datos fueron analizados y con ellos se calcularon los índices RQD,

RMR, Q de Burton y GSI, después estos datos fueron subidos a la plataforma U-Cursos para

tenerlos a disposición.

Después de descargar los datos los datos, algunos de estos fueron puestos en el software

Dips, para así calcular polos de discontinuidades, y los otros fueron puestos en tablas para

así tener una mejor visión de lo obtenido y poder analizarlos de mejor manera.

Luego de esto se procedió con el análisis minucioso de los resultados obtenidos, comparando

los resultados de cada grupo, encontrando zonas preferentes de discontinuidades, el efecto

de la aplicación correcciones en el resultado, comparando los índices de clasificación de cada

grupo para así llegar a un resultado final y encontrando la relación entre ellos, junto con la

preferencia por uno de ellos.

Finalmente se concluye según los objetivos propuestos para esta salida a terreno y el posterior

análisis de los resultados obtenidos, llegando como conclusión general a la factibilidad de

considerar los datos como representativos, prefiriendo ciertos índices sobre otros, y la rapidez

y facilidad de uso de estos índices.

2

Índice 1. Introducción .................................................................................................................... 5

2. Objetivos ......................................................................................................................... 6

2.1. Objetivos Principales. .................................................................................................. 6

2.2. Objetivos secundarios. ................................................................................................. 6

3. Marco teórico .................................................................................................................. 7

3.1. Conceptos Preliminares ............................................................................................... 7

3.2. Métodos de calificación del macizo rocoso ................................................................. 8

3.2.1. RQD (Rock Quality Designation) ...................................................................... 8

3.2.2. RMR B89 (Rock Mass Rating) ............................................................................ 9

3.2.3. Q Barton ............................................................................................................... 9

3.2.4. GSI (Geological Strength Index) ...................................................................... 10

4. Metodología .................................................................................................................. 11

5. Resultados ..................................................................................................................... 13

5.1. Grupo 1 ...................................................................................................................... 13

5.1.1. Diagramas de polos grupo 1 ............................................................................. 13

5.1.2. Tablas grupo 1 ................................................................................................... 15

5.2. Grupo 2 ...................................................................................................................... 16


5.2.2. Tablas grupo 2 ................................................................................................... 18

5.3. Grupo 3 ...................................................................................................................... 19


5.3.2. Tablas grupo 3 ................................................................................................... 21

5.4. Grupo 4 ...................................................................................................................... 22


5.4.2. Tablas grupo 4 ................................................................................................... 24

5.5. Grupo 5 ...................................................................................................................... 25


5.5.2. Tablas grupo 5 ................................................................................................... 26

6. Análisis y discusión ....................................................................................................... 28

6.1. Análisis y discusión diagramas de dips ..................................................................... 28

6.2. Análisis y discusión tablas de clasificación de macizo rocoso .................................. 31

3

6.2.1. RMR ................................................................................................................... 31

6.2.2. Q de Barton ........................................................................................................ 31

6.2.3. GSI ...................................................................................................................... 32

6.3. Análisis y discusión final ........................................................................................... 32

7. Conclusiones ................................................................................................................. 34

8. Bibliografía.................................................................................................................... 35

9. Anexos ........................................................................................................................... 36

9.1 Anexo Q de Barton ..................................................................................................... 36

9.2 Anexo RMR B89 .......................................................................................................... 37

9.3 Anexo GSI .................................................................................................................. 38

9.4 Anexo datos de cada grupo usados en Dips ................................................................ 39

Índice de ilustraciones

Ilustración 1 "Cerro Blanco" .................................................................................................. 5

Ilustración 2 "Cerro Blanco vista aérea" .............................................................................. 11

Ilustración 3 "Roca de grupo 1" ........................................................................................... 12

Ilustración 4 "Major Plane Grupo 1" .................................................................................... 13

Ilustración 5 "Scatter Plot Grupo 1" ..................................................................................... 14

Ilustración 6 "Unweighted Countor Grupo 1" ...................................................................... 14

Ilustración 7 "Major Plane grupo 2" ..................................................................................... 16

Ilustración 8 "Scatter Plot Grupo 2" ..................................................................................... 16

Ilustración 9 "Unweighted Countor Grupo 2" ...................................................................... 17

Ilustración 10 "Weighted Countor Grupo 2" ........................................................................ 17

Ilustración 11 "Major Plane Grupo 3" .................................................................................. 19

Ilustración 12 "Scatter Plot Grupo 3" ................................................................................... 19

Ilustración 13 "Unweighted Countor Grupo 3" .................................................................... 20









Ilustración 22 "Roca expuesta Blocky" ................................................................................ 32

4

Índice de tablas

Tabla 1 "Rock Quality Designation" ...................................................................................... 8

Tabla 2 "Rock Mass Rating" .................................................................................................. 9

Tabla 3 "Q de Barton" .......................................................................................................... 10

Tabla 4 "Geological Strength Index" .................................................................................... 10

Tabla 5 "Corrección de Terzaghi por grupos" ...................................................................... 13

Tabla 6 "RMR Grupo 1" ....................................................................................................... 15

Tabla 7 "Q de Barton Grupo 1" ............................................................................................ 15

Tabla 8 "GSI Grupo 1" ......................................................................................................... 15

Tabla 9 "RMR Grupo 2" ....................................................................................................... 18

Tabla 10 "Q de Barton Grupo 2" .......................................................................................... 18

Tabla 11 "GSI Grupo 2" ....................................................................................................... 18

Tabla 12 "RMR Grupo 3" ..................................................................................................... 21


Tabla 14 "GSI Grupo 3" ....................................................................................................... 21

Tabla 15 "RMR Grupo 4" ..................................................................................................... 24


Tabla 17 "GSI Grupo 4" ....................................................................................................... 24

Tabla 18 "RMR Grupo 5" ..................................................................................................... 26

Tabla 19 "Q de Barton Grupo 5" ......................................................................................... 27

Tabla 20 "GSI Grupo 5" ....................................................................................................... 27

Tabla 21 "Sets en cada grupo" .............................................................................................. 28

Tabla 22 "Ubicación de sets Grupo 1" ................................................................................. 29





Tabla 27 "RMR Comparado" ............................................................................................... 31

Tabla 28 "Q de Barton comparado" ..................................................................................... 31

Tabla 29 "GSI Comparado" .................................................................................................. 32

Tabla 30 "Conversión de índices" ........................................................................................ 33

Tabla 31 "Puntuación Q de Barton" ..................................................................................... 36

Tabla 32 "Puntuación RMR" ................................................................................................ 37

Tabla 33 "Puntuación GSI" .................................................................................................. 38

Tabla 34 "Datos Grupo 1" .................................................................................................... 39


Tabla 36 "Datos Grupos 3" ................................................................................................... 41



5

1. Introducción

El estudio de la mecánica de rocas, particularmente del macizo rocoso es de vital importancia

para desarrollar cualquier tipo de actividad dentro de él, ya sea minería o construcción civil,

en donde estas actividades se relacionan con estructuras diseñadas tanto al interior o sobre el

macizo rocoso, o como estructura de soporte.

En base a lo anterior, es necesario realizar salidas a terreno que cultiven el conocimiento en

ésta área en particular. El siguiente informe muestra lo realizado en la salida a terreno

realizada el 24 de Septiembre del año 2014 a Cerro Blanco, ubicado en la comuna de

Recoleta, este cerro corresponde a un afloramiento del cerro San Cristóbal ubicado en la

comuna de Santiago.

En este informe se expone los datos extraídos en el terreno, un análisis geo-técnico del cerro

en cuestión, mediante la evaluación del macizo rocoso con los sistemas de clasificación:

RMR B89, GSI y Q de Barton, y un análisis con el software Dips de la distribución espacial

de concentración de polos de las estructuras y deducir también tendencias del macizo.

Ilustración 1 "Cerro Blanco"

6

2. Objetivos

2.1. Objetivos Principales.

El objetivo principal del siguiente informe es realizar una caracterización y clasificación geo-

técnica del macizo rocoso completa, usando las herramientas y softwares estudiados en

clases. El macizo objeto de análisis será el de Cerro Blanco ubicado en la comuna de

Recoleta, Santiago.

2.2. Objetivos secundarios.

Aplicar los conocimientos adquiridos en clase sobre la toma de muestras

representativas y análisis del macizo rocoso.

Familiarizarse con los métodos de clasificación del macizo rocoso: Q de Barton,

RMR B89 y GSI.

Aprender a utilizar el programa Dips para el análisis.

Hacer uso de la corrección de Terzaghi, y conocer su efecto en los diagrama de polos.

7

3. Marco teórico

3.1. Conceptos Preliminares

Roca intacta: es el volumen de roca que se encuentra entre las discontinuidades.

Discontinuidad: Superficies de no continuidad dentro y encima de la superficie de

una roca que la separan a los largo de espacios abiertos y/o cerrados, espacios que

son aprovechados para el relleno de un determinado mineral o la alteración química

producida por el agua, humedad, oxidación y otros procesos.

Macizo rocoso: es la suma de la roca intacta más las discontinuidades.

Dip: es el ángulo entre la horizontal y el plano geológico. Es lo mismo que el manteo.

Dip Direction: En esta notación se mide la dirección de máxima pendiente

(perpendicular al rumbo), Con este y el Dip (manteo), el plano queda descrito sin

necesidad de indicar hacia donde cae el manteo.

Espaciamiento: Distancia promedio que hay entre las discontinuidades presentes en

un macizo rocoso.

Terzaghi: Factor de corrección sobre la frecuencia de ser aparentes para obtener los

reales a partir de la orientación de la ventana de mapeo utilizando su traverse.

UCS: indica la resistencia a la compresión simple, mediante el uso de un martillo

geológico o un martillo de Schmidt.

Unweighted/ Weighted: Aquellos datos con/sin ponderación por corrección de

Terzaghi.

ScatterPlot: permite tener una mejor visión de la distribución numérica de las

mediciones, ya que los polos duplicados o las mediciones que están muy cercanas

entre sí se agrupan.

Major planes: Trazos de planos principales.

Trend: Es equivalente al Dip Direction ± 180°.

Plunge: Equivalente a Dip.

8

3.2. Métodos de calificación del macizo rocoso

Ésta es parte fundamental del marco teórico, dado que estos métodos entregan un resultado

numérico del análisis del macizo, y así posteriormente se puede clasificar el macizo según el

resultado. Los métodos de clasificación corresponden a:

3.2.1. RQD (Rock Quality Designation)

Determina el porcentaje de recuperación de testigos de más de 10 cm de longitud a lo largo

de su eje.

Para realizar una estimación del RQD, se ocupa la siguiente relación, donde Jv corresponde

a la cantidad de discontinuidades en un metro cúbico.

𝑅𝑄𝐷 = 115 − 3,3𝐽𝑣

RQD Rock mass

quality

<25% Muy mala

25-50% Pobre

50-75% Normal

75-90% Buena

90-100% Muy Buena

Tabla 1 "Rock Quality Designation"

9

3.2.2. RMR B89 (Rock Mass Rating)

Es un método usado para calificar el macizo rocoso, se califica usando la siguiente fórmula:

𝑅𝑀𝑅 𝐵89 = 𝑅𝑀𝑅𝐵á𝑠𝑖𝑐𝑜 + 𝑃(𝐽0)

𝑅𝑀𝑅𝐵á𝑠𝑖𝑐𝑜 = 𝑃(𝑈𝐶𝑆) + 𝑃(𝑅𝑄𝐷) + 𝑃(𝑆) + 𝑃(𝐽𝐶) + 𝑃(𝐽𝑊)

Se puede notar que considera el UCS, RQD, discontinuidades (espaciamiento, condiciones y

orientación) y aguas subterráneas.

Tabla 2 "Rock Mass Rating"

3.2.3. Q Barton

Éste método usado para calificar el macizo rocoso ocupa los siguientes parámetros y

ecuación:

𝑄 =𝑅𝑄𝐷

𝐽𝑛

𝐽𝑟

𝐽𝑎

𝐽𝑊

𝑆𝑅𝐹

En donde las variables corresponden a:

RQD: Rock Quality Designation.

Jn: Número de sistemas de discontinuidades.

Jr: Número de rugosidad de discontinuidades.

Ja: Número de alteración de discontinuidades.

JW: Agua entre discontinuidades.

SRF: Factor de reducción por esfuerzos.

10

Tabla 3 "Q de Barton"

3.2.4. GSI (Geological Strength Index)

Desarrollado con el propósito de escalar la resistencia del macizo rocoso, depende de la

estructura del macizo rocoso y la naturaleza de las discontinuidades. No entrega valor, ye

que, trabaja con rangos.

Tabla 4 "Geological Strength Index"

11

4. Metodología

Primero si inició con la salida a terreno a Cerro Blanco (ilustración 2) ubicado en la comuna

de Recoleta, aquí el curso se dividió en 5 grupos que se distribuyeron a lo largo de una zona

de este cerro con diferentes ventanas de mapeo, de donde se extrajeron los datos con los

cuales se realizó el análisis y posterior calificación del macizo rocoso.

Ilustración 2 "Cerro Blanco vista aérea"

Cada grupo realizo como mínimo 50 mediciones de Dip y DipDir de las celdas de mapeo,

además de indicar las características relevantes de las estructuras, orientación, características

superficiales, continuidad, etc. Ante la existencia de algún dominio distinto se mapeo por

separado. Para realizar estas mediciones se realizó lo siguiente:

Con la brújula se midió Dip y DipDir en la ventana de mapeo de las discontinuidades

que son observables.

Se midió el espaciamiento en distintas zonas de la celda y se calculó un promedio, y

se clasificaron las discontinuidades.

12

Luego de realizada esta caracterización, se procedió a clasificar el macizo rocoso mediante

los métodos: RMR B89, Q Barton y GSI. Los cuales fueron explicitados anteriormente.

Después de realizada las mediciones y calificaciones, la información fue proporcionada por

los grupos debiendo subir ésta a la plataforma U-Cursos (Material alumnos), para poseer los

datos en su totalidad.

Posterior se hizo uso del programa Dips, donde se ingresaron los datos de las mediciones

para plotear los datos en diagramas de polos (Scatter y Contour) con una Stereonet de áreas

iguales. Se realizaron estos diagramas con y sin ponderación (Weighted y Unweighted).

Luego de hacer los diagramas, se procedió al análisis de los resultados obtenidos en dips y

las calificaciones, comparándolos y comentando las diferencias de estas.

La siguiente imágenes muestran la ubicación del grupo 1 y como se divisa la roca.

Ilustración 3 "Roca de grupo 1"

13

5. Resultados

A continuación se expondrán los resultados obtenidos en el programa dips (diagramas) y la

clasificación del macizo con los métodos antes expuestos.

Se cuenta con la siguiente información de Traverse para utilizarla en los diagramas de polos

a los cuáles se le aplicó la corrección. Vale notar que no todos los grupos proporcionaron la

información por lo que sólo a algunos se le aplicó corrección.

Correcciones de Terzaghi de grupos.

Grupos Dip/DipDir

1 No hay información.

2 3/87

3 90/80

4 76/76

5 No hay información.

Tabla 5 "Corrección de Terzaghi por grupos"

5.1. Grupo 1

5.1.1. Diagramas de polos grupo 1

Ilustración 4 "Major Plane Grupo 1"

14

Ilustración 5 "Scatter Plot Grupo 1"

Ilustración 6 "Unweighted Countor Grupo 1"

15

5.1.2. Tablas grupo 1

RMR

Parámetros valores puntaje

R compresión uniaxial 12

RQD 77.2% 17

Espaciamiento discontinuidades 0,2 -0,6 m 10

Persistencia 3 -10 m 2

Apertura 1-5 mm 1

Rugosidad lisa 1

Relleno Duro < 5mm 4

Alteración Levemente Alterado 5

Presencia de agua Seco 15

RMR 67

Roca Buena (61-80) Tabla 6 "RMR Grupo 1"

Q Barton

Parámetros Descripción Puntaje

Rock Quality Designation (RQD) Buena 77,2

Numero de sets (Jn) 3 sets + random 12

Numero de rugosidad (Jr) Plana suave 1

Numero de alteración (Ja) Relleno que no se ablanda , espesor

<5mm

6

Agua (Jw) Seco 1

Factor de reducción por esfuerzos

(SRF)

el macizo se encuentra cerca de la

superficie

2,5

Q Barton 0,43 Tabla 7 "Q de Barton Grupo 1"

GSI Blocky, condiciones buenas de superficies 60-65 Tabla 8 "GSI Grupo 1"

16

5.2. Grupo 2


Ilustración 7 "Major Plane grupo 2"


17


Ilustración 10 "Weighted Countor Grupo 2"

18


RMR


R compresión uniaxial 50 -100 Mpa 7

RQD 75 -90% 17

Espaciamiento discontinuidades 0,2 -0,6 m 10

Persistencia 2 m 4

Apertura 1,5 mm 4

Rugosidad Moderadamente rugosa 3

Relleno Blando < 5mm 2

Alteración Levemente Alterado 5


RMR 67


Q Barton


Rock Quality Designation (RQD) Regular 73

Numero de sets (Jn) 4 Sets 15


Numero de alteración (Ja) Ligeramente alteradas, patinas que

no se ablandan

2

Agua (Jw) Seco 1


(SRF)

Cerca de la superficie, esfuerzos

bajos

2,5


GSI Blocky ,Condiciones regulares de

superficie 55-60

Tabla 11 "GSI Grupo 2"

19

5.3. Grupo 3




20



21


RMR


R compresión uniaxial > 250 Mpa 15

RQD 78.0% 17

Espaciamiento

discontinuidades

0,4 m 10

Persistencia 2 m 4

Apertura 0,5 mm 4

Rugosidad lisa 1

Relleno Blando > 5mm 0

Alteración Moderadamente Alterado 3


RMR 69


Q Barton


Rock Quality Designation (RQD) Buena 78

Numero de sets (Jn) 3 sets + random 12


Numero de alteración (Ja) Ligeramente alteradas, patinas que no

se ablandan

2

Agua (Jw) Seco 1


(SRF)

Cerca de la superficie, esfuerzos bajos 2,5


GSI Blocky, condiciones pobres de superficies 50-55 Tabla 14 "GSI Grupo 3"

22

5.4. Grupo 4




23



24


RMR


R compresión uniaxial 100-250 Mpa 12

RQD 65.5 % 13

Espaciamiento

discontinuidades

0.12 m 8

Persistencia 3.2 m 2

Apertura 2 mm 1

Rugosidad moderadamente rugosa 3

Relleno blando< 5 mm 2

Alteración moderadamente alterado 3


RMR 59

Roca Regular (60-41) Tabla 15 "RMR Grupo 4"

Q Barton


Rock Quality Designation (RQD) calidad regular 65,5

Numero de sets (Jn) 3 sets+ random 12

Numero de rugosidad (Jr) plana, rugosa 1,5

Numero de alteración (Ja) patinas limo arenosas , poca arcilla ,

no se ablandan

3

Agua (Jw) Seco 1


(SRF)

cerca de superficie , esfuerzos bajos 2,5


GSI Blocky , condiciones regulares de superficie 50-60 Tabla 17 "GSI Grupo 4"

25

5.5. Grupo 5




26



RMR

Parámetros Valor Puntaje

R. Compresión uniaxial (Mpa) 100-250 12

RQD (%) 75-90 17

Espaciamiento (m) 0,6-2 15

Persistencia (m) 3 - 10 2

Apertura (mm) 1-5mm 1

Rugosidad Moderadamente Rugosa 1

Relleno Duro>5mm 2

Alteración Moderadamente Alterado 1

Agua subterránea Seco 15

RMR 66

Roca Buena 61-80 Tabla 18 "RMR Grupo 5"

27

Q Barton


RQD Buena 75

Número de sets 4 Sets 15

Número de rugosidad Plana suave 1

Agua Seco (<5L/m) 1

Número de alteración Patinas limo arenosas, poca arcilla, no se

ablandan

3

Factor de reducción por

esfuerzos (SRF)

Cerca de superficie (esfuerzos bajos) 2,5


GSI Blocky ,Condiciones regulares de

superficie 55-60

Tabla 20 "GSI Grupo 5"

28

6. Análisis y discusión

6.1. Análisis y discusión diagramas de dips

Como punto de partida se tiene en conocimiento que la corrección de Terzaghi ajusta la

concentración de los polos en los diagramas realizados, este pondera la frecuencia de

aparición de los polos cuándo la superficie de mapeo no es normal al plano de estructuras

existentes en el macizo rocoso.

Luego en relación al análisis de los diagramas de polos realizados en el software dips se

pueden notar que los sets para cada grupo son:

Grupo Número de sets Observaciones Número de sets encontrado

por grupos (Jn)

1 3 sets + random No hay ponderación 3 sets + random

2 4 sets Con ponderación 4 sets

3 4 sets Con ponderación 3 sets + random

4 Roca desintegrada Con ponderación 3 sets + random

5 4 sets No hay ponderación 4 sets Tabla 21 "Sets en cada grupo"

Se puede notar una concordancia con lo visto en terreno y lo encontrado en los diagramas de

polos con y sin ponderación, salvo el grupo 4 en el cuál se visualiza una gran diferencia en

el número de sets encontrados v/s el número de sets en el diagrama y en el grupo 3 que no es

igual pero tienen cierta concordancia, esto se puede deber a que los que el grupo consideró

random, en realidad correspondían a sets de discontinuidades presenten en el macizo.

También respecto a la ubicación de los sets, se puede ver la existencia de un set en la zona

Norte que es recurrente en todos los diagramas, también se da esto en la zona sur-este; otro

set recurrente se da en la zona oeste, salvo en el grupo 5, este se presenta en todos los grupos;

en los grupos 3, 4 y 5 se puede divisar un set recurrente en la zona noreste, esta recurrencia

no se da en los grupos 1 y 2, se puede deber a la ubicación de cada grupo y la cercanía de

estos a lo largo de la zona de mapeo.

Otro punto a destacar, es que los grupos 1 y 2 poseen una tendencia de sets bastante similar,

en cambio los grupos 3, 4 y 5 poseen tendencia bastante disimiles, aunque existen las

recurrencias antes mencionadas.

29

Según la distribución de los sets de los grupos donde se aplicó la corrección de Terzaghi, se

puede ver en la siguiente tabla la diferencia existente entre su ubicación con la corrección y

sin la corrección:

Sets grupo 1 Trend\Plunge Sin corrección Trend\Plunge Con corrección

1 08\05 08\05

2 114\13 113\13

3 269\43 269\43 Tabla 22 "Ubicación de sets Grupo 1"

En el grupo no se tomaron las medidas de la ventana de mapeo, por lo que no deberían existir

diferencias, aunque se visualiza una, esta se pude deber a algún error computacional.


1 09\51 10\50

2 182\0 182\0

3 120\04 120\04


Aquí se puede notar la diferencia en Trend \Plunge del primer set, esta diferencia se expresa

en un aumento de 1 grado y en cambio en el set 4 un descenso de un grado en el Plunge.


1 353\12 353\12

2 48\04 48\04

3 91\51 91\51


En el grupo 3 no observan diferencias en las medidas de Trend\Plunge al aplicar corrección

de Terzaghi.

30


1 38\03 38\02

2 357\05 357\05

3 132\22 134\22

4 310\66 309\66


Se visualiza una diferencia de 2 grados en el Trend del set 3, de 1 grado en el Trend del set

4 y un aumento de un grado en el Trend del set 5 y disminución de un grado en el Plunge del

mismo.


1 56\10 58\09

2 01\05 01\05

3 131\14 128\15


Aunque no se le aplico la corrección de Terzaghi al grupo 5, se logra notar diferencias en los

valores de los sets, esto puede ser debido a algún error computacional asociado al programa

Dips.

31

6.2. Análisis y discusión tablas de clasificación de macizo

rocoso

Para un mejor análisis de las clasificaciones hechas por los grupos, se realizaron las siguientes

tablas comparativas de resultados por grupo, donde el total corresponde a un promedio

aproximado de los resultados finales obtenidos.

6.2.1. RMR

Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Total

RMR 67 67 69 59 66 65,6

Clasificación Buena Buena Buena Regular Buena Tabla 27 "RMR Comparado"

Según esto se podría sugerir que la zona de análisis posee una clasificación buena de roca,

dado que la mayoría de los resultados y el promedio final se encuentran en la zona de

clasificación II Buena (80-61). Solo un grupo escapa ligeramente de la tendencia, el cual

corresponde al 4, el cual clasifica la roca como regular con una puntuación de 59, esto se

puede deber a el puntaje que se le asignó al RQD (13 en RMR), todos los otros grupos poseen

igual ponderación de RQD (17 en RMR) la cual es mayor. Esta diferencia puede haberse

dado, ya que, se puede haber calculo el RQD en una zona no representativa de la zona o algún

error en la medición.

6.2.2. Q de Barton

Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Total

Q de Barton 0,43 0,97 1,3 1,09 0,67 0,892

Clasificación Muy

mala

Muy

mala

Mala Mala Muy

mala

Muy

mala Tabla 28 "Q de Barton comparado"

Según lo que se puede ver en la tabla comparativa, se tiene una clasificación entre Muy mala

y Mala, y según el promedio de las mediciones cae en el rango de roca Muy mala. La mayoría

de los grupos posee un rango parecido de valores de Q, en cambio el grupo 1 escapa de ese

rango, esto se debe a que la puntuación dada al número de alteraciones fue mayor en relación

con los otros grupos (puntuación de 6); esto se puede deber a errores en la medición o alguna

zona no representativa, aun así, este resultado no cambia mucho el resultado general, dado

que cae dentro del rango de roca muy mala, lo cual se da en dos grupos más (2 y 5).

32

6.2.3. GSI

Grupo

1

Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Total

GSI 60-65 55-60 50-55 50-60 55-60 55-60 Tabla 29 "GSI Comparado"

Según la tabla comparativa, se puede decir que todos los grupos categorizaron la roca como

Blocky, lo cual es una clasificación buena para la roca, también de las tablas se puede ver

que la condición de la superficie de la roca varía entre regular y pobre.

En la siguiente imagen se puede ver la roca expuesta según lo encontrado en el parámetro

GSI.

Ilustración 22 "Roca expuesta Blocky"

6.3. Análisis y discusión final

En general la relación entre los diagramas de polos de los distintos grupos es bastante

parecida, aunque existen ciertos puntos de discordancia; la relación entre los Jn encontrados

por los grupos y los encontrados en Dips, la mayoría son iguales o poseen ciertas diferencias

mínimas, y existe uno solo que escapa de la regla general.

En cuanto a los diagramas se aprecia una “igualdad” de resultados entre GSI y RMR, ya que

categorizan la roca como buena, en cambio, Q de Barton no, esto se debe a que el Q de Barton

integra un castigo por Factor de reducción de esfuerzos in-situ y discontinuidades, lo cual

disminuye la puntuación obtenida y ensucia en cierta manera el resultado final.

33

Otro punto importante de análisis es pasar los ratings obtenidos a un sistema común, esto se

logró aplicando las formulas expuestas en clases las cuales son las siguientes:

Notamos que en base a los datos obtenidos para calcular Q se calcula Q’, así los resultados

obtenidos en comparación con el GSI obtenido se observan en la siguiente tabla:

Q` Q a GSI RMR a

GSI

GSI

Grupo 1 1,07 44,07 62 60-65

Grupo 2 2,43 44,89 62 55-60

Grupo 3 0,10 41,71 64 50-55

Grupo 4 2,73 45,00 54 50-55

Grupo 5 5 45,61 61 55-60

Promedio 2,27 44,26 60,6 54-59

Tabla 30 "Conversión de índices"

Según en la tabla la conversión de Q a GSI entrega una categorización errada del macizo

rocoso lo que implica que no es viable hacer esta conversión, en cambio una conversión de

RMR a GSI nos entrega una categorización bastante más parecida a la calculada en el terreno,

lo que implica que es más viable esa opción.

34

7. Conclusiones

La experiencia en terreno se llevó a cabo satisfactoriamente, lográndose obtener los datos

necesarios para realizar una evaluación geo-técnica del macizo rocoso y lograr clasificarlo

según los distintos ratings vistos en clases. Si bien los datos no son del todo representativos

y algunos fueron tomados no de la mejor forma dado los instrumentos con los que se

contaban, la meteorización a la que puede estar expuesta la superficie y los errores

relacionados con lo humano; logra dar a grandes rasgos luces de lo que podría llegar a verse

al interior y a lo largo de toda la superficie del cerro.

Si bien se obtuvieron resultados concretos en cuanto a métodos de calificación, es necesario

analizarlos y verlos con cautela, dado que, todos ocupan distintos parámetros para clasificar

el macizo rocoso, y puede entrar en confusión al momento de compararlos unos con otros,

por ejemplo, el parámetro Q de Barton ingresa dentro de su calificación características de

diseño, tales como un castigo por taludes en superficie. Así es necesario realizar un ajuste

lineal de los datos para no sobreestimarlos y poder sacarles el máximo de provecho a lo

obtenido.

En cuanto a los resultados obtenidos mediante el software Dips, éste entrego la distribución

espacial y patrones de sets de discontinuidades, los cuales son necesarios para realizar un

análisis cuantitativo y cualitativo del macizo. Estos datos en muchos casos fueron

concordantes con lo visualizado en terreno, salvo una excepción, lo que implica una buena

medición en terreno, y relación estrecha entre los datos entregados y lo encontrado por los

grupos en la experiencia. Así es que en base al análisis hecho anteriormente, se pueden

visualizar a grandes rasgos 4 sets de discontinuidades a lo largo de la ventana de mapeo.

En base a los resultados del análisis de los sistemas de clasificación, se tiene que hay

clasificadores más riesgosos que otros, en el sentido que, algunos son más cautelosos en el

resultado como el Q de Barton, el cual castiga el resultado con características de diseño, lo

que implica que subestima el macizo, el GSI entrega una medición menos cautelosa, vale

decir más moderada del macizo rocoso y el RMR B89 es más riesgoso, dada la calificación

que este daba al macizo rocoso. Así es posible concluir que por simplicidad, se tiene que el

GSI se basa simplemente en observación y la experiencia de la persona que le da ponderación

es éste, en cambio los otros métodos necesitan una mayor cantidad de variables a medir lo

que aumenta su complejidad en relación con GSI, por lo que, el medidor más simple

corresponde al método GSI.

Por lo que finalmente se puede concluir a grandes rasgos que la experiencia logro caracterizar

y calificar el macizo rocoso, y entregar resultados tangibles y cuantitativos de los datos

obtenidos en el terreno.

35

8. Bibliografía

Clase 1 Introducción a la mecánica de rocas, MI4060-1 Mecánica de Rocas 2014,

Segundo Semestre.

Guía terreno, MI4060-1 Mecánica de Rocas 2014, Segundo Semestre.

Clase 8 Clasificación del macizo rocoso, MI4060-1 Mecánica de Rocas 2014,

Segundo Semestre.

Clase Auxiliar 5 Dips, MI4060-1 Mecánica de Rocas 2014, Segundo Semestre.

36

9. Anexos

9.1 Anexo Q de Barton

Tabla 31 "Puntuación Q de Barton"

37

9.2 Anexo RMR B89

PROYECTO

Fecha

Ubicación

Litología

VENTANA DE MAPEO

VALORACIÓN DEL MACIZO ROCOSO – RMRB89

PARÁMETRO RANGO DE VALORES VALORACIÓN

R. COMPRE. UNIAXIAL (MPa) >250 (15) 100-250 (12) 50-100 (7) 25-50 (4) <25(2) <5(1) <1(0)

RQD % 90-100 (20) 75-90 (17) 50-75 (13) 25-50 (8) <25 (3)

ESPACIAMIENTO (m) >2 (20) 0,6-2 (15) 0.2-0.6 (10) 0.06-0.2 (8) < 0.06 (5)

PERSISTENCIA <1m long. (6) 1-3 m Long. (4) 3-10m (2) 10-20 m (1) > 20 m (0)

CONDICIÓN APERTURA Cerrada (6) <0.1mm apert. (5) 0.1-1.0mm (4) 1 - 5 mm (1) > 5 mm (0)

DE RUGOSIDAD Muy rugosa (6) Rugosa (5) Mod. rugosa (3) Lisa (1) Muy lisa (0)

JUNTAS RELLENO Limpia (6) Duro < 5mm (4) Duro> 5mm (2) Blando < 5 mm (2) Blando > 5 mm (0)

ALTERACIÓN Sana (6) Lev. alterado (5) Mod. alterado (3) Alta alteración (1) Descompuesta (0)

AGUA SUBTERRÁNEA Seco (15) Húmedo (10) Mojado (7) Goteo (4) Flujo (0)

VALOR TOTAL RMR (Suma de valoración 1 a 5 ) =

CLASE DE MACIZO ROCOSO

RMR 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 20 - 0

DESCRIPCIÓN I MUY BUENA II BUENA III REGULAR IV MALA V MUY MALA

Tabla 32 "Puntuación RMR"

38

9.3 Anexo GSI

Tabla 33 "Puntuación GSI"

39

9.4 Anexo datos de cada grupo usados en Dips

Dip Dip Dir Dip Dip Dir

44,5 101 39 110

64 95 30 25

38 251 48 84

78 292 32 10

74 291 44 92

50 93 39 110

52 89 31 140

52 210 70 295

83 194 78 291

30 122 58 120

88 187 71 309

89 298 82 199

88 299 40 69

52 88 80 296

88 184 46 46

42 96 50 84

83 185 30 125

70 288 57 81

43 54 66 293

80 293 83 111

46 19

46 201

43 90

42 129

84 188

78 293

81 290

58 36

72 297

44 73

61 76 Tabla 34 "Datos Grupo 1"

40


71 80 89 288

60 79 84 296

65 81 82 295

70 83 82 305

60 81 89 296

80 66 88 294

82 66 88 300

60 70 84 309

56 56 84 315

56 76 39 198

90 82 40 195

70 54 44 195

62 71 28 170

78 62 40 187

58 76 38 183

89 360 34 176

86 359 37 180

89 357 45 197

90 9 40 93

85 197

89,5 184

90 3

89 1,5

90 8

89 177

90 3

89 357

89,5 186

89,5 183

88,5 182


41


88 260 46 77

70 167 80 260

38 35 88 108

88 86 82 175

84 43 36 71

42 270 90 131

84 102 42 265

34 27 90 37

86 235 80 171

36 36 86 70

88 114 87 315

31 67 69 295

38 270 71 290

82 176 70 130

66 26 42 285

76 174 85 265

90 274 30 250

88 291 52 160

52 24 86 308

30 265

70 40

90 55

85 230

76 296

59 138

66 342

34 262

84 110

81 225

60 41

89 136 Tabla 36 "Datos Grupos 3"

42


79 16,5 15 170

79 354 84 178

78 105 88 99

69 65 34 140

80 72 87 217

22 133 31 113

30 120 74 85

23 120 80 352

15 161 76 38

71 306 52 105

62 300 73 283

80 285 80 241

68 318 44 246

59 297 70 52

18 159 85 170

31 142 25 125

69 318 75 250

74 312 30 115

70 233 85 250

70 313

80 219

90 43

26 112

89 34

68 3

80 243

70 332

86 182

33 95

29 164


43


72 314 80 312

76 302 80 78

80 230 89 70

80 238 88 174

84 319 85 231

86 230 70 205

75 305 40 60

80 243 62 130

70 232 42 123

84 320 12 126

80 235 85 247

72 322 81 174

70 230 80 231

75 235 69 289

82 320 89 70

82 235 75 233

78 321 86 174

86 191 76 232

82 185 84 242

84 180

82 183

78 232

70 296

54 280

90 10

81 228

75 86

89 77

21 157

82 67


informe de terreno mecanica de rocas

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