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Pruebas in situ para determinar el estado de esfuerzos y los módulos de deformación en un macizo rocoso para la construcción de un proyecto hidroeléctrico. On-site tests to determine state of stress and modulus of deformability in a rock mass for built an hydroelectric Project. Ulises TALONIA VARGAS 1 , Efraín GALLEGOS MORENO 1 1 Departamento de Mecánica de Rocas e Inyecciones, GEIC, CFE. RESUMEN: Se presenta en el artículo el análisis de los resultados de ensayes de roseta de deformación, gato plano, placa flexible y petite sismique, efectuados dentro de socavones exploratorios ubicados en la margen izquierda del sitio propuesto para la construcción de una presa de concreto compactado con rodillo. El artículo describe el proceso seguido para la ejecución de las pruebas, así como los resultados de cada uno de los ensayes. Los resultados de los ensayes de roseta de deformación, en conjunto con las mediciones de gato plano, llevados a cabo en dos direcciones diferentes, permiten conocer la dirección y la magnitud de los esfuerzos principales que actúan en el macizo rocoso. Los ensayes de placa flexible y los ensayes de petite sismique llevados a cabo en el sitio, permitieron determinar el módulo de deformabilidad del macizo rocoso, y extrapolarlo a una mayor área. Estos valores fueron comparados con los determinados en el laboratorio (realizados en roca intacta) para compararlos con la práctica ingenieril y verificar correlaciones publicadas en la literatura internacional. En ambos casos, el análisis se complementará con la aplicación de clasificaciones geomecánicas que permiten una extrapolación de los valores medidos al resto del macizo rocoso. Estos valores servirán para el diseño de las obras civiles del proyecto hidroeléctrico. ABSTRACT: The analysis of the results of strain rosette, flat jack, flexible plate and sismique petite assays, made within exploratory adits located on the left bank of the proposed construction of a concrete compacted roller dam site is presented in the article. The article describes the process followed for the execution of tests, and the results of each of the assays. The assay results rosette strain, together with flat jack measurements, carried out in two different directions, provide insight into the direction and magnitude of the principal stresses acting on the rock mass. The flexible plate and petite sismique assays conducted on site, allowed to determine the modulus of deformability of the rock mass, and extrapolate to a larger area. These values were compared with those determined in the laboratory (performed on intact rock) for comparison with engineering practice and verify correlations published in the international literature. In both cases, the analysis will be complemented by the application of geomechanical classifications that allow for extrapolation of the measured values to the rest of the rock mass. These values will be used for the design of civil works of hydroelectric project. 1 I NTRODUCCIÓN Para analizar y diseñar las obras civiles que formarán parte de una presa de almacenamiento y generación de SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.

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Pruebas in situ para determinar el estado de esfuerzos y los módulos de deformación en un macizo rocoso para la construcción de un proyecto

hidroeléctrico.On-site tests to determine state of stress and modulus of deformability in a rock mass for built an

hydroelectric Project.

Ulises TALONIA VARGAS1, Efraín GALLEGOS MORENO1

1Departamento de Mecánica de Rocas e Inyecciones, GEIC, CFE.

RESUMEN: Se presenta en el artículo el análisis de los resultados de ensayes de roseta de deformación, gato plano, placa flexible y petite sismique, efectuados dentro de socavones exploratorios ubicados en la margen izquierda del sitio propuesto para la construcción de una presa de concreto compactado con rodillo.El artículo describe el proceso seguido para la ejecución de las pruebas, así como los resultados de cada uno de los ensayes. Los resultados de los ensayes de roseta de deformación, en conjunto con las mediciones de gato plano, llevados a cabo en dos direcciones diferentes, permiten conocer la dirección y la magnitud de los esfuerzos principales que actúan en el macizo rocoso.Los ensayes de placa flexible y los ensayes de petite sismique llevados a cabo en el sitio, permitieron determinar el módulo de deformabilidad del macizo rocoso, y extrapolarlo a una mayor área. Estos valores fueron comparados con los determinados en el laboratorio (realizados en roca intacta) para compararlos con la práctica ingenieril y verificar correlaciones publicadas en la literatura internacional.En ambos casos, el análisis se complementará con la aplicación de clasificaciones geomecánicas que permiten una extrapolación de los valores medidos al resto del macizo rocoso. Estos valores servirán para el diseño de las obras civiles del proyecto hidroeléctrico.

ABSTRACT: The analysis of the results of strain rosette, flat jack, flexible plate and sismique petite assays, made within exploratory adits located on the left bank of the proposed construction of a concrete compacted roller dam site is presented in the article.The article describes the process followed for the execution of tests, and the results of each of the assays. The assay results rosette strain, together with flat jack measurements, carried out in two different directions, provide insight into the direction and magnitude of the principal stresses acting on the rock mass. The flexible plate and petite sismique assays conducted on site, allowed to determine the modulus of deformability of the rock mass, and extrapolate to a larger area. These values were compared with those determined in the laboratory (performed on intact rock) for comparison with engineering practice and verify correlations published in the international literature.In both cases, the analysis will be complemented by the application of geomechanical classifications that allow for extrapolation of the measured values to the rest of the rock mass. These values will be used for the design of civil works of hydroelectric project.

1 INTRODUCCIÓN

Para analizar y diseñar las obras civiles que formarán parte de una presa de almacenamiento y generación de energía eléctrica, es necesario determinar los módulos de deformabilidad del macizo rocoso que la alojará, así como el estado de esfuerzos preexistentes en la masa rocosa. Con base en distintas experiencias de mediciones efectuadas, los esfuerzos horizontales son a menudo diferentes a los correspondientes a los litostáticos.

Un aspecto importante en el diseño de obras sub-terráneas tales como túneles o cavernas, es la deter-minación del estado de esfuerzos actuantes en el si-tio, previo a la excavación, y otro igual de importante es la determinación del estado de esfuerzos induci-dos por la excavación. En esta perspectiva, se re-quiere conocer la respuesta del macizo rocoso a los cambios de esfuerzos generados.

Con base en lo antes expuesto, es posible deter-minar la orientación y geometría de las excavaciones más adecuadas, buscando en lo posible que la di-rección de la abertura más desfavorable se dé en el sentido del esfuerzo principal menor y, la más resis-

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2 Título del trabajo

tente en la dirección del esfuerzo principal mayor ac-tuante.

2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

El Proyecto Hidroeléctrico se ubica en la porción central del estado de Nayarit, aproximadamente a 65 km en línea recta al N-NW de la ciudad de Tepic y a 30 km en línea recta al NW de la Presa Aguamilpa -Solidaridad.

Figura 1. Arreglo de obras del Proyecto hidroeléctrico.

El arreglo de obras del proyecto que se muestra en la Figura 1, contempla una cortina de gravedad de concreto compactado con rodillo (CCR), con co-rona en la cota +245 msnm, una altura del orden de 185 m (a partir del nivel de desplante +60 msnm), una longitud de corona de 894.51 m y un ancho de corona de 8 m. Las obras de desvío consisten en dos ataguías de materiales graduados con núcleo de arcilla, así como de dos túneles de sección portal, ubicados en la margen izquierda del sitio, la casa de máquinas se encuentra al pie de la cortina y en la margen izquierda queda ubicada la obra de exce-dencias.

3 GEOLOGÍA DEL SITIO

Para conocer las condiciones geológicas existentes en el sitio, se llevó a cabo una campaña extensa de exploración tanto directa como indirecta, que identificó la secuencia litológica presente en el sitio.En la zona del proyecto están expuestos dos potentes paquetes de rocas piroclásticas, basculadas hacía aguas arriba del eje de la cortina; la unidad litológica Las Cruces y la unidad Corapan. La zona geológica donde se excavarán las estructuras civiles, pertenecen al miembro superior de la unidad las Cruces (Tm-ic2), compuesto por ignimbritas de composición riolítica, de estructura masiva y textura piroclástica.

La unidad Corapan (Tm-ci1), está conformada por rocas ignimbritas de color gris claro en su parte superior y vítrea rojiza en la inferior, textura piroclástica, fuertemente soldada, estructura compacta, dura, se caracteriza por tener pómez alargadas. Dentro de esta unidad se encuentra la subunidad (Tm-ct1) la cual está conformada por tobas de tono rojo a ocre con pigmentos blancos (posibles plagioclasas) y textura piroclástica.La unidad las Cruces, tiene un espesor definido hasta aproximadamente 100 m por debajo del nivel del cauce, siendo cubierta en ambas márgenes, en las partes más altas por la unidad Corapan, la cual alcanza un espesor en margen izquierda y derecha 45 y 72 m respectivamente.Para conocer la calidad de la roca en el interior del macizo rocoso, se llevó a cabo la excavación de dos socavones exploratorios ubicados sobre la margen izquierda del rio, aproximadamente a la elevación 103.Estas unidades se encuentran afectadas por fallas y fracturas, en algunas de ellas se generaron las condiciones propicias para el emplazamiento de diques de composición diabásica o pórfido andesítico. Las unidades anteriores están cubiertas parcialmente por depósitos no consolidados en forma de suelo residual (Qsr), depósitos de talud (Qdt) y aluvión (Qal).En la Figura 2, se muestra la sección del eje de la boquilla, en la que aparecen las unidades antes descritas.

Figura 2. Sección geológica por el eje de la cortina.

3.1 Geología estructuralEl sitio estudiado para el proyecto hidroeléctrico, se encuentra regido estructuralmente por un sistema de fallamiento regional con orientación NW-SE, el cual presenta una inclinación hacia el SW mayor a los 60°, adicionalmente, se registra en la zona una pseudoestratificación de rumbo NWSE con buzamiento hacia el NE en no más de 22°.Las principales estructuras geológicas que afectan a las unidades de roca expuestas en la margen izquierda, son fallas y fracturas producto de la tectónica regional del sitio que dieron origen a una serie de bloques escalonados; así mismo, se tiene discontinuidades asociadas a planos de estratificación y contactos geológicos.

Las estructuras geológicas más representativas en el sitio son las fallas, PHC1, Las Cruces, Escarpe y Zacatal, estas se distinguen por su extensión y por

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(sólo poner primer autor, ver ejemplo) APELLIDO Inicial del nombre et al. 3

afectar la zona de la cortina; cabe señalar que en estas estructuras existe un marcado patrón estructural de orientación NW-SE, ver Figura 3.

Figura 3. Estructuras geológicas principales.

3.1 Geometría del socavón de exploraciónLa ubicación de la zona de estudio donde se llevaron a cabo las pruebas in situ, se encuentra alojada en el socavón de exploración localizado en la margen izquierda tal como se muestra en la figura 4, su ubicación va orientada con respecto al eje de la cortina y se encuentra a una elevación promedio de 103 msnm.

El acceso principal cuenta con una longitud de 95 m; llegando a esta distancia, se encuentra con un crucero el cual se divide en dos ramales, un izquierdo y un derecho, el ramal izquierdo cuenta con una longitud de 40 m, mientras que en el ramal derecho la longitud es de 190 m, siendo este, el ramal más grande del socavón.

Por otro lado se encuentran tres nichos de exploración que van ligados al acceso principal y a los ramales, el primer nicho se encuentra en la tabla derecha del acceso principal, este se encuentra ubicado en el cadenamiento 0+055; así mismo, el nicho 2 se encuentra posicionado en la tabla izquierda del ramal izquierdo en el cadenamiento 0+015 y finalmente en el ramal derecho se encuentra el nicho tres ubicado en el cadenamiento 0+185 en la tabla derecha, cabe señalar que cada nicho cuenta con aproximadamente 15 m de profundidad.

4 PROPIEDADES DE LA ROCA INTACTA

Con el objetivo de identificar las propiedades del ma-cizo rocoso, se seleccionaron muestras de roca in-tacta recuperadas de barrenos de exploración. Par-tiendo de los ensayes analizados en el laboratorio, se definieron las propiedades índice y los paráme-

tros de resistencia de la roca intacta de acuerdo con el criterio de Deere y Miller (referencia 1), los resulta-dos de los ensayes realizados se presentan en las tablas 1, 2 y 3.

Figura 4. Geometría en planta del socavón de exploración.

Tabla 1.Valores promedio de ensayes de laboratorio de la Unidad Corapan (Tm-ci1).

Ensaye PromedioCompresión simple (MPa) 49Tensión indirecta (MPa) 8Módulo tangente Et50 (MPa) 17876Clasificación Deere y Miller DMPeso volumétrico saturado (kN/m3) 22.1Peso volumétrico ambiente (kN/m3) 20.7Contenido de agua (%) 8.5

Tabla 2.Valores promedio de ensayes de laboratorio de la Unidad Corapan (Tm-ct1).

Ensaye PromedioCompresión simple (MPa) 73Resistencia a tensión (MPa) 8Módulo tangente Et50 (MPa) 16706Clasificación Deere y Miller CMPeso volumétrico saturado (kN/m3) 24.0Peso volumétrico ambiente (kN/m3) 23.5Contenido de agua (%) 2.5

Tabla 3.Valores promedio de ensayes de laboratorio de Unidad Las Cruces (Tm-ic2).

Ensaye PromedioCompresión simple (MPa) 95Resistencia a tensión (MPa) 10Módulo tangente Et50 (MPa) 19103Clasificación Deere y Miller CMPeso volumétrico saturado (kN/m3) 22.9Peso volumétrico ambiente (kN/m3) 21.4Contenido de agua (%) 5.0

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4 Título del trabajo

5 PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO

Con la finalidad de definir las propiedades del maci-zo rocoso, se llevaron a cabo ensayes in situ y se correlacionaron con los ensayes de laboratorio, con apoyo en clasificaciones geomecánicas que permi-tieron extrapolar los resultados de estas propiedades al resto del macizo rocoso. En este trabajo, se da énfasis a los resultados de deformabilidad en la uni-dad las Cruces (Tm-ic2), y se presentan los resulta-dos del estado de esfuerzos para esta misma uni-dad.

5.1 Ensayes in situ

Los trabajos ejecutados en el sitio, fueron los ensayes de roseta de deformación, gato plano, placa flexible y petite sismique, en función de estos ensayes se definió el módulo de deformabilidad y el estado de esfuerzos al que está sometido el macizo rocoso, a continuación se explica el proceso seguido para la ejecución de las pruebas.

5.1.1Ensaye de roseta de Deformación

El ensaye de roseta de deformación tiene por objeto determinar la dirección y la magnitud de las deformaciones principales mayor y menor (Ɛ1 y Ɛ3) y a partir de ellas, conocer la orientación de las direcciones de los esfuerzos principales (σ1 y σ3) preexistentes en el macizo rocoso.Los ensayes de roseta de deformación se llevaron a cabo sobre las paredes del socavón, en sitios representativos y para ello se preparó una superficie plana y lisa, evitando cualquier tipo de discontinuidad. En la Figura 5, se muestra la ubicación de los sitios de prueba.

Figura 5. Localización de pruebas de roseta de deformación.

La finalidad de este ensaye es originar una relaja-ción o liberación de esfuerzos en una parte del maci-zo rocoso, por lo que la prueba consiste en colocar

alrededor de un punto, pijas de medición según di-recciones radiales a 45°; posteriormente se realiza una ranura concéntrica que provoca una liberación de esfuerzos en el sitio ensayado.

La roseta se forma al colocar cuatro líneas de medi-ción, orientadas con 45° de diferencia entre ellas, respecto a las manecillas del reloj. Cada línea tiene una longitud base de 150 mm, tal como se muestra en la Figura 6.

Las deformaciones longitudinales se determinan me-diante la diferencia de distancias de las pijas antes y después de realizar la ranura. Para tal medición se utiliza un indicador de carátula (micrómetro) de 0.001 mm de precisión y un escantillón que sirve como guía y ajuste de las pijas.

Figura 6. Líneas de relajación de esfuerzos (cortesía CFE)

En la tabla 4, se presenta el resumen de los ensayes de roseta efectuados en el socavón exploratorio.

Tabla 4. Localización de pruebas de roseta

Prueba de roseta Ubicación de tabla LocalizaciónI Izquierda Nicho 1, cad. 0+009Il Izquierda Nicho 2, cad. 0+008Ill Izquierda Nicho 3, cad. 0+008

5.1.2Ensaye de gato plano

El objetivo de la prueba de gato plano es determi-nar la magnitud de los esfuerzos principales (σ1 y σ3) y los módulos de deformabilidad en el macizo rocoso. Cabe señalar, que los esfuerzos medidos corresponden al estado actual de esfuerzos modifi-cados por la excavación.

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(sólo poner primer autor, ver ejemplo) APELLIDO Inicial del nombre et al. 5

La ejecución de la prueba de gato plano se reali-za sobre las paredes del socavón, en una superficie limpia y uniformizada en la cual se retira localmente la roca descomprimida. El ensaye se realiza efec-tuando para ello una liberación de esfuerzos a tra-vés de una ranura en el macizo rocoso, orientada de acuerdo con los resultados de los ensayes de roseta. Esta ranura origina en el macizo rocoso una serie de deformaciones transversales a ella, que tienden a cerrarla. En la Figura 7, se muestra en planta la posición de los sitios ensayados con el gato plano y en la Tabla 5 se indica la localización de los sitios de prueba, respecto a cada nicho ex-ploratorio.

Figura 7. Localización de pruebas de gato plano.

Tabla 5. Localización de pruebas de gato plano dentro del socavón de exploración, todas en tabla izquierda.

Prueba de gato Plano

Localización

I Nicho 1, cadenamiento 0+007Il Nicho 1, cadenamiento 0+011Ill Nicho 2, cadenamiento 0+006IV Nicho 2, cadenamiento 0+010V Nicho 3, cadenamiento 0+006VI Nicho 3, cadenamiento 0+010

Tomando como referencia las direcciones princi-pales arrojadas por las pruebas de roseta de defor-mación, se posiciona la ranura donde entra la celda de gato plano en dirección perpendicular a la direc-ción del esfuerzo principal mayor y otro a 90° que corresponde con el esfuerzo principal menor; así mismo, la ubicación de los ensayes son localizados cerca del área en donde se ejecutaron las pruebas de roseta de deformación.

Siguiendo la dirección del esfuerzo principal, se colocan ocho pijas de medición distribuidas simétri-camente al eje del gato plano. Las lecturas iniciales son tomadas una vez terminada la colocación de las pijas; cabe señalar, que la lectura registrada

aun no es afectada por ningún efecto de liberación de esfuerzos. Posteriormente, se realiza la perfora-ción de la ranura de aproximadamente 42 x 42 cm en la tabla del socavón. Después de haber termina-do la ranuración se lleva el registro de las deforma-ciones finales inducidas por la liberación de esfuer-zos.

Figura 8. Medición de deformaciones con escantillón, (cortesía de CFE).

Figura 9. Celda de gato plano ahogada en ranura, (cortesía de CFE).

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6 Título del trabajo

En la Figura 8 se muestra la ranura efectuada y el equipo empleado en la medición de las deforma-ciones, mientras que la Figura 9, muestra la celda ahogada en el terreno así como las líneas de medi-ciones tomadas como base.

Una vez llevado el registro de las deformaciones finales y verificar que los datos son repetitivos, de manera que se garantice que las deformaciones han cesado, se introduce en la ranura la celda de gato plano de sección cuadrada ahogada en morte-ro; cabe señalar, que la resistencia del mortero debe ser igual o similar a la de la roca, esto garan-tiza una buena distribución de cargas al momento que se aplique presión a la celda de gato plano.Finalmente con ayuda de equipo hidráulico se apli-ca presión a la celda de carga hasta que las defor-maciones registradas se recuperen, a dicha pre-sión se le llama presión de cancelación, la cual con la aplicación de ajustes de forma, se traduce en el esfuerzo normal actuante sobre el plano de la ranu-ra.

5.1.3Ensaye de placa flexible

La prueba de placa flexible determina el módulo de deformabilidad estático del macizo rocoso para un cierto nivel de esfuerzos, la ejecución de esta prueba consiste en aplicar presiones en ciclos de carga y descarga.

Figura 10. Localización de pruebas de placa flexible a lo largo del socavón de exploración.

En la Figura 10, se muestra la localización de los sitios en los que se llevó a cabo cada una de las pruebas y en la Tabla 6, se muestran la posición y la ubicación de cada uno de los sitios de prueba.

Los sitios de prueba se trabajan eliminando la roca suelta y nivelando las irregularidades con mortero para dejar una superficie plana y lisa. Los puntos de medición de deformación se colocan a una profundidad de 0.30m, 0.60m y 0.90m dentro de la roca para eliminar el efecto de descompresión superficial de la misma.

Para definir el módulo de deformabilidad en el si-tio, se aplica carga en direcciones preferenciales, ya sea de forma horizontal o vertical con la ayuda de una bomba y gatos hidráulicos, placas de acero, celdas de carga, indicadores de caratula (micrómetros), barras de medición, coples y niples.

Tabla 6. Localización de prueba de placa flexible dentro del socavón de exploración.

Prueba de placa flexible

Sentido Localización

I Vertical Nicho 1, cad. 0+008Il Horizontal Nicho 3, cad. 0+005Ill Vertical Nicho 3, cad. 0+010

Utilizando los dispositivos hidráulicos, se aplica presión hacia las celdas de carga, las cuales trabajan en conjunto con los gatos hidráulicos, coples, niples y las placas de acero. Esta presión se ve concentrada en ambas áreas de las placas localizadas en los extremos de la prueba dando origen a un esfuerzo a la compresión. Derivado de estos esfuerzos inducidos, las barras de medición registran los desplazamientos por medio de los indicadores de carátula que han sido colocados para el registro de tales eventos.

Figura 11. Habilitado de Prueba de placa flexible Horizontal en nicho 3. Se observan tres celdas de carga recargadas sobre placa de acero, así como las barras de medición (cortesía de CFE).

En la Figura 11, se presenta el proceso de montaje de las celdas en una prueba de placa horizontal, mientras que en la Figura 12, se presenta el arre-glo y montaje de una prueba de placa flexible en posición vertical.

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(sólo poner primer autor, ver ejemplo) APELLIDO Inicial del nombre et al. 7

Figura 12. Prueba de placa flexible vertical (cortesía de CFE).

5.1.4Ensaye de petite sismique

Como parte de los trabajos de exploración indirecta, y con la finalidad de conocer un mayor área de influencia, se realizaron varios tendidos de geofísica sobre las tablas de la excavación, mediante el cual se determinó el módulo de Young (E) obtenido a partir de las pruebas de “petite sismique” efectuados en las paredes del socavón. Por cada tramo de prueba se indican dos valores de velocidad de onda primaria y módulo de Young, los más bajos corresponden a roca que es la capa descomprimida o la parte superficial de la pared que presenta descompresión derivado del procedimiento de excavación y los valores más altos son los que se podrían considerar representativos del macizo rocoso no perturbado.

5.2 Resultados de los ensayes in situ

La ejecución de la prueba de roseta de deformación, denota que la dirección del esfuerzo principal mayor se encuentra entre los -15 y + 17° de inclinación con respecto a la vertical y la relación de esfuerzos principales medida es del or-den de 0.55. Esto indica que el macizo rocoso en la zona de prueba se encuentra regido por un estado de esfuerzos litostáticos y que los esfuerzos horizontales son del orden del 0.6 de los verticales.

Los módulos de deformabilidad obtenidos a partir de la prueba de gato plano, placa flexible y petite sismique se muestran en la Tabla 7.

Tabla 7.Resultados de ensayes de deformabilidad in situ para la Unidad Las Cruces (Tm-ic2).

Ensaye Resultado

placa flexible vertical 21.9 GPa

placa flexible horizontal 22.6 GPaGeofísica (petite) sana 19.7 GPaGeofísica (petite) alterada 5.9 Gpagato plano 6.6 GPa

Con base en los sondeos de barrenación de exploración realizados en la margen, se determinó que el índice de calidad de la roca (RQD) para la unidad las Cruces, presenta un valor promedio de 89%, con una recuperación promedio de 98%, con lo cual el macizo rocoso es de buena calidad con base en el criterio de Deere.Los resultados de los ensayes de roseta de defor-mación, indican una buena concordancia con las direcciones de esfuerzos principales medidos, dado que la zona en la que fueron medidos corres-ponde con un bloque estructural que está delimita-do por condiciones geológico estructurales.Se observa una correspondencia de los esfuerzos litostáticos, con lo que los esfuerzos verticales son del orden de 2 MPa, y el horizontal es de 1.1 MPa, con una ligera inclinación, asociada a la configura-ción topográfica de la ladera en la que se llevaron a cabo los ensayes.Los módulos de deformabilidad del macizo rocoso medidos con placa flexible corresponden razona-blemente con los determinados a partir de los en-sayes de petite sismique para el macizo rocoso sano mientras que los resultados de los ensayes de gato plano, corresponden adecuadamente con los resultados de los ensayes de petite para la zona alterada.

5.3 Clasificación geomecánica de la unidad Tm-ic2

Con la finalidad de conocer la variación espacial del comportamiento geomecánico del macizo roco-so, se llevó a cabo la clasificación geomecánica del macizo rocoso, de acuerdo con el criterio del rock mass rating en su versión 1989 (referencia 2). La clasificación geomecánica del macizo rocoso de la Unidad Las Cruces (Tm-ic2), arrojo como resultado un macizo de clase II con un valor medio de RMR=73, con lo que se trata de un macizo rocoso de buena calidad y este resultado es congruente con el medido a través del índice de calidad de la roca.

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8 Título del trabajo

A partir de la clasificación geomecánica se verificó el resultado del módulo de deformabilidad del ma-cizo rocoso, así como el factor de reducción del módulo, encontrando que la expresión de Verman (referencia 2), es la que presenta el valor del mó-dulo que mejor se acerca al obtenido a partir de los ensayes in situ.El valor del módulo obtenido con la expresión de Verman es de 20.5 GPa, contra un valor de 22.6 GPa, es decir una diferencia menor al 10%, mien-tras que la relación de Mitri (referencia 2) da un factor de reducción del módulo de 0.87, con lo cual se tiene un módulo del macizo rocoso de 16.7 GPa, es decir muestra una diferencia mayor del 25%.Es importante mencionar que se revisaron varias correlaciones para evaluar la que mejor se aseme-ja al valor medido en campo.

6 CONCLUSIONES

La determinación de la dirección de los esfuerzos principales actuantes en un macizo rocoso medidos a partir de los ensayes de roseta y gato plano, es una metodología que requiere de un gran cuidado durante su ejecución y debe complementarse con ensayes adicionales y un buen juicio ingenieril.

Para este sitio, se determinó que los esfuerzos actuantes corresponden prácticamente con los litostáticos, con desviaciones dentro de los 15° grados respecto a la vertical. La relación de esfuerzos principales es muy cercana a 0.6 (3 vs 1) y en gran medida está asociado con la morfología de la ladera en la que se realizaron los ensayes. Estos valores se corroboraron con la magnitud de los esfuerzos medidos mediante la técnica del gato plano; los esfuerzos verticales son del orden de los dos megapascales, mientras que los esfuerzos seudohorizontales son del orden de 1.1 MPa.

Para la unidad las Cruces (Tm-Ic2), la relación de módulos Em/Et50 (módulo del macizo/módulo de roca intacta) es muy cercana a la unidad, y está asociado asociado con valores de calidad altos (RQD = 89%) y con ello el macizo rocoso tiene un comportamiento de una roca densa con recuperaciones prácticamente recuperables.

La aplicación de la técnica del petite sismique, permite verificar la homogeneidad del macizo rocoso, y con base en ello, es posible extrapolar los valores de módulo estático al resto del macizo rocoso.

El empleo de las clasificaciones geomecánicas así como el uso de la técnica del petite sismique, permiten la extrapolación de resultados a una gran parte del macizo rocoso. Los resultados de deformabilidad muestran una gran correspondencia entre los resultados de la placa flexible y los de

petite, además de que la correlación con la clasificación geomecáncia del macizo rocoso en conjunto con la expresión de Verman, muestran una gran concordancia y puede ser aplicado al resto del macizo.

En el caso de la correlación entre los valores del módulo de deformabilidad determinado a partir de la clasificación geomecánica de Bieniawski, y los medidos in situ, se observó que al aplicar diversas ecuaciones presentan cierta dispersión y sólo la de Verman fue la que dio un resultado muy cercano al real. De aquí se desprende como una conclusión interesante que cada correlación tiene su rango de aplicabilidad y que en cada sitio, debe buscarse la que mejor represente las condiciones o bien la que proporcione los resultados más cercanos a los valores médicos. Como una primera aproximación, el valor obtenido a partir de la correlación de Mitri, da una idea del orden de magnitud que puede esperarse.

La determinación de los parámetros requeridos para diseño, es siempre un aspecto que debe verificarse con ensayes in situ, sobre todo para obras de gran envergadura, en el que se justifica la aplicación de este tipo de ensayes.

Referencias.1. Zienkiewiks S. 1966, Mecánica de rocas en

la ingeniería práctica.2. Singh B. and R. K. Goel. 1999, Rock mass

classification.3. Alemán V. J.D. 2013, Informe geotécnico de

los estudios de campo y laboratorio para el P. H. Las cruces, Nayarit.

4. Departamento de mecánica de rocas. 2010. Procedimiento interno de la CFE para la determinación del estado de esfuerzos mediante el ensaye de roseta de deformación.

5. Departamento de mecánica de rocas. 2010. Procedimiento interno de la CFE para la determinación del módulo de deformabilidad mediante el ensaye de placa flexible.

6. Departamento de mecánica de rocas. 2010. Procedimiento interno de la CFE para la determinación de esfuerzos internos mediante el ensaye de gato plano.

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