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Clasificaciones geomecánicas
Objetivo:
•
•
evaluar la competición del macizo rocoso a partir de observaciones en el
campo y ensayos sencillos
definir las necesidades de sostenimientos
Metodología:
•
se intenta dividir el macizo en grupos de comportamiento similar
Clasificaciones existentes:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
R. Q. D.
R. M. R. (Bieniawski)
S. M. R. (Romana)
Q (Barton et al.)
Terzaghi
R. S. R. (Wickham et al.)
Protodyakonov
Lauffer
Louis
Índice de calidad de las rocas, RQD
•
•
“rock quality designation” Deree et al. (1967)
Se basa en la recuperación modificada de un testigo
(El porcentaje de la recuperación del testigo de un sondeo)
Depende indirectamente del número de fracturas y del grado de la alteración
del macizo rocoso
 Se cuenta solamente fragmentos iguales o superiores a 100 mm de longitud.
 El diámetro del testigo tiene que ser igual o superior a 57.4 mm y tiene que ser perforado
con un doble tubo de extracción de testigo.
RQD =
Σ (longitud _ fragmentos _ > 10cm)
x100
longitud _ total _ perforada
RQD (%)
Calidad de roca
< 25
muy mala
25 - 50
mala
50 - 75
regular
75 - 90
buena
90 - 100
excelente
Ejemplos:
RQD = 100
RQD < 100
 Formula alternativa (cuando no hay sondeos):
RQD = 115 − 3.3J v
Jv : numero de juntas identificadas en el macizo rocoso por m3
Clasificación de Bieniawski (R.M.R.)
“rock mass rating”
Z. T. Bieniawski (1979)
Se valora una serie de parámetros:
(1) Resistencia del material intacto
(ensayo carga puntual o compresión simple)
(2) R.Q.D.
(3) Distancia entre las discontinuidades
(4) Condición de las discontinuidades
(5) Agua subterránea
valor máximo = 15
valor máximo = 20
valor máximo = 20
valor máximo = 30
valor máximo = 15
RMR = (1) + (2) + (3) + (4) + (5)
Clasificación de RMR (oscila entre 0 y 100):
Clase
I
II
III
IV
V
Calidad de roca
muy buena
buena
regular
mala
muy mala
RMR
81 – 100
61 – 80
41 – 60
21 – 40
0 - 20
Clasificación adaptada de Bieniawski para taludes (SMR)
M. Romana Ruiz (1992)
SMR incluye cuatro factores de ajuste:
Factor de ajuste de las juntas
F1: depende del paralelismo entre el rumbo de las juntas y de la cara del talud.
F2: depende del buzamiento de la junta en la rotura plana.
F3: refleja la relación entre los buzamientos de la junta y el talud.
Factor de ajuste según el método de excavación
F4: establecido empíricamente
SMR = RMR − (F1 ⋅ F2 ⋅ F3 ) + F4
Paràmetres del Rock Mass Rating (Bieniawski, 1979)
Paràmetre
Resistè Índex de
> 10 MPa
4-10 MPa
ncia de càrrega
1 la
puntual
roca
Resistènc > 250 MPa 100-250 MPa
intacta
ia
a
compress
ió simple
valor
15
12
2 Qualitat
del
90-100%
75-90%
testimoni
RQD
valor
20
17
3 Espaiat de les
> 2m
0,6-2 m
discontinuïtats
valor
20
15
Estat de les
Superfícies
Superfícies
discontinuïtats
molt rugoses
lleument
No
rugoses
4
contínues
Separació <
Paret
1mm
inalterada Paret lleument
alterada
valor
30
25
Flux per 10
cap
< 10 litres/min
m de túnel
Aigua Relació
5 subterr Paigua/P
0
0-0,1
ània
principal
Condicions Completame
Humit
Generals
nt sec
valor
15
10
Rang de valors
2-4 MPa
1-2 MPa
50-100 MPa
25-50 MPa
7
50-75%
4
25-50%
13
0,2-0,6 m
8
6-20 cm
10
Superfícies
lleument
rugoses
Separació <
1mm
Paret molt
alterada
20
10-25
litres/min
525
MP
a
2
1-5 < 1
MP MPa
a
1
<25%
0
3
< 6 cm
8
5
Superfícies
Rebliment tou >
estriades o
5 mm de gruix
rebliment <
o
5mm gruix o
separació > 5
separació 1-5
mm
mm
Contínues
Contínues
10
0
25-125
> 125 litres/min
litres/min
0,1-0,2
0,2-0,5
> 0,5
Moll
Degotant
Rajant
7
4
0
Clasificación de Bieniawski (R.M.R.)
Valores del RMR (según Romana 1992)
Valores del SMR (Romana 1992)
Índice Q de Barton (rock mass quality)
(Barton et al. 1974)
Se hace una valoración con un índice Q a partir de valores de diferentes parámetros:
Q=
RQD
Jn
Jr
Ja
Jw
SRF

Jn ,
Jr
y
Ja
más desfavorables.
RQD J r J w
⋅
⋅
J n J a SRF
Índice de calidad de la roca
número de familias
coeficiente de rugosidad de la junta
coeficiente de alteración de la junta
coeficiente reductor por la presencia de agua
factor reductor por tensiones en el macizo rocoso
se
aplican
a
las
juntas
estructuralmente
Clasificación de Q (oscila entre 0.001 y 1000)
Q (rock mass quality)
0.001 – 0.01
0.01 – 0.1
0.1 – 1.0
1.0 – 4
4 – 10
10 – 40
40 – 100
100 – 400
400 - 1000
valoración
excepcionalmente mala
extremadamente mala
muy mala
mala
regular
buena
muy buena
extremadamente buena
excepcionalmente buena
Q de Barton: Estimación de los parámetros
Jn
número de familias
Roca masiva
Una familia de juntas
Id. con otras juntas ocasionales
Dos familias de juntas
Id. con otras juntas ocasionales
Tres familias de juntas
Id. con otras juntas ocasionales
Cuatro o más familias, roca muy fracturada
Roca triturada
valor
0.5 – 1
2
3
4
6
9
12
15
20
Jr
coeficiente de rugosidad de la junta
Juntas rellenas
Juntas limpias
Discontinuas
Onduladas, rugosas
Onduladas, lisas
Planas, rugosas
Planas, lisas
Lisos o espejos de falla
Ondulados
Planos
valor
1
Ja
coeficiente de alteración de la junta
Juntas de paredes sanas
Ligera alteración
Alteraciones arcillosas
Con detritus arenosos
Con detritus arcillosos pre-consolidados
Id. Poco consolidados
Id. Expanivos
Milonitos de roca y arcilla
Milonitos de arcilla limosa
Milonitos arcillosos-gruesos
valor
0.75 – 1
2
4
4
6
8
8 – 12
6 – 12
5
10 - 20
4
3
2
1.5
1
1.5
0.5
Jw coeficiente reductor por la presencia de agua
Excavaciones secas o con <5 l/min localmente
Afluencia media con lavado de algunas juntas
Afluencia importante por juntas limpias
Id. Con lavado de juntas
Afluencia excepcional inicial, decreciente con el tiempo
Id. mantenida
SRF
Zonas débiles:
Multitud de zonas débiles o milonitos
Zonas débiles aisladas, con arcilla o roca descompuesta
(cobertura  50 m)
Id. con cobertura > 50 m
Abundantes zonas débiles en roca competente
Zonas débiles aisladas en roca competente
(cobertura  50 m)
Id. con cobertura > 50 m
Roca competente
Pequeña cobertura
Cobertura media
Gran cobertura
Terreno fluyente
Con bajas presiones
Con altas presiones
Terreno expansivo
Con presión de hinchamiento moderada
Con presión de hinchamiento alta
valor
1
0.66
0.5
0.33
0.2 – 0.1
0.1 – 0.05
Valor
10
5
2.5
7.5
5
2.5
2.5
1
0.5 – 2
5 – 10
10 – 20
5 – 10
10 - 15
Índice Q de Barton
Correlaciones entre las clasificaciones de
Bieniawski (RMR) y Barton (Q)
RMR = 9 ln Q +44
Bieniawski (1976)
RMR = 13.5 log Q + 43
Rutledge (1978)
Correlación entre RMR, Q y el Módulo de deformación in-situ
Clasificación para túneles
Terzaghi (1946):
Estimación de la carga del terreno (todas las distancias en pies)
Tipo
1
2
Condiciones de la roca
Dura y intacta
Estratificada o
esquistosa dura
Hp (carga del terreno)
0
0 a 0.5·B
3
Masiva,
moderadamente fisurada
0 a 0.25·B
4*
Moderadamente fragmentada y
fisurada
0.25·B a 0.35·(B+Ht)
5*
Muy fragmentada
y fisurada
0.35·(B+Ht) a
1.1·(B+Ht)
6*
Completamente trinchada
1.1·(B+Ht)
7
Prensada,
profundidad moderada
1.1·(B+Ht) a
2.1·(B+Ht)
Prensada
2.1·(B+Ht) a
4.5·(B+Ht)
8
9
grande profundidad
Expansiva
Hasta 250 pies,
independientemente del valor de
(B+Ht)
* Si el túnel está sobre el nivel freático, la carga puede ser reducida un 50 % para los tipos 4 - 6.