Roca. - JSVSL

GEOLOGIA APLICADA
TEMA 3.- SUELOS,
ROCAS Y MACIZOS
ROCOSOS
JESUS SÁNCHEZ VIZCAÍNO
Suelos
• Suelo: Agregados naturales de granos
minerales unidos por fuerzas de contacto
(cohesión) normales y tangenciales a las
superficies de las partículas adyacentes
(débiles), separables por medios mecánicos de
poca energía o por agitación en agua.
• En ingeniería acepción más amplia: Todo material
suelto y fácilmente excavable(ripable). Puede
por ello tratarse tanto de un sedimento como de un
suelo en sentido estricto.
• En ingeniería lo que no es roca es suelo.
• En ingeniería suelo es aquel material que es
rippable.
Suelos
• Suelo: Agregados naturales de granos
minerales unidos por fuerzas de contacto
(cohesión) normales y tangenciales a las
superficies de las partículas adyacentes
(débiles), separables por medios mecánicos de
poca energía o por agitación en agua.
• En ingeniería acepción más amplia: Todo material
suelto y fácilmente excavable(ripable). Puede
por ello tratarse tanto de un sedimento como de un
suelo en sentido estricto.
• En ingeniería lo que no es roca es suelo.
• En ingeniería suelo es aquel material que es
rippable.
Suelos
• Rippabilidad: Característica geotécnica vinculada
a la resistencia a la rotura de un terreno.
• Rippar refiere a romper con las uñas del ripper
(del gancho del camión bulldozer) el suelo de
rocas.
•
Según la resistencia a la rotura, un suelo se
clasifica en:
• De voladura: material de difícil excavación (100 a
250 MPa)
• Ripable: material excavable a ripable (20 a 100
MPa)
• Blando: material ripable (menos de 20 MPa).
Características.
Es un sistema articulado de sólidos de diverso origen o
composición, que pueden considerarse indeformables.
Tiene una granulometría variable entre centímetros y
micras. Las partículas más finas son de origen químico.
Tienen una estructura y fábrica diferente en función del
origen de los minerales.
Poseen un volumen importante en poros o huecos,
rellenos por agua(suelo saturado), agua y aire(suelo
semisaturado) o solo por aire(suelo seco).
Las deformaciones del conjunto del suelo se producen
por giros y deslizamientos relativos de las partículas y
por expulsión de agua y aire.
Propiedades de los Suelos.
Textura: Proporción relativa de los tamaños de diámetro
de las partículas individuales que constituyen un suelo.
Está íntimamente ligada a propiedades como Cohesión y
Permeabilidad.
Estructura:Forma de Unión o de agregación de los
granos minerales. Distinguimos:
Grumosa, poliédrica, columnar(prismática) y laminar.
Color:Condicionado por la composición y el grado de
meteorización.
Negruzco(gris oscuro), pardo(amarillo-rojo), blanco,
verde(azul).
Diagrama de Textura de los Suelos.K.W:Butzer
Estructuras Características de los Suelos.
Tipos de Suelo según su Origen.
Autoctonos: Regolit@s o Suelos Residuales.
Alóctonos: han sufrido erosión, transporte y sedimentación:
Regolita Transportada o Sedimentos.
Orgánicos: Descomposición de materia orgánica in situ.
Aluviales: Transporte y depósito en los ríos.
Coluviales: Transporte por gravedad.
Eólicos: Transporte por el viento.
Glaciares: Transporte en los glaciares.
Volcánico: alteración de Materiales volcánicos (cenizas, lavas, etc).
Evaporíticos: Evaporación de agua cargada de sales.
Residuales: Meteorización de la roca madre (in situ). Suelos edáficos
Rellenos: Depósitos de origen antrópico.
ROCA-MACIZO ROCOSO
ROCA: es una porción de suficiente entidad de la litosfera
terrestre o de cualquier cuerpo planetario en la que se
mantienen sus propiedades en toda su superficie.
Rocas: son agregados naturales duros y compactos de
partículas minerales con fuertes uniones cohesivas
permanentes que habitualmente se consideran un sistema
continuo.
TIPOS:
Polimineral: asociación o agregado de dos o más minerales,
normalmente cristalizados.
Monomineral: constituida por una sola especie minera mineral,
siempre que tenga entidad volumétrica suficiente o morfológica.
Es una asociación de cristales de una especie mineral.
Dentro de del concepto de roca podemos incluir al hielo, el
carbón y el petróleo.
ROCA-MACIZO ROCOSO
• MACIZO ROCOSO: consideramos no sólo el
material que lo constituye (Matriz Rocosa) sino
también sus discontinuidades, alteraciones,
propiedades en conjunto, etc. Puede estar
constituido por varias rocas asociadas.
• Macizo rocoso: Matriz rocosa (material) +
Discontinuidades + capa alterada (regolito, suelo)
+ Agua
• La Roca debe ser homogénea e isótropa.
Concepto geológico.
• El Macizo rocoso es heterogéneo y anisótropo.
Concepto Ingenieril.
2.- CARACTERÍSTICAS
EXTERNAS DE LAS ROCAS.
• Las rocas son homogéneas en su composición
(dentro de un rango de variabilidad) en toda su
superficie e incluso en todo su volumen.
Normalmente presentan discontinuidades que
hacen que presenten cierto grado de
inhomogeneidad. Por el contrario, el macizo
rocoso siempre es inhomogeneo.
• Las discontinuidades son superficies o planos
de debilidad que separan bloques de matriz
rocosa o roca intacta o roca sana.
• Las discontinuidades suelen ser más
abundantes en la superficie de la roca o del
macizo rocoso y disminuir hacia el interior.
2.- CARACTERÍSTICAS
EXTERNAS DE LAS ROCAS.
• Tipos de discontinuidades:
• Microscópicas: diferencia en el tamaño de grano de los
minerales, diferente ordenación de los mismos,
microfisuras, etc.
• Macroscópicas: de gran tamaño. Fundamentalmente son
planos de debilidad o de rotura de las rocas que se
originan al consolidarse las mismas o por esfuerzos
posteriores dirigidos (tectónicos) o por la orientación o
disposición de cierto tipo de minerales. En general se
denominan discontinuidades. Hay varios tipos:
–
–
–
–
–
Fisura: rotura no abierta.
Diaclasa: rotura abierta pero sin movimiento o desplazamiento.
Fractura o falla: Rotura abierta con desplazamiento.
Plano de estratificación (R. sedimentarias).
Esquistosidad (R. metamórficas).
3.CARACTERÍSTICAS
FÍSICAS Y
MECÁNICAS DE LA
MATRIZ ROCOSA.
Propiedades.
Goodman 1980
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE
LA MATRIZ ROCOSA. Goodman 1980
• 1.- Mineralogía, Textura (Estudio petrográfico) y
Estructura de la Matriz Rocosa.
• Permite conocer la composición mineralógica, tamaños
de los mismos, textura, orientación, alteración, porosidad
y microfisuración.
• Identificación correcta de la roca. Existencia de minerales
perjudiciales, alterados o alterables, porosidad, tipo,
zonas recristalizadas, etc
• Textura: es la apariencia física general de la roca
incluyendo los aspectos geométricos y las relaciones
mutuas entre las partículas o cristales componentes
• Estructura: Aspecto megascópico (macroscópico) de la
matriz Rocosa o del Macizo rocoso. Es el más importante.
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE
LA MATRIZ ROCOSA. Goodman 1980
• 1.- Mineralogía, Textura (Estudio petrográfico) y
Estructura de la Matriz Rocosa.
• Permite conocer la composición mineralógica, tamaños
de los mismos, textura, orientación, alteración, porosidad
y microfisuración.
• Identificación correcta de la roca. Existencia de minerales
perjudiciales, alterados o alterables, porosidad, tipo,
zonas recristalizadas, etc
• Textura: es la apariencia física general de la roca
incluyendo los aspectos geométricos y las relaciones
mutuas entre las partículas o cristales componentes
• Estructura: Aspecto megascópico de la matriz Rocosa o
del Macizo rocoso. Es el más importante.
4.- TEXTURA Y ESTRUCTURA.
• Textura: Tamaño, forma y disposición de los
minerales que constituyen las rocas.
• En el caso de las rocas magmáticas está relacionada
con la profundidad y velocidad de cristalización.
• Por el tamaño:
– Textura afanítica
< 0.05 mm.
– Textura de grano fino
0.05 a 1 mm.
– Textura de grano medio 1 a 5 mm.
– Textura de grano grueso
5 a 10 mm.
– Textura pegmatítica
> a 10 mm
Otras Texturas:
T. tabular: todos los cristales son de igual tamaño
T. porfídica: cristales grandes (fenocristales) englobados en
matriz de cristales más pequeños.
T. escoriácea o vesicular: típica de la escoria volcánica.
Presencia de cavidades o vacuolas rellenas de gas. Piedra
pómez.
4.- TEXTURA Y ESTRUCTURA.
• Estructura:
• Características macroscópicas de la
roca: Consideramos forma de los
estratos, su disposición espacial,
grandes discontinuidades, etc.
Casos a), b) y c): el revestimiento se ve sometido a presiones más o
menos uniformes. En el a) se suelen formar techos planos que hacen
que la sección real del túnel se aparte de la teórica.
Casos d), e) y f): se produce concentración de presiones en algún
punto concreto del túnel. En d) en el hastial derecho. En e) en la
bóveda. En el caso f) se producen en el hastial izquierdo.
En el caso e), además, si la potencia de las capas es reducida,
centimétrica, pueden formarse en la bóveda “chimeneas” y tiene
tendencia a formar hastiales planos.
Casos
a)
e)
Normalmente además de las juntas de estratificación
suelen estar presentes familias de fracturas o diaclasas.
La presencia de ambas acentúan los problemas que se
presentan en los casos anteriores, debidas únicamente a
la estratificación.
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS
DE LA MATRIZ ROCOSA. Goodman 1980
• 2.- Granulometría.
• En rocas sedimentarias
poco cementadas y en
sedimentos o suelos.
• Mediante análisis
granulométricos y/o de
sedimentacióncontadores de
partículas.
• Resultados en
porcentajes, diagramas
triangulares o en
curvas de
granulometría
acumulada.
Intervalos
de tamaño
(mm)
Nombre del
clasto
Nombre del
sedimento
Roca
detrítica
> 256
Bloque
Gravas
Aglomerado
256-2
Canto
Gravas
Conglomera
do o brecha
1/16-2
Grano
Arenas
Arenisca
1/256-1/16
Gránulo
Limo
Limolita
< 1/ 256
Partícula
Arcilla
Lutita
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE
LA MATRIZ ROCOSA. Goodman 1980
• 3.- Densidad: es la masa por unidad de volumen ρ = m / v.
• Hay diferentes densidades: aparente, real, absoluta,
húmeda y saturada (normalmente en suelos).
• Peso específico es el peso por unidad de volumen
• Pe (γ) = m.g/v luego m = Pe.v/g
• Sustituyendo:
• ρ = m / v = Pe. v /g.v = Pe/g = γ/g
• La unidad normal es el KN/m3.
• Las rocas de la corteza tienen un Pe medio de 26 KN/m3.
• Gravedad específica (G) o peso específico relativo de un
sólido es el cociente entre su peso específico (γ) y el peso
específico del agua (γw). Siendo γw = 9.8 KN/m3
• G = pe/pew
G = γ/ γw
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 4.- Porosidad. (n)
• Es la relación entre el volumen de huecos (Vh) y
el volumen total de la roca (Vt).
• n = (Vh/Vt)x 100. Se expresa en %.
• Índice de huecos e es la relación entre el
volumen de huecos (Vh) y el volumen de la
parte sólida de la roca (Vs); e = (Vh)/(Vs)
• Grado de saturación (SR): es el cociente entre el
volumen de huecos con agua (Vhw) y el
volumen total de huecos. SR = (Vhw / Vh) x 100
• Contenido en agua w = (Mw / Ms) x 100, siendo
Mw masa del agua en los poros y Ms la masa
de la parte sólida.
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 4.- Porosidad. (n) (cont).
• En general alta, salvo rocas formadas o situadas en
profundidad, alta Presión litostática.
• Varía con la profundidad dentro de la roca o macizo rocoso.
• Efectos de la porosidad en las características mecánicas de las
rocas:
• ▼de la resistencia por la concentración de esfuerzos en las
paredes de los poros.
• ▼de la resistencia por ▼ de la superficie de sustentación
• La presencia de agua en los poros puede ayudar a propagar
una ruptura por concentración local de esfuerzos.
• Relacionada con la porosidad.
• Rocas con alta porosidad no pueden usarse como áridos para
hormigones.
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 4.- Porosidad. (n) (cont).
• En general alta, salvo rocas formadas o situadas en
profundidad, alta Presión litostática.
• Varía con la profundidad dentro de la roca o macizo rocoso.
• Efectos de la porosidad en las características mecánicas de las
rocas:
• ▼de la resistencia por la concentración de esfuerzos en las
paredes de los poros.
• ▼de la resistencia por ▼ de la superficie de sustentación
• La presencia de agua en los poros puede ayudar a propagar
una ruptura por concentración local de esfuerzos.
• Relacionada con la permeabilidad.
• Rocas con alta porosidad no pueden usarse como áridos para
hormigones.
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 4.- Porosidad. (n) tipos.
• Primaria o intergranular.
• Secundaria. dos tipos: de fracturación y de
disolución
Conglomerados
R. Ígneas y
Metamórficas
Calizas
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 5.- Permeabilidad o conductividad hidráulica (k).
• Es la menor o mayor facilidad que presenta un
material para ser atravesado por el agua.
• Equivale a una velocidad. m/día ó cm/s
• Ley de Darcy: Q = k A h/l = k A i
–
–
–
–
–
Q = caudal.
A = sección.
h = diferencia de altura.
l = recorrido del agua.
h/l = gradiente hidráulico.
• No tiene por que coincidir con la porosidad.
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 5.- Permeabilidad o conductividad hidráulica (k).
• No tiene por que coincidir con la porosidad,
aunque normalmente lo hacen.
– Excepción: pizarras y arcillas alta n y baja k.
• A la inversa no se cumple. Todas las rocas con
alta k tienen alta n.
• La permeabilidad de una roca está relacionada
– Porosidad intergranular
– Conductos
• Disoluciones
• Grietas de contracción: basaltos.
– Fisuras, diaclasas, etc
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 6.- Resistencia:
• Es el esfuerzo máximo que puede soportar
una roca sin romperse.
• R. Compresión.
– Uniaxial: resistencia a la compresión simple.
– Triaxial: resistencia con presión confinante.
• R. Tracción.
– E. Franklin
– E. Brasileño
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 6.- Resistencia:
• R. Compresión.
– Uniaxial: resistencia a la compresión simple.
– Triaxial: resistencia con presión confinante.
Definida por:
F
– σc = ----------A
– Siendo:
σc = Resistencia a la compresión.
F = fuerza aplicada hasta la rotura
A = Sección inicial de la muestra normal a la dirección
de la fuerza.
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 6.- Resistencia:
• R. Compresión.
– Uniaxial-Triaxial: El mismo ensayo mide la
deformabilidad de la roca y se obtiene el módulo
elástico estático y el coeficiente/módulo de Poisson.
– El valor del módulo Elástico estático es
Tensión
– E = ---------------------------------Deformación unitaria
– El valor del coeficiente (módulo) de Poisson es
Deformación transversal
– υ = ---------------------------------------v = 0,25-0,33
Deformación longitudinal
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 4.- Resistencia:
• R. Tracción. Suele ser baja en las roca
– Método directo
– E. Franklin o de carga puntual
– E. Brasileño
–
–
–
–
–
–
–
–
P
σtb = -------------πRH
Siendo:
σtb = Resistencia a la Tracción.
P = Carga de rotura
R = Radio de la sección transversal de la probeta.
H = Longitud de la probeta
σtb en MPa
Resistencia
30
Muy fuerte
10
Fuerte
5
Media
2
Débil
Valoración de los resultados del ensayo brasileño
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 7.- Velocidad sónica.
• No intríseca. Depende no solo de la mineralogía sino de la
presencia de planos de debilidad, composición, estructura, agua,
aire, alteraciones, etc.
• Mide la velocidad con la que una onda sónica atraviesa la roca.
• Velocidad de onda p o longitudinal
• Vp = √ ((4/3 µ + κ)/ρ)
Vp se relaciona con la
• Velocidad de onda s o transversal
• Vs = √ (µ/ ρ)
• µ = rigidez ( módulo de Young)
• κ = incompresibilidad
• ρ = densidad
porosidad y la
compresión simple:
Inversa y directa
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
• 7.- Velocidad
sónica.
• Índice de calidad
de la roca de
Fourmaintreaux :
IQ = (VI/VI*) x 100
– VI = velocidad de
las ondas p en la
roca sana
(testigo).
– VI* = Velocidad de
las ondas p en la
matriz rocosa
(campo).
MÓDULO ELASTICO DINÁMICO
E = 2ρV
(
1+υ)
s
2
Coeficiente de Poisson
2


 V p 

− 2



 V

 s


υ =
2
 

  V p 

 2 
− 1 

  
  
V
s 




SEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALES
0
1000
m / sg
2000
3000
Suelo
Arcillas
Granito
Basalto
Areniscas
Conglomerados
Calizas
Esquistos
Ripable
4000
D9H
3.
3.Ripabilidad
Ripabilidad//
voladura
voladura
Marginalmente
ripable
voladura
D9H
(una uña)
Bancos
Bancosde
demenos
menosde
de30
30cm
cm
Tres
Tresfamilias
familiasde
dediscont.
discont.por
porm3
m3
1000
producción bm3 / hora
2000
SEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALES
3.
3.Características
Característicasgeomecánicas
geomecánicas
••Velocidad
Velocidad“P”,
“P”,caract.
caract.Geotéc.
Geotéc.
••Índices
Índicesde
defisuración
fisuración
••Módulos
Módulosdinámicos
dinámicos
•Características
•Característicasde
demateriales
materialesaa
remover
remover
••Índices
Índicesde
defisuración
fisuración
I
••Velocidad
Velocidad“P”,
“P”,características
característicasGeotécnicas
Geotécnicas
f
=
V
V
c
Onodera
l
1.0
MM
N
M
B
E
Velocidad de ondas P en K m / sg
0
1
2
3
4
5
6
Aire
Agua
Hielo
Arenas
Arcillas
Esquistos
Areniscas
Calizas
If = (Vc / V1) 2
Suelo
0.5
Dolom ías
Sal
Yeso
Anhidrita
Granito
Gneiss
0.0
0
B asalto
50
RQD
100
SEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALES
Coon 1968
Deere et al 1967
1.0
N
M
B
E
E estático lbf / m 2 x 10
6
MM
0.5
0.0
0
50
RQD
100
E sismico lbf / m2 x 10 6
SEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALES
Filaho y Rodrigues
1986
Ee / Ed
1.0
0.5
Ee / Ed = 1.66 If - 0.45
0.0
0.0
0.5
If = Vc / Vl
1.0
SEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALES
FASE DE PROYECTO
Relación con las Clasificaciones Geomecánicas
Parámetros
sísmicos
Vp (labor.)
Clasificaciones
Onadera
1963
Vp (campo)
Vp (laborat.)
Deere
1968
Merrit
(1972)
RQD
Sjagren et. al.
(1979)
Vp (campo)
E sismico
Vs (campo)
f en ondas S
ide
e
n
Sch
Coon
1968
7)
6
9
r (1
"petit sismique"
New (1984)
E estático
Bi
en
ia
ws
ki
(
19
78
)
RMR
La mecánica de rocas consiste en la aplicación del conocimiento del
comportamiento mecánico de
la roca aplicado a los problemas de ingeniería. Se apoya en otras
ciencias como la geología estructural, la geofísica y la mecánica de
suelos.
Roca. Proporción de la superficie de la litosfera en la que se
mantienen todas las propiedades. Son agregados naturales, duras,
compactas, homogéneas e isótropos de fragmentos de minerales.
Macizo rocoso. Esta constituido por varias rocas asociados, es
heterogéneo y anisótropo.
Matriz rocosa o roca matriz. fragmento de roca que no incluye las
discontinuidades del macizo.
Discontinuidad. Plano de debilidad dentro de la roca. Las paredes de
la roca pueden o no estar separadas por materiales como
arcilla, arena, partículas de roca, bloques de roca. El relleno puede
ser la
propia roca alterada
MACIZO ROCOSO = MATRIZ ROCOSA + DISCONTINUIDADES + CAPA ALTERADA + AGUA
• Dependen de:
- La mineralógica.
- Historia geológica, deformacional y ambiental.
- El comportamiento mecánico frente a las
diferentes fuerzas que se aplican sobre las
rocas.
- El comportamiento definido por la resistencia
del material.
• Matriz Rocosa:
- Densidad.
- Resistencia.
- Deformabilidad.
• Discontinuidades:
- Comportamiento mecánico caracterizado por la resistencia al
corte del plano o del material de relleno.
- Determinan un comportamiento geomecánico e hidráulico del
macizo rocoso condicionado por la naturaleza, frecuencia y
orientación de sus planos.
• Se produce sobre dos planos de discontinuidades
cuya intersección aflora en el talud.
•Controladas por una única
superficie de discontinuidad
buzante hacia el exterior de la
cara del talud.
• Falla de tipo cuña.
• Condiciones geométricas para
que ocurra:
- Rumbo del plano de falla
paralelo o casi al talud.
- El plano de falla debe
“aflorar” en el talud.
- Manteo del plano de falla
mayor que el ángulo de
fricción.
- Existencia de caras laterales
que liberen el plano de falla.
• Se produce según capas o columnas definidas por
discontinuidades que buzan fuertemente hacia el
talud.
• Es aquella que controlada por
discontinuidades estructurales y se
aproxima al arco
de un círculo.
• Los tipos de rocas más
propensos a este tipo de rotura
son las que están parcial o
totalmente meteorizadas y aquellas
que están
intensa y aleatoriamente
fracturadas.
• Número de familias de discontinuidades.
Domina el comportamiento mecánico del
medio rocoso y proporciona el número de
grados de libertad de los bloques que forman
túneles y taludes.
• Orientació
Orientación: Es imprescindible conocer:
- La dirección de inclinación. Marca hacia
donde se inclina la proyección horizontal de
la línea de máxima pendiente.
- El rumbo: línea que resulta por la
intersección del plano geológico por un
plano horizontal.
• Espaciamiento: controla el tamaño de los
bloques individuales de roca intacta.
• Factores que controlan la resistencia al
corte y su deformabilidad:
- Anchura total.
- Estado de la pared de la roca.
- Estado del relleno.
- Granulometría.
- Composición mineralógica.
- Grado de consolidación.
- Contenido de agua.
- Permeabilidad total de la zona.
• Extensión superficial del plano, medida
por la longitud según su dirección y
rumbo.
• Las familias de discontinuidades más
continuas son las que condicionan el
comportamiento del macizo (fallas).
CONTINUIDAD Y
PERSISTENCIA
Muy baja continuidad
Baja continuidad
Continuidad media
Alta continuidad
Muy alta continuidad
LONGITUD(m)
<1
3-1
3-10
10-20
>20
Se pretende evaluar la competencia de las rocas
basándose en la observación de las mismas, en ensayos
simples o en algún índice de calidad.
Clasificaciones Geomecánicas:
1.
2.
RQD
RMR (Bieniawski)
• El RQD (Rock Quality Designation) es un índice cuantitativo
de la calidad de la roca obtenido de la recuperación de testigo
de sondeo, obtenidos con una perforadora diamantada de
doble barril de diámetro mínimo 50 mm., y se define como el
porcentaje de la longitud de testigo recuperado en trozos
mayores de 10 cms. respecto a la longitud de sondeo.
RQD(%) = 100%* Longitud de los núcleos mayores de 10 cms / Largo
del barreno
RQD
< 25 %
25 – 50 %
50 – 75 %
75 – 90 %
90 – 100 %
CALIDAD DE LA
ROCA
Muy
mala
Mala
Regular
Buena
Muy buena
Cuando no hay testigos disponibles, el RQD puede ser estimado del
número de discontinuidades por unidad de volumen:
RQD = 115 - 3.3 Jv
•
Jv = número total de discontinuidades por m3 (0 < RQD < 100 para 35 > Jv >
4.5)
•
RQD es un parámetro que depende de la dirección
•
RQD pretende representar la calidad del macizo rocoso in situ.
•
Cuidado con fracturas debidas al mal manejo del sondaje (inducidas)
• El índice RMR (Rock Mass Rating) propuesto por Bieniawski (1973), y
modificado continuamente con información sobre nuevos casos históricos
• Actualmente goza del respaldo de 351 casos
• El índice RMR, se desarrolló en la construcción de túneles. Luego a taludes
(Romana 1985) y cimentaciones en roca.
•
RMR basado en cinco parámetros:
– Resistencia uniaxial, Qu
– RQD
– Espaciamiento de discontinuidades
– Condición de discontinuidades
– Condición de agua subterránea
RMR = R1+R2+R3+R4+R5
• Es una clasificación geomecánica que permite
hacer una clasificación de las rocas in-situ
desarrollada en:
– Túneles
– Taludes
– Cimentaciones en Roca.
• Está basado en cinco parámetros:
– Intrínsecos:
•
•
•
•
•
Resistencia uniaxial o de material intacto, qu. (1)
RQD. (2)
Espaciamiento de discontinuidades. (3)
Condición de discontinuidades. (4)
Condición de aguas subterráneas. (5)
– No intrínsecos:
• Orientación de las discontinuidades, diferenciada para las distintas aplicaciones. (6)
RESISTENCIA DE LA ROCA O MATRIZ ROCOSA: 0-15 p.
CARGA PUNTUAL: ENSAYO FRANKLIN
CARGA SIMPLE: RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE.
RQD: 0-20 p
NÚMERO DE FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES, CONTINUIDAD,
PERSISTENCIA Y ESPACIAMIENTO.
ESPACIAMIENTO: 0-20 P
DISCONTINUIDADES: 0- 30 p
SEPARACIÓN, ESTADO DE SUS BORDES Y RELLENO.
PRESENCIA DE AGUA EN LAS DISCONTINUIDADES: 0 – 15 p
CLASE
CALIDAD de ROCA
RMR
I
Muy buena
81-100
II
Buena
61-80
III
Regular
41-60
IV
Mala
21-40
V
Muy mala
0-20
CLASE
CALIDAD
RMR
COHESIÓN
(kPa)
I
Muy buena
81-100
>400
II
Buena
61-80
300-400
ÁNGULO
DE
FRICCIÓN
>45
(º)
35-45
III
Regular
41-60
200-300
25-35
IV
Mala
21-40
100-200
15-25
V
Muy mala
0-20
<100
<15