ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA 1. INTRODUCCION Las discontinuidades están presentes en la roca y afecta la resistencia, permeabilidad y durabilidad de la masa. Es importante evaluar la geometría, naturaleza, estado y condición de las discontinuidades, porque ellas definen la fábrica estructural del macizo rocoso. Además de su génesis, la influencia en el comportamiento del macizo, exige evaluar la génesis de los rellenos, la cantidad de agua, las cicatrices y revestimientos en las paredes por materiales solubles, la abertura, rugosidad y persistencia de las discontinuidades, y el número de familias. 2. OBJETIVOS Conocer las características de las discontinuidades en macizos rocosos. Tener ideas más claras sobre las discontinuidades y sus diferentes puntos importantes como los que mencionaremos. 3. MARCO TEORICO 3.1. NUMERO DE FAMILIAS El número o cantidad de familias de discontinuidades condiciona la intensidad de fracturación y el tamaño de los bloques de matriz rocosa, por lo tanto, influye en el comportamiento mecánico general del macizo rocoso, es así que debe reconocerse las familias de discontinuidades principales. Para reconocer las familias de discontinuidades, se toma en cuenta desde la familia principal a la menos relevante, es así que, la familia principal será la que esté presente en mayor porcentaje en el macizo y será la más fácil de reconocer. 3.2. CLASIFICACION DE DE MACIZOS ROCOSOS POR EL NÚMERO DE FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES: masivo, discontinuidades ocasionales (clase I) una familia de discontinuidades (clase II) una familia de discontinuidades más otras ocasionales (clase III) dos familias de discontinuidades (clase IV) dos familias de discontinuidades más otras ocasionales (clase V) tres familias de discontinuidades (clase VI) tres familias de discontinuidades más otras ocasionales (clase VII) cuatro o más familias de discontinuidades (clase VIII) brechificado (clase IX) PRINCIPIOS DE GEOTECNIA ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA 3.3. ORIENTACION Es la posición espacial y se da con el rumbo y buzamiento de la superficie de discontinuidad. Es importante ver la actitud de los bloques y fracturas para efectos de estabilidad. La orientación espacial de una discontinuidad se describe por el rumbo y el buzamiento de la misma. Por lo general los macizos rocosos presentan familias de discontinuidad o sistemas de discontinuidad. El primer término se refiere a un conjunto de diaclasas paralelas, el segundo tiene que ver con agrupaciones típicas de diaclasas cada una de las cuales por lo general presenta la misma historia de esfuerzos. Esta característica controla la posibilidad de que se presente condiciones favorables o desfavorables de estabilidad, según la manera como influya la redistribución de esfuerzos en los planos de discontinuidad. En la Figura 1 se presentan diagramas que corresponden a 3 actitudes estructurales diferentes y en la Figura 2, la influencia de la orientación de las discontinuidades se visualiza en una perspectiva (2a), o mediante un bloque diagrama (2b). La orientación se determina en el campo con mediciones sistemáticas de la actitud estructural, de los diferentes juegos de diaclasas u otras discontinuidades, las cuales suelen representarse en la red estereográfica polar o ciclográfica (Figura 3). FIGURA 1: FIGURA 2: PRINCIPIOS DE GEOTECNIA ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA FIGURA 3: 3.4. SEPARACION O ESPACIADO Es la distancia perpendicular entre dos discontinuidades de una misma familia. Este término se refiere a la separación media entre discontinuidades adyacentes y controla el tamaño de bloques individuales de material rocoso. Cuando el espaciamiento es muy denso tiende a presentarse condiciones de baja cohesión PRINCIPIOS DE GEOTECNIA ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA de masa, mientras que si es amplio la condición de en trabamiento de bloques es por lo general favorable. Espaciamiento Real y Aparente.- En la práctica, el espaciamiento se mide a lo largo de sondajes o líneas de detalle en terreno, cuya orientación está definida independientemente de la orientación de las discontinuidades. El espaciamiento medido a lo largo del sondaje o la línea de detalle es aparente, no el real. Descripción del tamaño de bloque en función del número de discontinuidades (ISRM, 1981) Descripción Jv (discontinuidades/m3) Bloques muy grandes <1 Bloques grandes 1-3 Bloques de tamaño media 3-10 Bloques pequeños 10-30 Bloques muy pequeños >30 Clasificación del macizo rocoso del tamaño y forma del bloque: Clase I II III IV V VI Tipo Masivo Cúbico Tabular Columnar Irregular Triturado 3.5. Descripción Pocas discontinuidades o con espaciado muy grande Bloques aproximadamente equidimensionales Bloques con una dimensión considerablemente menor que las otras Bloques con una dimensión considerablemente mayor que las otras Grandes variaciones en el tamaño y forma de los bloques Macizo rocoso muy fracturado TAMAÑO Y FORMA DE LOS BLOQUES PRINCIPIOS DE GEOTECNIA ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA Comprende la orientación y posición espacial de las discontinuidades, lo cual se refleja en el tamaño, forma y posición espacial de los fragmentos o bloques de roca aislados entre discontinuidades. En rocas blandas esta la relación podría ser algo menor a 0.2. Evaluación del grado de meteorización del macizo rocoso (ISRM, 1981) Grado de Tipo Descripción meteorización I Fresco No aparecen signos de meteorización. II Ligeramente La decoloración indica alteración del material rocoso y de meteorizado las superficies de discontinuidad. Todo el conjunto rocoso está decolorado por meteorización. III Moderadamente Menos de la mitad del macizo rocoso aparece meteorizado descompuesto y /o transformado en suelo. La roca fresca o decolorada aparece como una estructura continua o como núcleos aislados. IV Altamente Más de la mitad del macizo rocoso aparece descompuesto meteorizado y /o transformado en suelo. La roca fresca o decolorada aparece como una estructura continua o como núcleos aislados. V Completamente Todo el macizo rocoso aparece descompuesto y /o meteorizado transformado en suelo. Se conserva la estructura original del macizo rocoso. VI Suelo residual Todo el macizo rocoso se ha transformado en un suelo. Se ha destruido la estructura del macizo y la fábrica del material. 3.6. GRADO DE METEORIZACION Entre los procesos geológicos que más influyen en las condiciones de resistencia de la roca y que están presentes en todos los yacimientos metálicos, hay dos factores importantes, la meteorización y la alteración. METEORIZACION Está relacionada con la modificación que sufre la superficie de la roca o en sus proximidades, debido a la acción de agentes atmosféricos. El grado de la meteorización dependerá de las condiciones climatológicas, morfológicas y la composición de la masa rocosa. ALTERACION PRINCIPIOS DE GEOTECNIA ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA Se produce por las ascensión de fluidos o gases magnéticos a altas temperaturas a través de fracturas o zonas de falla. Estos originan re emplazamientos y rellenos, que modifican las condiciones del macizo rocoso en los cuales se emplazan. Algunos tipos de alteración son: la silicificacion, la calcificación, la propilitizacion, la sericitizacion y la argilitizacion. 3.7. RELLENO Alude al material entre las paredes de la discontinuidad, casi siempre más blando que el macizo rocoso. Un parámetro en el material de relleno es su grado de cementación. Las diaclasas pueden estar completamente cerradas o presentar diferentes grados de abertura y en los espacios abiertos generalmente se aloja material extraño que afecta de manera variable la resistencia al corte a lo largo de una discontinuidad. 3.8. RUGOSIDAD Es la ondulación de la superficie, irregularidades a pequeña escala. PRINCIPIOS DE GEOTECNIA ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA Se alude a la rugosidad de la superficie y a la ondulación de la discontinuidad, pues ambos afectan la resistencia del macizo rocoso. Una alta rugosidad aumenta la resistencia a la fricción. Gran influencia en el comportamiento geomagnético, sobre todo en la resistencia al corte. Requiere dos escalas de observación: ondulación y rugosidad. Ondulación: superficies planas, onduladas, escalonadas. Rugosidad: superficies pulidas, lisas, rugosas. La ondulación y rugosidad pueden controlar las posibles direcciones de desplazamiento. La resistencia al corte de discontinuidades rugosas depende de la dirección de desplazamiento. 3.9. PERSISTENCIA O CONTINUIDAD Es la longitud de la traza de una discontinuidad en un afloramiento (se trabaja estadísticamente y con criterios probabilísticos como el espaciamiento).Cuando hay persistencia se garantiza el flujo de agua a través de la masa. Puede ser de mayor afloramiento: Determina si la matriz rocosa se ve involucrada en la rotura del macizo. Atenderá las discontinuidades singulares que puedan ser superficies de debilidad en la obra. Determinación: medir la longitud de los dos lados del plano (dirección y buzamiento) representar en esquemas o bloques diagrama. PRINCIPIOS DE GEOTECNIA ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA Continuidad o persistencia Continuidad Muy baja continuidad Baja continuidad Continuidad media Alta continuidad Muy alta continuidad Longitud <1m 1–3m 3 -10 m 10 -20 m > 20 m 3.10. RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD Su determinación es compleja, debido a la heterogeidad y anisotropía de los macizos rocosos, en principio, dependerán de las propiedades de la matriz rocosa de las discontinuidades, precisamente ensayos de laboratorio para ser representativos y ensayos de campo. En macizos con matriz rocosa dura y resistente, las discontinuidades controlan la resistencia, en macizos blandos la matriz juega un papel mas importante en la resistencia, en general, la resistencia del macizo siempre presenta valores inferiores a los de la roca matriz. 3.11. ABERTURA O APERTURA Es la distancia perpendicular entre las paredes de las distancias de las diaclasas cuando estas no tienen relleno (sólo agua o aire). Puede variar mucho de unas zonas a otras del macizo y disminuye con la profundidad, influye mucho la resistencia al corte. Influida por desplazamientos en las discontinuidades de la matriz rocosa. Medir directamente la separación entre las paredes Las medidas se hacen para cada familia PRINCIPIOS DE GEOTECNIA ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA Se toman los valores medidos o modales Indicar si existen variaciones en una longitud de 3 metros. Abertura de las discontinuidades Abertura Descripción <0,1 mm Muy cerrada 0,1-0,25 mm Cerrada 0,25-0,5 mm Parcialmente abierta 0,5-2,5 mm Abierta 2,5-10 mm Moderadamente ancha > 10mm Ancha 1-10 cm Muy ancha 10-100 cm Extremadamente ancha > 1m Cavernosa 3.12. CONDICIONES HIDRAULICAS Los medios rocosos fisurados son conjuntos macroscópicamente heterogéneos y aniso trópicos en cuanto a comportamiento hidráulico, en escala pequeña o mediana. En cuanto a la permeabilidad hay que decir que la mayoría de los macizos de rocas compactas serian casi absolutamente impermeables si no estuviesen fracturados, aunque la importancia relativa de la permeabilidad por fisuras puede verse muy disminuida en ocasiones si es primaria es importante. PRINCIPIOS DE GEOTECNIA ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA Con frecuencia las fracturas son estrechas y extensas, en otras ocasiones son de reducida extensión y aisladas, por lo que el movimiento del agua en las mismas es difícil y su recarga deficiente. El comportamiento hidráulico de los macizos fisurados depende de una serie de factores: a) Esfuerzos tectónicos.- condicionan la existencia de todo tipo de fracturas (fallas, diaclasas, exfoliación, etc). b) Acciones endógenas.- dan lugar a diques, filones, intrusiones, etc. Unas veces favorecen y otras impiden el flujo del agua. c) Clima.- condiciona la alteración superficial de la roca y la formación de mantos permeables, también el que las fisuras estén o no rellenas de materiales poco permeables, si las fisuras se colmatan de materiales poco permeables, la permeabilidad del macizo rocoso se ve seriamente afectada. d) Erosion.- libera sobrecarga, produciendo descomposiciones que crean fisuras nuevas y ensanchan las preexistentes. CONSECUENCIAS DE LA PERMEABILIDAD Muy importante es el caso de permeabilidad creciente, el cual se trata de que algunos tipos de rocas las fisuras se ensanchan gradualmente por procesos de disolución debida a la circulación de agua. EFECTOS SOBRE LAS PROÌEDADES DE LAS ROCAS El agua como material geológico, coexiste con las rocas e influye en su comportamiento mecánico y en su respuesta ante fuerzas aplicadas. Los efectos mas importantes son: a) Juega un papel importante en la resistencia de las rocas blandas y de material meteorizado. b) Reduce la resistencia de la matriz rocosa en rocas porosas. c) Rellena las discontinuidades de los macizos rocosos e influye en su resistencia. d) Produce meteorización química y física en la matriz rocosa. e) Es un agente erosivo. f) Produce reacciones químicas que pueden dar lugar a cambios en la composición del agua. FLUJO Agua presente en la discontinuidad que se encuentra libre o en movimiento. Se describe por el caudal y debe evaluarse si el agua brota o no con presión. PRINCIPIOS DE GEOTECNIA ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA 3.13. RESISTENCIA DE LAS PAREDES DE LA DISCONTINUIDAD. Generalmente es la resistencia a la compresión inconfinada, pues es una buena medida de la alteración de las paredes de la discontinuidad. La resistencia aumenta con la presencia de dientes de roca en la discontinuidad. 4. ANEXOS 5. BIBLIOGRAFIA https://es.slideshare.net/MIRIANASCUAQUIROGA/flujos-de-agua-enlos-macizos-rocosos-54401652 http://www.academia.edu/7560586/CARACTERIZACI %C3%93N_DE_MACIZOS_ROCOSOS CARACTERIZACIOGEOLOGICA DE MACIZOS ROCOSOS Juan Montero Olarte https://www.google.com/search? q=discontinuidad+en+macizos+rocosos+NUMERO+DE+FAMILIAS&sour ce=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiJ7uX5nbbaAhUCXK0KHV0p AeEQ_AUICigB&biw=1366&bih=613#imgrc=f5tawK6HeKfyeM PRINCIPIOS DE GEOTECNIA
