Post on 22-Oct-2015
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACH
Preparado por:
Luis A. Quiñones Avaria
CAVERNAS, PILARES Y CASERONES
AÑO 2013
CAVERNAS
LITOLOGIA
CAVERNAS
RMR
ANALISIS A REALIZAR
• Esfuerzos•Estructural
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACH
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACH
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACH
INSTRUMENTACIÓN
TAREA N°2Se diseña construir una caverna de sección 20 X 20 m. y longitud L=30 m a una distancia de 10 m. de una antigua caverna de sección 30 X 30 m. ci=150 Mpa mb = 8 s = 0 ,0067
20 m
15 m
30 m 20 m
10m
30 m
20 m
PILARES EN MINA SUBTERRANEA
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACH
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACH
DISEÑO DE PILARES
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACH
DISEÑO DE PILARES
REDISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS
Determinación de esfuerzos en un pilar mediante la teoría AREA TRIBUTARIA
Determinación de esfuerzos en un pilar mediante la teoría AREA TRIBUTARIA
Donde: σp= Esfuerzo promedio en el pilarPzz= Esfuerzo vertical in-situ
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACHRESISTENCIA DE PILARES
Relación entre ambas formulas para pilares cuadrados
Formula Hardy & Agapito 1977
So= Parámetro de resistencia del macizo rocosoV= Volumen del pilarh= Altura del pilarWp=ancho del pilar
Resumen formulas para Pilares de Carbón
Indice RMRLaubscher (1996)
DRMS= RMS X AJUSTES ( Esfuerzos , Alteración, tronadura)
CALCULO DE RESISTENCIS DE PILARES METODO DE LAUBSCHER (1990)
Resistencia del pilar
K=DRMS en MPa W=4X Área del Pilar Perímetro del pilar
H=Altura del pilar (m)
MODOS DE DEFORMACIÓN EN UN PILAR
Esquema de evolución de fractura y falla en un pilar según Lunder y Pakalnis (1997)
S= Resistencia del pilarK= reemplazado por Co resistencia del macizo rocoso para este caso es 0,44
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL PILAR
Ecuación de Lunder y Pakalnis(1997)
DISEÑO DE PILARES
Factor de Seguridad =FS
FS= S ( resistencia del pilar) σp ( Esfuerzos promedio en el pilar)
FS> 1,4 estables FS> 1,6 para pilares permanentes
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACH
CASERONES
•Caracterización Geotécnica y Geomecánica
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACH
o
Prosecución de Estudios Ingeniería Civil de minas
USACH
Emplazamiento
N
S
W
E
Columnas de Roca
ContactoPrimario - Secundario
Relleno Actual
250 m 280 m230 m
Grupos Litológicos
CHIMENEA
GRANITOIDE
PÓRFIDO
BRECHA
CASERON CENTRAL
Valores de Resistencia por GrupoLitológico (UCS) y Condición de Esfuerzos
GRUPO COLOR LITOLOGIASUCS TIPICO – ROCA
PRIMARIA (MPa)UCS TIPICO – ROCA SECUNDARIA (MPa)
BRECHAS BXMGD 150 130
INTRUSIVO GRDB 145 125
PORFIDOS PDL, PQM, PFELD 160 140
CHIMENEAS CHRIOL, CHDAC 93 -
ESFUERZOS PRINCIPALES
MPa AZIMUT(°) INCLINACIÓN (°)
σ1 30 288 14
σ2 17.2 18 1
σ3 12.4 189 75
Frecuencia de FracturasCOLOR VALORES
0-3 f/m
0-3 vet yeso/m
4-7 f/m
4-7 vet yeso/m
8-14 f/m
8-14 vet yeso/m
15-22 f/m
> 22 f/m
RMR Laubscher
Caracterización Estructural
ANÁLISIS GEOMECÁNICO CASERONES ANÁLISIS GEOMECÁNICO CASERONES
•Análisis de estabilidad de los Caserones por Métodos Empíricos
Ingeniería de Ejecución de Minas
USACH
Q System (Barton et al, 1974)
RQD - Rock quality designation 10-100 Jn - Joint set number 0.5-20 Jr - Joint roughness number 0.5-4 Ja - Joint alteration number 0.75-20 Jw - Joint water reduction factor 0.1-1 SRF - Stress reduction factor 0.5-400
RDQ Jr Jw
Jn Ja SRFxxQ' =
Mathews’ Stability Number, N
UNIDAD 1 GEOLOGIA-GEOMECANICA BASICA
1. RQD (Designación de Calidad de la Roca) RQD 2. Número de Sistemas de Fracturas JN
A Muy Pobre (> 27 fracturas por m3) 0-25 A Masivo o con pocas fisuras. 0,5-1,0
B Pobre (20-27 fracturas por m3) 25-50 B Un sistema de fracturas. 2
C Moderada (13-19 fracturas por m3) 50-75 C Un sistema de fracturas más otras aleatorias. 3
D Buena (8-12 fracturas por m3) 75-90 D 2 sistemas de fracturas. 4
E Excelente (0-7 fracturas por m3) 90-100 E 2 sistemas de fracturas más otras aleatorias. 6
Nota: i) Donde el RQD es registrado o medido como menor o igual a 10 (incluyendo el 0), F 3 sistemas de fracturas. 9
el valor 10 es usado para evaluar el Q. G 3 sistemas de fracturas más otras aleatorias. 12
ii) Intervalos de 5, por ejemplo: 100, 95, 90, etc., dan un grado de exactitud suficiente. H 4 o más sistemas de fracturas, fracturación densa y aleatoria, etc. 15
iii) RQD = 115 - 3,3JV (En los túneles PRV se usa el FF en reemplazo del JV). J Roca triturada, terregal. 20
Nota: i) Para intersecciones en túneles, use 3*JN.
JR ii) Para portales, use 2*JN.
a) Contacto entre las paredes.
b) Contacto entre las paredes después de un cizalle menor a 10 cm.
A Fracturas discontinuas. 4
B Rugosas o irregulares y onduladas. 3 a) contacto entre las paredes (sin minerales de relleno solamente costras).
C Lisas y onduladas. 2 A Relleno soldado, duro, inablandable, impermeable, p.e., cuarzo o epidota. 0.75
D Estriadas (slickensided) y onduladas. 1.5 B Paredes de las fracturas inalteradas, solo con superficies manchadas. 1
E Rugosas o irregulares, pero planas. 1.5 C Paredes ligeramente alteradas. Con recubrimiento de minerales 2
F Lisas y planas 1 inablandables, partículas arenosas, roca triturada sin arcilla, etc.
G Estriadas (slickensided) y planas. 0.5 D Recubrimiento limoso o areno-arcilloso, pequeñas fracciones de arcilla 3
Nota: La descripción se refiere a escalas pequeñas e intermedias, en ese orden. (inablandable).
c) No hay contacto entre las paredes al producirse el cizalle. E Recubrimiento de arcillas ablandables o de baja fricción, p.e., caolinita o mica, 4
H Zona que contiene minerales de arcilla, de espesor suficiente para 1 también clorita, talco, yeso, grafito, etc., y pequeñas cantidades de arcilla
impedir el contacto de las paredes. expansivas (recubrimiento sin continuidad de 1- 2 mm de espesor o menos).
J Zona arenosa, de grava o roca triturada, de espesor suficiente para 1 b) Contacto entre las paredes, antes de 10 cm de cizalle (delgado relleno mineral).
impedir el contacto de las paredes. F Partículas arenosas, roca desintegrada sin arcilla, etc. 4
Nota: i) Se añade 1 se el espaciamiento medio del set de fracturas más relevantes es G Rellenos arcillosos muy consolidados, duros (continuos pero < 5 mm de espesor). 6
mayor a 3 m. H Rellenos arcillosos de mediana a baja consolidación, blandos (continuos, pero 8
ii) JR= 0,5 se puede usar para fracturas planas y estriadas, y que estén alineados menor a 5 mm de espesor).
con la condición de que estas estén orientadas para resistencia mínima. J Rellenos de arcillas expansivas, p.e., montmorillonita (continuos pero < 5 mm 6
espesor). El valor de JA depende del porcentaje de partículas tamaño arcilla
6. Factor de Reducción de Esfuerzos SRF expansiva.
a) Zonas de debilidad que intersecta la excavación y que pueden causar que el c) Sin contacto entre las paredes después de el cizalle (rellenos de mineral)
macizo se desestabilice cuando se construye el túnel. K Zonas o capas de roca desintegrada o triturada. Fuertemente consolidada. 6
A Múltiple ocurrencia de zonas de debilidad, que contienen arcillas o roca quí- 10 L Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8
micamente desintegrada, roca de contactos muy mala (a cualquier profundidad). Relleno mediano o bajamente consolidado o blando.
B Zonas únicas de debilidad, que contienen arcillas o roca químicamente desin- 5 M Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8-12
tegrada (profundidad de la excavación < 50 m). Arcilla expansiva. El JA depende del porcentaje de partículas tamaño
C Zonas únicas de debilidad, que contienen arcillas o roca químicamente desin- 2,5 arcilla expansiva.
tegrada (profundidad de la excavación > 50 m). N Zonas o capas continuas de arcillas fuertemente consolidadas. 10
D Múltiples zonas de cizalle en roca competente (sin arcilla), con perdida de 7,5 O Zonas o capas de continuas de arcillas. Mediana a bajamente consolidadas. 13
de roca en los contactos (cualquier profundidad). P Zonas o capas continuas de arcillas. Arcilla expansiva. El JA depende 13-20
E Zonas únicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad < 50 m. 5 del porcentaje de partículas tamaño arcilla expansivas.
F Zonas únicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad > 50 m. 2,5
G Fracturas débiles y abiertas, fracturamiento intenso (cubo de azucar) 5
(a cualquier profundidad). 5. Factor de Reducción por Agua en las Fisuras JW
b) Roca competente, problemas de esfuerzos. A Excavación seca o infiltración menor, p.e. <5l/min localmente 1
H Esfuerzo bajo, cerca de la superficie. 2,5 (húmedo o un poco de goteo).
J Esfuerzos mediano, condición de esfuerzo favorable. 1 B Infiltración o presiones medianas, con lavado ocasional de los rellenos 0.66
K Esfuerzo grande, estructura muy cerrada. Generalmente favorable para la esta- 0,5-2 de las fracturas (principalmente goteo)
M Lajamiento y "rock burst" después de unos pocos minutos en roca masiva. 50-200 D Gran infiltración o presión alta, considerable lavado de los 0.33
N Fuerte "rock burst" y deformación dinámica inmediata en roca masiva. 200-400 rellenos.
c) Roca deformable (squeezing rock): flujo plástico en roca competente E Infiltración o presión excepcionalmente alta con las voladuras, 0,2-0,1
bajo la influencia de presiones altas. decayendo con el tiempo.
O Deformación moderada. 5-10 F Infiltración o presión excepcionalmente alta en todo momento. 0,1-0,05
P Deformación alta. 10-20 Nota: i) Los factores C a F son estimaciones groseras. Se incrementa
d) Roca espansiva (swelling rock): la acción química expansiva depende de el JW si se mide en drenes instalados.
la presencia de agua. ii) Los problemas causados por el hielo no son considerados.
R Expansión moderada. 5-10
S Expansión alta. 10-15
Nota: i) JR y JA es aplicado al set de fracturas o discontinuidades que es menos favorable para la estabilidad desde el punto de vista de la orientación y resistencia al cizalle
ii) JV es la cantidad de fracturas por unidad de volumen, que se estima sumando la cantidad de fracturas por metro de cada sistema de fracturas.
ii) JV es la cantidad de fracturas por unidad de volumen, que se estima sumando la cantidad de fracturas por metro de cada set de fracturas.
JN JA SRF
1. RQD (Designación de Calidad de la Roca) RQD 2. Número de Sistemas de Fracturas JN
A Muy Pobre (> 27 fracturas por m3) 0-25 A Masivo o con pocas fisuras. 0,5-1,0
B Pobre (20-27 fracturas por m3) 25-50 B Un sistema de fracturas. 2
C Moderada (13-19 fracturas por m3) 50-75 C Un sistema de fracturas más otras aleatorias. 3
D Buena (8-12 fracturas por m3) 75-90 D 2 sistemas de fracturas. 4
E Excelente (0-7 fracturas por m3) 90-100 E 2 sistemas de fracturas más otras aleatorias. 6
Nota: i) Donde el RQD es registrado o medido como menor o igual a 10 (incluyendo el 0), F 3 sistemas de fracturas. 9
el valor 10 es usado para evaluar el Q. G 3 sistemas de fracturas más otras aleatorias. 12
ii) Intervalos de 5, por ejemplo: 100, 95, 90, etc., dan un grado de exactitud suficiente. H 4 o más sistemas de fracturas, fracturación densa y aleatoria, etc. 15
iii) RQD = 115 - 3,3JV (En los túneles PRV se usa el FF en reemplazo del JV). J Roca triturada, terregal. 20
Nota: i) Para intersecciones en túneles, use 3*JN.
JR ii) Para portales, use 2*JN.
a) Contacto entre las paredes.
b) Contacto entre las paredes después de un cizalle menor a 10 cm.
A Fracturas discontinuas. 4
B Rugosas o irregulares y onduladas. 3 a) contacto entre las paredes (sin minerales de relleno solamente costras).
C Lisas y onduladas. 2 A Relleno soldado, duro, inablandable, impermeable, p.e., cuarzo o epidota. 0.75
D Estriadas (slickensided) y onduladas. 1.5 B Paredes de las fracturas inalteradas, solo con superficies manchadas. 1
E Rugosas o irregulares, pero planas. 1.5 C Paredes ligeramente alteradas. Con recubrimiento de minerales 2
F Lisas y planas 1 inablandables, partículas arenosas, roca triturada sin arcilla, etc.
G Estriadas (slickensided) y planas. 0.5 D Recubrimiento limoso o areno-arcilloso, pequeñas fracciones de arcilla 3
Nota: La descripción se refiere a escalas pequeñas e intermedias, en ese orden. (inablandable).
c) No hay contacto entre las paredes al producirse el cizalle. E Recubrimiento de arcillas ablandables o de baja fricción, p.e., caolinita o mica, 4
H Zona que contiene minerales de arcilla, de espesor suficiente para 1 también clorita, talco, yeso, grafito, etc., y pequeñas cantidades de arcilla
impedir el contacto de las paredes. expansivas (recubrimiento sin continuidad de 1- 2 mm de espesor o menos).
J Zona arenosa, de grava o roca triturada, de espesor suficiente para 1 b) Contacto entre las paredes, antes de 10 cm de cizalle (delgado relleno mineral).
impedir el contacto de las paredes. F Partículas arenosas, roca desintegrada sin arcilla, etc. 4
Nota: i) Se añade 1 se el espaciamiento medio del set de fracturas más relevantes es G Rellenos arcillosos muy consolidados, duros (continuos pero < 5 mm de espesor). 6
mayor a 3 m. H Rellenos arcillosos de mediana a baja consolidación, blandos (continuos, pero 8
ii) JR= 0,5 se puede usar para fracturas planas y estriadas, y que estén alineados menor a 5 mm de espesor).
con la condición de que estas estén orientadas para resistencia mínima. J Rellenos de arcillas expansivas, p.e., montmorillonita (continuos pero < 5 mm 6
espesor). El valor de JA depende del porcentaje de partículas tamaño arcilla
6. Factor de Reducción de Esfuerzos SRF expansiva.
a) Zonas de debilidad que intersecta la excavación y que pueden causar que el c) Sin contacto entre las paredes después de el cizalle (rellenos de mineral)
macizo se desestabilice cuando se construye el túnel. K Zonas o capas de roca desintegrada o triturada. Fuertemente consolidada. 6
A Múltiple ocurrencia de zonas de debilidad, que contienen arcillas o roca quí- 10 L Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8
micamente desintegrada, roca de contactos muy mala (a cualquier profundidad). Relleno mediano o bajamente consolidado o blando.
B Zonas únicas de debilidad, que contienen arcillas o roca químicamente desin- 5 M Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8-12
tegrada (profundidad de la excavación < 50 m). Arcilla expansiva. El JA depende del porcentaje de partículas tamaño
C Zonas únicas de debilidad, que contienen arcillas o roca químicamente desin- 2,5 arcilla expansiva.
tegrada (profundidad de la excavación > 50 m). N Zonas o capas continuas de arcillas fuertemente consolidadas. 10
D Múltiples zonas de cizalle en roca competente (sin arcilla), con perdida de 7,5 O Zonas o capas de continuas de arcillas. Mediana a bajamente consolidadas. 13
de roca en los contactos (cualquier profundidad). P Zonas o capas continuas de arcillas. Arcilla expansiva. El JA depende 13-20
E Zonas únicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad < 50 m. 5 del porcentaje de partículas tamaño arcilla expansivas.
F Zonas únicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad > 50 m. 2,5
G Fracturas débiles y abiertas, fracturamiento intenso (cubo de azucar) 5
(a cualquier profundidad). 5. Factor de Reducción por Agua en las Fisuras JW
b) Roca competente, problemas de esfuerzos. A Excavación seca o infiltración menor, p.e. <5l/min localmente 1
H Esfuerzo bajo, cerca de la superficie. 2,5 (húmedo o un poco de goteo).
J Esfuerzos mediano, condición de esfuerzo favorable. 1 B Infiltración o presiones medianas, con lavado ocasional de los rellenos 0.66
K Esfuerzo grande, estructura muy cerrada. Generalmente favorable para la esta- 0,5-2 de las fracturas (principalmente goteo)
M Lajamiento y "rock burst" después de unos pocos minutos en roca masiva. 50-200 D Gran infiltración o presión alta, considerable lavado de los 0.33
N Fuerte "rock burst" y deformación dinámica inmediata en roca masiva. 200-400 rellenos.
c) Roca deformable (squeezing rock): flujo plástico en roca competente E Infiltración o presión excepcionalmente alta con las voladuras, 0,2-0,1
bajo la influencia de presiones altas. decayendo con el tiempo.
O Deformación moderada. 5-10 F Infiltración o presión excepcionalmente alta en todo momento. 0,1-0,05
P Deformación alta. 10-20 Nota: i) Los factores C a F son estimaciones groseras. Se incrementa
d) Roca espansiva (swelling rock): la acción química expansiva depende de el JW si se mide en drenes instalados.
la presencia de agua. ii) Los problemas causados por el hielo no son considerados.
R Expansión moderada. 5-10
S Expansión alta. 10-15
Nota: i) JR y JA es aplicado al set de fracturas o discontinuidades que es menos favorable para la estabilidad desde el punto de vista de la orientación y resistencia al cizalle
ii) JV es la cantidad de fracturas por unidad de volumen, que se estima sumando la cantidad de fracturas por metro de cada sistema de fracturas.
ii) JV es la cantidad de fracturas por unidad de volumen, que se estima sumando la cantidad de fracturas por metro de cada set de fracturas.
JN JA SRF
1. RQD (Designación de Calidad de la Roca) RQD 2. Número de Sistemas de Fracturas JN
A Muy Pobre (> 27 fracturas por m3) 0-25 A Masivo o con pocas fisuras. 0,5-1,0
B Pobre (20-27 fracturas por m3) 25-50 B Un sistema de fracturas. 2
C Moderada (13-19 fracturas por m3) 50-75 C Un sistema de fracturas más otras aleatorias. 3
D Buena (8-12 fracturas por m3) 75-90 D 2 sistemas de fracturas. 4
E Excelente (0-7 fracturas por m3) 90-100 E 2 sistemas de fracturas más otras aleatorias. 6
Nota: i) Donde el RQD es registrado o medido como menor o igual a 10 (incluyendo el 0), F 3 sistemas de fracturas. 9
el valor 10 es usado para evaluar el Q. G 3 sistemas de fracturas más otras aleatorias. 12
ii) Intervalos de 5, por ejemplo: 100, 95, 90, etc., dan un grado de exactitud suficiente. H 4 o más sistemas de fracturas, fracturación densa y aleatoria, etc. 15
iii) RQD = 115 - 3,3JV (En los túneles PRV se usa el FF en reemplazo del JV). J Roca triturada, terregal. 20
Nota: i) Para intersecciones en túneles, use 3*JN.
3. Número de Rugosidad de las Fracturas JR ii) Para portales, use 2*JN.
a) Contacto entre las paredes.
b) Contacto entre las paredes después de un cizalle menor a 10 cm.
A Fracturas discontinuas. 4 4. Número de alteración de las Fracturas. JA
B Rugosas o irregulares y onduladas. 3 a) contacto entre las paredes (sin minerales de relleno solamente costras).
C Lisas y onduladas. 2 A Relleno soldado, duro, inablandable, impermeable, p.e., cuarzo o epidota. 0.75
D Estriadas (slickensided) y onduladas. 1.5 B Paredes de las fracturas inalteradas, solo con superficies manchadas. 1
E Rugosas o irregulares, pero planas. 1.5 C Paredes ligeramente alteradas. Con recubrimiento de minerales 2
F Lisas y planas 1 inablandables, partículas arenosas, roca triturada sin arcilla, etc.
G Estriadas (slickensided) y planas. 0.5 D Recubrimiento limoso o areno-arcilloso, pequeñas fracciones de arcilla 3
Nota: La descripción se refiere a escalas pequeñas e intermedias, en ese orden. (inablandable).
c) No hay contacto entre las paredes al producirse el cizalle. E Recubrimiento de arcillas ablandables o de baja fricción, p.e., caolinita o mica, 4
H Zona que contiene minerales de arcilla, de espesor suficiente para 1 también clorita, talco, yeso, grafito, etc., y pequeñas cantidades de arcilla
impedir el contacto de las paredes. expansivas (recubrimiento sin continuidad de 1- 2 mm de espesor o menos).
J Zona arenosa, de grava o roca triturada, de espesor suficiente para 1 b) Contacto entre las paredes, antes de 10 cm de cizalle (delgado relleno mineral).
impedir el contacto de las paredes. F Partículas arenosas, roca desintegrada sin arcilla, etc. 4
Nota: i) Se añade 1 se el espaciamiento medio del set de fracturas más relevantes es G Rellenos arcillosos muy consolidados, duros (continuos pero < 5 mm de espesor). 6
mayor a 3 m. H Rellenos arcillosos de mediana a baja consolidación, blandos (continuos, pero 8
ii) JR= 0,5 se puede usar para fracturas planas y estriadas, y que estén alineados menor a 5 mm de espesor).
con la condición de que estas estén orientadas para resistencia mínima. J Rellenos de arcillas expansivas, p.e., montmorillonita (continuos pero < 5 mm 6
espesor). El valor de JA depende del porcentaje de partículas tamaño arcilla
6. Factor de Reducción de Esfuerzos SRF expansiva.
a) Zonas de debilidad que intersecta la excavación y que pueden causar que el c) Sin contacto entre las paredes después de el cizalle (rellenos de mineral)
macizo se desestabilice cuando se construye el túnel. K Zonas o capas de roca desintegrada o triturada. Fuertemente consolidada. 6
A Múltiple ocurrencia de zonas de debilidad, que contienen arcillas o roca quí- 10 L Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8
micamente desintegrada, roca de contactos muy mala (a cualquier profundidad). Relleno mediano o bajamente consolidado o blando.
B Zonas únicas de debilidad, que contienen arcillas o roca químicamente desin- 5 M Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8-12
tegrada (profundidad de la excavación < 50 m). Arcilla expansiva. El JA depende del porcentaje de partículas tamaño
C Zonas únicas de debilidad, que contienen arcillas o roca químicamente desin- 2,5 arcilla expansiva.
tegrada (profundidad de la excavación > 50 m). N Zonas o capas continuas de arcillas fuertemente consolidadas. 10
D Múltiples zonas de cizalle en roca competente (sin arcilla), con perdida de 7,5 O Zonas o capas de continuas de arcillas. Mediana a bajamente consolidadas. 13
de roca en los contactos (cualquier profundidad). P Zonas o capas continuas de arcillas. Arcilla expansiva. El JA depende 13-20
E Zonas únicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad < 50 m. 5 del porcentaje de partículas tamaño arcilla expansivas.
F Zonas únicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad > 50 m. 2,5
G Fracturas débiles y abiertas, fracturamiento intenso (cubo de azucar) 5
(a cualquier profundidad). 5. Factor de Reducción por Agua en las Fisuras JW
b) Roca competente, problemas de esfuerzos. A Excavación seca o infiltración menor, p.e. <5l/min localmente 1
H Esfuerzo bajo, cerca de la superficie. 2,5 (húmedo o un poco de goteo).
J Esfuerzos mediano, condición de esfuerzo favorable. 1 B Infiltración o presiones medianas, con lavado ocasional de los rellenos 0.66
K Esfuerzo grande, estructura muy cerrada. Generalmente favorable para la esta- 0,5-2 de las fracturas (principalmente goteo)
M Lajamiento y "rock burst" después de unos pocos minutos en roca masiva. 50-200 D Gran infiltración o presión alta, considerable lavado de los 0.33
N Fuerte "rock burst" y deformación dinámica inmediata en roca masiva. 200-400 rellenos.
c) Roca deformable (squeezing rock): flujo plástico en roca competente E Infiltración o presión excepcionalmente alta con las voladuras, 0,2-0,1
bajo la influencia de presiones altas. decayendo con el tiempo.
O Deformación moderada. 5-10 F Infiltración o presión excepcionalmente alta en todo momento. 0,1-0,05
P Deformación alta. 10-20 Nota: i) Los factores C a F son estimaciones groseras. Se incrementa
d) Roca espansiva (swelling rock): la acción química expansiva depende de el JW si se mide en drenes instalados.
la presencia de agua. ii) Los problemas causados por el hielo no son considerados.
R Expansión moderada. 5-10
S Expansión alta. 10-15
Nota: i) JR y JA es aplicado al set de fracturas o discontinuidades que es menos favorable para la estabilidad desde el punto de vista de la orientación y resistencia al cizalle
ii) JV es la cantidad de fracturas por unidad de volumen, que se estima sumando la cantidad de fracturas por metro de cada sistema de fracturas.
ii) JV es la cantidad de fracturas por unidad de volumen, que se estima sumando la cantidad de fracturas por metro de cada set de fracturas.
JN JA SRF
1. RQD (Designación de Calidad de la Roca) RQD 2. Número de Sistemas de Fracturas JN
A Muy Pobre (> 27 fracturas por m3) 0-25 A Masivo o con pocas fisuras. 0,5-1,0
B Pobre (20-27 fracturas por m3) 25-50 B Un sistema de fracturas. 2
C Moderada (13-19 fracturas por m3) 50-75 C Un sistema de fracturas más otras aleatorias. 3
D Buena (8-12 fracturas por m3) 75-90 D 2 sistemas de fracturas. 4
E Excelente (0-7 fracturas por m3) 90-100 E 2 sistemas de fracturas más otras aleatorias. 6
Nota: i) Donde el RQD es registrado o medido como menor o igual a 10 (incluyendo el 0), F 3 sistemas de fracturas. 9
el valor 10 es usado para evaluar el Q. G 3 sistemas de fracturas más otras aleatorias. 12
ii) Intervalos de 5, por ejemplo: 100, 95, 90, etc., dan un grado de exactitud suficiente. H 4 o más sistemas de fracturas, fracturación densa y aleatoria, etc. 15
iii) RQD = 115 - 3,3JV (En los túneles PRV se usa el FF en reemplazo del JV). J Roca triturada, terregal. 20
Nota: i) Para intersecciones en túneles, use 3*JN.
JR ii) Para portales, use 2*JN.
a) Contacto entre las paredes.
b) Contacto entre las paredes después de un cizalle menor a 10 cm.
A Fracturas discontinuas. 4 4. Número de alteración de las Fracturas. JA
B Rugosas o irregulares y onduladas. 3 a) contacto entre las paredes (sin minerales de relleno solamente costras).
C Lisas y onduladas. 2 A Relleno soldado, duro, inablandable, impermeable, p.e., cuarzo o epidota. 0.75
D Estriadas (slickensided) y onduladas. 1.5 B Paredes de las fracturas inalteradas, solo con superficies manchadas. 1
E Rugosas o irregulares, pero planas. 1.5 C Paredes ligeramente alteradas. Con recubrimiento de minerales 2
F Lisas y planas 1 inablandables, partículas arenosas, roca triturada sin arcilla, etc.
G Estriadas (slickensided) y planas. 0.5 D Recubrimiento limoso o areno-arcilloso, pequeñas fracciones de arcilla 3
Nota: La descripción se refiere a escalas pequeñas e intermedias, en ese orden. (inablandable).
c) No hay contacto entre las paredes al producirse el cizalle. E Recubrimiento de arcillas ablandables o de baja fricción, p.e., caolinita o mica, 4
H Zona que contiene minerales de arcilla, de espesor suficiente para 1 también clorita, talco, yeso, grafito, etc., y pequeñas cantidades de arcilla
impedir el contacto de las paredes. expansivas (recubrimiento sin continuidad de 1- 2 mm de espesor o menos).
J Zona arenosa, de grava o roca triturada, de espesor suficiente para 1 b) Contacto entre las paredes, antes de 10 cm de cizalle (delgado relleno mineral).
impedir el contacto de las paredes. F Partículas arenosas, roca desintegrada sin arcilla, etc. 4
Nota: i) Se añade 1 se el espaciamiento medio del set de fracturas más relevantes es G Rellenos arcillosos muy consolidados, duros (continuos pero < 5 mm de espesor). 6
mayor a 3 m. H Rellenos arcillosos de mediana a baja consolidación, blandos (continuos, pero 8
ii) JR= 0,5 se puede usar para fracturas planas y estriadas, y que estén alineados menor a 5 mm de espesor).
con la condición de que estas estén orientadas para resistencia mínima. J Rellenos de arcillas expansivas, p.e., montmorillonita (continuos pero < 5 mm 6
espesor). El valor de JA depende del porcentaje de partículas tamaño arcilla
6. Factor de Reducción de Esfuerzos SRF expansiva.
a) Zonas de debilidad que intersecta la excavación y que pueden causar que el c) Sin contacto entre las paredes después de el cizalle (rellenos de mineral)
macizo se desestabilice cuando se construye el túnel. K Zonas o capas de roca desintegrada o triturada. Fuertemente consolidada. 6
A Múltiple ocurrencia de zonas de debilidad, que contienen arcillas o roca quí- 10 L Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8
micamente desintegrada, roca de contactos muy mala (a cualquier profundidad). Relleno mediano o bajamente consolidado o blando.
B Zonas únicas de debilidad, que contienen arcillas o roca químicamente desin- 5 M Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8-12
tegrada (profundidad de la excavación < 50 m). Arcilla expansiva. El JA depende del porcentaje de partículas tamaño
C Zonas únicas de debilidad, que contienen arcillas o roca químicamente desin- 2,5 arcilla expansiva.
tegrada (profundidad de la excavación > 50 m). N Zonas o capas continuas de arcillas fuertemente consolidadas. 10
D Múltiples zonas de cizalle en roca competente (sin arcilla), con perdida de 7,5 O Zonas o capas de continuas de arcillas. Mediana a bajamente consolidadas. 13
de roca en los contactos (cualquier profundidad). P Zonas o capas continuas de arcillas. Arcilla expansiva. El JA depende 13-20
E Zonas únicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad < 50 m. 5 del porcentaje de partículas tamaño arcilla expansivas.
F Zonas únicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad > 50 m. 2,5
G Fracturas débiles y abiertas, fracturamiento intenso (cubo de azucar) 5
(a cualquier profundidad). 5. Factor de Reducción por Agua en las Fisuras JW
b) Roca competente, problemas de esfuerzos. A Excavación seca o infiltración menor, p.e. <5l/min localmente 1
H Esfuerzo bajo, cerca de la superficie. 2,5 (húmedo o un poco de goteo).
J Esfuerzos mediano, condición de esfuerzo favorable. 1 B Infiltración o presiones medianas, con lavado ocasional de los rellenos 0.66
K Esfuerzo grande, estructura muy cerrada. Generalmente favorable para la esta- 0,5-2 de las fracturas (principalmente goteo)
M Lajamiento y "rock burst" después de unos pocos minutos en roca masiva. 50-200 D Gran infiltración o presión alta, considerable lavado de los 0.33
N Fuerte "rock burst" y deformación dinámica inmediata en roca masiva. 200-400 rellenos.
c) Roca deformable (squeezing rock): flujo plástico en roca competente E Infiltración o presión excepcionalmente alta con las voladuras, 0,2-0,1
bajo la influencia de presiones altas. decayendo con el tiempo.
O Deformación moderada. 5-10 F Infiltración o presión excepcionalmente alta en todo momento. 0,1-0,05
P Deformación alta. 10-20 Nota: i) Los factores C a F son estimaciones groseras. Se incrementa
d) Roca espansiva (swelling rock): la acción química expansiva depende de el JW si se mide en drenes instalados.
la presencia de agua. ii) Los problemas causados por el hielo no son considerados.
R Expansión moderada. 5-10
S Expansión alta. 10-15
Nota: i) JR y JA es aplicado al set de fracturas o discontinuidades que es menos favorable para la estabilidad desde el punto de vista de la orientación y resistencia al cizalle
ii) JV es la cantidad de fracturas por unidad de volumen, que se estima sumando la cantidad de fracturas por metro de cada sistema de fracturas.
ii) JV es la cantidad de fracturas por unidad de volumen, que se estima sumando la cantidad de fracturas por metro de cada set de fracturas.
JN JA SRF
Mathews’ Stability Number, N
N = Q x A xB xC
Estimación I
V
H=W/2
W
K = / V
I = S x
Induced stresses in the cave back
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5
K
Ind
uce
d S
tre
ss F
act
or,
S
Mathews’ Stability Number, N
N = Qx A x B xC
Mathews’ Stability Number, N
N = QxAxBxC
GRAFICO DE ESTABILIDAD
Extended Mathews Stability Chart
0.001
0.010
0.100
1.000
10.000
100.000
1000.000
1 10 100
Shape Factor, S or Hydraulic Radius (in metres)
Sta
bili
ty N
um
be
r, N
STABLE
FAILURE
MAJOR FAILURE
CAVING
STABLE
FAILURE & MAJOR
HendersonEl Teniente
Northparkes E26L1
Shabanie
Salvador
Andina
CAVING
Legend
Northparkes E26 L2
•Análisis de estabilidad de los caserones por esfuerzos
Esfuerzo Principal Mayor (σ1)
Comentarios:Comentarios:
Se observan algunos sectores con mayor concentración de esfuerzos en el techo d elos caserones analizados, valores que bordean los 50 [MPa]
*σ1 insitu = 30 [MPa]
Caserón Central
Caserón Este
Esfuerzo Principal Menor (σ3) Caserones Oeste
Comentarios:Comentarios:
Se observan algunos sectores con bajo confinamiento en el techo de los caserones del lado oeste.
Los sectores de mayor desconfinamiento coinciden con las cajas de los caserones y con la cercanía al contacto primario-secundario en algunos puntos
*σ3 insitu = 12.4 [MPa]
Contacto Primario-Secundario
Comentarios:Comentarios:
El Factor de Seguridad en el techo de los caserones presenta valores que bordean 1.1 a 1.3 en el sector de material primario, sin embargo en el sector de secundario algunos sectores del techo presentan valores menores a 1.0
*Criterio de aceptabilidad Pilares: FS ≥ 1.3
Factor de Seguridad (FS)
15 [m]
12 [m]
Caserón Central
Caserón Este
•Análisis de estabilidad de los caserones por estructuras
ANÁLISIS DE CUÑAS CASERON ESTEANÁLISIS DE CUÑAS CASERON ESTE
ANALISIS DE CASERONES
Ejercicio: Determinar la estabilidad de dos Caserones de ancho 30 m. alto 50 m. y largo 60 m. en roca granodiorita.GDRB I : GSI = 60 σci= 150 Mpa Em=20 GPa v=0,22Esfuerzos : H = 600 m , KN-S = 1,2 , K E-W=1,5
50 m
50 m
15 m
E
Z
N
80°
TAREA N°3Determinar por métodos empíricos la estabilidad de un caserónde dimensiones ancho: 40 m, alto :60 m y 100 m de longitud
Propiedades
Profundidad: 250 m.c= 120 Mpaγ=2,7 t/m3K E-W=2
NE
0m
1m
0,25
0,75
0,5