TEMA 3.- SUELOS, ROCAS Y MACIZOS

ROCOSOS

GEOLOGIA APLICADA GEOLOGIA APLICADA GEOLOGIA APLICADA GEOLOGIA APLICADA

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 ori gen o composición, que pueden considerarse indeformables.

Tiene una granulometría variable entre centímetros y micras. Las partículas más finas son de origen quím ico.

Tienen una estructura y fábrica diferente en funció n del origen de los minerales.

Poseen un volumen importante en poros o huecos, rellenos por agua(suelo saturado), agua y aire(suelosemisaturado) o solo por aire(suelo seco).

Las deformaciones del conjunto del suelo se produce n por giros y deslizamientos relativos de las partícu las 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 s uelo. 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.

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.

Autoctonos: Regolit@s o Suelos Residuales.

Alóctonos: han sufrido erosión, transporte y sedimentación : Regolita Transportada o Sedimentos.

ROCA-MACIZO ROCOSOROCA: 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 orienta ción 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 desp lazamiento.– 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, tamaño s de los mismos, textura, orientación, alteración, po rosidad y microfisuración.

• Identificación correcta de la roca. Existencia de m inerales perjudiciales, alterados o alterables, porosidad, t ipo, zonas recristalizadas, etc

• Textura: es la apariencia física general de la roca incluyendo los aspectos geométricos y las relacione s mutuas entre las partículas o cristales componentes

• Estructura: Aspecto megascópico (macroscópico) de l a matriz Rocosa o del Macizo rocoso. Es el más import ante.

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, tamaño s de los mismos, textura, orientación, alteración, po rosidad y microfisuración.

• Identificación correcta de la roca. Existencia de m inerales perjudiciales, alterados o alterables, porosidad, t ipo, zonas recristalizadas, etc

• Textura: es la apariencia física general de la roca incluyendo los aspectos geométricos y las relacione s 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 mmOtras Texturas:

T. tabular: todos los cristales son de igual tamañoT. porfídica: cristales grandes (fenocristales) eng lobados en matriz de cristales más pequeños.T. escoriácea o vesicular: típica de la escoria volc ánica. 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 teóri ca.

Casos d), e) y f): se produce concentración de pres iones en algún punto concreto del túnel. En d) en el hastial derec ho. En e) en la bóveda. En el caso f) se producen en el hastial izq uierdo.

En el caso e), además, si la potencia de las capas es reducida, centimétrica, pueden formarse en la bóveda “chimene as” y tiene tendencia a formar hastiales planos.

Casos a) e)

Normalmente además de las juntas de estratificación suelen estar presentes familias de fracturas o diac lasas. La presencia de ambas acentúan los problemas que se presentan en los casos anteriores, debidas únicamen te 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 sedimentación-contadores de partículas.

• Resultados en porcentajes, diagramas triangulares o en curvas de granulometría acumulada.

LutitaArcillaPartícula< 1/ 256

LimolitaLimoGránulo1/256-1/16

AreniscaArenasGrano1/16-2

Conglomerado o brecha

GravasCanto256-2

AglomeradoGravasBloque> 256

Roca detrítica

Nombre del sedimento

Nombre del clasto

Intervalos de tamaño (mm)

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 CalizasR. Ígneas y Metamórficas

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 roturaA = Sección inicial de la muestra normal a la dire cción

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 Poisso n.

– El valor del módulo Elástico estático es Tensión

– E = ----------------------------------Deformación unitaria

– El valor del coeficiente (módulo) de Poisson es Deformación transversal

– υ = ---------------------------------------- v = 0,25-0,33Deformación 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 = --------------– π R H– Siendo: – σtb = Resistencia a la Tracción.– P = Carga de rotura– R = Radio de la sección transversal de la probeta.– H = Longitud de la probeta

Débil2

Media5

Fuerte10

Muy fuerte30

Resistenciaσtb en MPa

Valoración de los resultados del ensayo brasileño

3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.• 7.- Velocidad sónica .• No intríseca. Depende no solo de la mineralogía sin o de la

presencia de planos de debilidad, composición, estr uctura, agua, aire, alteraciones, etc.

• Mide la velocidad con la que una onda sónica atravi esa la roca. • Velocidad de onda p o longitudinal • Vp = √ ((4/3 µ + κ)/ρ)

• Velocidad de onda s o transversal• Vs = √ (µ/ ρ)

• µ = rigidez ( módulo de Young)• κ = incompresibilidad• ρ = densidad

Vp se relaciona con la 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).

( )υρ += 122

V sE

−

−

=

12

2

2

2

V

V

V

V

s

p

s

p

υ

Coeficiente de Poisson

MÓDULO ELASTICO DINÁMICO

SEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALESSEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALES

EsquistosCalizasConglomerados

AreniscasBasaltoGranitoArcillasSuelo

0 1000 2000 3000 4000

Ripable Marginalmenteripable

voladura

m / sg

pro

du

cció

n b

m

/ hor

a

2000

1000

3

(una uña)D9H

3. Ripabilidad / voladura

3. Ripabilidad / voladura

�Bancos de menos de 30 cm

�Tres familias de discont. por m3

�Bancos de menos de 30 cm

�Tres familias de discont. por m3

D9H

SEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALESSEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALES

3. Características geomecánicas3. Características geomecánicas

• Velocidad “P”, caract. Geotéc.• Índices de fisuración•Módulos dinámicos•Características de materiales a remover

• Velocidad “P”, caract. Geotéc.• Índices de fisuración•Módulos dinámicos•Características de materiales a remover

0 50 100

RQD

0.0

0.5

1.0

MM N EBM

If=

(Vc

/ V1 ) 2

• Velocidad “P”, características Geotécnicas• Velocidad “P”, características Geotécnicas

V

VI

l

c

f= Onodera

Velocidad de ondas P en Km / sg

0 1 2 3 4 5 6

Aire

Agua

Hielo

Suelo

Arenas

Arcillas

Esquistos

Areniscas

Calizas

Dolomías

Sal

Yeso

Anhidrita

Granito

Gneiss

Basalto

• Índices de fisuración• Índices de fisuración

SEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALESSEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALES

0 50 100

RQD

0.0

0.5

1.0

MM N EBM

E sismico lbf / m x 102 6

E e

stát

ico

lbf

/ m x

10

26

Deere et al 1967

Coon 1968

SEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALESSEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALES

1.0

0.5

0.00.0 0.5 1.0

Ee

/ Ed

If = Vc / Vl

Ee / Ed = 1.66 If - 0.45

Filaho y Rodrigues

1986

SEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALESSEMINARIOS DE GEOTECNIA Y RIESGOS NATURALES

FASE DE PROYECTORelación con las Clasificaciones Geomecánicas

Vp (labor.)

Vp (campo)

Vs (campo)

f en ondas S

E sismico E estático

Vp (campo)Vp (laborat.) RQD

Merrit(1972)

Sjagren et. al. (1979)

RMR

Coon

1968

Schneider (1967)

Bieniawski (1978)

Onadera 1963

Deere 1968

New (1984)

"petit sismique"

Parámetros sísmicos

Clasificaciones

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 lasdiscontinuidades del macizo.Discontinuidad. Plano de debilidad dentro de la roca. Las paredes de la roca pueden o no estar separadas por materiales comoarcilla, arena, partículas de roca, bloques de roca. El relleno puede ser lapropia roca alterada

MACIZO ROCOSO = MATRIZ ROCOSA + DISCONTINUIDADES + CAPA ALTERADAMACIZO ROCOSO = MATRIZ ROCOSA + DISCONTINUIDADES + CAPA ALTERADAMACIZO ROCOSO = MATRIZ ROCOSA + DISCONTINUIDADES + CAPA ALTERADAMACIZO ROCOSO = MATRIZ ROCOSA + DISCONTINUIDADES + CAPA ALTERADA + AGUA+ AGUA+ AGUA+ AGUA

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.

• 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:Matriz Rocosa:Matriz Rocosa:Matriz Rocosa:- Densidad.- Resistencia.- Deformabilidad.

• Discontinuidades:Discontinuidades:Discontinuidades: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 arcode un círculo. • Los tipos de rocas más propensos a este tipo de rotura son las que están parcial o totalmente meteorizadas y aquellas que estánintensa 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.

• OrientaciOrientaciOrientaciOrientacióóóón:n:n:n: 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:Espaciamiento:Espaciamiento: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

LONGITUD(m)

Muy baja continuidad <1Baja continuidad 3-1

Continuidad media 3-10Alta continuidad 10-20

Muy alta continuidad >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. RQD2. 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 1 0 cms / Largo del barreno

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)

RQD CALIDAD DE LA ROCA< 25 % Muy mala

25 – 50 % Mala50 – 75 % Regular75 – 90 % Buena90 – 100 % Muy buena

• 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)

• RMR= R1+R2+R3+R4+R5+(R6).

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)

ÁNGULO DE

FRICCIÓN (º)

I Muy buena 81-100 >400 >45

II Buena 61-80 300-400 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