CARACTERIZACIN GEOMECNICA DE LOS MACIZOS ROCOSOS EN CCORIMINAS DE NUEVA ESPERANZA DE MOLLEPIARESUMEN En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en la caracterizacin y clasificacin del macizo rocoso, CCORIMAS DE NUEVA ESPERANZA DE MOLLEPIA. El cual pertenece a la Formacin Ferrobamba compuesta por la presencia de rocas calcreas (calizas negras a gris oscuras), adems de rocas granodioriticas intrusivas. Para obtener las caractersticas Geomecanicas y su clasificacin se realizo una zonificacin del macizo rocoso, con su respectivo muestreo y clasificacin petrogrfica. En laboratorio se determinaron propiedades fsicas (Densidad, Peso Especifico, porosidad, etc.) y mecnicas de la roca (granulometra, esfuerzos de compresin, etc.). Una vez recopilados y analizados los datos se pudo determinar que el macizo rocoso presenta una buena calidad.

INTRODUCCIN La caracterizacin geomecnica del macizo rocoso es un trabajo de observacin, mediciones y ensayos para obtener parmetros cuantitativos tiles a los profesionales de ingeniera y tcnicos. Este proceso adems se desarrolla a lo largo de toda las etapas del desarrollo del proyecto, desde el diseo hasta suconstruccinyoperacinde la mina.La descripcin y clasificacin fsica y mecnica de un macizo rocoso es de gran importancia debido a la gran cantidad de obras que sobre estos se desarrollan, por tal motivo se hace necesario realizar una serie de estudios y pruebas con el fin de conocer las caractersticas del material sobre el cual se planea la obra de ingeniera. Tales estudios se complementan con estudios geolgicos locales y en algunos casos regionales segn sea la magnitud del proyecto, detallando en aspectos de tipo estructural (fallas, pliegues, formaciones, etc.). En el macizo del sector de CCORIMAS DE NUEVA ESPERANZA DE MOLLEPIA nos encontramos con rocas calcreas (calizas negras a gris oscuras), adems de rocas granodioriticas intrusivas de la Formacin Ferrobamba. Presenta Afloramientos de Formacin Soraya areniscas cuarciticas donde se aprecia las estratificaciones sobre los cuales basamos nuestro estudio, por tal motivo se realizaron pruebas de laboratorio, con el fin de obtener los resultados ms acertados sobre tal macizo.

LOCALIZACION DEL AREA DEL PROYECTOEl rea de estudio est situada polticamente en el sector sur este del Departamento de Apurmac, Provincia de Grau, Distrito de Curpahuasi, Comunidad Campesina de Nueva esperanza de Mollepia, de la regin de Apurmac se encuentra en la zona central y sur del Per.En las siguientes coordenadas 753050E, 8445950N, a una altura de 3500 msnm

GEOLOGA LOCAL.La geologa del rea est caracterizada por la presencia de rocas calcreas (calizas negras a gris oscuras) de la Formacin Ferrobamba, adems de rocas granodioriticas intrusivas.GEOLOGA ESTRUCTURAL.Descriptivamente la geologa estructural del rea intervenida est constituida de la siguiente manera; se tiene una falla geolgica rellenado por una estructura mineral de oxido con cuarzo emplazo en cajas de arenisca cuarcitica y rocas calcreas. Donde el cuerpo estructural mineralizado presenta una familia de discontinuidades n o2 y las cajas del cuerpo presentan la familia de discontinuidades n 01 que son analizados mediante el paquete informtico Dips que se muestra en el Anexo Plano N 03.

OBJETIVOS1. Realizar el estudio ingeniero geolgico de los macizos rocosos.2. Determinar los parmetros geomecnicos de los macizos estudiados.3. Proponer los modelos geomecnicos ms representativos de los macizos rocosos de las obras estudiadas.4. Proponer criterios geomecnicos estructurales que permitan un mejor diseo de excavaciones y obras subterrneas.JUSTIFICACIONLa caracterizacin geomecnica de los macizos rocosos facilita en forma significativa y hace ms confiable el pronstico sobre el comportamiento del macizo rocoso, lo que disminuye la probabilidad de que se produzcan afectaciones de diferentes ndoles que puedan atentar tanto la economa como la seguridad de las obras y los trabajadores que se encuentran en ellas. Convirtindose la caracterizacin geomecnica de los macizos rocosos en una herramienta indispensable para pronosticar el comportamiento de un macizo rocoso.METODOLOGIAPara poder tomar los datos se hizo una visita de campo para establecer las zonas ms aptas para la realizacin del trabajo y se siguieron los siguientes pasos: 1. Visita a campo. 2. Observacin de la posicin y direccin de los estratos. 3. Determinacin de diaclasas y toma de un nmero representativo de datos (direccin y buzamiento, rugosidad, espaciamiento, continuidad, infiltracin, abertura.). 4. Muestreo y caracterizacin petrogrfica. 5. Anlisis de laboratorio para determinar las propiedades fsicas y mecnicas de la roca. 6. Recopilacin y anlisis de los datos. 7. Resultados y conclusiones.

ESTUDIO GEOLGICO DE LOS MACIZOS ROCOSOSLos estudios se realizaron en los macizos rocosos de la asociacin de pequeos productores mineros artesanales Ccoriminas de Nueva Esperanza de Mollepia teniendo en cuenta que se vienen trabajando con labores de subterrneas de 100m en promedio con dimensiones de 1.5 m por 1.80m aproximadamente.

PROPIEDADES FSICAS Y MECNICAS DE LOS MATERIALES ROCOSOS

ANLISIS PETROGRFICO Muestra # 1 De acuerdo al anlisis macroscpico de la muestra #1 se llego a clasificar como una roca calcrea (caliza) compuesto en su mayora por la calcita y con una mnima presencia de silicatos como el cuarzo que se presenta en forma de micro cristales, la muestra presenta mineralizacin de xidos como la limonita en la parte de contacto con la estructura mineralizada. Como caractersticas generales, este presenta un color negro grisceo, con un grado de meteorizacin moderado.

LmtQCa

FIG. 1 Ca: calcita Q: cuarzo Lmt: limonita Muestra # 2 De acurdo al anlisis macroscpico de la muestra #2 extrado del cuerpo mineralizo presenta minerales de xidos de fierro como el oligisto muy alterada, limonita cubriendo la gran mayor parte de la muestra, xidos de manganeso acompaando por los calcosilicatos como la calcita y el cuarzo hospedados en calizas.

QOlgOlgCaCaLmtCa

FIG. 1 Ca: calcita Q: cuarzo Lmt: limonita Olg: oligisto

Los mtodos usados para la determinacin de las propiedades fsico - mecnicas de las rocas fueron los convencionales, tales como:

Peso especfico (G): Para su determinacin se us en todos los casos el Mtodo Picnomtrico.

Peso volumtrico (Yv): El ensayo se realiz siempre por el Mtodo de la Pesada Hidrosttica.

Humedad (W): Se determina por la diferencia de pesos entre la muestra en condiciones naturales y la muestra seca.

Porosidad (n): En funcin de los pesos especficos y volumtricos, En los ensayos en ocasiones se determin la porosidad abierta de las rocas, para lo cual habitualmente se emple el Mtodo de Saturacin.

Resistencia a la compresin (c): Generalmente, se determin para un estado uniaxial, o sea, sometiendo las muestras de rocas a cargas uniaxiales, empleando muestras regulares. En ocasiones la resistencia a compresin se determin tambin usando muestras irregulares.

Resistencia a la traccin (t): Es uno de los ndices principales utilizados en la evaluacin de la resistencia de las rocas. Este ndice se determin con el empleo del Mtodo Braziliano.

Modulo de elasticidad (E): utilizando el mtodo que se basa en la medicin de las deformaciones con indicadores de tipo reloj o con el empleo del mtodo dinmico.

PROPIEDADES MECANICAS COMPRESIN SIMPLE Para el ensayo de compresin se tomaron muestras de tamaos representativos de las cuales se extrajeron los testigos utilizados para los ensayos de compresin simple, carga por punta axial y diametral para cada uno de los especmenes. Cada uno de los testigos ser preparado con las especificaciones necesarias para desarrollar el ensayo. Realizando los estudios se obtuvo los siguientes resultados:

Roca Caliza:

Resistencia media: 121 Mpa Resistencia Mxima:165 Mpa Resistencia Mnima: 69 Mpa Roca Granodiorita:

Resistencia media: 140 Mpa Resistencia Mxima: 240Mpa Resistencia Mnima: 70 Mpa

CARGA POR PUNTA, AXIAL Y DIAMETRAL

Estos ensayos se desarrollan sobre especmenes regulares e irregulares, aplicando la carga ya sea de forma axial o diametral. La maquina del ensayo consta de un sistema de carga, un sistema para medir la carga P requerida para mover el espcimen y un sistema para medir la distancia D entre los dos puntos de contacto de las puntas cnicas de los cilindros, la capacidad de carga debe ser suficiente para fallar el espcimen ms grande y fuerte que deba ensayarse. Luego se insertan las muestras en la maquina y se acercan las puntas de tal forma que entren en contacto a lo largo de un dimetro de la muestra, posteriormente se incrementa la carga a una tasa estable hasta que se presente la falla, registrar la carga de falla P. Las muestras para el ensayo deben tener su contenido natural de humedad. MODELO GEOLOGICO CARACTERIZACIN DE LA MATRIZ ROCOSA IDENTIFICACIN

Segn la clasificacin de la roca para usos geotcnicos, la matriz rocosa del rea de estudio est conformada por las siguientes formaciones:

Formacin Ferrobamba

Conformada cuarcitas y areniscas cuarcticas de grano fino a medio, el color varia de gris blanquecino en la base a rosado en el topeo, , presenta buena estratificacin en bancos medianos y gruesos los rumbos varan de 40 a 65NE en el rea del Proyecto, las cuarcitas son bien compactos y macizos, que forman notables aristas topogrficas que resaltan a la distancia, en algunos casos las areniscas estn intercaladas por lutitas grises a negras, principalmente en la parte inferior de la Formacin. Las lutitas se presentan en capas delgadas formando paquetes, las que por accin del intemperismo adquieren una coloracin gris.

Formacin Soraya

Conformada por una secuencia montona de calizas negras a gris oscuras, aunque en ciertos niveles presentan bancos calcreos de color amarillento. Las calizas son masivas, bastante compactas estratificadas con rumbos que oscilan entre 45 y 70NE en el rea del Proyecto.As mismo se puede apreciar brechas de clastos de caliza y matriz de carbonatos en algunos casos algo argilizadas.La mineralizacin del rea de estudio conocido como Ccoriminas (Proyecto Angostura) est hospedada sobre las calizas constituidas por xidos de fierro, xidos de manganeso con leyes de Au y Ag. Que en la actualidad son explotados por mineros informales de la comunidad de Nueva Esperanza de Mollepia que es su actividad econmica ms importante.

Afloramiento de Fm. Soraya areniscas cuarciticas donde se aprecia las estratificacin

Rocas Intrusivas Granodioriticas.

En el rea del Proyecto las granodioritas son de textura faneritica de grano fino a medio, color gris blanquesina, cuarzo de grano medio, plagioclasas de grano fino, ferromagnesianos de grano grueso a medio; en algunos casos se encuentra muy intemperizada deleznable.

Intrusivos granodioriticos

METEORIZACIN La meteorizacin presente en la roca se clasifica como decolorada, aclarando que los minerales constituyentes no han sufrido cambios en su estructura qumica, pero si algo en la fsica evidenciado en una matriz de poca consistencia.

RESISTENCIA Segn los ensayos realizados en laboratorio y tomando en cuenta el promedio de los valores obtenidos la resistencia a compresin simple, la roca se encuentra entre los rangos: Caliza resistencia promedio 121 MpaGranodiorita resistencia promedio 140 MpaLo cual la clasifica como ALTA en ambos caso.

CLASIFICACIONES GEOMECANICAS

INDICE DE LA CALIDAD DE LA ROCA , RQD

RQD: En vista de que no se cuenta con testigos de sondaje, el RQD se realizara estimando estimado a partir del Jv con la siguiente frmula: Mediantes los Estudios realizados durante el mapeo y el anlisis de datos se obtuvo un valor de 9 para Jv: RQD = 115 - 3.3 Jv, Jv > 4.5

RQD = 100, Jv 4.5

Donde Jv = nmero total de discontinuidades por m3

Haciendo los clculos respetivos se obtuvo un resultado:RQD = 85.3

Este valor obtenido ser comparado con la siguiente tabla.ndice de Calidad R.Q.D (%)Calidad

0-25Muy mala

25 50Mala

50 75Regular

75 90Buena

90 100Excelente

Dicho valor nos indica que la roca tiene una clida BUENA.

LA CLASIFICACION RMR DE BIENIAWKI

Este sistema de clasificacin se ha desarrollado en base a otras clasificaciones existentes, la mayor limitacin de esta clasificacin est en su aplicacin en rocas expansivas y fluyentes.

El parmetro que define la clasificacin es el denominado ndice RMR (ROCK MASS RATING), que indica la calidad del macizo rocoso en cada dominio estructural a partir de los siguientes parmetros:

1.-Resistencia a la compresin simple de la roca intacta, es decir de la parte de la roca que no presenta discontinuidades estructurales. Ptje mximo: 15.

2.-R.Q.D. Este parmetro se considera de gran inters, para seleccionar el revestimiento de los tneles Ptje Mximo: 20.

3.-Espaciado de las diaclasas o discontinuidades, que es la distancia medida entre los planos de discontinuidad de cada familia. Ptje. Mximo: 20.

4.-Naturaleza de las Diaclasas el cual consiste en considerar los siguientes parmetros:- Apertura de las caras de la Discontinuidad.- Continuidad de las Diaclasas o discontinuidad segn su rumbo y buzamiento.- Rugosidad.- Dureza de las caras de la Discontinuidad.- Relleno de las Juntas.Ptje Mximo: 30.

5.-Presencia del Agua, en un macizo rocoso diaclasado, el agua tiene gran influencia sobre su comportamiento, la descripcin utilizada para este criterio son: completamente seco, hmedo, agua a presin moderada y agua a presin fuerte. Ptje Mximo: 15.

Para obtener el ndice RMR de Bieniawski se realiza lo siguiente:

1. Se suma los 5 variables o parmetros calculados, eso da como resultado un valor ndice.

2.-El parmetro 6 que se refiere a la orientacin de las discontinuidades, esta clasificacin considera que este parmetro es desfavorable, por lo tanto, cuando se obtiene este valor ndice de la orientacin de las discontinuidades, este se les sustrae al valor ndice obtenido cuando se suma los 5 primeros parmetros, al realizar dicha operacin se obtiene el NDICE RMR y se busca ese valor en la tabla que ms adelante en la gua se describe.

1ER PARMETRO CLASIFICACIN POR RESISTENCIAS DE ROCAS SANAS

DESCRIPCINRESISTENCIA A COMPRESIN SIMPLE (Mpa)NDICE DE RESISTENCIA DE CARGA PUNTUAL (Mpa)

Muy alta>200>8

Alta100 2004 8

Media50 1002 4

Baja25 501 2

Muy baja10 -253 101 - 3< 1

Grafico para calcular el ndice RMR por la Resistencia a laCompresin Simple.

Valor (1): 11.52DO PARMETRO PARA CALCULAR EL RMR. CALCULO DE R.Q.D.

El R.Q.D. se calcula como se indica al inicio de esta gua, cuando se tiene el valor, se debe buscar el ndice para el clculo del RMR, y para ello se utiliza el siguiente grafico:

Grafico para calcular el ndice RMR, para el parmetro R.Q.D

Valor (2): 17

3er PARMETRO PARA CALCULAR EL RMR. ESPACIAMIENTO DE LAS DISCONTINUIDADES.

El espaciamiento de las discontinuidades est clasificado segn la tabla que a continuacin se expresa:

DescripcinEspaciado de lasJuntasTipo de macizo rocoso.

Muy ancho> 3 mts.Slido

Ancho1 3 mts.Masivo

Moderadamente cerrado0.3 1 mts.En bloques

Cerrado50 300 mm.Fracturado

Muy cerrado< 50 mm.Machacado

Espacio de juntas visto en campo 10cm

Para calcular el rango se utiliza el siguiente grafico:

Grafico Para calcular el ndice RMR, a partir del parmetro del espaciamiento de las discontinuidades.

Valor (3): 14

4to PARMETRO PARA CALCULAR EL RMR. NATURALEZA DE LAS JUNTAS.

Tabla N 1 muestra la clasificacin segn las aberturas de las discontinuidades

GradoDescripcin

AbiertaSeparacinde las carasRango RMR

1> 5mm0

2Moderadamente abierta1 5 mm1

3Cerrada0.1 1 mm4

4Muy cerrada< 0.1 mm5

5No tiene06

Tabla N 2 muestra la clasificacin segn la continuidad de las discontinuidades

GradoDescripcinContinuidadRango RMR

1Muy pequea< 1 mts6

2Pequea1 3 mts.4

3Media3 10 mts.2

4Alta10 20 mts.1

5Muy alta> 20 mts.0

Tabla N 3 muestra la clasificacin segn la Rugosidad de las discontinuidades

GradoDescripcinRangoRMR

1Muy rugosa6

2Rugosa5

3Ligeramente rugosa2

4Suave1

5Espejo de falla0

Tabla N 4 muestra la clasificacin segn el relleno de las discontinuidades

GradoDescripcinRangoRMR

1Relleno blando > 5 mm0

2Relleno blando < 5mm2

3Relleno duro > 5mm.2

4Relleno duro < 5 mm4

5ninguno6

Tabla N 5 muestra la clasificacin segn la meteorizacin de las discontinuidades

GradoDescripcinRangoRMR

1Descompuesta0

2Muy meteorizada1

3Moderadamente meteorizada3

4Ligeramente meteorizada5

5No meteorizada6

Para calcular el RMR segn la naturaleza de las Discontinuidades se toma el promedio de la suma de los RMR obtenidos en las 5 tablas descritas anteriormente Calculando el promedio:

Valor promedio = 2

5to PARMETRO PARA CALCULAR EL RMR. SEGN LA PRESENCIA DEL AGUA.

Para calcular el RMR segn la presencia del agua se toma como referencia la tabla que a continuacin se especifica.

Tabla para obtener el rango RMR segn el parmetro de la presencia del agua

GradoDescripcinRangoRMR

1Completamente seco15

2Semi humedo10

3humedo7

4Mojado4

5Fujo de agua0

Valor (5): 10

Teniendo Calculado los cinco parmetros:

RMR= (11.5)+ (17)+ (14)+ (2)+ (10) = 54.5

Al obtener ese ndice de RMR, se busca en la tabla que a continuacin se especifica.

Calidad del macizo rocoso con relacin al ndice RMR

CLASECALIDADVALORACIN RMRCOHESINNGULO DE ROZAMIENTO

IMuy buena100-814 Kg/cm2> 45

IIBuena80-613 4 Kg/cm235 - 45

IIIMedia60-412 3 Kg/cm225 - 35

IVMala40-211 2 Kg/cm215- 25

VMuy mala< 20< 1 Kg/cm2