Clasificac Q BARTON

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

Facultad de Ingeniería de Minas

CURSO: Mecánica de Rocas I

TEMA: Clasificación de BARTON

2011 - II

Docente : José AVELLANEDA PURI

[email protected]

2

7.1. Introducción7.1. Introducción7.1. IntroducciónCapít

ulo

7:

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ICACIO

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EO

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Capít

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7:

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77..11.. IntroducciónIntroducción

Las clasificaciones geomecánicas constituyen

actualmente un método fundamental para la

caracterización geomecánica de los macizos rocosos ya

que permiten obtener parámetros de resistencia y

deformabilidad del macizo y estimar los sostenimientos

de un túnel.

Las clasificaciones geomecánicas más utilizadas en

túneles son la RMR y la Q. Si bien ambas fueron

desarrolladas para estimar sostenimientos, el

parámetro RMR se ha ido consolidando como un índice

geomecánico para la evaluación de las propiedades del

macizo rocoso, usándose igualmente para la evaluación

del sostenimiento.

3

7.2. Clasificación Q7.2. Clasificación Q7.2. Clasificación QCapít

ulo

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77..22.. ClasificaciónClasificación QQ

Desarrollada por Barton, Lien y Lunde en 1974, a partir

del estudio de un gran número de túneles, constituye

un sistema de clasificación de macizos rocosos que

permite estimar parámetros geotécnicos del macizo y

diseñar sostenimientos para túneles y cavernas

subterráneas. El índice Q está basado en una

evaluación numérica de seis parámetros dados por la

expresión:

Q = RQD x Jr x Jw

Jn Ja SRF

Donde:

Jn = índice de diaclasado que indica el grado de

fracturación del macizo rocoso (número de familias).

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ICAS Jr = índice de rugosidad de las discontinuidades

o juntas (coeficiente de rugosidad de la junta).

Ja = índice que indica la alteración de las

discontinuidades (coeficiente de alteración de la junta).

Jw = coeficiente reductor por la presencia de agua.

Jn, Jr y Ja se aplican a las juntas estructuralmente

más desfavorables.

SRF (stress reduction factor “factor reductor por tensiones en el macizo rocoso”) =

coeficiente que tiene en cuenta la influencia del estado

tensional del macizo rocoso.

Los tres factores de la expresión representan:

(RQD/Jn): el tamaño de los bloques

(Jr/Ja) : la resistencia al corte entre los bloques

(Jw/SRF): la influencia del estado tensional

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El índice Q obtenido varía entre 0,001 y 1000, con la

siguiente clasificación del macizo rocoso:

Entre 0,001 y 0,01: roca excepcionalmente mala

0,01 y 0,1: roca extremadamente mala

0,1 y 1: roca muy mala

1 y 4: roca mala

4 y 10: roca media

10 y 40: roca buena

40 y 100: roca muy buena

100 y 400: roca extremadamente buena

400 y 1000: roca excepcionalmente buena

EJEMPLO:

Una cámara de chancadoras de 15 m de vano

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ICAS (abertura) para una mina subterránea va a ser excavada

en norita a una profundidad de 2100 m debajo de la

superficie. El macizo rocoso contiene dos familias de

juntas que controlan la estabilidad. Estas juntas son

onduladas, rugosas y no están meteorizadas,

presentando manchas de óxido de poca importancia en

la superficie. Los valores RQD varían entre 85% y

95% y los ensayos de laboratorio sobre muestras de

testigos de roca intacta arrojan una resistencia a la

compresión simple promedio de 170 MPa. Las

direcciones del esfuerzo principal son aproximadamente

verticales horizontales y la magnitud del esfuerzo

principal horizontal es de aproximadamente 1.5 veces la

del esfuerzo principal vertical. El macizo rocoso está

localmente húmedo pero no presenta evidencias de flujo

de agua.

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SOLUCIÓN:

Para una profundidad por debajo de la superficie de

2100 m, el esfuerzo de sobrecarga será

aproximadamente:

1 = 2100 m * 2,7 ton/m3 * (1 Mpa/100 ton/m2)

= 56,7 MPa (esfuerzo principal vertical)

La magnitud del esfuerzo principal horizontal es de

aproximadamente 1,5 veces la del esfuerzo principal

vertical.

3 = 56,7 MPa * 1,5 = 85 MPa (esfuerzo principal horizontal)

c/3 = (170 Mpa/85 Mpa) = 2

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1 2 3

2

1

3

Esfuerzos principales:

Z = 2100 m

3

1

Cámara de chancadora

h==v

9


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ICAS Resistencia de la matriz rocosa

La resistencia de la matriz rocosa influye en forma

decisiva en el método de excavación, y es un factor

importante en la estabilidad de la misma.

A partir del factor de competencia Fc = ci/v (donde ci

es la resistencia de la matriz rocosa y v es la tensión o

esfuerzo máximo vertical), se diferencian tres

condiciones de estabilidad:

Fc10: la matriz rocosa tiene una resistencia muy

superior a las tensiones del macizo y la excavación es

estable.

10Fc2: la estabilidad está condicionada por el

tiempo y las propiedades de la roca, pudiéndose

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ICAS establecer tres tipos de deformaciones: elástica,

plástica y rotura frágil con riesgo de explosión de roca

(rock burst).

Fc2: la excavación puede ser inestable al sobrepasar

las tensiones de la resistencia de la matriz rocosa.

La estabilidad estimada a partir de Fc no tiene en cuenta

la presencia de discontinuidades. Esta situación es poco

común, pero puede darse en macizos muy

homogéneos, rocas masivas cristalinas, sales, etc., o

bien en rocas situadas a grandes profundidades, en

donde las discontinuidades están muy cerradas.

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ICAS Q de Barton: Estimación del parámetro Jn

Jn número de familias VALOR

Roca masiva 0.5 – 1

Una familia de juntas 2

Id. con otras juntas ocasionales 3

Dos familias de juntas 4


Tres familias de juntas 9


Cuatro o más familias, roca muy

fracturada

15

Roca triturada 20

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ICAS Q de Barton: Estimación del parámetro Jr

Jr coeficiente de

rugosidad de la junta

VALOR

Juntas rellenas 1

Juntas limpias

Discontinuas 4

Onduladas, rugosas 3

Onduladas, lisas 2

Planas, rugosas 1.5

Planas, lisas 1

Lisos o espejos de falla

Ondulados 1.5

Planos 0.5

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ICAS Q de Barton: Estimación del parámetro Ja

Ja coeficiente de

alteración de la junta

VALOR

Juntas de paredes sanas 0.75 – 1

Ligera alteración 2

Alteraciones arcillosas 4

Con detritus arenosos 4

Con detritus arcillosos

pre-consolidados

6

Id. Poco consolidados 8

Id. Expansivos 8 – 12

Milonitos de roca y arcilla 6 – 12

Milonitos de arcilla limosa 5

Milonitos arcillosos-

gruesos

10-20

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ICAS Q de Barton: Estimación del parámetro Jw

Jw coeficiente reductor por

la presencia de agua

VALOR

Excavaciones secas o con <5

l/min localmente

1

Afluencia media con lavado

de algunas juntas

0.66

Afluencia importante por

juntas limpias

0.5

Id. Con lavado de juntas 0.33

Afluencia excepcional inicial,

decreciente con el tiempo

0.2 – 0.1

Id. mantenida 0.1 – 0.05

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Q de Barton: Estimación del parámetro SRF

SRF VALOR

ZONAS DÉBILES

Multitud de zonas débiles o milonitos 10

Zonas débiles aisladas, con arcilla o roca descompuesta

(cobertura <50 m)

5

Id. con cobertura >50 m 2.5

Abundantes zonas débiles en roca competente 7.5

Zonas débiles aisladas en roca competente (cobertura <50 m) 5

Id. con cobertura >50 m 2.5

ROCA COMPETENTE

Pequeña cobertura 2.5

Cobertura media 1

Gran cobertura 0.5 – 2

TERRENO FLUYENTE

Con bajas presiones 5 – 10

Con altas presiones 10 – 20

TERRENO EXPANSIVO

Con presión de hinchamiento moderada 5 – 10

Con presión de hinchamiento alta 10 - 15

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ICAS Tabla 3.6 Clasificación de parámetros individuales utilizados en el

Índice de Calidad de Excavación de Túneles Q (Según

Barton et al1974)

DESCRIPCIÓN VALOR NOTAS

1. ÍNDICE DE CALIDAD DE ROCA

RQD (%)

1. Cuando se obtienen valores del RQD inferiores o iguales a 10, se toma un valor de 10 para calcular el índice Q.

2. Los intervalos de 5 unidades para el RQD, es decir, 100, 95, 90 etc.,

tienen suficiente precisión.

A. Muy mala 0-25

B. Mala 25-50

C. Regular 50-75

D. Buena 75-90

E. Excelente 90-100

2. NUMERO DE FAMILIAS DE JUNTAS

Jn NOTAS

A. Masivo o con pocas juntas 0.5-1.0

1. En intersecciones de túneles se utiliza la expresión (3.0 x Jn) 2. En las bocaminas de los túneles se utiliza la expresión (2.0 x Jn)

B. Una familia de juntas 2

C. Una familia de juntas + una

aislada 3

D. Dos familias de juntas 4

E. Dos familias de juntas + una aislada

6

F. Tres familias de juntas 9

G. Tres familias y algunas juntas aleatorias

12

H. Cuatros familias, juntas

aleatorias, roca muy fracturada, roca en terrones, etc.

15

I. Roca triturada, terrosa. 20

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3. RUGOSIDAD DE LAS JUNTAS Jr

a) Contacto con las paredes b) Contacto con las paredes antes de un corte

de 10 cm

A. Juntas sin continuidad 4

B. Rugosa e irregulares, onduladas 3

C. Lisa, ondulantes 2

D. Pulidas, ondulantes 1.5

E. Rugosas o irregulares, planares 1.5

F. Lisas, planares 1.0

G. Pulidas, planares 0.5

1. Las descripciones se refieren a caracterizaciones a pequeña escala y a escala intermedia, por este orden.

c) Sin contacto con roca después de corte de 10 cm

H. Zonas que contienen minerales arcillosos, de espesor suficiente para impedir el contacto de paredes.

1.0

I. Zona arenosa, gravosa o de roca triturada, de espesor suficiente para impedir el contacto de paredes.

1.0

1. Si el espaciado de la principal familia de discontinuidades es superior a 3m, se debe aumentar el índe Jr, en una unidad.

2. En el caso de diaclasas planas perfectamente lisas que presenten lineaciones, y que dichas lineaciones estén orientadas según la dirección de mínima resistencia, se puede utilizar el valor Jr=0,5..

4. ALTERACIÓN DE LAS JUNTAS Ja r, grados aproximadamente

a) Contacto con las paredes de roca

A. Relleno soldado, duro, inablandable, impermeable.

0.75

B. Paredes de juntas inalteradas, sólo con manchas de oxidación.

1.0 (25°-30°)

C. Paredes ligeramente alteradas, con recubrimiento de minerales inablandables, partículas arenosas, roca desintegradazo no arcillosa.

2.0 (25°-30°)

D. Recubrimientos limosos o arenoso-arcillosos, con una pequeña fracción de arcilla (inablandable).

3.0 (20°-25°)

E. Recubrimientos ablandables o con arcilla de baja fricción o sea kaolinita o mica. También clorita, talco, yeso, grafito, etc., y pequeñas cantidades de arcillas expansivas (recubrimiento discontinuo de 1-2 mm de espesor menos)

4.0 (8°-16°)

1. Los valores de r, ángulo de fricción residual, dan

una guía aproximada de las propiedades mineralógicas de los productos de alteración, si éstos están presentes.

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b) Contacto con las paredes antes de un corte de 10 cm

Ja r NOTAS

F. Partículas arenosas, roca desintegrada, sin arcilla, etc.

4.0 (25°-30°)

G. Rellenos de minerales arcillosos muy sobreconsolidados e inablandables (continuos 5 mm

de espesor)

6.0 (16°-24°)

H. Rellenos de minerales arcillosos de sobreconsolidación media a baja (continuos 5 mm de

espesor)

8.0 (12°-16°)

I. Rellenos de arcilla expansiva, o sea montmorillonita (continuos 5 mm de espesor). El valor Ja

depende del porcentaje de partículas expansivas del tamaño de arcilla y del acceso al agua.

8.0-12.0 (6°-12°)

c) Sin contacto de las paredes después del corte

Ja r NOTAS

J. Zonas o capas de roca desintegrada o triturada y

6.0

K. arcilla (ver G, H e I para las condiciones de la

8.0

L. arcilla) 8.0-12.0 (6°-24°)

M. Zonas o capas de arcilla limosa o arenosa, pequeña fracción de arcilla (inablandable).

5.0

N. Zonas o capas gruesas y continuas de arcilla.

10.0-13.0

O. (ver G, H, I para las condiciones de la arcilla)

6.0-24.0

Nota: Los valores expresados para los parámetros Jr y Ja de aplican a las familias de diaclasas que son menos favorables con relación a la estabilidad, tanto por la orientación de las mismas como por su resistencia al corte (esta resistencia puede evaluarse mediante la expresión: T ~ n tg

-1(Jr/Ja).

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5. REDUCCIÓN POR AGUA EN LAS JUNTAS

Jw Presión aproximada del Agua (Kgf/cm2)

A. Excavación seca o flujos bajos (5 L/min localmente)

1.0 1.0

B. Flujo o presión medios, con lavado ocasional de los rellenos.

0.66 1.0-2.5

C. Gran flujo o presión alta en roca competente con juntas sin relleno.

0.5 2.5-10.0

D. Gran flujo o presión alta, lavado considerable de los rellenos.

0.33 2.5-10.0

E. Flujo o presión excepcionalmente altos con las voladuras, disminuyendo con el tiempo.

0.2-0.1 10

F. Flujo o presión excepcionalmente altos en todo momento.

0.1-0.05

10

Nota: 1. Los factores C hasta F son estimaciones imprecisas. Aumentar

Jw, si se instala drenaje. 2. Los problemas especiales causados por la presencia de hielo

no se toman en consideración.

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6. FACTOR DE REDUCCIÓN DE ESFUERZOS

SRF NOTAS

a) Zonas de debilidad que intersectan la excavación y pueden ser las causas de que el macizo se desestabilice se construya el túnel.

A. Múltiples zonas de debilidad con contenido de arcilla o roca químicamente desintegrada; roca circundante muy suelta (cualquier profundidad).

10.0

B. Zonas de debilidad aisladas que contengan arcilla o roca químicamente desintegrada (profundidad de excavación 50m).

5.0

C. Zonas de debilidad aisladas que contengan arcilla o roca químicamente desintegrada (profundidad de excavación 50m).

2.5

D. Múltiples zonas de corte en roca competente (sin arcilla), roca circundante suelta (cualquier profundidad).

7.5

E. Zonas de corte aisladas en roca competente (sin arcilla) (profundidad de excavación 50m).

5.0

F. Zonas de corte aisladas en roca competente (sin arcilla) (profundidad de excavación 50m)

2.5

G. Juntas abiertas sueltas, fisuración intensa (cualquier profundidad)

5.0

1. Reducir estos valores del SRF en un 25-50%, si las zonas de corte relevantes influencian pero no intersectan la excavación.

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b) Roca competente, problemas de esfuerzos c/1 t/1 SRF

NOTAS

A. Esfuerzo bajo, cerca de la superficie.

200 13 2.5

B. Esfuerzo medio 200-10 13-0.66 1.0

C. Esfuerzo elevado, estructura muy cerrada, generalmente favorable para la estabilidad, puede ser desfavorable para la estabilidad de las paredes.

10-5 0.66-0.33 0.5-2

D. Estallido de roca moderado (roca masiva)

5-2.5 0.33-0.16 5-10

E. Estallido de roca intenso (roca masiva).

2.5 0.16 10-20

2. Para un campo de tensiones muy anisotrópico (si es medido): cuando 51/310, reducir c a 0.8c

y t a 0.8 t donde:

c resistencia a la compresión sin confinar

t =resistencia a la tracción (carga puntual)

1 y 3 = esfuerzos principales mayor y menor.

c) Roca compresiva, flujo plástico de roca incompetente bajo la influencia de presiones altas de roca.

NOTAS

A. Presión moderada de roca extrusiva o

5-10

B. Presión alta de roca extrusiva 10-20

d) Roca expansiva, acción química expansiva, dependiendo de la presencia de agua

A. Presión moderada de roca expansiva

5-10

B. Presión alta de roca expansiva. 10-15

3. Hay pocos registros de casos donde la profundidad del techo debajo de la superficie sea menor que el ancho. Se sugiere que se incremente el SRF de 2.5 a 5 para esos casos (ver H).

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La Tabla 3.6.6 muestra que, para roca competente

con problemas de esfuerzo, se puede esperar que estevalor de c/1 produzca fuertes condiciones de estallido

de la roca y que el valor SRF debe estar entre 10 y 20.

Para este cálculo se asumirá un valor de SRF = 15.

Utilizando estos valores se tiene:

Q = RQD * Jr * Jw = 90 * 3 * 1 = 4.5

Jn Ja SRF 4 1 15

77..33.. SostenimientosSostenimientos aa partirpartir deldel índiceíndice QQ

Para la estimación de los sostenimientos a partir de Q,

se definen los siguientes parámetros:

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a) Diámetro equivalente del túnel (De)

Para relacionar el valor del índice Q a la estabilidad y

requerimiento de sostenimiento de excavaciones

subterráneas, Barton et al (1974) definió un parámetro

adicional al que se denominó la Dimensión Equivalente

“De” de la excavación. Esta dimensión se obtiene

dividiendo el vano, diámetro o la altura de la pared de la

excavación entre una cantidad llamada la Relación de

Sostenimiento ESR. Entonces:

De = vano, diámetro o altura de la excavación (m)

ESR

b) Relación de sostenimiento de excavación (ESR)

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ICAS La estación de chancado yace dentro de la categoría de

excavaciones mineras permanentes (Tabla 1) y se le

asigna una relación de sostenimiento de excavación

ESR = 1.6.

En consecuencia, para un vano de excavación de 15 m,

la dimensión equivalente es:

De = 15/1.6 = 9.4

La “De” es utilizada para definir una serie de categorías

de sostenimiento mediante un gráfico publicado en texto

original preparado por Barton et al (1974). Este gráfico

ha sido actualizado por Grimstad y Barton (1993) para

reflejar el uso progresivo del shotcrete reforzado con

fibra de acero en el sostenimiento de excavaciones

subterráneas (Figura 1).

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ICAS De la Figura 1, un valor de “De” de 9.4 y un valor de Q

de 4.5 coloca a esta excavación para la chancadora

dentro de la categoría (4) la cual requiere de un patrón

de pernos de roca (espaciados 2.3 m) y 40 a 50 mm de

shotcrete no armado.

Tabla 1 Categoría de excavación

CATEGORÍA DE EXCAVACIÓN ESR

A Excavación mineras temporales 3-5

B Excavaciones mineras permanentes, túneles de conducción de agua para proyectos hidroeléctricos (excluyendo tuberías forzadas de alta presión), galerías, túneles piloto y galerías de avance.

1.6

C Cámaras de almacenamiento, plantas de tratamiento de agua, túneles menores para carreteras o vías férreas, cámaras de equilibrio, túneles de acceso.

1.3

D Estaciones de energía, túneles grandes para carreteras y vías férreas, refugios de defensa civiles, intersecciones de portales.

1.0

E Estaciones de energía nuclear subterráneas, estaciones ferroviarias, instalaciones deportivas y públicas, fábricas.

0.8

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Longitud d

e los p

ern

os e

n

m para

ESR=

1

2

5

10

20

50

100

1

Excepcionalmente

Mala

0.004 0.01 0.04 0.1 0.4 1 4 10 40 100 400 1000

Extremadamente

MalaMuy Mala Mala Regular Buena Muy

Buena

Ext.

Buena

Exc.

Buena

20

10

5

3

2.4

1.5

7

Espacio entre pernos en el Area del Concreto Lanzado

Espacia

mie

nto e

ntre p

ernos f

uera d

el

Area d

el Concr

eto L

anzado

(9) (8) (7) (6) (5) (4) (3) (2) (1)

250

mm

150

mm

120

mm

90

mm

50 m

m

40 m

m

4.0 m

3.0 m

2.0 m

1.5 m

1.3 m

1.0 m

1.0m

1.3m1.2m

1.5m 1.7m

2.1m2.3m

2.5m

D=e

Ancho o

Altura

en m

ESR

Calidad del Macizo Rocoso Q =RQD

Jn Ja SRF

J r Jwx x

Figura 1 Categorías de sostenimiento estimadas en base al índice

Q (Según Grimstad y Barton 1993)

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CATEGORÍAS DE REFUERZO:

1) Sin sostenimiento.

2) Empernado puntual.

3) Empernado sistemático.

4) Empernado sistemático con 40-100 mm de shotcrete

sin refuerzo.

5) Shotcrete reforzado con fibra, de 50-90 mm, y

empernado.

6) Shotcrete reforzado con fibra, de 90-120 mm y

empernado.

7) Shotcrete reforzado con fibra, de 120-150 mm, y

empernado.8) Shotcrete reforzado con fibras, 150 mm, con

cerchas reforzadas de shotcrete y empernado.

9) Revestimiento de concreto moldeado.

28


ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Figura 1 Sostenimiento según el índice Q (Barton, 2000)

29


ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Figura 1 Diseño de sostenimiento en labores mineras subterráneas SMP

PERNO DE 1.5 X 1.5 m

LONGITUD DE PERNOS

labor menor 2.5 m= 1.2m

labor entre 2.5m y 3.5m =1.5m


labor mayor de 5.5m = 3.0m


DISEÑO DE SOSTENIMIENTO EN LABORES MINERAS SUBTERRANEAS

LUZ____

ESR

1

8

MF/MP

TIPO DE ROCA SEGUN INDICE G.S.I. (modificado)

T/MP

IF/MP

T/P IF/P

F/P

MF/R

IF/B

SPM

F/MP

MF/P

IF/R

F/R

MF/B

LF/P

PER

NO

D

E 1.0 X

1.0 m

y SH

(f) (5 cm

)

PERN

O DE 1.0 X 1.0 m

Y SH

(5 cm

)

PER

NO

D

E 1.0 X

1.0 m

y SH

(f) (10 cm

)

O C

IM

BR

A a 1.5m

o C

UA

DR

O a 1.5m

PERN

O DE 1.0 X 1.0 m

y SH

(f) (15 cm

)

CIM

BRA a 1.0m

o CU

ADRO

A 1.0m

RECO

MEN

DABLE

EXCAVACIO

N N

O

5

2

PERNO DE 1.2

X 1

.2 m

PERNO DE 1.0 X 1.0 m

CON M

ALLA

Q=

RMR=

Indice Q = RQD/Jn * Jr/Ja * Jw/SRF

Indice RMR = 9 LnQ + 44

Indice GSI = RMR (seco) -5

(RELACIONES EMPIRICAS APROX.)

0.01

15

SH(f) = SHOTCRETE CON

ESR=1.6(Lab. Perm.)

=3.0(Lab. Temp.) =2.0(Lab. Vert.)

FIBRA DE REFUERZO

0.1

25

1

45

10

65

LF/R

F/B

M/R

LF/B

SIN SOPORTE O

PERNO OCACIONAL

100

85

30


ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS Loset (1992) sugiere que, para rocas con 4 < Q < 30, los

daños por voladura producirán, la creación de nuevas

"juntas" con una consiguiente reducción local en el valor

de “Q” para la roca que circunda la excavación. Se

sugiere que esto puede justificarse reduciendo el valor

de RQD para la zona dañada por la voladura.

Asumiendo que el valor de RQD para la roca

descomprimida alrededor de la cámara de

chancadoras baja al 50 %, el valor resultante de Q es:

Q = RQD * Jr * Jw = 50 * 3 * 1 = 2.5

Jn Ja SRF 4 1 15

De la Figura 1, este valor de Q, para una dimensión

equivalente “De” de 9.4, pone a la excavación justo

dentro de la categoría (5) la cual requiere de pernos de

31


ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS roca, espaciados aproximadamente 2 m, y una capa

gruesa de 50 mm de shotcrete reforzado con fibra de

acero.

c) Longitud de pernos (L)

Barton et al (1980) proporciona información adicional

acerca de la longitud de los pernos, la longitud “L” de los

pernos de roca pueden estimarse a partir del ancho de

excavación “B” y la Relación de Sostenimiento de la

Excavación ESR:

L = 2 + 0.15B

ESR

d) Máximo vano sin sostener (longitud pase)

32


ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS El ancho de luz máxima sin sostenimiento puede

estimarse a partir de:

Ancho o luz máxima (sin sostenimiento)=2 ESR Q0.4 (m)

e) Carga de roca sobre el techo (Pr) (kp/cm2)

En base a los análisis de los registros de casos,

Grimstad y Barton (1993) sugirieron que la relación

entre el valor de “Q” y la presión de sostenimiento

permanente del techo “Pr” es estimada a partir de:

Pr = 2 Jn Q-1/3Para macizos con menos de tres familias de discontinuidades

3 Jr

Pr = 2 Q-1/3Para macizos con tres o más familias de discontinuidades

Jr

33


ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

f) Carga de roca en hastiales (Ph) (kp/cm2)

Para Q 10 Ph = 5Q

Para 0.1 Q 10 Ph = 2.5Q

Para Q 0.1 Ph = Q

34


ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Clasificación Q’ modificada de Barton, Lien y Lunde

Para estimar el valor de GSI utilizando esta clasificación,

el Índice de Calidad Tunelera Modificada (Q’) es

calculado a partir de:

Q = RQD * Jr

Jn Ja

Siendo RQD la Designación de la Calidad de la Roca,

(Jn) el número de sistemas de juntas, (Jr) el número de

la rugosidad de las juntas y (Ja) el número de alteración

de las juntas, exactamente como están definidas en las

tablas publicadas por Barton et. Al (1974).

Para efectos del factor de reducción por agua en juntas

(Jw) y el factor de reducción por esfuerzos (SRF),

35


ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

se debe utilizar un valor 1 para ambos parámetros, lo

que equivale a condiciones secas de la masa rocosa

sometida a esfuerzos medianos.

La influencia tanto de la presión de agua como de los

esfuerzos deberán ser incluidas en el análisis de

esfuerzos actuando sobre una masa rocosa para la cual

la falla es definida en términos de criterio de falla de

Hoek y Brown.

Este valor de Q’ puede ser utilizado para estimar el valor

de GSI a partir de:

GSI = 9 Log Q’ + 44

El valor de Q’ es 0.0208, el cual da un valor de GSI de

aproximadamente 9 para una falla con relleno de arcilla

o zona de corte, potentes.

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ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Correlaciones entre las clasificaciones de

Bieniawski (RMR) y Barton (Q)

RMR = 9 ln Q + 44 Bieniawski (1976)

RMR = 13.5 log Q + 43 Rutledge (1978)

37

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Capít

ulo

7:

CLASIF

ICACIO

NES G

EO

MECÁN

ICAS

Correlación entre RMR, Q y el Módulo de Deformación

in-situ

Clasificac Q BARTON

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Transcript of Clasificac Q BARTON