Prosecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas
USACH
Preparado por:
Luis A. Quiones Avaria
CAVERNAS, PILARES Y CASERONES
AO 2013
CAVERNAS
LITOLOGIA
CAVERNAS
RMR
ANALISIS A REALIZAR
Esfuerzos Estructural
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INSTRUMENTACIN
TAREA N2
Se disea construir una caverna de seccin 20 X 20 m. y longitud L=30 m a una distancia de 10 m. de
una antigua caverna de seccin 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
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DISEO DE PILARES
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DISEO DE PILARES
REDISTRIBUCIN DE ESFUERZOS
Determinacin de esfuerzos en un pilar mediante la teora
AREA TRIBUTARIA
Determinacin de esfuerzos en un pilar mediante la teora
AREA TRIBUTARIA
Donde: p= Esfuerzo promedio en el pilar Pzz= Esfuerzo vertical in-situ
Prosecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas
USACH RESISTENCIA DE PILARES
Relacin entre ambas formulas para pilares cuadrados
Formula Hardy & Agapito 1977
So= Parmetro de resistencia del macizo rocoso
V= Volumen del pilar
h= Altura del pilar
Wp=ancho del pilar
Resumen formulas para Pilares de Carbn
Indice RMR
Laubscher (1996)
DRMS= RMS X AJUSTES ( Esfuerzos , Alteracin, tronadura)
CALCULO DE RESISTENCIS DE PILARES
METODO DE LAUBSCHER (1990)
Resistencia del pilar
K=DRMS en MPa W=4X rea del Pilar
Permetro del pilar
H=Altura del pilar (m)
MODOS DE DEFORMACIN EN UN PILAR
Esquema de evolucin de
fractura y falla en un pilar
segn Lunder y Pakalnis (1997)
S= Resistencia del pilar
K= reemplazado por Co
resistencia del macizo rocoso
para este caso es 0,44
DETERMINACIN DE LA RESISTENCIA DEL PILAR
Ecuacin de Lunder y Pakalnis(1997)
DISEO DE PILARES
Factor de Seguridad =FS
FS= S ( resistencia del pilar)
p ( Esfuerzos promedio en el pilar)
FS> 1,4 estables
FS> 1,6 para pilares permanentes
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CASERONES
Caracterizacin Geotcnica y Geomecnica
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o
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Emplazamiento
N
S
W
E
Columnas de Roca
Contacto
Primario - Secundario
Relleno Actual
250 m 280 m 230 m
Grupos Litolgicos
CHIMENEA
GRANITOIDE
PRFIDO
BRECHA
CASERON CENTRAL
Valores de Resistencia por Grupo Litolgico (UCS) y Condicin de Esfuerzos
GRUPO COLOR LITOLOGIAS UCS 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() INCLINACIN ()
1 30 288 14
2 17.2 18 1
3 12.4 189 75
Frecuencia de Fracturas
COLOR 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
Caracterizacin Estructural
ANLISIS GEOMECNICO CASERONES
Anlisis de estabilidad de los Caserones por Mtodos Empricos
Ingeniera de Ejecucin 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 SRF
x x Q' =
Mathews Stability Number, N
UNIDAD 1
GEOLOGIA-
GEOMECANI
CA BASICA
1. RQD (Designacin de Calidad de la Roca) RQD 2. Nmero 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 ms 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 ms 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 ms otras aleatorias. 12
ii) Intervalos de 5, por ejemplo: 100, 95, 90, etc., dan un grado de exactitud suficiente. H 4 o ms sistemas de fracturas, fracturacin densa y aleatoria, etc. 15
iii) RQD = 115 - 3,3JV (En los tneles PRV se usa el FF en reemplazo del JV). J Roca triturada, terregal. 20
Nota: i) Para intersecciones en tneles, use 3*JN.
3. Nmero de Rugosidad de las Fracturas JR ii) Para portales, use 2*JN.
a) Contacto entre las paredes.
b) Contacto entre las paredes despus de un cizalle menor a 10 cm.
A Fracturas discontinuas. 4 4. Nmero de alteracin 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, partculas arenosas, roca triturada sin arcilla, etc.
G Estriadas (slickensided) y planas. 0.5 D Recubrimiento limoso o areno-arcilloso, pequeas fracciones de arcilla 3
Nota: La descripcin se refiere a escalas pequeas 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 friccin, p.e., caolinita o mica, 4
H Zona que contiene minerales de arcilla, de espesor suficiente para 1 tambin clorita, talco, yeso, grafito, etc., y pequeas 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 Partculas arenosas, roca desintegrada sin arcilla, etc. 4
Nota: i) Se aade 1 se el espaciamiento medio del set de fracturas ms 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 consolidacin, blandos (continuos, pero 8
ii) JR= 0,5 se puede usar para fracturas planas y estriadas, y que estn alineados menor a 5 mm de espesor).
con la condicin de que estas estn orientadas para resistencia mnima. J Rellenos de arcillas expansivas, p.e., montmorillonita (continuos pero < 5 mm 6
espesor). El valor de JA depende del porcentaje de partculas tamao arcilla
6. Factor de Reduccin de Esfuerzos SRF expansiva.
a) Zonas de debilidad que intersecta la excavacin y que pueden causar que el c) Sin contacto entre las paredes despus de el cizalle (rellenos de mineral)
macizo se desestabilice cuando se construye el tnel. K Zonas o capas de roca desintegrada o triturada. Fuertemente consolidada. 6
A Mltiple ocurrencia de zonas de debilidad, que contienen arcillas o roca qu- 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 nicas de debilidad, que contienen arcillas o roca qumicamente desin- 5 M Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8-12
tegrada (profundidad de la excavacin < 50 m). Arcilla expansiva. El JA depende del porcentaje de partculas tamao
C Zonas nicas de debilidad, que contienen arcillas o roca qumicamente desin- 2,5 arcilla expansiva.
tegrada (profundidad de la excavacin > 50 m). N Zonas o capas continuas de arcillas fuertemente consolidadas. 10
D Mltiples 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 nicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad < 50 m. 5 del porcentaje de partculas tamao arcilla expansivas.
F Zonas nicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad > 50 m. 2,5
G Fracturas dbiles y abiertas, fracturamiento intenso (cubo de azucar) 5
(a cualquier profundidad). 5. Factor de Reduccin por Agua en las Fisuras JW
b) Roca competente, problemas de esfuerzos. A Excavacin seca o infiltracin menor, p.e. 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 ms 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 ms 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 ms otras aleatorias. 12
ii) Intervalos de 5, por ejemplo: 100, 95, 90, etc., dan un grado de exactitud suficiente. H 4 o ms sistemas de fracturas, fracturacin densa y aleatoria, etc. 15
iii) RQD = 115 - 3,3JV (En los tneles PRV se usa el FF en reemplazo del JV). J Roca triturada, terregal. 20
Nota: i) Para intersecciones en tneles, use 3*JN.
3. Nmero de Rugosidad de las Fracturas JR ii) Para portales, use 2*JN.
a) Contacto entre las paredes.
b) Contacto entre las paredes despus de un cizalle menor a 10 cm.
A Fracturas discontinuas. 4 4. Nmero de alteracin 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, partculas arenosas, roca triturada sin arcilla, etc.
G Estriadas (slickensided) y planas. 0.5 D Recubrimiento limoso o areno-arcilloso, pequeas fracciones de arcilla 3
Nota: La descripcin se refiere a escalas pequeas 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 friccin, p.e., caolinita o mica, 4
H Zona que contiene minerales de arcilla, de espesor suficiente para 1 tambin clorita, talco, yeso, grafito, etc., y pequeas 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 Partculas arenosas, roca desintegrada sin arcilla, etc. 4
Nota: i) Se aade 1 se el espaciamiento medio del set de fracturas ms 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 consolidacin, blandos (continuos, pero 8
ii) JR= 0,5 se puede usar para fracturas planas y estriadas, y que estn alineados menor a 5 mm de espesor).
con la condicin de que estas estn orientadas para resistencia mnima. J Rellenos de arcillas expansivas, p.e., montmorillonita (continuos pero < 5 mm 6
espesor). El valor de JA depende del porcentaje de partculas tamao arcilla
6. Factor de Reduccin de Esfuerzos SRF expansiva.
a) Zonas de debilidad que intersecta la excavacin y que pueden causar que el c) Sin contacto entre las paredes despus de el cizalle (rellenos de mineral)
macizo se desestabilice cuando se construye el tnel. K Zonas o capas de roca desintegrada o triturada. Fuertemente consolidada. 6
A Mltiple ocurrencia de zonas de debilidad, que contienen arcillas o roca qu- 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 nicas de debilidad, que contienen arcillas o roca qumicamente desin- 5 M Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8-12
tegrada (profundidad de la excavacin < 50 m). Arcilla expansiva. El JA depende del porcentaje de partculas tamao
C Zonas nicas de debilidad, que contienen arcillas o roca qumicamente desin- 2,5 arcilla expansiva.
tegrada (profundidad de la excavacin > 50 m). N Zonas o capas continuas de arcillas fuertemente consolidadas. 10
D Mltiples 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 nicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad < 50 m. 5 del porcentaje de partculas tamao arcilla expansivas.
F Zonas nicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad > 50 m. 2,5
G Fracturas dbiles y abiertas, fracturamiento intenso (cubo de azucar) 5
(a cualquier profundidad). 5. Factor de Reduccin por Agua en las Fisuras JW
b) Roca competente, problemas de esfuerzos. A Excavacin seca o infiltracin menor, p.e.
1. RQD (Designacin de Calidad de la Roca) RQD 2. Nmero 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 ms 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 ms 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 ms otras aleatorias. 12
ii) Intervalos de 5, por ejemplo: 100, 95, 90, etc., dan un grado de exactitud suficiente. H 4 o ms sistemas de fracturas, fracturacin densa y aleatoria, etc. 15
iii) RQD = 115 - 3,3JV (En los tneles PRV se usa el FF en reemplazo del JV). J Roca triturada, terregal. 20
Nota: i) Para intersecciones en tneles, use 3*JN.
3. Nmero de Rugosidad de las Fracturas JR ii) Para portales, use 2*JN.
a) Contacto entre las paredes.
b) Contacto entre las paredes despus de un cizalle menor a 10 cm.
A Fracturas discontinuas. 4 4. Nmero de alteracin 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, partculas arenosas, roca triturada sin arcilla, etc.
G Estriadas (slickensided) y planas. 0.5 D Recubrimiento limoso o areno-arcilloso, pequeas fracciones de arcilla 3
Nota: La descripcin se refiere a escalas pequeas 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 friccin, p.e., caolinita o mica, 4
H Zona que contiene minerales de arcilla, de espesor suficiente para 1 tambin clorita, talco, yeso, grafito, etc., y pequeas 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 Partculas arenosas, roca desintegrada sin arcilla, etc. 4
Nota: i) Se aade 1 se el espaciamiento medio del set de fracturas ms 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 consolidacin, blandos (continuos, pero 8
ii) JR= 0,5 se puede usar para fracturas planas y estriadas, y que estn alineados menor a 5 mm de espesor).
con la condicin de que estas estn orientadas para resistencia mnima. J Rellenos de arcillas expansivas, p.e., montmorillonita (continuos pero < 5 mm 6
espesor). El valor de JA depende del porcentaje de partculas tamao arcilla
6. Factor de Reduccin de Esfuerzos SRF expansiva.
a) Zonas de debilidad que intersecta la excavacin y que pueden causar que el c) Sin contacto entre las paredes despus de el cizalle (rellenos de mineral)
macizo se desestabilice cuando se construye el tnel. K Zonas o capas de roca desintegrada o triturada. Fuertemente consolidada. 6
A Mltiple ocurrencia de zonas de debilidad, que contienen arcillas o roca qu- 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 nicas de debilidad, que contienen arcillas o roca qumicamente desin- 5 M Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8-12
tegrada (profundidad de la excavacin < 50 m). Arcilla expansiva. El JA depende del porcentaje de partculas tamao
C Zonas nicas de debilidad, que contienen arcillas o roca qumicamente desin- 2,5 arcilla expansiva.
tegrada (profundidad de la excavacin > 50 m). N Zonas o capas continuas de arcillas fuertemente consolidadas. 10
D Mltiples 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 nicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad < 50 m. 5 del porcentaje de partculas tamao arcilla expansivas.
F Zonas nicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad > 50 m. 2,5
G Fracturas dbiles y abiertas, fracturamiento intenso (cubo de azucar) 5
(a cualquier profundidad). 5. Factor de Reduccin por Agua en las Fisuras JW
b) Roca competente, problemas de esfuerzos. A Excavacin seca o infiltracin menor, p.e.
1. RQD (Designacin de Calidad de la Roca) RQD 2. Nmero 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 ms 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 ms 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 ms otras aleatorias. 12
ii) Intervalos de 5, por ejemplo: 100, 95, 90, etc., dan un grado de exactitud suficiente. H 4 o ms sistemas de fracturas, fracturacin densa y aleatoria, etc. 15
iii) RQD = 115 - 3,3JV (En los tneles PRV se usa el FF en reemplazo del JV). J Roca triturada, terregal. 20
Nota: i) Para intersecciones en tneles, use 3*JN.
3. Nmero de Rugosidad de las Fracturas JR ii) Para portales, use 2*JN.
a) Contacto entre las paredes.
b) Contacto entre las paredes despus de un cizalle menor a 10 cm.
A Fracturas discontinuas. 4 4. Nmero de alteracin 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, partculas arenosas, roca triturada sin arcilla, etc.
G Estriadas (slickensided) y planas. 0.5 D Recubrimiento limoso o areno-arcilloso, pequeas fracciones de arcilla 3
Nota: La descripcin se refiere a escalas pequeas 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 friccin, p.e., caolinita o mica, 4
H Zona que contiene minerales de arcilla, de espesor suficiente para 1 tambin clorita, talco, yeso, grafito, etc., y pequeas 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 Partculas arenosas, roca desintegrada sin arcilla, etc. 4
Nota: i) Se aade 1 se el espaciamiento medio del set de fracturas ms 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 consolidacin, blandos (continuos, pero 8
ii) JR= 0,5 se puede usar para fracturas planas y estriadas, y que estn alineados menor a 5 mm de espesor).
con la condicin de que estas estn orientadas para resistencia mnima. J Rellenos de arcillas expansivas, p.e., montmorillonita (continuos pero < 5 mm 6
espesor). El valor de JA depende del porcentaje de partculas tamao arcilla
6. Factor de Reduccin de Esfuerzos SRF expansiva.
a) Zonas de debilidad que intersecta la excavacin y que pueden causar que el c) Sin contacto entre las paredes despus de el cizalle (rellenos de mineral)
macizo se desestabilice cuando se construye el tnel. K Zonas o capas de roca desintegrada o triturada. Fuertemente consolidada. 6
A Mltiple ocurrencia de zonas de debilidad, que contienen arcillas o roca qu- 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 nicas de debilidad, que contienen arcillas o roca qumicamente desin- 5 M Zonas o capas de arcillas y roca triturada o desintegrada. 8-12
tegrada (profundidad de la excavacin < 50 m). Arcilla expansiva. El JA depende del porcentaje de partculas tamao
C Zonas nicas de debilidad, que contienen arcillas o roca qumicamente desin- 2,5 arcilla expansiva.
tegrada (profundidad de la excavacin > 50 m). N Zonas o capas continuas de arcillas fuertemente consolidadas. 10
D Mltiples 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 nicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad < 50 m. 5 del porcentaje de partculas tamao arcilla expansivas.
F Zonas nicas de cizalle en roca competente (sin arcilla); profundidad > 50 m. 2,5
G Fracturas dbiles y abiertas, fracturamiento intenso (cubo de azucar) 5
(a cualquier profundidad). 5. Factor de Reduccin por Agua en las Fisuras JW
b) Roca competente, problemas de esfuerzos. A Excavacin seca o infiltracin menor, p.e.
Mathews Stability Number, N
N = Q x A xB xC
Estimacin I
H I
V
H=W/2
W
K = H / V
I = S x H
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
acto
r, S
Mathews Stability Number, N
N = Qx A x B xC
Mathews Stability Number, N
N = QxAxBxC
GRAFICO DE ESTABILIDAD
E xtended M athew s S tab ility C hart
0 .0 0 1
0 .0 1 0
0 .1 0 0
1 .0 0 0
1 0 .0 0 0
1 0 0 .0 0 0
1 0 0 0 .0 0 0
1 1 0 1 0 0
S h ap e F ac to r, S o r H yd rau lic R ad iu s (in m etres )
Sta
bil
ity
Nu
mb
er,
N
S T AB L E
F AIL U R E
M AJ O R F AIL U R E
C AVIN G
S T AB L E
F AIL U R E & M AJO R
Henders on
E l Teniente
Northparkes E 26L1
S habanie
S alvador
Andina
C AV IN G
Legend
N orthparke s E 26 L2
Anlisis de estabilidad de los caserones por esfuerzos
Esfuerzo Principal Mayor
(1)
Comentarios:
Se observan algunos sectores con mayor
concentracin de esfuerzos en el techo d
elos caserones analizados, valores que
bordean los 50 [MPa]
*1 insitu = 30 [MPa]
Casern Central
Casern Este
Esfuerzo Principal Menor (3) Caserones Oeste
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 cercana al contacto primario-
secundario en algunos puntos
*3 insitu = 12.4 [MPa]
Contacto Primario-Secundario
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]
Casern Central
Casern Este
Anlisis de estabilidad de los caserones por estructuras
ANLISIS DE CUAS 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 ci= 150 Mpa Em=20 GPa v=0,22 Esfuerzos : H = 600 m , KN-S = 1,2 , K E-W=1,5
50 m
50 m
15 m
E
Z
N
80
TAREA N3
Determinar por mtodos empricos la estabilidad de un casern
de dimensiones ancho: 40 m, alto :60 m y 100 m de longitud
Propiedades
Profundidad: 250 m.
c= 120 Mpa
=2,7 t/m3 K E-W=2
N E
0m
1m
0,25
0,75
0,5
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