67076190-estandares-geotecnicos

ESTANDARES PARA LA CARACTERIZACION GEOTECNICA DE ROCAS, ESTRUCTURAS Y MACIZOS ROCOSOSPRIMER TALLER GEOTECNICO INTERDIVISIONAL, DIVISION CHUQUICAMATA DE CODELCO - CHILE

La Serena, 2 al 4 de Julio de 1997

INTRODUCCION

Hoy en día los retos que enfrenta la gran minería, tanto en Chile como en el resto del mundo, son más y más complejos debido a la profundización de las minas subterráneas y a rajo abierto, así como a la necesidad cada vez mayor de optimizar los diseños mineros para poder participar exitosamente en un mercado que es cada vez más competitivo.

Debido a esto, es cada vez mayor la participación de los ingenieros y geólogos geotécnicos en la definición de proyectos mineros eficientes y, al mismo tiempo, geotécnicamente factible. Esta participación conlleva el desarrollo de análisis geotécnicos, los que también se hacen cada vez más sofisticados gracias a los avances actuales de la informática, y que permiten el comparar opciones, efectuar predicciones y proponer soluciones a los problemas geotécnicos.

Sin embargo, incluso el modelo más sofisticado y los mejores equipos computacionales no entregarán una buena respuesta si la información básica, ingresada como parámetros de entrada al modelo, no cumple con ciertos requisitos mínimos de calidad. Por ejemplo, resulta poco justificable el desarrollar un sofisticado modelo de elementos discretos para analizar la estabilidad de un talud si no se conoce bien la orientación de los sistemas estructurales, ni sus espaciamientos, ni sus propiedades mecánicas.

Parece evidente que la información geotécnica básica corresponde a la caracterización geológica y geotécnica del macizo rocoso y sus estructuras, y a la evaluación de las propiedades mecánicas e hidráulicas de la roca, las estructuras y el macizo rocoso.

Desgraciadamente, una revisión del estado actual de la práctica en nuestra Corporación demuestra que no hay uniformidad de criterios en lo referente a la forma de obtención de esta información geotécnica básica, ni tampoco en los requisitos mínimos de calidad que la misma debe satisfacer. Así, en las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE se utilizan diferentes técnicas de mapeo geológico-geotécnico y, por otra parte, también existen diferencias respecto al número y tipo de ensayos de mecánica de roca y la forma de evaluar las propiedades del macizo rocoso.

Debido a esto, la Superintendencia de Ingeniería Geotécnica de División Chuquicamata consideró que este Primer Taller Geotécnico Interdivisional debía orientarse a la definición de estándares para la obtención y definición de la información geotécnica básica. Conforme con esto, se decidió denominarlo Estándares para la Caracterización Geotécnica de Rocas, Estructuras y Macizos Rocosos y, después del desarrollo de una encuesta técnica, se consideró que era necesario cubrir tres tópicos absolutamente relevantes para nuestra corporación :

• Mapeos Geológicos, Geotécnicos e Hidrogeológicos.

• Propiedades Geomecánicas de la Roca Intacta y de las Estructuras

• Clasificación y Calificación Geotécnica y Propiedades del Macizo Rocoso

Conforme con esto, durante el desarrollo de este Primer Taller Geotécnico Interdivisional se contó con tres grupos de trabajo, cada uno dedicado específicamente a uno de los tópicos antes reseñados, y conformados por ingenieros y geólogos interesados y con experiencia en el tema.

Es importante señalar que cada grupo tuvo la misión de producir un primer conjunto de estándares técnicos sobre el tema tratado por él. Estos estándares tienen la ventaja de haber sido desarrollados contando con la participación de los ingenieros y geólogos de CODELCO-CHILE a cargo de la geotécnia de las minas, tanto a rajo abierto como subterráneas, de nuestra corporación; por lo que no son estándares académicos o con propósitos de investigación, sino que estándares prácticos orientados a satisfacer las necesidades y requerimientos de la industria.

1



Se contó también con la participación especial del Profesor Evert Hoek, autoridad mundial en el campo de la geotécnia, quién actuó como coordinador entre grupos y también los apoyó, mediante discusiones técnicas y sugerencias basadas en su tremenda experiencia teórica y práctica.

Además, participaron activamente en este Taller profesores de las cátedras de Mecánica de Rocas de los Departamentos de Ingeniería de Minas de las universidades chilenas y, también, representantes de los laboratorios del área que prestan servicios a nuestra Corporación.

Cabe señalar que la Superintendencia de Ingeniería Geotécnica de División Chuquicamata tuvo siempre el propósito de transformar los resultados de este Primer Taller Geotécnico Interdivisional en un documento, que fuera de utilidad práctica para los ingenieros y geólogos geotécnicos de CODELCO-CHILE. El resultado de este propósito es la presente publicación.

Finalmente, la fotografía de página siguiente muestra a los participantes en el Primer Taller Geotécnico Interdivisional : Estándares para la Caracterización Geotécnica de Rocas, Estructuras y Macizos Rocosos.

2



Fotografía que muestra a los participantes en el Primer Taller Geotécnico Interdivisional de CODELCO-CHILE.

3



OBTENCION DE LA INFORMACION GEOTECNICA BASICA :ESTADO DE LA PRACTICA EN CODELCO - CHILE

Grupos Geotécnicos

Todas las Divisiones de CODELCO-CHILE disponen de un grupo geotécnico con la misión de resolver los problemas de mecánica de rocas propios de la minería; estos grupos están conformados por ingenieros y/o por geólogos y, además, cuentan con el apoyo de analistas técnicos.

Como se observa en Figura 2.1, el número, la distribución de profesionales y la experiencia promedio del grupo geotécnico varía de una División a otra; sin embargo, el análisis de la información resultante de las encuestas técnicas realizadas con motivo de este taller permite señalar lo siguiente :

• El número de profesionales por cada 1.000 TPD varía desde un mínimo de 0,04, en el caso de División Chuquicamata, a un máximo de 0,17, en el caso de las Divisiones Andina y El Teniente. A nivel corporativo, el promedio es de 0,085 profesionales por cada 1.000 TPD.

• La proporción ingenieros:geólogos es similar en Andina y Salvador (2:4 y 1:2, respectivamente), y en Chuquicamata y El Teniente (5:2 y 11:4, respectivamente), mientras que en Radomiro Tomic es 0:1.

• La experiencia promedio de los grupos varia desde 5 años, en el caso de División Chuquicamata, a 11 años, en el caso de División Salvador. A nivel corporativo, la experiencia promedio es del orden de 7 años.

• La eficiencia en la conformación del grupo puede evaluarse mediante el parámetro P, que se define como :

PExperienci a Maxima del Grupo Experienci a Minima del Grupo

Experienci a Media del Grupo

=

− (2.1)

Si el grupo está bien conformado; vale decir tiene un jefe bastante experimentado (e.g. 10 o más años de experiencia), mandos medios con experiencia suficiente (e.g. 5 o más años de experiencia), y

0

2

4

6

8

10

12

14

16

ANDINA CHUQUICAMATA EL TENIENTE RADOMIRO TOMIC SALVADOR

DIVISIONES DE CODELCO - CHILE

PR

OF

ES

ION

AL

ES

AR

EA

GE

OT

EC

NIA

Ingenieros Geologos Total Profesionales Experiencia (años)

Figura 2.1 : Profesionales que integran los grupos geotécnicos de las Divisiones de CODELCO-CHILE, y experiencia promedio de cada grupo.

5



profesionales junior (e.g. con experiencia de 1 a 3 años), el parámetro P tendrá un valor cercano a 3,14. Un grupo sin liderazgo y donde todos sus componentes tienen más o menos la misma experiencia tendrá un parámetro P cercano a 0; por otra parte, un grupo con una carencia de mandos medios podrá tener un líder experimentado pero rodeado de profesionales de poca experiencia y, en este caso, el valor de P será mayor que 4,5. La aplicación de este criterio a los grupos geotécnicos de las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE indica lo siguiente :

División P Comentarios

Andina 1,24 Grupo con predominio de profesionales de similar experiencia y una baja proporción de profesionales junior.

Chuquicamata 2,88 Grupo bien conformado1

El Teniente - - - En este caso existen al menos 4 grupos, por lo que el parámetro P no es directamente aplicable

Radomiro Tomic 0,00 Grupo conformado por una sola persona, lo que lo hace extremadamente vulnerable.

Salvador 1,31 Grupo con predominio de profesionales de similar experiencia y una baja proporción de profesionales junior.

Los grupos geotécnicos disponen, en mayor o menor cantidad, de vehículos, computadores personales y estaciones de trabajo para el desarrollo de su actividad. Sin embargo, como se aprecia en Figura 2.2 de página siguiente, en algunos casos el equipamiento disponible es francamente insuficiente.

Como se muestra en Figura 2.3 de página siguiente, los grupos geotécnicos de las Divisiones de CODELCO-CHILE disponen de variado software para el desarrollo de sus actividades, y dentro de este software destacan los siguientes programas :

• DIPS, ROCKDATA y SWEDGE, en uso en todas las Divisiones.

• EXAMINE3D, UNWEDGE y @RISK, en uso al menos en cuatro Divisiones.

También, cabe señalar que dentro de los programas de modelamiento numérico, predominan los desarrollados por ITASCA.

Finalmente, resulta interesante observar las facilidades de perfeccionamiento técnico con que cuentan los diversos grupos geotécnicos, en lo referente a adquisición de libros técnicos, subscripción a revistas de la especialidad y participación en cursos. Esto se resumen en Figura 2.4, la cual muestra que División Chuquicamata proporciona mayores oportunidades de perfeccionamiento a sus profesionales geotécnicos que las otras Divisiones.

1 Profesionales Años de Experiencia1 151 71 61 33 1

6



0

1

2

3

4

5

6

7

ANDINA CHUQUICAMATA EL TENIENTE RADOMIROTOMIC

SALVADOR

DIVISIONES DE CODELCO

VE

HIC

UL

OS

, C

OM

PU

TA

DO

RE

S,

ES

TA

CIO

NE

S D

E T

RA

BA

JOvehículosestaciones de trabajocomputadores personales

Figura 2.2 : Número de vehículos, computadores personales y estaciones de trabajo de que disponen los grupos geotécnicos de las Divisiones de CODELCO-CHILE.

DISPONIBILIDAD DE SOFTWARE GEOTECNICO

ANDINA CHUQUICAMATA SALVADOR EL TENIENTE RADOMIRO TOMIC

BEFECPILLARCTRAN/WDIPSEXAMINEEXAMINE3DFLACFLAC3DPHASESROCKDATASAFEX (S)SAFEX (U)SEEP/WSIGMA/WSLIDESLOPE/WSWEDGESUPERGEOTECUDECUNWEDGEVULCAN3DECaRISK

Figura 2.3 : Software disponible en los distintos grupos geotécnicos de las Divisiones de CODELCO-CHILE.

7



Caracterización Geotécnica

Con el propósito de caracterizar adecuadamente las distintas unidades de rocas y/o de suelos, los grupos geotécnicos de las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE desarrollan anualmente campañas de sondajes y ensayos de laboratorio y/o in situ. En Figura 2.5 se resumen los recursos destinados a la ejecución de sondajes geotécnicos por las distintas Divisiones en los últimos 3 años; los que, con la sola excepción de División Chuquicamata, han sido menores que US$ 250.000 al año.

DIVISION AÑO

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1996

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1995

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1994

CHUQUICAMATA

ANDINA

< US$ 250000 < US$ 500000 > US$ 500000

RECURSOS DESTINADOS

Figura 2.5 : Recursos destinados a campañas de sondajes geotécnicos.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ANDINA CHUQUICAMATA EL TENIENTE RADOMIROTOMIC

SALVADOR

DIVISIONES DE CODELCO

LIB

RO

S,

RE

VIS

TA

S O

CU

RS

OS

Libros Revistas Cursos

Figura 2.4 : Facilidades de perfeccionamiento técnico : libros, subscripción a revistas especializadas, participación en cursos.

8



En Figura 2.6 se resume el gasto efectuado por las distintas Divisiones en los últimos 3 años en ensayos de laboratorio. Al respecto, es interesante señalar que los ensayos más solicitados corresponden a determinaciones del peso unitario, resistencia en carga puntual, resistencia en compresión no confinada y resistencia en tracción indirecta (carga diametral de discos).

La gran mayoría de estos ensayos ha sido efectuada en los laboratorios de CIMM, en Santiago (Divisiones Andina, El Teniente y Salvador) y Mecánica de Rocas Ltda., en Calama (Divisiones Chuquicamata, Radomiro Tomic y Salvador).

En lo que se refiere a ensayos in situ, en Figura 2.8 de página siguiente se resume el gasto efectuado por las distintas Divisiones en los últimos 3 años por este ítem.

Para calificar y zonificar geotécnicamente el macizo rocoso, las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE han utilizado los sistemas propuestos por Barton et al. (1974) (índice Q), Bieniawski (1976,79) (índice RMR), Laubscher (1990) (índice MRMR) y Hoek et al. (1995) (índice GSI); siendo, como se ilustra en Figura 2.7, el método de Laubscher el más comúnmente utilizado.

Q RMR MRMR GSI ANDINA

CHUQUICAMATA

EL TENIENTE

RADOMIRO TOMIC

SALVADOR

Figura 2.7 : Sistemas de calificación y clasificación geotécnica de macizos rocosos utilizados por las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE.

DIVISION RECURSOS DESTINADOS AÑO

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1996

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1995

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1994

CHUQUICAMATA

ANDINA

< US$ 10000 < US$ 25000 < US$ 50000 > US$ 50000

Figura 2.6 : Gasto en ensayos de laboratorio efectuado por las Divisiones de CODELCO-CHILE los últimos 3 años.

9



DIVISION RECURSOS ASIGNADOS AÑO

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1996

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1995

CHUQUICAMATA

ANDINA

SALVADOR

RADOMIRO TOMIC

EL TENIENTE 1994

CHUQUICAMATA

ANDINA

< US$ 25000 < US$ 50000 > US$ 50000

Figura 2.8 : Gasto en ensayos in situ efectuado por las Divisiones de CODELCO-CHILE los últimos 3 años.

Al calificar el grado de satisfacción respecto a los sistemas de clasificación geotécnica utilizados, en una escala de 1 a 7, los distintos grupos geotécnicos señalaron lo siguiente :

• División Andina : 6 (MRMR)

• División Chuquicamata : 5 (RMR & GSI)

• División El Teniente : 4 (MRMR & Q)

• División Radomiro Tomic : S/I (MRMR)

• División Salvador : 6 (MRMR, RMR & Q)

Como sistemas de mapeo geológico-geotécnico se utilizan líneas de detalle, celdas de mapeo y estaciones de mapeo y recientemente, en el caso de División el Teniente, se ha comenzado a trabajar en el mapeo de los “moldes” dejados por inestabilidades con control estructural. La escala utilizada más frecuentemente en los planos geológico-geotécnicos de trabajo es 1:500, y para los planos que se incluyen en los informes se suele utilizar las escalas 1:1.000 y 1:2.000.

La evaluación de la frecuencia de fracturas, FF, se hace de la siguiente forma :

• División Andina : Se mide el número de fracturas abiertas por metro de sondaje.Se mide el número de fracturas abiertas que forman bloques.

• División Chuquicamata : Se mide el número de fracturas abiertas por metro de sondaje.En cada ventana de mapeo se definen 3 líneas de detalle horizontales, de 2 m cada una, y en ellas se miden las fracturas abiertas. El FF corresponde al promedio de los valores medidos en las líneas de detalle (en fract./m).

10



• División El Teniente : Se determina para cada set de estructuras formadoras de bloques.

• División Radomiro Tomic : Se mide en sondajes, galerías de exploración y bancos.

• División Salvador : Se consideran las estructuras primarias que forman bloques.

La evaluación del índice RQD se hace de la siguiente forma :

• División Andina : En la forma usual (registro de sondajes).

• División Chuquicamata : En la forma usual (registro de sondajes).Mediante correlaciones empíricas entre RQD y FF.

• División El Teniente : En la forma usual (registro de sondajes, con tramos de 3 m).

• División Radomiro Tomic : En la forma usual (registro de sondajes).

• División Salvador : En la forma usual (registro de sondajes).Estimación en base a observación visual de caras expuestas.

Para definir los sistemas estructurales predominantes se procede de la siguiente forma :

• División Andina : Proyección equiareal de las estructuras mapeadas a escala 1:500.

• División Chuquicamata : Mediante proyecciones equiareales (software DIPS), diferenciandoentre estructuras mayores y menores.

• División El Teniente : Mediante proyecciones equiareales (software DIPS).

• División Radomiro Tomic : En base a los sistemas definidos en las estaciones de mapeo.

• División Salvador : Mediante proyecciones equiareales (software DIPS).

Para estimar las propiedades del macizo rocoso se hace uso principalmente de correlaciones empíricas y, solo en algunos casos, de análisis retrospectivos. Las correlaciones empíricas más comúnmente utilizadas son las siguientes :

• Resistencia del macizo rocoso :

− Hoek et al. (1995) (envolvente de falla) : Todas las Divisiones

− Laubscher (1990) (resistencia en compresión no confinada) : El Teniente y Salvador

• Deformabilidad del macizo rocoso :

− Barton et al. (1984) (modulo E) : Salvador

− Serafim & Pereira (1983) (módulo E) : Andina, Chuquicamata, El Teniente, R. Tomic

En lo que se refiere a la ejecución de ensayos para determinar las propiedades geotécnicas de las estructuras o discontinuidades presentes en el macizo rocoso, se han efectuado los siguientes tipos de ensayo de laboratorio :

11



• Propiedades índice del material de relleno (División Chuquicamata)

• Corte directo (Divisiones Andina y Chuquicamata)

• Corte en celda MIRVE (División El Teniente)

• Compresión triaxial (División Chuquicamata)

Al evaluar cuan bien se conocen las propiedades geotécnicas de la roca intacta, las estructuras y el macizo rocoso, los grupos geotécnicos de las distintas Divisiones señalan lo siguiente :

División MaterialComo se conocen las

Propiedades geotécnicas ?

AndinaRoca Intacta

REGULAREstructurasMacizo Rocoso

ChuquicamataRoca Intacta BIENEstructuras REGULAR

Macizo Rocoso BIEN

El TenienteRoca Intacta MENOS QUE REGULAREstructuras SIN INFORMACION

Macizo Rocoso MAL

Radomiro TomicRoca Intacta BIENEstructuras SIN INFORMACION

Macizo Rocoso BIEN

SalvadorRoca Intacta BIENEstructuras SIN INFORMACION

Macizo Rocoso REGULAR

Debilidades y Fortalezas de los Grupos Geotécnicos

Los grupos geotécnicos de las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE evaluaron sus principales debilidades y fortalezas, en lo referente a la caracterización geotécnica de rocas, estructuras y macizos rocosos, señalando lo siguiente :

División Andina :

Fortalezas :

La buena calidad de la información geológica y estructural de que dispone. Ha logrado desarrollar una buena zonificación geotécnica, tanto para la mina subterránea como para su mina a rajo abierto.

Debilidades :

Todavía su conocimiento respecto a las propiedades geomecánicas de las estructuras es limitado. Todavía debe completar la base de unidades litológicas en profundidad. Falta validar el modelo del campo de esfuerzos.

División Chuquicamata :

Fortalezas :

12



Ha logrado conformar un grupo geotécnico integrado por ingenieros y geólogos que trabajan en forma conjunta y con espíritu de cuerpo. Ha logrado desarrollar e implementar procedimientos estandarizados para la toma de datos geológico geotécnicos en terreno.

Debilidades :

Todavía falta mejorar la caracterización geotécnica de la zona de roca cizallada adyacente a la Falla Oeste.

División El Teniente :

Fortalezas :

Tener conciencia plena en el valor que tienen las propiedades y antecedentes geotécnicos en los proyectos y las necesidades de inversión en este tipo de tema.

Debilidades :

La no consolidación de un grupo estable, oficialmente definido, a cargo y responsable de la información geotécnica para proyectos minero-metalúrgicos e ingeniería de operaciones. Actualmente se establece como responsables a los profesionales (geólogos e ingenieros geomecánicos) de cada proyecto y/o área de la mina en forma colectiva, lo que fomenta la variabilidad de criterios y estándares asociados al tema.

División Radomiro Tomic :

Fortalezas :

Sin información.

Debilidades :

Sin información.

División Salvador :

Fortalezas :

Ha logrado desarrollar un modelo geotécnico del macizo rocoso, en función del índice RMR de Laubscher, el que actualmente se usa para la estimación de las necesidades de fortificación en la mina subterránea.

Debilidades :

Todavía no dispone de un modelo geotécnico del macizo rocoso para su mina a rajo abierto.

13



ESTRUCTURA Y DESARROLLO DEL TALLER

Este Primer Taller Geotécnico Interdivisional se orientó a la definición de estándares para la obtención y definición de la información geotécnica básica. Conforme con esto, se decidió denominarlo Estándares para la Caracterización Geotécnica de Rocas, Estructuras y Macizos Rocosos y, después del desarrollo de una encuesta técnica, se consideró que era necesario cubrir tres tópicos absolutamente relevantes para nuestra corporación :

• Mapeos Geológicos, Geotécnicos e Hidrogeológicos.

• Propiedades Geomecánicas de la Roca Intacta y de las Estructuras

• Clasificación y Calificación Geotécnica y Propiedades del Macizo Rocoso

Conforme con esto, durante el desarrollo de este Primer Taller Geotécnico Interdivisional se contó con tres grupos de trabajo, cada uno dedicado específicamente a uno de los tópicos antes reseñados, y conformados por ingenieros y geólogos interesados y con experiencia en el tema.

Para lograr un trabajo eficiente y efectivo en la definición de los grupos de trabajo se hicieron las siguientes consideraciones :

1.- Se trató de incluir en cada grupo a lo menos un representante de cada División, tratándose además que este representante tuviera especial interés en el tema del grupo en cuestión.

2.- Se designó un líder y un secretario técnico para cada grupo, quienes tuvieron la responsabilidad de guiar la discusión en sus respectivos grupos, de modo de lograr desarrollar los estándares requeridos en el tiempo disponible y, también, de redactar la versión preliminar de dichos estándares. La tarde anterior al inicio del Taller se efectuó una reunión técnica de los líderes y secretarios de grupo con los organizadores del evento y con el Profesor Hoek, con el propósito de definir estrategias de trabajo para asegurar el logro de las metas establecidas. Además cada tarde, inmediatamente después de finalizado el trabajo de los grupos, se efectuaron reuniones del Profesor Hoek con los lideres y secretarios de los distintos grupos, con el fin de analizar los avances logrados y, al mismo tiempo, aclarar eventuales dudas que pudieran haber surgido.

3.- Con anterioridad al inicio del Taller se desarrollaron formatos tipo para los distintos estándares.

4.- Con anterioridad al inicio del Taller se procedió a adquirir las Normas ASTM, las recomendaciones de la ISRM y artículos técnicos relativos a los temas que se tratarían, con lo que se preparó una biblioteca técnica de apoyo al trabajo de los grupos.

5.- Se logró la participación del Profesor Evert Hoek, quién actuó como asesor técnico de los grupos de trabajo y presentó sugerencias y recomendaciones apoyadas en su amplia y reconocida experiencia en la caracterización geotécnica y geomecánica de rocas, estructuras y macizos rocosos.

6.- Se invitó a participar en el Taller a representantes de la Gerencia de Planificación y Tecnología Minera y de la Dirección de Innovación e Investigación Tecnológica de la Corporación.

7.- Se invitó a participar en el Taller a los Profesores de las Cátedras de Mecánica de Rocas de todas las Universidades Chilenas que dictan la carrera de Ingeniería Civil de Minas.

8.- Se invitó a participar en el Taller a representantes de los distintos laboratorios de Mecánica de Rocas que han prestado servicios a la Corporación.

15



9.- Se trató de optimizar el tiempo requerido para el correcto desarrollo de un taller de este tipo con las disponibilidades de tiempo de los profesionales de las distintas Divisiones de la Corporación, decidiéndose desarrollar el Taller en tres días a jornada completa, comenzando el miércoles 2 y terminando el viernes 4 de julio de 1997.

10.- Se decidió evitar realizar este Taller en alguna de las Divisiones de la Corporación, porque ello en la práctica habría significado una menor disponibilidad efectiva de los profesionales de dicha División. Conforme con esto se designó la ciudad de La Serena, más o menos equidistante de las distintas Divisiones, como el lugar adecuado para el desarrollo del Taller.

11.- Se dispuso de un equipo permanente de traducción simultánea para apoyar la labor del Profesor Evert Hoek.

12.- Se contó, durante todo el desarrollo del Taller, con un equipo de apoyo logístico integrado por dos secretarias, quienes contaban con una oficina totalmente equipada para este fin : teléfonos, fax, computadoras y fotocopiadora.

13.- Para optimizar el rendimiento, a cada grupo de trabajo se le asignó una sala independiente y completamente equipada : computadora, proyector de transparencias, proyector de diapositivas, biblioteca técnica y una mesa reuniones adecuada al tamaño del grupo.

14.- Para las sesiones plenarias se contó con un auditórium totalmente equipado : sistema de traducción simultánea, computadora, datashow, proyector de transparencias y proyector de diapositivas.

15.- Se dieron las facilidades para que todos los participantes de este Taller pudieran alojar en el mismo lugar del evento, y poder así aprovechar los desayunos, almuerzos y cenas para intercambiar opiniones y mejorar los contactos interdivisionales.

Es importante señalar que cada grupo tuvo la misión de producir un primer conjunto de estándares técnicos sobre el tema tratado por él. Estos estándares tienen la ventaja de haber sido desarrollados contando con la participación de los ingenieros y geólogos de CODELCO-CHILE a cargo de la geotécnia de las minas, tanto a rajo abierto como subterráneas, de nuestra Corporación; por lo que no son estándares académicos o con propósitos de investigación, sino que estándares prácticos orientados a satisfacer las necesidades y requerimientos de la industria minera.

Los distintos grupos de trabajo quedaron conformados de la manera siguiente :

Grupo 1 : MAPEOS GEOLOGICOS, GEOTECNICOS E HIDROGEOLOGICOS APLICADOS

Líder del grupo : Michel Galeb, Geólogo, División AndinaSecretario técnico : Mariano Riveros, Geólogo, División El Teniente

Integrantes : Sergio Spichiger, Geólogo, División AndinaClaudio Suárez, Geólogo, División ChuquicamataJosé Rojas, Geólogo, División ChuquicamataHugo Saguas, Ingeniero, División ChuquicamataSergio Gaete, Ingeniero, División El TenienteRenato Villarroel, Geólogo, División Radomiro TomicWalter Orquera, Geólogo, División SalvadorFernando Geister, Ingeniero, CODELCO CentralFederico Brunner, Ingeniero, Universidad de La Serena

16



Grupo 2 : PROPIEDADES GEOMECANICAS DE LA ROCA INTACTA Y DE LAS ESTRUCTURAS

Líder del grupo : Antonio Karzulovic, Ingeniero, Universidad de ChileUniversidad de Santiago

Secretario técnico : Jaíme Díaz, Ingeniero, División El Teniente

Integrantes : Reinaldo Apablaza, Ingeniero, División AndinaLuis Rivera, Ingeniero, División ChuquicamataGermán Flores, Ingeniero, División ChuquicamataRamón Dames, Gerente, Mecánica de Rocas Ltda.

Grupo 3 : DESCRIPCION GEOTECNICA Y PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO

Líder del grupo : Ricardo Torres, Geólogo, División ChuquicamataSecretario técnico : Alex Calderón, Ingeniero, División Chuquicamata

Integrantes : Carlos Vacher, Ingeniero, División ChuquicamataJorge Vega, Geólogo, División ChuquicamataPatricio Olivero, Ingeniero, División ChuquicamataVictor Merino, Ingeniero, División ChuquicamataAntonio Bonani, Ingeniero, División ChuquicamataJorge Rodríguez, Geólogo, División ChuquicamataEduardo Rojas, Ingeniero, División El TenienteMauricio Barraza, Ingeniero, División El TenienteFernando Villegas, Ingeniero, División El TenienteOmar Quezada, Geólogo, División El TenienteRené Tapia, Ingeniero, División SalvadorMarcos Patiño, Geólogo, C.I.M.M.

El Taller se desarrolló de acuerdo al siguiente programa de actividades :

Martes 01.07.97 : Reunión inicial de líderes y secretarios con el Profesor Hoek

Miércoles 02.07.97 : Inauguración del Primer Taller Geotécnico Interdivisional

Sesión Plenaria : Situación Actual de la Geotécnia en CODELCO-CHILE

Sesión Plenaria : Clase Magistral del Profesor Evert Hoek

Sesión Plenaria : Definición de Objetivos y Programa de Trabajo

Trabajo Individual de los Grupos

Reunión de líderes y secretarios con el Profesor Hoek

Jueves 03.07.97 : Trabajo Individual de los Grupos

Reunión de líderes y secretarios con el Profesor Hoek

Viernes 04.07.97 : Trabajo Individual de los Grupos

Sesión Plenaria : Conclusiones de cada Grupo de Trabajo

Sesión Plenaria : Comentarios Finales del Profesor Evert Hoek

Sesión Plenaria : Clausura Oficial del Taller

17



Pese a que inicialmente se pensó que las metas propuestas para este Primer Taller Geotécnico Interdivisional de CODELCO-CHILE eran demasiado ambiciosas, gracias al trabajo y entusiasmo de los participantes, al final del evento se logró cumplir con las metas previamente establecidas.

Todos y cada uno de los estándares que se desarrollaron en este Taller se incluyen en los Anexos del presente volumen.

18



CONCLUSIONES DE LOS GRUPOS DE TRABAJO

Como resultado de la labor desarrollada durante este Primer Taller Geotécnico Interdivisional, los distintos grupos de trabajo llegaron a las siguientes conclusiones principales :

Grupo 1 : MAPEOS GEOLOGICOS, GEOTECNICOS E HIDROGEOLOGICOS APLICADOS

• La confiabilidad de una interpretación geológico-geotécnica depende en forma muy importante de la disponibilidad de superficies expuestas y sondajes geotécnicos para su mapeo. En otras palabras, una interpretación basada sólo en el mapeo de algunos sondajes y donde no hay acceso a superficies expuestas de roca tendrá una baja confiabilidad; mientras que una interpretación basada en el mapeo de numerosas superficies expuestas será mucho más confiable.

• Los levantamientos de información geológico-geotécnica se realizarán utilizando el Sistema Internacional de Medidas (SI). Además, para el levantamiento de información estructural se empleará el Sistema Sexagesimal, especificando la declinación magnética del sitio de emplazamiento del yacimiento, la cual deberá actualizarse al menos una vez al año.

• Para el análisis estadístico de estructuras y/u otros mediante proyecciones equiareales y/o equiangulares, se recomienda proyectar el hemisferio inferior. En cualquier caso, deberá indicarse explícitamente el hemisferio que se está proyectando. Este tipo de análisis deberá realizarse utilizando software adecuado2.

• Se recomienda establecer un sistema de limpieza de las superficies a ser mapeadas, antes del inicio del mapeo mismo, con el propósito de exponer en mejor forma las estructuras y otros entes geológicos.

Además, este grupo desarrolló los siguientes estándares, los cuales se incluyen en Anexos.

Estándar INBA - MAP - SD - 01 - 97 : MAPEO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE SONDAJES

Estándar INBA - MAP - HG - 01 - 97 : CARACTERIZACIÓN DE LA CONDICIÓN DE AGUAS EN EL MACIZO ROCOSO

Estándar INBA - MAP - MR - 01 - 97 : MAPEO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE MACIZOS ROCOSOS

Estándar INBA - MAP - ES - 01 - 97 : MAPEO ESTRUCTURAL DE SONDAJES ORIENTADOS

Estándar INBA - MAP - ES - 02 - 97 : MAPEO ESTRUCTURAL EN TÉRMINOS GEOTÉCNICOS : METODOLOGÍAS Y VERIFICACIÓN

Estándar INBA - MAP - ES - 03 - 97 : DEFINICIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE DOMINIOS ESTRUCTURALES

2 Actualmente CODELCO utiliza en forma mayoritaria el programa DIPS, desarrollado por la Universidad de Toronto.

19



Grupo 2 : PROPIEDADES GEOMECANICAS DE LA ROCA INTACTA Y DE LAS ESTRUCTURAS

• Se define explícitamente que es un resultado confiable, en lo referente a las mediciones de resistencia de la roca intacta3.

• Se define el número mínimo de resultados confiables requerido para la evaluación de la resistencia de la roca intacta.

• Se establecen los tipos de ensayos a ejecutar para la medición en laboratorio de los distintos parámetros geomecánicos.

• Se presentan criterios para la interpretación de los resultados de los ensayos de laboratorio y la evaluación de las propiedades geomecánicas.

• Se propone un grupo de parámetros para la descripción y caracterización geotécnica de la roca intacta y de las estructuras.

• Se propone un formato para la presentación de los resultados, y se presentan algunos valores típicos de resistencia y deformabilidad de los tipos de roca intacta que hay en algunas de las minas de CODELCO.

• Actualmente la calidad de la información relativa a las propiedades geotécnicas de las estructuras es francamente deficiente. De hecho, los equipos de corte directo tipo Hoek de que disponen los laboratorios de mecánica de rocas en Chile, no permiten una buena determinación de la resistencia al corte de estructuras rugosas y/o con rellenos competentes.


Estándar INBA - LAB - RI - 01 - 97 : EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIÓN NO CONFINADA DE LA ROCA INTACTA

Estándar INBA - LAB - RI - 02 - 97 : EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA EN TRACCIÓN DE LA ROCA INTACTA

Estándar INBA - LAB - RI - 03 - 97 : DEFINICIÓN DE LA ENVOLVENTE DE FALLA DE LA ROCA INTACTA

Estándar INBA - LAB - RI - 04 - 97 : EVALUACIÓN DE LA DEFORMABILIDAD DE LA ROCA INTACTA

Estándar INBA - LAB - RI - 05 - 97 : CLASIFICACIÓN Y CALIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE LA ROCA INTACTA

Estándar INBA - LAB - ES - 01 - 97 : EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA EN TRACCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS

Estándar INBA - LAB - ES - 02 - 97 : EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA AL CORTE DE LAS ESTRUCTURAS

Estándar INBA - LAB - ES - 03 - 97 : EVALUACIÓN DE LA DEFORMABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS

Estándar INBA - LAB - ES - 04 - 97 : DESCRIPCIÓN GEOTÉCNICA DE LAS ESTRUCTURAS

3 Se consideró la resistencia en compresión no confinada, en tracción indirecta y en compresión triaxial.

20



Grupo 3 : CLASIFICACION Y CALIFICACION GEOTECNICA Y PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO

• Sin perjuicio del hecho que se desarrolló un estándar de tipo general para la clasificación geotécnica de macizos rocosos, se reconoce la conveniencia de que cada División de CODELCO-CHILE emplee el sistema de clasificación geotécnica que resulte más adecuado a sus particulares características.

• Actualmente no es posible definir con propiedad un estándar para calificar el daño inducido en el macizo rocoso por las faenas de tronadura, por lo que aquí se presenta una primera proposición al respecto.

• Para definir la envolvente de falla de macizos rocosos fracturados, resulta recomendable el uso del criterio generalizado de Hoek-Brown. Sin embargo, deberá verificarse que la cinemática de una eventual falla no es definida, ya sea parcial o totalmente, por las estructuras presentes en el macizo rocoso (en este caso deberá considerarse explícitamente la resistencia de las estructuras y, si los hay, de los ´´puentes´´ de roca).

• En el caso de los macizos rocosos fracturados, la resistencia al corte puede suponerse nula para efectos prácticos; sin embargo, hay situaciones en que ésta puede ser no nula, cual el caso de ambientes de roca primaria, donde el macizo es masivo y presenta estructuras selladas con rellenos mayoritariamente competentes.


Estándar INBA - CMR - PR - 01 - 97 : EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIÓN NO CONFINADA DEL MACIZO ROCOSO

Estándar INBA - CMR - PR - 02 - 97 : EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA EN TRACCIÓN DEL MACIZO ROCOSO

Estándar INBA - CMR - PR - 03 - 97 : DEFINICIÓN DE LA ENVOLVENTE DE FALLA DEL MACIZO ROCOSO

Estándar INBA - CMR - PR - 04 - 97 : EVALUACIÓN DE LA DEFORMABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO

Estándar INBA - CMR - CL - 01 - 97 : DESCRIPCIÓN GEOTÉCNICA DE MACIZOS ROCOSOS

Proposición Preliminar : DESCRIPCIÓN DEL DAÑO INDUCIDO EN EL MACIZO ROCOSO POR LAS FAENAS DE TRONADURA

21



CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DEL TALLER

Como resultado de este Primer Taller Geotécnico Interdivisional, puede señalarse lo siguiente :

(1) Hoy en día los retos que enfrenta CODELCO-CHILE son complejos, debido a la profundización de las minas subterráneas y a rajo abierto, así como a la necesidad de optimizar los diseños mineros para poder participar exitosamente en un mercado cada vez más competitivo. Debido a esta situación, la geotécnia se ha transformado en uno de los aspectos fundamentales para lograr una efectiva optimización del negocio minero.

(2) CODELCO-CHILE gasta anualmente del orden de US$ 8,5 millones en geotécnia; sin embargo, subsisten, en varias Divisiones, debilidades importantes, por lo que el estado actual de la práctica a nivel Corporativo aun no puede considerarse satisfactorio.

(3) Por primera vez se realizó una encuesta técnica especializada a nivel corporativo, con el propósito de poder determinar y calificar el estado actual de la práctica de la geotécnia en las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE. Como resultado de la evaluación de la información obtenida, puede señalarse lo siguiente :

• Los grupos geotécnicos de las distintas Divisiones son dispares en lo referente a personal e infraestructura de apoyo, incluso si estas variables se normalizan con respecto a la producción de cada una de ellas.

• El número de profesionales por cada 1.000 TPD varía desde un mínimo de 0,04, en el caso de División Chuquicamata, a un máximo de 0,17, en el caso de las Divisiones Andina y El Teniente. A nivel corporativo, el promedio es de 0,085 profesionales por cada 1.000 TPD. La proporción ingenieros:geólogos es similar en Andina y Salvador (2:4 y 1:2, respectivamente), y en Chuquicamata y El Teniente (5:2 y 11:4, respectivamente), mientras que en Radomiro Tomic es 0:1. La experiencia promedio de los grupos varia desde 5 años, en el caso de División Chuquicamata, a 11 años, en el caso de División Salvador. A nivel corporativo, la experiencia promedio es del orden de 7 años.

• Desgraciadamente no hay uniformidad de criterios en lo referente a la forma de obtención de la información geotécnica básica, ni tampoco en los requisitos mínimos de calidad que la misma debe satisfacer. Así, las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE utilizan diferentes técnicas de mapeo geológico-geotécnico y, por otra parte, también existen diferencias respecto al número y tipo de ensayos de mecánica de roca y la forma de evaluar las propiedades del macizo rocoso.

• Al evaluar cuan bien se conocen las propiedades geotécnicas de la roca intacta, las estructuras y el macizo rocoso, los grupos geotécnicos de las distintas Divisiones señalan lo siguiente:

División Andina : Roca intacta : Se conoce en forma regular.Estructuras : Se conocen en forma regular.Macizo rocoso : Se conoce en forma regular.

División Chuquicamata : Roca intacta : Se conoce bien.Estructuras : Se conocen en forma regular.Macizo rocoso : Se conoce bien.

23



División El Teniente : Roca intacta : Se conoce en forma menos que regular.Estructuras : Sin información.Macizo rocoso : Se conoce mal.

División Radomiro Tomic : Roca intacta : Se conoce bien.Estructuras : Sin información.Macizo rocoso : Se conoce bien.

División Salvador : Roca intacta : Se conoce bien.Estructuras : Sin información.Macizo rocoso : Se conoce en forma regular.

• En lo referente a la caracterización geotécnica de rocas, estructuras y macizos rocosos, cada División presenta fortalezas y debilidades :

División Andina :

Fortalezas :

La buena calidad de la información geológica y estructural de que dispone. Ha logrado desarrollar una buena zonificación geotécnica, tanto para la mina subterránea como para su mina a rajo abierto.

Debilidades :

Todavía su conocimiento respecto a las propiedades geomecánicas de las estructuras es limitado. Todavía debe completar la base de unidades litológicas en profundidad. Falta validar el modelo del campo de esfuerzos.

División Chuquicamata :

Fortalezas :

Ha logrado conformar un grupo geotécnico integrado por ingenieros y geólogos que trabajan en forma conjunta y con espíritu de cuerpo. Ha logrado desarrollar e implementar procedimientos estandarizados para la toma de datos geológico geotécnicos en terreno.

Debilidades :

Todavía falta mejorar la caracterización geotécnica de la zona de roca cizallada adyacente a la Falla Oeste.

División El Teniente :

Fortalezas :

Tener conciencia plena en el valor que tienen las propiedades y antecedentes geotécnicos en los proyectos y las necesidades de inversión en este tipo de tema.

24



Debilidades :

La no consolidación de un grupo estable, oficialmente definido, a cargo y responsable de la información geotécnica para proyectos minero-metalúrgicos e ingeniería de operaciones. Actualmente se establece como responsables a los profesionales (geólogos e ingenieros geomecánicos) de cada proyecto y/o área de la mina en forma colectiva, lo que fomenta la variabilidad de criterios y estándares asociados al tema.

División Radomiro Tomic :

Fortalezas :

Sin información.

Debilidades :

Sin información.

División Salvador :

Fortalezas :

Ha logrado desarrollar un modelo geotécnico del macizo rocoso, en función del índice RMR de Laubscher, el que actualmente se usa para la estimación de las necesidades de fortificación en la mina subterránea.

Debilidades :

Todavía no dispone de un modelo geotécnico del macizo rocoso para su mina a rajo abierto.

(4) Se reunieron los especialistas de las distintas Divisiones, lográndose desarrollar un trabajo en conjunto y, al mismo tiempo, consiguiéndose un valioso intercambio de experiencias y opiniones técnicas4. También, participaron en este Taller Profesores de las cátedras de Mecánica de Rocas de algunas universidades y representantes de los laboratorios que prestan servicios a la Corporación. Sin embargo, es importante señalar que, en la práctica, esto no es frecuente y es raro el que se produzca un intercambio de opiniones técnicas entre los especialistas de las distintas Divisiones.

(5) Este Primer Taller Geotécnico Interdivisional se orientó a establecer estándares para la obtención y definición de la información geotécnica básica, y se espera que otros temas geotécnicos sean tratados en próximos talleres de este tipo.

(6) Se logró desarrollar, por primera vez, estándares técnicos especializados a nivel Corporativo, considerando la experiencia y las necesidades de cada División. En total se desarrollaron 20 estándares: 6 relativos a mapeos geológico-geotécnicos e hidrogeológicos aplicados, 9 relativos a las propiedades geomecánicas de la roca intacta y de las estructuras, 5 relativos a la descripción geotécnica y caracterización geomecánica de macizos rocosos. Además, se presentó una proposición preliminar para evaluar el daño inducido en el macizo rocoso por las faenas de tronadura.

4 Esto resultó especialmente provechoso para los profesionales más jóvenes.

25



(7) El conocimiento a nivel Corporativo de las propiedades de la roca intacta, las estructuras y el macizo rocoso puede calificarse como sigue :

• Roca Intacta : REGULAR a BUENO (nota 4 a 5 en una escala de 1 a 7)

• Estructuras : MUY MALO a MALO (nota 2 a 3)

• Macizo Rocoso : MENOS QUE REGULAR a REGULAR (nota 3 a 4)

Todo lo anterior permite presentar las siguientes recomendaciones :

(a) Subsanar en el menor tiempo posible las debilidades aquí detectadas, para lo cual debería procederse a :

• Eliminar, o al menos minimizar, las actuales debilidades que presentan las distintas Divisiones en lo relativo a la información geotécnica básica, la cual es utilizada en los análisis y diseños geotécnicos de todos sus proyectos y operaciones mineras.

• Mejorar a BUENO (nota 5) el grado de conocimiento actual sobre las propiedades de la roca intacta, especialmente en el caso de roca primaria.

• Mejorar a REGULAR (nota 4) el grado de conocimiento actual sobre las propiedades de las estructuras, especialmente en el caso de estructuras selladas con rellenos competentes.

• Mejorar a BUENO (nota 5) el grado de conocimiento actual sobre las propiedades del macizo rocoso, especialmente en los casos de macizos masivos o poco fracturados y zonas afectadas por la influencia de fallas geológicas mayores.

(b) Implementar en la práctica los estándares desarrollados en este taller, considerando que definen el nivel de calidad requerido por la Corporación para la información geotécnica básica. En otras palabras, si no se cumplen estos estándares corporativos, la calidad de la información geotécnica básica podría ser considerada deficiente por CODELCO-CHILE.

(c) Potenciar a los profesionales del área geotécnica de las distintas Divisiones, desarrollando un plan de carrera para especialistas que permita mantener a éstos en el área y en la Corporación. Esto permitiría elevar el nivel de los grupos geotécnicos y, al mismo tiempo, evitaría la alta rotación e incluso la emigración de personal especializado y de difícil reemplazo.

(d) Incentivar el intercambio técnico entre los geólogos e ingenieros geotécnicos de las Distintas Divisiones, con el propósito de aprovechar la experiencia acumulada. Por ejemplo :

• Radomiro Tomic debería mandar a la persona que contrate como geotécnico de apoyo a la operación de la mina a una pasantía de 2 a 3 meses en Chuquicamata, para que trabaje conjunto con su homólogo y adquiera en forma acelerada la experiencia que ha tomado años ganar.

• Andina, que está iniciando el caving en roca primaria, debería mandar al geotécnico que estará a cargo del ground-control a una pasantía de 2 a 3 meses en El Teniente, para que trabaje con su homólogo y adquiera en forma acelerada la experiencia que ha tomado años ganar.

26



(e) Repetir este tipo de Talleres Interdivisionales, considerando temas geotécnicos del interés de la Corporación. En principio se sugieren los siguientes temas :

• Instrumentación y auscultación geotécnica en la minería subterránea y a rajo abierto.

• Modelamiento numérico en geotecnia minera.

• Aspectos geotécnicos de los diseños mineros.

• Hidrogeología, aguas subterráneas y sistemas de drenaje.

• Análisis probabilístico y evaluación del riesgo geotécnico

Finalmente, cabe señalar que División Andina de CODELCO-CHILE asumió la responsabilidad de desarrollar el Segundo Taller Geotécnico Interdivisional, el cual se efectuará durante 1998 en la V Región y tratará el tema INSTRUMENTACIÓN Y AUSCULTACIÓN GEOTÉCNICA EN LA MINERÍA SUBTERRÁNEA Y A RAJO ABIERTO.

27



CIERRE DEL TALLER POR EL PROFESOR EVERT HOEK

Ha sido un gran honor para mi el ser invitado a participar en este Primer Taller Geotécnico Interdivisional de CODELCO-CHILE, sobre la caracterización geotécnica de rocas, estructuras y macizos rocosos, que se ha desarrollado en la ciudad de La Serena del 1o al 4 de julio de 1997.

Este taller fue organizado por la Superintendencia de Ingeniería Geotécnica de División Chuquicamata, liderada por el Ingeniero Sr. Germán Flores, y no puedo dejar de señalar mis felicitaciones por la excelente organización de este magno evento, la cual se ha notado hasta en los más mínimos detalles.

Los participantes en este Taller fueron divididos en tres grupos de trabajo, a los que se les encomendó la responsabilidad de preparar estándares sobre una amplia serie de tópicos asociados a los siguientes aspectos de la geotécnia :

Grupo 1 : GEOLOGIA E HIDROGEOLOGIA

Grupo 2 : PROPIEDADES DE LA ROCA INTACTA Y DE LAS ESTRUCTURAS

Grupo 3 : DESCRIPCION GEOTECNICA Y PROPIEDADES DE MACIZOS ROCOSOS

La lista de tópicos a tratar en cada tema principal era bastante extensa, y dudé que el tiempo disponible permitiera desarrollar estándares adecuados y que contarán con la aprobación de todos los miembros de cada grupo; sin embargo, todos los participantes trabajaron duramente, lo que permitió obtener consenso y lograr desarrollar un primer conjunto de estándares corporativos.

El propósito de este taller era uniformar criterios y definir una base de referencia a nivel corporativo, para todas las Divisiones de CODELCO-CHILE. Por otra parte, estos estándares no deben ser considerados como un documento estático, sino como uno que se irá perfeccionando con el tiempo y permitirá, después de algunos años, lograr estándares de gran detalle y más permanentes. De hecho, en la medida que los geólogos e ingenieros de CODELCO-CHILE usen estos estándares en la práctica, se detectará la necesidad de mejorarlos, lo que se podrá hacer en futuros talleres como éste.

Mi rol como coordinador técnico también incluyó las labores de consejero y ´´padre confesor´´ de los líderes de grupo, así como de asistente en algunas de las discusiones más técnicas de los grupos de trabajo. Muchas de estas discusiones tuvieron que ver con los temas tratados por el Grupo 3 y el tratar de lograr consenso en el difícil problema de la caracterización geotécnica de macizos rocosos y la estimación de sus propiedades; resultando particularmente interesante la discusión relativa a la evaluación del daño inducido en el macizo rocoso por las faenas de tronadura.

Dado que desde hace 20 años he trabajado en la evaluación de las propiedades de los macizos rocosos, creo que la contribución más útil que puedo hacer a las memorias de este Taller es reseñar mis más recientes consideraciones al respecto. Conforme con esto, en los Anexos de estas memorias se incluyen las versiones en español de mis dos últimos trabajos sobre el tema : ESTIMACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LOS MACIZOS ROCOSOS EN LA PRÁCTICA, escrito conjuntamente con el Profesor E. T. Brown, y Confiabilidad de las Estimaciones de Hoek-Brown de las Propiedades del Macizo Rocoso y su Impacto en el Diseño, el cual terminé después de participar en este Taller y engloba algunas de las ideas que aquí fueron discutidas.

Debo señalar que al presentar estos dos trabajos no pretendo sugerir que éste sea el único método para evaluar las propiedades del macizo rocoso, ni que deba ser usado como ´´receta´´ por los geólogos e ingenieros de CODELCO-CHILE. El Profesor Brown y yo hemos trabajado bastante para lograr mostrar el soporte de la metodología propuesta y, también, las incertezas asociadas a la misma, en una forma transparente y honesta.

Por lo tanto, esperamos que estos documentos sean leídos cuidadosamente y que la metodología propuesta se aplique sólo una vez que se han entendido los principios y supuestos en que se basa. Esta

29



es la única forma en que el usuario del método de Hoek-Brown pueda aplicar su criterio, y adaptar el método a las condiciones propias de su particular interés.

La caracterización geotécnica de macizos rocosos es sólo una de las etapas en el diseño de taludes y excavaciones subterráneas, lo que forma parte principal de los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE. Este Taller ha sido un paso importante, pero creo que debería ser seguido por otros, que tengan relación con tópicos tales como modelamiento numérico en geotécnia, evaluación del riesgo geotécnico, problemas de aguas subterráneas, instrumentación, y la interacción entre los grupos geotécnicos y los grupos de planificación minera de las distintas Divisiones de CODELCO-CHILE .

30



A N E X O S



ESTIMACION DE LA RESISTENCIA DE MACIZOS ROCOSOS EN LA PRACTICA (A)

E. HOEK (B)

E. T. BROWN (C)

El criterio de falla de Hoek-Brown se desarrolló, en un comienzo, para determinar la resistencia de los macizos de roca dura. Debido a la falta de alternativas adecuadas, el criterio se ha aplicado a una amplia variedad de macizos rocosos, incluyendo rocas de muy mala calidad, las que se podrían hasta clasificar como suelos desde el punto de vista de la ingeniería. Estas aplicaciones especiales, han necesitado cambios con respecto al criterio original. Uno de los problemas principales que se ha presentado ha sido la determinación de resistencias equivalentes, en términos de cohesión y ángulos de fricción, que satisfagan las demandas de software programado en términos del criterio de falla de Mohr-Coulomb. Este trabajo resume la interpretación del criterio de falla de Hoek-Brown, conforme con lo que se ha observado produce mejores resultados al tratar los problemas de la ingeniería práctica.

INTRODUCCIÓN

Desde su introducción en 1980 [1], el criterio de falla de Hoek-Brown ha evolucionado para satisfacer las necesidades de los usuarios, quienes lo han aplicado a condiciones que no se visualizaron cuando fue originalmente desarrollado. En particular, el creciente número de aplicaciones a macizos rocosos de muy mala calidad, ha provocado la necesidad de introducir algunos cambios significativos. Las ecuaciones principales afectadas por cada uno de estos sucesivos cambios están resumidas en el Apéndice A.

El criterio es meramente empírico y, por lo tanto, no existen formas “correctas” de interpretar las diversas relaciones que se pueden obtener. Bajo estas circunstancias, no debe sorprender el que hayan habido algunos cambios de poca utilidad y que algunos usuarios se hayan confundido por las interpretaciones alternativas que han sido publicadas.

Este trabajo es un intento por explicar bien las cosas, presentar una interpretación del criterio que comprende todo el rango de tipos de macizo rocoso y que, se ha encontrado, funciona bien en la práctica.

EL CRITERIO GENERALIZADO DE HOEK-BROWN

El criterio de falla generalizado de Hoek-Brown para macizos rocosos fracturados está definido por :

)1(

´3´

3´1

a

cibci sm

+××+=

σσσσσ

Donde σ’1 y σ’3 son los esfuerzos efectivos principales mayor y menor, respectivamente, en la condición de falla, mb es el valor de la constante m de Hoek-Brown para el macizo rocoso, s y a son constantes que dependen de las características del macizo rocoso y σci es la resistencia a la compresión uniaxial de los trozos o bloques de roca intacta que conforman el macizo rocoso.

Es posible obtener algunas relaciones matemáticas exactas entre el criterio de Hoek-Brown, expresado en términos de los esfuerzos principales mayor y menor, y la envolvente de Mohr definida en términos de

( A) Este trabajo ha sido aceptado para su publicación en el International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences; sin embargo, el Profesor Hoek gentilmente ha autorizado la traducción y publicación del mismo en estas memorias.

( B) Evert Hoek Consulting Engineer, Inc.P.O. Box 75516, North VancouverBritish Columbia, Canada, V7R 4X1

( C) Senior Deputy Vice ChancellorThe University of QueenslandBrisbane, Queensland 4072, Australia

33



los esfuerzos normal y de corte. Sin embargo, estas relaciones son difíciles de manejar y el procedimiento original usado por Hoek-Brown [1] es más práctico. En este procedimiento, la ecuación (1) se emplea para generar una serie de valores triaxiales, simulando ensayos in situ a escala real, y se usa un proceso estadístico de ajuste de curvas para obtener una envolvente de Mohr equivalente, la cual está definida por la ecuación :

)2(

A ´ B

ci

tmnci

−××=

σσσστ

donde A y B son constantes que dependen del material, σ’n es el esfuerzo normal efectivo, y σ tm es la “resistencia a la tracción”, del macizo rocoso. Esta “resistencia a la tracción”, que representa la trabazón de los bloques de roca cuando éstos no pueden dilatarse libremente, esta dada por :

( ) )3( 4 2

2 smm bbci

tm +−×=σσ

En orden a utilizar el criterio de Hoek-Brown para evaluar la resistencia y la deformabilidad de los macizos rocosos fracturados, se deben evaluar tres “propiedades” del macizo rocoso. Estas son :

1.- La resistencia en compresión no confinada σci de los trozos de roca intacta en el macizo rocoso.

2.- El valor de la constante mi de Hoek-Brown para esta roca intacta.

3.- El valor del Indice de Resistencia Geológica GSI para el macizo rocoso.

EL EFECTO DEL AGUA

Muchas rocas muestran una disminución significativa en su resistencia a medida que aumenta su contenido de humedad. En algunos casos, como el de las pizarras arcillosas montmorilloníticas, la saturación destruye las muestras completamente. Es más típico aún, que muchas rocas sufran pérdidas de resistencia de un 30 a un 100% como resultado del deterioro químico del cemento o de la arcilla cementante (Broch [2]). Muestras que se han dejado secar en una bodega de testigos de sondajes por varios meses, pueden dar una impresión engañosa de la resistencia de la roca. Los ensayos de laboratorio deberían realizarse con contenidos de humedad que estén lo más cercanos posibles a aquellos que ocurren en el terreno.

Un efecto más importante es la reducción en la resistencia, la cual ocurre como resultado de las presiones de agua en los poros de la roca. Terzaghi [3] formuló el concepto del esfuerzo efectivo para medios porosos, como los suelos. La “ley” de esfuerzo efectivo, como se llama frecuentemente, se puede expresar como σ’ = σ - u, donde σ’ es el esfuerzo intergranular efectivo, el cual controla la resistencia y la deformación del material, σ es el esfuerzo total aplicado a la muestra y u es la presión de poros. En una completa revisión de la aplicabilidad del concepto de esfuerzo efectivo para suelos, concreto y rocas, Lade y de Boer [4] concluyen que la relación propuesta por Terzaghi funciona bien para las magnitudes de esfuerzo que se encuentran en la mayoría de las aplicaciones geotécnicas, pero pueden ocurrir divergencias significativas a niveles muy altos de esfuerzos.

El principio de esfuerzo efectivo se ha usado en todo este trabajo tanto para la roca intacta como para los macizos rocosos fracturados. En el caso de la roca intacta, de muy baja porosidad, se presume que los cambios de esfuerzos son suficientemente bajos como para permitir que las presiones de poros alcancen una condición de régimen permanente (Brace y Martin [5]). En el caso de los macizos rocosos

34



fracturados, se puede suponer que en las discontinuidades las presiones de agua aumentarán y se disiparán más rápidamente que en los poros de los bloques de roca intacta, especialmente en el caso de rocas de baja porosidad y baja permeabilidad. Es por este motivo que a veces se hace diferencia entre la presión de poros en fracturas y en macizos rocosos fracturados. Cuando se aplica el criterio de Hoek-Brown a macizos rocosos muy fracturados, se supone un comportamiento isotrópico que incluye la falla de las discontinuidades. En estos casos, las presiones de agua o de “poros” que controlan los esfuerzos efectivos serán aquellas que se generan en las discontinuidades interconectadas que definen los bloques en un medio isotrópico equivalente.

Al aplicar este criterio de falla, expresado en términos de esfuerzos efectivos, a problemas de diseño práctico, es necesario determinar la distribución de la presión de poros en el macizo rocoso que es analizado. Esto se puede hacer por medición directa, mediante piezómetros, o mediante estimaciones basadas en redes de flujo generadas manual o numéricamente. En el caso de taludes, fundaciones de presas y de túneles a presión, usualmente sujetos a fluctuaciones de la presión de agua, la magnitud de las presiones de poros puede ser del mismo orden que el de los esfuerzos inducidos en el macizo rocoso, por lo que es muy importante el desarrollar los análisis en términos de esfuerzos efectivos. En otros casos, especialmente cuando se diseñan excavaciones subterráneas, se puede suponer que el macizo rocoso que rodea a estas excavaciones estará totalmente drenado y, por lo tanto, la presión de poros será nula.

PROPIEDADES DE LA ROCA INTACTA

Para los bloques de roca intacta que conforman el macizo rocoso, la ecuación (1) se simplifica a :

)4( 1

5,0´3´

3´1

+××+=

ciici m

σσσσσ

La relación entre los esfuerzos principales efectivos en la condición de falla para un tipo de roca dado, está definida por dos constantes, la resistencia en compresión no confinada σci y una constante mi. Siempre que sea posible, los valores de estas constantes deberían determinarse mediante análisis estadísticos de los resultados obtenidos de una serie de ensayos triaxiales efectuados sobre testigos de sondajes cuidadosamente preparados, en la forma que se describe en Apéndice B.

Debe notarse que el rango de valores del esfuerzo principal menor, utilizado en los ensayos, es crítico para la determinación de valores confiables de estas dos constantes. En la derivación original de los parámetros σci y mi, Hoek & Brown [1] usaron el rango 0 < σ’3 < 0,5 σ ci y, para ser consistente, es esencial que se use el mismo rango en cualquier serie de ensayos triaxiales sobre probetas de roca intacta.

Cuando no es posible realizar pruebas de laboratorio, se pueden utilizar las Tablas 1 y 2 para estimar los valores de σci y mi. Estas estimaciones se pueden usar para los propósitos de un diseño preliminar, pero para diseños de detalle se deberían de desarrollar ensayos de laboratorio que permitan obtener valores más confiables.

Cuando se ensayan rocas muy duras y frágiles, valdría la pena considerar el hecho que las pruebas de laboratorio, de corta duración, tienden a sobrestimar la resistencia in situ del macizo rocoso. Un extenso programa de ensayos de laboratorio y estudios de terreno en el granito Lac du Bonnet, de excelente calidad geotécnica, indican, de acuerdo a lo expuesto por Martin & Chandler [7], que la resistencia in situ de esta roca es sólo del orden del 70% de la resistencia medida en el laboratorio. Parece ser que esto se

Tabla 1 : ESTIMACIÓN EN TERRENO DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIÓN UNIAXIAL

Clase (a) Calificación de Resistencia Indice de Estimación en terreno Ejemplos

35



la roca según su resistencia

uniaxial( MPa )

cargapuntual( MPa )

de la resistencia

R6 Extremadamente Resistente

> 250 > 10Golpes de martillo geológico sólo causan descostramientos superficiales en la roca.

Basalto fresco, chert, diabasa, gneiss, granito, cuarcita.

R5 Muy Resistente 100 – 250 4 – 10Un trozo de roca requiere varios golpes de martillo geológico para fracturarse.

Anfibolita, arenisca, basalto, gabro, gneiss, granodiorita, caliza, mármol, riolita, toba.

R4 Resistente 50 – 100 2 – 4Un trozo de roca requiere más de un golpe con el martillo geológico para fracturarse.

Caliza, mármol, filitas, arenisca, esquistos, pizarras.

R3 Moderadamente Resistente

25 – 50 1 – 2

Un trozo de roca puede fracturarse con un único golpe del martillo geológico, pero no es posible descostrar la roca con un cortaplumas.

Arcillolita, carbón, concreto, esquistos, pizarras, limolitas.

R2 Débil 5 – 25

(b)

Un golpe con la punta del martillo geológico deja una indentación superficial. La roca puede ser descostrada con una cortaplumas pero con dificultad.

Creta, sal mineral, potasio.

R1 Muy Débil 1 – 5

La roca se disgrega al ser golpeada con la punta del martillo geológico. La roca puede ser descostrada con un cortaplumas.

Roca muy alterada o muy meteorizada.

R0Extremadamente

Débil 0,25 – 1 La roca puede ser indentada con la uña del pulgar.

Salbanda arcillosa dura.

(a) Clases según Brown [2].

(b) Para rocas con una resistencia en compresión uniaxial menor que 25 MPa los resultados del ensayo de carga puntual son poco confiables.

debe a que el daño resultante del microfracturamiento de la roca se inicia y desarrolla intensidades críticas en niveles de esfuerzo más bajos en terreno que en las pruebas de laboratorio, realizadas éstas últimas con razones de carga más altas y sobre especímenes más pequeños.

Las rocas anisotrópicas y foliadas como las pizarras, esquistos y filitas, cuyo comportamiento es dominado por planos debilidad, clivaje o esquistosidad, los cuales están muy poco espaciados, presentan especiales dificultades para la determinación de su resistencia en compresión no confinada.

Salcedo [8] presenta los resultados de una serie de ensayos de compresión no confinada sobre probetas de dirección orientada de una filita grafítica de Venezuela. Estos resultados se resumen en Figura 1. Se observará que la resistencia en compresión no confinada de este material puede variar en un factor del orden de 5, dependiendo de la dirección de la carga. Evidencias del comportamiento de esta filita grafí-tica en terreno sugieren que las propiedades del macizo rocoso dependen de la resistencia en la dirección paralela a los planos de esquistosidad más que en la dirección normal a ésta.

Al definir el valor de σci para rocas foliadas, se debe decidir si usar el valor más alto o el más bajo de la resistencia en compresión no confinada, conforme con resultados como los que se muestran en Figura 1. La composición mineralógica, el tamaño del grano, el grado de metamorfismo y la historia tectónica son factores que desempeñan un rol en las características del macizo rocoso.

Tabla 2 : VALORES DE LA CONSTANTE mi DE LA ROCA INTACTA PARA DISTINTOS TIPOS DE ROCA

(LOS VALORES ENTRE PARÉNTESIS CORRESPONDEN A ESTIMACIONES)

36



Tipo deRoca Clase Grupo

Textura

Gruesa Media Fina Muy FinaS

ED

IME

NT

AR

IAS

Clásticas

Conglomerado(22)

Arenisca19

Limolita9

Arcillolita4

←---------- Grauwaca ----------→(18)

No Clásticas

Orgánicas

←---------- Creta ----------→7

←---------- Carbón ----------→( 8 – 21 )

CarbonatosBrechas

( 20 )

CalizaEsparítica

(10)

CalizaMicrítica

8

QuímicasYeso

16Anhidrita

13

ME

TA

MO

RF

ICA

S No FoliadasMármol

9Rocas Córneas

(19)Cuarcita

24

Levemente FoliadasMigmatita

(30)Anfibolita25 - 31

Milonitas(6)

FoliadasGneiss

33Esquistos

4 – 8Filitas(10)

Pizarras9

IGN

EA

S Intrusivas

Granito33

Riolita(16)

Obsidiana(19)

Claras Granodiorita(30)

Dacita(17)

Diorita(28)

Andesita19

OscurasGabbro

27Dolerita

(19) Basalto(17)Norita

22

Extrusivas PioroclásticasAglomerados

(20)Brechas

(18)Tobas(15)

Los autores no pueden ofrecer ninguna guía exacta sobre la elección de σci, pero proponen que el valor máximo se debería de usar para los macizos rocosos duros y bien trabados, cual el caso de las pizarras de buena calidad. Por otra parte, los valores más bajos de la resistencia en compresión uniaxial se deberían usar para el caso de macizos rocosos de mala calidad y tectónicamente alterados, como son las filitas grafíticas analizadas por Salcedo [8].

La influencia del tamaño de la muestra en la resistencia de la roca ha sido ampliamente discutida en la literatura geotécnica y, se supone, generalmente, que existe una disminución significativa de la resistencia a medida que aumenta el tamaño de la muestra. Apoyándose en un análisis de datos publicados, Hoek & Brown [1] sugieren que la resistencia en compresión uniaxial σcd, de una muestra de roca con un diámetro de d mm, está relacionada con la resistencia en compresión uniaxial σc50, de una muestra de diámetro 50 mm, de acuerdo con la ecuación (5) :

37



)5( 50

18,0

50

×=

dccd σσ

Esta relación junto con los datos en los cuales se basó, se ilustran en Figura 2.

Los autores sugieren que la disminución de la resistencia se debe a la mayor oportunidad de falla que existe, a través y alrededor de los “granos” que corresponden a los “bloques de construcción” de la roca intacta, ya que éstos son incluidos cada vez en mayor número a medida que aumente el tamaño de la probeta ensayada. Así, cuando eventualmente la probeta incluya un número suficientemente grande de “granos”, la resistencia alcanzará un valor constante.

Medhurst & Brown [10] presentan los resultados de ensayos triaxiales de laboratorio sobre muestras de carbón de capacidad calórica media, con diámetros de 61, 101, 146 y 300 mm, las cuales tenían un gran desarrollo de planos de clivaje y procedían de la mina Moura, en Australia. Los resultados de estos ensayos se resumen en Tabla 3 y Figura 3.

Tabla 3 : RESISTENCIA PEAK DEL CARBÓN DE MOURA, AUSTRALIA

EN TÉRMINOS DEL CRITERIO EXPRESADO POR LA ECUACION (1) PARA UN

σ CI DE 32,7 MPA

Diámetro Probeta( mm ) mb s a

61 19.4 1.0 0.5101 13.3 0.555 0.5146 10.0 0.236 0.5300 5.7 0.184 0.6

Macizo Rocoso 2.6 0.052 0.65

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0

A n g l e o f s c h i s t o s i t y t o l o a d i n g d i r e c t i o n - d e g r e e s

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

9 0

1 0 0

Com

pres

sive

str

engt

h -

MP

a

Figura 1 : Influencia de la dirección de carga en la resistencia de la filita grafítica ensayada por Salcedo [4]. 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

0 . 7

0 . 8

0 . 9

1 . 0

1 . 1

1 . 2

1 . 3

1 . 4

1 . 5

Uni

axia

l co

mpr

essi

ve s

tren

gth

of s

peci

men

of d

iam

ete

r d

Uni

axia

l co

mpr

essi

ve s

tren

gth

of

50 m

m d

iam

eter

spe

cim

en

S p e c i m e n d i a m e t e r d - m m

M a r b l eL i m e s t o n eG r a n i t eB a s a l tB a s a l t - a n d e s i t e l a v aG a b b r oM a r b l e

G r a n i t eN o r i t e

Q u a r t z d i o r i t e

Figura 2 : Influencia del tamaño de la probeta en la resistencia uniaxial de la roca intacta (tomada de Hoek & Brown [1])

38



A diferencia de otras rocas, el carbón mineral es de origen orgánico y, por lo tanto, tiene constituyentes y propiedades únicas. A menos que estas propiedades sean reconocidas y tomadas en cuenta al caracterizar al carbón, los resultados de cualquier análisis exhibirán una gran cantidad de dispersión. Medhurst, Brown & Trueman [9] descubrieron que, tomando en cuenta el “brillo” que refleja la composición y el clivaje del carbón, es posible diferenciar las características mecánicas de diferentes carbones.

INFLUENCIA DEL TAMAÑO DE LA MUESTRA

Los resultados obtenidos por Medhurst & Brown [10] revelan una disminución significativa de la resistencia a medida que aumenta el tamaño de la muestra. Esto se atribuye a los efectos del espaciamiento de las fisuras verticales. Para este tipo de carbón, las fisuras verticales persistentes están espaciadas de 0,3 a 1,0 m, mientras que las fisuras verticales de poca persistencia, que están dentro de bandas de carbón lustroso (vitrain) y corresponden a tipos litológicos particulares (lithotypes), definen bloques de 1 cm o menos. Este fisuramiento (cleating) da por resultado un tamaño “crítico” de la muestra de alrededor de 1 m, sobre el cual la resistencia permanece constante.

Es razonable ampliar este argumento más allá y sugerir que, cuando se trata de macizos rocosos a gran escala, la resistencia alcanzará un valor constante en la medida en que el tamaño de los trozos individuales dela roca sean suficientemente pequeños con respecto altamaño total de la estructura a considerar.

Esta sugerencia está ilustrada en Figura 4, en la cual se muestra la transición desde una muestra de roca intacta isotrópica a un macizo rocoso altamente anisotrópico, en el cual la falla es controlada por una o dos discontinuidades, o hasta un macizo rocoso isotrópico por su fuerte grado fracturamiento.

El criterio de falla de Hoek-Brown, el cual considera roca isotrópica y se orienta al comportamiento del macizo rocoso, debería ser aplicado solamente a aquellos macizos rocosos en los cuales existe un número suficiente de discontinuidades estrechamente espaciadas, de modo tal que es posible suponer un comportamiento isotrópico de la envolvente de falla sobre el conjunto de discontinuidades.

El criterio de Hoek-Brown no se debería usar donde el tamaño de los bloques, definidos por las discontinuidades, sea del mismo orden que el de la estructura que se está analizando. En este caso, la estabilidad de la estructura debería analizarse considerando el comportamiento de los bloques y cuñas.

Por otra parte, cuando el talud o la excavación subterránea es grande y el tamaño del bloque es pequeño, en términos comparativos, el macizo rocoso se puede tratar como un material de Hoek-Brown (o sea, si se puede aplicar el criterio de Hoek-Brown).

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

9 0

1 0 0

Axi

al s

tren

gth

'

-

MP

aσ 1

C o n f i n i n g p r e s s u r e ' - M P aσ 3

6 1

1 0 1

1 4 6

3 0 0

m a s s

S a m p l e d i a m e t e r ( m m )

Figura 3 : Resistencia peak del carbón de la Mina Moura en Australia (tomada de Medhurst & Brown [6]).

39



INDICE GEOLÓGICO DE RESISTENCIA

La resistencia de un macizo rocoso fracturado depende de las propiedades de los trozos o bloques de roca intacta y, también, de la libertad de éstos para deslizar y girar bajo distintas condiciones de esfuerzo. Esta libertad está controlada por el perfil geométrico de los trozos o bloques de roca intacta, así como también, por la condición de las superficies que separan dichos trozos o bloques. Los trozos de roca angulosos, con caras definidas por superficies lisas y abruptas, producen un macizo rocoso mucho más competente que uno que contenga bloques completamente rodeados por material intemperizado y/o alterado.

El Indice Geológico de Resistencia (GSI), propuesto por Hoek [11] y Hoek, Kaiser & Bawden [12], proporciona un sistema para estimar la disminución de la resistencia que presentaría un macizo rocoso con diferentes condiciones geológicas. Este sistema se presenta en Tablas 4 y 5. La experiencia ha demostrado que la Tabla 4 es suficiente para las observaciones de terreno, ya que sólo es necesario mencionar el código de la letra que identifica cada categoría de macizo rocoso. Luego, estos códigos se pueden usar para estimar el valor GSI en la Tabla 5. Una vez que se ha estimado el Indice Geológico de Resistencia, se pueden calcular los parámetros que definen las características de resistencia del macizo rocoso en la forma siguiente :

)6( 28

100exp

−×= GSI

mm ib

Para un GSI ≥ 25, o sea en el caso de macizos rocosos de una calidad no peor que mala, se aplica el criterio original de Hoek-Brown de la siguiente manera :

)7( 9

100exp

−= GSI

s

y)8( 5,0 =a

Para un GSI < 25, o sea en el caso de macizos rocosos de muy mala calidad, se aplica el criterio modificado de Hoek-Brown :

)9( 0 =sy

)10( 200

65,0

GSIa −=

Figura 4 : Diagrama idealizado que muestra la transición desde una condición de roca intacta a la de un macizo rocoso muy fracturado, en la medida que aumenta el tamaño de la muestra considerada.

40

ROCA INTACTA

MACIZO CON UN UNICO SET DE

DISCONTINUIDADES

MACIZO CONDOS SETS DE

DISCONTINUIDADES

MACIZOROCOSO

FRACTURADO

MACIZO ROCOSO MUY

FRACTURADO



Tabla 4 : CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL MACIZO ROCOSO SEGÚN EL GRADO DE TRABAZÓN DE LOS BLOQUES O TROZOS DE ROCA Y LA CONDICIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES (1)

( 1) En versiones anteriores de esta tabla se utilizaron los términos FRACTURADO Y CIZALLADO (BLOCKY/SEAMY) y MOLIDO (CRUSHED), siguiendo la terminología usada por Terzaghi [9]. Sin embargo, estos términos han provocado confusión y los mismos han sido reemplazados, en esta tabla, por FRACTURADO Y PERTURBADO (BLOCKY/DISTURBED), que refleja en mejor forma el aumento de mobilidad de un macizo rocoso que ha sufrido plegamientos y/o fallamientos, y DESINTEGRADO (DISINTEGRATED), que incluye un mayor rango de tamaños y formas de clastos o trozos de roca.

DIS

MIN

UY

E L

A T

RA

BA

ZO

N D

E L

OS

BLO

QU

ES

DE

RO

CA

D E S I N T E G R A D O( D I S I N T E G R A T E D )

M A C I Z O R O C O S O M U Y F R A C T U R A D O Y

Q U E B R A D O, C O N F O R M A D O P O R U N

C O N J U N T O P O B R E M E N T E T R A B A D O D E

B L O Q U E S Y T R O Z O S D E R O C A, A N G U L O S O S Y T A M B I É N R E D O N D E A D O S

F R A C T U R A D O Y P E R T U R BA D O( B L O C K Y / D I S T U R B E D )

M A C I Z O R O C O S O P L E G A D O Y/ O A F E C T A D O P O R

F A L L A S, C O N F O R M A D O P O R T R O Z O S O B L O Q U E S

D E R O C A D E V A R I A S C A R A S, A N G U L O S O S Y

D E F I N I D O S P O R L A I N T E R S E C C I O N D E N U M E R O S O S

S E T S D E ES T R U C T U R A S.

F U E R T E M E N T E F R A C T U R A D OE N B LO Q U E S

( V E R Y B L O C K Y )M A C I Z O R O C O S O A L G O P E R T U R B A D O, C O N F O R-

M A D O P O R T R O Z O S O B L O Q U E S D E R O C A T R A B A D O S,D E V A R I A S C A R A S, A N G U L O S O S Y D E F I N I D O S P O R

C U A T R O O M A S S E T S D E E S T R U C T U R A S.

F R A C T U R A D O E N B L O Q U E S( B L O C K Y )

M A C I Z O R O C O S O C O N F O R M A D O P O R T R O Z O S

O B L O Q U E S D E R O C A B I E N T R A B A D O S,D E F O R M A C Ú B I C A Y D E F I N I D O S P O R T R E S

S E T S D E E S T R U C T U R A S, O R T O G O N A L E S E N T R E S Í.

E S T R U C T U R A D E L M A C I Z O R O C O S OE M P E O R A L A C O N D I C I O N

D E L A S D I S C O N T I N U I DA D E S

MU

Y B

UE

NA

Su

perf

icie

s ru

gos

as

y de

ca

jas

fres

cas

(sin

señ

ale

s de

inte

mp

eriz

ació

n ni

de

alte

raci

ón)

BU

EN

AS

upe

rfic

ies

rug

osa

s, c

ajas

leve

men

te in

tem

per

izad

asy/

o al

tera

das,

con

pát

inas

de

óxi

do d

e h

ierr

o

RE

GU

LAR

Su

perf

icie

s lis

as,

caja

s m

oder

adam

ente

inte

mp

eriz

adas

y/o

alte

rada

s

MA

LAS

upe

rfic

ies

lisa

s y

ciza

llada

s, c

aja

s in

tem

periz

ada

s y/

oal

tera

das,

con

rel

leno

s de

frag

men

tos

gra

nula

res

y/o

arci

lloso

s fir

me

s

MU

Y M

ALA

Su

perf

icie

s lis

as y

ciz

alla

das

, caj

as

muy

inte

mpe

riza

das

y/o

alte

rada

s, c

on r

elle

nos

arci

lloso

s bl

and

os

CO

ND

ICIO

N D

E L

AS

DIS

CO

NT

INU

IDA

DE

S

C A R A C T E R I S T I C A S D E L M A C I Z O R O CO S OP A R A E V A L U A R S U R E S I S T EN C I A

B a s á n d o s e e n l a a p a r i e n c i a d e l a f l o r a m i e n t o d e r o c a ,e s c o j a l a c a t e g o r í a q u e , s e g ú n s u c r i t e r i o , m e j o r d e s -c r i b e l a c o n d i c i ó n “t í p i c a ” d e l m a c i z o r o c o s o i n s i t u e nc o n d i c i ó n n o p e r t u r b a d a . N o t e q u e s u p e r f i c i e s e x -p u e s t a s d e r o c a q u e h a n s i d o g e n e r a d a s p o r t r o n a d u r ap u e d e n d a r u n a i m p r e s i ó n e r r ó n e a d e l a c a l i d a d d e l ar o c a s u b y a c e n t e . P u e d e s e r n e c e s a r i o c o n s i d e r a r a l g ú na j u s t e p o r t r o n a d u r a , y u n e x a m e n d e t e s t i g o s d e s on -d a j e s y / o s u p e r f i c i e s d e f i n i d a s c o n p r e c o r t e o t ro -n a d u r a s a m o r t i g u a d a s p u e d e a y u d a r e n l a d e f i n i c i ó n d ee s t e a j u s t e . E s t a m b i é n i m p o r t a n t e e n t e n d e r q u e e lc r i t e r i o d e H o e k - B r o w n s o l o d e b e a p l i c a r s e a m a c i z o sr o c o s o s e n q u e e l t a m a ñ o d e l b l o q u e “t í p i c o ” e s p e -q u e ñ o c o n r e s p e c t o a l t a m a ñ o d e l a e x c a v a c i ó n c o n s i -d e r a d a .

D / M MD / MD / RD / BD / M B

F P / M B

F F / M B

F B / M B

F P / B

F F / B

F B / B

F P / R

F F / R

F B / R

F P / M

F F / M

F B / M

F P / M M

F F / M M

F B / M M

41



Tabla 5 : Estimación del Indice Geológico de resistencia, GSI, en base a una Descripción Geológica del Macizo Rocoso

DIS

MIN

UY

E L

A T

RA

BA

ZO

N D

E L

OS

BLO

QU

ES

DE

RO

CA

8 0

7 0

6 0

5 0

4 0

3 0

2 0

1 0





















D E L A S D I S C O N T I N U I DA D E SM

UY

BU

EN

AS

upe

rfic

ies

rug

osa

s y

de c

aja

s fr

esca

s (s

in s

eña

les

dein

tem

per

izac

ión

ni d

e al

tera

ción

)

BU

EN

AS

upe

rfic

ies

rug

osa

s, c

ajas

leve

men

te in

tem

peri

zad

asy/

o al

tera

das,

con

pát

inas

de

óxi

do d

e h

ierr

o

RE

GU

LAR

Su

perf

icie

s lis

as, c

aja

s m

oder

ada

men

te in

tem

per

izad

asy/

o a

ltera

das

MA

LAS

upe

rfic

ies

lisas

y c

iza

llada

s, c

aja

s in

tem

peri

zada

s y/

oal

tera

das,

con

rel

leno

s de

frag

men

tos

gra

nula

res

y/o

arci

lloso

s fir

me

s

MU

Y M

ALA

Su

perf

icie

s lis

as y

ciz

alla

das,

caj

as

muy

inte

mpe

riza

das

y/o

alte

rada

s, c

on r

elle

nos

arc

illos

os b

lan

dos

CO

ND

ICIO

N D

E L

AS

DIS

CO

NT

INU

IDA

DE

S

I N D I C E G E O L O G I C O D E R E S I S T E N C I A

D e l o s c ó d i g o s d e l e t r a q u e d e s c r i b e n l a e s t r u c t u r a d e l m a c i z o r o c o s o y l a c o n d i c i ó n d e l a s d i s c o n t i n u i d a d e s ( e n T a b l a 4 ) , s e l e c c i o n e e l c u a d r o a p r o p i a d o e n e s t a t a b l a . E s t i m e e l v a l o r t í p i c o d e l I n d i c e G e o l ó g i c o d e R e s i s t e n c i a , , d e l o s c o n t o r n o s q u e m u e s t r a l a t a b l a . N o t r a t e d e o b t e n e r u n m a y o r g r a d o d e p r e c i s i ó n . I n d i c a r u n r a n g o d e v a l o r e s p a r a , p o r e j e m p l o d e 3 6 a 4 2 , e s m á s r e a l i s t a q u e i n d i c a r u n ú n i c o v a l o r , p o r e j e m p l o 3 8 .

G S I

G S I

42



La elección de un valor GSI = 25 para el cambio entre el criterio original y el modificado, es simplemente arbitraria. Se podría afirmar que definiendo el cambio en el valor GSI = 30 no introduciría una discontinuidad en el valor del parámetro a, pero numerosos ensayos han demostrado que el definir un valor ‘’exacto’’ para este cambio tiene en la práctica una importancia insignificante.

Para macizos rocosos de mejor calidad (GSI ≥ 25), el valor del índice GSI puede ser estimado directamente de la versión 1976 de la clasificación propuesta por Bieniawski para calificar geotécnicamente el macizo rocoso (índice RMR), asignando 10 puntos a la condición de aguas subterráneas (o sea suponiendo una condición seca) y asignando 0 puntos al ajuste por orientación de las discontinuidades (o sea suponiendo que la orientación es muy favorable). Para macizos rocosos de muy mala calidad el valor de RMR es muy difícil de estimar y el equilibrio entre las clasificaciones ya no entrega una base confiable para estimar la resistencia del macizo rocoso. Por consiguiente, no se debería usar la clasificación del RMR de Bieniawski para estimar los valores GSI en los macizos rocosos de mala calidad.

Si se usa la versión 1989 de la clasificación de Bieniawski (16), entonces GSI = RMR´89 – 5, donde RMR´89 asigna 15 puntos a la condición de aguas subterráneas y 0 puntos al ajuste por orientación de las discontinuidades.

Uno de los problemas prácticos que surge cuando se fija el valor del GSI en terreno, está relacionado con el daño por tronadura. Como se ilustra en Figura 5, se observa una diferencia considerable en la apariencia de la superficie expuesta de la roca que ha sido excavada por medio de una tronadura controlada y la superficie de aquella que ha sido dañada por una tronadura masiva. Donde sea posible, se debería usar la superficie no dañada para estimar el valor GSI, ya que el propósito principal es determinar las propiedades del macizo rocoso no perturbado. En todos aquellas superficies visibles que se hayan dañado a causa de la tronadura, se debería de intentar hacer algo para compensar los valores de GSI más bajos obtenidos de esas caras libres. En caras libres recientemente tronadas, se crearán nuevas discontinuidades por efecto de la tronadura, las cuales resultan en un valor GSI que puede llegar a ser nada menos 10 puntos más bajo que el correspondiente al mismo macizo rocoso no perturbado por la tronadura. En otras palabras, se podría considerar el efecto de un daño severo por tronadura adelantando una fila en las Tablas 4 y 5 la posición correspondiente al índice GSI del macizo rocoso. Donde las caras libres dañadas por efecto de la tronadura hayan quedado expuestas por algunos años, podría ser necesario también correr una columna a la izquierda dicha posición, a fin de considerar la meteorización de la superficie que probablemente ocurrirá durante esta exposición. En consecuencia, una superficie de roca muy alterada por efecto de la tronadura que tenga la apariencia de un macizo rocoso FRACTURADO Y PERTURBADO (BLOCKY/DISTURBED) y con discontinuidades en condición REGULAR (FAIR) (FP/R en Tabla 4), puede ser en efecto FUERTEMENTE FRACTURADO (VERY BLOCKY) y con discontinuidades en condición BUENA (GOOD) (FF/B en Tabla 4) en su estado in situ no perturbado.

Un problema práctico adicional es la factibilidad de utilizar testigos de sondajes para estimar el valor GSI por detrás de las superficies expuestas de roca en las caras visibles de la excavación. Para macizos rocosos de calidad no peor que mala (GSI ≥ 25), la mejor proposición es calificar los testigos en términos de la clasificación del RMR de Bieniawski y luego, como se describió anteriormente, estimar el valor GSI utilizando este valor de RMR. Para macizos rocosos de mala a muy mala calidad (GSI < 25), se recuperan relativamente pocos trozos de testigos intactos de un largo superior a 100 mm, y se hace difícil

Figura 5 : Comparación entre los resultados que se obtienen con tronaduras controladas (a la izquierda) y tronaduras masivas corrientes, para el caso de una excavación superficial en gneiss.

43



determinar un valor confiable para el índice RMR. En estas circunstancias, la apariencia física del material recuperado en el testigo, se debería usar como base para estimar el valor del GSI.PARÁMETROS DE MOHR-COULOMB

La mayor parte del software geotécnico está escrito en términos del criterio de falla de Mohr-Coulomb, en el cual la resistencia del macizo rocoso queda definida, en términos de esfuerzos efectivos, por la cohesión c’ y el ángulo de fricción φ’. Para el criterio de Mohr-Coulomb hay una relación lineal entre los esfuerzos efectivos principales mayor y esfuerzo, σ’1 y σ’3 :

)11( k ´3

´1 σσσ ×+= cm

donde σcm es la resistencia en compresión uniaxial del macizo rocoso, y k es la pendiente de la relación lineal entre σ’1 y σ’3. Los valores de c’ y φ’ se pueden calcular de las siguientes ecuaciones :

)12( 1

1 sin ´

+−=

k

kφ

)13( 2

´

kc cm

×=

σ

No hay una correlación directa entre la ecuación (11) y el criterio no lineal de Hoek-Brown definido por la ecuación (1). Por lo tanto, la determinación de los valores de c’ y φ’ para un macizo rocoso que ha sido evaluado como un material Hoek-Brown, es un problema difícil. Los autores creen que el planteamiento más riguroso actualmente disponible para el criterio original de Hoek-Brown, es el desarrollado por el Dr. J. W. Bray y presentado por Hoek [17]. Para cualquier punto sobre una superficie de interés en un cierto análisis, cual sería el caso del cálculo de la estabilidad de un talud, el esfuerzo normal efectivo en dicho punto se puede calcular utilizando métodos propios del análisis de esfuerzos y luego, utilizando la metodología expuesta en el Apéndice A, es posible evaluar la resistencia al corte en ese mismo punto. En la práctica, la dificultad al aplicar esta metodología radica en que la mayor parte del software geotécnico actualmente disponible proporciona un esfuerzo normal efectivo constante en vez de un esfuerzo normal efectivo que dependa de los valores de c’ y φ’.

Después de evaluar un gran número de posibilidades para resolver este problema, se concluyó que la solución práctica más conveniente consiste en tratar el problema como el análisis de una serie de ensayos de resistencia triaxial a escala natural. Los resultados de estos ensayos son ‘’simulados’’, ya que se generan utilizando la ecuación de Hoek-Brown (1). Luego, se procede a ajustar la ecuación (11) a este conjunto de resultados mediante una regresión lineal y los correspondientes valores de c’ y φ’ se obtienen (12) y (13). En el Apéndice C se exponen todas las etapas del procedimiento necesario para determinar los parámetros A y B (ecuación (2)) y c’ y φ’. Además, en este Apéndice se presenta una planilla de cálculo para la ejecución de este análisis, con indicación de las fórmulas necesarias.

Los valores de c’ y φ’ obtenidos de este análisis son muy sensibles al rango de valores del esfuerzo principal menor σ’3 usados para generar los resultados de los ensayos triaxiales simulados a escala natural. En base a una serie de intentos y errores, se encontró que los resultados más consistentes se obtienen cuando se usan 8 valores igualmente espaciados de entre σ’3 en el rango 0 < σ’3 < 0,25σci. En Figura 6 se presenta un ejemplo de los resultados que se obtuvieron de este análisis. La variación de la razón c’/σci y del ángulo de fricción φ’, para las distintas combinaciones de GSI y mi, se muestra en Figuras 7 y 8, respectivamente.

44



El

Apéndice C incluye el cálculo de la tangente de la envolvente de Mohr, definida por la ecuación (2). Se tiene que especificar un esfuerzo normal para calcular esta tangente y, en el caso de la Figura 6, se eligió este esfuerzo de tal manera que el ángulo de fricción φ’ sea el mismo para la tangente y para la línea definida por c’ = 3,3 MPa y φ’ = 30,1º; determinada por el análisis de regresión lineal descrito anteriormente. La

0 1 0 2 0 3 0

M i n o r p r i n c i p a l s t r e s s

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0M

ajor

prin

cipa

l str

ess

σ 1'M

Pa

σ 3' M P a

0 1 0 2 0 3 0 4 0

N o r m a l s t r e s s '

0

1 0

2 0

3 0

Sh

ear

stre

ngth

σ nM P a

τM

Pa

-

-

-

-

Figura 6 : Gráfico de los resultados de una simulación de ensayos de compresión triaxial para un macizo rocoso definido por una resistencia uniaxial σ ci de 85 MPa, una constante mi de 10 y un índice geológico de resistencia GSI de 45. El detalle del cálculo se presenta en Apéndice C.

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0

G e o l o g i c a l S t r e n g t h I n d e x G S I

Coh

esiv

e st

reng

th /

Uni

axi

al s

tren

gth

of in

tact

roc

k1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0


1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

4 5

5 0

5 5

Fric

tion

angl

e -

deg

rees

5

7

1 0

1 3

1 6

2 0

2 5

3 03 5

m i

0 . 2 0

0 . 1 0

0 . 0 0 8

0 . 0 2

0 . 0 3

0 . 0 4

0 . 0 5

0 . 0 8

0 . 0 6

5

7

1 01 3

1 62 02 53 03 5

m i

0 . 0 1

Figura 8 : Angulo de fricción φ ` para distintos valores del índice GSI y de la constante mi.

45

Figura 7 : Relación entre la razón entre la cohesión y la resistencia uniaxial de la roca intacta, c’/σci y el índice GSI, para distintos valores de mi.



cohesión definida por la intersección de la tangente con el eje vertical es c’ = 4,1 MPa, lo que es aproximadamente un 25% más alto que el valor obtenido por el análisis de regresión lineal de los datos del ensayo triaxial simulado.

Al ajustar una tangente a la envolvente curva de Mohr resulta, inevitablemente, un valor mayor para la intersección con el eje vertical que define la cohesión c’. Por lo tanto, se recomienda que este valor sea reducido en alrededor un 25%, a objeto de evitar sobrestimar la resistencia del macizo rocoso.

Existe un tipo de problemas en particular en los cuales se debería tener extremo cuidado en la aplicación del procedimiento recién descrito. En algunos problemas de estabilidad de taludes, el esfuerzo normal efectivo actuante sobre algunas partes de la superficie de deslizamiento puede ser bastante bajo, ciertamente menor que 1 MPa y, como se puede observar en el ejemplo que se muestra en Figura 6, para valores de σ’n menores a 5 MPa, una envolvente de falla lineal definida por valores constantes de c’ y φ’, sobrestima la resistencia al corte del macizo rocoso en forma cada vez más significativa a medida que σ’n se aproxima a cero. En estos casos, sería más prudente usar valores de c’ y φ’ definidos por una tangente a la curva de la resistencia al corte definida para el rango de valores de σ’n que se tendrán en terreno.

MÓDULO DE DEFORMACIÓN

Serafim & Pereira [18] propusieron una relación entre el módulo de deformación in situ y la clasificación RMR de Bieniawski. Esta relación se basa en análisis retrospectivos de las deformaciones observadas en fundaciones de presas, y se ha encontrado que funciona bien para el caso de macizos rocosos competentes o de buena calidad geotécnica. Sin embargo, para muchos macizos rocosos poco competentes o de peor calidad geotécnica parece predecir valores excesivos para el módulo de deformación.

Basándose en observaciones prácticas y en análisis retrospectivos del comportamiento observado en excavaciones en macizos rocosos poco competentes o de mala calidad geotécnica, se propone la siguiente modificación a la ecuación de Serafim & Pereira para aquellos casos donde σci < 100 MPa :

( ) )14( 10 100

40

10

−

×=GSI

cim GPaE

σ

Debe notarse que en esta ecuación el índice GSI ha sustituido al índice RMR, y que el módulo Em se reduce progresivamente a medida que el valor de σci decrece por debajo 100 MPa. Esta disminución se apoya en el razonamiento de que la deformación de los macizos rocosos de mejor calidad es controlada por las discontinuidades, mientras que, para macizos rocosos de peor calidad, la deformación de los trozos de la roca intacta contribuye al proceso de deformación total. Basándose en deformaciones observadas, la ecuación (14) parece funcionar razonablemente bien en aquellos casos donde se ha aplicado. Sin embargo, en la medida que se disponga de más información relativa a observaciones de terreno se podría modificar esta relación.

COMPORTAMIENTO POST - FALLA

Cuando se usan modelos numéricos para estudiar la falla progresiva de los macizos rocosos, se necesita una estimación de las características del comportamiento post - peak o post - falla del macizo rocoso. En algunos de estos modelos, el criterio de falla de Hoek-Brown se trata como un criterio de fluencia y el análisis se realiza usando la teoría de la plasticidad (e.g. [19]. No se pueden dar reglas definitivas al respecto, pero en base a la experiencia acumulada después del análisis numéricos de variados problemas prácticos, se sugiere, como “punto de partida”, considerar las características del comportamiento post - falla ilustradas en Figura 9.

46



MACIZOS DE MUY BUENA CALIDAD GEOTÉCNICA Y ROCA DURA.

Para los macizos de roca dura y de muy buena calidad geotécnica, tales como los granitos masivos o las cuarcitas, el análisis del fracturamiento en caras paralelas (spalling) en excavaciones sometidas a altos esfuerzos [12], sugiere que el macizo rocoso se comporta de una manera elástica y frágil, como se muestra en la Figura 9(a). Cuando la resistencia del macizo rocoso es excedida, ocurre una súbita disminución de su resistencia. Esto se asocia con una notable dilatancia de los trozos de roca quebrada. Si esta roca quebrada está confinada, por ejemplo por el soporte o fortificación de una excavación subterránea, entonces se puede suponer que se comportará como un enrocado con un ángulo de fricción φ’ del orden de 38º y una cohesión nula. Las propiedades típicas para este macizo de roca dura de muy buena calidad podrían ser las siguientes :

Resistencia de la roca intacta σ ci 150 MPaConstante de Hoek-Brown mi 25Indice Geológico de Resistencia GSI 75Angulo de Fricción φ ’ 46ºCohesión c’ 13 MPaResistencia en compresión del macizo rocoso σcm 64,8 MPaResistencia en tracción del macizo rocoso σtm -0,9 MPaMódulo de deformación Em 42 GPaRazón de Poisson ν 0,2Angulo de dilatancia α 11,5º (φ’/4)Características post – peak :

Angulo de fricción φ’r 38ºCohesión c’r 0 MPaMódulo de deformación Efm 10 GPa

MACIZOS DE REGULAR CALIDAD GEOTÉCNICA.

En el caso de un macizo rocoso de regular calidad geotécnica, es razonable suponer que las características de su comportamiento post-falla pueden ser estimadas reduciendo el valor del índice GSI, desde el valor in situ a un valor más bajo, el cual caracteriza al macizo rocoso quebrado.

La disminución de la resistencia de este tipo de macizo rocoso, desde el estado in situ a la condición quebrada, corresponde a un comportamiento del tipo reblandecimiento por deformación (strain softening behaviour), el cual se ilustra en Figura 9(b).

En esta figura se ha supuesto que la deformación post-falla ocurre para un nivel de constante de esfuerzos, definido por la resistencia a la compresión del macizo rocoso quebrado; sin embargo, no se conoce la validez de esta suposición.

Las propiedades típicas para un macizo rocoso de regular calidad geotécnica podrían ser las siguientes :

0 . 0 0 0 0 . 0 0 1 0 . 0 0 2 0 . 0 0 3

S t r a i n

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

Str

ess

0 . 0 0 0 0 . 0 0 1 0 . 0 0 2 0 . 0 0 3

S t r a i n

0

5

1 0

1 5

Str

ess

0 . 0 0 0 0 . 0 0 1 0 . 0 0 2 0 . 0 0 3

S t r a i n

0 . 0

0 . 5

1 . 0

1 . 5

2 . 0

Str

ess

( c ) Macizo rocoso de mala calidad geotécnica

Figura 9 : Características sugeridas para el comportamiento post–falla de macizos rocosos de distinta calidad geotécnica. Note que las escalas de esfuerzos son diferentes.

47

Elástico - Frágil

( a ) Macizo rocoso de muy buena calidad geotécnica

Reblandecimientopor Deformación

( b ) Macizo rocoso de regular calidad geotécnica

Elasto - Plástico



Resistencia de la roca intacta σci 80 MPaConstante de Hoek-Brown mi 12Indice Geológico de Resistencia GSI 50Angulo de Fricción φ’ 33ºCohesión c’ 3,5 MPaResistencia en compresión del macizo rocoso σcm 13 MPaResistencia en tracción del macizo rocoso σtm -0,15 MPaMódulo de deformación Em 9 GPaRazón de Poisson ν 0,25Angulo de dilatancia α 4º (φ’/8)Características post – peak :

Resistencia en compresión de la roca quebrada σ fcm 8 MPaMódulo de deformación Efm 5 GPa

MACIZOS DE MALA CALIDAD GEOTÉCNICA.

Los análisis efectuados de la falla progresiva de macizos rocosos de muy mala calidad geotécnica que rodeaban túneles, sugiere que las características post-falla de este tipo de macizo rocoso quedan adecuadamente representadas al suponer que el macizo se comporta en forma perfectamente plástica. Esto significa que continúa deformándose bajo un nivel constante de esfuerzos, y que no se asocia ningún cambio de volumen con esta falla progresiva. Este tipo de comportamiento se ilustra en Figura 9(c). Las propiedades típicas para una macizo rocoso de mala calidad geotécnica podrían ser las siguientes :

Resistencia de la roca intacta σci 20 MPaConstante de Hoek-Brown mi 8Indice Geológico de Resistencia GSI 30Angulo de Fricción φ’ 24ºCohesión c’ 0,55 MPaResistencia en compresión del macizo rocoso σcm 1,7 MPaResistencia en tracción del macizo rocoso σtm -0,01 MPaMódulo de deformación Em 1,4 GPaRazón de Poisson ν 0,3Angulo de dilatancia α 0ºCaracterísticas post – peak :

Resistencia en compresión de la roca quebrada σfcm 1,7 MPaMódulo de deformación Efm 1,4 GPa

EJEMPLOS PRÁCTICOS

Macizos Rocosos Débiles pero Masivos

Karzulovic & Díaz [20] describen los resultados de un programa de ensayos triaxiales sobre una brecha cementada conocida como Brecha Braden, de la mina El Teniente en Chile. Para diseñar excavaciones subterráneas en este tipo de macizo rocoso, se intentó clasificarlo según el Sistema RMR de Bieniawski. Sin embargo, como se ilustra en Figura 10, este macizo rocoso tiene muy pocas discontinuidades y, por lo tanto, resultó muy difícil asignarle cifras realistas en lo referente al espaciamiento y condición de las discontinuidades. Finalmente, se decidió tratar al macizo rocoso como una roca débil, pero homogénea, equivalente casi a una “roca intacta”, y determinar sus propiedades mediante la ejecución de ensayos triaxiales sobre probetas de gran tamaño.

48



Se realizaron una serie de ensayos triaxiales utilizando testigos de 100 mm de diámetro, como los que se muestran en Figura 11. Los resultados de estos ensayos se analizaron por

medio del análisis de regresión que se detalla en el Apéndice A. Análisis retrospectivos del comportamiento de las excavaciones subterráneas de esta roca, indican que el valor in situ del índice GSI sería de aproximadamente 75. Utilizando la planilla de cálculo que se presenta en el Apéndice C, se obtuvieron los siguientes parámetros :

Resistencia de la roca intacta σci 51 MPaConstante de Hoek-Brown mi 16,3Indice Geológico de Resistencia GSI 75Constante de Hoek-Brown s 0,062Angulo de Fricción φ’ 42ºCohesión c’ 4,32 MPaMódulo de deformación Em 30 GPa

Un procedimiento similar ha sido usado para tratar macizos rocosos con discontinuidades muy dispersas. En un caso, testigos de un sondaje en limolita de 50 mm de diámetro, fueron exitosamente preparadas y ensayadas en un laboratorio ubicado muy cerca de la faena, a objeto de minimizar los efectos del rápido deterioro que sufría este material al ser expuesto a cambios en sus condiciones de humedad.

Macizos Rocosos Competentes y Masivos

El Proyecto de la Central Hidroeléctrica de Río Grande, en Argentina, incluye una gran caverna de máquinas, una cámara de compensación y un túnel de descarga con una longitud de 6 Km. El macizo rocoso que rodea estas excavaciones es un gneiss masivo o muy poco fracturado.

Figura 10 : Brecha Braden de la mina El Teniente en Chile. Esta roca es una brecha cementada que prácticamente no tiene discontinuidades. Se trató en forma similar a un concreto débil y se ejecutaron ensayos sobre probetas de 100 mm de diámetro, las que se muestran en Figura 11.

Figura 11 : Probetas de 100 mm de diámetro y 200 mm de altura de la Brecha Braden de mina El Teniente en Chile.

49



Una muestra típica de los testigos de sondajes en este macizo rocoso se ilustra en Figura 12. La apariencia de las superficies expuestas de esta roca se ilustra en Figura 5, de páginas anteriores, la cual muestra un corte ejecutado para el vertedero de la presa.

El macizo rocoso se puede describir como FRACTURADO EN BLOQUES/MUY BUENO y, de acuerdo a la Tabla 5, el valor del índice GSI es del orden de 75. Las características típicas para este macizo rocoso son las siguientes :

Resistencia de la roca intacta σci 110 MPaConstante de Hoek-Brown mi 17,7Indice Geológico de Resistencia GSI 75 (supuesto)Constante de Hoek-Brown mb 7,25Constante de Hoek-Brown s 0,062Constante de Hoek-Brown a 0,5Angulo de Fricción φ’ 43ºCohesión c’ 9,4 MPaResistencia en compresión σcm 43 MPaResistencia en tracción σtm -0,94 MPaMódulo de deformación Em 42 GPa

La Figura 13 muestra la frente de avance de la excavación de la parte superior del túnel de descarga, de 8 m de altura y 12 m de luz. La altura final del túnel, de 18 m, se logró al tronar dos bancos de 5 m. La parte superior del frente de avance se excavó con perforación a sección completa y tronadura y, debido a la excelente calidad del macizo rocoso y al estricto control de la calidad de la tronadura, la mayor parte del frente de avance superior no necesitó de ninguna fortificación.

Los detalles de este proyecto se encuentran en el trabajo de Moretto et al. [21]. Hammett & Hoek [22] describen el diseño del sistema de fortificación para la caverna de máquinas, de 25 m de luz, durante la excavación de la cual se identificaron y estabilizaron solo unas pocas cuñas definidas por estructuras.

Macizos Rocosos de Regular Calidad Geotécnica

En Figura 14 se ilustra la caverna de máquinas, parcialmente excavada, del Proyecto Hidroeléctrico Nathpa Jhakri en Himachel Pradesh, India. La roca es un mica-esquisto cuarcífero fracturado, y ha sido intensamente evaluada por el Servicio Geológico de la India, como lo describen Jalote et al. [23]. Se eligió un valor medio de GSI igual a 65 para estimar las propiedades que se usaron en el diseño de la fortificación o soporte de la caverna. Una fortificación adicional, instalada según las instrucciones de los ingenieros, se colocó en zonas de roca más débil.

Figura 12 : Testigos de excelente calidad sacados de un macizo rocoso duro y masivo o con muy pocas discontinuidades.

Figura 13 : Excavación de la parte superior del túnel de descarga, de 12 m de luz y 18 m de altura, del Proyecto Hidroeléctrico Río Grande.

50



Las propiedades supuestas para este macizo rocoso son las siguientes :

Resistencia de la roca intacta σci 30 MPaConstante de Hoek-Brown mi 15,6Indice Geológico de Resistencia GSI 65 (media)Constante de Hoek-Brown mb 4,5Constante de Hoek-Brown s 0,02Constante de Hoek-Brown a 0,5Angulo de Fricción φ’ 40ºCohesión c’ 2,0 MPaResistencia en compresión σcm 8,2 MPaResistencia en tracción σtm -0,14 MPaMódulo de deformación Em 13 GPa

Se desarrollaron análisis esfuerzo-deformación bi y tridimensionales, de las nueve etapas usadas para excavar la caverna, para determinar la extensión de una potencial falla del macizo rocoso y, también, para obtener guías para el diseño del sistema de fortificación o soporte de la caverna. Una vista isométrica de uno de los tres modelos dimensionales analizados se muestra en Figura 15.

La fortificación o soporte para la caverna de máquinas consiste en pernos y una malla metálica reforzada con shotcrete. En el arco de la caverna se colocaron, en forma alternada, pernos de 9,0 y 7,5 m de largo y 32 mm de diámetro, a espaciamientos de 1,0 m x 1,0 m y de 1,5 m x 1,5 m entre centros. También se usaron en forma alternada pernos 9,0 y 7.5 m y de 32 mm de diámetro en la parte superior e inferior de las cajas o paredes laterales de la caverna, y en la parte central de éstas se colocaron en forma alternada pernos de 9 y 11 m de largo y de 32 mm de diámetro, todos espaciados según una grilla de 1,5 m. El shotcrete consiste en dos capas delgadas, de 50 mm, con una intercalación de malla metálica soldada. El soporte proporcionado por el shotcrete no fue incluido en los análisis de diseño, los que sólo consideraron el soporte que proporcionaban los pernos de anclaje.

En el túnel de carga se han encontrado algunas zonas cizalladas del mica-esquisto cuarcífero, y éstas han provocado la ocurrencia de deformaciones importantes y desprendimientos de material, cual el caso ilustrado en Figura 16.

Este problema es muy común cuando se construyen túneles en roca dura, donde la secuencia de excavación y el sistema de soporte han sido diseñados para las condiciones de un macizo rocoso “típico”. Si no se hacen cambios inmediatos en las condiciones de secuencia de la tronadura y en la fortificación instalada, se pueden originar problemas

Figura 14 : Caverna de máquinas parcialmente excavada, con una luz de 20 m y 42,5 m de altura, del Proyecto Hidroeléctrico Nathpa Jhakri en Himachel, India. La caverna se ubica a unos 300 m de profundidad.

Figura 15 : Vista isométrica de un modelo 3DEC2 de la caverna de máquinas y la galería de transformadores del Proyecto Hidroeléctrico Nathpa Jhakri, analizado por el Dr. B. Dasgupta3 .

Figura 16 : Deformaciones importantes y desprendimientos ocurridos durante la excavación de la parte superior del túnel de carga del Proyecto Hidroeléctrico Nathpa Jhakri, India.

51



con el control de las deformación del túnel, al ocurrir un brusco empeoramiento en las condiciones de calidad del macizo rocoso como sería el caso, por ejemplo, al encontrar una zona de falla.

La mejor manera conocida por los autores para anticiparse a este tipo de problemas, es mantener siempre una perforación delante del frente de avance. Lo normal es que un sondaje largo sea perforado por percusión durante un turno de mantenimiento y que la razón de penetración, el retorno del flujo de agua y el barro producido sean observados constantemente durante la perforación. Donde sean detectados problemas significativos por esta perforación, se podría necesitar uno o dos sondajes de diamantina para investigar estos problemas con más detalle. En algunos casos especiales, el uso de un túnel piloto puede ser más efectivo que la perforación para definir exactamente las propiedades del terreno. Además, los túneles pilotos permiten un pre-drenaje y un pre-reforzamiento del macizo rocoso, por delante del desarrollo del perfil de la excavación total.

Macizos Rocosos de Mala Calidad Geotécnica a Poca Profundidad

Kavvadas et al. [24] han descrito algunas de los aspectos geotécnicos asociados a la construcción de los 18 Km de túneles, y de las 21 estaciones subterráneas del Metro de Atenas. Estas excavaciones son todas cercanas a la superficie, con profundidades típicas de 15 y 20 m, referidas al coronamiento del túnel. El problema principal es la subsidencia de la superficie más que la falla del macizo rocoso que rodea las excavaciones.

El macizo rocoso se conoce localmente como esquisto ateniense, el cual es un término usado erróneamente para describir una secuencia de sedimentos tipo turbiditas (flysch) del Cretácico Superior, incluyendo areniscas finamente estratificadas, arcillosas y calcáreas, limolitas (grauwaca), pizarras, esquistos y calizas. Durante el Eoceno las formaciones de esquisto ateniense fueron sometidas a plegamientos y empujes intensos. Posteriormente, la ocurrencia de numerosas fallas geológicas causó un notable fracturamiento de tipo extensional y facilitó una intemperización y alteración que afectó extensamente a estos depósitos.

Los valores del índice GSI, estimados a partir de la clasificación del RMR de 1976 de Bieniawski y, modificados de acuerdo a lo recomendado por Hoek, Kaiser & Bawden [12], varían desde 15 hasta 45. Los valores más altos corresponden a las capas intercaladas de areniscas y calizas, las que se pueden describir como un macizo rocoso FRACTURADO EN BLOQUES/MALO (Tabla 5). El esquisto completamente descompuesto se puede describir como DESINTEGRADO/MUY MALO, y tiene valores del índice GSI en el rango de 15 a 20. Las propiedades del macizo rocoso, para el caso del esquisto completamente descompuesto y usando un valor del índice GSI igual a 20, son las siguientes :

Resistencia de la roca intacta σci 30 MPaConstante de Hoek-Brown mi 15,6Indice Geológico de Resistencia GSI 65 (media)Constante de Hoek-Brown mb 4,5Constante de Hoek-Brown s 0,02Constante de Hoek-Brown a 0,5Angulo de Fricción φ’ 40ºCohesión c’ 2,0 MPaResistencia en compresión σcm 8,2 MPaResistencia en tracción σtm -0,14 MPaMódulo de deformación Em 13 GPa

Las estaciones Academia, Syntagma, Omonia y Olympion fueron construidas usando el Nuevo Método Austríaco de construcción de túneles (NATM),excavando dos galerías laterales gemelas y dejan-

Figura 17 : Excavación de lados gemelos, dejando un pilar central. La fortificación o soporte temporal consiste en 250 a 300 mm de shotcrete reforzado con una doble malla metálica, en la que se incrusta un enrejado de vigas definidas por marcos metálicos HEB 160, espaciados de 0,75 a 1,0 m.

Figura 18 : Excavación con un frente de avance superior y banqueo. La fortificación temporal consiste en una capa de 200 mm de shotcrete, con pernos grouteados, no tensados, de 4 y 6 m de largo y espaciamientos de 1,0 a 1,5 m.

52



do un pilar central, como se ilustra en Figura 17. El método, más convencional, con un frente de avance superior y posterior excavación de bancos, que se ilustra en Figura 18, se usó para la excavación de la estación Ambelokipi. Todas estas estaciones tienen 16,5 m de ancho y 12,7 m de alto. La apariencia del macizo rocoso en la excavación de una de las galerías gemelas de la estación Olympion, se ilustra en Figuras 19 y 20.

Análisis numéricos efectuados para los dos métodos de excavación ilustrados en Figuras 17 y 18, indicaban que el método de galerías gemelas resultaba en una zona de falla levemente menor en el sector del coronamiento de la excavación. Sin embargo, los desplazamientos de superficie finales inducidos por los dos métodos de excavación fueron prácticamente iguales.

Los desplazamientos superficiales verticales máximos sobre la línea central de la estación Omonia llegaron a 51 mm. De estos, 28 mm ocurrieron durante la excavación de las galerías gemelas, 14 mm durante la extracción del pilar central y los 9 mm restantes ocurrieron después del término de la excavación, en forma de un asentamiento dependiente del tiempo. De acuerdo a Kavvadas et al. [24], este asentamiento dependiente del tiempo se debe a la disipación de un exceso de presión de poros, generado durante la excavación. Después de finalizada la excavación de la estación Omonia, se llevó a cabo la excavación de las cavidades cercanas al extremo oriental de ésta, lo que añadió de 10 a 12 mm al desplazamiento superficial vertical en este costado de la estación.

Macizos Rocosos de Mala Calidad Geotécnica sometidos a Altos Esfuerzos

El túnel Yacambú - Quibor en Venezuela es considerado uno de los túneles más difíciles del mundo. Este túnel acueducto de 26 Km de largo, que cruza Los Andes, está siendo excavando en areniscas y filitas a profundidades de hasta 1200 m. La filita grafítica es una roca de muy mala calidad geotécnica y ocasiona serios problemas de flujo plástico (squeezing); lo que, si no se tiene un soporte adecuado, puede resultar en el cierre total del túnel. Una máquina tunelera a sección completa fue destruida completamente en 1979, cuando fue atrapada por estas condiciones de flujo plástico (squeezing). En su peor condición, la filita grafítica tiene una resistencia en compresión no confinada del orden de 15 MPa (ver Figura 1), y el valor estimado para el índice GSI es del orden de 24. Las propiedades típicas para este tipo de macizo rocoso son las siguientes:

Resistencia de la roca intacta σci 15 MPaConstante de Hoek-Brown mi 10

Figura 19 : Galería gemela, Estación Olimpia, Metro de Atenas, que se excavó utilizando el método que muestra en Figura 17. El coronamiento de la estación tenía una sobrecarga de unos 10 m.

Figura 20 : Apariencia del esquisto ateniense, de muy mala calidad geotécnica, en la frente de la galería gemela que se muestra en Figura 19.

53



Indice Geológico de Resistencia GSI 24Constante de Hoek-Brown mb 0,66Constante de Hoek-Brown s 0Constante de Hoek-Brown a 0,53Angulo de Fricción φ’ 24ºCohesión c’ 0,34 MPaResistencia del macizo rocoso σcm 1 MPaMódulo de deformación Em 0,87 GPa

Se han usado varios métodos de fortificación o soporte en este túnel, pero sólo uno de ellos será considerado aquí. Este fue una sección de prueba para el túnel, a una profundidad de unos 600 m, construida en 1989. La fortificación de esta sección de 5,5 m de luz consistió en un anillo completo de dovelas grouteadas, no tensadas, de 5 m de largo y 32 mm de diámetro, con una capa de 200 mm de shotcrete reforzado con malla metálica. Este sistema de fortificación probó ser muy eficaz, pero luego se descartó a favor de marcos metálicos cedentes (marcos metálicos con conexiones deslizantes), debido a consideraciones relativas al programa de tiempos de construcción.

En Figuras 21 y 22 se muestran ejemplos de los resultados obtenidos de un típico análisis numérico de esta sección de prueba, los que se realizaron usando el programa PHASE24. La Figura 21 muestra la extensión de la zona de falla, con y sin fortificación, mientras que la Figura 22 muestra los desplazamientos del macizo rocoso que rodea el túnel. Debe observarse que los criterios usados para evaluar la eficiencia del sistema de soporte diseñado son : que la zona de falla en el macizo rocoso que rodea el túnel debería quedar dentro de la envolvente de los pernos de anclaje, que los pernos no deberían estar sometidos a esfuerzos cercanos a su resistencia, y que los desplazamientos deberían ser

de una magnitud razonable y presentar una distribución uniforme alrededor del túnel. Todos estos objetivos se logran con el sistema de fortificación recién descrito.

4 Disponible en Rock Engineering Group, University of Toronto, 31 Balsam Avenue, Toronto, Ontario, Canada M4E 3B5, Fax : +1 416 698 0908, e-mail : [email protected], Internet : www.rockeng.utoronto.ca.

Figura 21 : Resultados de un análisis numérico de la falla del macizo rocoso en la periferia del túnel Yacambú – Quibor, cuando éste se excava en filitas grafíticas a una profundidad de unos 600 m.

Figura 21 : Desplazamientos del macizo rocoso que rodea al túnel Yacambú – Quibor. El desplazamiento máximo calculado es de 258 mm sin fortificación, y de 106 mm con fortificación.

54

8 MPa

12 MPa

estadotensionalIn situ

Zona de fallasin soporte

Zona de fallacon soporte

Sección deformadasin soporte

mailto:[email protected]



Consideraciones Relativas a Estabilidad de Taludes

Al tratar los problemas de estabilidad de taludes en macizos rocosos, se debe tener gran cuidado al intentar aplicar el criterio de falla de Hoek-Brown, en particular en el caso de taludes pequeños y empinados. Como se ilustra en Figura 23, aún los macizos rocosos fracturados y que parecen ser adecuados para aplicarles este criterio, pueden sufrir fallas de tipo superficial, estructuralmente controladas, bajo las condiciones de muy bajo esfuerzo existentes en dichos taludes.

Como regla general, cuando se diseñen taludes en roca, el planteamiento inicial debería ser siempre buscar las potenciales fallas controladas por condiciones estructurales adversas. Estas pueden tomar la forma de deslizamientos planos sobre estructuras que mantean hacia el talud, deslizamientos de cuñas definidas por intersecciones de estructuras, problemas de volcamiento (toppling) asociados a estructuras que mantean hacia “cerro adentro”, o inestabilidades complejas que involucran todos estos procesos. Sólo cuando se ha eliminado el potencial de ocurrencia de inestabilidades con control estructural se debería tratar al macizo rocoso como un material isotrópico, como lo requiere el criterio de falla de Hoek-Brown (ver Figura 4).

La Figura 24 muestra un caso en que la base del deslizamiento que afecta a un talud está definida por una falla geológica que mantea hacia el talud, aunque no aflora al pie de éste. Por otra parte, la mala calidad del macizo rocoso posibilita la ocurrencia de una ruptura de tipo circular al pie del talud, que permite que se produzca el deslizamiento complejo que se ilustra. Se realizó un análisis del problema asignando propiedades al macizo rocoso que hubiesen sido determinadas por la aplicación del criterio de Hoek & Brown. La búsqueda de la superficie crítica de deslizamiento se efectuó utilizando el programa XSTABL5, el cual permite que sean analizadas superficies de deslizamiento complejas e incluye facilidades para el ingreso de criterios no lineales de falla, como el definido en la ecuación 2.

Sancio [25] y Sönmez et al. [26] presentan interesantes discusiones respecto a los métodos de análisis retrospectivos de fallas de taludes en macizos rocosos fracturados, cuyas propiedades se pueden describir en los términos del criterio de falla de Hoek-Brown. El análisis numéricos de procesos de falla complejos en taludes de minas a rajo abierto de gran tamaño es descrito por Board et al. [27].

5 Disponible en Interactive Software Designs Inc., 953 N. Cleveland Street, Moscow, Idaho, USA 83843, Fax +1 208 885 6608.

Figura 23 : Falla controlada estructuralmente en la cara de un banco empinado, en un macizo rocoso fuertemente fracturado.

Figura 24 : Inestabilidad compleja en un talud; la cual queda controlada, en parte, por una falla geológica que mantea hacia el talud y también por zonas de ruptura sin control estructural, a través del macizo rocoso que suprayace a la falla y presenta una mala calidad geotécnica.

55

Grieta de tracción

Falla a través del débil macizo rocoso

Nivel freático

Deslizamiento por una falla geológica que mantea 25°

Falla a través del débil macizo rocoso, al pie del talud

100 m



AGRADECIMIENTOS

Muchas personas han participado en el desarrollo de las ideas que se presentan en este artículo, pero es imposible nombrarlas a todas en forma individual. Sin embargo, se destaca la contribución de las personas que se nombran a continuación, y a las cuales los autores les expresan su sincero agradecimiento por su ayuda y estímulo durante los últimos veinte años: Dr. John Bray, un ex colega del Imperial College en Londres, el Sr. David Wood, el Sr. Peter Stacey, el Sr. Graham Rawlings y el Dr. Trevor Carter en Canadá, el Dr. John Read y el Dr. Terry Medhurst en Australia, el Profesor Z.T. Bieniawski en Estados Unidos, el Dr. Antonio Karzulovic en Chile, el Profesor Paul Marinos y el Dr. Michael Kavvadas en Grecia, el Dr. Walter Steiner en Suiza, los Profesores Rodolfo Sancio y Daniel Salcedo en Venezuela, el Sr. P.M. Jalote, el Sr. Vinai Kumar y el Dr. B. Dasgupta en India.

Los autores también desean agradecer el permiso concedido para publicar detalles de proyectos que actualmente están siendo desarrollados por las siguientes organizaciones : The Nathpa Jhakri Power Corporation Ltd., en India; Attico Metro, en Grecia; y Sistema Hidráulico Yacambú Quibor C.A., en Venezuela.

56



REFERENCIAS

1.- Hoek E. & Brown E.T. (1980) : UNDERGROUND EXCAVATIONS IN ROCK, p. 527, Instn. Min. Metall., London.

2.- Broch E. (1974) : The influence of water on some rock properties, Proc. 3rd ISRM Congress, Denver, 74(2), Part A, 33-38.

3.- Terzaghi K. (1923) : Die Berechnung der Durchlassigkeitsziffer des Tones aus dem Verlauf der hydrodynamischen Spannungserscheinungen, Sber. Akad. Wiss. Wien. 132(105), 125-138.

4.- Lade P. V. & de Boer R. (1997) : The concept of effective stress for soil, concrete and rock, Geo- technique, 47(1), 61-78.

5.- Brace W. F. & Martin R. J. (1968) : A test of the law of effective stress for crystalline rocks of low porosity, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 5(5), 415-426.

6.- Brown E. T. (Ed). (1981) : ROCK CHARACTERIZATION, TESTING AND MONITORING - ISRM SUGGESTED METHODS, 171-183, Pergamon, Oxford.

7.- Martin C. D. & Chandler N. A. (1994) : The progressive failure of Lac du Bonnet granite, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 30(7), 643-659.

8.- Salcedo D. A. (1983) : Macizos Rocosos: Caracterización, Resistencia al Corte y Mecanismos de Rotura, Conferencia 25avo Aniversario Soc. Venezolana de Mecánica del Suelo e Ingeniería de Fundaciones, Caracas, 143-172.

9.- Medhurst T. P., Brown E. T. & Trueman R. (1995) : Experimental studies of the effects of scale on the strength of coal, Proc. 8th ISRM Congress, Tokyo, 1, 347-351, A. A. Balkema.

10.- Medhurst T. P. & Brown E. T. (1996) : Large scale laboratory testing of coal, Proc. 7th ANZ Conf. Geomech., (Ed. por Jaksa M.B., Kaggwa W.S. & Cameron D.A.), 203-208, Canberra, IE Australia.

11.- Hoek E. (1994) : Strength of rock and rock masses, ISRM News Journal, 2(2), 4-16.

12.- Hoek E., Kaiser P.K. & Bawden W.F. (1995) : SUPPORT OF UNDERGROUND EXCAVATIONS IN HARD ROCK, p. 215, Balkema, Rotterdam.

13.- Terzaghi K. (1946) : Rock defects and loads on tunnel supports, en ROCK TUNNELING WITH STEEL SUPPORTS, (Ed. por Proctor R. V. & White T. L.), 17-99, Commercial Shearing and Stamping Company, Youngstown, Ohio.

14.- Hoek E., Wood D. & Shah S. (1992) : A modified Hoek-Brown criterion for jointed rock masses, Proc. ISRM Rock Characterization Symp. : Eurock ’92, (Ed. por Hudson J. A.), 209-214,Brit. Geotech. Soc., London.

15.- Bieniawski Z.T. (1976) : Rock mass classification in rock engineering, en EXPLORATION FOR ROCK ENGINEERING (Ed. por Bieniawski Z.T.), 1, 97-106, Balkema.

16.- Bieniawski Z.T. (1989) : ENGINEERING ROCK MASS CLASSIFICATIONS, p. 251, Wiley, New York.

17.- Hoek E. (1983) : Strength of jointed rock masses, 1983 Rankine Lecture, Geotechnique, 33(3), 187-223.

18.- Serafim J. & Pereira J. P. (1983) : Consideration of the geomechanical classification of Bieniawski, Proc. Int. Symp. on Engineering Geology and Underground Construction, Lisboa, 1(II), 33-44.

19.- Pan X.D. & Hudson J.A. (1988) : A simplified three-dimensional Hoek-Brown yield criterion, en Rock Mechanics and Power Plants, Proc. ISRM Symp. (ed. por M. Romana), 95-103, A. A. Balkema, Rotterdam.

57



20.- Karzulovic A. & Díaz, A. (1994) : Evaluación de las Propiedades Geomecánicas de la Brecha Braden en Mina El Teniente, Proc. IV Congreso Sudamericano de Mecanica de Rocas, Santiago, 1, 39-47.

21.- Moretto O., Sarra Pistone R.E. & Del Rio J. C. (1993) : A case history in Argentina - Rock Mechanics for underground works in the Pumping Storage Development of Rio Grande Nº 1, en COMPREHENSIVE ROCK ENGINEERING, (ed. por J. A. Hudson), 5, 159-192, Pergamon, Oxford.

22.- Hammett R.D. & Hoek E. (1981) : Design of large underground caverns for hydroelectric projects with particular reference to structurally controlled failure mechanisms, en RECENT DEVELOPMENTS IN GEOTECHNICAL ENGINEERING FOR HYDRO PROJECTS (ed. por F. H. Kulhawy), 192-206, ASCE, New York.

23.- Jalote P.M., Kumar A. & Kumar V. (1996) : Geotechniques applied in the design of the machine hall cavern, Nathpa Jhakri Hydel Project, N.W. Himalaya, India, J. Engng. Geol. (India), XXV(1-4), 181-192.

24.- Kavvadas M., Hewison L. R., Lastaratos P. G., Seferoglou C. & Michalis I. (1996) : Experience in the construction of the Athens Metro, Proc. Int. Symp. Geotechical Aspects of Underground Construction in Soft Ground (ed. por R. J. Mair & R. N. Taylor), 277-282, City University, London.

25.- Sancio R. T. (1981) : The use of back-calculations to obtain shear and tensile strength of weathered rock, Proc. Int. Symp. Weak Rock, Tokyo, 2, 647-652.

26.- Sönmez H., Ulusay R. & Gökçeoglu, C. (1997) : Practical procedure for the back analysis of slope failures in closely jointed rock masses, submitted to Int. J. Rock Mech. Min. Sci.

27.- Board M., Chacon E., Varona P. & Lorig L. (1996) : Comparative analysis of toppling behaviour at Chuquicamata open pit mine, Chile, Trans. Instn Min. Metall., 105, A11-21.

28.- Balmer G. (1952) : A general analytical solution for Mohr's envelope, Am. Soc. Test. Mat., 52, 1260-1271.

29.- Hoek E. & Brown E. T. (1988) : The Hoek-Brown failure criterion - a 1988 update , en Rock Engineering for Underground Excavations, Proc. 15th Canadian Rock Mech. Symp. (ed. por J. C. Curran), 31-38, Dept. Civil Engineering, University of Toronto.

30.- Hoek E. & Franklin J. A. (1968) : A simple triaxial cell for field and laboratory testing of rock, Trans. Instn Min. Metall., 77, A22-26.

58



APÉNDICE A : DESARROLLO HISTÓRICO DEL CRITERIO DE HOEK-BROWN

Trabajo o Publicación Materia o Contenido Ecuaciones

Hoek & Brown [1] Criterio original para macizos rocosos muy fracturados y sin finos. La envolvente de Mohr era obtenida mediante el ajuste estadístico de una curva

a un grupo de valores ( , )'σ τn calculados

mediante el método de Balmer [28]. 1 3' ', son

los esfuerzos principales efectivos mayor y menor en

la condición de falla, respectivamente. σt es la

resistencia en tracción del macizo rocoso. m y s son

constantes del material. σ τn' , son el esfuerzo

normal efectivo y el esfuerzo de corte, respectivamente.

σ σ σ σ σ1 3 3' ' '= + +ci cim s

( )σσ

tci m m s= − +2

42

( )τ σ σ σ σ= −A ci n t ciB

( )'

( )σ σ σ σ ∂σ ∂σn' ' ' ' ' '( ) ( )= + − +3 1 3 1 31

τ σ σ ∂σ ∂σ= −( )' ' ' 'n 3 1 3

∂ σ ∂ σ σ σ σ1 3 1 32' ' ' '( )= −m ci

Hoek [17] Criterio original para macizos rocosos muy fracturados y sin finos, con una discusión relativa a la falla anisotrópica y una solución exacta para la envolvente de Mohr, desarrollada por el Dr. J. W. Bray.

σ σ σ σ σ1 3 3' ' '= + +ci cim s

( )τ φ φ σ= −Cot Cos mi i ci' ' 8

( )φ θi h' arctan cos= −1 4 12

( )θ= + −90 1 1 33arctan( )h

( )h m s mn ci ci= + +1 16 3 2( ) ( )'σ σ σ

Hoek & Brown [29] Similar al trabajo de Hoek [17], pero con la adición de relaciones entre las constantes m y s y una forma modificada del índice RMR (Bieniawski [15]), en la cual el puntaje asociado a la condición de aguas subterráneas se fija igual a 10 y el ajuste por orientación de las estructuras se fija en 0. También se introduce una diferenciación entre macizos rocosos perturbados (disturbed) y no perturbados (undisturbed), y se presenta del macizo rocoso, E (basada en el trabajo de Serafim & Pereira [18]).

Macizos Rocosos Perturbados :

( )m m RMRb i = −exp ( )100 14

( )s RMR= −exp ( )100 6

Macizos Rocosos No Perturbados :

( )m m RMRb i = −exp ( )100 28

( )s RMR= −exp ( )100 9

( )E RMR= −10 10 40( )

m mb i, son para roca fracturada (macizo)

y roca intacta, respectivamente.Hoek, Wood & Shah [14]

Criterio modificado para considerar el hecho que macizos rocosos fuertemente fracturados no tienen resistencia en tracción. Se utiliza la técnica de Balmer [28] para calcular pares de valores de esfuerzos normal y de corte.

( )σ σ σ σ σα

1 3 3' ' '= + ci b cim

( )σ σ σ σ ∂σ ∂σn' ' ' ' ' '( ) ( )= + − +3 1 3 1 31

τ σ σ ∂σ ∂σ= −( )' ' ' 'n 3 1 3

( )∂σ ∂σ α σ σα α

1 3 31

1' ' ' ( )= +

−m

b ci

Hoek [11]

Hoek, Kaiser & Bawden [12]

Introducción del Criterio Generalizado de Hoek-Brown; incorporando tanto el criterio original, para macizos rocosos de calidad regular a mala, como el criterio modificado, para macizos rocosos de muy mala calidad geotécnica y con un aumento del contenido de finos. El Indice Geológico de Resistencia GSI se presenta para subsanar las deficiencias del índice RMR de Bieniawski para el caso de macizos rocosos de muy mala calidad. Dado que la perturbación del macizo rocoso generalmente es producto de los trabajos de ingeniería, y puede ser considerada degradando el valor de GSI, se elimina la distinción entre macizos rocosos perturbados y no perturbados.

( )σ σ σ σ σ1 3 3' ' '= + +c ci

am s

para GSI >25

( )m m GSIb i = −exp ( ) /100 28

( )s GSI= −exp ( ) /100 9

a = 05.para GSI < 25

s = 0a GSI= −0 65 200.

59



APÉNDICE B : ENSAYOS TRIAXIALES PARA DETERMINAR σ CI Y mI La determinación de la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta, σci, y de la constante mi del criterio de Hoek-Brown debe apoyarse en resultados de ensayos triaxiales siempre que sea posible. Estos ensayos deben ejecutarse para un rango de presiones de confinamiento de cero a la mitad de la resistencia en compresión no confinada, y deben permitir contar al menos con cinco resultados.

Un tipo de celda triaxial que puede utilizarse para estos ensayos se muestra en Figura B1. Esta celda, descrita por Hoek & Franklin [26], no requiere de drenaje entre ensayos y resulta conveniente para el ensaye de un número importante de testigos. Para propósitos de investigación se dispone de celdas más sofisticadas, pero los resultados que se obtienen con la celda ilustrada en Figura B1 son adecuados para estimaciones de la resistencia de la roca como las que se describen en este trabajo. Además, esta celda presenta la ventaja adicional de poder ser utilizada en terreno para el ensaye de rocas como carbón, esquistos y filitas, cuya preservación durante el transporte y posterior preparación de los testigos en laboratorio resulta extremadamente difícil en la práctica.

Una vez que se cuenta con cinco o más resultados de ensayos triaxiales, estos pueden analizarse para determinar la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta, σci, y la constante mi, en la forma descrita por Hoek & Brown [1].

En este análisis la ecuación (4) se re-escribe como :

y m x sci ci= +σ σ (B1)

donde x = σ’3 e y = (σ’1 - σ’3)2. La resistencia en compresión no confinada de la roca intacta, σci, y la constante mi se calculan de las ecuaciones siguientes :

( )( )( )σci

y

n

xy x y n

x x n

x

n2

2 2=

∑−

∑ − ∑ ∑

∑ − ∑

∑(B2)

( )( )( )m

xy x y n

x x ni

ci=

∑ − ∑ ∑

∑ − ∑

12 2σ

(B3)

donde el coeficiente de determinación r2 está dado por :

Figura B1 : Corte isométrico de la celda triaxial diseñada por Hoek & Franklin [26].

60

asientos esféricos de acero endurecido

holgura

Cuerpo de la celda, de acero dulce

testigo de roca

entrada de aceite

strain gauges

Sello de membrana de goma



( )[ ]( )[ ] ( )[ ]r

xy x y n

x x n y y n

2

2

2 2 2 2=

∑ − ∑ ∑

∑ − ∑ ∑ − ∑(B4)

Finalmente, en Figura B2 se presenta una planilla de cálculo para evaluar σci y mi a partir de los resultados de una serie de ensayos triaxiales.

Triaxial test data Calculationx y xy xsq ysq Number of tests n = 5

sig3 sig1 Uniaxial strength sigci = 37,40 38,3 1466,89 0,0 0,0 2151766 Hoek-Brown constant mi = 15,505 72,4 4542,76 22713,8 25,0 20636668 Hoek-Brown constant s = 1,00

7,5 80,5 5329,00 39967,5 56,3 28398241 Coefficient of determination r2 = 0,99715 115,6 10120,36 151805,4 225,0 10242168720 134,3 13064,49 261289,8 400,0 170680899

47,5 441,1 34523,50 475776,5 706,3 324289261sumx sumy sumxy sumxsq sumysq

Cell formulaey = (sig1-sig3) 2

sigci = SQRT(sumy/n - (sumxy-sumx*sumy/n)/(sumxsq-(sumx 2)/n)*sumx/n)mi = (1/sigci)*((sumxy-sumx*sumy/n)/(sumxsq-(sumx 2)/n))r2 = ((sumxy-(sumx*sumy/n)) 2)/((sumxsq-(sumx 2)/n)*(sumysq-(sumy 2)/n))

Figura B2 : Ejemplo de planilla de cálculo para evaluar σ ci y mi a partir de los resultados de una serie de ensayos triaxiales

61



Apéndice C : Cálculo de los Parámetros de Mohr-CoulombLa relación entre los esfuerzos normal y de corte puede expresarse en términos de los esfuerzos principales efectivos según la forma propuesta por Balmer [24] :

σ σσ σ

∂σ ∂σn' '

' '

' '= +

−

+3

1 3

1 3 1(C1)

τ σ σ ∂σ ∂σ= −( )' ' ' '1 3 1 3 (C2)

Para el caso en que GSI > 25, donde a = 0,5 :

∂σ

∂σ

σ

σ σ1

3 1 3

12

'

' ' '( )= +

−

mb ci(C3)

Para el caso en que GSI < 25, donde s = 0 :

δ φ κσσ

σ∂σ∂ Ψ∴∃÷↔

′+=

′′ ∑

−

888919

1

3

3

1

aam

ci

ab

(C4)

La resistencia en tracción del macizo rocoso se calcula como :

σσ

tmci

b bm m s= − +

2

42 (C5)

La envolvente equivalente de Mohr-Coulomb, definida por la ecuación (4), puede escribirse como :

Y A BX= +log (C6)donde :

Y Xci

n tm

ci

= =−

log , log

'τσ

σ σσ

(C7)

Utilizando el valor de σtm resultante de la ecuación (C5) y un rango de valores de τ y σ’n calculados de las ecuaciones (C1) y (C2), los valores de A y B pueden determinarse mediante una regresión lineal :

( )( )

BXY X Y T

X X T=

∑ − ∑ ∑

∑ − ∑2 2 (C8)

( )( )A Y T B X T= ∑ − ∑10^ (C9)

donde T es el número total de pares de valores { σ’n , τ } incluidos en el análisis de regresión.

El paso más crítico en el proceso es la selección del rango de valores de σ’3. De acuerdo a lo que conocen los autores de este trabajo, no hay métodos teóricamente correctos para escoger este rango, por lo que un método iterativo basado en consideraciones prácticas ha sido utilizado para seleccionar el rango que se indica en la planilla de cálculo que se presenta en Figura C1, al final de este apéndice.

62



Para una envolvente de Mohr definida por la ecuación (4), el ángulo de fricción de φ ’i correspondiente a un esfuerzo normal σ’ni está dado por :

φσ σ

σini tm

ci

B

AB''

arctan=−

−1

(C10)

el valor correspondiente de la cohesión c`i está dado por :

ci ni i' ' 'tan= −τ σ φ (C11)

y el valor correspondiente de la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso es :

σφφ

cmii i

i

c=

−2

1

' '

'

cos

sin(C12)

Debe señalarse que el valor de la cohesión c`i dado por la ecuación (C11) es un límite superior del valor de la cohesión, por lo que resulta prudente reducir a un 75% el valor calculado para su aplicación práctica.

63



Input: sigci = 85 MPa mi = 10 GSI = 45

Output: mb = 1,40 s = 0,0022 a = 0,5sigtm = -0,13 MPa A = 0,50 B = 0,70

k = 3,01 phi = 30,12 degrees coh = 3,27 MPasigcm = 11,36 MPa E = 6913,7 MPa

Tangent: signt = 15,97 MPa phit= 30,12 degrees coht = 4,12 MPa

Calculation:Sums

sig3 1E-10 3,04 6,07 9,1 12,14 15,18 18,21 21,25 85,00sig1 4,00 22,48 33,27 42,30 50,40 57,91 64,98 71,74 347,08

ds1ds3 15,89 4,07 3,19 2,80 2,56 2,40 2,27 2,18 35,35sign 0,24 6,87 12,56 17,85 22,90 27,76 32,50 37,13 157,80tau 0,94 7,74 11,59 14,62 17,20 19,48 21,54 23,44 116,55x -2,36 -1,08 -0,83 -0,67 -0,57 -0,48 -0,42 -0,36 -6,77y -1,95 -1,04 -0,87 -0,76 -0,69 -0,64 -0,60 -0,56 -7,11xy 4,61 1,13 0,71 0,52 0,39 0,31 0,25 0,20 8,12

xsq 5,57 1,17 0,68 0,45 0,32 0,23 0,17 0,13 8,74sig3sig1 0,00 68,23 202,01 385,23 612,01 878,92 1183,65 1524,51 4855sig3sq 0,00 9,22 36,86 82,94 147,45 230,39 331,76 451,56 1290taucalc 0,96 7,48 11,33 14,45 17,18 19,64 21,91 24,04

sig1sig3fit 11,36 20,51 29,66 38,81 47,96 57,11 66,26 75,42signtaufit 3,41 7,26 10,56 13,63 16,55 19,38 22,12 24,81tangent 4,253087 8,103211 11,40318 14,47286 17,3991 20,2235 22,97025 25,65501

Cell formulae:mb = mi*EXP((GSI-100)/28)

s = IF(GSI>25,EXP((GSI-100)/9),0)a = IF(GSI>25,0.5,0.65-GSI/200)

sigtm = 0.5*sigci*(mb-SQRT(mb 2+4*s))A = acalc = 10 (sumy/8 - bcalc*sumx/8)B = bcalc = (sumxy - (sumx*sumy)/8)/(sumxsq - (sumx 2)/8)k = (sumsig3sig1 - (sumsig3*sumsig1)/8)/(sumsig3sq-(sumsig3 2)/8)

phi = ASIN((k-1)/(k+1))*180/PI()coh = sigcm/(2*SQRT(k))

sigcm = sumsig1/8 - k*sumsig3/8E = IF(sigci>100,1000*10 ((GSI-10)/40),SQRT(sigci/100)*1000*10 ((GSI-10)/40))

phit = (ATAN(acalc*bcalc*((signt-sigtm)/sigci) (bcalc-1)))*180/PI()coht = acalc*sigci*((signt-sigtm)/sigci) bcalc-signt*TAN(phit*PI()/180)sig3 = Start at 1E-10 (to avoid zero errors) and increment in 7 steps of sigci/28 to 0.25*sigcisig1 = sig3+sigci*(((mb*sig3)/sigci)+s) a

ds1ds3 = IF(GSI>25,(1+(mb*sigci)/(2*(sig1-sig3))),1+(a*mb a)*(sig3/sigci) (a-1))sign = sig3+(sig1-sig3)/(1+ds1ds3)tau = (sign-sig3)*SQRT(ds1ds3)

x = LOG((sign-sigtm)/sigci)y = LOG(tau/sigci)

xy = x*y x sq = x 2 sig3sig1= sig3*sig1 sig3sq = sig3 2taucalc = acalc*sigci*((sign-sigtm)/sigci) bcalc

s3sifit = sigcm+k*sig3sntaufit = coh+sign*TAN(phi*PI()/180)tangent = coht+sign*TAN(phit*PI()/180)

64



Figura C1 : Planilla de cálculo para evaluar los parámetros de resistencia del Criterio de Hoek-Brown y los parámetros equivalentes del Criterio de Mohr-Coulomb.

CONFIABILIDAD DE LAS ESTIMACIONES DE HOEK-BROWN DE LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO Y SU IMPACTO EN EL DISEÑO (A)

E. HOEK (B)

INTRODUCCIÓN

Hoek & Brown [1] presentaron un procedimiento para estimar la resistencia y las características de deformación de los macizos rocosos fracturados de comportamiento isotrópico. Cuando se aplica este procedimiento a problemas de diseño en ingeniería de rocas, la mayoría de los usuarios del método sólo consideran los valores “medios” o “promedio” de estas propiedades. Pero es un hecho que todas estas propiedades presentan una distribución respecto a su valor medio, incluso en condiciones ideales, y estas distribuciones pueden tener un impacto significativo en los análisis y en el diseño resultante.

Esta nota técnica examina la confiabilidad del cálculo de los resultados de un análisis de estabilidad de taludes y del diseño del sistema de fortificación para un túnel. En cada caso la resistencia y características de deformabilidad del macizo rocoso se evalúan mediante el método de Hoek-Brown, suponiendo que los tres parámetros que constituyen la entrada de datos presentan una distribución normal.

PARÁMETROS DE ENTRADA

En el criterio de Hoek-Brown el Indice Geológico de Resistencia (GSI), es el parámetro de entrada más importante en términos de las relaciones entre los valores de resistencia y deformabilidad determinados en el laboratorio y aquellos estimados para el macizo rocoso. En versiones anteriores de este criterio se utilizaba el índice RMR de Bieniawski [2] para este propósito.

En base a observaciones del grado y tipo de fracturamiento del macizo rocoso, así como de la condición de sus discontinuidades, es posible estimar el valor de GSI mediante la tabla que se muestra en Figura 1. En esta figura se muestra un círculo achurado que representa los límites, para un nivel de confianza del 90%, de un GSI de 25 ± 5 (equivalente a una desviación estándar del orden de 2,5). Esto representa el rango de valores que un geólogo geotécnico experimentado podría asignar a un macizo rocoso que podría describirse desde FRACTURADO Y PERTURBADO / MALA a DESINTEGRADO / MALA. Usualmente los macizos de turbiditas, esquistos, algunos tipos de filitas y rocas similares caen en este tipo de descripción.

De acuerdo a la experiencia del autor, algunos geólogos van demasiado lejos al tratar de determinar un valor “exacto” de GSI (o RMR). La geología no se permite a sí misma tal precisión y simplemente no es realista asignarle un valor único a este tipo de índices. Un rango de valores, como se ilustra en Figura 1, resulta más apropiado. De hecho, en algunos ambientes geológicos complejos, el rango indicado por el círculo sombreado puede ser demasiado optimista.

( A) Este trabajo ha sido aceptado para su publicación, como Nota Técnica, en el International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences; sin embargo, el Profesor Hoek gentilmente ha autorizado la traducción y publicación del mismo en estas memorias.

( B) Evert Hoek Consulting Engineer, Inc.P.O. Box 75516, North VancouverBritish Columbia, Canada, V7R 4X1

65



Las dos propiedades medidas en laboratorio que se requieren para la aplicación del criterio de Hoek-Brown son la resistencia en compresión uniaxial de la roca intacta, σ ci , y la constante mi. Idealmente, estos dos parámetros deberían determinarse en base a los resultados de una serie de ensayos triaxiales sobre probetas preparadas cuidadosamente, en la forma descrita por Hoek & Brown [1].

DIS

MIN

UY

E L

A T

RA

BA

ZO

N D

E L

OS

BLO

QU

ES

DE

RO

CA

8 0

7 0

6 0

5 0

4 0

3 0

2 0

1 0






















MU

Y B

UE

NA

Su

perf

icie

s ru

gos

as

y de

ca

jas

fres

cas

(sin

se

ñale

s de

inte

mp

eriz

ació

n n

i de

alte

raci

ón)

BU

EN

AS

upe

rfic

ies

rug

osa

s, c

ajas

leve

men

te in

tem

peri

zad

asy/

o al

tera

das,

con

pát

inas

de

óxi

do d

e h

ierr

o

RE

GU

LAR

Su

perf

icie

s lis

as, c

aja

s m

oder

ada

men

te in

tem

per

izad

asy/

o a

ltera

das

MA

LAS

upe

rfic

ies

lisas

y c

iza

llada

s, c

aja

s in

tem

peri

zada

s y/

oal

tera

das,

con

rel

leno

s de

frag

men

tos

gra

nula

res

y/o

arci

lloso

s fir

me

s

MU

Y M

ALA

Su

perf

icie

s lis

as y

ciz

alla

das,

caj

as

muy

inte

mpe

riza

das

y/o

alte

rada

s, c

on r

elle

nos

arc

illos

os b

lan

dos

CO

ND

ICIO

N D

E L

AS

DIS

CO

NT

INU

IDA

DE

S

2 5 5+-


D e l o s c ó d i g o s d e l e t r a q u e d e s c r i b e n l a e s t r u c t u r a d e l m a c i z o r o c o s o y l a c o n d i c i ó n d e l a s d i s c o n t i n u i d a d e s , s e l e c c i o n e e l c u a d r o a p r o p i a d o e n e s t a t a b l a . E s t i m e e l v a l o r t í p i c o d e l I n d i c e G e o l ó g i c o d e R e s i s t e n c i a , , d e l o s c o n t o r n o s q u e m u e s t r a l a t a b l a . N o t r a t e d e o b t e n e r u n m a y o r g r a d o d e p r e c i s i ó n . I n d i c a r u n r a n g o d e v a l o r e s p a r a , p o r e j e m p l o d e 3 6 a 4 2 , e s m á s r e a l i s t a q u e i n d i c a r u n ú n i c o v a l o r , p o r e j e m p l o 3 8 .

G S I

G S I

Figura 1 : Estimación del Indice Geológico de Resistencia, GSI, en base a una descripción geológica de la condición del macizo rocoso y sus discontinuidades.

66



Se supone que los tres parámetros de entrada se pueden representar por distribuciones normales, como se ilustra en Figura 2. Las desviaciones estándar asignadas a estas tres distribuciones se basan en la experiencia del autor en estudios geotécnicos asociados a grandes proyectos, tanto relativos a obras civiles como a la minería, y donde de dispone de fondos suficientes para desarrollar una investigación geotécnica de alto nivel. En el caso de investigaciones asociadas a proyectos de pequeño presupuesto o estudios preliminares, resulta prudente el suponer mayores desviaciones estándar para los parámetros de entrada.

PARÁMETROS RESULTANTES DE LA APLICACIÓN DEL MÉTODO

Los valores del ángulo de fricción, φ ’, de la cohesión, c’, de la resistencia en compresión uniaxial, σcm, y del módulo de deformación del macizo rocoso, Em, fueron calculados según el procedimiento descrito por Hoek & Brown [1]. El programa @RISK2, que funciona con Excel, se usó para desarrollar una simulación de Monte Carlo en la cual se generaron al azar 1000 series de valores para los parámetros de entrada. Los resultados obtenidos se analizaron usando el programa BESTFIT1 y se encontró que los cuatro parámetros resultantes de la aplicación del método de Hoek-Brown pueden describirse adecuadamente mediante las distribuciones normales que se muestran en Figura 2.

Como resultado de varios análisis de este tipo se concluyó que los resultados obtenidos para φ’, c’ y σcm

siempre quedaban bien representados por una distribución normal. Por otra parte, para valores de GSI mayores que 40, los resultados obtenidos para Em quedan mejor representados por una distribución lognormal.

ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES

Para evaluar el efecto de la variación en los parámetros resultantes de la aplicación del método, la cual se ilustra al costado derecho de Figura 2, se calculó del factor de seguridad para un talud homogéneo, mediante el método de Bishop para una superficie de deslizamiento circular y utilizando el programa SLIDE3. La geometría del talud analizado, incluyendo la posición del nivel freático, las propiedades ”medias” del macizo rocoso y la superficie crítica de deslizamiento para estas propiedades “medias” se muestran en Figura 3.

La distribución del factor de seguridad se determinó mediante el método del estimador puntual de Rosenblueth [3,4]; en el cual para cada variable se escogen dos valores a una desviación estándar del valor medio de dicha variable, y luego se calcula el factor de seguridad para cada combinación posible de estas estimaciones “puntuales”, obteniéndose así 2m resultados para el factor de seguridad, donde m es el número de variables consideradas. El valor esperado y la desviación estándar del factor de seguridad se calculan, entonces, en base a estos 2m resultados.

Este cálculo del valor esperado y de la desviación estándar se presenta en Tabla 1. Dado que las dos variables que se incluyen en el análisis (φ’ y c’) quedan definidas por distribuciones normales, y considerando la forma de las ecuaciones usadas para el cálculo del factor de seguridad, resulta razonable suponer que el factor de seguridad también será adecuadamente representado por una distribución normal. Esta distribución se muestra en Figura 4.

PARAMETROS DE ENTRADA RESULTADOS

2 Disponible en Palisade Corporation, 31 Decker Road, Newfield, New York 14867, USA.

3 Disponible en Rock Engineering Group, University of Toronto, 31 Balsam Avenue, Toronto, Ontario, Canada M4E 3B5.

67

φMedia : 22,85ºS. Dev.: 1,31º

σ ci

Media : 10 MPaS. Dev.: 2,5 MPa



0 5 1 0 1 5 2 0

I n t a c t r o c k s t r e n g t h - M P a

0 . 0 0

0 . 0 4

0 . 0 8

0 . 1 2

0 . 1 6

Pro

babi

lity

1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8

F r i c t i o n a n g e - d e g r e e s

0 . 0 0

0 . 0 5

0 . 1 0

0 . 1 5

0 . 2 0

0 . 2 5

0 . 3 0

0 . 3 5

Pro

babi

lity

4 6 8 1 0 1 2

H o e k - B r o w n c o n s t a n t m i

0 . 0 0

0 . 1 0

0 . 2 0

0 . 3 0

0 . 4 0

Pro

babi

lity

0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5

C o h e s i v e s t r e n g t h - M P a

0 . 0

1 . 0

2 . 0

3 . 0

4 . 0

5 . 0

6 . 0

7 . 0

Pro

babi

lity

1 5 2 0 2 5 3 0 3 5


0 . 0 0

0 . 0 4

0 . 0 8

0 . 1 2

0 . 1 6

Pro

babi

lity

0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5

R o c k m a s s s t r e n g t h - M P a

0 . 0

0 . 5

1 . 0

1 . 5

2 . 0

Pro

babi

lity

Figura 2 : Distribuciones normales supuestas para los parámetros de entrada y distribuciones resultantes para los parámetros que resultan de la aplicación del método de Hoek-Brown.

2 0 02 5 03 0 03 5 04 0 04 5 05 0 05 5 0

D e f o r m a t i o n m o d u l u s - M P a

0 . 0 0 0 0

0 . 0 0 2 5

0 . 0 0 5 0

0 . 0 0 7 5

0 . 0 1 0 0

Pro

babi

lity

68

mi

Media : 8S. Dev.: 1

GSIMedia : 25S. Dev.: 2,5

c`Media : 0,23 MPaS. Dev.: 0,068 MPa

σcm

Media : 0,68 MPaS. Dev.: 0,21 MPa

Em

Media : 373 MPaS. Dev.: 48 MPa



Tabla 1Calculo de los Estimadores Puntuales

de Rosenblueth usando ± 1 Desv. Estándar

Caso Angulode

fricción

Cohesión( MPa )

FS (FS – FSi )2

φ -,c- 21.19 0.162 1.215 0.00922

φ+,c+ 24.16 0.298 1.407 0.00922

φ-, c+ 21.19 0.298 1.217 0.00884

φ+, c- 24.16 0.162 1.406 0.00912

Σ 5.245 0.0364

Media de FS = ∑=

=n

iiFS

nFS

1

_ 1 = 1,31

Desviación Estándar = ∑=

−−

n

iiFSFS

n 1

2_

)(1

1=

0,11

El factor de seguridad promedio para este talud es de 1.3, el cual es un valor frecuentemente usado en el diseño de taludes para minas a rajo abierto. Es interesante el hecho que la probabilidad de falla, dada por la parte de la curva de distribución donde para FS < 1, sea muy pequeña. Esto sugiere que, para una investigación de alta calidad geotécnica como la supuesta en este estudio, un factor de seguridad de 1,3 es adecuado para asegurar la estabilidad bajo las condiciones supuestas en el análisis.

1 3 9 . 3 , 3 2 4 . 4

0 , 1 0 01 0 0 , 1 0 0

3 0 0 , 1 6 04 0 0 , 1 6 0

0 , 0 4 0 0 , 0

4 0 0 , 1 2 7

2 4 0 , 1 2 0

C r i t i c a l f a i l u r e c i r c l e

P h r e a t i c s u r f a c e

R o c k m a s s p r o p e r t i e s :F r i c t i o n a n g l e = 2 2 . 9 d e g r e e sC o h e s i v e s t r e n g t h = 0 . 2 3 M P aU n i t w e i g h t = 2 3 k N / m

φ

γc

3

F a c t o r o f S a f e t y = 1 . 3 2

Nivel freático

Propiedades del Macizo Rocoso (valores medios) :- Angulo de fricciónn, φ = 22,9º- Cohesión, c` = 0,23 MPa- Peso unitario, γ = 23 kN/m3

Superficie de deslizamiento críticaFactor de Seguridad = 1,32

Figura 3 : Geometría, nivel freático, propiedades medias del macizo rocoso y superficie crítica de deslizamiento para el talud homogéneo analizado.

0

1

2

3

4

Figura 4 : Distribución normal para el factor de seguridad del talud de Figura 3.

69

0.9

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

FACTOR DE SEGURIDAD

Factor de SeguridadMedia = 1,31Desv. Estándar = 0,11



ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TÚNELES

Considerando la situación ilustrada en Figura 5, se tiene un túnel circular de radio r0 en un campo de esfuerzos tal que las componentes horizontal y vertical son ambas iguales a p0. Si los esfuerzos son suficientemente altos se producirá una zona “plástica”, de roca dañada, rodeando el túnel con un radio rp. La fortificación del túnel define una presión uniforme pi en todo su perímetro.

Suponiendo que el macizo rocoso falla sin un cambio volumétrico plástico, el nivel crítico de esfuerzo que inicia la falla, pcr, está dado por [5] :

pp

kcro cm=

−+

2

1

σ(1)

donde

k =+−

1

1

sin

sin

φφ (2)

Donde la presión de fortificación pi es menor que la presión crítica pcr. El radio rp de la zona plástica y el desplazamiento hacia el interior de la pared del túnel, uip están dados por :

r

r

p k

k k p

p

o

o cm

i cm

k=

− ++ − +

−2 1

1 1

1

1( ( ) )

( )(( ) )

( )σσ

(3)

⟩ ′′↔¬Φ

−−−

−−+= ∑ οννν

5))(21())(1(2)1(

2

ioo

pcro

o

ip ppr

rpp

Er

u

(4)

Para estudiar la influencia de la variación de las propiedades del macizo rocoso, se realizó un análisis tipo Monte Carlo usando el programa @RISK en una planilla electrónica Excel, programada para desarrollar el análisis antes descrito. Se supuso que un túnel de 5 m de diámetro (r0 = 2,5 m), estaba sometido a un estado uniforme de esfuerzos in situ, definido por una magnitud p0 = 2,5 MPa. Las propiedades del macizo rocoso fueron determinadas por las distribuciones normales para φ’, c’, σcm, y Em que fueron establecidas en Figura 2.

El análisis se realizó para el caso de un túnel sin fortificación. Un segundo análisis se realizó para el caso de un túnel con una presión de soporte pi = 0,3 MPa, equivalente a aquella que se puede lograr con una capa de shotcrete de 50 mm de espesor en toda la periferia del túnel (anillo cerrado), con una resistencia en compresión uniaxial de 14 MPa (después de 1 día de curado). Esto representaría la fortificación de avance que se logra mediante la aplicación inmediata de shotcrete en la frente de avance. Un tercer análisis fue desarrollado para el caso de una presión de soporte pi = 0,8 MPa. Esto representaría la fortificación que se puede lograr en un túnel de este tamaño con un revestimiento interior de shotcrete de 75 mm de espesor, con una resistencia en compresión uniaxial de 35 MPa (curado por 28 días). Los resultados de estos análisis se resumen gráficamente en las Figuras 6 y 7.

Estas figuras muestran que el tamaño de la zona plástica y de la deformación del túnel pueden ser representadas por distribuciones lognormales. Como era lógico esperar, los valores promedios para el tamaño de la zona plástica y la magnitud de los desplazamientos de la pared del túnel se ven significativamente reducidos por la instalación de fortificación.

Figura 5 : Desarrollo de una zona plástica en la periferia de un túnel circular en un campo hidrostático de tensiones.

70



Lo que

sorprende es la dramática reducción de las desviaciones estándar al aumentar la presión de la fortificación. Esto se debe a la gran dependencia del tamaño de la zona plástica respecto a la diferencia entre la presión crítica pcr y la presión de soporte que ejerce la fortificación pi. Una discusión detallada sobre esta dependencia va más allá del alcance de esta nota técnica y es materia de una investigación actualmente en desarrollo por este autor.

De los resultados de los análisis antes descritos, resulta evidente que la instalación de un sistema de fortificación relativamente simple es muy efectiva cuando se trata de controlar el comportamiento del túnel. Sin fortificación, existe una probabilidad del 50% que se produzcan severos problemas de estabilidad y, eventualmente el colapso del túnel. De hecho, un diámetro de 15 m para la zona plástica y una convergencia de 50 mm en un túnel de 5 m de diámetro, sin lugar a dudas produciría claras señales de que se tiene una situación de riesgo o peligrosa. El hecho que un revestimiento relativamente delgado de shotcrete pueda controlar el tamaño de la zona plástica y, también, la convergencia del túnel, confirma la eficacia de instalar fortificación.

Sin embargo, es necesario ser cuidadoso en este aspecto. El ejemplo descrito es para el caso de un túnel de 5 m de diámetro, ubicado a unos 100 m de profundidad respecto a la superficie. Para túneles grandes a mayores profundidades la zona plástica y los desplazamientos pueden ser significativamente más grandes. Por lo tanto, las solicitaciones sobre el sistema de fortificación pueden ser tales que resulte muy difícil fortificar un túnel de gran tamaño en un terreno de mala calidad, y a una profundidad considerable bajo la superficie.

CONCLUSIONES

1 2 3 4 5

Radio Zona Plástica / Radio del Túnel

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

2.5 5.0 7.5 10.0 12.5

Radio de la Zona Plástica (m)

Sin fortificación distribución lognormal Media = 2,88, S Dev. = 0,75

Presión de soporte = 0,3 MPa distribución lognormal Media = 1,94, S Dev. = 0,30


Pro

bab

ilida

d

Figura 6 : Distribuciones lognormales que representan el rango de radios de la zona plástica para diferentes presiones de soporte.

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04

Desplazamiento Pared / Radio del Túnel

0

250

500

750

1000

0 25 50 75 100Desplazamiento de la Pared del Túnel (mm)

Sin fortificacióndistribución lognormalMedia = 0,0102, S Dev. = 0,0079


Presión de soporte = 0,8 MPadistribución lognormalMedia = 0,0016, S Dev. = 0,0005

Pro

bab

ilida

d

Figura 7 : Distribuciones lognormales que representan el rango de desplazamientos de la pared del túnel para diferentes presiones de soporte.

71



La incerteza asociada a la estimación de las propiedades de los macizos rocosos in situ, tiene un impacto significativo en el diseño de taludes y excavaciones en roca. Los ejemplos que han sido examinados en esta nota técnica muestran que, aún cuando se usen las “mejores” estimaciones actualmente disponibles, los rangos de los valores calculados para los factores de seguridad y/o el comportamiento del túnel resultan incómodamente amplios. Estos rangos llegan a ser alarmantemente amplios cuando los procedimientos de investigación geotécnica son deficientes y las técnicas de laboratorio son inadecuadas.

Dada la dificultad inherente a la asignación de valores numéricos confiables a las características del macizo rocoso, es improbable que se en el futuro previsible se desarrollen métodos “precisos” para estimar las propiedades del macizo rocoso. Por lo tanto, el usuario del método de Hoek-Brown o de cualquier otro procedimiento equivalente para la estimación de las propiedades del macizo rocoso, no debería suponer que los cálculos producen resultados numéricos únicos y confiables. Las técnicas simples descritas en esta nota se pueden usar para explorar el posible rango de valores y el impacto de estas variaciones en el diseño.

AGRADECIMIENTOS

Se agradecen los comentarios del Profesor E. T. Brown, quién revisó el borrador de esta nota técnica.

REFERENCIAS

31.- Hoek E. & Brown E.T. (1997) : Practical estimates of rock mass strength, accepted for publication in Int. J. Rock Mech. Min. Sci.

32.- Bieniawski Z.T. (1976) : Rock mass classification in rock engineering, en EXPLORATION FOR ROCK ENGINEERING (Ed. por Bieniawski Z.T.), 1, 97-106, Balkema.

33.- Rosenbleuth, E. (1981) : Two-point estimates in probabilities, J. Appl. Math. Modelling, 5, October, 329-335.

34.- Harr, M. (1987) : RELIABILITY-BASED DESIGN IN CIVIL ENGINEERING, McGraw-Hill, New York.

35.- Duncan Fama, M.E. (1993) : Numerical modelling of yield zones in weak rocks, en COMPREHENSIVE ROCK ENGINEERING, (ed. por J. A. Hudson), 2, 49-75.

72



ESTÁNDARES GEOTÉCNICOS

GRUPO 1

MAPEOS GEOLOGICOS, GEOTECNICOS EHIDROGEOLOGICOS APLICADOS

CODELCO-CHILECODELCO-CHILECODELCO-CHILE

Estándar : INBA - MAP - SD - 01 - 97

MAPEO GEOLOGICO - GEOTECNICO DE SONDAJES

Este estándar tiene la designación INBA - MAP - SD por corresponder a información básica, resultante de mapeo geológico - geotécnico de sondajes. Se presentan los parámetros geológicos - geotécnicos mínimos a recolectar de los sondajes involucrados en los proyectos y operaciones de las divisiones de CODELCO - CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifican y definen los parámetros geológicos y geotécnicos requeridos para una adecuada caracterización de sondajes geotécnicos, con un grado de confiabilidad tal que permita, para los estándares actuales de la industria, su uso en forma adecuada en la toma de decisiones en los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES

(a) Identificación de sondaje : Nombre del sondaje, longitud, diámetro, coordenadas definitivas collar, orientación e inclinación, escala de mapeo, nombre mapeador, fecha.

(b) Litología : Descripción macroscópica de la litología del sondaje, incluyendo la textura de la roca.

(c) Grado de alteración : Describe la intensidad según el tipo de alteración.

(d) Mineralización : Se indican asociaciones mineralógicas de la mena y la ganga.

(e) Ubicación y descripción de estructuras relevantes : Se marcan aquellas estructuras que resulten significativas para lograr una adecuada caracterización geológica.

(f) Rugosidad : Descripción del grado de rugosidad de la estructura, considerando un tramo de 10 cm de longitud (conforme con las recomendaciones de Barton et al. (1974), puede utilizarse el parámetro JRC como descriptor).

(g) Número de fracturas abiertas por tramo recuperado : Descripción del número de fracturas abiertas por unidad de longitud en cada tramo recuperado.

(h) RQD : Porcentaje de trozos de sondaje cuya longitud es igual o superior a 10 cm en un tramo determinado, sugeriéndose utilizar el diámetro de perforación NX (Deere et al. (1968)).

(i) Tipo de relleno : Descripción de la mineralogía, tipo de material, grado de humedad y una estimación de su resistencia.

(j) Recuperación sondajes : Razón entre la longitud del tramo recuperado y la del tramo perforado.

(k) Porcentaje de material molido : Porcentaje de material pulvurulento o tipo suelo.

(l) Número de fracturas : Determinación del número de fracturas en el sondajes, las cuales se agrupan en tres clases según el ángulo que forman con el eje del sondaje : 0° a 30° (subparalelas al sondaje), 30° a 60°, 60° a 90° (subperpendiculares al sondaje).

(m) Registro de disking : En aquellos casos en que se observe disking, se deberá indicar la longitud y metraje del tramo afectado, el número de discos, su espesor máximo, mínimo y medio. Además,

74



se deberá tomar fotografías del tramo con disking (con indicación de escala y, preferiblemente a color).

(n) Agua : Si durante la perforación se detecta agua, deberá registrarse la profundidad a la que se detectó y la longitud de sondaje con agua. También deberá indicarse cualquier observación relevante (si se trata de aguas artesianas, si posteriormente se secó el sondaje, etc.).

(o) Fotos : Se deben tomar fotografías perpendiculares al sondaje, manteniendo igual escala en todos los tramos. Se debe indicar una escala gráfica y de colores.

(p) Registro de la historia de perforación del sondaje: Llevar un registro de la historia de perforación del sondaje, indicando todos los eventos importantes ocurridos durante ésta (pérdida de agua, barras atascadas, rendimientos anómalos, etc.).

3. SECUENCIA DE CAPTURA DE INFORMACION

• Identificación del sondaje.

• Registro de la historia de perforación del sondaje (incluyendo registro de aguas).

• Recuperación de testigos.

• Toma de fotografías de los testigos.

• Mapeo geológico-geotécnico de los testigos.

• Obtención de probetas para ensayos geotécnicas

4. ANALISIS DE LA INFORMACIÓN

La información sobre litología, mineralización, grado de alteración, RQD y, tentativamente, el número de fracturas abiertas, se traspasa a secciones a escalas que van de 1:500, 1:1000 y/o 1:2000, de acuerdo a las necesidades de cada división. Esta información se complementa con la información geológico-geotécnica proveniente del mapeo de labores desarrolladas o bancos expuestos.

En estas secciones debe indicarse también los niveles de agua y la presencia de estructuras geológicas relevantes, así como el grado de fracturamiento, para que una posterior interpretación permita definir los niveles freáticos y eventuales zonas de falla.

Esta información y los parámetros de entrada deberá quedar almacenada en una base de datos computacional, y los registros originales de mapeo deberán conservarse en las carpetas respectivas.

5. ANEXOS

En las páginas siguientes se adjuntan copias de los formatos de mapeo de sondajes actualmente utilizados en algunas Divisiones de CODELCO-CHILE.

75



DIVISION CHUQUICAMATA

76

DESDE(m)

HASTA(m)

RECUP(m)

:

:

:

ESP.DE

FRACTURA

E L G E L G LE G E L G E GL

0-30

31-60

61-90

DE FRACTURA

CONDICION

SUP.

ALT.

RELL.

RES. ESTIM

ABERTURA (mm)

CAP. ALT.

GRANULOMETRIA

G. ESTIMACION GEOTECNICA

BUENA CALIDAD GEOT.

MODERADA CALIDAD GEOT.

MALA CALIDAD GEOT.

E. ESTRUCTURAS

FALLA INDICANDO

ANGULO RESPECTO EJE

TECTONICA

ZONA DE BRECHIZACION

ZONA TRITURADA

PORFIDO

GRAVA

ANDESITAS

GRANODIORITA

OBSERV.:

ESCALA 1:100

FORMATO MAPEO GEOTECNICO DE SONDAJES

90°

LITOLOGIA

SUMA SUMA

LAUBSCHER

BIENIAWSKI

ESPE.

ALT.

SUP.

RANGO

MPa

CRITERIO H&B

31.50

33.00

1.50 1.50

34.50

33.00

1.50

36.00

34.50

1.50

37.50

36.00

1.50

39.00

37.50

RELLENO

SONDAJE :

SECCION : FECHA :

PROYECTO : HOJA :3895 TRASLADO CHANCADOR K1

05 /06 /95

3/8

0 2 0 0 0

2 3 0 0 1

5 3 1 5 3

1

LR

BS F 35

0/

0

15-20-13-24-13

85

18-30-25-34-12-15

134

15-35-13-50-13-15

141

DIQUE

SUMA

0/

0 SUMA SUMA

1

MR

BS G 40

0.5

MR

VB G 50

0.3

MR

VB G 40

1

MR

VB F 40

4

80

4

80

4

80

4

80

4.5

130

83

SR

83

SR

85

SR

87

SR

4.5

130

81

MW

81

MW

85

MW

87

MW

79

HW

80

0.5

80

1

85

1

85

0.5

75

2



DIVISION ANDINA

77

0 = SIN RELLENO Superficies manchadas solamente

1 = LIMONITA Principalmente Sector :

2 = MATERIAL DURO No se raya con el cortapluma Examinado por :

3 = MATERIAL BLANDO Se raya con el cortapluma Fecha :

4 = SALBANDA HOJA C

LONGITU

D (m)%

LONGITUD

(cm)% -30 30 - 50 50 - 100 100 - 150 > 150 1 (cm) 2 (cm) 1 2 0 1 2 3 4 0 2 3

FORMATO MAPEO GEOTECNICO DE SONDAJES

MAYORESCOMUNES

FRECUENCIA DE FRACTURA

ABIERTAS CERRADAS

JRC

TIPOS DE RELLENO DE FRACTURASSONDAJE N° :

A TRAMO

RECUPERACION R.Q.D.MOLIDA

LONGITU

D (cm)

FF/m

N° TESTIGOS

A

R.Q.D. >

cm

DIAMETRO TESTIGOS

mm

For

m.

N°

07-0

20



DIVISION EL TENIENTENIVEL PAG. DE

SONDAJE N°

Ø Ø HASTA Ø HASTA LABOR COTA PIES Mts. SECCION N°

AREA PRODUCCION LARGO PIES Mts. N° PROGRAMA

EMPEZADO : TERMINADO : COORDENADAS LARGO PROGRAMADO PIES Mts.

RUMBO INCLINACION PROY. HORIZONTAL PIES Mts.GLE-6907 REV. 2

DIAMETRO

CORONA

GEOLOGO Y FECHA

HASTA

PIES

% DESCRIPCION HALO HALO

Mts. Recup. PETROGRAFICA FVANCHO

(mm)FV

ANCHO

(mm)

ANCHO

(cm)FV

ANCHO

(mm)

ANCHO

(cm)% As % Sb Cu NS % Mag

HALO

HALO

HALO

HALO

HALO

HALO

HALO

HALO

HALO

PETROGRAFIAGEOTECNIA

TIPO ROCA

RQD FF

TIP

O M

EN

A

%

ALTERACION HIDROTERMAL PRINCIPAL

%

ALTERACION HIDROTERMAL TARDIA

VETILLAVETILLA

% Cu % Mo

ENSAYOS

VETILLAS

ALTERACION TARDIMAGMATICA

%

POSICION

Bo Cp Py Mo Ten % Dis Cs % Dis Cu NS Lim PIES/Mts%

EN

RO

CA

SULFUROS TOTALES

a β

FALLAS

OXIDOS

CO

RT

ES

OBSERVACIONESHIPOGENOS SUPERGENOS

FORMATO MAPEO GEOTECNICO DE SONDAJE

78


Estándar : INBA - MAP - HG - 01 - 97

CARACTERIZACION DE LA CONDICION DE AGUAS EN EL MACIZO ROCOSO

Este estándar tiene la designación INBA - MAP - HG por corresponder a información básica, resultante de la caracterización de la condición de aguas en el macizo rocoso. Se definen parámetros cualitativos y cuantitativos, así como las características físicas y químicas de las aguas.

1. PROPOSITO

Se especifican los parámetros a evaluar o medir con relación a la condición de aguas en el macizo rocoso tanto, en minas a rajo abierto como en minería subterránea.

2. PARAMETROS

A. Parámetros descriptivos

• Identificación de la cuenca hidrográfica y redes de drenaje.

• Determinación de los niveles de aguas existentes en las faenas. Esto requiere la identificación del nivel freático y, también, la definición de los entes geológicos que pueden afectar a éste (por ejemplo, el límite entre los ambientes primario y secundario).

• Identificación de posibles barreras geológicas de muy baja conductividad hidráulica (algunas brechas, pórfidos, estratos de arcillas, etc.).

• Afloramientos de agua, identificado su ubicación en el sector investigado y describiendo sus características, en especial en lo referente al gasto.

B. Parámetros cuantitativos

• Medición de caudales drenados.

• Evaluación de la recarga, lo que incluye identificar a nivel conceptual los órdenes de magnitud de la recarga de aguas subterráneas y de superficie en la cuenca hidrográfica.

C. Características físico - químicas

• Medición del pH de las aguas.

2. REFERENCIAS

(1) Stambuk, V.; Galeb, M. & Karzulovic, A. (1991) : Definición de Rocas Primaria y Secundaria, Superintendencia de Geología, División Andina.

79



MAPEO GEOLOGICO-GEOTECNICODE MACIZOS ROCOSOS

Este estándar tiene la designación INBA - MAP - MR por corresponder a información básica, resultante de mapeo de labores y bancos. Se presentan los parámetros mínimos para describir la geología y geotecnia con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO - CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifican y definen los parámetros necesarios para caracterizar geológica y geotécnicamente un macizo rocoso, con un grado de confiabilidad tal que permita, para los estándares actuales de la industria, su uso en forma adecuada en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. CONSIDERACIONES

• Como estándar mínimo, el mapeo geológico-geotécnico del macizo rocoso debe mantener un registro ordenado y claro de los procedimientos utilizados. Además, es evidente la necesidad de mantener actualizada la base de datos resultante de estos mapeos.

• Los parámetros geológico-geotécnicos se registrarán en un formato y escala definida de acuerdo a las necesidades de cada División.

• Se recomienda que en forma periódica se proceda a revisar y mejorar las metodologías de mapeo, obtención y registro de la información.

3. PARAMETROS

Como mínimo, se sugiere registrar los siguientes parámetros :

• Identificación del sector a mapear

• Litología (identificar tanto los tipos de roca como los contactos litológicos).

• Tipo de mineralización

• Tipo y grado de alteración (determinación cualitativa)

• Estimación en terreno de la resistencia de la roca.

• Condición de aguas (macizo seco, húmedo, con afloramientos de agua,

etc.).

• Fallas o estructuras mayores, y discontinuidades o estructuras menores :

- Rumbo y manteo

- Persistencia

- Sinuosidad (a escala de la caja del túnel o de la cara del banco)

- Rugosidad (a escala de 0,2 m)

- Potencia

- Relleno (tipo, humedad, contenido de arcilla, etc.)

- Eventuales afloramientos de agua.

80



4. ANALISIS DE LA INFORMACIÓN

La información respecto a litología, mineralización, tipo y grado de alteración deberá traspasarse a planos de planta, a escalas de 1:500, 1:1.000 o 1:2.000, según sean las necesidades de cada caso particular. Esta información se complementa con la información geológico-geotécnica proveniente del mapeo de sondajes (ésta usualmente ha sido previamente interpretada en secciones longitudinales y/o transversales).

Las estructuras mapeadas deben ser traspasadas a planos de planta, a escalas de 1:500, 1:1.000 o 1:2.000, de acuerdo a las necesidades de cada División; para proceder posteriormente a su interpretación, lo que permite la definición de dominios estructurales.

La información relativa a las características de las estructuras (rumbos, manteos, persistencia, potencia, relleno, etc.) debe ser almacenada en una base de datos computacional, conservándose los registros originales de mapeo en las carpetas correspondientes.

4. ANEXOS

En las páginas siguientes se adjuntan copias de los formatos de mapeo de macizos rocosos actualmente utilizados en algunas Divisiones de CODELCO-CHILE.

81



FORMATO MAPEO GEOTECNICO DE VENTANAS DIVISION CHUQUICAMATA

SECTOR

TRAMO

TOPOGRAFIA

AZIMUT/INCLINACION

DIMENSIONES DE BLOQUES

FRECUENCIA FRACTURAS

ESPACIAMIENTO

RQD

OBSERVACION

CONDICION DE FRACTURAS

PERSISTENCIA (m)/TERMINOS

APERTURA (mm)

RUGOSIDAD

TIPO DE RELLENO

ESPESOR DEL RELLENO (mm)

ALTERACION

OBSERVACION

ORIENTACION DE FRACTURAS

SET 1

SET 2

SET 3

OTROS

OBS.

CONDICION DE HUMEDAD

TIPO

OBSERVACION

CLASIFICACION

C.M. HOEK-BROWN

RESISTENCIA ROCA INTACTA

TIPO

RESULTADO

ESPACIAMIENTO

R.Q.D

CONDICION DE FRACTURA

OTROS

OBS.

RATINGS

EVALUACION

TIPO

VALOR

OTROS

OBSERVACION

ZF2-1 ZF2-2

1 - 9 9 - 16

0.10 0.35

15 60

26 26

1 1

5/65 5/65

B(A,G) B(A,G,Y)

2 1

CW MW/83

LR MR

220/60 190/70

150/75

30/80

POLI

DIR

ECC

ION

AL

CD CD

BS/F/35 VB/F/40

4 4.5

80 130

32 49

82


Estándar : INBA - MAP - MR - 01 - 97

DIVISION ANDINADIVISION ANDINA

83

HOJA DE MAPEO DE CELDAS EN MINA SUBTERRANEA

PROYECTO : Fecha : NOMBRE CELDA :

1) Tipo de Roca 4) Descripción Meteorización : Registrado por :

Nivel :2) Alteración 5) Condición de Aguas :

Ubicación :

3) Dureza 6) Efectos de Tronadura : Orientación de la labor :

SET# ORIENT. TIPO ORIENTACIÓN Nº ESPACIAMIENT0 [m] TIPO JRC POTENCIA [cm] RELLENO TAMAÑO BLOQUES [cm] Observaciones

MAPEO Rumbo Manteo Mín. Máx. Medio FF TERMINO Mín. Máx. Ppal. Subord. Mayor Menor Medio

ORIENT. MAPEO= H : horizontal TIPO = EM : estruct. mayor TERMINO = D : dos términos RELLENO = Y : yesoV : vertical D : discontinuidad S : un término AN : anhidrita

T : transversal F : fractura N : ningún término S : sulfuro

: <30% DUREZA = D : dura Q : cuarzo

: 30%-70% MD : dureza moderada A : arcilla

: >70 % B : blanda Sa : salbanda

Notas: 1) Es importante registrar en la columna TIPO a que corresponde la estructura, a una falla, discontinuidad (posible generadora de bloque) o "fractura" en el sentido de Laubscher.

2) En columna ESPACIAMIENTO es posible registrar sets de espaciamiento mayor que la longitud de la celda. En estos casos se considera la existencia de una sola discontinuidad

en el interior de la misma.

3) En la columna TERMINO registrar el tipo de término predominante del set: D , ambas terminaciones pueden ser identificada al interior de la celda; S, se registra sólo un término

al interior; N , ambas terminaciones ocurren fuera de la ventana.

4) En las columnas RUMBO y MANTEO se registran los valores promedio del set.

GRADO DE ALTERACIÓN

REGISTRADO : PAGINA : DE :

ALTO RUMBO MANTEO

LARGO MAX

(METROS)

C

S

S

S

S

S

S

S

S

C

S

S

S

S

S

S

S

S

SJ CT BZ ZONA QUEBRADA N NINGUNO Q CUARZO

JS FT SZ ZONA CIZALLE X OXIDOS C ARCILLAS

BJ FC S SULFUROS

N H D SECO S CHORREA

S V R HUMEDO F FLUYE

D P

CALL AND NICHOLAS INC.

PERPENDICULAR

AGUA

HOJA DE MAPEO DE CELDAS EN RAJO

TERMINACIONES DIREC. DE ESPACIAMIENTO

HORIZONTAL

VERTICALSINGLE

DOBLE

NINGUNA

ABREVIACIONES RELLENO

DISCONTINUIDAD SIMPLE

SET DISCONTINUIDAD

ESTRATIFICACION

CONT. GEOLOGICO

FALLA

CONT. POR FALLA

ABREVIACIONES DE TIPO DE ROCA ABREVIACIONES TIPO DE ESTRUCTURAS

N

N

N

N

N

N

N

N

UBIC.

REG. POR

OBSERVACIONES

N

N

N

N

N

N

Dip Dir Dip

CONTROL

ESPESOR (METROS)

CARA

RELLENO AGUAS T

TIPO DE ROCA

MDRUMBO MANTEO

B CAC

S TIPO

NIVEL

DISTANCIA

(METROS)

N° CELDA

FRACT.

#

ANCHO

SD

N° DE CELDA

N

N


Estándar : INBA - MAP - ES - 01 - 97

MAPEO ESTRUCTURAL DE SONDAJES ORIENTADOS

Este estándar tiene la designación INBA - MAP - ES, por corresponder a información básica, resultante del mapeo estructural de sondajes orientados.

1. CONSIDERACIONES GENERALES

En relación a la información resultante y la metodología de mapeo estructural de sondajes geotécnicos orientados, debe señalarse lo siguiente :

• Las distintas Divisiones que han utilizado esta metodología han obtenido resultados dispares, a veces satisfactorios pero otras veces francamente insatisfactorios.

• Aparentemente, la confiabilidad de los resultados del mapeo estructural de sondajes orientados depende, en gran medida, de la calidad geotécnica del macizo rocoso en cuestión, siendo mejor en aquellos macizos más competentes.

• También es muy importante en la práctica la metodología que se utilice para el control sistemático de la disposición espacial de los testigos a obtener; así como también la experiencia de los geólogos encargados del mapeo y del personal a cargo de la ejecución del sondaje y la recuperación de los testigos orientados,

Lo recién señalado indica que los resultados de este tipo de mapeo, deben ser cuidadosamente interpretados y evaluados antes de ser utilizados. Por lo tanto, este estándar tiene un carácter general y deberá ser complementado en la medida que se tenga una mayor experiencia al respecto.

2. ANEXOS

En páginas siguientes se presenta la metodología de medición y registro de la orientación de testigos utilizada por la empresa Call & Nicholas, Inc., que está siendo empleada en algunas de las Divisiones de CODELCO-CHILE.

85



MAPEO DE SONDAJES GEOTÉCNICOS CON ORIENTACIÓN DE ESTRUCTURAS

La perforación de sondajes geotécnicos con orientación de estructuras es la herramienta de análisis de los comportamientos estructurales en profundidad. Esta técnica requiere el perforar bajo condiciones de velocidad controlada y el uso de un tubo triple, lo cual asegura la recuperación intacta del tramo de testigo.

El formato propuesto para capturar esta información, figura a, permite, además, rescatar parámetros geotécnicos tales como espesor y tipo de relleno, tipo de roca y tipos de estructuras, indispensables para realizar buenas interpretaciones geológicas-estructurales.

La técnica consiste en las mediciones angulares de las discontinuidades geológicas con respecto al eje de cada testigo y una línea de referencia materializada sobre el mismo, para lo cual se utiliza un goniómetro, figura b. Según el rumbo y la inclinación de la perforación estas medidas angulares pueden ser rotadas hasta obtener el rumbo y manteo real para cada estructura considerada.

Operativamente se requiere de un tubo orientador NQ3 y de plasticina, la que permite registrar la impresión de los cortes de la muestra de roca cada vez que el tubo orientador es lanzado por el tren de barras, figura c. Los principales ángulos a medir corresponden a : ángulo de referencia, ángulo con respecto al eje del testigo (α ) y ángulo circunferencial (β ).

Angulo de referencia. Corresponde al ángulo medido entre la línea de referencia y una línea marcada sobre el primer testigo de cada corrida y que representa el manto superior de una perforación inclinada. Para determinar el ángulo de referencia se coloca la línea de referencia en cero (0º) y se lee la posición angular de la línea marcada en el manto superior del testigo sobre el circulo de 360º del goniómetro.

Angulo con respecto al eje del testigo (α ). Corresponde al ángulo equivalente al manteo de la discontinuidad referido al eje del testigo. Se determina introduciendo el trozo de testigo en el interior del goniómetro y se hace coincidir la placa de éste con el plano estructural.

Angulo circunferencial (β ). Corresponde al ángulo equivalente a la dirección del manteo (Dip Direction) de las discontinuidades consideradas. Una vez determinado α, y sin rotar el trozo de testigo, se lee la posición donde la línea de referencia intersecta la plantilla circular del goniómetro.

Adicionalmente se debe registrar si es la parte inferior (“Bottom”) del trozo de testigo la que se introduce en el goniómetro, o si es la parte superior (“Top”) del mismo.

La base de datos generada por esta metodología, archivos de entrada en formato ASCII (ángulos referenciales y circunferenciales, tipo de estructura, tipo y espesor del relleno, coordenadas del collar del sondaje, trayectoria de éste), es procesada por un programa computacional denominado SIOT, el cual está diseñado para la obtención de la disposición real de estructuras en profundidad (Norte, Este, Elevación, Profundidad, dip, dipdir, etc.) en archivos ASCII de salida.

86



Figura a

87

ANGULOCIRCN.

DIP. DIR.

T/B

ANGULO DE

REFERENCIA

PROFUNDIDADDESDE INICIO

TRAMO (cm)

TIPOS DE ROCA ESTRUCTURA

1 2 TIPOANGULO

EJEDIP.

P/X

ESPESORDE

RELLENO (cm)

TIPODE

RELLENODESDE

(mts)HASTA

(mts)COMENTARIOS

PROYECTO HOYO Nº UBICACION NORTE ESTE ELEV RUMBO INCLI.

FECHA

DATOS DE SONDAJES ORIENTADOS

TIPOS DE ROCA TIPOS DE ESTRUCTURA TIPOS DE RELLENO

SJ

JS

FT

FC

FRACTURA

SIST.FRACTURAS

FALLA

CONT. x FALLA

CT

BZ

SZ

BD

C.GEOLOGICO

ZON.TRITURADA

ZON.DE CIZALLE

ESTRATIFIC.

FN

DK

FT

FC

FOLIACION

DIQUE

FALLA

CONT. x FALLA

O

A

G

Y

OXIDO

ARCILLA

ROCA MOLIDA

YESO

Q

M

R

CUARZO

MINERAL

ALTERADO

TRAMO NO ORIENTADO O DISCONTINUO

MEDIDA EN PARTE SUPERIOR O INFERIOR DEL TESTIGO

P/X

T/B

DIAGRAMA DE ESTRUCTURAS

ESTRUCTURAS

90º FALLA INDICANDOANGULO RESPECTO EJE

ZONA DE BRECHIZACIONTECTONICA

ZONA TRITURADA##

03 07 95

MODELAMIENTO 4090 E-2 3389.160 4116.320 2844.200 110 -55º

8

16

23

34

54

65

76

85

96

119

128

140

75 SJ

FT

SJ

SJ

SJ

FT

FT

SJ

FT

SJ

SJ

B

B

B

B

B

B

B

B

B

B

T

25

30

0.0

10

210

325

205

235

300

325

80

42

29

76

49

69

69

60

56

76

68

76

0.1

0.3

0.1

0.1

0.2

0.1

0.2

0.1

0.3

0.1

0.1

A-G

A-G

A-G

A-G

A-G

A-G

A-G

A-G

A-G

A-G

A-G

44.05 45.55 150 - 150

X

29

144.00 145.50

145.50 147.00

69 60 76

FTFT FT FT144.55

145.55



Figura b

88



Figura c

89



MAPEO ESTRUCTURAL EN TERMINOS GEOTECNICOS :METODOLOGIAS Y VERIFICACION

Este estándar tiene la designación INBA - MAP - ES, por corresponder a información básica, resultante de mapeos estructurales con fines geotécnicos.

1. PROPOSITO

Se especifican y definen las metodologías para la obtención de parámetros estructurales requeridos para una adecuada caracterización estructural, que pueda ser utilizada en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO - CHILE.

2. CONSIDERACIONES GENERALES

Se consideran válidas las recomendaciones indicadas en los estándares INBA-MAP-MR-01-97.

Se recomienda realizar una primera interpretación de la geología estructural del sector a mapear, incluso de carácter preliminar o tentativo, antes de definir la ubicación de los sectores a mapear.

Se podrá utilizar mapeo de celdas, líneas de detalle y/u otro método que resulte adecuado a las necesidades de cada caso particular.

3. PARAMETROS

Como mínimo, se sugiere registrar los siguientes parámetros :

• Identificación del sector a mapear

• Litología (identificar tanto los tipos de roca como los contactos litológicos).

• Fallas o estructuras mayores, y discontinuidades o estructuras menores :

- Rumbo y manteo

- Persistencia

- Espaciamiento del set o familia

- Sinuosidad (a escala de la caja del túnel o de la cara del banco)

- Rugosidad (a escala de 0,2 m)

- Tipo de término (en roca, en estructura, en la pata del banco, etc.)

- Potencia

- Relleno (tipo, humedad, contenido de arcilla, etc.)

- Eventuales afloramientos de agua.

Los datos obtenidos deben ser clasificados, archivados adecuadamente y, además, integrados a una base de datos magnética.

4. VERIFICACION

La caracterización estructural del sector mapeado deberá ser sometida a un proceso de validación, que considera lo siguiente :

90



• Verificación en terreno de sus características principales (límites de dominios estructurales, localización de estructuras mayores importantes, presencia de estructuras de los distintos sets, etc.).

• Chequeo y revisión para detectar eventuales sesgos asociados a la orientación de las superficies expuestas mapeadas (usualmente las estructuras subparalelas a la superficie mapeada se detectan con mayor dificultad).

• Comparación con el modelo geológico-estructural de la mina en el sector considerado.

5. ANEXOS

En páginas siguientes se presentan copias de los formatos de recolección de información actualmente utilizados en algunas Divisiones de CODELCO-CHILE.

91



DIVISION CHUQUICAMATA

DIVISION EL TENIENTE

92

BANCO ZONA

FECHA

SECTOR RUMBO LONGITUD RMD CONTINUIDAD ABERTURA RUGOSIDAD INFL. IZQ/DER ESP./RELL.

F2 - SECTOR ESTE 26 09 95

F2 - 1

F2 - 2

F2 - 3

F2 - 4

F2 - 5

F2 - 6

F2 - 7

F2 - 8

F2 - 9

F2 - 11

F2 - 12

F2 - 13

F2 - 14

F2 - 15

F2 - 16

F2 - 10

130/70

200/85

200/70

190/85

20/70

150/90

20/75

35/70

35/70

145/85

185/80

190/85

205/80

165/80

200/75

200/85

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

26

5

5

2

1

10

1

2

1

2

1

2

3

2

3

1

1

OS

OS

OF

PS

OS

OS

OS

OS

OS

OS

OF

OF

OS

OS

OS

PS

20/20

30/30

10/10

5/5

10/10

5/5

1/1

30/100

100/30

1/3

3/3

1/5

5/5

5/10

5/5

2/2

10/GAOX/MALA

30/GA/MALA

100/Q2-PY-OX/RE

5/GAOX/MALA

5/GA/MALA

2/GA/MALA

10/GA/MALA

10/GA/MALA

2/GA/REG

2/GAY/MALA

3/GA/MALA

5/GAOXY/MALA

5/GA/MALA

5/GA/MALA

3/GAY/MALA

3/GAY/MALA

FORMATO MAPEO ESTRUCTURAL DE BANCOS

Longitud

Dist. Inicial Puntos Finales Tipo Dip Dir Dip Roca Rugosidad Planaridad T1 T2 (m) T1 T2

UBICACIÓN ESTRUCTURAArriba Abajo

GEOMETRIAOBSERVACIONES

Nomenclatura :

Ubicación Punto Final Planaridad

0 Transectas J Fractura B Estratificación R Rugosa P Planar AJ Otra Fractura L Angulo Bajo

1 Intersectado V Veta S Cizalle S Suave W Ondulada IR Roca Intacta H Angulo Alto

2 Contenido F Falla C Contacto SL Fallada I Irregular IC Piso UN Desconocido

RX RC Techo

T1 Final T2

Inducido Por Tronadura

Tipo Estructura Rugosidad

Línea de Detalle N° : Página : de

Rumbo : Norte : Cara banco / Inclin. Pared Dip : Por :

Manteo : Este : Cara banco / Dip Dir : Fecha :

Elevación : Ubicación : Niveles de Control : Arriba Abajo Inicio : Término



93



DIVISION ANDINA

94

C BA AR NA C

O

Pata banco

P BI AS NO C

O

N° N° POT

1 13

2 14

3 15

4 16

5 17

6 18

7 19

8 20

9 21

10 22

11 23

12 24

Tamaño colpas (m)

1,0-1,5 Granulometría Muy Gruesa A 0-3 Muy Masivo GDCC Granodiorita Cascada GDRB Granodiorita Rio Blanco F Fuerte

0,8-1,0 Granulometría Gruesa B 4-7 Masivo BxT Brecha de Turmalina PDL Pórfido Don Luis M Moderada

0,5-0,8 Granulometría Moderada C 8-14 Transición BxMo Brecha Monolito BxPDL Brecha de P. Don Luis D Débil

0,3-0,5 Granulometría Fina D 15-22 Fracturado BxTo Brecha Castellana PF Pórfido Feldespático

0,0-0,3 Granulometría Muy Fina E >23 Muy Fracturado BxTTo Brecha Paloma

Rajo : N° Fecha Mapeo :

Sector : Estaca Fecha Traspaso :

Banco : Geólogo :

Escala : 1:500 Ayudante :

N° Correlativo :

Fracturamiento (f/m)

OBSERVACIONES OBSERVACIONES

Mineralización Cu

RUMBO / MANTEO DISTANCIA

Relación sulfuros

Alteración

Tamaño colpa

Fracturamiento (f/m)

Dureza

Tipo de rocas

4 Blanda

Tipos de Rocas

Coordenadas

FORMATO MAPEO ESTRUCTURAL DE BANCOS

Dureza

1 Muy Dura

2 Dura

3 Moderada

Mineralización Cu

N E

Huincha

N° Rumbo

DISTANCIA

Cresta banco

Huincha

RUMBO / MANTEO POT



DEFINICION Y CARACTERIZACION DEDOMINIOS ESTRUCTURALES

Este estándar tiene la designación INBA - MAP - ES, por corresponder a análisis de información básica, resultante de mapeos estructurales-geotécnicos.

1. PROPOSITO

Definir y caracterizar dominios estructurales, a partir de la evaluación e interpretación de los resultados de mapeos geológico-geotécnicos y estructurales; de modo de lograr una adecuada caracterización estructural para ser usada en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO - CHILE.

2. TERMINOLOGIA

Dominio Estructural : Corresponde a un sector que presenta características estructurales propias y distintivas en lo referente a los sets o familias de estructuras, y cuyos límites quedan definidos por entes geológicos (fallas geológicas, contactos litológicos, etc.).

3. DEFINICION DE DOMINIOS ESTRUCTURALES

Para definir un dominio estructural deberán considerarse a lo menos lo siguiente :

• Interpretación estadística de la información, para definir los sets o familias de estructuras, tanto principales como secundarias, que aparecen en distintos sectores del área en estudio.

• Evaluación de posibles asociaciones geológicas con áreas donde aparecen ciertos sets o familias de estructuras.

• Evaluación de entes geológicos mayores como posibles límites de dominios estructurales (fallas geológicas mayores, contactos litológicos, etc.).

4. CARACTERIZACION DE DOMINIOS ESTRUCTURALES

Una vez que se han definido los dominios estructurales del área en estudio, éstos deberán delimitarse claramente en un plano a escala adecuada. Además, cada uno de ellos deberá caracterizarse indicando lo siguiente :

• Número de sets o familias de estructuras presentes en el dominio, indicando para cada set :

- Si se trata de un set principal o claramente predominante, o si se trata de un set secundario o menos conspicuo.

- Orientación típica, definida por el valor típico del manteo y la dirección de manteo, con indicación de la incerteza asociada a cada uno de ellos (por ejemplo 60º ± 5º / 185º ± 10º).

- Tipo de estructuras asociadas al set (fallas, vetillas, planos de diaclasamiento, etc.).

95



- Persistencia típica e incerteza probable de cada set (por ejemplo 45 m ± 10 m).

- Espaciamiento propio de cada set o familia, expresado mediante su valor modal y la desviación estándar.

- Características geotécnicas típicas de cada set :

Tipo(s) de relleno(s).

Potencia o espesor.

Sinuosidad (a escala de banco o caja de galería).

Rugosidad (a escala menor, del orden de 0,2 m).

Tipo de término (0 si siempre terminan en roca, 1 si siempre terminan en otras estructuras, 0,5 si el 50% de los casos terminan en roca y el 50% en estructuras, etc.).

96




GRUPO 2

PROPIEDADES GEOMECANICAS DE LAROCA INTACTA Y DE LAS ESTRUCTURAS


Estándar : INBA - LAB - RI - 01 - 97

EVALUACION DE LA RESISTENCIA EN COMPRESION NO CONFINADA DE LA ROCA INTACTA

Este estándar tiene la designación INBA - LAB - RI por corresponder a información básica, resultante de ensayos de laboratorio, relativa a la roca intacta. Se presenta la metodología para evaluar la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta, con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de evaluar la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este valor en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES

Roca Intacta : Se define como roca intacta un volumen de roca de tamaño pequeño y que incluya todos los componentes de la roca considerada, pero sin mostrar irregularidades ni defectos tales que influyan la cinemática de su ruptura. Se entiende como volumen pequeño el de una probeta típica de laboratorio para este tipo de ensayo, o sea del orden de 1,5× 10-4 m3 (probeta de 42 mm de diámetro y 84 mm de alto) a 1,5× 10-2 m3 (probeta de 150 mm de diámetro y 300 mm de alto). Se entiende por irregularidades la presencia de cuerpos que puedan afectar el comportamiento mecánico de la probeta (por ejemplo : clastos de tamaño grande, amígdalas, vetillas, estructuras selladas, etc.). Se entiende por defectos a huecos, fracturas u otro tipo de discontinuidades en la materia rocosa (por ejemplo : poros, vesículas, fracturas, estructuras abiertas, etc.).

Resistencia en Compresión No Confinada : Corresponde al esfuerzo axial que produce la falla de una probeta de roca intacta en condición de carga axisimétrica y con un esfuerzo de confinamiento igual a la presión atmosférica (o sea sin confinamiento). Para evitar inconsistencias en la información, debido a efectos de escala, se normalizará la resistencia para el caso de una probeta de 50 mm de diámetro.

Para ilustrar las definiciones anteriores, a continuación se presentan algunos ejemplos :

• El Pórfido Este con alteración cuarzo-sericítica intensa de Mina Chuquicamata es una roca que ha sufrido alteración hidrotermal; sin embargo, desde un punto de vista geotécnico, una probeta de esta roca de 50 mm de diámetro y 100 mm de alto, y que no presenta fracturas ni discontinuidades, se clasifica como roca intacta.

• Una probeta de 100 mm de diámetro y 200 mm de alto de brecha ígnea de andesita del Sector Esmeralda de Mina El Teniente presenta un enrejado de vetillas selladas tipo “stockwork”, por lo que su clasificación como roca intacta dependerá de si estas vetillas tienen efecto sobre la cinemática de la ruptura de la probeta o no. En el caso que se ilustra en Fotografía 1 la ruptura es afectada por las discontinuidades y el resultado obtenido no corresponde a la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta.

• Una probeta de 50 mm de diámetro y 100 mm de alto de Pórfido Este con alteración cuarzo-sericítica de Mina Chuquicamata presenta algunas fisuras, por lo que su clasificación como roca intacta dependerá de si estas fisuras tienen efecto sobre la cinemática de la ruptura de la probeta o no. En el caso que se ilustra en Fotografía 2 la ruptura no es afectada por las fisuras y el resultado obtenido si corresponde a la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta.

98



3.

SIMBOLOS Y NOMENCLATURA

CU Resistencia en compresión no confinada de la roca intacta

n Porosidad de la roca

VP Velocidad de propagación de ondas P en la roca intacta

VS Velocidad de propagación de ondas S en la roca intacta

γ Peso unitario de la roca

σCI Resistencia en compresión no confinada utilizada en el criterio de Hoek - Brown.

4. METODOLOGIA

4.1. Determinar claramente la unidad litológica cuya resistencia en compresión no confinada se desea definir (1) .

4.2. Recolectar muestras representativas de esta unidad litológica; vale decir, todas las muestras deberán corresponder al mismo tipo de roca y al mismo tipo y grado de alteración. Estas muestras podrán ser testigos de sondajes y/o colpas (2) , de un tamaño adecuado para la obtención de probetas, y en cantidad suficiente para cumplir los requerimientos que se indican más adelante respecto al número mínimo de ensayos a ejecutar.

4.3. Obtener de las muestras recolectadas probetas de geometría y tamaño adecuado para la ejecución de los ensayos de compresión no confinada (3). Se recomienda obtener al menos 12 a

( 1) Es necesario hacer notar que este estándar supone que la definición espacial de la unidad litológica es correcta; vale decir, que todas las muestras que se extraigan del dominio correspondiente a dicha unidad litológica no sólo corresponderán al mismo tipo de roca sino que también presentarán el mismo tipo y el mismo grado de alteración. Por supuesto, la definición de las distintas unidades litológicas es responsabilidad de los geólogos geotécnicos de la Mina.

( 2) Es muy importante señalar que DEBERA EVITARSE el utilizar colpas provenientes de las faenas de tronadura, debido al daño que éstas inducen en la roca

( 3) Muchas veces resulta conveniente el obtener testigos “largos”, de modo tal que permitan la obtención no solo de una probeta para el ensayo de compresión no confinada sino que también la obtención de “discos” para determinaciones petrográficas, de peso unitario, de porosidad y/o de resistencia en tracción indirecta.

( a ) ( b )

Fotografía 1 : Probeta de brecha ígnea con un arreglo de vetillas selladas (a) que definen la cinemática de la ruptura de la probeta (b), por lo que la resistencia medida NO corresponde a la de la roca intacta.

( b )( a )

Fotografía 2 : Probeta de Pórfido Este con alteración cuarzo-sericítica que presenta algunas fisuras (a) las cuales no definen la cinemática de la ruptura de la probeta (b), por lo que la resistencia medida SI corresponde a la de la roca intacta.

99



15 probetas, de modo tal de lograr un mínimo de 10 mediciones de la resistencia en compresión no confinada de la unidad que interesa. Estas probetas deberán cumplir con lo siguiente:

• Ser cilíndricas y con una altura igual a 2,0 a 2,5 veces su diámetro.

• Tener un diámetro no menor que 42 mm y, en el caso de brechas u otras rocas clásticas, tener un diámetro del orden de 10 veces el tamaño del mayor de los clastos típicos (sin exceder los tamaños de probeta que razonablemente se pueden ensayar, o sea con diámetros de hasta unos 150 mm).

• Tener sus caras paralelas dentro de una tolerancia adecuada (4).

4.4. Cada probeta deberá ser identificada mediante una clave. Al respecto, se recomienda la siguiente secuencia de identificación :

Roca - Sondaje / Metraje - Sector - Año - Número de la probetao

Roca - Colpa - Sector - Año - Número de la probeta

Así, por ejemplo, una probeta de Granodiorita Río Blanco Primaria proveniente del Sondaje 311, entre los 245,5 y 251,2 m, en el Sector Oeste de la Mina Río Blanco y ensayada en 1995, podría identificarse como : GdRBP-S311/246-W-95-01; y una probeta de Granodiorita Fortuna proveniente de una colpa obtenida en el Banco G2 de la Pared Oeste de Mina Chuquicamata, ensayada en 1996, podrá identificarse como : GdF-CO-G2/W-96-01.

4.5. De cada probeta a ser ensayada se deberá conocer el peso unitario, γ , y la porosidad, n. Además, si se considera conveniente, podrá también determinarse para cada probeta la velocidad de propagación de ondas P y S, VP y VS, así como también mediciones de emisión acústica (especialmente si se esta registrando la curva carga-deformación de la probeta (ver Estándar INBA - LAB - RI - 04 - 97).

4.6. Antes del ensayo deberá obtenerse una fotografía a color de la probeta, con una indicación de escalas de color y geométrica (como la que se muestra en Fotografía 1).

4.7. Si se considera que la presencia de agua puede afectar el comportamiento mecánico de la unidad estudiada deberá procederse a ejecutar dos series de ensayos, la primera con testigos secos y la segunda con testigos saturados. El secado y/o saturación de los testigos deberá ajustarse a las especificaciones de las Normas ASTM o a las recomendaciones de la ISRM.

4.8. El ensayo mismo deberá ejecutarse sobre probetas secas (también sobre probetas saturadas si ello corresponde), y en conformidad con las especificaciones de las Normas ASTM o según las recomendaciones de la ISRM.

4.9. Después de cada ensayo deberá tomarse a lo menos una fotografía a color de la probeta, con una indicación de color y escala, de modo tal que ilustre la forma de ruptura (si es necesario podrán tomarse fotografías adicionales). Además, deberá confeccionarse un croquis o esquema ilustrativo del modo de ruptura, con todas las indicaciones que resulten pertinentes (5).

4.10. Deberá prepararse un resumen, de no más de dos páginas, de cada ensayo efectuado. Este resumen deberá incluir al menos la siguiente información :

• División

( 4) Ver Normas ASTM o Recomendaciones de la ISRM en Referencias.( 5) Resulta especialmente importante el indicar si la ruptura estuvo influenciada por alguna vetilla o, en el caso de rocas

clásticas, por algún clasto de gran tamaño.

100



• Mina o Sector Productivo

• Proyecto

• Unidad litológica ensayada (litología, tipo y grado de alteración)

• Identificación de la probeta

• Indicación de si la probeta está seca o en condición saturada

• Diámetro y alto de la probeta

• Peso unitario

• Porosidad

• Especificaciones que cumple el ensayo (Normas ASTM o recomendaciones de la ISRM)

• Temperatura a la que se ejecutó el ensayo

• Velocidad de carga o de deformación, según corresponda, utilizada para ejecutar el

ensayo.

• Resistencia en compresión no confinada.

• Fotografía(s) de la probeta antes de la ruptura

• Fotografía(s) de la probeta después de la ruptura

• Esquema de la forma de ruptura de la probeta

• Observaciones y comentarios relativos al ensayo, indicando la forma de ruptura y si su cinemática fue afectada por alguna vetilla y/o clasto.

5. ANALISIS Y EVALUACION DE LOS RESULTADOS

Los resultados obtenidos deberán analizarse y evaluarse para poder calificar la calidad y confiabilidad de los datos, y poder así definir en forma racional y criteriosa la resistencia en compresión no confinada del tipo de roca intacta considerado. Para este propósito se recomienda proceder de la siguiente forma :

• Eliminar de la base de datos todos aquellos resultados que no representen la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta, debido a que la cinemática de la ruptura de la probeta fue afectada por una discontinuidad y/o un clasto presente en la probeta.

• Normalizar los resultados obtenidos para la roca intacta ensayando probetas de diámetro X mm respecto al diámetro nominal de 50 mm, para lo cual se recomienda utilizar la siguiente expresión:

0,20

UXU50 50 X

C C

×= (1)

• Preparar una tabla comparativa que permita considerar en forma conjunta todos los resultados obtenidos, pero diferenciando los casos seco y saturado (si se realizaron dos series de ensayos). Al respecto, se recomienda el siguiente tipo de tabla:

Tabla 1RESISTENCIA EN COMPRESION NO CONFINADA DE LA ROCA INTACTA

PORFIDO ESTE CON ALTERACION CUARZO - SERICITICA FUERTEMINA CHUQUICAMATA

CONDICION SECAProbeta Diámetro γ n CU CU50 Fotos Observaciones

101



( mm ) ( ton/m3 ) ( % ) ( MPa ) ( MPa )PEQSF-CO-G2/SE-97-01 62 2,55 10 33,8 35,3 1, 2 Ruptura por grietas

diametrales (esquema 1)s. . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . .

PEQSF-CO-G2/SE-97-10 62 2,50 11 31,2 32,6 19, 20 Ruptura tipo doble copa (esquema 10)s

CONDICION SATURADAProbeta Diámetro γ n CU CU50 Fotos Observaciones

( mm ) ( ton/m3 ) ( % ) ( MPa ) ( MPa )PEQSF-CO-G2/SE-97-11 62 2,63 9 28,4 29,7 21, 22 Ruptura doble copa

(esquema 11). . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . .

PEQSF-CO-G2/SE-97-20 62 2,70 15 21,1 22,0 39, 40 Ruptura doble copa (esquema 20)

• Preparar, con esta información, un histograma de los resultados (para la condición seca y también para la condición saturada, si corresponde). El análisis de este histograma permitirá determinar si los resultados corresponden a una muestra unimodal, si se tienen dos modas o si no es posible observar ninguna moda.

− Si el histograma no muestra ninguna moda y se tiene una distribución de tipo uniforme, será preciso proceder a ensayar más probetas para obtener al menos 5 datos adicionales, y repetir el procedimiento anterior considerando el nuevo conjunto, aumentado, de datos (6).

− Si el histograma muestra claramente la presencia de 2 modas es muy probable que la muestra analizada contenga probetas con distinto tipo de ruptura y/o grado de alteración, por lo que se deberá verificar si existe alguna correlación (por ejemplo, entre las mayores (o menores) resistencias con la porosidad y/o peso unitario de las probetas). Si efectivamente existe una correlación de este tipo se deberá proceder a tratar cada subgrupo en forma individual, de acuerdo a todo lo expuesto anteriormente. Si no se detecta ninguna correlación será preciso proceder a ensayar más probetas para obtener al menos 5 datos adicionales, y repetir el procedimiento anterior considerando el nuevo conjunto, aumentado, de datos (6).

− Si el histograma muestra claramente una moda y una distribución más o menos simétrica, entonces la base de datos obtenida permite definir con un grado razonable de confiabilidad la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta y podrá procederse como se indica a continuación.

• Calcular los siguientes parámetros estadísticos de la base de datos:

− Numero de ensayos ejecutados y numero de resultados seleccionados

− Valor máximo

− Valor mínimo

− Valor medio

− Mediana

( 6) Evidentemente, este proceso no puede seguir indefinidamente y deberá definirse un número máximo de ensayos a realizar. En principio, puede considerarse que este número máximo sería de unos 30 ensayos. Por lo tanto, si se tienen 30 resultados para una misma litología y con porosidades dentro de un mismo rango, y no se observa ninguna moda se recomienda definir la resistencia en compresión no confinada para distintas probabilidades de excedencia, en términos de la función de distribución que mejor se ajuste al conjunto de datos, como se indica más adelante en este estándar.

102



− Desviación estándar

− Coeficiente de variación (la razón entre la desviación estándar y el valor medio)

• Calificar la calidad de la base de datos disponible respecto a su variabilidad. Al respecto, se recomienda la escala de calificación de Tabla 2.

Tabla 2ESCALA DE CALIFICACION DE LA VARIABILIDAD DE LOS DATOS

RESISTENCIA EN COMPRESION NO CONFINADA DE LA ROCA INTACTA

Coeficiente de Variación Calificación de la Variabilidad de los Datos

0,00 a 0,05 MUY POCA VARIABILIDAD

0,05 a 0,10 POCA VARIABILIDAD

0,10 a 0,20 VARIABILIDAD ACEPTABLE

0,20 a 0,35 VARIABILIDAD ALTA

0,35 a 0,50 VARIABILIDAD MUY ALTA

> 0,50 VARIABILIDAD EXTREMADAMENTE ALTA

• Se considerará que la base de datos es de calidad aceptable si su variabilidad es media o menor (o sea si el coeficiente de variación es menor o igual que 0,20); y, por otra parte, si la variabilidad es alta o mayor (o sea si el coeficiente de variación es mayor que 0,20), deberá procederse a mejorar la calidad de la base datos mediante la ejecución de ensayos adicionales (obviamente deberá utilizarse el criterio para limitar el número total de ensayos a ejecutar a un valor razonable, como se indica en la nota a pie de página anterior)).

6. EVALUACION DE LA RESISTENCIA EN COMPRESION NO CONFINADA

Una vez que se dispone de una base de datos de calidad aceptable podrá evaluarse la resistencia en compresión no confinada de la unidad litológica considerada (mismo tipo de roca y mismo tipo y grado de alteración).

Sin perjuicio del hecho de que la función de distribución que mejor se ajusta a la base de datos no necesariamente es simétrica; en forma simplificada podrá suponerse que ésta es “aproximadamente simétrica”, lo que equivale a suponer que al ensayar un gran número de probetas se tendrá aproximadamente la misma cantidad de resultados mayores a “la” resistencia en compresión no confinada que de resultados menores a ésta. Aceptando esta suposición puede plantearse el siguiente razonamiento:

El concepto de resistencia implícitamente supone que al cargar una probeta con una solicitación igual a su resistencia se tendrá una condición de equilibrio límite, equivalente a un factor de seguridad unitario. Por lo tanto, si se ensaya un número suficientemente grande de probetas el 50% de éstas fallará al ser solicitado por una carga igual a su resistencia y el otro 50% no fallará. Conforme con esto, si se supone que la variación de la resistencia es más o menos simétrica respecto a un valor modal, entonces parece lógico el evaluar la resistencia en compresión no confinada como la mediana de la base de datos.

La resistencia así definida presentará un cierto rango de variación, por lo que se propone la siguiente definición práctica para la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta :

103



RESISTENCIA EN COMPRESION NO CONFINADA = MEDIANA ± DESVIACION ESTANDAR

Sin perjuicio de lo anterior, en casos particulares en que se justifique, podrá definirse en forma más detallada la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta, utilizando la función de distribución que mejor se ajuste a la base de datos (por ejemplo una distribución lognormal), calculando la resistencia en compresión no confinada para distintas probabilidades de excedencia y definiendo un “valor de diseño” en base al criterio y el uso que se dará a este valor.

7. PRESENTACION DE LOS RESULTADOS

Todo el proceso anterior de definición de la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente :

• Definición de la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta (su magnitud y rango de variación, de acuerdo a lo aquí recomendado). Cabe señalar que el valor de CU50 no necesariamente coincide con el valor del parámetro σ CI utilizado en el criterio de Hoek - Brown (usualmente éste ultimo es algo menor)

• Comentario sobre este valor, considerando los rangos típicos reseñados en la literatura técnica para el tipo de roca en cuestión (en Anexo 1 se presentan valores “típicos” de la resistencia en compresión no confinada de algunas rocas de las minas de CODELCO-CHILE). Si el valor propuesto se aparta significativamente de estos rangos típicos, deberá explicarse el motivo de ello, aunque sea a nivel de hipótesis.

• Descripción del efecto de la saturación de la probeta, cualitativa y cuantitativamente (si hay efecto deberá indicarse la resistencia en condición seca y también en condición saturada).

• Descripción de la forma de ruptura típica o más frecuente (puede incluir fotos y/o esquemas ilustrativos).

• Tablas que resumen la base de datos en que se basa la definición de resistencia, con una indicación de su grado de variabilidad. Al respecto, se recomienda la escala de calificación de Tabla 2.

• Histograma(s) que muestre(n) la distribución de los resultados experimentales.

• Anexo que incluya todos los resúmenes de ensaye, conforme con lo expuesto en (4.10).

8. REFERENCIAS

8.1. Normas y Especificaciones

ASTM D 2216 - 92 : Standard Test Method for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.

ASTM D 2845 - 90 : Standard Test Method for Laboratory Determination of Pulse Velocities and Ultrasonic Elastic Constants of Rock, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.

ASTM D 2938 - 95 : Standard Test Method for Unconfined Comprehensive Strength of Intact Rock Core Specimens, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.

ASTM D 4404 - 84 : Standard Test Method for Determination of Pore Volume and Pore Volume Distribution of Soil and Rock by Mercury Intrusion Porosimetry, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.

104



ASTM D 4543 - 85 : Standard Practice for Preparing Rock Core Specimens and Determining Dimensional and Shape Tolerances, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.

INBA - LAB - RI - 01 - 97 : Estándar para la Evaluación de la Resistencia en Compresión No Confinada de la Roca Intacta, CODELCO - CHILE.

ISRM : Suggested Methods for Determining Sound Velocity, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests, March, 1977.

ISRM : Suggested Methods for Determining the Water Content, Porosity, Absorption and Related Properties and Swelling and Slake-Durability Index Properties, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests, December, 1977.

ISRM : Suggested Methods for Determining the Uniaxial Compressive Strength and Deformability of Rock Materials, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests, September, 1978.

8.2. Referencias Selectas

Brace, W. F. (1961) : Dependence of fracture strength of rocks on grain size, Proc. 4th Symp. Rock Mech., Univ. Park., Penn., 99-103.

Brown, E. T. & Hudson, J. A. (1971) : The influence of micro-structure on rock fracture on the laboratory scale, Proc. Symp. Rock Fracture, Nancy, paper II-21.

Hawkes, I. & Mellor, M. (1970) : Uniaxial testing in rock mechanics laboratory, Engng. Geol., 4, 177-285.

Hodgson, K. & Cook, N. G. W. (1970) : The effects of size and stress gradient on the strength of rock, Proc. 2nd Cong. ISRM, Belgrade, 2, 31-34.

Hoek, E. (1977) : Rock mechanics laboratory testing in the context of a consulting engineering organization, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 14, 93-101.

Hudson, J. A.; Crouch, S. L. & Fairhurst, C. (1972) : Soft, stiff and servo-controlled testing machines : A review with reference to rock failure, Engng. Geol., 6, 155-189.

Vutukuri, V. S.; Lama, R. D. & Saluja, S. S. : HANDBOOK ON MECHANICAL PROPERTIES OF ROCKS, Vol. 1 , Trans Tech Publications, Berlin.

105



9. ANEXOS

9.1. Anexo 1 : Rangos Típicos de la Resistencia en Compresión No Confinada deAlgunos Tipos de Roca Intacta de las Minas de CODELCO-CHILE

Tipo de Roca Intacta γ n CU50

( condición seca ) ( ton/m3 ) ( % ) ( MPa )DIVISION ANDINA :- Mina Sur Sur : - Brecha Monolito 2,65 a 2,75 2,0 a 4,0 125 a 175

- Brecha de Turmalina 2,65 a 2,75 1,5 a 3,5 105 a 155- Granodiorita Cascada 2,60 a 2,70 1,0 a 3,0 100 a 130

- Mina Río Blanco : - Andesita secundaria 2,65 a 2,75 - - - - - 95 a 125- Brecha magmática primaria 2,70 a 2,80 - - - - - 130 a 180- Chimenea dacítica 2,45 a 2,55 6,0 a 8,0 50 a 100- Chimenea riolítica 2,40 a 2,50 5,0 a 7,0 70 a 110- Granodiorita Río Blanco secundaria 2,60 a 2,70 - - - - - 100 a 150- Granodiorita Río Blanco primaria 2,65 a 2,75 - - - - - 130 a 180- Pórfido cuarzo-monzonítico 2,60 a 2,70 - - - - - 125 a 175- Pórfido Don Luis 2,50 a 2,60 - - - - - 100 a 150

DIVISION CHUQUICAMATA :- Mina Sur : - Anfibolita de grano fino 2,80 a 2,90 1,0 a 2,0 140 a 220

- Anfibolita de grano grueso 2,65 a 2,85 1,0 a 3,0 100 a 140- Granito Mesa 2,55 a 2,70 2,0 a 4,0 40 a 60

- Mina Chuquicamata : - Areniscas metasedimentarias 2,50 a 2,70 1,0 a 7,0 35 a 65- Calizas metasedimentarias 2,70 a 2,80 1,0 a 5,0 60 a 100- Granodiorita Elena 2,60 a 2,70 < 1,0 40 a 70- Granodiorita Fortuna 2,45 a 2,60 < 1,0 75 a 115- Pórfido Este con Alt. Propilítica 2,60 a 2,75 0,5 a 1,5 45 a 85- Pórfido Este con Alteración Q-S 2,65 a 2,75 1,0 a 2,0 35 a 55- Roca cuarzo-sericítica 2,35 a 2,65 1,5 a 4,0 20 a 40

DIVISION EL SALVADOR :- Mina El Salvador : - Andesita primaria - - - - - - - - - - 100 a 130

- Andesita secundaria - - - - - - - - - - 40 a 60- Brecha ígnea (secundaria) - - - - - - - - - - 80 a 120- Dique de latita (secundario) - - - - - - - - - - 55 a 85- Piroclásticos (secundarios) - - - - - - - - - - 60 a 100- Pórfidos secundarios : “A” - - - - - - - - - - 45 a 65

cuarcífero - - - - - - - - - - 70 a 110“K” - - - - - - - - - - 75 a 115“L” - - - - - - - - - - 65 a 95riolítico - - - - - - - - - - 60 a 90“X” - - - - - - - - - - 55 a 85

- Pórfidos primarios : “K” - - - - - - - - - - 110 a 130“L” - - - - - - - - - - 135 a 165“X” - - - - - - - - - - 100 a 140

DIVISION EL TENIENTE :- Mina El Teniente : - Andesita Fw, Esmeralda 2,60 a 2,80 < 1,0 85 a 115

- Andesita Hw, Esmeralda 2,60 a 2,80 < 1,0 95 a 155- Brecha Braden 2,40 a 2,60 < 2,0 55 a 75- Brecha de anhidrita, Esmeralda 2,70 a 2,80 1,0 a 2,0 80 a 120- Pórfido diorítico 2,65 a 2,70 1,0 a 3,0 125 a 170- Pórfido dacítico - - - - - - - - - - 120 a 160

DIVISION RADOMIRO TOMIC :- Mina Radomiro Tomic : - Estéril - - - - - - - - - - 25 a 75

- Lixiviado - - - - - - - - - - 30 a 65- Unidad OXAR - - - - - - - - - - 40 a 100- Unidad OXAT - - - - - - - - - - 30 a 65- Sulfuro secundario - - - - - - - - - - 60 a 100- Sulfuro primario - - - - - - - - - - 60 a 120

106



EVALUACION DE LA RESISTENCIA EN TRACCIONDE LA ROCA INTACTA

Este estándar tiene la designación INBA - LAB - RI por corresponder a información básica, resultante de ensayos de laboratorio, relativa a la roca intacta. Se presenta la metodología para evaluar la resistencia en tracción de la roca intacta, con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de evaluar la resistencia en tracción de la roca intacta con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este valor en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES

Roca Intacta : Se define como roca intacta un volumen de roca de tamaño pequeño y que incluya todos los componentes de la roca considerada, pero sin mostrar irregularidades ni defectos tales que influyan la cinemática de su ruptura. Se entiende como volumen pequeño el de una probeta típica de laboratorio para este tipo de ensayo, o sea del orden de 2× 10-5 m3 (disco de 50 mm de diámetro y 10 mm de espesor) a 5× 10-4 m3 (disco de 150 mm de diámetro y 30 mm de espesor). Se entiende por irregularidades la presencia de cuerpos que puedan afectar el comportamiento mecánico de la probeta (por ejemplo : clastos de tamaño grande, amígdalas, vetillas, estructuras selladas, etc.). Se entiende por defectos a huecos, fracturas u otro tipo de discontinuidades en la materia rocosa (por ejemplo : poros, vesículas, fracturas, estructuras abiertas, etc.).

Resistencia en Tracción : Corresponde al esfuerzo de tracción que se produce en el centro de un disco cargado diametralmente, como se ilustra en el esquema de Figura 1, cuando se produce la falla de este disco (1). Este esfuerzo de tracción, que por definición es negativo, está dado por :

T- 2 P

t DI

=×

× ×π (1)

donde P es la carga que produce la ruptura del disco, t es el espesor del disco y D es su diámetro.


• El Pórfido Este con alteración cuarzo-sericítica intensa de Mina Chuquicamata es una roca que ha sufrido alteración hidrotermal; sin embargo, desde un punto de vista geotécnico, un disco de esta roca de 50 mm de diámetro y 10 mm de espesor, y que no presenta fracturas ni discontinuidades, se clasifica como roca intacta.

( 1) Si bien el estado tensional en el centro del disco cargado diametralmente no corresponde a un estado de tracción pura, debido a que el esfuerzo principal mayor es de compresión, actúa en la dirección vertical y es igual a -3 veces el esfuerzo principal menor, de tracción; para efectos prácticos y considerando la dificultad asociada a la ejecución correcta de ensayos de tracción directa, aquí se acepta que la resistencia en tracción de la roca intacta corresponde a la resultante de un ensayo de carga diametral de discos de roca.

DISCO DEROCA INTACTA

CARGADODIAMETRALMENTE

Figura 1 : Esquema que ilustra la carga diametral de un disco de roca intacta.

107



5• Un disco de 100 mm de diámetro y 20 mm de espesor de andesita primaria de Mina El Teniente

presenta un enrejado de vetillas selladas tipo “stockwork”, por lo que su clasificación como roca intacta dependerá de si estas vetillas tienen efecto sobre la cinemática de la ruptura de la probeta o no. Si la ruptura se produce a largo de una de estas vetillas entonces el resultado obtenido no corresponde a la resistencia en tracción de la roca intacta; por otra parte, si como se ilustra en Fotografía 1, la ruptura no se ve afectada por las vetillas entonces el resultado obtenido si corresponde a la resistencia en tracción de la roca intacta.

3. SIMBOLOS Y NOMENCLATURA

Ti Resistencia en tracción de la roca intacta





σ TI Resistencia en tracción de la roca intacta resultante del criterio de Hoek - Brown.

4. METODOLOGIA

4.1. Determinar claramente la unidad litológica cuya resistencia en tracción se desea definir (2).

4.2. Recolectar muestras representativas de esta unidad litológica; vale decir, todas las muestras deberán corresponder al mismo tipo de roca y al mismo tipo y grado de alteración. Estas


( a ) ( b )

Fotografía 1 : Disco de andesita primaria que presenta un arreglo tipo “stockwork” de vetillas selladas (a), pero éstas NO definen la cinemática de la ruptura del disco (a), por lo que el resultado obtenido si representa la resistencia en tracción de la roca intacta.

108



muestras podrán ser testigos de sondajes y/o colpas (3), de un tamaño adecuado para la obtención de probetas, y en cantidad suficiente para cumplir los requerimientos que se indican más adelante respecto al número mínimo de ensayos a ejecutar.

4.3. Obtener de las muestras recolectadas discos de geometría y tamaño adecuado para la ejecución de los ensayos de tracción (4). Se recomienda obtener al menos 12 a 15 discos, de modo tal de lograr un mínimo de 10 mediciones de la resistencia en tracción de la roca que interesa. Estas probetas deberán cumplir con lo siguiente :

• Tener forma de discos, con una altura igual a 0,20 a 0,25 veces su diámetro.

• Tener un diámetro no menor que 45 mm y, en el caso de brechas u otras rocas clásticas, tener un diámetro del orden de 10 veces el tamaño máximo de los clastos típicos.

• Tener sus caras paralelas dentro de una tolerancia adecuada (ver Normas ASTM y Recomendaciones de la ISRM en Referencias).

4.4. Cada disco deberá ser identificado mediante una clave. Al respecto, se recomienda la siguiente secuencia de identificación :



Así, por ejemplo, un disco de Granodiorita Río Blanco Primaria proveniente del Sondaje 311, entre los 245,5 y 251,2 m, en el Sector Oeste de la Mina Río Blanco y ensayada en 1995, podría identificarse como : GdRBP-S311/246-W-95-01; y un disco de Granodiorita Fortuna proveniente de una colpa obtenida en el Banco G2 de la Pared Oeste de Mina Chuquicamata, ensayada en 1996, podrá identificarse como : GdF-CO-G2/W-96-01.

4.5. De cada disco a ser ensayado se deberá conocer el peso unitario, γ , y la porosidad, n. Cabe señalar que se pueden considerar válidos los valores medidos para una probeta cilíndrica si ambas provienen del mismo trozo de roca.

4.6. Antes del ensayo deberá obtenerse una fotografía a color del disco, con una indicación de escala y de color (como la que se muestra en Fotografía 1).

4.7. Si se considera que la presencia de agua puede afectar el comportamiento mecánico de la unidad estudiada deberá procederse a ejecutar dos series de ensayos, la primera con discos secos y la segunda con discos saturados. El secado y/o saturación de los discos deberá ajustarse a las especificaciones de las Normas ASTM o a las recomendaciones de la ISRM.

4.8. El ensayo mismo deberá ejecutarse sobre discos secos (también sobre discos saturados si ello corresponde), y en conformidad con las especificaciones de las Normas ASTM o según las recomendaciones de la ISRM.

( 3) Es muy importante señalar que DEBERA EVITARSE el utilizar colpas provenientes de las faenas de tronadura, debido al daño que éstas inducen en la roca.

( 4) En lo posible, se recomienda que el disco a utilizar en un ensayo de tracción provenga del mismo trozo de roca intacta del cual se obtuvo una probeta cilíndrica para ser ensayada en compresión no confinada o en compresión triaxial (ver INBA-LAB-IR-01-97).

109



4.9. Después de cada ensayo deberá tomarse a lo menos una fotografía a color del disco, con una indicación de color y escala, de modo tal que ilustre la forma de ruptura (si es necesario podrán tomarse fotografías adicionales). Además, deberá confeccionarse un croquis o esquema ilustrativo del modo de ruptura, con todas las indicaciones que resulten pertinentes (5).


• División


• Proyecto


• Identificación del disco

• Indicación de si el disco está seco o en condición saturada

• Diámetro y espesor del disco

• Peso unitario

• Porosidad



• Velocidad de carga utilizada para ejecutar el ensayo.

• Resistencia en tracción.

• Fotografía(s) del disco antes de la ruptura

• Fotografía(s) del disco después de la ruptura

• Esquema de la forma de ruptura del disco



Los resultados obtenidos deberán analizarse y evaluarse para poder calificar la calidad y confiabilidad de los datos, y poder así definir en forma racional y criteriosa la resistencia en tracción del tipo de roca intacta considerado. Para este propósito se recomienda proceder de la siguiente forma :

• Eliminar de la base de datos todos aquellos resultados que no representen la resistencia en tracción de la roca intacta, debido a que la cinemática de la ruptura del disco fue afectada por una discontinuidad y/o un clasto presente en la probeta.

• Normalizar los resultados obtenidos para la roca intacta ensayando discos de diámetro D mm respecto a un diámetro nominal de 50 mm, para lo cual se propone en forma tentativa utilizar la siguiente expresión :

( 5) Resulta especialmente importante el indicar si la ruptura estuvo influenciada por alguna vetilla o, en el caso de rocas clásticas, por algún clasto de gran tamaño.

110



LogT

T - 0,42 Log

D

50 ID

I50

= ×

(2)

• Preparar una tabla comparativa que permita considerar en forma conjunta todos los resultados obtenidos, pero diferenciando los casos seco y saturado (si se realizaron dos series de ensayos). Al respecto, se recomienda el siguiente tipo de tabla :

Tabla 1RESISTENCIA EN TRACCION DE LA ROCA INTACTA

PORFIDO ESTE CON ALTERACION CUARZO - SERICITICA FUERTEMINA CHUQUICAMATA

CONDICION SECAProbeta D / t γ n TI TI50 Fotos Observaciones

( mm ) ( ton/m3 ) ( % ) ( MPa ) ( MPa )PEQSF-CO-G2/SE-97-01 100 / 20 2,55 10 -3,4 35,3 1, 2 Ruptura por grietas

diametrales (esquema 1)s. . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . .

PEQSF-CO-G2/SE-97-10 100 / 20 2,50 11 31,2 32,6 19, 20 Ruptura inclinada a 45º (esquema 10)s

CONDICION SATURADAProbeta Diámetro γ n CU CU50 Fotos Observaciones

( mm ) ( ton/m3 ) ( % ) ( MPa ) ( MPa )PEQSF-CO-G2/SE-97-11 100 / 20 2,63 9 28,4 29,7 21, 22 Ruptura inclinada

(esquema 11). . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . .

PEQSF-CO-G2/SE-97-20 100 / 20 2,70 15 21,1 22,0 39, 40 Ruptura afectada parcialmente por una

vetilla (esquema 20)

• Preparar, con esta información, un histograma de los resultados (para la condición seca y también para la condición saturada, si corresponde). El análisis de este histograma permitirá determinar si los resultados corresponden a una muestra unimodal, si se tienen dos modas o si no es posible observar ninguna moda.

− Si el histograma no muestra ninguna moda y se tiene una distribución de tipo uniforme, será preciso proceder a ensayar más probetas para obtener al menos 5 datos adicionales, y repetir el procedimiento anterior considerando el nuevo conjunto, aumentado, de datos (6).

− Si el histograma muestra claramente la presencia de 2 modas es muy probable que la muestra analizada contenga probetas con distinto tipo de ruptura y/o grado de alteración, por lo que se

( 6) Evidentemente, este proceso no puede seguir indefinidamente y deberá definirse un número máximo de ensayos a realizar. En principio, puede considerarse que este número máximo sería de unos 30 ensayos. Por lo tanto, si se tienen 30 resultados para una misma litología y con porosidades dentro de un mismo rango, y no se observa ninguna moda se recomienda definir la resistencia en tracción para distintas probabilidades de excedencia, en términos de la función de distribución que mejor se ajuste al conjunto de datos, como se indica más adelante en este estándar.

111



deberá verificar si existe alguna correlación (por ejemplo, entre las mayores (o menores) resistencias con la porosidad y/o peso unitario de las probetas). Si efectivamente existe una correlación de este tipo se deberá proceder a tratar cada subgrupo en forma individual, de acuerdo a todo lo expuesto anteriormente. Si no se detecta ninguna correlación será preciso proceder a ensayar más probetas para obtener al menos 5 datos adicionales, y repetir el procedimiento anterior considerando el nuevo conjunto, aumentado, de datos (6).

− Si el histograma muestra claramente una moda y una distribución más o menos simétrica, entonces la base de datos obtenida permite definir con un grado razonable de confiabilidad la resistencia en tracción no confinada de la roca intacta y podrá procederse como se indica a continuación.

• Calcular los siguientes parámetros estadísticos de la base de datos :

− Numero de ensayos ejecutados y numero de resultados seleccionados

− Valor máximo

− Valor mínimo

− Valor medio

− Mediana



• Calificar la calidad de la base de datos disponible respecto a su variabilidad. Al respecto, se recomienda la escala de calificación de Tabla 2.


RESISTENCIA EN COMPRESION NO CONFINADA








• Se considerará que la base de datos es de calidad aceptable si su variabilidad es media o menor (o sea si el coeficiente de variación es menor o igual que 0,30); y, por otra parte, si la variabilidad es alta o mayor (o sea si el coeficiente de variación es mayor que 0,30), deberá procederse a mejorar la calidad de la base datos mediante la ejecución de ensayos adicionales (obviamente deberá utilizarse el criterio para limitar el número total de ensayos a ejecutar a un valor razonable, como se indica en la nota a pie de página anterior)).

6. EVALUACION DE LA RESISTENCIA EN TRACCION

Una vez que se dispone de una base de datos de calidad aceptable podrá evaluarse la resistencia en tracción de la unidad litológica considerada (mismo tipo de roca y mismo tipo y grado de alteración).

112



Sin perjuicio del hecho de que la función de distribución que mejor se ajusta a la base de datos no necesariamente es simétrica; en forma simplificada podrá suponerse que ésta es “aproximadamente simétrica”, lo que equivale a suponer que al ensayar un gran número de probetas se tendrá aproximadamente la misma cantidad de resultados mayores a “la” resistencia en tracción que de resultados menores a ésta. Aceptando esta suposición puede plantearse el siguiente razonamiento :

El concepto de resistencia implícitamente supone que al cargar una probeta con una solicitación igual a su resistencia se tendrá una condición de equilibrio límite, equivalente a un factor de seguridad unitario. Por lo tanto, si se ensaya un número suficientemente grande de probetas el 50% de éstas fallará al ser solicitado por una carga igual a su resistencia y el otro 50% no fallará. Conforme con esto, si se supone que la variación de la resistencia es más o menos simétrica respecto a un valor modal, entonces parece lógico el evaluar la resistencia en tracción como la mediana de la base de datos.

La resistencia así definida presentará un cierto rango de variación, por lo que se propone la siguiente definición práctica para la resistencia en tracción de la roca intacta :

RESISTENCIA EN TRACCION = MEDIANA ± DESVIACION ESTANDAR

Sin perjuicio de lo anterior, en casos particulares en que se justifique, podrá definirse en forma más detallada la resistencia en tracción de la roca intacta, utilizando la función de distribución que mejor se ajuste a la base de datos (por ejemplo una distribución lognormal), calculando la resistencia en tracción para distintas probabilidades de excedencia y definiendo un “valor de diseño” en base al criterio y el uso que se dará a este valor.


Todo el proceso anterior de definición de la resistencia en tracción de la roca intacta deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente :

• Definición de la resistencia en tracción de la roca intacta (su magnitud y rango de variación, de acuerdo a lo aquí recomendado). Cabe señalar que el valor de TI50 no necesariamente coincide con el valor del parámetro σTI resultante del criterio de Hoek – Brown.

• Comentario sobre este valor, considerando los rangos típicos reseñados en la literatura técnica para el tipo de roca en cuestión (en Anexo 1 se presentan valores “típicos” de la resistencia en tracción de algunas rocas de las minas de CODELCO-CHILE). Si el valor propuesto se aparta significativamente de estos rangos típicos, deberá explicarse el motivo de ello, aunque sea a nivel de hipótesis.



• Tablas que resumen la base de datos en que se basa la definición de resistencia, con una indicación de su grado de variabilidad. Al respecto, se recomienda la escala de calificación de Tabla 2.


113




8. REFERENCIAS



ASTM D 2845 - 90 : Standard Test Method for Laboratory Determination of Pulse Velocities and Ultrasonic Elastic Constants of Rock, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.

ASTM D 3967 - 95 : Splitting Tensile strength of Intact Rock Core Specimens, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.

ASTM D 4404 - 84 : Standard Test Method for Determination of Pore Volume and Pore Volume Distribution of Soil and Rock by Mercury Intrusion Porosimetry, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.


ISRM : Suggested Methods for Determining Sound Velocity, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests, March, 1977.

ISRM : Suggested Methods for Determining the Water Content, Porosity, Absorption and Related Properties and Swelling and Slake-Durability Index Properties, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests, December, 1977.

ISRM : Suggested Methods for Determining Tensile Strength of Rock Materials, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests, March, 1977.


Brace, W. F. (1961) : Dependence of fracture strength of rocks on grain size, Proc. 4th Symp. Rock Mech., Univ. Park., Penn., 99-103.

Brown, E. T. & Hudson, J. A. (1971) : The influence of micro-structure on rock fracture on the laboratory scale, Proc. Symp. Rock Fracture, Nancy, paper II-21.

Hawkes, I. & Mellor, M. (1971) : Measurement of tensile strength by diametral compression of discs and annuli, Engng. Geol., 5, 173-225.



114



9. ANEXOS

9.1. Anexo 1 : Rangos Típicos de la Resistencia en Tracción de AlgunosTipos de Roca Intacta de las Minas de CODELCO-CHILE

Tipo de Roca Intacta γ n TI50

( condición seca ) ( ton/m3 ) ( % ) ( MPa )DIVISION ANDINA :- Mina Sur Sur : - Brecha Monolito 2,65 a 2,75 2,0 a 4,0 -8 a -12DIVISION CHUQUICAMATA :- Mina Chuquicamata : - Areniscas metasedimentarias 2,50 a 2,70 1,0 a 7,0 -1 a -3

- Calizas metasedimentarias 2,70 a 2,80 1,0 a 5,0 -10 a -15- Granodiorita Elena 2,60 a 2,70 < 1,0 -7 a -9- Granodiorita Fortuna 2,45 a 2,60 < 1,0 -8 a -10- Pórfido Este con Alt. Propilítica 2,60 a 2,75 0,5 a 1,5 -5 a -9- Pórfido Este con Alteración Q-S 2,65 a 2,75 1,0 a 2,0 -2 a -6- Roca cuarzo-sericítica 2,35 a 2,65 1,5 a 4,0 -1 a -2

DIVISION EL TENIENTE :- Mina El Teniente : - Andesita Fw, Esmeralda 2,60 a 2,80 < 1,0 -3 a -7

- Andesita Hw, Esmeralda 2,60 a 2,80 < 1,0 -4 a -8- Brecha Braden 2,40 a 2,60 < 2,0 -1 a -3- Brecha de anhidrita, Esmeralda 2,70 a 2,80 1,0 a 2,0 -3 a -7- Pórfido diorítico 2,65 a 2,70 1,0 a 3,0 -6 a -10

115



EVALUACION DE LA ENVOLVENTE DE FALLADE LA ROCA INTACTA

Este estándar tiene la designación INBA - LAB - RI por corresponder a información básica, resultante de ensayos de laboratorio, relativa a la roca intacta. Se presenta la metodología para evaluar la envolvente de falla de la roca intacta con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de evaluar la envolvente de falla de la roca intacta con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este valor en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES


Envolvente de Falla : Corresponde a la curva que delimita las condiciones de falla y de no falla de la roca intacta, usualmente mostrada S1 - S3 (sin perjuicio de que la misma se puede mapear en otro espacio). Cualquier combinación de esfuerzos que resulte en un punto ubicado por debajo de la envolvente de falla no produce la ruptura de la roca intacta, pero una combinación de esfuerzos que produzca un punto en o sobre la envolvente se traducirá en la ruptura de la roca intacta.


S1 Esfuerzo principal mayor en la condición de falla

S3 Esfuerzo principal menor en la condición de falla

c Cohesión de la roca intacta

CU50 Resistencia en compresión no confinada de la roca intacta (ver INBA-LAB-RI-01-97)

T50 Resistencia en tracción de la roca intacta (ver INBA-LAB-RI-02-97)

mi Parámetro m del criterio de falla de Hoek - Brown para la roca intacta

s Parámetro del criterio de falla de Hoek - Brown




φ Angulo de fricción de la roca intacta


116



σCI Resistencia en compresión no confinada según el criterio de Hoek - Brown.

4. METODOLOGIA

4.1. Determinar claramente la unidad litológica cuya envolvente de falla se desea definir.

4.2. Recolectar muestras representativas de esta unidad litológica; vale decir, todas las muestras deberán corresponder al mismo tipo de roca y al mismo tipo y grado de alteración. Estas muestras podrán ser testigos de sondajes y/o colpas, de un tamaño adecuado para la obtención de probetas y en cantidad suficiente para cumplir los requerimientos que se indican más adelante respecto al número mínimo de ensayos a ejecutar.

4.3. Definir el número de presiones de confinamiento a utilizar como mínimo, utilizando la Tabla 1.

Tabla 1 PRESIONES DE CONFINAMIENTO PARA ENSAYOS TRIAXIALES

CU50 < 100 MPa 100 MPa < CU50 < 150 MPa 150 MPa < CU50 < 200 MPa

0.05 × CU50 0.05 × CU50 0.05 × CU50

0.10 × CU50 0.10 × CU50 0.10 × CU50

0.20 × CU50 0.15 × CU50 0.15 × CU50

0.30 × CU50 0.20 × CU50 0.20 × CU50

0.40 × CU50 0.30 × CU50 0.25 × CU50

0.50 × CU50 0.40 × CU50 0.30 × CU50

0.35 × CU50

4.3. Obtener de las muestras recolectadas probetas de geometría y tamaño adecuado para la ejecución de ensayos de compresión triaxial (1) . Se recomienda ensayar al menos 5 probetas para cada una de las presiones de confinamiento definidas en (4.2), y obtener un número total de probetas al menos un 10% mayor. Por ejemplo, si se tiene una roca tal que CU50 es de 90 MPa deberán ejecutarse en total 35 ensayos triaxiales :

σ 3= 4,5 MPa 5 ensayosS3 = 9,0 MPa 5 ensayosS3 = 18,0 MPa 5 ensayosS3 = 27,0 MPa 5 ensayosS3 = 36,0 MPa 5 ensayosS3 = 45,0 MPa 5 ensayos

y se recomienda obtener al menos 33 probetas.

4.4. Las probetas deberán cumplir con lo siguiente :



( 1) En lo posible, se recomienda que el disco a utilizar en un ensayo de tracción provenga del mismo trozo de roca intacta del cual se obtuvo una probeta cilíndrica para ser ensayada en compresión no confinada o en compresión triaxial (ver INBA-LAB-IR-01-97).

117






Roca - Colpa - Sector - Año -Número de la probeta

Así, por ejemplo, una probeta de Granodiorita Río Blanco Primaria proveniente del Sondaje 311, entre los 245,5 y 251,2 m, en el Sector Oeste de la Mina Río Blanco, podría identificarse como : GRBP-S311/246-W-97-01; y una probeta de Granodiorita Fortuna proveniente de una colpa obtenida en el Banco G2 de la Pared Oeste de Mina Chuquicamata, podrá identificarse como : GF-CO-G2/W-95-01.

4.5. De cada probeta a ser ensayada se deberá conocer el peso unitario, γ , y la porosidad, n. Además, si se considera conveniente, podrá también determinarse para cada probeta la velocidad de propagación de ondas P y S, VP y VS, así como también mediciones de emisión acústica (especialmente si se esta registrando la curva carga-deformación de la probeta (ver Estándar INBA - LAB - RI - 04 - 97).

4.6. Antes del ensayo deberá obtenerse una fotografía a color de la probeta, con una indicación de escalas de color y geométrica.



4.9. Después de cada ensayo deberá tomarse a lo menos una fotografía a color de la probeta, con una indicación de color y escala, de modo tal que ilustre la forma de ruptura (si es necesario podrán tomarse fotografías adicionales). Además, deberá confeccionarse un croquis o esquema ilustrativo del modo de ruptura, con todas las indicaciones que resulten pertinentes (5).


• División


( 4) Ver Normas ASTM o Recomendaciones de la ISRM en Referencias.( 5) Resulta especialmente importante el indicar si la ruptura estuvo influenciada por alguna vetilla o, en el caso de rocas

clásticas, por algún clasto de gran tamaño.

118



• Proyecto





• Peso unitario

• Porosidad




ensayo.

• Resistencia en compresión triaxial para la presión de confinamiento que corresponda.

• Fotografía(s) de la probeta antes de la ruptura

• Fotografía(s) de la probeta después de la ruptura

• Esquema de la forma de ruptura de la probeta



Los resultados obtenidos deberán analizarse y evaluarse para poder calificar la calidad y confiabilidad de los datos, y poder así definir en forma racional y criteriosa la envolvente de falla del tipo de roca intacta considerado. Para este propósito se recomienda proceder de la siguiente forma :

• Eliminar de la base de datos todos aquellos resultados que no representen el comportamiento mecánico de la roca intacta, debido a que la cinemática de la ruptura fue afectada por una discontinuidad y/o un clasto presente en la probeta.

• Preparar una tabla comparativa que permita considerar en forma conjunta todos los resultados obtenidos, pero diferenciando los casos seco y saturado (si se realizaron dos series de ensayos). Al respecto, se recomienda el tipo de tabla que se ilustra en Tabla 1 de página siguiente.

• Evaluar esta información y eliminar de la base de datos aquellos resultados que parezcan francamente dudosos.

• Calcular, para cada presión de confinamiento, los siguientes parámetros estadísticos de la base de datos :

− Valor máximo

− Valor mínimo

− Valor medio

− Mediana



119



Tabla 1RESISTENCIA EN COMPRESION TRIAXIAL

PORFIDO ESTE CON ALTERACION CUARZO – SERICITICA FUERTEMINA CHUQUICAMATA

CONDICION SECAProbeta Diámetro γ n S3 S1 Fotos Observaciones

( mm ) ( ton/m3 ) ( % ) ( MPa ) ( MPa )PQSF-CO-G2/SE-01 48 2,55 10 32 32 1, 2 Ruptura doble copa

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .CONDICION SATURADA

Probeta Diámetro γ n CU CU50 Fotos Observaciones( mm ) ( ton/m3 ) ( % ) ( MPa ) ( MPa )

PQSF-CO-G2/SE-11 49 2,53 9 28 28 21, 22 Ruptura doble copa. . . . . . . .. . . . . . . .

6. EVALUACION DE LA ENVOLVENTE DE FALLA

Para evaluar la envolvente de falla se recomienda lo siguiente :

• Considerar como válido el criterio de Hoek-Brown

• Considerar, además de los resultados de compresión triaxial el valor de CU50 (o CU100 según corresponda) con una ponderación igual al de los valores triaxiales (o sea equivalente a 5 resultados).

• Utilizar el programa ROCKDATA, mediante un análisis tipo SIMPLEX, para determinar la envolvente de falla de la roca intacta.


Todo el proceso anterior de definición de la envolvente de falla de la roca intacta deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente :

• Definición de la envolvente de falla de la roca intacta según el criterio de Hoek-Brown, indicando explícitamente el valor de los parámetros mi y σCI .

• Comentario sobre el valor de mi, considerando los rangos típicos reseñados en la literatura técnica para el tipo de roca en cuestión (en Anexo 1 se presentan valores de mi para algunas rocas de las minas de CODELCO-CHILE). Si el valor propuesto se aparta significativamente de estos rangos típicos, deberá explicarse el motivo de ello, aunque sea a nivel de hipótesis.

• Gráfico que muestre la envolvente de falla y los puntos que representan los resultados experimentales.

• Descripción de los resultados del programa Rockdata (número de iteraciones, calidad del ajuste o valor del parámetro R, valor de la razón entre σCI y CU50 (o CU100 según corresponda), valor de la razón entre σTI y T.

120



• Comentario respecto al efecto de la saturación de la probeta, cualitativa y cuantitativamente (si hay efecto deberá indicarse la resistencia en condición seca y también en condición saturada).

• Descripción de la forma de ruptura típica o más frecuente en compresión triaxial (puede incluir fotos y/o esquemas ilustrativos).


8. REFERENCIAS



ASTM D 2664 – 86(1995) : Triaxial Compressive Strength of Undrained Rock Core Specimens Without Pore Pressure Measurements, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.


ISRM : Suggested Methods for Determining the Strength of Rock Materials in Triaxial Compression, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests, Document N° 7, March, 1977.




9. ANEXOS

9.1. Anexo 1 : Valores Típicos de mi y σ ci de Algunas Rocas de las Minas de CODELCO-CHILE

Tipo de Roca Intacta γ mi σ ci

( condición seca ) ( ton/m3 ) ( MPa )DIVISION CHUQUICAMATA :- Mina Chuquicamata : - Areniscas metasedimentarias 2,50 a 2,70 13,7 47

- Calizas metasedimentarias 2,70 a 2,80 23,8 51- Granodiorita Elena 2,60 a 2,70 30,3 54- Granodiorita Fortuna 2,45 a 2,60 31,8 84- Pórfido Este con Alt. Propilítica 2,60 a 2,75 23,8 59- Pórfido Este con Alteración Q-S 2,65 a 2,75 20,3 37- Roca cuarzo-sericítica 2,35 a 2,65 22,9 21

DIVISION EL TENIENTE :- Mina El Teniente : - Andesita Fw, Esmeralda 2,60 a 2,80 17,3 87

- Andesita Hw, Esmeralda 2,60 a 2,80 17,3 104- Brecha Braden 2,40 a 2,60 16,3 51- Brecha de anhidrita, Esmeralda 2,70 a 2,80 17,0 100

121



EVALUACION DE LA DEFORMABILIDADDE LA ROCA INTACTA

Este estándar tiene la designación INBA - LAB - RI por corresponder a información básica, resultante de ensayos de laboratorio, relativa a la roca intacta. Se presenta la metodología para definir la deformabilidad de la roca intacta con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de definir la deformabilidad de la roca intacta con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este valor en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES


Deformabilidad : Se considera que la deformabilidad de la roca intacta puede definirse como si se tratara de un material homogéneo, isótropo y elástico, mediante 2 parámetros : el módulo de deformabilidad, E, y la razón de Poisson, ν .


E Módulo de deformabilidad de la roca intacta





ν Razón de Poisson de la roca

σCI Resistencia en compresión no confinada utilizada en el criterio de Hoek - Brown.

4. METODOLOGIA

122



4.1. Determinar claramente la unidad litológica cuya resistencia en compresión no confinada se desea definir (1) .

4.2. Recolectar muestras representativas de esta unidad litológica; vale decir, todas las muestras deberán corresponder al mismo tipo de roca y al mismo tipo y grado de alteración. Estas muestras podrán ser testigos de sondajes y/o colpas (2), de un tamaño adecuado para la obtención de probetas, y en cantidad suficiente para cumplir los requerimientos que se indican más adelante respecto al número mínimo de ensayos a ejecutar.

4.3. Obtener de las muestras recolectadas probetas de geometría y tamaño adecuado para la ejecución de ensayos de compresión no confinada con medición de la deformación de la probeta(3). Se recomienda obtener al menos 12 a 15 probetas, de modo tal de lograr un mínimo de 10 mediciones de la deformabilidad de la unidad que interesa . Estas probetas deberán cumplir con lo siguiente :







Así, por ejemplo, una probeta de Granodiorita Río Blanco Primaria proveniente del Sondaje 311, entre los 245,5 y 251,2 m, en el Sector Oeste de la Mina Río Blanco y ensayada en 1995, podría identificarse como : GdRBP-S311/246-W-95-01; y una probeta de Granodiorita Fortuna proveniente de una colpa obtenida en el Banco G2 de la Pared Oeste de Mina Chuquicamata, ensayada en 1996, podrá identificarse como : GdF-CO-G2/W-96-01.

4.5. De cada probeta a ser ensayada se deberá conocer el peso unitario, γ , y la porosidad, n. Además, si se considera conveniente, podrá también determinarse para cada probeta la velocidad de propagación de ondas P y S, VP y VS, así como también mediciones de emisión acústica.


( 2) Es muy importante señalar que DEBERA EVITARSE el utilizar colpas provenientes de las faenas de tronadura, debido al daño que éstas inducen en la roca.

( 3) Muchas veces resulta conveniente el obtener testigos “largos”, de modo tal que permitan la obtención no solo de una probeta para el ensayo de compresión no confinada sino que también la obtención de “discos” para determinaciones petrográficas, de peso unitario, de porosidad y/o de resistencia en tracción indirecta.

( 4) Ver Normas ASTM o Recomendaciones de la ISRM en Referencias.

123



4.6. Antes del ensayo deberá obtenerse una fotografía a color de la probeta, con una indicación de escalas de color y geométrica.



4.9. Durante el ensayo deberá medirse la carga aplicada a la probeta, la deformación longitudinal de ésta y, también su deformación diametral. Si se utilizan strain-gages deberá tenerse especial cuidado, en el caso de rocas clásticas, que la ubicación de éstos no coincida con algún clasto de tamaño suficiente como para afectar las mediciones.

4.10. Se definirá el módulo de deformabilidad como la tangente de la curva carga vs. deformación axial para una carga igual al 50% de la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta.

4.11. Se definirá como razón de Poisson el valor absoluto de la razón entre la deformación diametral y la deformación axial, medidas para una carga igual al 50% de la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta.

4.12. Si el ensayo se lleva hasta la ruptura de la probeta (para medir la resistencia en compresión no confinada), deberá tomarse a lo menos una fotografía a color de la probeta, con una indicación de color y escala, de modo tal que ilustre la forma de ruptura (si es necesario podrán tomarse fotografías adicionales). Además, deberá confeccionarse un croquis o esquema ilustrativo del modo de ruptura, con todas las indicaciones que resulten pertinentes (5).


• División


• Proyecto





• Peso unitario

• Porosidad

• Velocidades de propagación de ondas (si se midieron)




ensayo.

( 5) Resulta especialmente importante el indicar si la ruptura estuvo influenciada por alguna vetilla o, en el caso de rocas clásticas, por algún clasto de gran tamaño.

124



• Tabla que resuma las mediciones efectuadas.

• Curva carga vs. deformación longitudinal.

• Curva deformación longitudinal vs. deformación diametral.

• Módulo de deformabilidad y razón de Poisson de la roca intacta.

• Valores de los módulos elásticos dinámicos (si corresponde)

• Resistencia en compresión no confinada (si se produjo la ruptura de la probeta).

• Fotografía(s) de la probeta antes del ensayo.

• Fotografía(s) de la probeta después de la ruptura (cuando corresponda).

• Esquema de la forma de ruptura de la probeta (cuando corresponda).

• Observaciones y comentarios relativos al ensayo indicando, si corresponde, la forma de ruptura y si su cinemática fue afectada por alguna vetilla y/o clasto.


Los resultados obtenidos deberán analizarse y evaluarse para poder calificar la calidad y confiabilidad de los datos, y poder así definir en forma racional y criteriosa la deformabilidad de la roca intacta considerado. Para este propósito se recomienda proceder de la siguiente forma :

• Estudiar cada curva y el conjunto de curvas carga vs. deformación axial y eliminar de la base de datos aquellos valores del módulo de deformabilidad asociados a curvas que presenten algún tipo de anomalía. Lo mismo se deberá hacer en lo referente a la razón de Poisson, considerando las curvas deformación axial vs. deformación diametral.

• Preparar una tabla comparativa que permita considerar en forma conjunta todos los resultados obtenidos, pero diferenciando los casos seco y saturado (si se realizaron dos series de ensayos). Al respecto, se recomienda el tipo de tabla que se ilustra en Tabla 1 de página siguiente.

• Preparar, con esta información, un histograma de los resultados obtenidos para E (para la condición seca y también para la condición saturada, si corresponde). El análisis de este histograma permitirá determinar si los resultados corresponden a una muestra unimodal, si se tienen dos modas o si no es posible observar ninguna moda.

− Si el histograma no muestra ninguna moda y se tiene una distribución de tipo uniforme, será preciso proceder a realizar más determinaciones para obtener al menos 5 datos adicionales, y repetir el procedimiento anterior considerando el nuevo conjunto, aumentado, de datos.

− Si el histograma muestra claramente la presencia de 2 modas es muy probable que la muestra analizada contenga probetas con distinto grado de alteración, por lo que se deberá verificar si existe alguna correlación entre las mayores (o menores) deformabilidades con la porosidad y/o peso unitario de las probetas. Si efectivamente existe una correlación de este tipo se deberá proceder a tratar cada subgrupo en forma individual, de acuerdo a todo lo expuesto anteriormente. Si no se detecta ninguna correlación será preciso proceder a ensayar más probetas para obtener al menos 5 datos adicionales, y repetir el procedimiento anterior considerando el nuevo conjunto, aumentado, de datos.

Tabla 1

125



DEFORMABILIDAD DE LA ROCA INTACTAPORFIDO ESTE CON ALTERACION CUARZO - SERICITICA FUERTE

MINA CHUQUICAMATACONDICION SECA

Probeta Diámetro γ n E ν Fotos Observaciones( mm ) ( ton/m3 ) ( % ) ( GPa )

PQSF-CO-G2/SE-01 48 2,55 10 38,1 0,25 1, 2 Ruptura doble copa. . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . .

CONDICION SATURADAProbeta Diámetro γ n E ν Fotos Observaciones

( mm ) ( ton/m3 ) ( % ) ( GPa )PQSF-CO-G2/SE-11 49 2,53 9 32,8 0,28 21, 22 Ruptura doble copa

. . . . . . . .

. . . . . . . .

− Si el histograma muestra claramente una moda y una distribución más o menos simétrica, entonces la base de datos obtenida permite definir con un grado razonable de confiabilidad la deformabilidad de la roca intacta y podrá procederse como se indica a continuación.


− Numero de ensayos ejecutados y número de valores seleccionados

− Valor máximo

− Valor mínimo

− Valor medio

− Mediana



6. EVALUACION DE LA DEFORMABILIDAD

Se propone la siguiente definición práctica para el módulo de deformabilidad de la roca intacta :

DEFORMABILIDAD = MEDIANA DE E ± DESVIACION ESTANDAR DE E

Se propone la siguiente definición práctica para la razón de Poisson :

DEFORMABILIDAD = MEDIANA DE ν ± DESVIACION ESTANDAR DE ν

Sin perjuicio de lo anterior, en casos particulares en que se justifique, podrá definirse en forma probabilísticamente más detallada la deformabilidad de la roca intacta.

126




Todo el proceso anterior de definición de la deformabilidad de la roca intacta deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente :

• Definición de la deformabilidad de la roca intacta (magnitud y rango de variación de E y ν, de acuerdo a lo aquí recomendado).

• Comentario sobre este valor, considerando los rangos típicos reseñados en la literatura técnica para el tipo de roca en cuestión (en Anexo 1 se presentan valores de la deformabilidad de algunas rocas de las minas de CODELCO-CHILE). Si el valor propuesto se aparta significativamente de estos rangos típicos, deberá explicarse el motivo de ello, aunque sea a nivel de hipótesis.

• Descripción del efecto de la saturación de la probeta, cualitativa y cuantitativamente (si hay efecto deberá indicarse la deformabilidad en condición seca y también en condición saturada).

• Descripción de la forma típica o más frecuente de la curva carga - deformación.

• Tablas que resumen la base de datos en que se basa la evaluación de deformabilidad, con una indicación de su grado de variabilidad. Al respecto, se recomienda la escala de calificación de Tablas 2 y 3.




MODULO DE DEFORMABILIDAD DE LA ROCA INTACTA









RAZON DE POISSON DE LA ROCA INTACTA








127



8. REFERENCIAS




ASTM D 3148 - 93 : Elastic Moduli of Intact Rock Core Specimens in Uniaxial Compression, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.


ISRM : Suggested Methods for Determining the Uniaxial Compressive Strength on Rock Materials and the Point Load Strength Index, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests, Document N° 1, 1972.




9. ANEXOS

9.1. Anexo 1 : Rangos Típicos del Modulo de Deformabilidad y la Razón de Poissonde Algunos Tipos de Roca Intacta de las Minas de CODELCO-CHILE

Tipo de Roca Intacta γ ν E( condición seca ) ( ton/m3 ) ( GPa )

DIVISION CHUQUICAMATA :- Mina Chuquicamata : - Areniscas metasedimentarias 2,50 a 2,70 0,25 a 0,30 20 a 30

- Calizas metasedimentarias 2,70 a 2,80 0,25 a 0,30 45 a 55- Granodiorita Elena 2,60 a 2,70 0,20 a 0,30 40 a 50- Granodiorita Fortuna 2,45 a 2,60 0,20 a 0,30 35 a 45- Pórfido Este con Alt. Propilítica 2,60 a 2,75 0,20 a 0,25 45 a 55- Pórfido Este con Alteración Q-S 2,65 a 2,75 0,20 a 0,30 15 a 25- Roca cuarzo-sericítica 2,35 a 2,65 0,20 a 0,30 15 a 25

DIVISION EL TENIENTE :- Mina El Teniente : - Andesita Fw, Esmeralda 2,60 a 2,80 0,15 a 0,20 45 a 65

- Andesita Hw, Esmeralda 2,60 a 2,80 0,25 a 0,30 30 a 50- Brecha Braden 2,40 a 2,60 0,20 a 0,25 30 a 35- Brecha de anhidrita, Esmeralda 2,70 a 2,80 0,25 a 0,30 30 a 50- Pórfido diorítico 2,65 a 2,70 0,15 a 0,25 50 a 60- Pórfido dacítico - - - - - 0,20 a 0,30 30 a 40

128



CLASIFICACION Y CALIFICACION GEOTECNICADE LA ROCA INTACTA

Este estándar tiene la designación INBA - LAB - RI por corresponder a información básica, resultante de ensayos de laboratorio, relativa a la roca intacta. Se presenta la metodología para describir geotécnicamente la roca intacta con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de describir geotécnicamente la roca intacta con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este valor en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES



E Módulo de deformabilidad de la roca intacta

CU50 Resistencia en compresión no confinada de la roca intacta

TI50 Resistencia en compresión no confinada de la roca intacta





ν Razón de Poisson de la roca

4. METODOLOGIA

4.1. Recolectar, para la unidad litológica a describir, la información resultante de la aplicación de los estándares INBA-LAB-RI-01 a 04.

4.2. Evaluar las siguientes propiedades índice de la roca intacta :

129



• Peso unitario (valores máximo y mínimo, mediana, desviación estándar, coeficiente de variación y numero de mediciones).

• Porosidad (valores máximo y mínimo, mediana, desviación estándar, coeficiente de variación y numero de mediciones).

• Velocidad de propagación de ondas P y S (valores máximo y mínimo, mediana, desviación estándar, coeficiente de variación y numero de mediciones).

• Razón E / CU50 (valores máximo y mínimo, mediana, desviación estándar, coeficiente de variación y numero de mediciones).

• Razón CU50 / T50 (valores máximo y mínimo, mediana, desviación estándar, coeficiente de variación y numero de mediciones).

• Razón VS / VP (valores máximo y mínimo, mediana, desviación estándar, coeficiente de variación y numero de mediciones).

• CU50 (valores máximo y mínimo, mediana, desviación estándar, coeficiente de variación y numero de mediciones).

• T50 (valores máximo y mínimo, mediana, desviación estándar, coeficiente de variación y numero de mediciones).

• mi y σCI .

5. ANALISIS Y CALIFICACION GEOTECNICA

Los resultados obtenidos deberán utilizarse para clasificar y calificar la roca intacta según los siguientes criterios :

• Resistencia y deformabilidad relativa (Deere & Miller (1966), ver Anexo 1).

• Resistencia relativa en tracción (ver Anexo 2).

• Grado de fisuración (Tourenq & Denis (1970), Ver Anexo 3).


Todo lo anterior deberá resumirse en un informe, ojalá de no más de una página, que contenga lo siguiente :

• Fotografía a color, con una indicación de escala, de la roca intacta que se describe.

• Descripción litológica aplicada y que indique al menos el tipo de roca, el tipo de mineralización, el tipo y grado de alteración, y sus características texturales y composicionales relevantes geotécnicamente (por ejemplo la presencia de minerales secundarios con un desfavorable comportamiento geotécnico, cual el caso de cloritas, montmorillonitas, etc.). Esta descripción deberá ser breve (no más de 50 palabras), utilizar términos geológicos aceptados internacionalmente (evitar el uso de términos locales) y destacar los aspectos geotécnicamente relevantes.

130



• Una tabla con las propiedades índice de la roca intacta : Clasificación según resistencia y módulo relativo, razones E / CU50, CU50 / T50 y VS / VP, peso unitario y porosidad (en cada caso se deberán indicar los valores máximos y mínimos, la mediana, la desviación estándar y el coeficiente e correlación)

• Una tabla con las características de resistencia de la roca intacta : resistencia en compresión no confinada (valores máximos y mínimos, la mediana, la desviación estándar y el coeficiente de correlación); resistencia en tracción (valores máximos y mínimos, la mediana, la desviación estándar y el coeficiente e correlación); parámetros mi y σCI que definen la envolvente de falla (se recomienda incluir el gráfico correspondiente).

• Una tabla con las características de deformabilidad de la roca intacta : módulo de deformabilidad (valores máximos y mínimos, la mediana, la desviación estándar y el coeficiente de correlación); razón de Poisson (valores máximos y mínimos, la mediana, la desviación estándar y el coeficiente e correlación).

• Descripción del efecto de la saturación de la probeta, cualitativa y cuantitativamente (si hay efecto deberán indicarse las características en condición seca y también en condición saturada).

8. REFERENCIAS

Deere, D. & Miller (1966): ENGINEERING CLASSIFICATION AND INDEX PROPERTIES FOR INTACT ROCK , Air Force Weapons Lab Tech. Report AF WL-TR-65-116.

Goodman, R.E. (1976): METHODS OF GEOLOGICAL ENGINEERING, West Pub. Co., San Francisco.

Hoek, E. (1977): Rock mechanics laboratory testing in the context of a consulting engineering organization, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 14, 93-101.

Karzulovic, A. (1997): CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA ROCAS PROYECTO ESMERALDA, Informe Técnico para División El Teniente e CODELCO-CHILE.

Tourenq, C. & Denis, A. (1970): La résistance à la traction des roches, Lab. Des Ponts et Chaussées, Rapport de Recherche, 4, Paris.

Vutukuri, V. S.; Lama, R. D. & Saluja, S. S. (1974): HANDBOOK ON MECHANICAL PROPERTIES OF ROCKS, Vol. 1, Trans Tech Publications, Berlin.

9. ANEXOS

131



9.1. Anexo 1 : Clasificación de la Roca Intacta según su Resistencia y Modulo Relativo.

EJEMPLO DE CLASIFICACION DE LA ROCA INTACTA SEGUN SU RESISTENCIA Y MODULO RELATIVO, CONFORME CON DEERE & MILLER (1966).

9.2. Anexo 2 : Clasificación de la Roca Intacta según su Resistencia Relativa en Tracción

1 0 1 0 0R e s i s t e n c i a e n c o m p r e s i ó n n o c o n f i n a d a , C ( M P a )

1

1 0

1 0 0

Mó

du

lo d

e d

efo

rmab

ilid

ad,

E (

GP

a)

E D C B AR E S I S T E N C I A

M U Y A L T A

8 0

M

L E Y E N D A

E l m ó d u l o r e l a t i v oe s a l t o( E / U C S > 5 0 0 )

E l m ó d u l o r e l a t i v oe s m e d i o( 2 0 0 < E / U C S < 5 0 0 )

E l m ó d u l o r e l a t i v oe s b a j o( E / U C S < 2 0 0 )

H

M

L

=

=

=

G d E l

G d E

G d F

G d F C i z a l l a d a

P W

P E A l t - C l

P E A l t - K

P E A l t - S r c

R x Q S

A r M s ( s e c a )

A r M s ( s a t . )

A r - L u M s ( s e c a )

A r - L u M s ( s a t . )

C a M s

R E S I S T E N C I AM U Y B A J A

R E S I S T E N C I AB A J A

R E S I S T E N C I AM E D I A

R E S I S T E N C I AA L T A

O

132



EJEMPLO DE CLASIFICACION DE LA ROCA INTACTA SEGUN SU RESISTENCIA RELATIVA EN TRACCION.

9.3. Anexo 3 : Clasificación de la Roca Intacta según su Grado de Fisuración(Tourenq & Denis (1970))

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0R a z ó n C / T

1 0 0

1 0 0 0M

ód

ulo

rel

ativ

o o

raz

ón

E /

C

R T S - H

9 0 0

M

L E Y E N D A

R T S - M R T S - LB A J A R E S I S T E N C I A

R E L A T I V AE N T R A C C I O N

M E D I A N A R E S I S T E N C I AR E L A T I V A

E N T R A C C I O N

A L T A R E S I S T E N C I AR E L A T I V A

E N T R A C C I O N

G d E l

G d E

G d F

G d F C i z a l l a d a

P W

P E A l t - C l

P E A l t - K

P E A l t - S r c

R x Q S

A r M s ( s e c a )

A r M s ( s a t . )

A r - L u M s ( s e c a )

A r - L u M s ( s a t . )

C a M s

O

O

133



VS / VP Descripción

< 0,6 Roca no fisurada

0,6 a 0,7 Roca fisurada

> 0,7 Roca muy fisurada

134


Estándar : INBA - LAB - ES - 01 - 97

EVALUACION DE LA RESISTENCIA EN TRACCION DE LAS ESTRUCTURAS

Este estándar tiene la designación INBA - LAB - ES por corresponder a información básica, resultante de ensayos de laboratorio, relativa a las estructuras. Se presenta la metodología para evaluar la resistencia en tracción de las estructuras con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de evaluar la resistencia en tracción de las estructuras con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este valor en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES

Estructura : Se define como estructura cualquier discontinuidad planar del macizo rocoso que haya tenido una génesis geológica. Si esta estructura muestra desplazamiento relativo de sus caras, entonces se denominará falla.

Resistencia en tracción de la estructura : Se define como resistencia en tracción de la estructura la resistencia de ésta a separarse en la dirección normal a su plano. Al respecto, se considerará lo siguiente :

• Si la estructura está abierta, entonces su resistencia en tracción es nula.

• Si la estructura presenta relleno, su resistencia en tracción será menor o igual que la del relleno.


α Manteo de la estructura

β Dirección de manteo de la estructura

a Apertura de la estructura

t Espesor de la estructura

n Dirección normal al plano de la estructura

4. METODOLOGIA

4.1. Determinar claramente el tipo de estructura cuya resistencia en tracción se desea definir (o sea determinar la familia estructural, el tipo de relleno, etc.).

4.2. Recolectar muestras que contengan el tipo de estructura evaluado. Estas muestras podrán ser testigos de sondajes y/o colpas, de un tamaño adecuado para la obtención de discos y en cantidad suficiente para cumplir los requerimientos que se indican más adelante respecto al número mínimo de ensayos a ejecutar.

135



4.3. Obtener de las muestras recolectadas probetas de geometría y tamaño adecuado para la ejecución de los ensayos de tracción. Se recomienda obtener una cantidad suficiente de discos para permitir lograr al menos 10 mediciones para cada rango de espesor de los rellenos de las estructuras consideradas. Al respecto, se recomienda considerar los siguientes rangos :

• Espesores menores que 2 mm

• Espesores entre 2 y 5 mm


• Espesores mayores que 10 mm (requieren discos de 100 mm de diámetro y 25 mm de espesor)

4.4. Estas probetas deberán cumplir con lo siguiente :

• Tener forma de discos, con una altura igual a 0,20 a 0,25 veces su diámetro.

• Tener un diámetro de 50 mm y, en el caso de espesores iguales o mayores que 10 mm, un diámetro de a lo menos 100 mm.

• Tener sus caras paralelas dentro de una tolerancia adecuada (ver Normas ASTM y Recomendaciones de la ISRM en Referencias).

• Deberán orientarse de modo tal que la estructura que interesa coincida con el diámetro del disco que será cargado y, de modo tal que los esfuerzos de tracción horizontal que se producen en un disco cargado diametralmente sean normales al plano de la estructura.


Estructura - Sondaje / Metraje - Sector - Año - Número de la probetao

Estructura - Colpa - Sector - Año - Número de la probeta

4.5. Antes del ensayo deberá obtenerse una fotografía a color del disco, con una indicación de escala y de color.

4.6. Si se considera que la presencia de agua puede afectar el comportamiento mecánico de la estructura estudiada deberá procederse a ejecutar dos series de ensayos, la primera con discos secos y la segunda con discos saturados. El secado y/o saturación de los discos deberá ajustarse a las especificaciones de las Normas ASTM o a las recomendaciones de la ISRM.

4.7. El ensayo mismo deberá ejecutarse sobre discos secos (también sobre discos saturados si ello corresponde), y en conformidad con las especificaciones de las Normas ASTM o según las recomendaciones de la ISRM para ensayos de tracción indirecta mediante carga diametral de discos..

4.8. Después de cada ensayo deberá tomarse a lo menos una fotografía a color del disco, con una indicación de color y escala, de modo tal que ilustre la forma de ruptura (si es necesario podrán tomarse fotografías adicionales). Además, deberá confeccionarse un croquis o esquema ilustrativo del modo de ruptura, con todas las indicaciones que resulten pertinentes (2).


• División( 2) Resulta especialmente importante el indicar si la ruptura se produjo a través de la estructura o no; ya que en este

último caso el valor resultante no debe ser considerado al evaluar la resistencia en tracción de la estructura.

136




• Proyecto

• Unidad litológica de caja (tipo de roca, tipo y grado de alteración)

• Tipo de estructura (familia o sistema estructural, rango de espesor(es) y tipo de relleno)



• Diámetro y espesor del disco



• Velocidad de carga o de deformación, según corresponda, utilizada para ejecutar el ensayo.

• Resistencia en tracción.

• Fotografía(s) del disco antes de la ruptura

• Fotografía(s) del disco después de la ruptura

• Esquema de la forma de ruptura del disco

• Observaciones y comentarios relativos al ensayo, indicando especialmente si la ruptura efectivamente ocurrió por la estructura.


Los resultados obtenidos deberán analizarse y evaluarse para poder calificar la calidad y confiabilidad de los datos, y poder así definir en forma racional y criteriosa la resistencia en tracción del tipo de estructura considerado. Para este propósito se recomienda proceder de la siguiente forma :

• Eliminar de la base de datos todos aquellos resultados que no representen la resistencia en tracción de la estructura.

• Preparar una tabla comparativa que permita considerar en forma conjunta todos los resultados obtenidos, pero diferenciando los casos seco y saturado (si se realizaron dos series de ensayos) e indicando, en cada caso el espesor máximo, mínimo y medio de la estructura.

• Preparar, con esta información, un gráfico que muestre las resistencias a la tracción obtenidas (eje Y) para estructuras de distinto espesor (eje X).


− Numero de ensayos ejecutados y número de valores seleccionados

− Valor máximo (para cada rango de espesores si ello corresponde)

− Valor mínimo (para cada rango de espesores si ello corresponde)

− Valor medio (para cada rango de espesores si ello corresponde)

− Mediana (para cada rango de espesores si ello corresponde)

− Desviación estándar (para cada rango de espesores si ello corresponde)

− Coeficiente de variación (la razón entre la desviación estándar y el valor medio, para cada rango de espesores si ello corresponde))

137



6. EVALUACION DE LA RESISTENCIA EN TRACCION

Se propone la siguiente definición práctica para la resistencia en tracción de las estructuras de un mismo rango de espesor :

RESISTENCIA EN TRACCION = MEDIANA ± DESVIACION ESTANDAR

Sin perjuicio de lo anterior, en casos particulares en que se justifique, podrá definirse en forma probabilísticamente más detallada la resistencia en tracción de las estructuras (por ejemplo como la resistencia que tiene una probabilidad dada de ser excedida).


Todo el proceso anterior de definición de la resistencia en tracción de las estructuras deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente :

• Descripción de las estructuras evaluadas.

• Resistencia a la tracción de las estructuras evaluadas, para cada rango de espesores si ello corresponde. Se recomienda complementar esta información con gráficos que ilustren el efecto del espesor en la resistencia.

• Comentario comparando la resistencia(s) a la tracción de las estructuras con la del material de relleno y la de la roca de caja.



• Tablas que resumen la base de datos



8. REFERENCIAS



ASTM D 3967 - 95 : Splitting Tensile Strength of Intact Rock Core Specimens, 1996 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.08 : Soil and Rock, ASTM.

138




ISRM : Suggested Methods for Determining Tensile Strength of Rock Materials, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests, Document N° 8, 1977.




139



EVALUACION DE LA RESISTENCIAAL CORTE DE LAS ESTRUCTURAS

Este estándar tiene la designación INBA - LAB - ES por corresponder a información básica, resultante de ensayos de laboratorio, relativa a las estructuras. Se presenta la metodología para evaluar la resistencia al corte de las estructuras con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de evaluar la resistencia al corte de las estructuras con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este valor en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES


Resistencia al corte de la estructura : Se define como resistencia al corte de la estructura la resistencia de ésta a desplazarse en la dirección tangencial a su plano, bajo una cierta presión de confinamiento actuante en la dirección normal al plano de la estructura. Sin perjuicio del hecho que se puede utilizar el criterio no lineal de Barton-Bandis, en este estándar se empleará el criterio de Mohr-Coulomb, quedando definida la resistencia al corte por la cohesión y el ángulo de fricción de la estructura.




cJ Cohesión que define la resistencia al corte de la estructura

φJ Angulo de fricción que define la resistencia al corte de la estructura

i Angulo definido por la rugosidad de la caja de la estructura


e Espesor de la estructura


t Dirección tangente al plano de la estructura

4. METODOLOGIA

4.1. Determinar claramente el tipo de estructura cuya resistencia al corte se desea definir (o sea determinar la familia estructural, el tipo de relleno, etc.).

4.2. Recolectar muestras que contengan el tipo de estructura evaluado. Estas muestras podrán ser testigos de sondajes y/o colpas, de un tamaño adecuado para la obtención de probetas

140



cilíndricas y en cantidad suficiente para cumplir los requerimientos que se indican más adelante respecto al número mínimo de ensayos a ejecutar.

4.3. Definir el número de rangos de espesores que presentan las estructuras evaluadas. Al respecto, se recomienda considerar los siguientes :




• Espesores iguales o mayores que 10 mm.

4.4. Para cada rango presente en las estructuras evaluadas deberá determinarse la resistencia al corte, considerando al menos 4 valores del esfuerzo normal al plano de la estructura y, para cada uno de ellos obteniendo al menos 3 resultados. Es importante señalar que la magnitud de los esfuerzos normales a utilizar deberá ser similar al rango que se tendrá en terreno (en otras palabras, probablemente deberán usarse esfuerzos normales menores en problemas de estabilidad de taludes y mayores en problemas asociados a minería subterránea). Es importante señalar que la típica máquina de corte directo de Hoek, que se muestra en Figura 1, no resulta adecuada para el ensaye de estructuras que presenten rugosidad y/o rellenos competentes. En estos casos debería utilizarse una máquina de corte directo como la que se muestra en Figura 2, o bien ensayar en compresión triaxial probetas en las que se conoce la orientación de la estructura (ver Goodman (1976,89)).

4.5. Obtener de las muestras recolectadas una cantidad suficiente de probetas para permitir lograr las determinaciones antes indicadas, conociendo en cada caso la orientación de la estructura respecto al plano de corte y/o al eje de la probeta.

Figura 1 : Típica máquina de corte directo de Hoek.

Figura 2 : Esquema de una máquina de corte directo adecuada para ensayar estructuras rugosas y/o con rellenos competentes.

141





Estructura - Colpa - Sector - Año -Número de la probeta

4.7. Antes del ensayo deberá obtenerse una fotografía a color de la probeta, con una indicación de escala y de color, que muestre claramente la estructura.

4.8. Si se considera que la presencia de agua puede afectar el comportamiento mecánico de la estructura estudiada deberá procederse a ejecutar dos series de ensayos, la primera con probetas secas y la segunda con probetas saturadas. El secado y/o saturación de las probetas deberá ajustarse a las especificaciones de las Normas ASTM o a las recomendaciones de la ISRM.

4.9. El ensayo mismo deberá ejecutarse en conformidad con las especificaciones de las Normas ASTM o según las recomendaciones de la ISRM para ensayos de corte directo u otro, según corresponda.

4.10. Después de cada ensayo deberá tomarse a lo menos 2 fotografías a color del plano de ruptura por corte, con una indicación de color y escala (una vista en planta o desde arriba y una vista vertical a de costado), de modo tal que se ilustre en la mejor forma posible el modo de ruptura (si es necesario podrán tomarse fotografías adicionales). Además, deberá confeccionarse un croquis o esquema ilustrativo del modo de ruptura, con todas las indicaciones que resulten pertinentes.


• División


• Proyecto





• Geometría de la probeta y la estructura, con indicación del plano de corte o ruptura.



• Esfuerzo normal al plano de corte

• Velocidad de carga o de deformación, según corresponda, utilizada para ejecutar el ensayo.

• Esfuerzo de corte que causa la falla

• Curva carga tangencial vs. desplazamiento

• Fotografía(s) de la estructura antes de la ruptura

• Fotografía(s) de la estructura después de la ruptura

• Esquema de la forma de ruptura

142



• Observaciones y comentarios relativos al ensayo, indicando especialmente si la ruptura efectivamente ocurrió por la estructura.


Los resultados obtenidos deberán analizarse y evaluarse para poder calificar la calidad y confiabilidad de los datos, y poder así definir en forma racional y criteriosa la resistencia al corte del tipo de estructura considerado. Para este propósito se recomienda proceder de la siguiente forma :

• Eliminar de la base de datos todos aquellos resultados que no representen la resistencia al corte de la estructura, debido a que al menos parte del plano de falla atraviesa roca intacta.

• Preparar una tabla comparativa que permita considerar en forma conjunta todos los resultados obtenidos, pero diferenciando los casos seco y saturado (si se realizaron dos series de ensayos) e indicando, en cada caso el espesor máximo, mínimo y medio de la estructura.

• Preparar con esta información un gráfico que muestre, para cada rango de espesor, los resultados obtenidos en el plano τ - σ (deberán mostrarse al menos los valores peak, pero también podrán incluirse gráficos similares con los valores residuales y, eventualmente, con los valores correspondientes a un cierto desplazamiento tangencial).

• Calcular los parámetro, c y φ, que definen la resistencia al corte para cada uno de los rangos de espesor presentes en las estructuras evaluadas.

6. EVALUACION DE LA RESISTENCIA AL CORTE

Se propone definir la resistencia al corte para cada rango de espesor, en la forma usual, mediante los valores de la cohesión y del ángulo de fricción. Si el efecto del espesor del relleno se demuestra poco relevante (induce variaciones de no más del 5% al 10% en la resistencia al corte), se recomienda considerar en forma conjunta todos los datos.

Se recomienda también indicar el rango probable de variación de los parámetros que definen la resistencia al corte de las estructuras.


Todo el proceso anterior de evaluación de la resistencia al corte de las estructuras deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente :


• Resistencia al corte de las estructuras evaluadas, para cada rango de espesores si ello corresponde. Se recomienda complementar esta información con gráficos que ilustren el efecto del espesor en la resistencia.

• Comentario comparando la resistencia(s) al corte de las estructuras con la del material de relleno y la de la roca de caja.

143







8. REFERENCIAS





Goodman, R.E. (1976) : METHODS OF GEOLOGICAL ENGINEERING, West Pub. Co., San Francisco.

Goodman, R.E. (1989) : INTRODUCTION TO ROCK MECHANICS, 2ª ed., J. Wiley & Sons, New York.


Priest, S.D. (1993) : DISCONTINUITY ANALYSIS FOR ROCK ENGINEERING, Chapman & Hall, London.

Vutukuri, V. S. & Lama, R. D. (1978) : HANDBOOK ON MECHANICAL PROPERTIES OF ROCKS, Vol. 4, Trans Tech Publications, Berlin.

144



EVALUACION DE LA DEFORMABILIDADDE LAS ESTRUCTURAS

Este estándar tiene la designación INBA - LAB - ES por corresponder a información básica, resultante de ensayos de laboratorio, relativa a las estructuras. Se presenta la metodología para evaluar la deformabilidad de las estructuras con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de evaluar la deformabilidad de las estructuras con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este valor en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES


Deformabilidad de una estructura : La deformabilidad de una estructura queda definida por su rigidez normal y por su rigidez tangencial. La rigidez normal relaciona el esfuerzo normal actuante sobre la estructura y el desplazamiento que éste induce en la dirección normal al plano de la estructura (cierre de la estructura). La rigidez tangencial relaciona el esfuerzo de corte actuante en la estructura con el desplazamiento que éste induce en la dirección tangencial al plano de la estructura.




kN Rigidez normal de la estructura

kT Rigidez tangencial de la estructura




t Dirección tangente al plano de la estructura

4. METODOLOGIA

4.1. Determinar claramente el tipo de estructura cuya deformabilidad se desea evaluar (o sea determinar la familia estructural, el tipo de relleno, etc.).

4.2. Recolectar muestras que contengan el tipo de estructura evaluado. Estas muestras podrán ser testigos de sondajes y/o colpas, de un tamaño adecuado para la obtención de probetas cilíndricas y en cantidad suficiente para cumplir los requerimientos que se indican más adelante respecto al número mínimo de ensayos a ejecutar.

4.3. Definir el número de rangos de espesores que presentan las estructuras evaluadas. Al respecto, se recomienda considerar los siguientes :

145






• Espesores iguales o mayores que 10 mm

4.4. Para cada rango presente en las estructuras evaluadas deberá determinarse la rigidez normal y la rigidez tangencial, conforme con la metodología que describen Goodman (1976) y Priest (1993) (en base a ensayos de compresión no confinada y ensayos de corte directo).



Estructura - Colpa - Sector - Año - Número de la probeta

4.6. Antes del ensayo deberá obtenerse una fotografía a color de la probeta, con una indicación de escala y de color, que muestre claramente la estructura.

4.7. Si se considera que la presencia de agua puede afectar el comportamiento mecánico de la estructura estudiada deberá procederse a ejecutar dos series de ensayos, la primera con probetas secas y la segunda con probetas saturadas. El secado y/o saturación de las probetas deberá ajustarse a las especificaciones de las Normas ASTM o a las recomendaciones de la ISRM.


• División


• Proyecto





• Geometría de las probetas.


• Curvas esfuerzo - deformación

• Fotografía(s) de la estructura ensayada

• Observaciones y comentarios relativos al ensayo.

146




Los resultados obtenidos deberán analizarse y evaluarse en forma criteriosa y según las recomendaciones de Goodman (1976) y Priest (1993).

6. EVALUACION DE DEFORMABILIDAD

Conforme con la evaluación anterior, se definirán las rigideces normal y tangencial de la estructura para cada rango de espesor. Si el efecto del espesor del relleno se demuestra poco relevante (induce variaciones de no más del 5% al 10% en la rigidez), se recomienda considerar en forma conjunta todos los datos.


Todo el proceso anterior de evaluación de la deformabilidad de las estructuras deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente :


• Rigideces normal y tangencial de las estructuras evaluadas, para cada rango de espesores si ello corresponde. Se recomienda complementar esta información con gráficos que ilustren el comportamiento esfuerzo - deformación.

• Comentarios relevantes.




8. REFERENCIAS





ISRM : Suggested Methods for Determining the Uniaxial Compressive Strength on Rock Materials and the Point Load Strength Index, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests, Document N° 1, 1972.

147




Goodman, R.E. (1976) : METHODS OF GEOLOGICAL ENGINEERING, West Pub. Co., San Francisco.

Goodman, R.E. (1989) : INTRODUCTION TO ROCK MECHANICS, 2ª ed., J. Wiley & Sons, New York.


Priest, S.D. (1993) : DISCONTINUITY ANALYSIS FOR ROCK ENGINEERING, Chapman & Hall, London.

Vutukuri, V. S. & Lama, R. D. (1978) : HANDBOOK ON MECHANICAL PROPERTIES OF ROCKS, Vol. 4, Trans Tech Publications, Berlin.

148



DESCRIPCION GEOTECNICADE LAS ESTRUCTURAS

Este estándar tiene la designación INBA - LAB - ES por corresponder a información básica, resultante de observaciones sobre probetas de laboratorio, relativa a las estructuras. Se presenta la metodología para describir geotécnicamente las estructuras con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de describir geotécnicamente las estructuras con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este valor en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES







P Persistencia de la estructura

s Espaciamiento medio entre estructuras de la misma familia

R Rugosidad de la estructura

JRC Coeficiente de rugosidad de la estructura

JCS Resistencia en compresión no confinada de la roca de caja

Ja Factor de alteración de la estructura

Jr Factor de rugosidad de la estructura

cJ Cohesión que define la resistencia al corte de la estructura

φJ Angulo de fricción que define la resistencia al corte de la estructura

i Angulo definido por la rugosidad de la caja de la estructura

kN Rigidez normal de la estructura

kT Rigidez tangencial de la estructura

149



4. METODOLOGIA

4.1. Recolectar, para la estructura a describir, la información resultante de la aplicación de los estándares INBA-LAB-ES-01 a 03.

4.2. Evaluar las siguientes propiedades índice de la estructura :

• Tipo de estructura (utilizando la clasificación geológica usual).

• Tipo de roca de caja.

• Características geométricas de la estructura : orientación (valores típicos del manteo y la dirección de manteo, con su rango de incerteza), persistencia (valor típico y tango de incerteza), espaciamiento (valor modal y coeficiente de variación), rugosidad (rango y valor típico), abertura o espesor de relleno (rango y valor típico).

• Tipo de relleno (si corresponde)

• Condición de aguas (rango y condición típica o característica)

• Parámetro JRC (rango y valor típico)

• Parámetro JCS (rango y valor típico)

• Parámetro Ja (rango y valor típico)

• Parámetro Jr (rango y valor típico)

4.3. Evaluar las siguientes propiedades mecánicas de la estructura :

• Resistencia en tracción (valor máximo, mínimo, mediana, desviación estándar y coeficiente de variación).

• Resistencia al corte (ángulo base de fricción, ángulo de fricción, rugosidad, cohesión).

• Características de deformabilidad de la estructura : rigidez normal (kN), rigidez tangencial (kT), características típicas de deformabilidad del material de relleno (si corresponde).

5. ANALISIS Y CALIFICACION GEOTECNICA

Se recomienda calificar la estructura evaluada mediante alguno de los siguientes criterios (obviamente utilizando el más adecuado en cada caso) :

• Brekke & Howard (1973) (rellenos con salbanda arcillosa)• Fecker (1978) (estructuras en roca dura)• ISRM (1978) (sinuosidad y rugosidad, espaciamiento, persistencia, etc.)


Todo lo anterior deberá resumirse en un informe, ojalá de no más de una página, que contenga lo siguiente :

150



• Fotografía a color, con una indicación de escala, de la estructura que se describe.

• Descripción geológica aplicada y que indique al menos el tipo de discontinuidad, si ésta presenta arcillas y/o minerales secundarios de mala calidad geotécnica, espejos de falla (slickensides), y las principales características de la roca de caja. Esta descripción deberá ser breve (no más de 50 palabras), utilizar términos geológicos aceptados internacionalmente (evitar el uso de términos locales) y destacar los aspectos geotécnicamente relevantes.

• Una tabla con las propiedades índice de la estructura : orientación, persistencia, espaciamiento, condición de aguas, parámetro JRC, parámetro JCS, parámetro Ja, Parámetro Jr.

• Un resumen de las características de resistencia de la estructura : resistencia a la tracción, ángulos de fricción (base, peak y residual), ángulo de dilatancia por rugosidad, cohesión (o los parámetros del criterio de Barton-Bandis).

• Un resumen de las características de deformabilidad de la estructura : rigidez normal, rigidez tangencial, características típicas de deformabilidad del material de relleno (si corresponde).

• Comentario respecto al efecto del agua sobre el comportamiento mecánico de la estructura.

7. REFERENCIAS

Brekke, T. & Howard, T.R. (1973) : FUNCTIONAL CLASSIFICATION OF GOUGE MATERIALS FROM SEAMS AND FAULTS IN RELATION TO STABILITY PROBLEMS IN UNDERGROUND OPENINGS, Department of Civil Engineering, University of California, Berkeley.

Fecker, E. (1978) : Geotechnical Description and Classification of Joint Surfaces, Bull. Int. Assoc. Engrg. Geol., Nº 18, pp. 111-120.

ISRM (1978) : Suggested Methods for the Quantitative Description of Discontinuities on Rock Masses, ISRM Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests.

Vutukuri, V. S.; Lama, R. D. (1978) : HANDBOOK ON MECHANICAL PROPERTIES OF ROCKS, Vol. 4, Trans Tech Publications, Berlin.

151




GRUPO 3

CLASIFICACION Y CALIFICACIONGEOTECNICA Y PROPIEDADES

DEL MACIZO ROCOSO


Estándar : INBA - CMR - PR - 01 - 97

EVALUACION DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIONNO CONFINADA DEL MACIZO ROCOSO

Este estándar tiene la designación INBA - CMR - PR por corresponder a información básica para la caracterización del macizo rocoso. Se presenta la metodología para evaluar la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso, con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de evaluar la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este valor en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES

Macizo Rocoso : Se define como macizo rocoso un volumen homogéneo e importante de material, conformado por un conjunto numeroso de bloques de roca “intacta” (1) y por las discontinuidades o estructuras geológicas que definen y delimitan estos bloques. El término “homogéneo” significa que el volumen considerado cumple TODOS los requisitos siguientes :

• Corresponde a una misma unidad litológica (1); vale decir, a un mismo tipo de roca con un mismo tipo y con un mismo grado de alteración (2).

• Presenta un mismo patrón estructural (o sea se ubica dentro de un mismo dominio estructural).

• Presenta un mismo grado de fracturamiento.

Además, este estándar supone que el comportamiento mecánico del macizo rocoso es isotrópico y que no está condicionado por las estructuras de una cierta familia o por discontinuidades con cierta orientación.

Resistencia en Compresión No Confinada del Macizo Rocoso : Corresponde al esfuerzo axial que produciría la falla de un volumen de macizo rocoso en condición de carga axisimétrica y con un esfuerzo de confinamiento igual a la presión atmosférica (o sea sin confinamiento).


• Se tiene un talud en una misma unidad litológica pero que presenta distintos grados de fracturamiento. Este talud NO corresponde a un único macizo rocoso, sino que está compuesto por varios tipos de macizo rocoso (cada tipo asociado a un cierto grado de fracturamiento).

• Se tiene un macizo rocoso que presenta un único sistema de estructuras, por lo que su comportamiento mecánico es claramente anisotrópico y no puede definirse un único valor de su resistencia en compresión no confinada, debido a que ésta dependerá de la orientación relativa entre las estructuras y la dirección de carga. Por lo tanto, este caso NO está considerado en el presente estándar y debe ser tratado en forma particular.

( 1) Ver INBA - LAB - RI - 01 - 97.

( 2) Evidentemente, en una mina puede existir más de una unidad litológica y, en ese caso, se tendrá más de un TIPO de macizo rocoso.

153



• Se tiene un macizo rocoso que presenta 2 sistemas de estructuras con espaciamientos tales que el comportamiento mecánico del macizo rocoso depende de la orientación de la carga respecto a estas estructuras. Por lo tanto, este caso NO está considerado en el presente estándar y debe ser tratado en forma particular (ver Referencias).

• Se conoce el esfuerzo axial que causó la falla de un pilar prismático y de sección transversal rectangular, compuesto por un material que cumple la definición de macizo rocoso. Sin embargo, este esfuerzo NO corresponde exactamente a la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso, debido a que la condición de carga en el pilar no es axisimétrica (3).

• Se tiene un talud en una misma unidad litológica, dentro de un mismo dominio estructural y que presenta un grado de fracturamiento uniforme. Este talud corresponde a un único tipo de macizo rocoso. Además, si no existe un control estructural en la cinemática de la falla que podría tener este talud, entonces SI tiene sentido el definir la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso.

Finalmente, conviene señalar que la definición de macizo rocoso en realidad es relativa al tamaño de la labor que interesa, el que definirá distintos volúmenes de influencia y, por ende, distintos tipos de macizo rocoso, como se ilustra en el esquema de Figura 1 (tomada de Hoek & Brown (1997)).


σCI Resistencia en compresión no confinada de la roca intacta según el criterio de Hoek-Brown

σCM Resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso

σ 1 Esfuerzo principal mayor.

σ3 Esfuerzo principal menor.

( 3) La resistencia de un pilar depende, además de las características del macizo rocoso, de la geometría del pilar (debido a que la distribución de esfuerzos en el cuerpo del pilar depende de esta geometría).

Figura 1 : Esquema idealizado que muestra la variación desde una condición de roca intacta hasta una condición de macizo rocoso muy fracturado, dependiendo de la escala que se considere (tomada de Hoek & Brown (1997)).

ROCA INTACTA( INBA - LAB - RI -01 - 97 )

MACIZO ROCOSO CONDOS SISTEMAS DEESTRUCTURAS

ESPACIADAS(FUERA DE ESTE ESTANDAR)

MACIZO ROCOSO CONUN UNICO

SISTEMA ESTRUCTURAL (FUERA DE ESTE

ESTANDAR)

MACIZO ROCOSOFRACTURADO

(ESTE ESTANDAR)

MACIZO ROCOSOMUY FRACTURADO (ESTE ESTANDAR)

MINERIAA RAJO ABIERTO

MINERIASUBTERRANEA

154



mb Parámetro m del criterio de Hoek-Brown para el macizo rocoso

s Parámetro del criterio de Hoek-Brown para el macizo rocoso

a Parámetro del criterio de Hoek-Brown para el macizo rocoso

GSI Indice de resistencia geológica del macizo rocoso (Hoek et al. (1995))

RMR76 Indice de calidad geotécnica del macizo rocoso definido por Bieniawski (1976)

RMR79 Indice de calidad geotécnica del macizo rocoso definido por Bieniawski (1979)

4. METODOLOGIA

4.1. Determinar claramente el tipo de macizo rocoso cuya resistencia en compresión no confinada se desea definir (4).

4.2. Determinar a que categoría pertenece :

(a) Macizo rocoso masivo o muy poco fracturado

(b) Macizo rocoso fracturado

(c) Macizo rocoso anisotrópico y/o

(d) Macizo rocoso cuyo comportamiento mecánico presenta control estructural

4.3. Evaluar la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso como se indica a continuación.

5. EVALUACION DE LA RESISTENCIA EN COMPRESION NO CONFINADA DEL MACIZO

5.1. Si el macizo rocoso pertenece a las categorías (c) o (d) su resistencia en compresión no confinada dependerá de la dirección de carga. En este caso el presente estándar no es aplicable y en lugar de un único valor, deberá presentarse una tabla y/o un gráfico que muestre la variación de la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso con la dirección de carga, en la forma que describen Hoek & Brown (1980).

5.2. Si el macizo rocoso pertenece a la categorías (a) o (b), entonces su resistencia en compresión no confinada podrá evaluarse por uno de los 2 métodos siguientes :

5.2.1. En base a análisis retrospectivos (back-analysis), si se dispone de suficiente información respecto a las condiciones de borde del caso estudiado. Por ejemplo : si se ha excavado un túnel en un macizo rocoso masivo, el cual es estable pese a que no presenta fortificación alguna, y se conoce el estado tensional in situ; entonces es posible calcular el valor máximo del esfuerzo principal mayor en la periferia del túnel y, dado que éste es estable, suponer que la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso es igual o mayor que este valor máximo.

5.2.1. En base al método generalizado de Hoek-Brown, conforme con lo siguiente :

( 4) Es necesario hacer notar que este estándar supone que la definición espacial de los tipos de macizo rocoso es correcta; vale decir, que cada tipo de macizo rocoso corresponde a una misma unidad litológica, con el mismo tipo y el mismo grado de alteración, dentro de un mismo dominio estructural y con un mismo grado de fracturamiento. Por supuesto, la definición de los distintas tipos de macizo rocoso es responsabilidad de los geólogos e ingenieros geotécnicos de la Mina.

155



1. Determinar el rango de valores de GSI aplicable al macizo rocoso en consideración.

2. Determinar los parámetros mb, s y a que definen la envolvente de falla del macizo rocoso.

3. Generar, utilizando esta envolvente de falla, una serie de unos 8 valores de la resistencia del macizo rocoso para distintas presiones de confinamiento.

4. Gráficar estos puntos en el espacio σ1

- σ3, y realizar un ajuste lineal para obtener la recta que mejor se ajusta, como se ilustra en Figura 2.

5. Determinar la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso como la intersección de esta recta con el eje vertical.

7. PRESENTACION DE RESULTADOS

Todo el proceso anterior de definición de la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente :

• Descripción geotécnica del tipo de macizo rocoso (ver INBA - CMR - CL - 01 - 97), incluyendo a lo menos una fotografía a color con una indicación de escala y, si es conveniente, esquemas ilustrativos.

• Resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso, comentando la forma en que se evaluó este valor.

• Descripción del posible efecto de la saturación del macizo rocoso en su resistencia en compresión no confinada (si hay efecto deberá indicarse la resistencia en condición seca y también en condición saturada).

• Descripción de la probable forma de ruptura (puede incluir esquemas ilustrativos).

• Anexo que incluya el detalle del cálculo desarrollado para evaluar la resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso.

8. REFERENCIAS

Hoek E., Brown E.T. (1980): UNDERGROUND EXCAVATIONS IN ROCK, IMM, London.

Hoek E., Brown E.T. (1997): Practical estimates of rock mass strength. Accepted for publication in the International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences.

Figura 2 : Ajuste de una recta a los puntos generados utilizando la envolvente de falla de Hoek-Brown.

156



EVALUACION DE LA RESISTENCIA EN TRACCIÓNDEL MACIZO ROCOSO

Este estándar tiene la designación INBA - CMR - PR por corresponder a información básica para la caracterización del macizo rocoso. Se presenta la metodología para evaluar la resistencia en tracción del macizo rocoso, con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de evaluar la resistencia en tracción del macizo rocoso con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este parámetro en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES





Además, este estándar supone que el comportamiento mecánico del macizo rocoso es isótropico y que no está condicionado por las estructuras de una cierta familia o por discontinuidades con cierta orientación.

Resistencia en Tracción: Se define como el máximo esfuerzo de tracción que puede soportar el macizo rocoso.


σCI Resistencia en compresión no confinada de la roca intacta según el criterio de Hoek-Brown.

σtm Resistencia en tracción del macizo rocoso.

σCm Resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso.

mi Parámetro m del criterio de Hoek-Brown para la roca intacta.

mb Parámetro m del criterio de Hoek-Brown para el macizo rocoso.

s Parámetro del criterio de Hoek-Brown para el macizo rocoso.

( 1) Ver INBA - LAB - RI - 01 - 97.


157



a Parámetro del criterio de Hoek-Brown para el macizo rocoso.

GSI Indice de resistencia geológica del macizo rocoso (Hoek et al. (1995)).

RMR76 Indice de calidad geotécnica del macizo rocoso definido por Bieniawski (1976).


4. METODOLOGIA

4.3. Determinar claramente el tipo de macizo rocoso cuya resistencia en tracción se desea definir (4).

4.4. Determinar a que categoría pertenece :

(e) Macizo rocoso masivo o muy poco fracturado

(f) Macizo rocoso fracturado

(g) Macizo rocoso anisotrópico y/o

(h) Macizo rocoso cuyo comportamiento mecánico presenta control estructural

4.4. Evaluar la resistencia en tracción del macizo rocoso como se indica a continuación.

5. EVALUACION DE LA RESISTENCIA EN TRACCION DEL MACIZO ROCOSO

5.1. Si el macizo rocoso pertenece a las categorías (c) o (d) su envolvente de falla dependerá de la dirección de carga o del tipo de fallamiento que el control estructural presente. En este caso el presente estándar no es aplicable.

5.2. Si el macizo rocoso pertenece a la categorías (a) o (b), entonces su resistencia en tracción puede ser definida por la metodología propuesta por Hoek & Brown (1997) :

1. Si GSI ≥ 25 puntos, entonces la resistencia en tracción del macizo rocoso queda dada por :

( )( ) )1( 4 2 smm bbcitm +−×= σσ

2. Si GSI < 25 puntos, entonces se puede considerar para efectos prácticos una resistencia en tracción nula para el macizo rocoso.


Todo el proceso anterior de determinación de la resistencia en tracción del macizo rocoso deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente:

• Descripción geotécnica del tipo de macizo rocoso (ver INBA - CMR - CL - 01 - 97), incluyendo a lo menos una fotografía a color una indicación de escala y, si es conveniente, esquemas ilustrativos.


158



• Presentación de los resultados obtenidos.

• Comentarios respecto a la confiabilidad de los resultados obtenidos. De hecho, debe cumplirse que:

)2( tritm σσ ≤

7. REFERENCIAS


159


Estándar : INBA - CMR - PR – 03 - 97

DEFINICION DE LA ENVOLVENTE DE FALLADEL MACIZO ROCOSO

Este estándar tiene la designación INBA - CMR - PR por corresponder a información básica para la caracterización del macizo rocoso. Se presenta la metodología para definir la envolvente de falla del macizo rocoso, con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de definir la envolvente de falla del macizo rocoso con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este parámetro en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES






Envolvente de falla : Corresponde a la curva que define el límite entre la condición de ruptura y de no ruptura del macizo rocoso, usualmente definida en términos de esfuerzos. En otras palabras, si los esfuerzos actuantes en un elemento del macizo rocoso son tales que definen un punto por debajo de la envolvente de falla, entonces dicho elemento no sufre falla; por otra parte, si estos esfuerzos definen un punto en o sobre la envolvente de falla, entonces el elemento considerado no puede soportar dichos esfuerzos y fallará. Para ilustrar esta definición se presentan algunos ejemplos en las figuras de página siguiente, donde :

• En la condición (a) no se produce la falla ni del macizo rocoso ni de la roca intacta.

• En la condición (b) se produce la falla del macizo rocoso pero no de la roca intacta.

• En la condición (c) se produce la falla del macizo rocoso y de la roca intacta.

( 1) Ver INBA - LAB - RI - 01 - 97.


160




σ1

Esfuerzo principal mayor.σ3 Esfuerzo principal menor.σCI Resistencia en compresión no confinada de la roca intacta según el criterio de Hoek-

Brown.

σ tm Resistencia en tracción del macizo rocoso.

σCm Resistencia en compresión no confinada del macizo rocoso.

mi Parámetro m del criterio de Hoek-Brown para la roca intacta.

mb Parámetro m del criterio de Hoek-Brown para el macizo rocoso.

s Parámetro del criterio de Hoek-Brown para el macizo rocoso.

a Parámetro del criterio de Hoek-Brown para el macizo rocoso.




4. METODOLOGIA

4.1. Determinar claramente el tipo de macizo rocoso cuya envolvente de falla se desea definir (4).4.2. Determinar a que categoría pertenece :

(i) Macizo rocoso masivo o muy poco fracturado

(j) Macizo rocoso fracturado

(k) Macizo rocoso anisotrópico

(l) Macizo rocoso cuyo comportamiento mecánico presenta control estructural


ROCA INTACTA

ROCA INTACTA

MACIZO ROCOSO

MACIZO ROCOSO

A

AB

B

C

ENVOLVENTE DE FALLA DEFINIDAEN TERMINOS DE LOS ESFUERZOS

PRINCIPALES EN EL ELEMENTO.

ENVOLVENTE DE FALLA DEFINIDAEN TERMINOS DE LOS ESFUERZOS

NORMAL Y DE CORTE EN EL PLANODE FALLA.

C

Figura 1 : Ejemplo ilustrativo del concepto de envolvente de falla.

161



4.5. Definir la envolvente de falla como se indica a continuación.

5. DEFINICION DE LA ENVOLVENTE DE FALLA

5.1. Si el macizo rocoso pertenece a las categorías (c) o (d) su envolvente de falla dependerá de la dirección de carga o del tipo de fallamiento que el control estructural presente. En este caso el presente estándar no es aplicable.

5.2. Si el macizo rocoso pertenece a la categorías (a) se propone, en forma tentativa, definir su envolvente de falla según el criterio de Hoek-Brown como si se tratara de roca intacta pero considerando que la resistencia para una presión de confinamiento dada es el 70% de la de la roca intacta (o sea se usan los resultados de ensayos triaxiales pero suponiendo que σ 3 = σ3 y σ1 = 0,7× σ1 ).

5.3. Si el macizo rocoso pertenece a la categorías (b) su envolvente de falla deberá definirse según el criterio generalizado de Hoek-Brown, conforme con lo expuesto por el Profesor Hoek en el Primer Taller Geotécnico Interdivisional.


Todo el proceso anterior de definición de la envolvente de falla del macizo rocoso deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente:


• Presentación de los resultados obtenidos, incluyendo un gráfico de la envolvente de falla del macizo rocoso y de la roca intacta.

• Comentarios respecto a la confiabilidad y aplicabilidad de la envolvente de falla (por ejemplo, si se produce una degradación de la calidad del macizo rocoso por efecto de las tronaduras, la envolvente de falla propuesta podría dejar de ser aplicable).

7. REFERENCIAS


162



EVALUACION DE LA DEFORMABILIDAD DELMACIZO ROCOSO

Este estándar tiene la designación INBA - CMR - PR por corresponder a información básica para la caracterización del macizo rocoso. Se presenta la metodología para evaluar la deformabilidad del macizo rocoso, con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de evaluar la deformabilidad del macizo rocoso con un grado de calidad y precisión tal que permita, para los estándares actuales de la industria, el uso de este parámetro en forma confiable en los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES






Deformabilidad: Se considera que la deformabilidad del macizo rocoso puede definirse como si se tratara de un material homogéneo, isótropo y elástico, mediante 2 parámetros : el módulo de deformabilidad, ERM , y la razón de Poisson, ν RM.


σCI Resistencia en compresión no confinada de la roca intacta según el criterio de Hoek-Brown.


ERM Modulo de deformabilidad del macizo rocoso.

νRM Razón de Poisson del macizo rocoso.

4. METODOLOGIA

( 1) Ver INBA - LAB - RI - 01 - 97.


163



4.5. Determinar el modulo de deformabilidad y la razón de Poisson de la roca intacta.

4.6. Determinar el largo de valores de GSI para el macizo rocoso en estudio.

4.6. Determinar la deformabilidad del macizo rocoso como se indica a continuación.

5. EVALUACION DE LA DEFORMABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO

5.4. Si el macizo rocoso puede suponerse con comportamiento isotrópico, este estándar es aplicable. En caso contrario deberá evaluarse con mayor detalle la deformabilidad del macizo rocoso.

5.5. Si este estándar es aplicable, el modulo de deformabilidad del macizo rocoso puede evaluarse como sigue :

• Si σci > 100 MPa, entonces EMR puede evaluarse como :

)1( 10 40

10

−

=GSI

RME

• Si σci < 100 MPa, entonces EMR puede evaluarse como :

)2( 10 100

40

10

−

×=GSI

ciRME

σ

5.6. Si este estándar es aplicable, y la razón de Poisson del macizo rocoso deberá evaluarse con criterio, considerando que debería ser algo mayor que la de la roca intacta.


Todo lo anterior deberá resumirse en un informe que contenga lo siguiente :


• Presentación de los resultados obtenidos y comentarios respecto a su confiabilidad y grado de aplicabilidad. De hecho debe cumplirse con el hecho de que la roca intacta es menos deformable que el macizo rocoso.

7. REFERENCIAS


164


Estándar : INBA - CMR - CL - 01 - 97

DESCRIPCION GEOTECNICA DE MACIZOS ROCOSOS

Este estándar tiene la designación INBA - CMR - CL por corresponder a información básica para la caracterización geotécnica del macizo rocoso. Se presenta una metodología para describir geotécnicamente el macizo rocoso, con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

1. PROPOSITO

Se especifica la forma de describir el macizo rocoso, de manera tal que el mismo pueda ser calificado y clasificado geotécnicamente según los estándares actuales de la industria, para los análisis y diseños geotécnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de CODELCO-CHILE.

2. DEFINICIONES





Descripción Geotécnica : Descripción de todas aquellas características del macizo rocoso necesarias para lograr un buen entendimiento de su condición y probable comportamiento mecánico y/o hidráulico. Esta descripción puede ser puramente cualitativa, pero es más útil si se apoya en algunas evaluaciones cuantitativas ( ej. valores modales o típicos para la persistencia, espaciamiento, etc. de las estructuras ).


C b : Factor de ajuste por daño por tronadura.

C o : Factor de ajuste por orientación de la estructuras.

C o : Factor de ajuste por efecto de los esfuerzos en el macizo rocoso.

C w : Factor de ajuste por intemperización.

Dip : Manteo de una estructura.

DipDir : Dirección de manteo de una estructura.

FF : Frecuencia de fracturas por metro lineal.

GSI : Indice Geológico de Resistencia (Geological Strength Index).

IRS : Resistencia en compresión no confinada de la roca intacta (Intact Rock Strength).

( 1) Ver INBA - LAB - RI - 01 - 97.


165



Ja : Parámetro que describe la condición de las estructuras y su relleno.

Jr : Parámetro que define la rugosidad de las estructuras.

Jn : Parámetro asociado al número de sets estructurales en el macizo rocoso.

Jw : Parámetro asociado a la condición de aguas en el macizo rocoso.

n : Porosidad de la roca.

Q : Indice de calidad geotécnica definido por Barton et al. (1974).

MRMR : Valor modificado o ajustado del índice RMR de Laubscher.

RQD : Indice de designación de la calidad de la roca (Rock Quality Designation).

RMR : Indice de calidad del macizo rocoso de Bieniawski o de Laubscher.

s : Espaciamiento entre las estructuras presentes en el macizo rocoso.

SRF : Factor de reducción de esfuerzo de Barton (Strength Reduction Factor).

4. METODOLOGIA

La descripción geotécnica de un macizo rocoso debe incluir información básica relativa a la roca intacta, las estructuras y el macizo rocoso propiamente tal : litología, mineralización, tipo y grado de alteración, peso unitario y porosidad de la roca intacta, características de las estructuras, condición de aguas, etc.

Una vez descrito el macizo rocoso es posible seleccionar y utilizar, según las particulares necesidades de cada División, un método de calificación y clasificación geotécnica de macizos rocosos. Por lo tanto, la descripción geotécnica del macizo rocoso debe ser tal que permita el empleo de cualquier método de clasificación (o sea, debe contener toda la información básica que requieren los distintos métodos actualmente en uso).

Para lograr esto, se propone incluir al menos la siguiente información :

• Descripción geológico-geotécnica de la roca intacta (litología, mineralización, tipo y grado de alteración).

• Propiedades índice de la roca intacta (peso unitario, porosidad, clasificación según su resistencia y módulo relativo).

• Propiedades mecánicas de la roca intacta (resistencia en compresión no confinada, resistencia en tracción, etc.).

• Características del dominio estructural y de los sets estructurales presentes (número, orientación, persistencia, espaciamiento, tipo de relleno, rugosidad, condición de aguas, etc.).

• Características del arreglo de bloques que componen el macizo rocoso (frecuencia de fracturas, forma predominante de los bloques, tamaños máximo y modal, etc.).

• Condición de aguas en el macizo rocoso.

• Estado tensional in situ en el sector considerado.Respecto a esto puede recomendarse lo siguiente :

166



Descripción de la roca intacta : La descripción de la litología debe ser acorde a los estándares internacionales (por ejemplo : Pórfido Este, nombre local que designa a una granodiorita - monzonita con textura porfídica, conformada por fenocristales de plagioclasa, feldespato potásico, biotita y cuarzo, en una masa fundamental cuarzo-feldespática microgranular). En relación a la alteración hidrotermal, es fundamental el reconocer el tipo y grado de intensidad con que se presenta en la litología asociada.

Propiedades índice de la roca intacta : La descripción debe incluir al menos el peso unitario, la porosidad y la clasificación según su resistencia y módulo relativo (ver Estándar INBA-LAB-RI-05-97).

Propiedades mecánicas de la roca intacta : La descripción debe incluir al menos la resistencia en compresión no confinada y en tracción (ver Estándares INBA-LAB-RI-01-97 e INBA-LAB-RI-02-97). Si este valor se evalúa en terreno, se recomienda utilizar os criterios que se presentan en Tabla 1.

Tabla 1ESTIMACIÓN EN TERRENO DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIÓN UNIAXIAL

Clase (a)Calificación de la

roca según su resistencia

Resistencia uniaxial( MPa )

Indice de carga

puntual( MPa )

Estimación en terrenode la resistencia Ejemplos

R6 Extremadamente Resistente

> 250 > 10Golpes de martillo geológico sólo causan descostramientos super-ficiales en la roca.

Basalto fresco, chert, diabasa, gneiss, granito, cuarcita.

R5 Muy Resistente 100 – 250 4 – 10Un trozo de roca requiere varios golpes de martillo geológico para fracturarse.

Anfibolita, arenisca, basalto, gabro, gneiss, granodiorita, caliza, mármol, riolita, toba.

R4 Resistente 50 – 100 2 – 4Un trozo de roca requiere más de un golpe con el martillo geológico para fracturarse.

Caliza, mármol, filitas, arenisca, esquistos, pizarras.

R3 Moderadamente Resistente

25 – 50 1 – 2

Un trozo de roca puede fracturarse con un único golpe del martillo geológico, pero no es posible descostrar la roca con un cortaplumas.

Arcillolita, carbón, concreto, esquistos, pizarras, limolitas.

R2 Débil 5 – 25

(b)

Un golpe con la punta del martillo geológico deja una indentación superficial. La roca puede ser descostrada con una cortaplumas pero con dificultad.

Creta, sal mineral, potasio.

R1 Muy Débil 1 – 5

La roca se disgrega al ser golpeada con la punta del martillo geológico. La roca puede ser descostrada con un cortaplumas.

Roca muy alterada o muy meteorizada.

R0Extremadamente

Débil 0,25 – 1 La roca puede ser indentada con la uña del pulgar.

Salbanda arcillosa dura.

(a) Clases según Brown [2].

(b) Para rocas con una resistencia en compresión uniaxial menor que 25 MPa los resultados del ensayo de carga puntual son poco confiables.

Características del dominio estructural: La descripción debe incluir el número de sets, y para cada uno de ellos la siguiente información : orientación (valores típicos y rangos de error del manteo y la dirección de manteo), persistencia (valor modal e incerteza), espaciamiento (valor modal e incerteza), tipo de estructura en cada set (fallas, vetillas, etc.), tipo(s) de relleno(s) asociado(s) a cada set y sus características (potencia, material(es) constitutivo(s), condición de humedad, estimación de la resistencia), tipo de terminación típica de cada set (en roca, en otras estructuras, etc.), sinuosidad y rugosidad características de cada set. Respecto a la sinuosidad y rugosidad, cabe señalar que en rigor son conceptos similares aplicados a diferente escala, como se ilustra en el esquema siguiente.

167



SINUOSIDAD RUGOSIDAD

ESCALA :Banco

Caja de Galería0,2 m

Estructura

Escalonada

Rugosa

Lisa

Cizallada

Sinuosa

Rugosa

Lisa

Cizallada

Plana

Rugosa

Lisa

Cizallada

Características del arreglo de bloques que conforma el macizo rocoso: La descripción debe incluir el índice RQD, la frecuencia de fracturas y una descripción de la forma típica de los bloques y sus tamaños máximo y modal. Para el índice RQD se recomienda utilizar la clasificación de Tabla 2, y en lo que se refiere a la frecuencia de fracturas, la que se indica en Tabla 3.

Tabla 2CALIFICACION GEOTECNICA DEL

MACIZO ROCOSO SEGUN SU RQD

Tabla 3CALIFICACION DEL MACIZO ROCOSO

SEGUN SU GRADO DE FRACTURAMIENTO

Indice RQD (%)Calificación de la

Calidad Geotécnica del Macizo Rocoso

Frecuencia de Fracturas, FF

(fract./m)

Calificación delMacizo Rocoso

90 a 100 EXCELENTE < 2 Muy Masivo

75 a 90 BUENA 2 a 5 Masivo

50 a 75 REGULAR 6 a 10 Masivo a Fracturado

25 a 50 MALA 11 a 15 Fracturado

0 a 25 MUY MALA 16 a 20 Muy Fracturado

> 20Extremadamente

Fracturado

Condición de aguas: La descripción de la condición de aguas en el macizo rocoso debe considerar el hecho que las estructuras son vías preferenciales de percolación, para lo cual se recomienda utilizar la clasificación que se indica en Tabla 4 de página siguiente.

Tabla 4CLASIFICACION DE LA CONDICIÓN DE AGUAS EN ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS

(Tomado de Brown (1981))

ESTRUCTURAS SIN RELLENO ESTRUCTURAS CON RELLENO

168



Clase Descripción Clase Descripción

I – LLa estructura se observa trabada y sellada, por lo que parece poco probable el flujo de agua a través de ella

I – R

El material de relleno esta muy consolidado y seco, por lo que su conductividad hidráulica puede suponerse muy baja y la ocurrencia de flujos de agua es poco plausible

II – LLa estructura se observa seca y sin evidencia de haber permitido el flujo de agua

II – R El material de relleno se observa húmedo, pero no hay flujo de agua

III – LLa estructura esta seca pero se aprecia evidencia de la ocurrencia previa de flujo de agua (ej. pátinas de óxidos)

III – R El material de relleno esta húmedo y se observan goteos de agua

IV – L La estructura se observa húmeda, pero no hay flujo de agua IV – R

El material de relleno muestra signos de lavado y hay flujo de agua (describir el gasto en lt/min)

V – LLa estructura muestra percolación o goteo de agua, pero no se observa una condición de flujo continuo

V – R

El material de relleno ha sido lavado totalmente en algunos sectores y se observa un notorio flujo de agua (describir el gasto en lt/min y estimar la presión)

VI – LLa estructura permite un flujo continuo de agua (describir el gasto en lt/min y estimar la presión)

VI - R

El material de relleno ha sido lavado totalmente. Se observa un flujo notorio y muchas veces con presiones importantes, especialmente en las primeras exposiciones (describir el gasto en lt/min y estimar la presión)

Estado de esfuerzos in situ : Si no se dispone de información referente al estado tensional in situ en el sector en consideración se recomienda, en forma preliminar, utilizar la Tabla 5 para estimaciones preliminares de esta condición.

Tabla 5ESTIMACION DEL ESTADO TENSIONAL IN SITU

Profundidad Esfuerzo Vertical Nivel de Esfuerzo

< 200 m σ v < 6 MPa Muy Bajo

200 a 400 m 6 a 12 Bajo

400 a 600 m 12 a 18 Medio

600 a 1000 m 18 a 30 Alto

> 1000 > 30 Muy Alto

5. SISTEMAS DE CLASIFICACION GEOTECNICA DE MACIZOS ROCOSOS

Actualmente las Divisiones de CODELCO-CHILE utilizan diversos sistemas de clasificación y calificación geotécnica de macizos rocosos. En Tabla 6 se presenta una comparación de estos sistemas, y las escalas de calidad usadas por estos sistemas se resumen en Tabla 7.

Tabla 6COMPARACIÓN ENTRE LOS MÉTODOS DE CALIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN GEOTÉCNICA

Parámetro Geotécnico Sistema de Clasificación Geotécnica

169



Bieniawski(1976)RMR

Barton et al.(1974)

Q

Laubscher(1994)MRMR

Hoek et al.(1995)

GSI

Resistencia de laRoca intacta

σ ciSi

( 0 a 15 ) Si ( SRF ) (+)( 1 a 10 )

Si ( IRS )( 1 a 20 )

σti

Características delMacizo Rocoso

RQD Si( 3 a 20 )

Si( 0 a 100 )

FF Si (*)( 0 a 40 )

Grado de Blocosidad

Si(según una descripción cualitativa)

Sistemas Estructuralespresentes en elMacizo Rocoso

Numero deSistemas

Si ( Jn )( 0,5 a 20 )

Si (*)( 0 a 40 )

s Si( 5 a 30 )

Orientación de las estructuras

Si (como factor de

ajuste o corrección)

Si(escoge el

sistema más desfavorable)

Si(como factor de ajuste o corrección)

Condiciónde las

Estructuras

Sinuosidad (escala mayor) Si0

a 25

Si

4 a 20

Si(según una descripción cualitativa)

Rugosidad (escala menor) Si Si ( Jr )( 0,5 a 5 )

Si

Alteración de la roca de caja

SiSi ( Ja )

( 0,75 a 20 )

Si

Tipo de relleno SiSi

Apertura (espesor) SiPersistencia (continuidad) Si

Condición de Esfuerzos Si ( SRF ) (+)( 1 a 10 )


Condición de Aguas Si( 0 a 10 )

Si ( Jw )( 0,05 a 10 )

Si(al calificar la cond. de las estructuras)

Daño por Tronadura

Si(como factor de

ajuste o corrección

propuesto por Romana)


Presenta sugerencias al

respecto

Notas :

1 Hoek et al. (1995) consideran que el efecto del agua debe incluirse explícitamente en los análisis geotécnicos (por ejemplo, mediante un nivel freático), por lo que la clasificación geotécnica del macizo rocoso debe suponer que éste está seco si será utilizada para evaluar las propiedades mecánicas del macizo rocoso. Estos autores incorporan posteriormente las características de la roca intacta, al evaluar las propiedades del macizo rocoso como una función de las propiedades de la roca intacta ( mi y σ ci ) y de la calidad geotécnica del macizo rocoso (expresada en términos de GSI).

2 El método de Laubscher permite considerar los parámetros RQD y s en vez del número de sistemas estructurales y el parámetro FF; sin embargo, esta última opción es la más utilizada en la práctica.

TABLA 7ESCALAS DE CALIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE CLASIFICACIÓN GEOTÉCNICA

Indice Rango Clase Calidad Geotécnica Método

RMR 0 a 20 V Muy Mala

170



21 a 40 IV Mala

41 a 60 III Regular

61 a 80 II Buena

81 a 100 I Muy Buena

RMR

0 a 105

BMuy Mala

Laubscher (1976,90,94), desarrollado en Africa del Sur como una modifica-ción del método de Bie-niawski para ser aplicado a la minería subterránea (Haines (1980) lo adapta a rajos).

11 a 20 A

21 a 304

BMala

31 a 40 A

41 a 503

BRegular

51 a 60 A

61 a 702

BBuena

71 a 80 A

81 a 901

BMuy Buena

91 a 100 A

GSI

0 a 20 V Muy MalaHoek et al. (1995), desa-rrollado para evaluar la resistencia del macizo rocoso.

21 a 40 IV Mala

41 a 60 III Regular

61 a 80 II Buena

81 a 100 I Muy Buena

Q

< 0,01 Excepcionalmente MalaBarton et al. (1974), de-sarrollado en los países escandinavos para túne-les y cavernas en rocas competentes

0,01 a 0,1 Extremadamente Mala

0,1 a 1 Muy Mala

1 a 4 Mala

4 a 10 Regular

10 a 40 Buena

40 a 100 Muy Buena

100 a 400 Extremadamente Buena

400 a 1000 Excepcionalmente Buena

Dado que el método de Hoek et al. (1995) es el más reciente, en páginas siguientes se presentan las tablas que resumen dicho método de calificación geotécnica de macizos rocosos.

Tabla 8 : CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL MACIZO ROCOSO SEGÚN EL GRADO DE TRABAZÓN DE LOS BLOQUES O TROZOS DE ROCA Y LA CONDICIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES (1)

( 1) En versiones anteriores de esta tabla se utilizaron los términos FRACTURADO Y CIZALLADO (BLOCKY/SEAMY) y MOLIDO (CRUSHED), siguiendo la terminología usada por Terzaghi [9]. Sin embargo, estos términos han provocado confusión y los mismos han sido reemplazados, en esta tabla, por FRACTURADO Y PERTURBADO (BLOCKY/DISTURBED), que refleja en mejor forma el aumento de mobilidad de un macizo rocoso que ha sufrido plegamientos y/o fallamientos, y DESINTEGRADO (DISINTEGRATED), que incluye un mayor rango de tamaños y formas

171



Tabla 9 : Estimación del Indice Geológico de resistencia, GSI, en base a una Descripción Geológica del Macizo Rocoso

de clastos o trozos de roca.

DIS

MIN

UY

E L

A T

RA

BA

ZO

N D

E L

OS

BLO

QU

ES

DE

RO

CA






















MU

Y B

UE

NA

Su

per

ficie

s ru

gos

as

y de

ca

jas

fres

cas

(sin

señ

ale

s de

inte

mp

eriz

ació

n ni

de

alte

raci

ón)

BU

EN

AS

upe

rfic

ies

rug

osa

s, c

ajas

leve

men

te in

tem

peri

zad

asy/

o al

tera

das,

con

pát

inas

de

óxi

do

de h

ierr

o

RE

GU

LAR

Su

perf

icie

s lis

as,

caja

s m

oder

adam

ente

inte

mp

eriz

adas

y/o

alte

rada

s

MA

LAS

upe

rfic

ies

lisas

y c

iza

llada

s, c

aja

s in

tem

periz

ada

s y/

oal

tera

das,

con

rel

leno

s de

frag

men

tos

gra

nul

ares

y/o

arci

lloso

s fir

me

s

MU

Y M

ALA

Su

perf

icie

s lis

as y

ciz

alla

das,

caj

as

muy

inte

mpe

riza

das

y/o

alte

rada

s, c

on r

elle

nos

arc

illos

os b

land

os

CO

ND

ICIO

N D

E L

AS

DIS

CO

NT

INU

IDA

DE

S

C A R A C T E R I S T I C A S D E L M A C I Z O R O CO S OP A R A E V A L U A R S U R E S I S T EN C I A

B a s á n d o s e e n l a a p a r i e n c i a d e l a f l o r a m i e n t o d e r o c a ,e s c o j a l a c a t e g o r í a q u e , s e g ú n s u c r i t e r i o , m e j o r d e s -c r i b e l a c o n d i c i ó n “t í p i c a ” d e l m a c i z o r o c o s o i n s i t u e nc o n d i c i ó n n o p e r t u r b a d a . N o t e q u e s u p e r f i c i e s e x -p u e s t a s d e r o c a q u e h a n s i d o g e n e r a d a s p o r t r o n a d u r ap u e d e n d a r u n a i m p r e s i ó n e r r ó n e a d e l a c a l i d a d d e l ar o c a s u b y a c e n t e . P u e d e s e r n e c e s a r i o c o n s i d e r a r a l g ú na j u s t e p o r t r o n a d u r a , y u n e x a m e n d e t e s t i g o s d e s on -d a j e s y / o s u p e r f i c i e s d e f i n i d a s c o n p r e c o r t e o t ro -n a d u r a s a m o r t i g u a d a s p u e d e a y u d a r e n l a d e f i n i c i ó n d ee s t e a j u s t e . E s t a m b i é n i m p o r t a n t e e n t e n d e r q u e e lc r i t e r i o d e H o e k - B r o w n s o l o d e b e a p l i c a r s e a m a c i z o sr o c o s o s e n q u e e l t a m a ñ o d e l b l o q u e “t í p i c o ” e s p e -q u e ñ o c o n r e s p e c t o a l t a m a ñ o d e l a e x c a v a c i ó n c o n s i -d e r a d a .

D / M MD / MD / RD / BD / M B

F P / M B

F F / M B

F B / M B

F P / B

F F / B

F B / B

F P / R

F F / R

F B / R

F P / M

F F / M

F B / M

F P / M M

F F / M M

F B / M M

172



6. EJEMPLO DE DESCRIPCION GEOTECNICA DE UN MACIZO ROCOSO

• Litología : Intrusivo de composición granodiorítica-monzonítica con textura porfídica, conformada por fenocristales de plagioclasa, feldespato potásico, biotita y cuarzo, en una masa

DIS

MIN

UY

E L

A T

RA

BA

ZO

N D

E L

OS

BLO

QU

ES

DE

RO

CA

8 0

7 0

6 0

5 0

4 0

3 0

2 0

1 0






















MU

Y B

UE

NA

Su

perf

icie

s ru

gos

as

y de

ca

jas

fres

cas

(sin

señ

ale

s de

inte

mp

eriz

ació

n n

i de

alte

raci

ón)

BU

EN

AS

upe

rfic

ies

rug

osa

s, c

ajas

leve

men

te in

tem

peri

zad

asy/

o al

tera

das,

con

pát

inas

de

óxi

do d

e h

ierr

o

RE

GU

LAR

Su

perf

icie

s lis

as, c

aja

s m

oder

ada

men

te in

tem

per

izad

asy/

o al

tera

das

MA

LAS

upe

rfic

ies

lisas

y c

iza

llada

s, c

aja

s in

tem

periz

ada

s y/

oal

tera

das,

con

rel

leno

s de

frag

men

tos

gra

nula

res

y/o

arci

lloso

s fir

me

s

MU

Y M

ALA

Su

perf

icie

s lis

as y

ciz

alla

das,

caj

as

muy

inte

mpe

riza

das

y/o

alte

rada

s, c

on r

elle

nos

arci

lloso

s bl

ando

s

CO

ND

ICIO

N D

E L

AS

DIS

CO

NT

INU

IDA

DE

S


D e l o s c ó d i g o s d e l e t r a q u e d e s c r i b e n l a e s t r u c t u r a d e l m a c i z o r o c o s o y l a c o n d i c i ó n d e l a s d i s c o n t i n u i d a d e s ( e n T a b l a 4 ) , s e l e c c i o n e e l c u a d r o a p r o p i a d o e n e s t a t a b l a . E s t i m e e l v a l o r t í p i c o d e l I n d i c e G e o l ó g i c o d e R e s i s t e n c i a , , d e l o s c o n t o r n o s q u e m u e s t r a l a t a b l a . N o t r a t e d e o b t e n e r u n m a y o r g r a d o d e p r e c i s i ó n . I n d i c a r u n r a n g o d e v a l o r e s p a r a , p o r e j e m p l o d e 3 6 a 4 2 , e s m á s r e a l i s t a q u e i n d i c a r u n ú n i c o v a l o r , p o r e j e m p l o 3 8 .

G S I

G S I

173



fundamental cuarzo-feldespática microgranular. Esta unidad se denomina Pórfido Este, y es parte del complejo intrusivo Pórfido Chuqui.

• Tipo y Grado de Alteración : La unidad litológica Pórfido Este se presenta afectada por una alteración (tardimagmática) del tipo Potásica, la cual se manifiesta por la presencia de megacristales de feldespato potásico, venillas de cuarzo con halo alcalino, venillas de feldespato potásico y venillas de biotita fina. Su desarrollo se presenta en un grado intenso, y no degrada la calidad geotécnica de la roca original. En general el comportamiento mecánico de está unidad es bueno, manifestando inestabilidades por la ocurrencia de cuñas y zonas de alto fracturamiento.

• Propiedades de la Roca Intacta :

- Porosidad : 0.34% a 2.39%, con una media de 1.01%.

- Peso Unitario : 2.63 a 2.55 ton/m3, con una media de 2.60 ton/m3.

- Resistencia en Compresión no Confinada : 55 a 97 MPa, con una media de 70 MPa.

- Comentario : Para obtener un especie de mano de esta unidad litológicas se requiere de varios golpes de martillo.

• Características del Macizo Rocoso : Macizo rocoso fracturado, con bloques irregulares a cúbicos de tamaños típicos de 0.3 m x 0.5 m, y máximos de 10 m3. Los bloques se presentan en general bien trabados ( no es posible desprender con facilidad un bloque del conjunto con un golpe de martillo geológico). La pared presenta afloramientos de agua a partir de estructuras y no se aprecia un contenido importante de finos arcillosos. Se observan fallas mayores asociando halos de alteración sericítica con un espesor máximo de 5.0 m, y espesores promedios de 2.0 m. Fallas menores en general son comunes en un espaciamiento de 24 m, asociando halos de fracturamiento centimétricos. En fotografía lateral se muestra el aspecto típico de este macizo rocoso.

• RQD y Grado de Fracturamiento : El RQD se encuentra en el rango de 50 a 75, y el grado de fracturamiento varía de 10 a 15 fract./m.

• Estructuras : El sector que interesa se ubica en el Dominio Estructural Balmaceda, con las siguientes características :

Sistema : SP1A SP1BManteo : 73º ± 5º 76º ± 5ºDirección de manteo : 187 ± 10º 355º ± 10ºPersistencia : 60 m ± 15 m 60 m ± 15 mEspaciamiento : 5 m ± 1 m 5 m ± 1 m

174



Sinuosidad : Planas PlanasRugosidad : Lisas LisasRellenos : Pátinas de arcilla Pátinas de arcilla

Secas SecasBaja resistencia Baja resistencia

• Condición de aguas : El sector está seco.

• Estado tensional : Bajo.

7. REFERENCIAS

Barton N., Lien R. and Lunde J. (1974): Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support, Rock Mech., Vol. 10, pp 1-54.

Bieniawski (1976) : Rock mass classification in rock engineering. In Proc. Symp. Exploration for Rock Eng., Vol. 1, pp 97-106. Balkema, Rotterdam.

Bieniawski (1989) : ENGINEERING ROCK MASS CLASSIFICATION. Wiley, New York.

Laubscher (1977) : Geomechanics classification of jointed rock masses - Minning applications. Trans. Inst. Min. Metall. (Sec. A), Vol. 86

Laubscher (1990) : A geomechanics classification system for the rating rock mass in mine design. J. S. Afr. Inst. Min. Metall. Vol.90 , Nro.10, pp 257-273.

Hoek , E. and Brown, E.T. (1988) : The Hoek-Brown failure criterion-a 1988 up-date. Proc. 15th

Canadian Rock. Mech. Symp. , Toronto.

Hoek , E. & Brown, E. (1997). Practical Estimates of Rock Mass Strength. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences.

Karzulovic A., (1996) : EVALUACIÓN GEOTÉCNICA DE LA CONDICIÓN ACTUAL DEL TÚNEL DE CHACABUCO, Informe Técnico.

Karzulovic l., (1997).- MEDICIÓN DEL PARÁMETRO FF; MÉTODOS Y RECOMENDACIONES. Taller de Título ll. Departamento de Geología. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Universidad de Chile.

175


Proposición de Estándar

DESCRIPCION DEL DAÑO INDUCIDO EN EL MACIZOROCOSO POR LAS FAENAS DE TRONADURA

1. PROPOSITO

Se propone una metodología para la descripción del daño inducido en el macizo rocoso por las faenas de tronadura.

2. DEFINICIONES

Daño en el Macizo Rocoso : Se define como daño inducido en el macizo rocoso al cambio experimentado desde condiciones de no perturbación a aquellas, generadas por el incremento del fracturamiento a partir de la generación de nuevas grietas, y la abertura de aquellas preexistentes, inducidas por los procesos mineros, condiciones de esfuerzo y mecanismo de deformabilidad.

3. PROCEDIMIENTO DE DESCRIPCIÓN.

OBJETIVO.

Para describir el Daño al Macizo Rocoso es necesario el generar información básica que permita el determinar un nivel de fracturamiento del macizo rocoso en condiciones no perturbadas. Para este objetivo se definen fundamentalmente dos fuentes de generación de información, que corresponden a sondajes con descripción geotécnicas y a métodos de prospección geofísica.

METODOLOGIA.

El procedimiento de determinación de la condición del macizo rocoso no perturbado a partir de información de sondajes, está basado fundamentalmente en el definir cambios esenciales en los niveles de fracturamiento.

Este tipo de determinación debe de ser cuidadosamente evaluada y correlacionada con otros comportamientos que permitan validarla. Debe aclararse que esta proposición no significa el establecer un nuevo tipo de sondaje geotécnico, si no que define un procedimiento nuevo de análisis de información de sondajes.

Si consideramos la información de sondajes disponible, producto de la exploración de nuevos sectores, efectuados en cualquier tiempo, y en ellos realizamos un retroanálisis de los niveles de fracturamiento definidos en esa oportunidad, tenemos la oportunidad de compararlos con algún nivel de explotación ya alcanzado, y así estaríamos en condiciones de evaluar el daño inducido al macizo rocoso por el desarrollo minero. El procedimiento de evaluación considera lo siguiente

• Determinar claramente el macizo rocoso que se quiere evaluar.

• Definir, a partir de la información disponible de sondajes, los rangos de isofracturamiento que permitan reconocer cambios significativos en su comportamiento.

• Relacionar cambios significativos de los rangos de fracturamiento con la profundidad a los cuales ocurre.

4. ANALISIS Y EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS.

176



Los resultados obtenidos deberán analizarse y evaluarse cuidadosamente para verificar la calidad y confiabilidad de los mismos. Para esto se recomienda proceder de la siguiente manera:

• Verificar que los rangos definidos sean los adecuados para la determinación de cambios relevantes en el comportamiento del fracturamiento.

• Verificar que el rango de profundidad al cual se relacionan los cambios sea consecuente con el macizo rocoso a evaluar.

• Preparar para cada sondaje considerado, un histograma que permita definir la profundidad del cambio.

• Preparar con la información de profundidad de cambio, un histograma que permita definir su comportamiento estadístico.

• Si el comportamiento estadístico define la ocurrencia de un nivel de profundidad de cambio en un rango de variación razonable, éste podría utilizarse como límite para evaluar la condición de fracturamiento de un macizo rocoso no perturbado.

• Con la finalidad de conocer el actual estado del macizo rocoso a evaluar, se requiere el realizar levantamientos del grado de fracturamiento que presenta el macizo rocoso. Este información es básica para la determinación del daño a los taludes a partir de la comparación de los niveles de fracturamiento definidos a un nivel de macizo no perturbado.

En los siguientes cuadros se muestra el análisis de información de fracturamientos que se realiza en sondajes de Mina Chuquicamata para definir el nivel de fracturamiento de macizos rocosos no perturbados.

PRESENTACION DE LOS RESULTADOS

Los resultados de estos análisis deberán de resumirse de acuerdo a la siguiente proposición:

MACIZO ROCOSO RQD (%) RQD Cualitativo FF (N/m) del

Sondaje.

FF (N/m) del Macizo Rocoso no Perturbado

Variación de Nº de Fracturas

Variación Porcentual de Nº de

FracturasGranodiorita 60 Moderado 10-12 7 3-5 + 42 % - 71 %

Diorita 75 Bueno 12-15 5 7-10 + 140 % - 200 %

5. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN DEL DAÑO AL MACIZO ROCOSO A PARTIRDE METODOS GEOFÍSICOS.

• Identificar claramente el Macizo Rocoso a evaluar.

• Determinar la velocidad sónica de la roca intacta VPL mediante test de laboratorio.

177



Sondaje : CH3960 Z0-S0Profundidad VALOR FF

[m] FF AJUSTE14.0 22 2526.0 6 1038.0 3 550.0 3 562.0 7 1074.0 5 586.0 6 1098.0 15 15

110.0 5 5122.0 6 10134.0 7 10146.0 8 10158.0 7 10170.0 5 5182.0 7 10194.0 7 10

SONDAJE CH3960

0

5

10

15

20

25

14.0

38.0 62.0 86.0 110.0

134.0

158.0

182.0Profundidad [m]

Frecuencia Fractura

FF

AJUSTE

Sondaje CH3960. En este gráfico se reconoce que el cambio hacia condiciones estables de fracturamiento se verifica a los 122 m de profundidad.

Sondaje : CH4587 Z0-S0Profundidad VALOR FF

[m] FF AJUSTE15.5 15 1527.5 10 1039.5 5 551.5 14 1563.5 16 2075.5 5 587.5 7 1099.5 23 25

111.5 13 15123.5 8 10135.5 4 5147.5 4 5159.5 4 5171.5 5 5183.5 4 5195.5 3 5207.5 3 5219.5 3 5231.5 3 5243.5 5 5255.5 4 5267.5 5 5279.5 5 5291.5 5 5303.5 4 5315.5 4 5327.5 4 5339.5 5 5351.5 6 10363.5 5 5375.5 4 5387.5 6 10399.5 6 10412.0 5 5

SONDAJE CH4587

0

5

10

15

20

25

15.5

39.5

63.5

87.5

111.

5

135.

5

159.

5

183.

5

207.

5

231.

5

255.

5

279.

5

303.

5

327.

5

351.

5

375.

5

399.

5

Profundidad [m]

Fre

cuen

cia

Fra

ctu

ra

FF

AJUSTE

Sondaje CH4587. En este gráfico se reconoce que el cambio hacia condiciones estables de fracturamiento se verifica a los 123.5 m de profundidad.

178



• Efectuar perfil sísmico profundos que aseguren reconocer la condición de un Macizo Rocoso no perturbado

• Fijar la velocidad sísmica del terreno no pertubado como la mayor velocidad del perfil sísmico (de la falla más profunda). VPN

• Determinar el índice de velocidad del macizo rocoso no perturbado Iv como :

Iv = (VPN)2

VPL

Discretizar el perfil sísmico mediante elementos Ei, caracterizados por una posición (i, j) más un valor de velocidad sónica VPIJ.

• Determinar el índice de velocidad de cada elemento Ei, como :

Ivij = (Vpij)2

(Vp)2

• Calificación de la calidad del macizo rocoso. La calificación del macizo rocoso se puede efectuar de acuerdo a la siguiente tabla :

Calificación de calidad de roca Indice de velocidadMuy pobre

Pobre

Regular

Buena

Excelente

0.0 - 0.2

0.2 - 0.4

0.4 - 0.6

0.6 - 0.8

0.8 - 1.0

• Calificación del daño inducido el macizo rocoso. Para cada elemento Eij del perfíl sísmico, calcular la diferencia entre los índices de velocidad Iv - Ivij. Calificar el daño de acuerdo a la siguiente tabla :

(VpN)2 (Vpij)2

(VPL - Vp

CALIFICACION DEL DAÑO

0.0 - 0.10.1 - 0.20.2 - 0.30.3 - 0.40.4 - 0.5

Muy bajoBajo

MedioAlto

Muy Alto

179



Perfil Geoelectrico. En este ejemplo se grafica la correlación de resultados perfil Geoelèctrico de Resistividad y Unidades geológicas asociandoles comportamiento de fracturamiento.

180



ENCUESTAS TECNICAS



PRIMER TALLER GEOTECNICO INTERDIVISIONAL

ESTANDARES PARA LA CARACTERIZACION GEOTECNICADE ROCAS, ESTRUCTURAS Y MACIZOS ROCOSOS

25 al 27 de Junio de 1997

División ChuquicamataCODELCO - CHILE

ENCUESTA TECNICA1 INFORMACION GENERAL

1 División : ANDINA2 Unidad(es) a cargo de la geotécnia : Area de Geomecánica Suptcia de Ingeniería de

Operaciones Mina y unidad de Ingeniería de Operaciones Geología.

3 Personal que trabaja en las áreas de ingeniería y/o geología geotécnica :Nombre Título(s)

Profesional(es)Experiencia

en GeotecniaParticipará

en el 2° TGI ?1 Reinaldo Apablaza V. Ing. Civil Minas. 14 Año

sSI

2 Luis Quiñones A. Ing. Civil Minas. 12 Años

NO

3 Michel Galeb N. Geólogo 14 Años

SI

4 Celso Aguilar A. Geólogo 15 Años

NO

5 Sergio Spichiger B. Geólogo 6 Años

SI

6 Aldo Gallardo Geólogo 2 Años

NO

789

101112

4 Material de apoyo al (los) grupo(s) a cargo de la geotécnica : (indicar cantidad) Vehículos : 1 Libros técnicos adquiridos en 1996 : 0 Estaciones de trabajo : 0 Revistas técnicas con subscripción vigente : 2 Computadores personales : 7 Cursos de perfeccionamiento en 1996 :

5 Disponibilidad de software geotécnico : (indicar cantidad de cada uno)ABACUS ADINA BEFE CPILLAR CTRAN/W

DIPS 6 EXAMINE 2 EXAMINE3D 2 FLAC FLAC3D 1FLOWNET GALENA PFC2D ROCKDATA 2 SAFEX (S) 1SAFEX (U) 1 SEEP/W SIGMA/W SLIDE SLOPE/WSWEDGE 2 UDEC UNWEDGE 2 3DEC @RISK 1

Otro software (indique nombre y cantidad) : Phases, VULCAN6 Minas y/o sectores productivos de la División :

Nombre Tipo / Método de Explotación Producción1 III Panel Parrillas Panel Caving 14000 TPD2 III Panel LHD Panel Caving En Hdto. TPD3 Sur- Sur Open Pit 18000 TPD4 II Panel Sur Block Caving 4000 TPD5

182



678



ENCUESTA TECNICA2 INFORMACION GEOLOGICO-GEOTECNICA

1 Principales unidades o tipos de rocas y/o suelos :Denominación Rango Típico Parámetros Geotécnicos

IRS RQD FF RMRL RMRB Q GSI( MPa) ( % ) ( fract./m)

1 Andesita ( Secundaria) 60-190 27-55 8-14 38-46

2 Granodiorita Río Blanco (Sec) 80-180 27-55 8-14 40-48

3 Brecha Turmalina( Sur-Sur) 80-140 27-55 8-14 45-50

4 Porfido Cuarzo Monzonítico 80-200 56-85 4-7 45-63

5 Brecha Magmática (Prim) 110-230 > 86 1-3 63-66

6 Chimenea Riolitica 40-120 > 86 1-3 56-58

7 Chimenea Dacítica 50-130 >86 1-3 57-59

8 Pórfido Don Luis 50-230 56-85 1-7 47-55

9 Granodiorita Río Blanco ( Prim) 110-230 > 86 1 -3 63-66

1011121314

2 Sistema(s) de calificación geotécnica : (indique cual(es) usa y porque)1 Barton et al. Por qué ocupa este sistema ?2 Bieniawski3 Laubscher X Se adecua a nuestros requerimientos.4 Otro(s) Cuan satisfecho está con este sistema (nota de 1 a 7) ? 6

3 Sistema(s) de mapeo geotécnico de estructuras : (indique cual(es) usa y porque)1 Línea de detalle Por qué ocupa este sistema ?2 Celdas de mapeo X Entrega el detalle necesario. 3 Estaciones de mapeo4 Mapeo de “moldes” Otro: Es rápido y entrega una buena visión global.5 Otro método X Cuan satisfecho está (nota de 1 a 7) ? 6

4 Métodos de trabajo geológico-geotécnico1 Indique cómo evalúa el parámetro RQD :

% de tramos > 10 cm.2 Indique cómo evalúa el parámetro FF (fract./m) :

N° de fracturas abiertas por cada metro de sondaje.N° de fracturas abiertas que forman bloques.

3 Con que frecuencia usa sondajes geotécnicos orientados ? Nunca Pocas veces X A veces Frecuentemente Siempre

4 Indique las escalas Hojas de mapeo : 1: 500 Planos de trabajo 1: 500 que utiliza en : Planos Notas Internas : 1:1000 Planos Informes 1:500

5 Indique como define los sistemas principales de estructuras :Mediante ploteo en redes de Shmidt de las estructuras mapeadas a escala 1:500

183





ENCUESTA TECNICA3 INFORMACION GEOMECANICA

1 Ensayos de laboratorio1 Indique con que frecuencia realiza los siguientes ensayos de laboratorio :

(NUNCA, MUY POCAS VECES, POCAS VECES, FRECUENTEMENTE)ENSAYO FRECUENCIA

1 • Determinación de la petrografía (cortes petrográficos) Muy pocas veces2 • Determinación del peso unitario Frecuentemente3 • Determinación de la porosidad Pocas veces4 • Determinación del contenido de humedad Pocas veces5 • Determinación del grado de saturación Muy pocas veces6 • Determinación del peso específico Frecuentemente7 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas P Frecuentemente8 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas S Frecuentemente9 • Determinación de la presión de hinchamiento Muy pocas veces

10 • Slake - durability tests Nunca11 • Ensayos de carga puntual Pocas veces12 • Tracción directa Muy pocas veces13 • Tracción indirecta (método brasileño) Frecuentemente14 • Compresión no confinada Frecuentemente15 • Compresión no confinada con determinación de E y ν Frecuentemente16 • Compresión triaxial Frecuentemente17 • Ensayos de corte directo con máquina de corte Pocas veces18 • Ensayos de corte con celda Mirve Pocas veces

2 Indique con que frecuencia utiliza probetas de los siguientes diámetros : (NUNCA, MUY POCAS VECES, POCAS VECES, FRECUENTEMENTE)

≤ 40 mm Frecuent. 50 mm Frecuent. 100 mm Pocas ≥ 150 mm Pocas3 Indique con que frecuencia trabaja con los siguientes laboratorios :

(NUNCA, MUY POCAS VECES, POCAS VECES, FRECUENTEMENTE)U. ANTOFAGASTA U. CHILE MEC. DE ROCAS

U. ATACAMA DICTUC TECNOLAB

U. LA SERENA IDIEM

U. SANTIAGO CIMM Frecuentem.

4 Como especifica la forma de ejecución de los ensayos ? (marcar con “X”) Solo especifica el tipo y numero de ensayos a realizar Indica que se tomen fotografías de cada probeta antes y después del ensayo X Especifica detalladamente la forma de ejecución de cada ensayo X Especifica una norma por ensayo : ASTM X ISRM X Otra

5 Quién interpreta los resultados de los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal del mismo laboratorio que ejecutó los ensayos• El grupo de geotécnia de la División• El grupo de geotécnia de la División y consultores externos X• Consultores externos

6 Cuan bien conoce las propiedades de las distintas rocas ? (marcar con “X”)MUY BIEN EN FORMA REGULAR X MAL

BIEN MENOS QUE REGULAR MUY MAL


ESTANDARES PARA LA CARACTERIZACION GEOTECNICA

184



DE ROCAS, ESTRUCTURAS Y MACIZOS ROCOSOSENCUESTA TECNICA

7 Ensayos sobre estructuras Que tipo de ensayos de laboratorio se han realizado para caracterizar geomecánicamente las Estructuras ?Ensayos de corte

Cuan conforme está con los resultados obtenidos ?Regular

2 Ensayos in situ1 Indique con que frecuencia realiza los siguientes ensayos in situ :


1 • Ensayos de corte directo Nunca2 • Ensayos de placa de carga Nunca3 • Instrumentación de pilares para obtener curva carga-deformación Nunca4 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas P Pocas veces5 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas S Pocas veces6 • Ensayos tipo cross-hole Nunca7 • Ensayos tipo down-hole Nunca8 • Prospecciones geofísicas Pocas veces9 • Ensayos de permeabilidad (packer tests) Pocas veces

10 • Pruebas de bombeo Pocas veces12 • Pruebas tipo Lugeon y/o Lefranc Pocas veces

2 Quién diseña y realiza los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal de la División X • Personal de un laboratorio• Una oficina de ingeniería • Personal de una universidad

3 Quién interpreta los resultados de los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal de la División X • Personal de un laboratorio• Una oficina de ingeniería • Personal de una universidad

3 Evaluación de las propiedades del macizo rocoso1 Como estima las propiedades del macizo rocoso ? (marcar con “X”)

• No las estima • Utiliza valores que “siempre se han usado” de la mina• Usa correlaciones empíricas propias • Usa correlaciones publicadas X• Usa los resultados de ensayos in situ • Usa valores de otras minas• Usa valores publicados en la literatura • Mediante análisis retrospectivos

2 Indique si utiliza alguna de estas correlaciones empíricas (marcar con “X”)• Bieniawski : c - φ • Hoek & Brown : mb & s X • Laubscher : σCRM

• Stacey & Page : c • Serafim & Pereira : E • Barton et al. : E• Otra(s) Indique cuales :

3 Como cree que conoce las propiedades del macizo rocoso (marcar con “X”) MUY MAL MAL REGULAR X BIEN MUY BIEN

4 Indique como y para que utiliza las propiedades del macizo rocoso :Analisis de Estabilidad y diseño de soporte.



ENCUESTA TECNICA4 INFORMACION ADICIONAL Y COMENTARIOS

185



1 Recursos destinados a ensayos de mecánica de rocas (en miles de US $, marcar con “X”)1 • Ensayos de laboratorio, 1994 0 –10 10 - 25 X 25 - 50 > 502 • Ensayos de laboratorio, 1995 0 –10 10 - 25 X 25 - 50 > 503 • Ensayos de laboratorio, 1996 0 –10 X 10 - 25 25 - 50 > 501 • Ensayos in situ, 1994 0 – 25 25 - 50 50 - 100 > 1002 • Ensayos in situ, 1995 0 – 25 25 - 50 50 - 100 > 1003 • Ensayos in situ, 1996 0 – 25 25 - 50 50 - 100 > 100

2 Recursos destinados a sondajes geotécnicos (en miles de US $, marcar con “X”)1 • 1994 0 - 250 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 20002 • 1995 0 - 250 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 20003 • 1996 0 - 250 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 2000

3 Ha tenido problemas con los laboratorios de mecánica de rocas ?En general No

4 Indique los 3 parámetros geotécnicos (o geomecánicos) de más difícil determinación :

5 Indique los parámetros geotécnicos (o geomecánicos) de mayor importancia :Mina o Sector Productivo Parámetros Más Importantes Explicación

1 III Panel Parrillas Resistencia Compresión Simple Diseño Pilares2 III Panel LHD Resistencia macizo rocoso Fragmentación3 SUR – SUR Cohesión y fricción de discont. Estabilidad de taludes45678

6 En lo referente a la caracterización geotécnica de rocas, estructuras y macizos rocosos :1 Comente la mayor DEBILIDAD que actualmente presenta su grupo geotécnico :

Propiedades geomecánicas de las estructuras y discontinuidades.Completar base de datos de las unidades litológicas en profundidad y de cuerpos cercanos.Validar modelo de estado tensional.

2 Comente la mayor FORTALEZA que actualmente presenta su grupo geotécnico :Zonificación geotécnica Mina Subterranea y Rajo AbiertoCalidad de información Geológica estructural.

Nombre de la persona que llenó esta encuesta : Cargo :

186





2 al 4 de Julio de 1997



1 División : CHUQUICAMATA2 Unidad(es) a cargo de la geotécnia : Superintendencia de Ingenieria Geotécnica

Subgerencia Operaciones Mina.




en el 2° TGI ?1 Germán Flores González. Ingeniero 15 Año

sSI

2 Alex Calderón Rojo Ingeniero 7 Años

SI

3 Ricardo Torres Gatica Geólogo 6 Años

SI

4 Luis Rivera Alvarez Ingeniero 1 Años

SI

5 Luis Olivares Alvarez Ingeniero 3 Años

6 Manuel Alanis Zuleta Ingeniero 1 Años

7 Claudio Suárez Geólogo 1 Años

89

101112

4 Material de apoyo al (los) grupo(s) a cargo de la geotécnica : (indicar cantidad) Vehículos : 3 Libros técnicos adquiridos en 1996 : 10 Estaciones de trabajo : 4 Revistas técnicas con subscripción vigente : 3 Computadores personales : 4 Cursos de perfeccionamiento en 1996 : 2

5 Disponibilidad de software geotécnico : (indicar cantidad de cada uno)ABACUS ADINA BEFE CPILLAR CTRAN/W X

DIPS X EXAMINE EXAMINE3D FLAC X FLAC3D XFLOWNET GALENA PFC2D ROCKDATA X SAFEX (S)SAFEX (U) SEEP/W X SIGMA/W X SLIDE X SLOPE/W XSWEDGE X UDEC X UNWEDGE X 3DEC X @RISK X

Otro software (indique nombre y cantidad) : SUPERGEOTEC (1)6 Minas y/o sectores productivos de la División :

Nombre Tipo / Método de Explotación Producción1 Mina Cuquicamata Rajo Abierto 156 KTPD

2 Mina Sur Rajo Abierto 30 TPD

34

187



5678





IRS RQD FF RMRL RMRB Q GSI( MPa) ( % ) ( fract./m) 60

1 Granodiorita Fortuna 93 47 9.0 60

2 Granodiorita Este 70 55 6.0 60

3 Granodiorita Elena 53 50 6.0 60

4 Metasedimentos 55 50 12.0 50

5 Porfido Chuqui con alt.pot. 70 55 8.0 60

6 Porfido Chuqui con alt.flor. 72 60 6.0 70

7 Porfido Chuqui con alt. Ser. Mod. 45 50 9.0 60

8 Roca cuarzo sericita 38 40 12.0 40

9 Granito 17 67 6.0 60

10 Anfibolita 46 47 9.0 60

1114

2 Sistema(s) de calificación geotécnica : (indique cual(es) usa y porque)1 Barton et al. NO Por qué ocupa este sistema ? Se realiza una toma de información

amplia. Se ha realizado una zonificación por Bieniawski y se está terminando una de Hoek and Brown.

2 Bieniawski SI3 Laubscher SI4 Otro(s) H&B SI Cuan satisfecho está con este sistema (nota de 1 a 7) ? 5

3 Sistema(s) de mapeo geotécnico de estructuras : (indique cual(es) usa y porque)1 Línea de detalle SI Por qué ocupa este sistema ? Linea de detalle y

celdas geotécnicas.2 Celdas de mapeo SI 3 Estaciones de mapeo NO4 Mapeo de “moldes” NO .5 Otro método NO Cuan satisfecho está (nota de 1 a 7) ? 5

4 Métodos de trabajo geológico-geotécnico1 Indique cómo evalúa el parámetro RQD : Mediante registro de sondajes y relación de

FF/RQD.2 Indique cómo evalúa el parámetro FF (fract./m) : Mediante registro de sondajes y

definición de fracturas v/s metro lineal.

3 Con que frecuencia usa sondajes geotécnicos orientados ? Nunca Pocas veces X A veces Frecuentemente X Siempre

4 Indique las escalas Hojas de mapeo : 1: 500 Planos de trabajo 1:10000

que utiliza en : Planos Notas Internas : 1: Planos Informes 1:20000

5 Indique como define los sistemas principales de estructuras : Mediante proyecciones equiareales (software DIPS), diferenciando entre estructuras mayores y menores.

188








1 • Determinación de la petrografía (cortes petrográficos) Muy pocas veces2 • Determinación del peso unitario Frecuentemente3 • Determinación de la porosidad Frecuentemente4 • Determinación del contenido de humedad Frecuentemente5 • Determinación del grado de saturación6 • Determinación del peso específico Frecuentemente7 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas P Frecuentemente8 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas S Frecuentemente9 • Determinación de la presión de hinchamiento

10 • Slake - durability tests11 • Ensayos de carga puntual Frecuentemente12 • Tracción directa Frecuentemente13 • Tracción indirecta (método brasileño) Frecuentemente14 • Compresión no confinada Frecuentemente15 • Compresión no confinada con determinación de E y ν Frecuentemente16 • Compresión triaxial Frecuentemente17 • Ensayos de corte directo con máquina de corte Pocas veces18 • Ensayos de corte con celda Mirve Pocas veces


≤ 40 mm Nunca 50 mm Frecuent. 100 mm Pocas veces

≥ 150 mm Pocas veces

3 Indique con que frecuencia trabaja con los siguientes laboratorios : (NUNCA, MUY POCAS VECES, POCAS VECES, FRECUENTEMENTE)U. ANTOFAGASTA U. CHILE MEC. DE ROCAS Frecuent.U. ATACAMA DICTUC Frecuent. TECNOLAB Nunca

U. LA SERENA IDIEM PETRUS Pocas veces

U. SANTIAGO CIMM

4 Como especifica la forma de ejecución de los ensayos ? (marcar con “X”) Solo especifica el tipo y numero de ensayos a realizar Indica que se tomen fotografías de cada probeta antes y después del ensayo X Especifica detalladamente la forma de ejecución de cada ensayo X Especifica una norma por ensayo : ASTM ISRM X Otra

5 Quién interpreta los resultados de los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal del mismo laboratorio que ejecutó los ensayos X• El grupo de geotécnia de la División• El grupo de geotécnia de la División y consultores externos X• Consultores externos

6 Cuan bien conoce las propiedades de las distintas rocas ? (marcar con “X”)MUY BIEN EN FORMA REGULAR MAL

BIEN X MENOS QUE REGULAR MUY MAL



189




7 Ensayos sobre estructuras Que tipo de ensayos de laboratorio se han realizado para caracterizar geomecánicamente las estructuras ? Se han realizado determinación de las características mineralógicas de los rellenos, y se han efectuado ensayos de clasificación de suelo con porcentajes de fino, de Atterberg, corte directo, compresión triaxial, resistencia al corte.

Cuan conforme está con los resultados obtenidos ? Los resultados han sido buenos en la medida que ha existido rigurosidad en la metodología de muestreo y ensayo.



1 • Ensayos de corte directo2 • Ensayos de placa de carga3 • Instrumentación de pilares para obtener curva carga-deformación4 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas P Pocas veces5 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas S Pocas veces6 • Ensayos tipo cross-hole7 • Ensayos tipo down-hole8 • Prospecciones geofísicas Pocas veces9 • Ensayos de permeabilidad (packer tests) Pocas veces

10 • Pruebas de bombeo Pocas veces12 • Pruebas tipo Lugeon y/o Lefranc

2 Quién diseña y realiza los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal de la División • Personal de un laboratorio• Una oficina de ingeniería X • Personal de una universidad

3 Quién interpreta los resultados de los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal de la División X • Personal de un laboratorio• Una oficina de ingeniería • Personal de una universidad


• No las estima • Utiliza valores que “siempre se han usado” de la mina• Usa correlaciones empíricas propias • Usa correlaciones publicadas• Usa los resultados de ensayos in situ • Usa valores de otras minas• Usa valores publicados en la literatura • Mediante análisis retrospectivos

2 Indique si utiliza alguna de estas correlaciones empíricas (marcar con “X”)• Bieniawski : c - φ • Hoek & Brown : mb & s X • Laubscher : σCRM

• Stacey & Page : c • Serafim & Pereira : E X • Barton et al. : E• Otra(s) Indique cuales :

3 Como cree que conoce las propiedades del macizo rocoso (marcar con “X”) MUY MAL MAL REGULAR BIEN X MUY BIEN

4 Indique como y para que utiliza las propiedades del macizo rocoso : Se usan como input en los modelos numéricos y de equilibrio limite que se utilizan para evaluar la estabilidad de taludes y galerías subterráneas.




190



1 Recursos destinados a ensayos de mecánica de rocas (en miles de US $, marcar con “X”)1 • Ensayos de laboratorio, 1994 0 –10 10 - 25 25 - 50 X > 502 • Ensayos de laboratorio, 1995 0 –10 10 - 25 25 - 50 X > 503 • Ensayos de laboratorio, 1996 0 –10 10 - 25 25 - 50 > 50 X1 • Ensayos in situ, 1994 0 – 25 25 - 50 50 - 100 > 1002 • Ensayos in situ, 1995 0 – 25 25 - 50 50 - 100 > 1003 • Ensayos in situ, 1996 0 – 25 25 - 50 50 - 100 > 100

2 Recursos destinados a sondajes geotécnicos (en miles de US $, marcar con “X”)1 • 1994 0 - 250 250 - 500 X 500 - 1000 1000 - 2000 > 20002 • 1995 0 - 250 250 - 500 X 500 - 1000 1000 - 2000 > 20003 • 1996 0 - 250 250 - 500 X 500 - 1000 1000 - 2000 > 2000

3 Ha tenido problemas con los laboratorios de mecánica de rocas ? En general no, siempre que se ha tenido activa participación en los análisis a realizar, las metodologías y ensayos a realizar y en el análisis de los resultados.

4 Indique los 3 parámetros geotécnicos (o geomecánicos) de más difícil determinación : RQD en mapeos de superficie ( Asignación ) FF en mapeos de superficie ( Determinar Fracturas, Diaclasas ) Calidad de rocas en zonas de cizalle.


1 Talud Este Dominio estrucural Inestabilidad2 Talud Oeste Rocas débiles base Controla desplazamientos345678


Falta mejorar la caracterización geotécnica de la zona de roca cizallada adyacente a la Falla Oeste.

2 Comente la mayor FORTALEZA que actualmente presenta su grupo geotécnico : Conformar un grupo geotécnico integrado por Ingenieros y Geólogos que trabajan en forma conjunta y con espíritu de cuerpo. Lograr desarrollar e implementar procedimientos estandarizados para la toma de datos Geológicos – geotécnicos en terreno.

Nombre de la persona que llenó esta encuesta : Ricardo Torres Gatica. Alex Calderón Rojo.

Cargo : Superintendencia de Ingeniería Geotécnia División Chuquicamata CODELCO- CHILE

191








1 División : RADOMIRO TOMIC2 Unidad(es) a cargo de la geotécnia : GEOLOGIA




en el 2° TGI ?1 Renato Villarroel Geólogo 10 Año

sNO

23456789

101112

4 Material de apoyo al (los) grupo(s) a cargo de la geotécnica : (indicar cantidad) Vehículos : 1 Libros técnicos adquiridos en 1996 : 3 Estaciones de trabajo : 1/2 Revistas técnicas con subscripción vigente : 0 Computadores personales : 1 Cursos de perfeccionamiento en 1996 : 2

5 Disponibilidad de software geotécnico : (indicar cantidad de cada uno)ABACUS ADINA BEFE CPILLAR CTRAN/W

DIPS X EXAMINE EXAMINE3D X FLAC FLAC3D

FLOWNET GALENA PFC2D ROCKDATA X SAFEX (S)SAFEX (U) SEEP/W SIGMA/W SLIDE X SLOPE/WSWEDGE X UDEC UNWEDGE 3DEC @RISK X

Otro software (indique nombre y cantidad) : Phases, VULCAN6 Minas y/o sectores productivos de la División :

Nombre Tipo / Método de Explotación Producción1 Mina Radomiro Tomic Rajo Abierto 100000 TPD2345678

192








1 LIXIVIADO 48 ± 18 36 ± 26 15 ± 6 30-40 30-40

2 OXAT 48 ± 17 41 ± 27 14 ± 6 40-50 40-45

3 OXAR 71 ± 29 35 ± 24 15 ± 6 30-40 34-38

4 SULFURO SECUNDARIO 82 ± 23 39 ± 26 14 ± 6 38-46 42-46

5 SULFURO PRIMARIO 77 ± 42 40 ± 26 13 ± 6 40-50 45-50

6 ESTERIL 49 ± 25 45 ± 29 14 ± 6 40-50 48-52

789

1011121314

2 Sistema(s) de calificación geotécnica : (indique cual(es) usa y porque)1 Barton et al. Por qué ocupa este sistema ?2 Bieniawski Laubsher se aplica a las Galerías Subterráneas del pique de 3 Laubscher X exploración4 Otro(s) GSI X Cuan satisfecho está con este sistema (nota de 1 a 7) ?

3 Sistema(s) de mapeo geotécnico de estructuras : (indique cual(es) usa y porque)1 Línea de detalle Por qué ocupa este sistema ?2 Celdas de mapeo Es más práctico y requiere menores recursos.3 Estaciones de mapeo X.4 Mapeo de “moldes” .5 Otro método Cuan satisfecho está (nota de 1 a 7) ?

4 Métodos de trabajo geológico-geotécnico1 Indique cómo evalúa el parámetro RQD :

Sólo en sondajes2 Indique cómo evalúa el parámetro FF (fract./m) :

En sondajes, Galerías de exploración y en Bancos3 Con que frecuencia usa sondajes geotécnicos orientados ? Nunca

Pocas veces X A veces Frecuentemente Siempre4 Indique las escalas Hojas de mapeo : 1: 1000 Planos de trabajo 1: 1000

que utiliza en : Planos Notas Internas : 1: 2000 Planos Informes 1:20005 Indique como define los sistemas principales de estructuras :

Al utilizar estimaciones de mapeo ( tridimensionales ) se determinan directamente los sets de estructuras principales para cada sector. ( Se utilizan varias estaciones para cada sector)



193




3 INFORMACION GEOMECANICA1 Ensayos de laboratorio

1 Indique con que frecuencia realiza los siguientes ensayos de laboratorio : (NUNCA, MUY POCAS VECES, POCAS VECES, FRECUENTEMENTE)

ENSAYO FRECUENCIA1 • Determinación de la petrografía (cortes petrográficos) Pocas veces2 • Determinación del peso unitario3 • Determinación de la porosidad Pocas veces4 • Determinación del contenido de humedad Muy pocas veces5 • Determinación del grado de saturación Nunca6 • Determinación del peso específico Frecuentemente7 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas P Frecuentemente8 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas S Frecuentemente9 • Determinación de la presión de hinchamiento Nunca

10 • Slake - durability tests Nunca11 • Ensayos de carga puntual Muy pocas veces12 • Tracción directa Muy pocas veces13 • Tracción indirecta (método brasileño) Pocas veces14 • Compresión no confinada Frecuentemente15 • Compresión no confinada con determinación de E y ν Frecuentemente16 • Compresión triaxial Frecuentemente17 • Ensayos de corte directo con máquina de corte Muy pocas veces18 • Ensayos de corte con celda Mirve Muy pocas veces


≤ 40 mm M.P Veces 50 mm Frecuent. 100 mm Nunca ≥ 150 mm Nunca3 Indique con que frecuencia trabaja con los siguientes laboratorios :

(NUNCA, MUY POCAS VECES, POCAS VECES, FRECUENTEMENTE)U. ANTOFAGASTA Nunca U. CHILE Nunca MEC. DE ROCAS FrecuentU. ATACAMA Nunca DICTUC Pocas Veces TECNOLAB Nunca

U. LA SERENA Nunca IDIEM Nunca

U. SANTIAGO Nunca CIMM Pocas Veces

4 Como especifica la forma de ejecución de los ensayos ? (marcar con “X”) Solo especifica el tipo y numero de ensayos a realizar Indica que se tomen fotografías de cada probeta antes y después del ensayo X Especifica detalladamente la forma de ejecución de cada ensayo X Especifica una norma por ensayo : ASTM X ISRM X Otra

5 Quién interpreta los resultados de los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal del mismo laboratorio que ejecutó los ensayos• El grupo de geotécnia de la División• El grupo de geotécnia de la División y consultores externos X• Consultores externos





ENCUESTA TECNICA7 Ensayos sobre estructuras

194



Que tipo de ensayos de laboratorio se han realizado para caracterizar geomecánicamente las estructuras ?No se han realizado ensayos. Se caracterizan Geotécnicamente las estructruras de acuerdo con los levantamientos realizados en terreno.

Cuan conforme está con los resultados obtenidos ?



1 • Ensayos de corte directo Pocas veces2 • Ensayos de placa de carga Nunca3 • Instrumentación de pilares para obtener curva carga-deformación Nunca4 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas P Muy Pocas veces5 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas S Muy Pocas veces 6 • Ensayos tipo cross-hole Nunca7 • Ensayos tipo down-hole Muy Pocas veces8 • Prospecciones geofísicas Frecuentemente9 • Ensayos de permeabilidad (packer tests) Frecuentemente

10 • Pruebas de bombeo Muy Pocas veces12 • Pruebas tipo Lugeon y/o Lefranc Frecuentemente

2 Quién diseña y realiza los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal de la División • Personal de un laboratorio• Una oficina de ingeniería X • Personal de una universidad

3 Quién interpreta los resultados de los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal de la División • Personal de un laboratorio• Una oficina de ingeniería X • Personal de una universidad


• No las estima • Utiliza valores que “siempre se han usado” de la mina• Usa correlaciones empíricas propias • Usa correlaciones publicadas X• Usa los resultados de ensayos in situ X • Usa valores de otras minas• Usa valores publicados en la literatura X • Mediante análisis retrospectivos X

2 Indique si utiliza alguna de estas correlaciones empíricas (marcar con “X”)• Bieniawski : c - φ • Hoek & Brown : mb & s X • Laubscher : σ CRM

• Stacey & Page : c • Serafim & Pereira : E • Barton et al. : E• Otra(s) Indique cuales :

3 Como cree que conoce las propiedades del macizo rocoso (marcar con “X”) MUY MAL MAL REGULAR BIEN X MUY BIEN

4 Indique como y para que utiliza las propiedades del macizo rocoso : Para optimizar los ángulos de los Taludes de la Mina




1 Recursos destinados a ensayos de mecánica de rocas (en miles de US $, marcar con “X”)1 • Ensayos de laboratorio, 1994 0 –10 10 - 25 25 - 50 > 502 • Ensayos de laboratorio, 1995 0 –10 X 10 - 25 25 - 50 > 503 • Ensayos de laboratorio, 1996 0 –10 10 - 25 X 25 - 50 > 501 • Ensayos in situ, 1994 0 – 25 25 - 50 50 - 100 > 100

195



2 • Ensayos in situ, 1995 0 – 25 25 - 50 50 - 100 > 1003 • Ensayos in situ, 1996 0 – 25 X 25 - 50 50 - 100 > 100

2 Recursos destinados a sondajes geotécnicos (en miles de US $, marcar con “X”)1 • 1994 0 - 250 X 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 20002 • 1995 0 - 250 X 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 20003 • 1996 0 - 250 X 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 2000

3 Ha tenido problemas con los laboratorios de mecánica de rocas ?No

4 Indique los 3 parámetros geotécnicos (o geomecánicos) de más difícil determinación :Frecuencia de fracturasIRSDefinición de unidades Geotécnicas


1 Mina Set de Estructuras Controlan la estabilidad del Talud2345678


2 Comente la mayor FORTALEZA que actualmente presenta su grupo geotécnico :

Nombre de la persona que llenó esta encuesta : RENATO VILLARROEL VILLARREAL Cargo : GEOLOGO

196








1 División : SALVADOR2 Unidad(es) a cargo de la geotécnia : Superintendencia de Geología

Superintendencia Planificación MINCO, Subgerencia MINCO3 Personal que trabaja en las áreas de ingeniería y/o geología geotécnica :

Nombre Título(s)Profesional(es)

Experienciaen Geotecnia

Participaráen el 2° TGI ?

1 Rene Tapia Ingeniero 6 Años

2 Walter Orquera V Geólogo 6 Años

3 José Blondell C. Geólogo456789

101112


5 Disponibilidad de software geotécnico : (indicar cantidad de cada uno)ABACUS 0 ADINA 0 BEFE 0 CPILLAR 0 CTRAN/W 0

DIPS 1 EXAMINE 0 EXAMINE3D 1 FLAC 0 FLAC3D 0FLOWNET 0 GALENA 0 PFC2D 0 ROCKDATA 1 SAFEX (S) 0SAFEX (U) 0 SEEP/W 0 SIGMA/W 0 SLIDE 0 SLOPE/W 0SWEDGE 1 UDEC 0 UNWEDGE 1 3DEC 0 @RISK 0

Otro software (indique nombre y cantidad) : Phases, 6 Minas y/o sectores productivos de la División :

Nombre Tipo / Método de Explotación Producción1 Qubrada “M” Rajo Abierto TPD2 Colina Cobre Rajo Abierto TPD3 Damiana Norte Rajo Abierto TPD4 Sector Inca Norte Mina Subterranea Panel Caving 16120 TPD5 Sector Inca Oeste Mina Subterranea Panel Caving 5078 TPD6 Sector Inca Sur Central Mina Subterranea Panel Caving 11407 TPD7 Sector Inca Subcentral Mina Subterranea Panel Caving 3650 TPD8

197





198






1 Andesita 114 50 100 45 1 6 64 43

2 Porfido “X” 118 68 95 60 2 5 64 52

3 Porfido “K” 119 95 97 70 1.5 4 65 56

4 Porfido “L” 147 82 95 2 6 61 53

5 Porfido “A” 56

6 Dique latita 69

7 Porfido Riolítico 76

8 Porfido Cuarcifero 91

9 Piroclastico 73

10 Brecha Ignea 99

11 P S P S P S P S121314

2 Sistema(s) de calificación geotécnica : (indique cual(es) usa y porque)1 Barton et al. Si Por qué ocupa este sistema ? Barton et al. Para desarrollos y

labores de infraestructuras Bieniawski para macizo rocoso y 2 Bieniawski Si comparación con otros sistemas, Laubscher rutina en macizo

3 Laubscher Si rocoso y sistema de fortificación subterranea.

4 Otro(s) GSI NO Cuan satisfecho está con este sistema (nota de 1 a 7) ? 63 Sistema(s) de mapeo geotécnico de estructuras : (indique cual(es) usa y porque)

1 Línea de detalle Si Por qué ocupa este sistema ? (1) En casos 2 Celdas de mapeo Si Particulares, afinamiento, para definición de 3 Estaciones de mapeo Si Infraestructura, ( 2 ) y ( 3 ) Tareas cotidianas.4 Mapeo de “moldes” NO5 Otro método NO Cuan satisfecho está (nota de 1 a 7) ?

4 Métodos de trabajo geológico-geotécnico1 Indique cómo evalúa el parámetro RQD : Se mide en sondajes y terreno, se evalua

por apreciación visual de las fracturas en la roca % de fracturas por metro lineal2 Indique cómo evalúa el parámetro FF (fract./m) : Tanto en labores subterraneas como

en el rajo abierto , se toma una cara de mapeo y se buscan estructuras primarias que formen bloques, luego se mide el espac. De fracturas y se calcula el inverso del espac.resultando la F.F.

3 Con que frecuencia usa sondajes geotécnicos orientados ? Nunca Pocas veces A veces X Frecuentemente Siempre

4 Indique las escalas Hojas de mapeo : 1: 500 Planos de trabajo 1: 500 que utiliza en : Planos Notas Internas : 1: 2000 Planos Informes 1:2000

5 Indique como define los sistemas principales de estructuras : Se miden las estructuras en terreno, se utiliza el programa DIPS. Para definir cluster de concentración de polos, con orientación e inclinación de cada grupo.




199





1 • Determinación de la petrografía (cortes petrográficos) Frecuentemente2 • Determinación del peso unitario Frecuentemente3 • Determinación de la porosidad Pocas veces4 • Determinación del contenido de humedad Pocas veces5 • Determinación del grado de saturación Pocas veces6 • Determinación del peso específico Frecuentemente7 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas P Pocas veces8 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas S Pocas veces9 • Determinación de la presión de hinchamiento Nunca

10 • Slake - durability tests Nunca11 • Ensayos de carga puntual Frecuentemente12 • Tracción directa Muy pocas veces13 • Tracción indirecta (método brasileño) Muy pocas veces 14 • Compresión no confinada Pocas veces15 • Compresión no confinada con determinación de E y ν Pocas veces16 • Compresión triaxial Pocas veces17 • Ensayos de corte directo con máquina de corte Pocas veces18 • Ensayos de corte con celda Mirve Nunca


≤ 40 mm M.P Veces 50 mm Frecuent. 100 mm Frecuent. ≥ 150 mm P. Veces

3 Indique con que frecuencia trabaja con los siguientes laboratorios : (NUNCA, MUY POCAS VECES, POCAS VECES, FRECUENTEMENTE)U. ANTOFAGASTA Nunca U. CHILE Nunca MEC. DE ROCAS FrecuentU. ATACAMA Nunca DICTUC Pocas Veces TECNOLAB Nunca

U. LA SERENA Nunca IDIEM Pocas Veces

U. SANTIAGO Nunca CIMM Frecuent

4 Como especifica la forma de ejecución de los ensayos ? (marcar con “X”) Solo especifica el tipo y numero de ensayos a realizar X Indica que se tomen fotografías de cada probeta antes y después del ensayo X Especifica detalladamente la forma de ejecución de cada ensayo X Especifica una norma por ensayo : ASTM ISRM Otra

5 Quién interpreta los resultados de los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal del mismo laboratorio que ejecutó los ensayos• El grupo de geotécnia de la División X• El grupo de geotécnia de la División y consultores externos X• Consultores externos





ENCUESTA TECNICA7 Ensayos sobre estructuras

Que tipo de ensayos de laboratorio se han realizado para caracterizar geomecánicamente lasestructuras ? No se realiza tales ensayos.

200



Cuan conforme está con los resultados obtenidos ?



1 • Ensayos de corte directo Frecuentemente2 • Ensayos de placa de carga Nunca3 • Instrumentación de pilares para obtener curva carga-deformación Pocas veces4 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas P Pocas veces5 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas S Pocas veces6 • Ensayos tipo cross-hole Nunca7 • Ensayos tipo down-hole Pocas veces8 • Prospecciones geofísicas Nunca9 • Ensayos de permeabilidad (packer tests) Pocas veces

10 • Pruebas de bombeo Nunca12 • Pruebas tipo Lugeon y/o Lefranc

2 Quién diseña y realiza los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal de la División X • Personal de un laboratorio X• Una oficina de ingeniería • Personal de una universidad

3 Quién interpreta los resultados de los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal de la División X • Personal de un laboratorio X• Una oficina de ingeniería • Personal de una universidad


• No las estima • Utiliza valores que “siempre se han usado” de la mina• Usa correlaciones empíricas propias • Usa correlaciones publicadas X• Usa los resultados de ensayos in situ X • Usa valores de otras minas• Usa valores publicados en la literatura • Mediante análisis retrospectivos

2 Indique si utiliza alguna de estas correlaciones empíricas (marcar con “X”)• Bieniawski : c - φ • Hoek & Brown : mb & s X • Laubscher : σCRM X• Stacey & Page : c • Serafim & Pereira : E • Barton et al. : E X• Otra(s) Indique cuales :

3 Como cree que conoce las propiedades del macizo rocoso (marcar con “X”) MUY MAL MAL REGULAR X BIEN MUY BIEN

4 Indique como y para que utiliza las propiedades del macizo rocoso : Para evaluar la estabilida de talud y mina Subterranea.




1 Recursos destinados a ensayos de mecánica de rocas (en miles de US $, marcar con “X”)1 • Ensayos de laboratorio, 1994 0 –10 X 10 - 25 25 - 50 > 502 • Ensayos de laboratorio, 1995 0 –10 X 10 - 25 25 - 50 > 503 • Ensayos de laboratorio, 1996 0 –10 10 - 25 X 25 - 50 > 501 • Ensayos in situ, 1994 0 – 25 25 - 50 X 50 - 100 > 1002 • Ensayos in situ, 1995 0 – 25 X 25 - 50 50 - 100 > 1003 • Ensayos in situ, 1996 0 – 25 X 25 - 50 50 - 100 > 100

2 Recursos destinados a sondajes geotécnicos (en miles de US $, marcar con “X”)1 • 1994 0 - 250 X 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 20002 • 1995 0 - 250 X 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 2000

201



3 • 1996 0 - 250 X 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 20003 Ha tenido problemas con los laboratorios de mecánica de rocas ?

4 Indique los 3 parámetros geotécnicos (o geomecánicos) de más difícil determinación :


1 Inca Norte Rigidez y def. macizo rocoso Abutment stress2 Inca Sur Central Deformación Macizo rocoso Abutment stress3 Inca Oeste Rigidez macizo rocoso Hundibilidad45678


No se Tiene modelo geotécnico del macizo rocoso en rajo abierto.

2 Comente la mayor FORTALEZA que actualmente presenta su grupo geotécnico : Se cuenta con modelo geotécnico del macizo rocoso en función del RMR de Laubscher, actualmente usado para estimación de fortificación en labores subterraneas.

Nombre de la persona que llenó esta encuesta : Rene Tapia *Walter Orquera V.**

Cargo : * Ingeniero Planificación MINCO** Geólogo Planificación MINCO

202






División ChuquicamataCODELCO - CHILEENCUESTA TECNICA

1 INFORMACION GENERAL1 División : EL TENIENTE2 Unidad(es) a cargo de la geotécnia : Superintendencia de Geología y la Suptcia.

General Planificación Mina – Concentradora.3 Personal que trabaja en las áreas de ingeniería y/o geología geotécnica :

Nombre Título(s)Profesional(es)

Experienciaen Geotecnia

Participaráen el 2° TGI ?

1 Mariano Riveros Ibarra Geólogo 3 Años SI2 Jorge Pereira Péres Geólogo 2 Años SI3 Andrés Brzovic Péres Geólogo 2 Años NO4 Arturo Morales L. De Guevara Geólogo 2 Años NO5 Omar Quezada Nuñez. Geólogo 2 Años SI6 Jaime Diaz Avila Ing.Civil.Minas 6 Años SI7 Fernando Villegas Allende Ing.Civil.Minas 3 Años SI8 Patricio Cavieres Rojas Ing.Civil.Minas 9 Años SI9 Mauricio Barraza Gallardo (*) Ing.Civil.Minas 3 Años SI10 Juan Jofré Araya Ing.Civil.Minas 12 Años NO11 Rigoberto Molina Salgado Ing.Civil.Minas 1 Años NO12 Felipe Moreno Terrazas Ing.Civil.Minas 3 Años NO13 Hugo Constanzo Beitia(*) Ing.Civil.Minas 2 Años NO(*) Personal a honorario y/o contratista


5 Disponibilidad de software geotécnico : (indicar cantidad de cada uno)ABACUS 0 ADINA 0 BEFE 1 CPILLAR 1 CTRAN/W 0

DIPS 1 EXAMINE 1 EXAMINE3D 1 FLAC 1 FLAC3D 0FLOWNET 0 GALENA 0 PFC2D 1 ROCKDATA 1 SAFEX (S) 1SAFEX (U) 0 SEEP/W 0 SIGMA/W 0 SLIDE 0 SLOPE/W 0SWEDGE 1 UDEC 1 UNWEDGE 1 3DEC 1 @RISK 1

Otro software (indique nombre y cantidad) : 6 Minas y/o sectores productivos de la División :

Nombre Tipo / Método de Explotación Producción1 Qubrada Teniente Hundimiento de Bloques – Secundario 21400 TPD2 Tte. 5 Pilares Hundimiento de Bloques – Secundario 6500 TPD3 Tte. 3 Isla Hundimiento de Bloques - Primario 5500 TPD4 Tte. 3 Brechas Shrinkage Panel Caving – Primario LHD 10000 TPD5 Tte.4 Regimiento Panel Caving – Primario LHD 8600 TPD6 Dacita Front Caving – Primario LHD 3500 TPD7 Extensión K Tte. Sub4 Front Caving – Primario LHD 4000 TPD8 Paneles SNV P1-P2 Hundimiento de Bloques - Primario LHD 4000 TPD9 Esmeralda Hundimiento Avanzado - Primario LHD 500 TPD10 Tte.4 Sur Panel Caving – Primario LHD 26000 TPD11 Tte. Sub6 Panel Caving – Primario LHD 6000 TPD

Total Mina 96000 TPD

202








1 Brecha Braden 70 95-100 0.06 - 0.2 70-80 75-85 30-95 70-80

2 Andesitas Esmeralda 100-147 75-90 1-4 53-66 56-71 6-19 ---

3 Pórfido Dacítico 130-150 75-90 2-5 58-66 66-74 --- 62-67

4 Pórfido Diorítico 140-150 90-100 1-3 55-65 65-73 --- 60-68

5 Brechas de Anhidrita 115 75-100 1-3 58-68 62-73 7.25 60-67

2 Sistema(s) de calificación geotécnica : (indique cual(es) usa y porque)1 Barton et al. X Por qué ocupa este sistema ? (a) Existen relaciones con

propiedades Resistencia-deformación del macizo rocoso ;2 Bieniawski X (b) Orientados a Fortificación y métodos de explotación; 3 Laubscher X (c) Ampliamente difundidos en el mundo4 Otro(s) GSI X Cuan satisfecho está con este sistema (nota de 1 a 7) ? 4

3 Sistema(s) de mapeo geotécnico de estructuras : (indique cual(es) usa y porque)1 Línea de detalle X Por qué ocupa este sistema ? 2 Celdas de mapeo X (a) Usados histórica y masivamente en el mundo.3 Estaciones de mapeo (b) Conocer metodología y de uso para diseño4 Mapeo de “moldes” X5 Otro método X Cuan satisfecho está (nota de 1 a 7) ? 5

4 Métodos de trabajo geológico-geotécnico1 Indique cómo evalúa el parámetro RQD : Según Deere (1967) con soporte de 3 mts.

2 Indique cómo evalúa el parámetro FF (fract./m) : Se determina el FF por cada set de estructuras, formadoras de bloques.

3 Con que frecuencia usa sondajes geotécnicos orientados ? Nunca X Pocas veces A veces Frecuentemente Siempre

4 Indique las escalas Hojas de mapeo : 1: 10001: 500

Planos de trabajo 1: 10001: 20000

que utiliza en : Planos Notas Internas : 1: 10001 : 500

Planos Informes 1: 1000

5 Indique como define los sistemas principales de estructuras : (a) Para los datos obtenidos y corregidos por Terzaghi se determinan los clusters que definen la orientación de los sets de estructuras ( software DIPS).(b) Ponderación estadistica.


203







1 • Determinación de la petrografía (cortes petrográficos) Pocas veces2 • Determinación del peso unitario Frecuentemente3 • Determinación de la porosidad Frecuentemente4 • Determinación del contenido de humedad Muy pocas veces5 • Determinación del grado de saturación Muy pocas veces6 • Determinación del peso específico Frecuentemente7 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas P Pocas veces8 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas S Pocas veces9 • Determinación de la presión de hinchamiento Muy pocas veces

10 • Slake - durability tests Muy pocas veces11 • Ensayos de carga puntual Pocas veces 12 • Tracción directa Pocas veces13 • Tracción indirecta (método brasileño) Frecuentemente14 • Compresión no confinada Frecuentemente15 • Compresión no confinada con determinación de E y ν Frecuentemente16 • Compresión triaxial Frecuentemente17 • Ensayos de corte directo con máquina de corte Muy pocas veces18 • Ensayos de corte con celda Mirve Muy pocas veces


≤ 40 mm P. Veces 50 mm Frecuent. 100 mm P. Veces ≥ 150 mm M.P.Veces

3 Indique con que frecuencia trabaja con los siguientes laboratorios : (NUNCA, MUY POCAS VECES, POCAS VECES, FRECUENTEMENTE)U. ANTOFAGASTA Nunca U. CHILE Nunca MEC. DE ROCAS Nunca

U. ATACAMA Nunca DICTUC Pocas Veces TECNOLAB Nunca

U. LA SERENA Nunca IDIEM M.P. Veces

U. SANTIAGO Nunca CIMM Frecuent

4 Como especifica la forma de ejecución de los ensayos ? (marcar con “X”) Solo especifica el tipo y numero de ensayos a realizar Indica que se tomen fotografías de cada probeta antes y después del ensayo Especifica detalladamente la forma de ejecución de cada ensayo X Especifica una norma por ensayo : ASTM ISRM X Otra

5 Quién interpreta los resultados de los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal del mismo laboratorio que ejecutó los ensayos• El grupo de geotécnia de la División• El grupo de geotécnia de la División y consultores externos X• Consultores externos X


BIEN MENOS QUE REGULAR X MUY MAL



ENCUESTA TECNICA

204



7 Ensayos sobre estructuras Que tipo de ensayos de laboratorio se han realizado para caracterizar geomecánicamente las estructuras ? (a) Celda Mirve

Cuan conforme está con los resultados obtenidos ? Sin Comentarios



1 • Ensayos de corte directo Nunca2 • Ensayos de placa de carga Nunca3 • Instrumentación de pilares para obtener curva carga-deformación Nunca4 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas P Pocas veces5 • Determinación de la velocidad de propagación de ondas S Pocas veces6 • Ensayos tipo cross-hole Muy pocas veces7 • Ensayos tipo down-hole Nunca8 • Prospecciones geofísicas Pocas veces9 • Ensayos de permeabilidad (packer tests) Nunca

10 • Pruebas de bombeo Nunca12 • Pruebas tipo Lugeon y/o Lefranc Nunca

2 Quién diseña y realiza los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal de la División • Personal de un laboratorio X• Una oficina de ingeniería X • Personal de una universidad

3 Quién interpreta los resultados de los ensayos ? (marcar con “X”)• Personal de la División X • Personal de un laboratorio X• Una oficina de ingeniería X • Personal de una universidad


• No las estima • Utiliza valores que “siempre se han usado” de la mina• Usa correlaciones empíricas propias • Usa correlaciones publicadas X• Usa los resultados de ensayos in situ • Usa valores de otras minas X• Usa valores publicados en la literatura X • Mediante análisis retrospectivos

2 Indique si utiliza alguna de estas correlaciones empíricas (marcar con “X”)• Bieniawski : c - φ X • Hoek & Brown : mb & s X • Laubscher : σCRM X• Stacey & Page : c X • Serafim & Pereira : E X • Barton et al. : E• Otra(s) X Indique cuales :

3 Como cree que conoce las propiedades del macizo rocoso (marcar con “X”) MUY MAL MAL X REGULAR BIEN MUY BIEN

4 Indique como y para que utiliza las propiedades del macizo rocoso : (a) Modelamiento Numérico; (b) Diseño Minero ( Tronadura, pilares, hundibilidad, fragmentación etc.); (c) Calificación del macizo; (d) Diseño de soporte; (e) caracterización de reservas (Modelo de bloques)




1 Recursos destinados a ensayos de mecánica de rocas (en miles de US $, marcar con “X”)1 • Ensayos de laboratorio, 1994 0 –10 10 - 25 25 - 50 X > 50

205



2 • Ensayos de laboratorio, 1995 0 –10 10 - 25 25 - 50 X > 503 • Ensayos de laboratorio, 1996 0 –10 10 - 25 25 - 50 > 50 X1 • Ensayos in situ, 1994 0 – 25 X 25 - 50 50 - 100 > 1002 • Ensayos in situ, 1995 0 – 25 X 25 - 50 50 - 100 > 1003 • Ensayos in situ, 1996 0 – 25 X 25 - 50 50 - 100 > 100

2 Recursos destinados a sondajes geotécnicos (en miles de US $, marcar con “X”)1 • 1994 0 - 250 X 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 20002 • 1995 0 - 250 X 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 20003 • 1996 0 - 250 X 250 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 > 2000

3 Ha tenido problemas con los laboratorios de mecánica de rocas ?(a) Incumplimieto de los plazos(b) Certificación de máquinas y equipos(c) idoneidad de ensayos especiales

4 Indique los 3 parámetros geotécnicos (o geomecánicos) de más difícil determinación :(a) Módulo de deformación E(b) Resistencia en compreción no confinada macizo rocoso(c) Resistencia al corte (Cohesión y Fricción u otro parámetro del criterio de falla)nota. Otra propiedad requerida es el gasto energético en la conminución del material en planta y la curva de fragmentación inherente a cada macizo rocoso


1 Tte . 4 Sur LHD Resistencia del macizo rocoso (incluye el desarme)

Sobre- excavaciones y deterioro del diseño minero

2 Q. Teniente Influencia de las aguas Río cercano y material fino Talus3 Teniente Sub-6 Evolución de la resistencia del

macizo en sus excavaciones(resto de vida útil)

Sector afectado por actividad sismica y tronadura de hundimiento.

4 Tte .3 Brechas Resistencia al corte de las estructuras geológicas y fragmentación primaria natural

Sector entorno de la brecha Braden y formadora de macro-bloques

5 Todos los sectores requieren de un modelo geotécnicoque refleje la resistencia y deformabilidad del macizo rocoso, está´tica y dinámica, junto al modelo estructural, cuyos escenarios se encontrarán en permanente actividad sismica y potenciales siniestros geotécnicos- geomecánicos.


La no consolidación de un grupo estable, oficialmente definido, a cargo y responsable de la información geotécnica para proyectos minero-metalúrgicos e ingeniería de operaciones. Actualmente , se establece como responsables a los profecionales (Geólogos e Ingenieros geomecánicos) de cada proyecto y/o área de la mina, en forma colectiva, lo que fomenta la variabilidad de criterios y estandares asociados al tema.

2 Comente la mayor FORTALEZA que actualmente presenta su grupo geotécnico : Tener conciencia plena en el valor que tienen las propiedades y antecedentes geotécnicos en los proyectos las necesidades de inversión en este tipo de tema.

COMENTARIOS ADICIONALES Conforme con lo anterior y basado en en los datos de la encuesta geotécnica, a modo de sugerencia, deseamos indicar que: No se consulta respecto a la intrumentación geotécnica, a utilizada para estudiar y analizar el comportamiento del macizo rocoso.Por otra parte, creemos importante considerar los sistemas y modos de levantamiento de daños en el macizo rocoso involucrado en el diseño minero. Respecto a este tema creemos necesario estandarizar en lo que a macizo rocoso (grupo 3) se refiere.

Nombre de la persona que llenó esta encuesta : Mariano Riveros*Jaime Diaz A.**

206



Fernando Villegas**.** Ingeniero MINCO* Geologo MINCO

207



LISTA DE PARTICIPANTESEN EL I TALLER GEOTECNICO

INTERDIVISIONAL



LISTA DE PARTICIPANTES

Evert Hoek, Profesor y Consultor Geotécnico, Canadá

Reinaldo Apablaza, Ingeniero, División Andina

Michel Galeb, Geólogo, División Andina

Sergio Spichiger, Geólogo, División Andina

Antonio Bonani, Ingeniero, División Chuquicamata

Alex Calderón, Ingeniero, División Chuquicamata

Jeannette Cereceda, Secretaria Ejecutiva, División Chuquicamata

Germán Flores, Ingeniero, División Chuquicamata

Victor Merino, Ingeniero, División Chuquicamata

Patricio Olivero, Ingeniero, División Chuquicamata

María Lorena Orrego, Secretaria Ejecutiva, División Chuquicamata

Luis Rivera, Ingeniero, División Chuquicamata

Jorge Rodriguez, Geólogo, División Chuquicamata

José Rojas, Geólogo, División Chuquicamata

Hugo Saguas, Ingeniero, División Chuquicamata

Claudio Suárez, Geólogo, División Chuquicamata

Ricardo Torres, Geólogo, División Chuquicamata

Carlos Vacher, Ingeniero, División Chuquicamata

Jorge Vega, Geólogo, División Chuquicamata

Mauricio Barraza, Ingeniero, División El Teniente

Jaíme Díaz, Ingeniero, División El Teniente

Sergio Gaete, Ingeniero, División El Teniente

Omar Quezada, Geólogo, División El Teniente

Mariano Riveros, Geólogo, División El Teniente

Eduardo Rojas, Ingeniero, División El Teniente

Fernando Villegas, Ingeniero, División El Teniente

Renato Villarroel, Geólogo, División Radomiro Tomic

Walter Orquera, Geólogo, División Salvador

René Tapia, Ingeniero, División Salvador

209



Marko Didyk, Ingeniero, CODELCO Central

Fernando Geister, Ingeniero, CODELCO Central

Federico Brunner, Profesor, Universidad de La Serena

Antonio Karzulovic, Profesor, Universidad de ChileUniversidad de Santiago

Marcos Patiño, Geólogo, C.I.M.M.

Ramón Dames, Gerente, Mecánica de Rocas Ltda.

Jorge Pérez, Intérprete, Intérpretes Asociados

María Isabel Sillano, Intérprete, Intérpretes Asociados

Benjamín Soto, Técnico, Intérpretes Asociados

210

67076190-estandares-geotecnicos

Documents