clase 7 geologia estructural minería
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Clasifcación geomecánica
de terreno
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Técnicas de medición de parámetrosgeotécnicos
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A: Tipo
de roca
G: Abertura
M: Filtración
L: Tamaño/forma
bloques
F: RugosidadD: TipoDiscontinuidad
!stratificación"
falla" etc#
$: Tipo/
espesor
relleno
%:
Resistencia
de las
paredes
&:
'ersistencia
(:
!spaciamiento
)bedding
*: +,mero
de sets
!:
-rientación
Rumbo .
manteo
Dip/DD
Características
geológicas de un
Macizo Rocoso :Resistencia
de la
roca
θ sin1 x s s app=
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Métodos de recolección deinormación
0 Línea de detalle
0 Ventana de muestreo
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Registros de descripción geológico-estructurales de macizos rocosos
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N
Tramoondeo
N !R"CT#R" L"R$% &' TR%(% &' R%C" TipoMolido
$radoMeteorizació
n &'&' *"T" +-
,+,+-
++-.+
Total / 0 , 1 2 3 4 . /+ // /0 /, /1 /2 / /3 / /4 /. 0+
/
0,
1
2
3
4
.
/+
//
/0
/,
/1
/2
/
/3
/4
/.
0+
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"ngulo C5R'6e &escripción
+7-,+78 N9mero de racturas con un ángulo entre + : ,+7 respecto al e6e deltestigo;
,+7-+78 N9mero de racturas con un ángulo entre ,+ : +7 respecto al e6edel testigo;
+7-.+78 N9mero de racturas con un ángulo entre + : .+7 respecto al e6edel testigo;
Total8 N9mero total de racturas< suma de los tres items anteriores;
Tipo Molido &escripción
!inoMaterial principalmente de grano fno con escasosragmentos de ma:or tama=o;
Medio
's a>uel >ue presenta una mezcla de arenas osuelo : ragmentos de roca más gruesos< siendo engeneral los ragmentos< menores o iguales al radiode la sección del testigo;
$rueso?redominan los ragmentos de tama=o superior alradio del testigo< pero se presentan como trozosdonde no se puede reconstruir el cilindro original deperoración;
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T'RM@N% &'CR@?C@%N $R"&%
Roca !rescaNo presenta signos AisiBles de meteorización en la roca8 tal Aezuna leAe decoloración en las superfcies de las discontinuidades
ma:ores;
@
LeAementeMeteorizada
La decoloración indica meteorización de la roca : en las superfciesde las discontinuidades; La roca en su totalidad puede estardecolorada por la meteorización : puede estar eternamente algomás déBil< >ue en su condición resca;
@@
ModeradamenteMeteorizada
Menos de la mitad de la roca esta descompuesta :5o desintegradacomo un suelo; La roca resca o decolorada se puede presentarcomo colpas o testigos continuos;
@@@
Mu: MeteorizadaMás de la mitad de la roca esta descompuesta :5o desintegradacomo un suelo; La roca resca o decolorada se puede presentarcomo colpas o testigos discontinuos;
@V
CompletamenteMeteorizada
Toda la roca esta descompuesta :5o desintegrada como un suelo;La estructura original del macizo a9n se mantiene en gran parteintacta;
V
uelo Residual
Toda la roca está conAertida como suelo; La estructura del macizo: la áBrica del material están destruidas; 'iste un gran camBiode Aolumen< sin emBargo el suelo no Da sido transportadosignifcatiAamente;
V@
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e6emplos&iscontinuidades
&istanciaEmF
'structura Tipo deRoca
$eometríaRelleno GRC "gua %BserAaciones
Tipo &ip5&ipdir !rec Cont LargoEmF "Bertura EmmF R
+ & C , +;2 ? " /+ /0
+;24 & & /;2 +;4 ' MR " /0 /1 N02'54.NH
/;+/ & C /2 /+ ? " 4 /+ N0+'52+NH
/;/2 & & / 2 ? " 4 /+ N1+'53/NH
0;, & & /;2 +;3 ? R " 4 /+ N.+'542N
,;1 & C /+ 0 ? " 0 1 N40H542NH
,;41 & & , , MR " 4 /+ N20H51+H
1;, & & , 0 MR " /+ /0 N,/'511'
1;. & & / ? MR " 4 N0+'531I
2;0 & & ,;2 / ? " 0 1 N4+H54H
;1 & & , 0 ' MR " 1 * N+'5+N'3 & & 2 0 MR " 4 * N/3'54+NH
4 & & / ? " 1 N32H52+N'
.;1, & & 1 2 ' R " 4 /+ * N/2'54'
/+;1 & & 0 , R " /+ /0 N/2'54+H
/, & & / 0 R MR " 1 I N02'54,H
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Tramo$eotécnico
Caracterización de 'structurasCaracterización
Matriz de la Roca
'stimación $@
&'&' *"T" R#$%@&"&
GRC
Resistencia Relleno
Resistencia ?ared
"lteraciónde las
paredes
Tipo derelleno
Resistencia de la
matriz
$rado deMeteorizaci
ón
'structura Condición
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$rado &escripción @dentifcación de terrenoRango aproimado deresistencia a la compresiónuniaial EMpaF
/"rcilla Mu:Jlanda
!ácilmente penetraBle Aarias pulgadas con elpu=o;
K+
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Código $rado de "lteración &escripción
/ "lta
La pared se encuentra totalmente alterada< : sugrado de alteración es alto con respecto a la matrizde la roca;
0Media
La pared se encuentra medianamente alterada : sugrado de alteración es medio con respecto a lamatriz;
, Ja6a
La pared se encuentra ligeramente alterada en
relación a la matriz;
1 @gual Matriz'l grado de alteración entre la pared : la matriz essimilar;
2 Menor Matriz
La pared se encuentra menos alterada >ue la matrizde la roca;
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Caracterización del Indice deResistencia Geológico (Hoek y otros,
1998)'TR#CT#R" &'L M"C@(% R%C%%
C%N&@C@%N &' L" &@C%NT@N#@&"&'@NT"CT% % M"@V%8 Macizo rocoso in situ oespecímenes de roca intacta< con escasadiscontinuidades ampliamente espaciadas;
!R"CT#R"&% 'N JL%#'8 macizo rocososconormado por trozos o Blo>ues de roca BientraBados de orma c9Bica : defnidos por tres setsde estructuras< ortogonales entre sí;
M# J#'N%8 uperfcies mu: rugosas :paredes rescas sin meteorización;
!#'RT'M'NT' !R"CT#R"&% 'N JL%#'8 Macizorocoso algo perturBado< conormado por trozos oBlo>ues de roca traBados de Aarias carasangulosos : defnidos por cuatro o más sets deestructuras;
J#'N%8 uperfcies rugosas < paredesleAemente meteorizadas< con pátinas deóido de Dierro;
!R"CT#R"&% ?'RT#RJ"&%8 Macizo rocosoplegado :5o allado con Blo>ues angularesormados por la intersección de numerosos sets deestructuras
R'$#L"R8 uperfcies lisas < paredesmoderada mente meteorizadas : alteradas;
&'@NT'$R"&%8 Macizo rocoso mu: racturado :>ueBrado conormado por un con6unto poBrementetraBado de Blo>ues : trozos de roca angulosos :tamBién redondeados;
M"L"8 uperfcies lisas : cizalladas< paredesmu: meteorizadas con recuBrimientoscompactos o rellenos de ragmentosangulares;
!%L@"&%-L"M@N"&%-C@("LL"&%8 Rocas déBilesplegadas : cizalladas tectónicamente; Carencia deormación de Blo>ues deBido a la es>uistocidad>ue preAalece soBre otras estructuras
M# M"L"8 uperfcies cizalladas < mu:meteorizadas con recuBrimientos o rellenosarcillosos Blandos;
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Resistencia al cizalle dediscontinuidades
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0 'perimentalmente< se encuentra >ue laresistencia al corte entre superfcies lisas de
mineral o roca< sigue una le: linear del tipo8
τ O o P µ σ ( Gaeger, 1959)
o8 Resistencia inDerente a la superfcie decontacto< e>uiAalente a la coDesión enmecánica de suelos;
σ8 stress normal a la superfcie;
µ8 coefciente de ricción;
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0 'l coefciente de ricción no es constante< aBa6o stress normal suele ser ma:or; TamBién
inQu:e la Dumedad;
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0 'n el caso estático< τ representa laresistencia para iniciar a deslizar;in emBargo< cuando Da:
deslizamiento a Aelocidadconstante< el coefciente dericción es distinto al estático<típicamente menor : depende de
la Aelocidad de deslizamiento;
&eterminación eperimental de la
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&eterminación eperimental de laresistencia al corte
aF 'nsa:os de corte directo EAariostiposF
BF 'nsa:o de Blo>ues simétricos;
cF 'nsa:o de torsión;
dF 'nsa:os triaiales;
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Má>uina de ensa:o detorsión Ering sDear testF
Má>uina de ensa:o de corte
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Criterio de !alla0 Típicamente< una curAa esuerzo de corte As;
desplazamiento en una superfcie planar tendrá unpea : luego una resistencia residual E!ig; "F; #naserie de ensa:os resulta en una enAolAente deractura del tipo MoDr-CoulomB8
τ O cp P σ tan φp< Resistencia pea τ O σ tan φr Resistencia residual
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@nQuencia del agua
0 i la discontinuidad está D9meda< laresistencia puede disminuir por la luBricaciónproducida en la superfcie;
0 &ependiendo del material< la incorporación
de agua en la roca puede a su Aez producircamBios en los Aalores de c : φ; 'n especialen rocas con alto contenido de arcillas;
0 i Da: una presión de agua Ee6; DidrostáticaF<entonces el stress normal se reduce a un
stress eectiAo :τ O c P Eσ−u) tan φ
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@nQuencia de la rugosidad
0 Las discontinuidades naturales noson lisas< sino presentanasperidades; #na discontinuidad
rugosa tendrá una resistencia alcizalle ma:or >ue una lisa en lamisma roca; "l cizallarse< las
asperidades se irán a su Aez puliendo: la resistencia se aproimará a la dela superfcie lisa;
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Modelo de ?atton
0?atton E/.Fmodeló unadiscontinuidad conasperidades<
usando un ángulo9nico >uerepresenta laasperidad; Los
componentes de lasuerzas de corte :normal se puedenepresar como8
SO cos i N sen
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0 "sumiendo solo ricción< se puede proBar >uela relación de uerzas normal : de corte en ladiscontinuidad es8
O N tan Eφ P iF ELe: de ?attonF
0 'l eecto de las asperidades se mantiene solocon stresses normales Ba6o un cierto umBralsoBre el cual el traBa6o re>uerido para cizallar
las asperidades es menor >ue el traBa6ore>uerido para soBrepasarlas;
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Criterio Jilinear de ?atton
0 Ja6o el umBral<
τpOσ tan EφB P iF
0oBre el umBral
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0 %tros estudios Dan intentadosuaAizarW la curAa Bilinear de?atton< Basados en modeloseperimentales; '68 Gaeger E/.3/F
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Modelo de Jarton-Jandis
0 'n un modelo empírico< Jarton E/.3F determinóla resistencia al corte de las discontinuidadescomo8
τ O σn tan XGRC log/+ EGC5σnF P
φBY
'l modelo considera camBios en la resistencia con el stress
normal : la rugosidad; 'ectos de coDesión aparente estánincorporados en la órmula;
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Jarton Econt;F
0 JRC: Joint Rougness Coe!cient"0 JC#: Joint Co$%ressi&e #trengt"0 GRC8 'presión del niAel de rugosidad de
la discontinuidad< se oBtiene porcomparación con una taBla; *a:correcciones por eectos de escala;
0 GC8 Resistencia de la discontinuidad< sepuede oBtener de ensa:os con martillode cDmidt; i la pared es resca< GC essimilar a compresión uniaial de la rocaE#CF;
τ O σn tan XGRC log/+ EGC5σnF Pφ
BY
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GRC
EJarton Z CDouBe:< /.33F
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Cálculo de GC conMartillo de cDmidt
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'ectos de
escala en GRC
EJarton< /.40F
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"6ustes de escala GRC : GC
0 Jarton Z Jandis E/.40F propusieron los siguientesa6ustes8
&onde GRCn< GCn se referen a muestras in situpara Blo>ues de tama=o Ln< : GRC+< GC+ sereferen a muestras de laBoratorio de tama=o /++mm EL+F;
0
0
0
02,0 JRC
L
L JRC JRC
n
n
−=
0
0
0
03,0 JRC
L
L JCS JCS
n
n
−=
R ll
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Relleno
0 La presencia del relleno goBierna elcomportamiento de la discontinuidad< porlo >ue deBen ser reconocido;
0 Las características >ue deBen serdescritas son8 su naturaleza< espesor oancDura< resistencia al corte :permeaBilidad
0 Rellenos comunes8 arcillas< óidos deDierro< salBanda de alla< suelos< calcita;
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'ectos del relleno
0 i la discontinuidad está rellena pormateriales Blandos Ee68 arcillasF : elespesor del relleno es superior a la
amplitud de las asperidades< laresistencia pasa a ser controlada porel material de relleno< pudiendo Ba6ar
drásticamente;
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