clasificacion geomec de rocas

Cátedra Codelco de Tecnología MineraMI 58B: Diseño de Minas Subterráneas Instructor: Enrique Rubio

Clasificación de macizo rocoso


Geomecánica – Clasificación de macizo rocoso

• El comportamiento de probetas en laboratorio es muy distinto al comportamiento del macizo rocoso, producto de las discontinuidades y planos de debilidad

• Es necesario estimar el comportamiento del macizo rocoso a partir de mediciones de laboratorio y observaciones de la roca

• Sistemas de clasificación de macizos rocosos


Proceso de Escalamiento

UCSLab Caracterización del

Macizo Rocoso

Resistencia del Macizo Rocoso?


El Primer Intento Terzaghi (1946)

• Roca Intacta– No posee estructuras ni fallas

• Roca Estratificada – Contiene una estructura con baja

resistencia al corte y tracción• Moderadamente fracturado

– Las estructuras se encuentran cerradas y no se aprecia desprendimiento entre los bloques

• Bloques – Los fragmentos se encuentran

abiertos y no existe resistencia a la tracción

• Totalmente fracturado


RQD: Rock Quality Designation Index (Deere et al., 1967)

• RQD: % del testigo intacto de más de dos veces el diámetro del testigo.– A partir de testigos de

sondajes de al menos 54.7 mm de diámetro.

– RQD es un parámetro direccional.

– Fracturas por manejo deben ser ignoradas.

vJRQD 3.3115

vJCuenta de fracturas volumétricas. Número de fracturas por metro sumando todos los sets estructurales.


RMR: Rock Mass Rating (Bieniawski, 1976)

1. Resistencia a la compresión simple

a. Laboratoriob. Ensayo de carga puntual en

terreno

2. RQD

3. Espaciamiento de discontinuidades (se mide en testigos)

a. Se utiliza el sistema más relevante

4. Condición de discontinuidadesa. Descripción de “aspereza” de la

superficieb. Material de relleno

5. Flujo de aguaa. Flujo de agua en excavación

subterránea (si está disponible)b. Presión de agua en

discontinuidadesc. Se mide en lab también

6. Orientación de discontinuidadesa. Depende de aplicaciónb. No es fácil de determinar

i. Mapeo de excavacionesii. Mapeo de piques

Combina 6 factores asignándoles puntajes:



Clases de Macizo RocosoMuy Buena

BuenaRegular

MalaMuy Mala


Ejemplo

• Túnel en granito levemente meteorizado con un set de discontinuidad principal con inclinación 60º contra la dirección del túnel.

• Ensayo de carga puntual entrega valores de 8 MPa y un RQD promedio de 70%. Discontinuidades son levemente ásperas y levemente alteradas con una separación de menos de 1 mm. Están espaciadas cada 300 mm. Se anticipa la presencia de agua durante la construcción del túnel.


Fortificación Función de RMR (Bieniawski, 1989)

• Recomienda el soporte – Cables– Shotcrete– Marcos de acero

• La dinámica de excavación se condiciona a la clasificación geomecánica de macizo rocoso– Avance– Longitud sin fortificar hacia

la frente


MRMR: Modified Rock Mass Rating (Laubsher, 1977, 1984)

• Ajusta el RMR(1976) para considerar:– Esfuerzos in situ e inducidos– Efectos de tronadura – alteración por exposición de la roca fresca al

ambiente

• Modificaciones fueron hechas inicialmente para condiciones en minas de Block Caving


IRMR Laubscher Lakubec (2000)


Estimación de Caracterización de Macizo Rocoso en Perfiles

Promedios


Efecto de Escala en la Medición de MRMR


Q, Barton (1974)

• Tunel quality Index– Utilizado para

estimar la fortificación de túneles

• Posee escala logarítmica (0.001-1)

SRF

J

J

J

J

RQDQ w

a

r

n

RQD Designación de calidad de roca

nJ

rJ

aJ

wJ

Sets estructurales

Rugosidad de estructuras

Alteración

Influencia del agua

SRF Factor de reducción de esfuerzos


Q, Barton (1974)

SRF

J

J

J

J

RQDQ w

a

r

n

Tamaño de los Bloques de Roca

Resistencia al Corte o Cizalle

Esfuerzo Activo• Agua reduce la resistencia al corte• Las zonas de cizalle generan stress Losenning


Tablas


Q para Diseñar

• Facilita el diseño de fortificación para diferentes calidades de macizo rocoso

4.0 2 QESRSpan

Máxima tamaño de excavación sin fortificación


Algunas Relaciones de Interés

• Módulo de elasticidad del macizo rocoso en función de los índice de calidad de macizo rocoso


Algunas Relaciones de Interés

44)ln(*976 QRMR


Ejercicio• Estación de chancado• 2000m profundidad• Constante tectónica k=1.5• Roca

– Densidad 0.27– RQD 85%-95%– 2 sets estructurales– Fracturas onduladas, rugosas y sin meteorización– UCS 170 MPa– Sin presencia de agua

• Diseñe la fortificación para anchos de estaciones– 10m– 15m – 20m


Lecturas Recomendadas

• “Support of Underground Excavations in Hard Rock”, Rock Mass Classification, Capítulo 4, Hoek, Kaiser and Bawden, 1995

• Laubscher, D. H., 1990. A Geomechanics Classification System for the Rating of Rock Mass in Mine Design. Journal of the South African Institute of Mining Metallurgy, Vol 90, No 10, pp 257-273.

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