clasificacion q barton

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  • CC Caa app p tt t

    uu ull l oo o

    77 7:: :

    CC CLL LAA ASS SII I FF F

    II I CC CAA ACC CII I OO O

    NN NEE ESS S GG G

    EE EOO O

    MM MEE ECC C

    NN N

    II I CC CAA ASS S

    7.1. Introduccin

    77..11.. IInnttrroodduucccciinn

    Las clasificaciones geomecnicas constituyen

    actualmente un mtodo fundamental para la

    caracterizacin geomecnica de los macizos rocosos ya

    que permiten obtener parmetros de resistencia y

    deformabilidad del macizo y estimar los sostenimientos

    de un tnel.

    Las clasificaciones geomecnicas ms utilizadas en

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

    desarrolladas para estimar sostenimientos, el

    parmetro RMR se ha ido consolidando como un ndice

    geomecnico para la evaluacin de las propiedades del

    macizo rocoso, usndose igualmente para la evaluacin

    del sostenimiento. 2

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    3

    7.2. Clasificacin Q

    77..22.. CCllaassiiffiiccaacciinn QQ

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

    del estudio de un gran nmero de tneles, constituye

    un sistema de clasificacin de macizos rocosos que

    permite estimar parmetros geotcnicos del macizo y

    disear sostenimientos para tneles y cavernas

    subterrneas. El ndice Q est basado en una

    evaluacin numrica de seis parmetros dados por la

    expresin:

    Donde:

    Q = RQD x Jr x Jw Jn Ja SRF

    Jn = ndice de diaclasado que indica el grado de

    fracturacin del macizo rocoso.

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    7.2. Clasificacin Q

    Jr = ndice de rugosidad de las discontinuidades

    o juntas.

    Ja = ndice que indica la alteracin de las

    discontinuidades.

    Jw = coeficiente reductor por la presencia de agua.

    SRF (stress reduction factor) = coeficiente que tiene en

    cuenta la influencia del estado tensional del macizo

    rocoso.

    Los tres factores de la expresin representan:

    (RQD/Jn): el tamao de los bloques

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

    (Jw/SRF): la influencia del estado tensional 4

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    7.2. Clasificacin Q

    El ndice Q obtenido vara entre 0,001 y 1.000, con la

    siguiente clasificacin del macizo rocoso:

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

    0,01 y 0,1: roca extremadamente mala

    0,1 y 1: roca muy mala

    1 y 4: roca mala

    4 y 10: roca media

    10 y 40: roca buena

    40 y 100: roca muy buena

    100 y 400: roca extremadamente buena

    400 y 1.000: roca excepcionalmente buena

    EJEMPLO:

    Una cmara de chancadoras de 15 m de vano 5

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    7.2. Clasificacin Q

    (abertura) para una mina subterrnea va a ser excavada

    en norita a una profundidad de 2,100 m debajo de la

    superficie. El macizo rocoso contiene dos familias de

    juntas que controlan la estabilidad. Estas juntas son

    onduladas, rugosas y no estn meteorizadas,

    presentando manchas de xido de poca importancia en

    la superficie. Los valores RQD varan entre 85% y

    95% y los ensayos de laboratorio sobre muestras de

    testigos de roca intacta arrojan una resistencia a la

    compresin simple promedio de 170 MPa. Las

    direcciones del esfuerzo principal son aproximadamente

    verticales horizontales y la magnitud del esfuerzo

    principal horizontal es de aproximadamente 1.5 veces la

    del esfuerzo principal vertical. El macizo rocoso est

    localmente hmedo pero no presenta evidencias de flujo

    de agua. 6

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    7.2. Clasificacin Q

    SOLUCIN:

    Para una profundidad por debajo de la superficie de

    2100 m, el esfuerzo de sobrecarga ser

    aproximadamente:

    2 = 2100 m * 2.7 ton/m3 * (1 Mpa/100 ton/m2)

    = 56.7 MPa (esfuerzo principal vertical)

    1 = 56.7 MPa * 1.5 = 85 MPa (esfuerzo principal horizontal)

    La magnitud del esfuerzo principal horizontal es de

    aproximadamente 1.5 veces la de esfuerzo principal

    vertical.

    C/1 = (170 Mpa/85 Mpa) = 2 7

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    7.2. Clasificacin Q

    Z = 2100 m

    2 1

    Cmara de chancadora

    Esfuerzos principales:

    2

    1

    1 > 2 > 3 3

    8

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    II I CC CAA ASS S Tabla 3.6 Clasificacin de parmetros individuales utilizados en el

    ndice de Calidad de Excavacin de Tneles Q (Segn

    Barton et al.1974)

    DESCRIPCIN

    VALOR

    NOTAS

    1. NDICE DE CALIDAD DE ROCA

    RQD (%)

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

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

    A. Muy mala 0-25

    B. Mala 25-50 C. Regular 50-75 D. Buena 75-90

    E. Excelente 90-100 2. NUMERO DE FAMILIAS DE

    JUNTAS

    Jn

    NOTAS

    A. Masivo o con pocas juntas 0.5-1.0

    1. En intersecciones de tneles se utiliza la expresin (3.0 x Jn)

    2. En las bocaminas de los tneles se utiliza la expresin (2.0 x Jn)

    B. Una familia de juntas 2 C. Una familia de juntas + una

    aislada

    3

    D. Dos familias de juntas 4 E. Dos familias de juntas + una

    aislada

    6

    F. Tres familias de juntas 9 G.Tres familias y algunas juntas

    aleatorias

    12

    H. Cuatros familias, juntas aleatorias, roca muy fracturada, roca en terrones, etc.

    15

    I. Roca triturada, terrosa. 20

    9

  • 3. RUGOSIDAD DE LAS JUNTAS Jr

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

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

    de 10 cm

    A. Juntas sin continuidad 4 B. Rugosa e irregulares, onduladas 3 C. Lisa, ondulantes 2 D. Pulidas, ondulantes 1.5 E. Rugosas o irregulares, planares 1.5 F. Lisas, planares 1.0 G. Pulidas, planares 0.5 c) Sin contacto con roca despus de corte de

    10 cm

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

    2. En el caso de diaclasas planas perfectamente lisas que presenten lineaciones, y que dichas lineaciones estn orientadas segn la direccin de mnima resistencia, se puede utilizar el valor Jr=0,5..

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

    1.0

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

    1.0

    4. ALTERACIN DE LAS JUNTAS Ja r, grados aproximadamente

    a) Contacto con las paredes de roca 1. Los valores de r, ngulo de friccin residual, dan una gua aproximada de las propiedades mineralgicas de los productos de alteracin, si stos estn presentes.

    A. Relleno soldado, duro, inablandable, impermeable.

    0.75

    B. Paredes de juntas inalteradas, slo con manchas de oxidacin.

    1.0

    (25-30)

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

    2.0

    (25-30)

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

    3.0

    (20-25)

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

    4.0

    (8-16)

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    b) Contacto con las paredes antes

    de un corte de 10 cm