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Manual RocLab (Por Gabriela Sánchez Salas) El programa RocLab proporciona una de una manera sencilla del criterio de rotura de Hoek – Brown, que permite al usuario una fácil obtención de estimaciones fiables de propiedades del macizo rocoso, así como también la visualización de los efectos que el cambio de parámetros del macizo rocoso produce sobre la envolvente de rotura. 1. COMO UTILIZA EL RocLab Con el programa RocLab se pueden realizar las siguientes tareas: a) Determinar Parámetros de Resistencia Determinar los parámetros de resistencia generalizados de Hoek-Brown (mb, s y a), basados en la introducción de los siguientes datos:    

La resistencia a la compresión no confinada de la roca intacta sigci El parámetro de la roca intacta mi El índice de resistencia geológica GSI El factor de perturbación D

b) Proyectar Envolventes de Rotura Proyectar la envolvente de rotura Hoek – Brown en el espacio de tensiones principales y/o en el espacio de tensiones de cizalla y normales.  Variación interactiva de los parámetros sigci, GSI, mi, D, para observar cómo cambia la envolvente de rotura de cada parámetro. c) Estimación de Parámetros de Entrada Cada uno de los cuatro parámetros anteriores (sigci, mi, GSI y D), pueden ser convenientemente estimados mediante ábacos y tablas de datos integrados, a partir del tipo de roca, condiciones geológicas, etc. d) Resultados de Ensayos triaxiales Resultados de ensayos triaxiales de roca intacta se pueden utilizar para determinar los valores de sigci y mi mediante la técnica de ajuste de Marquardt – Lenverg.

2. EJEMPLOS I.

DETERMINACION DE PARAMETROS DEL MACIZO ROCOSO EN TALUDES MEDIANTE RESULTADOS DE ENSAYOS TRIAXIALES

Para el presente ejemplo se utilizara datos de cuatro ensayos, el primero y segundo corresponde a una tracción directa, el tercero a una compresión inconfinada y el cuarto a un ensayo triaxial.

Ingresamos los datos de 1 y 3 en la opción Use Lab Data

Aplicamos los valores digitados y de forma momentanea se va realizando una grafica al lado derecho del cuadro de datos, luego picamos en el botón Apply y después en el botón OK y obtenemos el valor de mi de forma automatica de acuerdo a los datos de 1 y 3 que introducimos en el cuadro labdata.

Se deben ingresar como datos los esfuerzos principales sig1 =1 sig3 = 3 La grafica se va realizando de forma momentánea. Para procesar esta información Picamos en el botón Apply y después en el botón OK.

Los resultados triaxiales pueden importarse desde Microsoft Excel utilizando el portapapeles clipboard, o por ficheros de texto separados por comas.

mi es una constante que depende del tipo de roca que estamos hablando . Si no tuviéramos los ensayos triaxiales podríamos estimar mediante ábacos que podemos ver picando el botón ubicado al lado del cuadro.

Se han utilizado resultados de ensayos triaxiales de roca intacta para determinar los valores de sigci y mi mediante la técnica de ajuste Marquardt - Levenberg

El GSI se estima mediante un ábaco de datos integrados y depende de la condición de la superficie (rugosidad y alteración), para nuestro caso se va utilizar un GSI = 20, que corresponde a una roca bastante alterada. El GSI también puede ser estimado mediante un ábaco de datos integrados y depende de la condición de la superficie (rugosidad y alteración), para nuestro caso se va utilizar un GSI = 20, que corresponde a una roca bastante alterada.

INTACT OR MASSIVE = Gran espaciamiento, poca persistencia de discontinuidades BLOCKY = Cuerpos rocosos diaclasados, cuerpos intrusivos granitos forman cubos VERY BLOCKY = Hay familias de discontinuidad pero con un grado de tenacidad más intenso BLOCKY/DISTURBED/SEAMY = Disturbado DISINTEGRATED = Desintegrado LAMINATED/SHEARED = Cizallado

Este ábaco muestra el diagrama de clasificación GSI, si observamos en la opción Rock Type se podrá observar que existen dos tipos de diagramas diferentes:  Un diagrama para tipos generales de macizos rocosos  Otro diagrama para tipos de macizos rocoso homogéneos y débiles que extienden el rango de valides del GSI hasta valores tan bajos como 5.  Para nuestro ejemplo mantenemos en la opción General.

El D corresponde a un valor de alteración antrópico que depende del grado de alteración durante la ejecución del tajo, puede ser por alguna voladura o uso de maquinaria. Para este ejemplo ya que vamos a trabajar con taludes debemos variar el D en este ejemplo especifico usaremos el valor D = 1, que viene siendo la condición más crítica donde el tipo de voladura o metodología de construcción no es controlada.

La experiencia de diseño de taludes en grandes rajos a cielo abierto ha mostrado que el criterio de HoekBrown para macizos rocosos in situ no alterados (D=0) da lugar a parámetros de resistencia del macizo rocoso optimistas. Los efectos de los intensos daños de las voladuras así como de la relación de esfuerzos debido a la retirada del estéril de recubrimiento, provocan una alteración del macizo rocoso-. Para estos macizo rocoso es más apropiado considerar propiedades alteradas del macizo es decir D =1.

Adoptamos el valor D = 1, que viene siendo la condición más crítica donde el tipo de voladura o metodología de construcción no es controlada y da lugar a propiedades alteradas del macizo.

Luego se debe identificar la aplicación, ya que para nuestro caso es un talud nos vamos al cuadro Failure Envelope Range y seleccionamos en aplicación Slope que significa en español Talud. Veremos que se nos habilitan dos cuadros nuevos denominados Unit Weight que significa en español peso específico y Slope Height que significa altura del talud a trabajar.

Para nuestro ejemplo vamos a introducir un peso específico de 0.0024 MN/m3 y una altura de talud de 20 metros.

Una vez introducidos estos datos veremos que inmediatamente el programa calcula el valor del ángulo de fricción y la cohesión c del macizo rocoso, el módulo de deformación del macizo rocoso Em, además de los parámetros mb, s y a.

Pro defecto se proyecta las gráficas en términos de tensiones principales y en términos de tensiones de cizalla y normales. Pero el usuario puede seleccionar activar una sola grafica.

El RocLab proyectara las envolventes de rotura de los macizos rocosos en el espacio de tensiones principales (1 vs. 3)

También proyectara las tensiones de cizalla y de tensiones normales (s vs. n).

Observamos que el programa nos bota los parámetros del macizo rocoso referidos a: sigt = Esfuerzo a la tracción del macizo rocoso sigc = Esfuerzo a compresión del macizo rocoso sigm = Esfuerzo global del macizo rocoso Em = Módulo de deformación del macizo rocoso

La opción Stress Sampler permite al usuario obtener gráficamente las coordenadas exactas de cualquier punto a lo largo de las envolventes de rotura. Esto se hace del siguiente modo: 1. Seleccione la opción Stress Sampler de la barra de herramientas, en el menú correspondiente al botón derecho del ratón, o en el menú de análisis. 2. Pulse una vez el botón izquierdo del ratón, sobre cualquier valor de σ3 (en el gráfico de tensiones principales), o sobre cualquier valor de tensión normal (en el gráfico de tensiones normales y de cizalla).

3. Sobre los puntos en que se ha pulsado el ratón aparecerán las coordenadas de tensiones correspondientes. 4. Alternativamente, si se pulsa y se MANTIENE pulsado el botón izquierdo del ratón sobre cualquiera de los gráficos, y se ARRASTRA el ratón hacia la izquierda o la derecha, las coordenadas de tensiones de las envolventes de rotura se mostrarán continuamente.

si se pulsa y se MANTIENE pulsado el botón izquierdo del ratón sobre cualquiera de los gráficos, y se ARRASTRA el ratón hacia la izquierda o la derecha, las coordenadas de tensiones de las envolventes de rotura se mostrarán continuamente.

Los resultados de los análisis de RocLab y las proyecciones de envolventes de rotura se pueden exportar a otros programas, para inclusión de informes, o análisis posteriores, etc. Esto se puede realizar de varias formas, para este caso utilizaremos la opción Copiar Datos (Copy Data) en la barra lateral o en el menú Editar (Edit), copiara los contenidos de esta barra (es decir todos los parámetros de entrada y salida) al portapapeles. Desde el portapapeles será posible copiarlo a una hoja de cálculo.

Los análisis de RocLab y las proyecciones de envolventes de rotura se pueden exportar a otros programas, para este caso lo copiamos a una hoja de cálculo de Excel.

Hoek Brown Classification sigci 31.71 MPa GSI 20 mi 6.25 D 1 Hoek Brown Criterion mb 0.0206157 s 1.6196e-006 a 0.543721 Failure Envelope Range Application Slopes sig3max 0.341526 Unit Weight 0.024 Slope Height 20 Mohr-Coulomb Fit c 0.0292338 phi 16.4952 degrees Rock Mass Parameters sigt -0.00249118 sigc 0.0225284 sigcm 0.420748 Em 500.689 MPa

MPa MN/m3 m MPa

MPa MPa MPa

II.

VARIACION DE APLICACION (COMPARATIVA ENTRE SLOPES, TUNNEL, GENERAL Y CUSTOM)

CALCULO DE LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO PARA SLOPES O TALUDES

Resultados Obtenidos: Propiedades del macizo rocoso Sig3max = ig3m = 0.3415 C = 0.029 Phi =  = 16.50 Sigt = igt = -0.002 Sigc =igc = 0.023 Sigcm = igcm =0.421 Em = 50069

Si realizamos una comparación de los resultados obtenidos en taludes veremos que existe una variación en la cohesión c, el ángulo de fricción  y la tensión normal máxima del macizo rocoso 3max, pero se mantiene igt, igc, igcm y Em.

CALCULO DE LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO PARA UN CASO GENERAL

Resultados Obtenidos: Propiedades del macizo rocoso Sig3max = ig3max = 7.9275 C = 0.193 Phi =  = 4.96 Sigt = igt = -0.002 Sigc =igc = 0.023 Sigcm = igcm =0.421 Em = 50069

Si realizamos una comparación de los resultados obtenidos en taludes veremos que existe una variación en la cohesión c, el ángulo de fricción  y la tensión normal máxima del macizo rocoso 3max, pero se mantiene igt, igc, igcm y Em.

CALCULO DE LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO PARA TUNELES

Resultados Obtenidos: Propiedades del macizo rocoso Sig3max = ig3max = 0.2238 C = 0.023 Phi =  = 18.92 Sigt = igt = -0.002 Sigc =igc = 0.023 Sigcm = igcm =0.421 Em = 50069

Si realizamos una comparación de los resultados obtenidos en taludes veremos que existe una variación en la cohesión c, el ángulo de fricción  y la tensión normal máxima del macizo rocoso 3max, pero se mantiene igt, igc, igcm y Em.

CALCULO DE LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO PARA UN CASO PERZONALIZADO

Resultados Obtenidos: Propiedades del macizo rocoso Sig3max = ig3max = 0.2238 C = 0.029 Phi =  = 16.50 Sigt = igt = -0.002 Sigc =igc = 0.023 Sigcm = igcm =0.421 Em = 50069