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TALLER N° 1 MACIZOS ROCOSOS

MARLY YURANY MARTINEZ ALDANA 2014031166 DIANA CATHERINE AYALA GUTIERREZ 2013031022 JEIDY PAOLA PARRA VARGAS

2012031099

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA INTERNACIONAL DEL TRÓPICO AMERICANO “UNITROPICO” GEOTECNIA VIAL FACULTAD DE INGENIERIAS INGENIERIA CIVIL VII SEMESTRE YOPAL – CASANARE 2015

TALLER N° 1 MACIZOS ROCOSOS

MARLY YURANY MARTINEZ ALDANA 2014031166 DIANA CATHERINE AYALA GUTIERREZ 2013031022 JEIDY PAOLA PARRA VARGAS

2012031099

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA INTERNACIONAL DEL TRÓPICO AMERICANO “UNITROPICO” GEOTECNIA VIAL FACULTAD DE INGENIERIAS INGENIERIA CIVIL VII SEMESTRE YOPAL – CASANARE 2015

INTRODUCCION

En la mecánica de rocas se ha desarrollado una serie de clasificaciones geo mecánicas, las cuales son utilizadas como parámetros de identificación de macizos rocosos, esta se realiza mediante laboratorios, ensayos y descripción visual. En este caso se estudiara un macizo rocoso en el cual se realizara una excavación de un túnel, mediante las metodologías de NGI, BARTON, CSIR.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Estudiar dos macizos rocosos, mediante las metodologías de NGI, BARTON, CSIR. OBJETIVOS ESPESIFICOS 1.

Dividir el macizo en grupos de comportamiento similar mediante la metodología CSIR.

2.

Realizar la valuación geo mecánica para el macizo rocoso

3.

Determinar el índice de calidad de la roca RQD

4.

Determinar el número sistemas de fisuras (Jn), rugosidad (Jr.), alteración (Ja), factor de reducción por el agua (Jw) en las fisuras y el factor de reducción por esfuerzos (SRF).

TALLER 1 EJERCICIO N° 1 En la excavación de un túnel que se ejecuta en contra sentido del azimut (β en contra), el eje del túnel es perpendicular respecto al rumbo de los estratos rocosos y estos tienen buzamiento de 48°. Se ha determinado la resistencia a compresión inconfinada de núcleos de roca tipo arenisca de grano fino en 125 MPa. Las capas de rocas tienen espesores de estratos que varían entre 1,25 y 2,5. Se han perforado 37 m de profundidad en el estrato de roca y se recuperaron una longitud de 31 m de núcleos que tienen longitudes superiores a 10 cm. Además, en los planos de estratificación se encuentran fisuras aisladas perpendiculares a estos, con separaciones, entre caras entre 0.5 mm y 1 mm, hay polvo de roca ligeramente alterada y de consistencia dura entre ellos. la presencia de agua es moderada en las fisuras con humedad en las paredes sin flujo. 1.

Clasifique por metodología de CSIR.

N°

PARAMETRO

ESCALA DE VALORES DATOS OBTENIDOS

VALUACION

1

Resistencia a compresión uniaxial.

100-250 MPa

125 MPa

12

2

RQD

75-90%

83,78%

17

3

Espaciamiento de juntas

>2 m

1,25-2,5 m

20

Long discontinuidad 1- 3 m

2,91 m

4

Separación

0,5 - 1 mm

4

4

Condición de Rugosidad discontinuidades Relleno Alteración

0,1 - 1 mm

Ligeramente rugosa Arenisca fina

3

Relleno duro < 5mm Polvo de roca

4

ligeramente alterada

Roca ligeramente alterada

5

5

Aguas subterráneas

húmedo

Presencia de agua moderada (humedad en las paredes sin flujo)

10

6

Orientación de rumbo y echado de las fisuras (Túneles)

Muy favorable

48°

0 Total valuación.79

Tabla 1. Resultados.

JUSTIFICACION PARA OBTENCION DE DATOS

1.

El índice de calidad de la roca RQD es muy buen indicativo del grado de fracturamiento o del número de diaclasas que se pueden encontrar en el macizo, se calcula así:

RQD=

∑ longitudes >10 cm longitud total de la perforacion

=

31 ∗100=83,78 37

RQD. RQD Tabla 2. Clasificación CALIDAD

2.

< 25

Muy mala

20-50

Mala

50-75

Regular

75-90

Buenas

90-100

Muy buena

Para la longitud de la discontinuidad se tuvo en cuenta que las capas de rocas tienen espesores de 1,25 y 2,5 m y que las fisuras son perpendiculares e interceptan hasta 3 capas, es decir que la máxima longitud de discontinuidad puede ser de 2,91 m.

0,97∗3=2,91 m

3.

Por ser arenisca fina la rugosidad es leve, además se puede deducir que el polvo de roca es duro, además la separación entre rocas no es mayor a 1 mm.

4.

Para la valuación del efecto de rumbo y el buzamiento de las fisuras en los túneles se tuvieron en cuenta los siguientes datos(Tabla ):

1.

El rumbo es perpendicular al eje del túnel.

2.

La penetración es en contrasentido del azimut.

3.

El buzamiento para nuestro caso es de 33°

Obteniendo como resultado un efecto desfavorable.

EFECTO DE RUMBO Y BUZAMIENTO DE LAS FISURAS EN LOS TUNELES

RUMBO PERPENDICULAR AL EJE DEL TUNEL Penetración en el sentido del azimut

Penetración en contrasentido del azimut

Buzamiento 45° - 90°

Buzamiento 20° - 45°

Buzamiento 45° - 90°

Buzamiento 20° - 45°

Muy favorable

Favorable

Regular

Desfavorable

Tabla 3. Determinación del efecto de rumbo y buzamiento de las fisuras en los túneles. ORIENTACION DE MUY RUMBO Y ECHADO DE FAVORABLE FAVORABLE LAS FISURAS Valuación Túneles

0

-2

REGULAR -5

MUY DESFAVORABLE

DESFAVORABLE -10

-12

Tabla 4. Valuación de la orientación de rumbo y echado de las fisuras.

CLASIFICACIÓN DE ROCAS SEGÚN EL TOTAL DE VALUACION Valuación

100 - 81

80 - 61

60 - 41

40 - 21

< 21

Clasificación N°

I

II

III

IV

V

Descripción

Muy buena roca

Buena roca

Roca regular

Roca mala

Roca muy mala

Tabla 5. Clasificación de la roca. Teniendo en cuenta que la sumatoria de las valuaciones realizadas nos da como resultado 58, se determina que es una roca tipo III, es decir, roca regular.

CLASIFICACIÓN N°

I

II

III

IV

V

Tiempo medio de sostén 20 años para 1 año para 1 semana para 10 horas para 30 minutos para claro de 15 m claro de 10 m claro de 5 m claro de 2,5 m claro de 1 m Cohesión de la roca

>400 KPa

Angulo de fricción de la roca

>45°

300 - 400 KPa 200 -300 KPa 100 - 200 KPa 35° - 45°

25° - 35°

15° - 25°

Tabla 6. Significado de la clasificación del macizo rocoso. El tiempo de sostén para una roca regular es de 1 semana para claro de 5 m.

100 cm) ¿ X 100

38 RQD= x 100 43 RQD=88,37

RQD

COMENTARIOS

< 25

Muy mala

20-50

Mala

50-75

Regular

75-90

Buenas

90-100

Muy buena

Tabla 1.1. Valor del RQD, según Deere

Nota: de acuerdo a la fórmula del índice de calidad de rocas, las longitudes de perforación y la tabla de calidad de rocas, la clasificación de la roca es buena por encontrarse en el rango de 75-90 como se evidencia en la tabla 1,1. 2.2-Numero de sistemas de fisuras (Jn) 1. Numero de Sistemas de Fisuras (Jn)

Jn

0,5-1

1.

Masivo sin o con pocas fisuras.

2.

Un sistema de fisuras.

3.

Un sistema de fisuras + una aislada.

4.

Dos sistemas de fisuras.

5

5.

Dos sistemas de fisuras + una aislada.

9

6.

Tres sistemas de fisuras.

7.

Tres sistemas de fisuras + una aislada.

8.

Cuatro o más sistemas de fisuras, figuración intensa etc.

2 3 4

12 15 20

Roca triturada terrenal.

D: Dos sistemas de fisuras = 4: Las fisuras se intersectan lo cual es un indica este sistema.

2.3- Numero de rugosidad de las fisuras (Jr.) 2. Numero de rugosidad de las Fisuras

Jr

1. Contacto en las paredes. 2. Contacto en las paredes antes de un cizalleo de 10 cm. 1. Fisuras sin continuidad

4

2. Rugosas o irregulares corrugadas.

3

3. Suaves, corrugación suave.

2

4. Reliz de falla o superficie de fricción ondulación.

1.5

5. Rugosas o irregularidades pero planas.

1.5

6. Lisas y Planas.

1.0

7. Reliz de falla o superficie de fricción , plano.

0.5

C) Sin contacto de roca después de un cizalleo de 10cm. H. Zonas que contiene materiales arcillosos de espesor suficiente para impedir el contacto de paredes. I. Zona arenosa de grava o roca triturada de espesor suficiente para impedir el contacto de paredes.

Nota: Se escogió la parte b porque existe un desplazamiento relativo entre bloques menor a 2,5 cm y las fisuras son de apariencia irregular corrugada. 1.

contacto paredes antes de un cizalleo de 10 cm

A: Rugosas o irregulares corrugadas

2.4-Número de alteración de las juntas 3.

Número de la alteración de las juntas.

Ja

b)Contacto en las paredes antes de un cizalleo de 10 cms.

F. Partículas arenosas, roca desintegrada sin arcilla etc.

4.0

G. Rellenos de minerales arcillosos muy consolidados e inablandables.

6.0

H. Rellenos de minerales arcillosos de consolidación media o baja (continuos < 5 mm de espesor).

8.0

I. Rellenos de arcillas expansivas o sea montmorillonita (< 5 mm de espesor) El valor Ja depende del porcentaje de partículas expansivas y del acceso al agua.

8.0-12.0

Nota: Se escogio la parte b) contacto en las paredes antes de un cizalleo de 10 cm; debido a que se presenta cizalleo menor a 2.5. y F: Partículas arenosas, rocas desintegradas sin arcilla = 4.0 ; porque nuestra roca no presenta arcilla. 2.5-Factor de reducción por agua en las fisuras

5. Factor de reducción por agua en las fisuras.

Jw

A. Excavación seca o poca infiltración o sea < 5 Lt/min localmente.

1.0

B. Infiltración o presión medianas con lavado ocasional de los rellenos.

0.55

C. Gran infiltración o presión alta en roca competente con juntas sin relleno.

0.50

D. Gran infiltración a presión alta , lavado importante de los rellenos.

0.33

E. Infiltración o presión excepcionalmente altas con voladuras , disminuyendo con el tiempo.

0.2-0.1

F. Infiltración o presión excepcionalmente altas en todo momento.

0.1-0.05

Presion aprox del agua en kg/cm2 < 1.0 1.

– 2.5

2.5 – 10

>10 >10

B: infiltración o presión medianas con lavado ocasional de los rellenos. Debido a que tenemos una presión de 2 kg/cm2. 2.6 Factor de reducción de esfuerzos

b) roca competente, problemas de esfuerzos H: Esfuerzo bajo cerca de la superficie. Los valores de los esfuerzos son bajos debido a que el túnel se ubica a poca profundidad en roca competente y cerca de la superficie.

3-CUANTIFICACION DE LOS PARAMETROS OBTENIDOS MEDIANTE LA CLASIFICACION NGI PARAMETRO Calidad de Roca (RQD)

DESCRIPCION

VALOR

Buena

RQD=88,37%

Se identifica el criterio donde hay Un Sistema de Fisuras sistema de fisura + una fisura aisladas.

Jn=4

Rugosidad de Fisuras

Junta rugosa o irregular ondulada.

Jr=3

Estado de Fisuras

Recubrimiento de minerales arcillosos blandos, o de baja fricción.

Ja=4

Estado del agua en Infiltración o presión mediana con las Fisuras lavado ocasional de los rellenos.

Jw=0.55

Reducción de Esfuerzos

SRF= 2.5

Tensiones pequeñas cerca de la superficie.

RQD ∗Jr Jn ∗Jw Ja Q= SRF 88.37 ∗3 4 ∗0.55 4 Q= =3,64 2.5 1.

El índice de calidad de túneles obtenido mediante la clasificación geo mecánica es de 3,64; teniendo en cuenta la tabla que se muestra a continuación el valor de Q se encuentra en el rango de 1-5 lo cual indica que el macizo rocoso está compuesto por una roca mala. Valor de Q

Calificación Q

0.001 – 0.01

Excepcionalmente mala

0.01 – 0.1

Extremadamente mala

0.1 – 1

Muy mala

1–5

Mala

5 – 10

Regular

10 – 50

Buena

50 – 100

Muy buena

100 – 500

Extremadamente buena

>500

Excepcionalmente buena

GRAFICA DE SOSTENIMIENTO SEGÚN BARTON (2000)

1.

MÉTODO DE BARTÓN:

De acuerdo a la gráfica de sostenimiento de Barton se obtiene como resultado un hormigón proyectado con fibras entre 50 – 90 mm, en este caso se tomara un espesor de 50 mm para el hormigón, ya que fue sobre diseñado debido a que la intercepción se dio más cerca a la categoría de sostenimiento (5); para mayor seguridad se plantea utilizar bulones de anclaje con longitud de 3,0 m con una separación de 2m.

1.

LONGITUD MÁXIMA DE LOS PERNOS:

L=

2+(0.15∗B) 2+(0.15∗10 m) = = 3.5 m ESR 1.0

2.

LONGITUD MÁXIMA NO SOPORTADA:

Longitud máxima no soportada=2∗ESR∗Q 0.4 Longitud máxima no soportada=2∗1∗3,64 0.4 Longitud máxima no soportada=3.35 m 3.

PRESIÓN APORTADA POR LOS PERNOS:

n∗Q1 2∗√ J 3 P= 3 Jr 2∗√ P=

4∗3,64 1 3 3∗3

P=0,68

Diseño del Tunel:

CONCLUSIONES

. En el ejercicio 1Teniendo en cuenta que la sumatoria de las valuaciones realizadas nos da como resultado 58, se determina que es una roca tipo III, es decir, roca regular. •El índice de calidad de túneles obtenido mediante la clasificación geo mecánica para el ejercicio dos es de 3,64; lo cual indica que el macizo rocoso está compuesto por una roca mala.

RECOMENDACIONES Ejercicio 1 2.

Para el ejercicio 1 se recomienda pernos de 4 m de longitud cada 1.50 a 2m en la clave y paredes con malla en la clave.

3.

Se recomienda un concreto neumático de 5cm a 10cm en la clave o donde se requiere

4.

No se requiere soporte de acero.

Ejercicio 2 1. 2.

se plantea utilizar bulones de anclaje con longitud de 3,0 m con una separación de 2m. utilización de hormigón proyectado con fibras de 50 mm