Mapeo Geomecanico 8356x

Mapeo Geomecánico: Chulluni

INDICE INDICE .............................................................................................................................................. 1 INTRODUCCION ................................................................................................................................ 3 CAPITULO I........................................................................................................................................ 4 LOCALIZACIÓN DE LA ZONA ............................................................................................................... 4 1.

GENERALIDADES ........................................................................................................................ 4 1.1. 1.2.

INTRODUCCION ....................................................................................................................... 4 UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO ......................................................................................... 4

1.2.1. ACCESIBILIDAD .................................................................................................................................4

1.3.

OBJETIVO ................................................................................................................................. 4

1.3.1. OBJETIVO GENERAL ..........................................................................................................................4 1.3.2. OBJETIVO ESPECIFICO.......................................................................................................................4

1.4. PLANO DE UBICACION ............................................................................................................. 5 2. EVALUACION GEOLOGICA DEL AREA............................................................................................... 5 2.1. RELIEVE Y ALTITUDES .............................................................................................................. 5 2.1.1. CLIMAS Y VEGETACIÓN.....................................................................................................................5 2.1.2. ROCAS ...............................................................................................................................................5

2.2.

ESTRATIGRAFÍA ....................................................................................................................... 6

2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.2.5.

2.3.

GRUPO PUNO ...................................................................................................................................6 FORMACIÓN MOHO (AYABACAS) ....................................................................................................6 VOLCÁNICO TOCAZA ........................................................................................................................6 FORMACIÓN VILQUECHICO ..............................................................................................................6 FORMACIÓN MUÑANI ......................................................................................................................6

ESTRUCTURA GEOLÓGICA ....................................................................................................... 7

2.3.1. PLEGAMIENTO ..................................................................................................................................7 2.3.2. DIACLASAMIENTO ............................................................................................................................7 2.3.3. FALLAS ..............................................................................................................................................7

2.4.

PETROLOGÍA ............................................................................................................................ 7

2.4.1. CONGLOMERADOS ...........................................................................................................................7 2.4.2. ARENISCAS ........................................................................................................................................7

CAPITULO II....................................................................................................................................... 9 INVESTIGACION DE CAMPO ............................................................................................................... 9 1.

EVALUACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO...................................................................... 9 1.1. ANALISIS DE PROYECCION ESTEREOGRAFICA ......................................................................... 9 1.2. PLOTEO EN POLOS................................................................................................................... 9 1

Mapeo Geomecánico: Chulluni 1.3. CURVAS ISOVALORICAS ......................................................................................................... 10 1.4. ROSETA DE ESTACIONES ....................................................................................................... 10 1.5. ANALISIS CINEMATICO DE ZONAS CRÍTICAS ......................................................................... 11 2. PRUEBA DE COMPRENSION UNIAXIAL POR INDICE DE REBOTES .................................................. 13 2.1. ENSAYO DE REBOTE “R” ........................................................................................................ 13 2.2. TIPOS DE MARTILLOS ............................................................................................................ 13 2.2.1. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO........................................................................................................ 13

CAPITULO III.................................................................................................................................... 14 ROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO ................................................................................................. 14 1.

DISCONTINUIDADES EN MACIZOS ROCOSOS ................................................................................ 14 1.1. Planos de estratificación ....................................................................................................... 14 1.2. Fallas ..................................................................................................................................... 14 1.3. Zonas de corte ....................................................................................................................... 14 1.4. Diaclasas ............................................................................................................................... 14 1.5. Planos de foliación o esquistosidad ...................................................................................... 14 1.6. os litológicos ............................................................................................................. 14 2. PARÁMETROS DE LAS DISCONTINUIDADES. ................................................................................. 15 3. CLASIFICACION GEOMECANIOCA DE BIENIAWSKI (1976) ............................................................. 15 4. SISTEMA Q DE BARTON (1974) ...................................................................................................... 18 4.1. Indice Q. ................................................................................................................................ 18 4.2. Factores de corrección al índice Q. ....................................................................................... 19 4.3. Velocidad de avance ............................................................................................................. 19 5. CRITERIO ROTURA DE HOEK, BROWN Y MORH COULOMB ........................................................... 22 CAPITULO IV ................................................................................................................................... 23 VALORIZACIONES DEL MACIZO ROCOSO.......................................................................................... 23 1. 2. 3.

CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO EN CHULLUNI ............................................................. 23 DETERMINACION DEL RQD (ROCK QUALITY DESINNATION) ......................................................... 23 DETERMINACION DEL RMR ........................................................................................................... 23

CONCLUCIONES............................................................................................................................... 24 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................. 24 ANEXOS .......................................................................................................................................... 25

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INTRODUCCION El presente informe se expondrá uno de las principales técnicas de mapeo geo mecánico existentes en la estabilidad de taludes, túneles y excavaciones subterráneos. El informe se desarrolló por uno de los métodos que es el método lineal, utilizando las clasificaciones de los métodos de Bieniawski, Barton y GSI. Para el desarrollo del informe se realizó la recolección de datos en la zona Ínsito Chulluni que se encuentra ubicada al Noreste de la ciudad de Puno, para ello la recolección de datos se hiso en conjunto con el docente del curso, teniendo el conocimiento previo de conceptos básicos de geo mecánica y mecánica de rocas. Para luego analizarlas en las “falsilla de Wulf y Shmit” estas últimas son Proyecciones Estereográficas. El mapeo geo-mecánico es la representación de las características de la estructura del macizo rocoso en un plano topográfico. Para ello el mapeo geo mecánico tiene una gran importancia fundamentalmente en ingeniería de minas y obras civiles. En ingeniería de minas el mapeo geomecánico esté ligado principalmente a la seguridad, esto significa a reducir en número y frecuencia de caídas de rocas y así evitar o minimizar los daños al personal y a los equipos. La mecánica de rocas o más ampliamente la geo mecánica, tal como se le conoce en la actualidad, es una disciplina que en las últimas tres décadas ha tenido grandes progresos, convirtiéndose en una herramienta tecnológica más en la industria minera en particular y en otras ramas de la ingeniería en general. Desde el punto de vista de aplicación a los problemas prácticos de ingeniería, la mecánica de rocas está relacionada con la aplicación de los principios de la mecánica ingenieril al diseño de estructuras rocosas. La estructura en este caso estará constituida por la masa rocosa en la que, por efecto de haber practicado en la misma una excavación, se ha producido un cambio de esfuerzos con respecto a su situación original, lo que trae como consecuencia la necesidad de garantizar la estabilidad de toda la zona.

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CAPITULO I LOCALIZACIÓN DE LA ZONA 1. GENERALIDADES 1.1.

INTRODUCCION

Dar a conocer el comportamiento del terreno, tipos de suelo y de la metodología disponible para la identificación de los distintos tipos y para el estudio de los parámetros más importantes según cada tipo de suelo y roca. Entregar conceptos básicos para el estudio de la estabilidad de obras civiles en roca: taludes, excavaciones subterráneas (túneles) y fundaciones. Se estudian las principales propiedades de ingeniería de rocas, se enfatiza la influencia de las discontinuidades en el comportamiento de macizos en roca dura y se aprenden procedimientos para efectuar una caracterización geotécnica de macizos rocosos, incluyendo metodologías para obtener información en terreno, reducirla y analizarla. Se pretende familiarizar al alumno con ciertas técnicas básicas de instrumentación y se discute el efecto de técnicas constructivas en el comportamiento de excavaciones en roca, especialmente en la estabilidad de túneles. 1.2. UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO La zona Chulluni se ubica en el centro poblado Uros - Chulluni en el distrito de Puno, provincia de Puno, departamento de Puno. La zona Chulluni se encuentra más o menos al Nor - Oeste de la ciudad de Puno, con dirección carretera Puno, Chulluni Kilómetro 7, Cuadricula 19L 1.2.1. ACCESIBILIDAD

Para llegar a esta zona de chulluni desde la universidad nacional del Altiplano es como sigue:  

1.3.

U. N. A. – Av. Floral, vía asfaltada aproximadamente 1.5 km. Se tiene que realizar el recorrido aproximadamente unos 15 – 20 min.

OBJETIVO

1.3.1. OBJETIVO GENERAL

 Reconocimiento de estructura geológica para determinar la estabilidad de la roca. 1.3.2. OBJETIVO ESPECIFICO

 Reconocimiento Geológico de la zona de Chulluni. 4

Mapeo Geomecánico: Chulluni  Reconocer los tipos de rocas, su formación o su pasado.  Visualizar la información de suelos a partir de rocas  Determinar el RMR por causa de procesos físicos, procesos químicos, acción biológica y aguas superficiales que afecten al macizo rocoso. 1.4.

PLANO DE UBICACION

El plano de ubicación se detalla de la siguiente manera, llegando al lugar, insitu podemos observar la parte que realizamos el mapeo geomecánico lineal, la zona estaba siendo seccionada y se podía observar claramente las diferentes fallas que se encuentra en el área. Por lo que nuestro grupo de compañeros realizamos dicho mapeo geomecánico lineal y todos los datos registrados lo anotamos en la línea de detalle. 2. EVALUACION GEOLOGICA DEL AREA 2.1.

RELIEVE Y ALTITUDES

En la zona de Chulluni en el quebrado a sus faldas se encuentra el lago titicaca y podemos decir también que en los meses de diciembre hasta marzo aumenta el caudal de los ríos y consecuentemente se observa un crecimiento del lago. 2.1.1. CLIMAS Y VEGETACIÓN

El clima en la zona Chulluni es húmedo con lluvias generalmente en diciembre hasta marzo así incrementando el nivel freático, también desgastando a las rocas en su entorno. En mese de abril hasta septiembre el clima es frígido la temperatura varía desde – 20 ºc – 18 ºc, en esta temporada las rocas sufren cambios químicos y físicos en su composición así formándose suelos. La Vegetación en la zona de Chulluni es predominante los ichos encima del substrato rocoso de las areniscas, en calizas y otros, en las riveras del lago crecen las plantas como caña, Ichu, musgos, totorales, etc. 2.1.2. ROCAS

En esta zona es predominante la roca sedimentaria con más porcentaje, las areniscas de Chulluni, areniscas cuarzosa blanquecina con predominante de arcillas, en la parte del levantamiento de areniscas se observa las areniscas rojizas esto debido al contenido de hierro. Los estratos de areniscas que se observan son a causa del periodo de capa pero en diferencias condiciones atmosféricas. En cambio las calizas que son de la formación de ayavacas que en una parte se encuentran en esta zona junto con las areniscas y conglomerados. 5

Mapeo Geomecánico: Chulluni En las rocas volcánicas tales como el basalto que predomina en esa zona se han formado por la erupción del magma lo cual se han enfriado en la superficie en la era Cenozoica y en periodo terciario y que tienen pocos esas rocas esto ha sido a causa de que al momento de la erupción han salido a la superficie junto con las burbujas de gases atrapados que al reventar se han quedado los pocos. 2.2.

ESTRATIGRAFÍA

2.2.1. GRUPO PUNO

Se ha formado en la era cenozoico, en el periodo terciario, en la época inferior, está conformado por areniscas blancas o rosadas, arcosas tufaceas, conglomerados rojos, limonitas sus ordenados, intercalación de lutitas, con espesor aproximadamente de 3000m, probablemente de origen eólico, plegados entre sí. 2.2.2. FORMACIÓN MOHO (AYABACAS)

La formación de calizas de Ayabacas aflora una gran cantidad de roca caliza, que se ha formado en la era mesozoica, en el periodo cretáceo en la época superior, con una aparente continuidad estratigráfica, una secuencia de lutitas negras areniscas gris. Donde la caliza ayabacas con resto de fósiles de color gris con un espesor aproximado de 800m. Por otro lado la formación caliza ayabacas contiene o aflora gran cantidad de roca caliza gris masiva fangosita roja con un espesor aproximado de 300m. 2.2.3. VOLCÁNICO TOCAZA

El volcánico tocaza se ha formado en la era cenozoica, en el periodo terciario en la época medio, donde contiene los diferentes tipos de rocas volcánicos, tales como: Andesiticas porfirícas y flujos de basalto rocosas, andesita, conglomerados, con un espesor aproximado de unos 2500m. 2.2.4. FORMACIÓN VILQUECHICO

Se ha formado en la era de mesozoico, en el periodo de cretáceo, en la época superior, está conformado por areniscas rosadas, lutitas y limonita roja, con espesor aproximado de 725m. 2.2.5. FORMACIÓN MUÑANI

Se ha formado en la era de mesozoico, en el periodo cretáceo, en la época superior, está conformada por: Areniscas arcósica rojo ladrillo con intercambio de limonitas y depósitos micro conglomerados con un espesor aproximado de 800m de origen probablemente de origen eólico, con sedimentación o depositación de corrientes de agua.

6

Mapeo Geomecánico: Chulluni 2.3.

ESTRUCTURA GEOLÓGICA La estructura geológica que muestra la zona de Chulluni muestra levantamiento de bloques de areniscas con un rumbo y buzamiento definido, esto se produjo por un tectonismo local en la época de su formación. El tectonismo o movimiento de la tierra juega un papel importante en su formación a continuación se describe el caso:

2.3.1. PLEGAMIENTO

Es uno de los fenómenos importantes que ocurren en Chulluni, es muy notorio que los plegamientos se presentan a manera flexuras – anticlinales y sinclinales que son productos de fuertes movimientos horizontales, que han sido afectados a los estratos de lutitas y areniscas. 2.3.2. DIACLASAMIENTO

Tanto las lutitas y areniscas han sido afectados por este fenómeno tectónico, observándose en la superficie de esta zona Chulluni en forma de bloques irregulares, esta etapa está relacionada a los inicios de esta etapa de sedimentación que posteriormente originaron los estratos tal como se puede observar en la actividad. 2.3.3. FALLAS

Las fallas se producen por esfuerzos tectónicos, incluida la gravedad y empujes horizontales, actuantes en la corteza. La zona de ruptura tiene una superficie ampliamente bien definida denominada plano de falla, aunque puede hablarse de banda de falla cuando la fractura y la deformación asociada tienen una cierta anchura. 2.4.

PETROLOGÍA Alrededor de la ciudad de Puno está conformada por: Capas rojas de areniscas arcósicas feldespáticas y conglomerados con cantos se observan las lutitas intercaladas con lobas depositadas y derrames volcánicos.

2.4.1. CONGLOMERADOS

Son rocas sedimentarias elástica, constituidos por la consolidación y cementación de fragmentos gruesos de cualquier origen. Si los fragmentos lisos y redondeados se denominan cantos rodadas y cuando son angulosos e irregulares se llaman brechas, y aquellas formas por una mezcla de fragmentos muy irregulares de origen glaciar se conoce como tillitas. 2.4.2. ARENISCAS

Resulta de la cementación de las arenas, los minerales denominan Tes en una formación son el cuarzo (Cz) y los feldespatos. En muchas areniscas el cuarzo constituye 7

Mapeo Geomecánico: Chulluni prácticamente la totalidad de la roca, su cementación es la sílice, arcilla o calcárea, entre las variedades más importantes tenemos:  ORTOCUARCITA: Compuesta casi exclusivamente de cuarzo y cemento constituido de la sílice o arcilla.  ARCOSA: Se diferencian de las anteriores por su contenido de feldespato su cemento suele ser calcáreo.  GRAUVACAS: Están constituidas por abundancia de fragmentos de rocas preexistentes, partículas de cuarzo, feldespato, micas, unidas por un cemento arcilloso. Algunos contienen cantidades de minerales de hierro y magnesio.  LIMONITAS: Roca compuesta de limón endurecidos: La variedad más importante es el loes, de origen eólico, formado por el polvo arrastrado por el viento a grandes distancias, a zonas húmedas y lluviosas donde se forman depósitos de tierra porosa.  LUTITAS: Formada por minerales de arcillas de grano muy fino, mineralógicamente están formados por silicatos de aluminio hidratados, de estructura laminar y es el resultado de la alteración de otras rocas preexistentes, ricos en minerales de aluminio.  CALIZAS: Constituido esencialmente por carbonato de calcio, su origen bien puede ser orgánico o de precipitación química y elásticos. Durante la formación de calizas, pueden constituirse minerales antígenos como la calcedonia, cuarzo, glaucomita, yeso, calcita, pirata, etc. La presencia de óxido de magnesio, si excede del 2% indica la presencia del mineral de la dolomita; y el exceso de sílice puede indicar la presencia del pedernal o de chert.

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CAPITULO II INVESTIGACION DE CAMPO 1. EVALUACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO 1.1.

ANALISIS DE PROYECCION ESTEREOGRAFICA

En el análisis del dips se observa tres familias de discontinuidades el cual el mayor número de discontinuidades se encuentra paralela en dirección del Nor-Oeste. Por causa de estas, la labor de desarrollo del túnel se realizara perpendicular a la familia de discontinuidades 1.2.

PLOTEO EN POLOS

Hay

mucha

discontinuidad y demasiadas facturas como fallas por las diferentes meteorizaciones geológicas en la zona de Chulluni, en la curva.

9

Mapeo Geomecánico: Chulluni 1.3.

CURVAS ISOVALORICAS

1.4.

ROSETA DE ESTACIONES

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1.5.

ANALISIS CINEMATICO DE ZONAS CRÍTICAS

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Mapeo Geomecánico: Chulluni 2. PRUEBA DE COMPRENSION UNIAXIAL POR INDICE DE REBOTES 2.1.

ENSAYO DE REBOTE “R”

El objeto de conocer la dureza de una roca, mediante el Martillo Schmidt, es poder estimar su Resistencia Compresiva, para ser tomada en cuenta en el diseño de las Fases y/u operaciones Mineras Subterráneas y Superficiales. Precisamente para este fin, el Dr. E. Schmidt, ideó el ensayo respectivo, de rebote, que mediante un proceso no destructivo de la roca, se puede estimar su Resistencia Compresiva. 2.2.

TIPOS DE MARTILLOS

Como todo instrumento de medición; existen diferentes tipos de Martillo, según los fines y objetivos que se planifica. El martillo tipo “L” es el que se adecua a la aplicación de la Mecánica de Rocas, para los efectos de los trabajos se dispone de una fórmula que lo relaciona con el Martillo tipo “N”; en cuanto se refiere al número de rebote “ R “: RL = -3.4 + (0.83 RN ) + ( 0.00295 RN² ) Donde: RL = Número de rebote en el martillo tipo “L” RN = Número de rebote en el martillo tipo “N” 2.2.1. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

Con el Martillo Schmidt de Dureza, se determina la cantidad de rebotes necesarios para un mejor análisis, considerando que a mayor cantidad de ensayos mayor será el grado de confiabilidad en los resultados “t” Student, en diferentes posiciones, en un mismo tipo de roca, tomando en cuenta la longitud ensayada o el área; procediéndose además a recolectar una muestra de la roca ensayada.

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CAPITULO III ROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 1. DISCONTINUIDADES EN MACIZOS ROCOSOS Las discontinuidades están presentes en la roca y afectan la resistencia, permeabilidad y durabilidad de la masa. Es importante evaluar la geometría, naturaleza, estado y condición de las discontinuidades, porque ellas definen la fábrica estructural del macizo rocoso. Además de su génesis, la influencia en el comportamiento del macizo, exige evaluar la génesis de los rellenos, la cantidad de agua, las cicatrices y revestimientos en las paredes por materiales solubles, la abertura, rugosidad y persistencia de las discontinuidades, y el número de familias. Los principales tipos de discontinuidades presentes en la masa rocosa son: 1.1.

Planos de estratificación

Dividen en capas o estratos a las rocas sedimentarias. 1.2.

Fallas

Son fracturas que han tenido desplazamiento. Éstas son estructuras menores que se presentan en áreas locales de la mina o estructuras muy importantes que pueden atravesar toda la mina. 1.3.

Zonas de corte

Son bandas de material que pueden ser de varios metros de espesor, en donde ha ocurrido fallamiento de la roca. 1.4.

Diaclasas

También denominadas juntas, son fracturas que no han tenido desplazamiento y las que más comúnmente se presentan en la masa rocosa. 1.5.

Planos de foliación o esquistosidad

Se forman entre las capas de las rocas metamórficas dando la apariencia de hojas o láminas. 1.6.

os litológicos

Que comúnmente forman, por ejemplo, la caja techo y caja piso de una veta.

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Mapeo Geomecánico: Chulluni 2. PARÁMETROS DE LAS DISCONTINUIDADES. Los parámetros de descripción de las discontinuidades son diez.  Orientación: Es la posición espacial y se da con el rumbo y buzamiento de la superficie de discontinuidad. Es importante ver la actitud de los bloques y fracturas para efectos de estabilidad.  Espaciamiento: Es la distancia perpendicular entre dos discontinuidades de una misma familia. Debe advertirse que el espaciamiento aparente, el que muestra en superficie la roca, por regla general es mayor que el real. Se utiliza el promedio.  Persistencia: Es la longitud de la traza de una discontinuidad en un afloramiento (se trabaja estadísticamente y con criterios probabilísticos como el espaciamiento). Cuando hay persistencia se garantiza el flujo de agua a través de la masa.  Rugosidad: Se alude a la rugosidad de la superficie y a la ondulación de la discontinuidad, pues ambos afectan la resistencia del macizo rocoso. Una alta rugosidad aumenta la resistencia a la fricción.  Resistencia de las paredes de la discontinuidad: Generalmente es la resistencia a la compresión inconfinada, pues es una buena medida de la alteración de las paredes de la discontinuidad. La resistencia aumenta con la presencia de dientes de roca en la discontinuidad.  Abertura: Es la distancia perpendicular entre las paredes de las distancias de las diaclasas cuando estas no tienen relleno (sólo agua o aire). Hay diaclasas cerradas.  Relleno: Alude al material entre las paredes de la discontinuidad, casi siempre más blando que el macizo rocoso. Un parámetro en el material de relleno es su grado de cementación.  Flujo: Agua presente en la discontinuidad que se encuentra libre o en movimiento. Se describe por el caudal y debe evaluarse si el agua brota o no con presión.  Número de familias presentes: Es indicativo del grado de fracturamiento del macizo y depende de la dirección y tipo de esfuerzos. El menor número de familias en un macizo es tres; también las familias presentan características distintivas, no solamente en dirección y espaciamiento sino también en condiciones de relleno, caudal e incluso edad y tipo de esfuerzos que la origina.  Tamaño de bloques: El que se cuantifica con algunas metodologías específicas. Deben identificarse además los bloques críticos: aquellos que tienen tamaños finitos y posibilidad de desprenderse. 3. CLASIFICACION GEOMECANIOCA DE BIENIAWSKI (1976) Este método engloba algunos parámetros en términos genéricos: RMR = ROCK MASS RATING La clasificación geomecánico RMR fue presentada por Bieniawski en 1973, 15

Mapeo Geomecánico: Chulluni Siendo modificada sucesivamente por el autor en 1976, 1979, 1984 y 1989. La clasificación incluye un RMR básico, independiente de la estructura de la Roca, y de un factor de ajuste. El RMR básico se obtiene estimando el rango de valores de varios Parámetros:     

El RQD Ensayo de compresión simple Espaciamiento de las diaclasas (juego más desfavorable) Condiciones de las diaclasas (4 + 5 de Bieniawsky 1973) Condiciones del agua subterránea

El método se aplica asignando la valoración correspondiente para cada parámetro. El factor de ajuste, definido cualitativamente, depende de la orientación de las discontinuidades y tiene valores distintos según se aplique a túneles, cimentaciones o taludes. Presentamos seguidamente las Tablas dirigidas a la evaluación expeditiva de macizos rocosos de Bieniawski:

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Mapeo Geomecánico: Chulluni TABLA: .- Sistema de Valoración de la Masa Rocosa – RMR (Según Bieniawski, 1989). A. PARÁMETROS DE CLASIFICACION Y SUS VALORACIONES Rango de valores

Parámetro

1

2 3

4

Indice de Resistencia carga puntual de la roca intacta Resistencia compresiva uniaxial

4 - 10 Mpa

2 - 4 MPa

1 - 2 MPa

>250 Mpa

100 - 250 Mpa

50 - 100 Mpa

25 - 50 Mpa

5-25 MPa 2

Valoración

15

12

7

4

Calidad testigo de perforación RQD

90% - 100%

75% - 90%

50% - 75%

25% - 50%

Para este rango bajo, es preferible el ensayo de compresión uniaxial

1-5 MPa

<1 MPa

1

0

<25%

Valoración

20

17

13

8

3

Espaciamiento de discontinuidades

>2m

0.6 - 2 m

0.2 – 0.6 m

60 - 200 mm

< 60 mm

15

10

8

5

Valoración Condición de las discontinuidades

Agua subterránea

20 Superficies muy rugosas No continuas Cerradas- sin apertura Paredes rocosas sanas

Superficies ligeram. rugosas Superficies ligeram. rugosas Apertura < 1mm Apertura < 1mm Paredes ligeramente Paredes altamente intemperizadas intemperizadas

Espejo de falla o Panizo suave > 5mm de espesor Panizo <5 mm de espesor o o Apertura de 1-5mm Apertura > 5mm Juntas continuas Juntas continuas

30

25

20

10

0

Ninguno

< 10

10 – 25

25 – 125

> 125

0

< 0.1

0.1 – 0.2

0.2 – 0.5

> 0.5

Condición general

Completamente seco

Húmedo

Mojado

Goteo

Flujo

Valoración

15

10

7

4

0

Valoración

5

> 10 Mpa

Flujo por 10 m de longitud de túnel (l/m) Presión de agua / σ principal máximo

B AJUSTE DE LA VALORACIÓN POR ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES (Ver F) Orientaciones rumbo y buzamiento Túneles & minas Valoraciones

Muy favorable

Favorable

Rgular

Desfavorable

Muy desfavorable

0

-2

-5

-10

-12 -25

Cimentacioes

0

-2

-7

-15

Taludes

0

-5

-25

-50

C. CLASES DE MASA ROCOSA DETERMINADAS POR LAS VALORACIONES TOTALES Valoración Número de clase Descripción

100 - 81

80 - 61

60 - 41

40 - 21

I

II

III

IV

<21 V

Roca muy buena

Roca buena

Roca Regular

Roca mala

Roca muy mala

D. SIGNIFICADO DE LAS CLASES DE ROCAS Número de clase

I

II

III

IV

V

20 años span 15m

1 año span 10m

1 semana span 5m

10 hrs span 2.5m

30 minutos span 1m

Cohesión de la masa rocosa KPa

> 400

300 - 400

200 – 300

100 - 200

< 100

Angulo de fricción de masa rocosa

> 45°

35° - 45°

25° - 35°

15° - 25°

< 15°

Tiempo de auto sostenimiento

E. PAUTAS PARA LA CLASIFICACION DE LAS CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES < 1m 1–3m 3 – 10 m 10 – 20 m Longitud de discontinuidades-Persistencia Valoración 6 4 2 1 Cerrada < 0.1 mm 0.1– 1 mm 1 – 5mm Separación ( apertura) Valoración 6 5 4 1 Muy rugosa Rugosa Ligeramente rugosa Lisa Rugosidad Valoración 6 5 3 1 Ninguno Relleno duro<5mm Relleno duro>5mm Relleno suave<5mm Relleno (panizo) Valoración 6 4 2 1 Sana Ligera Moderada Muy intemperizada Intemperización Valoración 6 5 3 1 F. EFECTO DE LA ORIENTACION RUMBO Y BUZAMIENTO DE LAS DISCONTINUIDADES EN TUNELERIA** Rumbo perpendicular al eje del túnel Avance con el buzam. Buzam..45-90°

> 20 m 0 > 5mm 0 Espejo de falla 0 Relleno suave > 5mm 0 Descompuesta 0

Rumbo paralelo al eje del túnel

Avance con el buzam. Buzam. 20-45°

Buzamiento 45-90°

Buzamiento 20-45°

Muy desfavorable

Moderado

Muy favorable

Favorable

Avance contra el buzam. Buzam. 45-90°

Avance contra el buzam. Buzam. 20-45°

Buzamiento 0 – 20°, Independiente del rumbo

Moderado

Desfavorable

Moderado

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Mapeo Geomecánico: Chulluni 4. SISTEMA Q DE BARTON (1974) En esta clasificación se catalogan los macizos rocosos según un denominado índice de calidad Q (Barton et al. 1974): 𝑄=

𝑅𝑄𝐷 𝐽𝑟 𝐽𝑤 𝑥 𝑥 𝐽𝑛 𝐽𝑎 𝑆𝑅𝐹

Donde los parámetros son los siguientes: R.Q.D.: Rock Quality Designation     

Jn: Número de familias de diaclasas Jr: Rugosidad de las caras de las diaclasas Ja: Meteorización de las diaclasas Jw: Agua en las diaclasas S.R.F.: Factor de reducción Stress Reduction Factor

- Determinación de la clase del macizo rocoso 4.1.

Indice Q.

La nueva versión del conocido índice Q para caracterizar los macizos rocosos, cuando se trata de predecir la velocidad neta de avance de una máquina (TBM), se denomina QTBM y se encuentra expresado como: 𝑄𝑇𝐵𝑀 =

𝑅𝑄𝐷𝑜 𝐽𝑟 𝐽𝑤 𝑆𝐼𝐺𝑀𝐴 𝑥 𝑥 𝑥 𝐽𝑛 𝐽𝑎 𝑆𝑅𝐹 𝐹𝑛

Dónde:  RQDo: medido en orientación paralela a la dirección del túnel  Jn: del número de familias de discontinuidades.  Jr: que depende de la rugosidad de las discontinuidades que más influyen en el arranque.  Ja: que depende del grado de alteración de las discontinuidades que más influyen en el arranque.  Jw: que depende de la presión y caudal de agua en el túnel.  SRF: sexto parámetro relacionado con las tensiones que soporta el macizo rocoso y su resistencia, con el que se trata de tener en cuenta los casos de: fluencia, expansividad y estallidos de roca.  Fn: fuerza media por cortador  SIGMA: factor dependiente de la resistencia de la roca

18

Mapeo Geomecánico: Chulluni 4.2. -

Factores de corrección al índice Q.

Factor de corrección por abrasión Depende del CLI (Cutter Life Index), que es función del SJ (índice Siever de perforabilidad) y del AVS (Abrasion Value Steel).

-

Factor de corrección por contenido en cuarzo Depende del contenido en % de cuarzo

-

Factor de corrección por tensiones en el frente: Depende tensión biaxial en el frente

4.3.

Velocidad de avance

La velocidad de avance se encuentra definida por Barton mediante la expresión: 𝑃𝑅 = 5𝑥(𝑄𝑡𝑏𝑚) −0.2 Dónde:  

PR (penetration rate): velocidad de penetración o avance expresado en m/h. Q: índice para caracterizar el avance de las tuneladoras en roca.

Tabla: Clasificación de parámetros individuales usados en el Indice de Calidad Tunelera Q (Según Barton et.al., 1974 DESCRIPCIÓN

VALOR

1. DESIGNACIÓN DE LA CALIDAD DE LA ROCA

RQD

A. Muy mala 0) B. Mala C. Regular D. Buena E. Excelente

0-25 25-50 50-75 75-90 90-100

2. NUMERO DE FAMILIAS DE JUNTAS A. Masivo, con ninguna o pocas juntas B. Un sistema de juntas C. Un sistema de juntas mas juntas aleatorias D. Dos sistemas de juntas E. Dos sistemas de juntas mas juntas aleatorias F. Tres sistemas de juntas Jn) G. Tres sistemas de juntas mas juntas aleatorias H. Cuatro o mas sistemas de juntas, juntas aleatorias, fracturamiento severo tipo “cubos de azucar”, etc. I. Rocas trituradas, material terroso

NOTAS

1. Cuando se reporta o mide un RQD [ 10 (incluyendo se usa un valor nominal de 10 para evaluar Q. 2. Intervalos de RQD de 5, es decir 100, 95, 90, etc. son suficientemente precisos.

Jn 0.5-1.0 2 3 4 6 9 12 15 20

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1. Para intersecciones usar (3.0 x 2. Para portales usar (2.0 x Jn)

Mapeo Geomecánico: Chulluni

3. NUMERO DE RUGOSIDAD DE LAS JUNTAS

Jr

a. Paredes rocosas en o b. Paredes rocosas en o antes de 10 cm de corte A Juntas discontinuas 4 B. Rugoso e irregular, ondulado 3 C. Liso ondulado 2 D. Espejos de falla ondulado 1.5 1. Adicionar 1.0 si el espaciamiento medio del sistema E. Rugoso o irregular planar 1.5 de juntas relevantes es mayor que 3 m. F. Liso, planar 1.0 G. Espejo de falla, planar 0.5 2. Jr = 0.5 puede ser usado para juntas con espejos de c. Paredes rocosas sin o cuando se ha producido falla que tienen alineaciones planares; se estipula que el corte. las alineaciones son orientadas para una resistencia H. Zona conteniendo minerales arcillosos, de espesor sufi1.0 mínima. ciente para prevenir el o de las paredes rocosas (nominal) I. Zona arenosa, gravosa o triturada, de espesor suficiente 1.0 para prevenir el o de las paredes rocosas (nominal) 4. NUMERO DE ALTERACIÓN DE LAS JUNTAS

φr aproximado

Ja

a. Paredes rocosas en o A. Escaso recubrimiento, duro, relleno endurecido e 0.75 fricción impermeable. aproxiB. Juntas con paredes no alteradas, solo con colora1.0 mineralógicas ción superficial. que C. Juntas con paredes ligeramente alteradas, capas de 2.0 presentes. mineral no blandas, partículas arenosas, roca desintegrada libre de arcilla. D. Capas de limo o arcillas arenosas, pequeñas 3.0 fracciones de arcilla (no blandos) E. Capas de materiales arcillosos blandos o de baja 4.0 fricción , es decir caolinita, mica. También clorita, talco, yeso, grafito, etc. y pequeñas cantidades de arcillas turgentes (capas discontinuas, 1-2 mm o menos de espesor.

20

-

1.

Los valores de φr, o ángulo de residual, constituyen una guía

(25° - 35°)

mada a las propiedades de los productos de alteración si es

(25° - 30°)

estuvieran

(20° - 25°) (8°

- 16°)

Mapeo Geomecánico: Chulluni DESCRIPCIÓN 4. F. G. H. J.

K. L. M. N. O. P. 5.

VALOR

NOTAS

Ja NUMERO DE ALTERACIÓN DE LAS JUNTAS φr b. Paredes rocosas en o antes de 10 cm de corte Partículas arenosas, libre de arcilla, roca desintegrada, etc. Relleno de mineral de arcilla fuertemente sobreconsolidada, no blando (continuo, < 5 mm de espesor) Relleno de mineral arcilloso de media a baja sobre- 8.0 consolidación, blando (continuo < 5 mm de espesor) Relleno de arcillas turgentes, es decir montmorilloni- 8.0 - 12.0 ta (continuo, < 5 mm). Los valores de Ja dependen del porcentaje del tamaño de las partículas de la arci- lla turgente y del al agua c. Paredes rocosas sin o cuando se ha produ- cido el corte. Zonas o bandas de roca desintegrada o triturada y arcillas (Ver G, H e I) para condiciones arcillosas Zonas o bandas de limo o arcilla arenosa, fracciones pequeñas de arcilla, (no blandas). Zonas o bandas continuas de arcilla, y R. (Ver G, H e I para condiciones arcillosas) REDUCCIÓN DE AGUA EN LAS JUNTAS

aproximado 4.0

(25° - 30°)

6.0

(16° - 24°)

(12° - 16°) (6° - 24°)

6.0 8.0 8.0 – 12.0 5.0 10.0 – 13.0 6.0 – 24.0 Jw

A. Excavaciones secas o flujo pequeño, es decir 1.0 < 5 lt/min, localmente B. Flujo o presión media, lavado ocasional del relleno 0.66 de las juntas C. Grandes flujos o presión alta en roca competente 0.5 son con juntas sin relleno D. Grandes flujos o altas presiones 0.33 E. Flujo excepcionalmente alto o presiones en la 0.2-0.1 por Voladura, decayendo con el tiempo considera- F. Flujo excepcionalmente alto o presión continúa disminución 6. sin FACTOR DE REDUCCIÓN DE ESFUERZOS SRF a. Zonas de debilidad que intersectan la excavación las cuales pueden causar el aflojamiento del macizo rocoso cuando se excava el túnel A. Ocurrencias múltiples de zonas de debilidad conte- 10.0 son niendo arcillas o roca químicamente desintegrada, no muy aflojada en los alrededores (a cualquier profundidad). B. Zonas simples de debilidad conteniendo arcillas o 5.0 roca químicamente desintegrada (profundidad de la excavación < 50 m). C. Zonas simples de debilidad conteniendo arcillas o 2.5 roca químicamente desintegrada (profundidad de la excavación > 50 m). D. Zonas múltiples de corte en roca competente 7.5 (libre de arcilla), aflojamiento de la roca en los alrededores (a cualquier profundidad). E. Zonas simples de corte en roca competente (libre de 5.0 arcillas), ( profundidad de la excavación < 50 m) F. Zonas simples de corte en roca competente (libre de 2.5 arcillas), (profundidad de la excavación > 50 m) G. Juntas abiertas y sueltas, roca severamente diaclasada 5.0 o ‘cubos de azúcar’ (a cualquier profundidad)

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Presión aprox. del agua (Kgf/cm2) < 1.0 1.0 – 2.5 2.5 – 10.0

1. Los factores del C al F son estimados crudos. El Jw se incrementa sin instaladas medidas de drenaje.

2.5 – 10.0 > 10

2. Los problemas especiales causados

0.1-0.05

la formación de hielo no son > 10 dos.

1. Reducir estos valores de SRF en 25 – 50% si solo influenciados por zonas de corte relevantes, pero intersectan la excavación.

Mapeo Geomecánico: Chulluni El máximo abierto sin sostenimiento puede ser estimado a partir de: Máximo abierto (sin sostenimiento) = 2 ESR Q0.4 Basado en el análisis de casos registrados, Grimstad y Barton (1993) sugirieron que la relación entre el valor de Q y la presión del sostenimiento permanente Ptecho es estimada a partir de:

5. CRITERIO ROTURA DE HOEK, BROWN Y MORH COULOMB

Se utilizan estampillas eléctricas strain gage como sensores de la deformación axial y diametral experimentada por la probeta bajo compresión. Durante el ensayo se registra la carga de compresión, la deformación axial y diametral experimentada por la probeta al ser comprimida, mediante incrementos de carga predeterminados

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Mapeo Geomecánico: Chulluni

CAPITULO IV VALORIZACIONES DEL MACIZO ROCOSO 1. CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO EN CHULLUNI JCS: Para obtener la resistencia a la compresión uniaxial se pueden utilizar diferentes métodos o Medición directa usando prensa en el laboratorio o Método directo usando la prensa de carga puntual En nuestro caso obtuvimos: 46.44 MPa 2. DETERMINACION DEL RQD (ROCK QUALITY DESINNATION) RQD: Para realiza el cálculo del RQD tenemos el siguiente método de Priest Y Huston 𝑹𝑸𝑫 = 𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝒆−𝟎.𝟏𝜸(𝟎.𝟏𝜸+𝟏)

𝜸=

𝑵𝒖𝒎𝒆𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝒅𝒊𝒔𝒄𝒐𝒏𝒕𝒊𝒏𝒖𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆𝒔 𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐 𝒍𝒊𝒏𝒆𝒂𝒍

NOTA: Tomando en cuenta el número de discontinuidades de un solo tramo tenemos. 𝛾=

6 𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 =6 1 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙

𝑅𝑄𝐷 = 100 ∗ 𝑒 −0.1∗6(0.1∗6+1) , 𝑙𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑡𝑒𝑛𝑒𝑚𝑜𝑠: 𝑅𝑄𝐷 = 87.81 %

3. DETERMINACION DEL RMR En este caso de

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CONCLUCIONES  El presente trabajo, evaluado en campo respecto a la estabilidad del macizo rocoso, teniendo en cuenta todas sus características que son: tipo de estructura, orientación, espaciado, persistencia, terminación, apertura, relleno, rugosidad, ondulación, meteorización.  Realizamos con el fin de evaluar su estabilidad, por lo que diremos que el macizo evaluado es inestable, respecto a los datos del RQD y el MRM, se encuentran adjuntos en dicho informe.  La estabilidad se logró evaluar también mediante el programa dips, que también se encuentran adjuntos.  Finalmente se llegó a la conclusión que el macizo rocoso en su análisis sistemático se logró ver que es tipo cuña.

BIBLIOGRAFIA  ENSAYO DE SUELOS Y FUNDAMENTALES PARA LA CONSTRUCCIÓN – GEORGE E. BERTRAM  MECÁNICA DE SUELOS I – JUÁREZ BADILLO & RICO RODRÍGUEZ.  REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES – SUELOS Y CIMENTACIONES.  JUÁREZ BADILLO, E. (1975). MECANICA DE SUELOS I. MEXICO: LIMUS.  VILLALAZ, I. C. ( 1989). MECANICA DE SUELOS Y CIMIENTOS . MEXICO : EDLIMUSA.  T.W. Lambe y R.V. Whitman - Mecánica de suelos. Mexico, 1997  CARNERO E. “GEOTECNIA I”, UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNO. PERU. 2008.  CARNERO E. “CARACTERIZACION DE MACIZOS”, UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNO. PERU. 2009.  SOTO M. “TEXTO UNIVERSITARIO DE PETROLOGIA”. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNO. PERU. 2000

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ANEXOS

1. FOTOGRAFICO

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