ANÁLISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDO ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE UN TUNE

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE UN TÚNEL”

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA

PROYECTO DE TESIS

“ANÁLISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDO ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE UN TUNEL”

AUTORES: DÍAZ CERVANTES, LESLY HUAYLLA LARREA, ÁLVARO GONZÁLES CHAVEZ, ROSINALDO LIZAMA SÁNCHEZ, ISABEL RAMIREZ DÍAZ, DIEGO ROYCIN VILLEGAS TICLIA, MARIBEL

ASESOR: ING. DANIEL ALEJANDRO ALVA HUAMÁN

LÍNEA DE INVESTIGACIÓ N

GEOTÉCNIA

MECÁNICA DE ROCAS

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ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE UN TÚNEL”

Cajamarca – Perú 2016 INDICE

1.

RESUMEN ................................................................................................................................. 5

2.

CAPÍTULO I: DATOS PRELIMINARES............................................................................... 6 2.1.

Título del pro yecto de invest igaci ón ......................................................................... 6

2.2.

Autor (es): .......................................................................................................................... 6

2.3.1.

Lugar dond e se desarrol lará el pro yecto. ........................................................ 6

2.3.2. 2.4.

Distr it o, Provi nci a, Departamento . ..................................................................... 6

Asesor

...............................................................................................................................

6

2.5.

Tipo de inv estig ación .................................................................................................... 7

2.2.1.

Según el prop ósit o ................................................................................................. 7

2.2.2.

Según el dis eño de inv estig ación ...................................................................... 7

2.6.

Duración de la inv estigaci ón ....................................................................................... 7

2.7.

Recursos ............................................................................................................................ 8

2.8.

Presupuesto ...................................................................................................................... 8

2.9.

Financiamiento .................................................................................................................. 8

2.10.

Cronograma

.................................................................................................................

9

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3.

CAPITULO II: PLAN DE INVESTIGACIÓN ....................................................................... 10

3.1.

Probl ema de la invest igació n .................................................................................... 10

3.1.1.

Realidad Problemátic a ........................................................................................ 10

3.1.2.

Formu lación del pro blema .................................................................................

3.1.3.

Jus tif icaci ón del prob lema ................................................................................. 10

3.1.4.

Hipótesis.

10

................................................................................................................

10

3.2.

Limitaciones ..................................................................................................................... 11

3.3.

Objetivos

.........................................................................................................................

11

2.3.1

General .................................................................................................................... 11

2.3.2

Específicos

.............................................................................................................

11

4.

CAPITULO III: MARCO TEÓRICO ..................................................................................... 12

4.1.

Antecedentes ................................................................................................................. 12

4.1.1.

Estudi os Internacio nales .................................................................................... 12

4.1.2.

Estudi os Nacio nales ............................................................................................ 15

4.1.3.

Antecedentes Locales: ....................................................................................... 15

4.2.

Bases Teóri cas ............................................................................................................. 16

4.2.2.

Mecánica de roc as y fin alidad ........................................................................... 16

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4.2.3.

Import ancia de perfil es ....................................................................................... 16

4.2.4.

Azimut ..................................................................................................................... 16

4.2.5.

Rumbo o dir ección ............................................................................................... 17

4.2.6. 4.2.7.

Buzamiento ............................................................................................................

17

Dip-direction

..........................................................................................................

17

4.2.8.

Cabeceo (pit ch, rake) .......................................................................................... 18

4.2.9.

Inmersi ón (plun ge) ............................................................................................... 18

4.2.10.

Tipos de esfuerzos de defor mación ............................................................ 18

4.2.11.

La deform ación de las roc as ......................................................................... 19

4.2.12.

Estru ctu ras tectó nicas ....................................................................................

4.2.13.

TALUDES Y LADERAS ....................................................................................

20 21

4.2.14.

ROTURAS POR CUÑAS .................................................................................. 22

4.2.15.

Túnel .................................................................................................................... 23

4.2.16.

ESTRUCTURA GEOLOGICA .......................................................................... 24

4.2.17.

ORIENTACION ESTRUCTURAL DESFAVORABL E .................................. 25

4.2.18.

ORIENTACION ESTRUCTURAL FAVORABLE .......................................... 26

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4.2.19.

DISCONTINUIDADES ....................................................................................... 26

4.2.20.

Levantamiento geológi co ............................................................................... 27

4.2.21.

Reconoci mi ento de estruc tur as ................................................................... 28

4.3.

Definic ión de términos básicos 28

4.3.1.

................................................................................

Discontinuidades en el macizo rocoso ................................................................ 28

4.3.2. 5.

Clasifi cación geomecá nica del macizo roc oso ............................................ 29

CAPÍTULO IV: GENERALIDADES .................................................................................... 33

5.3.

Ubicaci ón, accesibi lid ad, punt o de cont rol , área de la zona de estudi o. ...... 33

5.3.1.

Ubicación ................................................................................................................ 33

5.3.2.

Accesibilidad

5.3.3.

Puntos de cont rol GPS .......................................................................................

.........................................................................................................

34 36

5.3.4. 5.4.

Área de la zona de estu dio ................................................................................. 36

Metodología

...................................................................................................................

36

5.4.1.

Etapa de Gabinet e I: en esta primera fase se recopiló información de naturaleza topográfica y geológica, luego se procedió a procesar y evaluar la información más adecuada a los propósitos del estudio.

5.4.2.

Etapa de Campo: inició con el reconocimiento del área de estudio del cerro Callacpuma, teniendo como antecedente el posible lugar dónde se ubicaría el eje. Luego se procedió con el mapeo geomecánico.

5.4.3.

Etapa de Gabinet e II: en esta etapa se efectuó el procesamiento, evaluación e interpretación de la información de campo, a fin de consolidarla en un

................................................ 36

............................................................... 36

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proyecto y planos del estudio en referencia. ...................................................................... 36

6.

CAPITULO VI: GEOLOGÍA DEL ÁREA DE ESTUDIO ................................................... 37

6.1.

Geolo gía Region al ........................................................................................................ 37

6.2.

GEOLOGIA HISTORICA ..............................................................................................

6.3.

Geología Local ................................................................................................................

38 40

6.3.1. 6.4.

Unidade s Estratigráficas .................................................................................... 40

GEOLOGIA ESTRUCTURAL ...................................................................................... 42

6.5.

GEOMORFOLOGIA ...................................................................................................... 43

7.

MODELO IDEALIZADO DEL TÚNEL ................................................................................ 44

8.

ÁNAL ISIS GEOMECÁNICO ................................................................................................

9.

CONCLUSIONES

45 ................................................................................................................... 77

10.

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 77

11.

ANEXOS .............................................................................................................................. 78

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1.

RESUMEN

La finalidad del presente proyecto de investigación está basado en el análisis Geológico y Geomecánico del macizo rocoso de la zona comprendida entre Shaullo Chico y Llacanora para la construcción de un túnel, teniendo como objetivo general evaluar el macizo rocoso para poder caracterizar los materiales a atravesar presentado en la zona de estudio antes mencionada, y como objetivos específicos el estudio geológico, Geoestructural y Geomecánico, identificando las discontinuidades en el macizo rocoso, calcular el RMR, el RQD, Q de Barton y GSI. Estos resultados permitirán llegar a la conclusión que el comportamiento del macizo rocoso está influenciado por el tipo de rocas, y finalmente con este túnel se conseguirá la reducción de la distancia del transporte y la seguridad vial, así como la reducción de los tiempos de recorrido.

Palabras clave: RMR, RQD, Q de Barton, GSI.

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2.

CAPÍTULO I: DATOS PRELIMINARES

2.1. Título del proyecto de investigación Análisis Geológico y Geomecánica del macizo rocoso de la zona comprendido entre Shaullo Chico y Llacanora para la construcción de un túnel.

2.2.

Auto r (es): Estudiante: Huaylla Larrea, Álvaro Díaz Cervantes, Lesly Gonzáles Chavez, Rosinaldo Lizama Sánchez, Isabel Ramírez Díaz, Diego Roycin Ticlia, Maribel

Ingeniería Geológica Ingeniería Geologica Ingeniería Geológica Ingeniería Geológica Ingeniería Geológica Ingeniería Geológica

Villegas

2.3. Loc alidad 2.3.1. Lugar donde se desarrollará el proyecto. Tramo Shaullo Chico - Llacanora 2.3.2. Distr ito , Provinc ia, Departamento . Baños del Inca, Cajamarca, Cajamarca

2.4. Asesor Nombre y Apellidos: Ing. Daniel Alejandro Alva Huamán Correo Electrónico: [email protected] Centro Laboral: Universidad Privada del Norte

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2.5. Tipo de investigación

2.5.1. Según el propósito Investigación correlacionar, aquella investigación que busca conocer la relación o grado de asociación que exista entre dos o más conceptos, categorías o variables en un contexto en particular para predecir cómo se puede comportar un concepto o una variable al conocer el comportamiento de otras variables vinculadas (Hernández Sampieri et al., 2010).

2.5.2. Según el diseño de investigación El diseño de investigación en el enfoque cuantitativo es no experimental, aquel que se realiza sin manipular deliberadamente variables. Es decir, se trata de estudios donde no se hace variar en forma intencional las variables independientes para ver su efecto sobre otras variables. En este tipo de investigación se observan, describen y explican determinados fenómenos de la realidad. (Hernández Sampieri et al., 2010).

2.6. Duración de la investigación FECHA DE INICIO :

18 de Abril del 2016

FECHA DE TÉRMINO:

4 de Julio del 2016

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2.7.

Recursos Servicios de transporte “Particular y Público”, Gps, Picota, Brujula, Flexometro, Lupa, Mapa topografico, Mapa geologico, Imágenes satelitales, Colores, Libreta de campo, Camara digital, Escalimetro, Transportador, Calculadora, Tablas RMR, Q de barton y GSI, suministro Alimenticio.

2.8.

Presupuesto GASTOS GASTOS INDIVIDUALES

ACTIVIDAD

GENERALIDADES

PASAJES

GENERALIDADES

S/. 3.00

S/. 6.00

S/. 18.00

S/. 36.00

S/. 3.00

S/. 6.00

S/. 18.00

S/. 36.00

S/. 3.00

S/. 6.00

S/. 18.00

S/. 36.00

S/.9..00

S/. 24.00 S/. 33.00

S/. 54.00

S/. 144.00 S/. 159.00

1° Salida de campo 2° Salida de campo 3° Salida de campo Impresión + anillado+ CD SUB-TOTAL TOTAL

2.9.

GASTOS EN GRUPALES

PASAJES

S/. 6.00

S/. 36.00

Financiamiento El presente proyecto de investigación será autofinanciado por los integrantes del grupo.

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2.10. Cronograma TIEMPO DE DURACION DIA 1 ACTIVIDAD

DIA 2

25 30 45 60 90 60 25 30 45 60 90 120 25 30 min min min min min min min min min min min min min min

DIA 3 45 60 min min

90 120 min min

Viaje al lugar de estudio

Llegar cada al lugar para hacer análisis Toma de DIP y DIP DIRECTION de discontinuidades Realizar el análisis de RMR Realizar el análisis de Q de Barton Traslado a una nueva zona de estudio

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3. CAPITULO II: PLAN DE INVESTIGACIÓN 3.1. Prob lema de la investig ación 3.1.1. Realidad Problemática Hoy en día, los pobladores del centro poblado de Shaullo Chico y Llacanora, manifiestan que confrontan problemas de accesibilidad, ya que se separan por grandes distancias, incrementando el tiempo de recorrido de uno hacia otro y dificultando la accesibilidad a los centros turísticos propios de cada lugar. 3.1.2. Formulaci ón del pr obl ema ¿Cómo influye el comportamiento del macizo rocoso del cerro Callacpuma para la construcción de un túnel comprendido entre Shaullo y Llacanora, Baños del Inca, Cajamarca ,2016? 3.1.3. Justificación del problema El proyecto se basa en la construcción de un túnel que unirá a través del Cerro Callacpuma a ambos centros poblados (Shaullo Chico y Llacanora), facilitando la accesibilidad acortando el tiempo que tarda al ir por la carretera asfaltada, para esto previamente se hace una evaluación geomecánica, garantizando seguridad y su vez evitar posibles riesgos.

3.1.4. Hipótesis. El tipo de roca y estructuras geológicas influyen en el comportamiento del macizo rocoso de la zona comprendida entre Shaullo Chico y Llacanora para la construcción de un túnel.

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3.2. Limitaciones La limitación más importante será la accesibilidad a la toma de datos geológicos, estructurales y geomecánicos, ya que la zona estudiada tiene pendientes muy pronunciadas. Otro factor es el limitado transporte que hay hacia la zona de Shaullo Chico y Llacanora.

3.3.

Objetivos 2.3.1 General Influencia del comportamiento del macizo rocoso del cerro Callacpuma para la construcción de un túnel comprendido entre Shaullo y Llacanora, Baños del Inca, Cajamarca ,2016. 2.3.2 Específic os •

Evaluar el comportamiento de los distintos macizos rocosos presentes en la zona, teniendo en cuenta parámetros geomecánicos.

•

Realizar la caracterización Geomecánica teniendo en cuenta los parámetros del RMR de Bieniawski, RQD, condición de juntas, aguas subterráneas.

• •

Realizar el análisis cinemático utilizando el software Dips. Identificar geología presente en la zona.

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4. CAPITULO III: MARCO TEÓRICO 4.1. Antecedentes 4.1.1. Estudios Internacionales

De acuerdo a Hernández. (2008), en su investigación Caracterización geológica y Petrológica de la Estructura Circular Mezquital y su posible riesgo geológico, realizada en el Instituto Politécnico Nacional de México. Expresa que el objetivo de la tesis es reconocer la ocurrencia de posibles deslizamientos de masas en los poblados que circunadan a la caldera hubicada en el sector de la faja volcánica transmexicana. Este estudio se realizó inicialmente a traves de imágenes satelitales, mapas topograficos y reconocimientos en el campo. Y posteriormente con un análisis geológico y petrogenético; obeteniento una posibilidad de que los movimientos del lecho rocoso se pueden dar en estas poblaciones en un futuro cercano provocando flujos o deslizamientos en masa de dimenciones regionales. Por lo tanto, las obras civiles generales que se encuentran en los alrededores de la Caldera Mesquital estan siendo expuestas a un riesgo potencial de deslizamientos gravitacionales. Según Rosal es y Centen o (2009), en su envestigacion Vulnerabilidad potencial de los suelos a deslizamientos de tierra en el municipio de La Conquista, Carazo, Nicaragua, realizada en la Universidad Nacional Agraria de Nicaragua busca zonificar áreas potencialmente vulnerables a sufrir deslizamientos de tierra en el municipio de la Conquista, asi tambien los factores incidentes que causen el fenómeno. Este estudio se realizo primeramente atraves de de un mapa de amenazas potencial a deslizamientos, mapa de susceptibilidad por factores intrínsecos ,mapa de factores extrínsecos; obteniendo que los factores mas vulnerables son sus pendientes que son mayores del 15% y sitios con alta densidad de fracturas. Finalmente, con este estudio se dedujo que es necesario cambiar las prácticas agrícolas de acuerdo al tipo suelo e introducir prácticas de conservación de suelos,para disminuir las probabilidades de ocurrencia de estos fenómenos como los deslizamientos.

De acuerdo a Cuanal o y Quezada (2006 ).En su investigación Factores Detonantes de Deslizamiento de Laderas en las regiones montañosas de Puebla, México; Realizada en

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la Universidad de Guadalajara, México. Indica que la finalidad de su estudio es describir las características geomorfológicas del estado de Puebla, considerando su clima, el cual tiene impacto en la meteorización de las rocas que conforman la región montañosa; además se incluye su historia sismológica en los últimos 100 años, para eventos mayores de 6° Richter, y las lluvias torrenciales de 1999 y 2005 que han desencadenado deslizamientos de laderas. Esta investigación arrojo la

conclusión

de que los

deslizamientos de grandes masas del terreno en taludes y laderas naturales se presentan con mayor frecuencia afectando a nuestro planeta, estos fenómenos al igual que los terremotos, inundaciones, erupciones volcánicas, tsunamis, avalanchas, etc., amplifican su intensidad por actividades humanas, causando considerables daños económicos, sociales y naturales. Lo anterior provoca que anualmente cientos de familias queden sin hogar y lo que es peor, que muchos seres humanos pierdan la vida, convirtiendo las regiones afectadas en verdaderos desastres. Segun Salgado.(2005), en su investigacion análisis integral del riesgo a deslizamientos e inundaciones en la microcuenca del río gila, copán, honduras, realizado en el Centro Agronomico Tropical de investigacion y enseñanza de Costa Rica. Expresanda que el objetivo de su tesis es determinar el riesgo de inundaciones y deslizamientos,que tiene un proceso de planificación y gestión del riesgo en la Microcuenca del Río Gila, Copán, Honduras. Este estudio se llevo a cabo atraves de un mapeo comunitario, sistemas de información geográfica (SIG), obteniendo como resultado que la microcuenca presenta una vulnerabilidad (innundaciones 64,4% y deslizamientos 68,6%) siendo las quebradas las que ocasionan mas daño ya que presenta una mayor velocidad de agua ocacionando areas criticas a deslizamientos. Por lo tanto este analisis refleja que las comunidades estudiadas presentan mayor peligro a deslizamientos. Según Gonsales y Pastor (2003),

en su investigacion aspectos geomecanicos de los

delizamientos rápidos ,modelacion y diseño de estructuras de contencion realizado en la Universidad Politécnica de Madrid de Madrid . Señala su tesis tiene por objetivo evitar las consecuencias de un posible deslizamiento catastrofico. Este estudio se realizó primeramente através de modelos matemáticos y numéricos con el conocimiento del método de los elementos discretos, el método de elementos finitos y topográficos; obteniendo que los desplazamientos de las ladera son grandes riegos naturales, que provocan al mundo importantes daños. Por lo tanto es nesesario desarrollorar una protección eficaz frente a estos desastres . De acuer do a Garci a (2008), en su investigacion Metodologias para la evaluaciòn de peligrosidad a los deslizamientos inducidos por terremotos ,realizada en la Universida de

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Alcalà de España . donde busca investigar y desarrollar la modelaciòn matemàtica del peligro de los deslizamientos de laderas a escala regional. Este estudio se realizó a traves de un modelo matemático, métodos estocàsticos, herramientas geoespaciales y sistemas de informaciòn geogràfica . Descubrió que los deslizamientos al igual que otros fenomenos naturales se caracaterizan por presentar comportamientos caóticos . Por lo que se a empleado a evaluar peligros de deslizamiento asociados con movimientos potenciales que se pueden identificar las zonas con mayor peligro y pueden ser planificadas en urbanisticas y territoriales . Según Villamil (2012), en su investigación Determinación de los niveles de Fragilidad Potencial para la Erosión y el Deslizamiento en los Suelos del Municipio de Ibagué, departamento del tolima , realizada en la convocatoria nacional del programa jóvenes investigadores e innovadores (colciencias) de Ibagué – Tolima. Busca determinar los índices de fragilidad potencial del suelo a los fenómenos de erosión y deslizamiento para el municipio de Ibagué, departamento del Tolima. Este estudio se realizó a travez de la clasificación de variables ambientales como la precipitación, drenaje interno del suelo, textura de suelo, profundidad efectiva del sustrato y la inclinación o pendiente del terreno. Descubriendo que se encuentra bajo categorías de fragilidad muy altas y altas a fenómenos de deslizamientos. Según Tupak (2009). En su investigacion Geología, Geomorfología, y Movimientos de Laderas en el área de la Sub cuenca Hidrográfica de Río Mayales (Chontales,Nicaragua), realizada en la Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua. Con el objetivo de identificar los componentes del medio biofísico más relevantes del territorio de la sub-cuenca hidrográfica de Río Mayales (Chontales, Nicaragua), utilizando la información disponible en gabinete, y en campo sobre la base de la geología, geomorfología y geo-amenazas. Y a su vez, relacionar los temas y componentes del medio biofísico en forma integral, que permita su caracterización, identificando sus potenciales, problemas y restricciones, como base natural para la elaboración de los planes de Ordenamiento y Desarrollo Territorial de los municipios que integran la Subcuenca hidrográfica.

4.1.2.

Estudi os Nacional es

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Zavala y Rosado (2011), en su investigacion riesgo geologico en la region cajamarca , relizada en el Intituto Geológico, Minero y Metalurgico INGEMMET de Perú. Expresa que su investigación busca evaluar la ocurrencia de peligros geológicos (movimientos en masa) y geohidrológicos (inundaciones y erosión fluvial), dando a conocer los peligros geológicos de la región, tomando en cuenta las bases de los estudios geoambientales de cuencas. Este estudio se realizó a traves de zonificación de la peligrosidad de movimientos en masa, su composicion litologica , obtubiendo que Las zonas mas suceptibles corresponden a llanuras de inundación ocasionada por los ríos , esto nos quiere decir que la peligrosidad de movimientos en masa en la región tiene un importante sector asociado con areas de alta suceptibilidad . Por lo tanto, la frecuencia de peligros naturales en la región es mediana a alta, en comparación a otras áreas del país. Villaco rta (2007), en su investigacion Análisis de la Susceptibilidad a los Movimientos de Ladera en la Cuenca del río Llaminchán, realizada en la Universidad Nacional de Ingeniería de Cajamarca, Perú. Busca

la obtención del mapa de susceptibilidad por

movimientos de ladera en el área de la cuenca Llaminchán. Este estudio se realizò a través de análisis mediante Sistemas de Información Geográfica, cartografiado de procesos superficiales,

inventario

demovimientos

de

ladera,

topografía,

litología

y

la

hidrogeología,obteniendo que las zonas con mayor susceptibilidad se encuentran al noreste de la ciudad, la parte alta del sector Pueblo Libre-El Naranjo y la zona comprendida entre Chilete y la mina Paredones. Por lo tanto esto se tendrá en los planes de prevención frente a los desastres naturales en la cuenca Llaminchán, lo que contribuirá al desarrollo sostenible de la Región Cajamarca.

4.1.3. Antecedentes Loc ales: De acuerdo a Rodríguez, (2014) . En su Investigación Geotecnia Y Desarrollo Urbano, realizada en la Universidad Nacional De Cajamarca. Tiene como fin dar una guía práctica para que las ciudades en vías de expansión, sepan cómo realizar obras urbanas en dichos territorios.

Dicha investigación se realizó partiendo de una zonificación geotécnica de la urbe y de muchas microzonificaciones si es que fuese necesario, cuyos planos son el primer documento que utilizarán los geotecnistas para seleccionar los métodos de construcción

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necesarios. Finalmente se concluyó que la geología urbana ofrece información sobre los entornos geológicos urbanos como base científico para los planificadores y los ing enieros para la planificación del uso racional de la tierra y el desarrollo urbano.

4.2. Bases Teóri cas 4.2.2. Mecánic a de rocas y fi nalid ad La Mecánica de Rocas se encarga del estudio teórico y práctico de las propiedades y comportamiento mecánico de los materiales rocosos, y de su respuesta ante la acción de fuerzas aplicadas en su entorno físico. La finalidad de la Mecánica de Rocas es conocer y predecir el comportamiento de los materiales rocosos ante la actuación de las fuerzas internas y externas que se ejercen sobre ellos. (Turner, 2006).

4.2.3. Import ancia de perfi les Un perfil geológico es la interpretación de la información geológica disponible de una zona, representada en un corte o sección. Es de suma importancia ya que son la base para planificar obras de ingeniería. Fundamentalmente lo que afectan la superficie y el subsuelo, para la explotación y producción de los recursos geológicos hídricos, pétreos, minerales y energéticos. (Turner, 2006).

4.2.4. Azimut El azimut de una línea es el ángulo horizontal medido en el sentido de las manecillas del reloj a partir de un meridiano de referencia.

Lo más usual es medir el azimut desde el Norte (sea verdadero, magnético o arbitrario), pero a veces se usa el Sur como referencia.

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Los azimuts varían desde 0° hasta 360° y no se requiere indicar el cuadrante que ocupa la línea observada. (Harrison, 2001).

4.2.5. Rumbo o di recci ón Parámetro expresado en grados, normalmente sexagesimales, que define, junto con el buzamiento (= manteo), la orientación de un plano geológico. La dirección indica el ángulo formado por la línea de intersección entre un plano geológico y el plano horizontal y la línea N-S. Se puede medir de diferentes maneras, pero siempre con respecto al norte. Por ejemplo, dirección N30ºW, o expresada de otra manera, N150º. (Harrison, 2001)

4.2.6. Buzamiento Parámetro expresado en grados, normalmente sexagesimales, que define, junto con la dirección (= rumbo, en Chile), la disposición de un plano geológico. El buzamiento indica el ángulo formado por el plano geológico respecto a un plano horizontal. Ese ángulo debe ser medido perpendicularmente a la dirección (= rumbo) y es necesario indicar su sentido. Por ejemplo, si la dirección es N-S, el buzamiento debe ser hacia el E o hacia el W. El buzamiento se indica a continuación de la dirección por ejemplo: N30ºW / 60ºSW; N5ºE/ 40º W; etc. (Harrison, 2001).

4.2.7. Dip-dir ection Es la dirección del buzamiento. Mide la dirección máxima de la pendiente (perpendicular al rumbo). (Harrison, 2001)

4.2.8. Cabeceo (pitch, rake)

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Muchas estructuras lineares se desarrollan dentro de planos estructurales. En el caso de que una línea esté contenida en un plano inclinado, el cabeceo es el ángulo, entre la línea y la dirección del plano inclinado que la contiene, medido en este plano inclinado. (Harrison, 2001)

4.2.9. Inmersi ón (plung e) Es el ángulo que forma la línea con su proyección en la horizontal, medido en el plano vertical que contiene a la línea y a su proyección.

Ángulos utilizados para orientar líneas en el espacio. (Harrison,

4.2.10.

Tipos de esfuerzos de defor mación

a) Esfuerzo por compresión. Las rocas son empujadas o comprimidas por fuerzas externas dirigidas una hacia otra y da lugar a pliegues o fallas b) Esfuerzo por tensión. Fuerzas que actúan en direcciones opuestas c) Esfuerzo de cizalla. Es donde actúan esfuerzos en forma paralela y en sentido contrario produciendo un desplazamiento de las capas (Rojas) 4.2.11. La deformación de las rocas La tectónica estudia las deformaciones de las rocas y las estructuras resultantes de dichas deformaciones, producidas por las fuerzas internas que actúan en la Tierra y, en ocasiones, por la acción de la fuerza de la gravedad.

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A. Esf uerzo y deformació n • Se denomina esfuerzo al conjunto de fuerzas que afectan a un cuerpo material y tienden a deformarlo. • Los esfuerzos tectónicos pueden ser básicamente de tres tipos: • Compresión: producido por fuerzas que actúan convergentemente en una misma dirección. Como consecuencia se produce un acortamiento de la corteza. Distensión (tensión, estiramiento o tracción): producida por fuerzas divergentes que actúan en una misma dirección. Como consecuencia se produce un estiramiento de la corteza. • Cizallamiento: srcinado por fuerzas paralelas que actúan en sentidos opuestos.

B. Tipos de deformación • Se dice que un cuerpo es perfectamente elástico cuando la relación entre esfuerzo y deformación es constante, y el cuerpo puede recuperar su forma srcinal al cesar el esfuerzo deformante. • Cuando dicha relación no es constante se produce una deformación plástica y, aunque se retire el esfuerzo, el cuerpo quedará con una deformación permanente. • En la práctica las rocas presentan un comportamiento intermedio, deformándose inicialmente de una manera elástica, hasta alcanzar el límite elástico; a partir de este punto se produce la deformación plástica. El comportamiento plástico también tiene un límite, alcanzado el cual se produce la rotura. • Las deformaciones elásticas, al no producir deformaciones permanentes, no generan estructuras tectónicas. C. Factores de la deformación • Duración del esfuerzo. Los materiales que se comportan elásticamente frente a un esfuerzo de una determinada intensidad, pueden deformarse plásticamente, o incluso fracturarse, si dicho esfuerzo actúa durante un periodo largo de tiempo. • Experimentalmente se ha podido comprobar que las rocas se comportan más plásticamente bajo una presión de confinamiento elevada. • La temperatura también hace variar el comportamiento de las rocas frente a los esfuerzos, aunque el efecto es diferente en cada tipo de roca.

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• La presencia de agua aumenta la plasticidad de las rocas. Si la presión de fluidos es muy elevada, la roca se vuelve más frágil. • La existencia de planos de estratificación o esquistosidad hace variar el comportamiento de las rocas dependiendo de la dirección del esfuerzo en relación con estos planos. • En las mismas condiciones, los distintos tipos de rocas se comportan de manera diferente. Los materiales que ante esfuerzos crecientes se rompen, sin sufrir apenas deformación plástica, se dice que son frágiles o competentes; si sufren una deformación amplia antes de romperse, se dice que son dúctiles, plásticos o incompetentes.

4.2.12. Estructuras tectónicas A. Pliegues • Los pliegues son deformaciones dúctiles (continuas) de las rocas producidas por fuerzas de compresión. Su magnitud varía desde unos pocos milímetros (micropliegues) hasta decenas de kilómetros. • Cuando un estrato (en general cualquier cuerpo o estructura planar) no aparece en posición horizontal, para indicar su disposición es necesario determinar su dirección (orientación de la intersección del estrato con una superficie horizontal) y su inclinación o buzamiento (ángulo diedro que forma el plano del estrato con el horizontal). B. Fracturas El término fracturas tiene un carácter general e incluye a las roturas de rocas con desplazamiento relativo de los bloques rocosos (fallas) y aquellas que no presentan desplazamientos apreciables (diaclasas). a) Diaclasas Son planos o superficies de rotura en los cuales no existen desplazamientos importantes entre los dos bloques. Representan la deformación discontinua o frágil a una escala de observación detallada. Según su srcen se pueden distinguir:

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Diaclasas de retracción, originadas por pérdida de volumen durante el enfriamiento de un magma en el interior de una colada de lava. Diaclasas srcinadas por la descompresión que experimentan las rocas a medida que se aproximan a la superficie terrestre debido a la erosión de las rocas suprayacentes. b)

Fallas Una falla es una superficie plana en la que los dos bloques contiguos se han deslizado paralelamente a la misma. Las fallas se producen en todas las situaciones tectónicas: extensión, compresión o en zonas de cizalla.

4.2.13. TALUDES Y LADERAS Se entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra. No hay duda que el talud constituye una estructura compleja de analizar debido a que en su estudio coinciden los problemas de mecánica de suelos y de mecánica de rocas, sin olvidar el papel básico que la geología aplicada desempeña en la formulación de cualquier criterio aceptable. Cuando el talud se produce en forma natural, sin intervención humana, se denomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son hechos por el hombre se denominan cortes o taludes artificiales, según sea la génesis de su formación; en el corte, se realiza una excavación en una formación térrea natural (desmontes), en tanto que los taludes artificiales son los lados inclinados de los terraplenes.

A. Análisis de estabilidad en rotura planar En el caso de rotura planar el factor de seguridad FS se obtiene de forma directa como cociente entre las fuerzas que tienden a producir el movimiento y las fuerzas resistentes del terreno que se oponen al mismo, proyectadas todas según la dirección del plano de rotura. Al calcular FS de esta manera, se supone implícitamente constante a lo largo de toda la superficie de rotura, lo cual se acepta a pesar de no ser estrictamente cierto.

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4.2.14. ROTURAS POR CUÑAS Se denomina rotura por cuña, aquella que se produce a través de dos discontinuidades oblicuamente a la superficie del talud, con la línea de intersección de ambas aflorando en la superficie del mismo y buzando en sentido desfavorable. Este tipo de rotura se srcina preferentemente en macizos rocosos en los que se da una disposición adecuada, en orientación y buzamiento de las diaclasas. A. Repres entaci ón de desl izamiento por c uña en un talud a. Geometría de la rotura por cuñas Si proyectamos el plano del talud y las discontinuidades en una proyección semiesférica equiareal de Schmidt, la disposición típica de los casos en que es posible este tipo de rotura, es como el que aparece en la figura adjunta. En ella se aprecian dos familias de discontinuidades de rumbos oblicuos respecto al del talud, quedando el rumbo de éste comprendido entre los de las familias de discontinuidades. La dirección de deslizamiento es la de la intersección de las dos familias de discontinuidades y ha de tener menos inclinación que el talud.

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Representación de deslizamiento por cuña en un talud

4.2.15. Túnel La mayoría de los túneles se construyen para salvar un obstáculo natural y permitir el acceso a vías de comunicación para transporte urbano (metros), transvases y conducciones; o para unir islas o estrechos y para pasos fluviales, en cuyo caso el trazado se efectúa bajo una lámina de agua. Las excavaciones subterráneas están estrechamente

relacionadas

(aprovechamientos

con

hidroeléctricos,

la

energía centrales,

y

recursos

minerales

explotaciones

los

mineras,

almacenamientos subterráneos, etc.) Los túneles se caracterizan por su trazado y sección, definidos por criterios geométricos de gálibo, pendiente, radio de curvatura y otras consideraciones de proyecto. Bajo el punto de vista de la ingeniería geológica los datos más significativos son la sección, perfil longitudinal, trazado, pendientes, situación de excavaciones >adyacentes, boquillas y accesos intermedios.

A. INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES GEOLÓGICAS Orientación desfavorable de tensiones, condiciones naturales de inestabilidad en excavaciones de túneles en roca. Filtraciones hacia el interior de la excavación, estas condiciones están directamente relacionadas con los siguientes factores geológicos: Estructura.

-

Discontinuidades.

-

Resistencia de la roca matriz.

-

Condiciones hidrogeológicas.

-

Estado tensional.

Por otro lado, la excavación del túnel también genera una serie de acciones inducidas que se suman a las citadas condiciones naturales, como son:

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a. Pérdida de resistencia del macizo que rodea a la excavación como consecuencia de la descompresión creada que son la : -

Apertura de discontinuidades

-

Fisuración por voladuras,

-

Alteraciones,

-

Flujos de agua hacia el interior del túnel etc.

-

Reorientación de los campos tensionales, dando lugar a cambios

-

Movimientos de ladera, cambios en los acuíferos.

de tensiones.

4.2.16. ESTRUCTURA GEOLOGICA La estructura geológica es uno de los factores que más influye en la estabilidad de una excavación subterránea. En rocas plegadas y estratificadas la orientación de los estratos condiciona diferentes modos de comportamiento frente a la estabilidad en un túnel, influyendo los siguientes factores:

- Estructura geológica Buzamiento de la estructura con respecto a la sección del

túnel. - Dirección de la estratificación con respecto al eje del túnel. - Tipo de pliegues.

4.2.17. ORIENTACION ESTRUCTURAL DESFAVORABL E

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TUNEL PARALELO A LA ESTRUCTURA

PLIEGUE SINCLINAL Distribución de tensiones desfavorable Flujo de agua hacia el interior del pliegue

4.2.18. ORIENTACION ESTRUCTURAL FAVORABLE

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TUNEL PERPENDICULAR A LA ESTRUCTURA

Distribución

de

tensiones

favorable. Flujo de agua hacia el exterior del pliegue.

4.2.19. DISCONTINUIDADES La mayoría de los problemas de estabilidad se deben a la intersección de la sección del túnel con planos de Discontinuidad. Se distinguen las siguientes discontinuidades:

A.

Discontinuidades de tipo sistemático (están presentes en casi todas las rocas): a) Diaclasas, b) Planos de estratificación c) Esquistosidad Discontinuidades de tipo singular.

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A. Fallas El estudio de las fallas y demás discontinuidades singulares es uno de los aspectos geológicos más importantes en un túnel. Para dicho estudio se requiere: Conocer la estructura tectónica regional y local. Cartografía geológica y análisis estructural. Identificación de fallas y su clasificación en función del srcen, edad, tipo y geometría. Identificación de rellenos de falla, su resistencia y expansividad. Conocer la transmisibilidad hidráulica. Estudios sobre las implicaciones tensionales y sobre sismicidad.

La incidencia de las fallas en la estabilidad de una excavación depende de las características de las mismas; de forma simplificada, éstas pueden ser: - Fallas caracterizadas por una o varias superficies de discontinuidad, planos de despegue o contactos mecánicos entre distintos materiales. - Fallas caracterizadas por una zona de espesor variable y de baja resistencia formada por materiales blandos, inestables, plásticos o expansivos. -

4.2.20. Levantamiento g eológi co Las fracturas, estratos, planos de foliación, zonas de deslizamiento antiguos y fallas geológicas en el sitio de una presa demandan especial atención. Su levantamiento y la determinación de sus características se logran a partir de pozos y trincheras a cielo abierto, prospección sísmica y eléctrica, y recuperación de núcleos. En obras importantes se realizan, además, barrenos orientados e integrales, fotografías del interior de los sondeos, lumbreras y socavones. Para el análisis detallado de estabilidad se requiere la posición y orientación precisa de las superficies potenciales de deslizamiento, presentada en planta y cortes y en gráficas estadísticas. En las cimentaciones de las presas se ejercen tres tipos de esfuerzos importantes: de compresión, de corte y los debidos a la presencia del flujo de agua. La presa y los macizos rocosos sobre los que se apoya deben analizarse integralmente. La pérdida de agua a través de la roca puede ser o no un factor económico importante, en cambio, la magnitud y, sobre todo, la distribución de las presiones hidrostáticas

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constituyen un parámetro clave en el diseño. La seguridad contra el deslizamiento es más crítica en ciertos tipos de presas. En presas de tierra y enroscamiento los esfuerzos cortantes inducidos en la cimentación son muy bajos. En las presas de gravedad es condición de diseño evitar el deslizamiento por la base y en las presas de arco el deslizamiento por los estribos y la base. 4.2.21. Reconocimiento de estructuras Como parte fundamental de cualquier estudio de estructuras geológicas presentes en un yacimiento, se deben distinguir los tipos de estructuras que están presentes en la roca. Su objetivo es identificar sus características e influencia en aspectos de seguridad tales como: • La inestabilidad de un talud o galería por presencia de una falla (en este caso se debería contemplar la posibilidad de fortificar) • La tendencia estructural definida con un plegamiento. • La secuencia de encendido para que las operaciones de tronadura sean más eficientes, al existir planos de discontinuidad ya formados. (Benayas, 1966).

4.3.

Definic ión de términos básicos 4.3.1.

Discontinuidades en el macizo rocoso

Discontinuidad: Cambio brusco de las propiedades físicas de las rocas a determinada profundidad. Por ejemplo, la que separa la corteza del manto de la Tierra, o el manto inferior del núcleo externo. Una discontinuidad se manifiesta en la variación de la velocidad de las ondas sísmicas. Por ejemplo, las ondas S son particularmente sensibles a los cambios geológicos (conjunto de propiedades físicas de un macizo de rocas). Así, su paso de la litosfera a la astenosfera se ve marcado por una fuerte atenuación en su velocidad (las ondas S no se transmiten en medios líquidos).Discontinuidades que vimos en campo:

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

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DIQUES, Son intrusiones de roca ígnea de forma tabular, que se presentan generalmente empinadas o verticales o subverticales. (Belandria y Bongiorno, 2012) 4.3.2. Clasificación geomecánica del macizo rocoso Para definir las condiciones del macizo rocoso existen criterios de clasificación geomecánicas ampliamente difundidos en todo el mundo, como los desarrollados por Barton y colaboradores (1974), Laubscher (1977), Bieniawski (1989), Hoek y Marinos (2000) y otros. 4.3.2.1. RMR Desarrollado por Bieniawski, (1989) constituye un sistema de clasificación de macizos rocosos que permite a su vez relacionar índices de calidad con parámetros de diseño y de sostenimiento de túneles. El parámetro que define la clasificación es el denominado índice RMR (ROCK MASS RATING), que indica la calidad del macizo rocoso en cada dominio estructural a partir de los siguientes parámetros: Resistencia a la compresión simple de la matriz rocosa. R.Q.D. Grado de fracturación del macizo rocoso. Espaciado de las discontinuidades. 1. Condiciones de las discontinuidades, el cual consiste en considerar los siguientes parámetros: a. Abertura de las caras de la discontinuidad. b. Continuidad o persistencia de la discontinuidad. c. Rugosidad. - Alteración de la discontinuidad. d. Relleno de las discontinuidades. e. Alteración

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2. Presencia del Agua, en un macizo rocoso, el agua tiene gran influencia sobre su comportamiento, la descripción utilizada para este criterio son: completamente seco, húmedo, agua a presión moderada y agua a presión fuerte. 3. Orientación de las discontinuidades. Para obtener el Índice RMR de Bieniawski se realiza lo siguiente: Se suma los 5 variables o parámetros calculados, eso da como resultado un valor índice (RMR básico, luego se resta el dato según el parámetro 6 que se refiere a la orientación de las discontinuidades respecto a la excavación. El valor del RMR varía entre 0 a 100. (Belandria y Bongiorno, 2012). 4.3.2.2. SISTEMA Q Desarrollado por Barton, Lien y Lunde en 1974, constituye un sistema de clasificación de macizos rocosos que permite establecer sistemas de sostenimientos para túneles y cavernas. El sistema Q esta basado en al evaluación numérica de seis parámetros que definen el índice Q. Este índice viene dado por la siguiente expresión.

Q

RQD Jn

Jr Ja

Jw SRF

Como se analiza, la Clasificación de Barton et al, se basa en 6 parámetros: a) R.Q.D: Índice de calidad de la roca. b) Jn: Índice de diaclasado que indica el grado de fracturación. c) Jr.: Índice de que contempla la rugosidad, relleno y continuidad de las discontinuidades. d) Ja: Índice de alteración de las discontinuidades. e) Jw: Coeficiente reductor por la presencia de Agua. f)

SRF: (Stress reduction factor) Coeficiente que tiene en cuenta la influencia del estado tensional sobre el macizo rocoso.

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

El primer coeficiente (R.Q.D./Jn) representa el tamaño de los Bloques.



El segundo coeficiente (Jr/Ja) representa la resistencia al corte entre los



El tercer y último coeficiente (Jw/SRF) representa el estado tensional del

bloques. macizo rocoso.(Belandria y Bongiorno, 2012). 4.3.2.3.

RQD

Estimación de calidad del macizo rocoso, a partir de perforaciones rotativas con extracción de testigos. (NW 54mm). “% de piezas de roca intacta mayores a 10 cm recuperadas por corrida” No considerar fisuras generadas por perforación. (Deere 1967)

4.3.2.4.

GSI

Método del Índice de Resistencia Geológica (GSI, Hoek (1994) El índice de resistencia geológica, GSI, fue desarrollado por Hoek (1994) para subsanar los problemas detectados con el uso del índice RMR para evaluar la resistencia de macizos rocosos según el criterio generalizado de Hoek-Brown. Este índice de calidad geotécnica se determina en base a dos parámetros que definen la resistencia y la deformabilidad de los macizos rocosos:

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La evaluación del GSI se hace por comparación del caso que interesa con las condiciones típicas, y el mismo puede variar de 0 a 100, lo que permite definir 5 clases de macizos rocosos: Macizos de calidad MUY MALA (Clase V, 0 £ GSI £ 20). Macizos de calidad MALA (Clase IV, 20 5mm VALORACIÓN: 0 Continuidad o persistencia de la s discon tinui dades:

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GRADO: 4 DESCRIPCIÓN: Alta CONTINUIDAD: 10 – 20 m VALORACIÓN: 1 Rugosidad de las discontinuidades: GRADO: 3 DESCRIPCIÓN: Ligeramente Rugosa VALORACIÓN: 3 Relleno de las discontin uidades: GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Blando > 5 mm VALORACIÓN: 0 Alter ación de las disconti nuidades: GRADO: 3 DESCRIPCIÓN: Moderadamente alterada VALORACIÓN: 3 CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES 0+1+3+0+3=7 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: CAUDAL POR 10 M DE TÚNEL: 10-25 litros/min RELACIÓN PRESIÓ N AGUA – TENSIÓN PPAL MA YOR: 0,1 – 0,2 DESCRIPCIÓN: Húmedo VALORACIÓN: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: El Buzamiento tomado en campo es 41SW DIRECCIÓN PERPENDICULAR AL EJE DE L A OBRA Excav. Con buzamiento Buz: 20° - 45° favorable VALORACIÓN PARA TÚNELES Y MINAS Calificativo: favorable Valoración: -2 RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTE NCIA DE LA ROCA SANA: 4 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.: 8 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: 10

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4to PARÁMETRO: CONDICIO NES DE LA S DISCONTINUIDADES: 7 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: -2 RMR: 4 + 8 + 10 + 7 + 10 - 2 = 37 Por lo tanto:     

CLASE: IV CALIDAD: Mala VALORACIÓN RMR: 40 – 21 COHESIÓN: 1 – 2 Kg/cm2 ÁNGULO DE ROZAMIENTO: 15° - 25°

GUÍA PARA LA EXCAVACIÓN Y SOPO RTE EN TÚNELES Y OBRAS DE INGENIER ÍA DONDE LA CONDICIÓN DE LA ROCA ES IMPORTANTE. (SE GÚN BIENIAWSKI)  



 



CLASE DE MACIZO ROCOSO: IV. Roca Pobre, RMR: 21 - 40 EXCAVACIÓN: Frente superior y destroza, 1 – 1.5 mts. de avance en la media sección superior. Instalación de soporte conjuntamente con la excavación 10 mts. del frente. PERNOS (20 MM DE DIÁMETRO, INYECTADOS.): Pernos sistemáticos, 4 - 5mts. de longitud, espaciados 1 –1.5 mts en La corona y hastiales con malla. SOPORTE CON CONCRETO ARMADO: 100 – 150 mm en la corona y 30 mm por los lados COSTILLAS: Costillas ligeras a medias espaciadas 1.5 mts. a donde se requiera.

Sistema Q:

1er Parámetro: R.Q.D. RQD = 44.81 2do Parámetro: Índice de diaclasado Jn. Descripción: Cuatro o más familias de Diaclasas, roca muy fracturada. Jn: 15 3er Parámetro: Índice de rugosidad Jr. Descripción: Rugosas e irregulares, onduladas. Jr: 3 4to Parámetro: Coeficiente reductor por la presencia de agua Jw. Descripción: Flujos a presiones medias que ocasionen erosión del material de relleno.

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Jw: 0.9 5to Parámetro: Índice de alteración de las discontinuidades Ja. Descripción: Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material granular no arcilloso, producto de la desintegración de la roca. Ja: 2 6to Parámetro: Condiciones tensionales S.R.F Descripción: Tensiones moderadas, condiciones tensionales favorables. SRF: 1 Q: 1er Parámetr o R.Q.D.: 44.81 2do Parámetro Índice de diaclasado Jn: 15 3er Parámetro Índice de rugosidad Jr: 3 4to Pará metro Coeficiente reductor

por la presencia de agua Jw : 0.9

5to Parámetro Índice de alteración de las discontinuidades Ja: 2 6to Parámetro Condiciones tensionales S.R.F: 1

 = .     .    

 = . 

Por lo tanto:  

TIPO DE ROCA: MALA VALOR DE Q: 1 – 4 CUADROS PARA ORGANIZAR LOS DATOS:

CLASIFICACIÓN RMR DE B IENIAWSKI (1989) RMR Valoración:

37

Número de Clase: Descripción:

IV MALA

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SISTEMA DE CLASI FICACI N Q DE BAR TON PARAMETROS

RANGO

RQD %

 = 18.5

RQD

Cuatro o más familias de Diaclasas, roca muy VALORACION fracturada.

VALOR 44.81

VALORACIÓN DEL MACIZO ROCOSO RMR

NUMERO DE FAMILIAS PARÁMETROS

RANGO DEJn VALORES

25 - 50 RESIST. COMP. UNIAXIAL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE LA JUNTA RQD% 25 - 50 ESPACIAMIENTO

CONDICION DE JUNTAS

4 o Juntas Rugosa irregular ondulada 8

10 - 20

Superficies 10 ligeramente alteradas, 1 cubiertas con material

100 mm Ja

0 granular no arcilloso,

200 - 600

PERSISTENCIA

COEF. DEAPERTURA ALTERACION

Jr

RUGOSIDAD

Lig. Rugosa

producto de3 la

RELLENO

Blando > 5 

desintegración0 de la

AL TERACION

Mod. Alterada

roca. 3 Flujos a presiones 10

AGUA SUBTERRANEA

Húmedo

COEF. DE PRESENCIA DE AGUA

Jw

medias que ocasionen erosión del material

15

3

2

0.9

de relleno. Tensiones moderadas, FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERZOS

SRF

condiciones

1

tensionales favorables.

Q



( RQD / J n ) * ( J r / J a ) * ( J w / SRF )

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=

Q

.   .      

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4.0329

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Por lo tanto:

-

Calidad del macizo rocoso: MALA

CORRELACION ENTRE LAS CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI Y BARTON



 = 9(4.0329) + 44 = .



GSI CLASE

GSI

CALIDAD DE LA ROCA

III

41-60

MEDIA

RELACION ENTRE GSI Y Q DE BA RTON  = ′  

GSI = 42 - 5 GSI = 37

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PUNTO 3: (Aleatorio) Este (X)

Norte (Y)

Elevación (Z)

782817

9205296

2905

Rumbo: 355 Buzamiento: 51NE Análi sis de RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTENC IA DE LA ROCA SANA Golpes de picota: 5 DESCRIPCIÓN: Moderadamente Dura. RESISTENCIA DA COMPRENSION SIMPLE (Mpa): 25 – 50 ENSAYO DE CARGA PUNTUAL (Mpa): 1 – 2 VALORACIÓN: 4 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D. 

Juntas: 92

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

Distancia: 5m.  = 92/5  = 18.4  =    −(.)(.) ((.   . ) + )  = .

ÍNDICE DE CALIDAD R.Q.D. (%): 25 – 50 CALIDAD: Mala VALORACIÓN: 8 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES. Midiendo el espaciamiento de las discontinuidades se obtuvo 10cm. En milímetros sería 100mm. DESCRIPCIÓN: Juntas. ESPACIADO DE LAS JUNTAS: 60 – 200mm. TIPO DE MACIZO ROCOSO: Fracturado. VALORACIÓN: 8 4to PARÁMETRO: CONDICION ES DE L AS DISCONTINUIDADES. Aberturas de las discontinuidades: 6cm = 60mm GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Abierta SEPARACIÓN DE LAS CARAS: > 5mm VALORACIÓN: 0 Continuidad o persistencia de las discontinuidades: GRADO: 4 DESCRIPCIÓN: Alta CONTINUIDAD: 10 – 20 m VALORACIÓN: 1 Rugosidad de las discontinuidades: GRADO: 3 DESCRIPCIÓN: Ligeramente Rugosa. VALORACIÓN: 3 Relleno de las discontinuidades: GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Blando > 5 mm

MECÁNICA DE ROCAS

Página 63

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

VALORACIÓN: 0 Alteración de las discontinuidades: GRADO: 3 DESCRIPCIÓN: Moderadamente alterada. VALORACIÓN: 3 CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES 0+1+3+0+3=7 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: CAUDAL POR 10 M DE TÚNEL: 10-25 litros/min RELACIÓN PRESIÓ N AGUA – TENSIÓN PPAL MA YOR: 0,1 – 0,2 DESCRIPCIÓN: Húmedo VALORACIÓN: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: El Buzamiento tomado en campo es 51NE DIRECCIÓN PERPENDICULAR AL EJ E DE LA OBRA Excav. Con buzamiento Buz: 45° - 90 ° Muy favo rable VALORACIÓN PARA TÚNELES Y MINAS Calificativo: Muy favorable Valoración: 0 RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTE NCIA DE LA ROCA SANA: 4 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.: 8 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: 8 4to PARÁMETRO: CONDICIO NES DE LA S DISCONTINUIDADES: 7 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓ N DE L AS DISCONTINUIDADES: 0 RMR: 4 + 8 + 8 + 7 + 10 - 0 = 37 Por lo tanto:  

  

CLASE: IV CALIDAD: Mala VALORACIÓN RMR: 40 –2 21 COHESIÓN: 1 – 2 Kg/cm ÁNGULO DE ROZAMIENTO: 15° - 25°

MECÁNICA DE ROCAS

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ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

GUÍA PARA LA EXCAVACIÓN Y SOPO RTE EN TÚNELES Y OBRAS DE INGENIER ÍA DONDE LA CONDICIÓN DE LA ROCA ES IMPORTANTE. (SE GÚN BIENIAWSKI)  



  

CLASE DE MACIZO ROCOSO: IV. Roca Pobre, RMR: 21 - 40 EXCAVACIÓN: Frente superior y destroza, 1 – 1.5 mts. de avance en la media sección superior. Instalación de soporte conjuntamente con la excavación 10 mts. del frente. PERNOS (20 MM DE DIÁMETRO, INYECTADOS.): Pernos sistemáticos, 4 - 5mts. de longitud, espaciados 1 –1.5 mts en La corona y hastiales con malla. SOPORTE CON CONCRETO ARMADO: 100 – 150 mm en la corona y 30 mm por los lados COSTILLAS: Costillas ligeras a medias espaciadas 1.5 mts. a donde se requiera.

Sistema Q:

1er Parámetro: R.Q.D. RQD = 45.1 2do Parámetro: Índice de diaclasado Jn. Descripción: Dos sistemas de discontinuidad. Jn: 4 3er Parámetro: Índice de rugosidad Jr. Descripción: Rugosas e irregulares, onduladas. Jr: 3 4to Parámetro: Coeficiente reductor por la presencia de agua Jw. Descripción: Flujos a presiones medias que ocasionen erosión del material de relleno. Jw: 0.9 5to Parámetro: Índice de alteración de las discontinuidades Ja. Descripción: Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material granular no arcilloso, producto de la desintegración de la roca. Ja: 2 6to Parámetro: Condiciones tensionales S.R.F Descripción: Tensiones moderadas, condiciones tensionales favorables. SRF: 1 Q:

MECÁNICA DE ROCAS

Página 65

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

1er Parámetr o R.Q.D.: 45.1 2do Pará metro Índice d e diaclasado Jn: 4 3er Parámetro Índice de rugosidad Jr: 3 4to Pará metro Coeficiente reductor

por la presencia de agua Jw : 0.9

5to Parámetro Índice de alteración de las discontinuidades Ja: 2 6to Parámetro Condiciones tensionales S.R.F: 1

VALOR ACI N DEL MACIZ O ROCOSO RMR RANGO DE

PARÁMETROS

VALORES

VALORACION

RESIST. COMP. UNIAXIAL

25 - 50

4

RQD%

25 - 50

8

ESPACIAMIENTO

CONDICION DE JUNTAS

60 - 200

8

PERSISTENCIA

10  20 m

1

APERTURA

60 mm

0

RUGOSIDAD

Lig. Rugosa

3

RELLENO

Blando > 5 

0

ALTERACION

Mod. Alterada

3

Húmedo

10

AGUA SUBTERRANEA =

.  .      

 = . 

Por lo tanto:  

TIPO DE ROCA: Buena. VALOR DE Q: 10 – 40

CUADROS PARA ORGANIZAR LOS DATOS:

MECÁNICA DE ROCAS

Página 66

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

CLASIFICACI N RMR DE BIENIAWSKI (1989) RMR Valoración:

37

Número de Clase:

IV

Descripción:

MALA

SISTEMA DE CL ASIFICACIÓN Q DE BARTON PARAMETROS RQD %

RQD

NUMERO DE FAMILIAS

Jn

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE LA JUNTA

Jr

RANGO

VALOR

 = 18.4

.

Dos sistemas de discontinuidad Rugosas e irregulares, onduladas

4 3

Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material COEF. DE ALTERACION

Ja

granular no arcilloso,

2

producto de la desintegración de la roca. Flujos a presiones COEF. DE PRESENCIA DE AGUA

Jw

medias que ocasionen erosión del material

0.9

de relleno. Tensiones moderadas, FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERZOS

SRF

condiciones tensionales favorables.

MECÁNICA DE ROCAS

Página 67

1

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

Q



( RQD / J n ) * ( J r / J a ) * ( J w / SRF )

Q

=

.  .      

Por lo tanto:

-

Calidad del macizo rocoso: BUENA

CORRELACION ENTRE LAS CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI Y BARTON



 = 9(15.22) + 44 = . 



GSI

CLASE

GSI

CALIDAD DE LA ROCA

II

80 - 61

BUENA

RELACION ENTRE GSI Y Q DE BA RTON  = ′  

GSI = 42 – 5 GSI = 37

MECÁNICA DE ROCAS

Página 68

15.22

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

PUNTO 4: (Aleato ri o) Este (X)

Norte (Y)

Elevación (Z)

9205168

2838

783326

Rumbo: 260 Buzamiento: 80NE Análi sis de RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTENC IA DE LA ROCA SANA Golpes de picota: 4 DESCRIPCIÓN: Moderadamente Dura. RESISTENCIA DA COMPRENSION SIMPLE (Mpa): 25 – 50 ENSAYO DE CARGA PUNTUAL (Mpa): 1 – 2 VALORACIÓN: 4

MECÁNICA DE ROCAS

Página 69

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.





Distancia: 4m.  = 157/4 = 39.25 

Juntas: 157

 =    −(.)(.)((.   . ) + )  = .

ÍNDICE DE CALIDAD R.Q.D. (%): 0 – 25 CALIDAD: Muy Mala VALORACIÓN: 3 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES. Midiendo el espaciamiento de las discontinuidades se obtuvo 10cm. En milímetros sería 100 mm. DESCRIPCIÓN: Juntas. ESPACIADO DE LAS JUNTAS: 60 – 200mm. TIPO DE MACIZO ROCOSO: Fracturado. VALORACIÓN: 8 4to PARÁMETRO: CONDICION ES DE L AS DISCONTINUIDADES. Aberturas de las discontinuidades: 2cm = 20mm GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Abierta SEPARACIÓN DE LAS CARAS: > 5mm VALORACIÓN: 0 Continuidad o persistencia de las discontinuidades: GRADO: 4 DESCRIPCIÓN: Alta CONTINUIDAD: 10 – 20 m VALORACIÓN: 1 Rugosidad de las discontinuidades: GRADO: 2 DESCRIPCIÓN: Rugosa VALORACIÓN: 5

MECÁNICA DE ROCAS

Página 70

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

Relleno de las discontinuidades: GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Blando > 5 mm VALORACIÓN: 0 Alteración de las discontinuidades: GRADO: 4 DESCRIPCIÓN: Ligeramente alterada. VALORACIÓN: 5 CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES 0 + 1 + 5 + 0 + 5 = 11 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: CAUDAL POR 10 M DE TÚNEL: 10-25 litros/min RELACIÓN PRESIÓ N AGUA – TENSIÓN PPAL MA YOR: 0,1 – 0,2 DESCRIPCIÓN: Húmedo VALORACIÓN: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: El Buzamiento tomado en campo es 80NE. Excav. Contra buzamiento Buz: 45° - 90° VALORACIÓN PARA TÚNELES Y MINAS Calificativo: Medio Valoración: -5 RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTE NCIA DE LA ROCA SANA: 4 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.: 3 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: 8 4to PARÁMETRO: CONDICIO NES DE LA S DISCONTINUIDADES: 11 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: -5 RMR: 4 + 3 + 8 + 11 + 10 - 5 = 31 Por lo tanto: 

   

CLASE: IV CALIDAD: Mala VALORACIÓN RMR: 40 – 21 COHESIÓN: 1 – 2 Kg/cm2 ÁNGULO DE ROZAMIENTO: 15° - 25°

MECÁNICA DE ROCAS

Página 71

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

GUÍA PARA L A EXCAVACIÓN Y SOPOR TE EN TÚNELES Y OBRA S DE INGENIERÍA DONDE LA CONDICIÓN DE LA ROCA ES IMPORTANTE. (SEGÚN BIENIAWSKI)  



  

CLASE DE MACIZO ROCOSO: IV. Roca Pobre, RMR: 21 - 40 EXCAVACIÓN: Frente superior y destroza, 1 – 1.5 mts. de avance en la media sección superior. Instalación de soporte conjuntamente con la excavación 10 mts. del frente. PERNOS (20 MM DE DIÁMETRO, INYECTADOS.): Pernos sistemáticos, 4 - 5mts. de longitud, espaciados 1 –1.5 mts en La corona y hastiales con malla. SOPORTE CON CONCRETO ARMADO: 100 – 150 mm en la corona y 30 mm por los lados COSTILLAS: Costillas ligeras a medias espaciadas 1.5 mts. a donde se requiera.

Sistema Q:

1er Parámetro: R.Q.D. RQD = 9.72 2do Parámetro: Índice de diaclasado Jn. Descripción: Cuatro o más familias de Diaclasas, roca muy fracturada. Jn: 15 3er Parámetro: Índice de rugosidad Jr. Descripción: Diaclasas discontinuas. Jr: 4 4to Parámetro: Coeficiente reductor por la presencia de agua Jw. Descripción: Flujos a presiones medias que ocasionen erosión del material de relleno. Jw: 0.9 5to Parámetro: Índice de alteración de las discontinuidades Ja. Descripción: Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material granular no arcilloso, producto de la desintegración de la roca. Ja: 2 6to Parámetro: Condiciones tensionales S.R.F Descripción: Tensiones moderadas, condiciones tensionales favorables. SRF: 1 Q:

MECÁNICA DE ROCAS

Página 72

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

1er Parámetr o R.Q.D.: 9.72 2do Parámetro Índice de diaclasado Jn: 15 3er Parámetro Índice de rugosidad Jr: 4 4to Pará metro Coeficiente reductor

por la presencia de agua Jw : 0.9

5to Parámetro Índice de alteración de las discontinuidades Ja: 2 6to Parámetro Condiciones tensionales S.R.F: 1 VALORACIÓN DEL MACIZO ROCOSO RMR RANGO DE

PARÁMETROS

VALORES

VALORACION

RESIST. COMP. UNIAXIAL

25 - 50

4

RQD%

0 - 25

3

ESPACIAMIENTO

60 - 200

8

PERSISTENCIA

10  20 m

1

APERTURA

20 mm

0

RUGOSIDAD

Rugosa

5

RELLENO

Blando > 5 

0

ALTERACION

Lig. Alterada

5

Húmedo

10

CONDICION DE JUNTAS AGUA SUBTERRANEA

=

.  .        = . 

Por lo tanto:  

TIPO DE ROCA: MALA. VALOR DE Q: 1 – 4

CUADROS PARA ORGANIZAR LOS DATOS:

CLASIFICACIÓN RMR DE B IENIAWSKI (1989) RMR

MECÁNICA DE ROCAS

Página 73

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

Valoración:

31

Número de Clase:

IV

Descripción:

MALA

SISTEMA DE CL ASIFICACIÓN Q DE BARTON PARAMETROS RQD %

RANGO  = 39.25

RQD

NUMERO DE FAMILIAS

Jn

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE LA JUNTA

Jr

VALOR .

Cuatro o más familias de Diaclasas, roca muy fracturada Diaclasas discontinuas

15

4

Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material COEF. DE ALTERACION

Ja

granular no arcilloso, producto de la

2

desintegración de la roca. Flujos a presiones COEF. DE PRESENCIA DE AGUA

Jw

medias que ocasionen erosión del material

0.9

de relleno. Tensiones moderadas, FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERZOS

SRF

condiciones

1

tensionales favorables.

Q



( RQD / J n ) * ( J r / J a ) * ( J w / SRF )

MECÁNICA DE ROCAS

Q

=

.  .      

Página 74

1.166

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

Por lo tanto:

-

Calidad del macizo rocoso: MALA

CORRELACION ENTRE LAS CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI Y BARTON



 = 9(1.166) + 44 = . 



GSI

CLASE

GSI

CALIDAD DE LA ROCA

III

60-41

MEDIA

RELACION ENTRE GSI Y Q DE BA RTON  = ′  

GSI = 36 - 5 GSI = 31

MECÁNICA DE ROCAS

Página 75

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

PUNTO 5: (Aleatorio) Este (X)

Norte (Y)

Elevación (Z)

783338

9205120

2843

Rumbo: 283 Buzamiento: 66NE Análi sis de RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTENC IA DE LA ROCA SANA Golpes de picota: 6 DESCRIPCIÓN: Dura. RESISTENCIA DA COMPRENSION SIMPLE (Mpa): 50 – 100 ENSAYO DE CARGA PUNTUAL (Mpa): 2 – 4 VALORACIÓN: 7 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.

MECÁNICA DE ROCAS

Página 76

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

 

Juntas: 140

Distancia: 9m.  = 140/9  = 15.56  =    −(.)(.)((.   . ) + )

 = .  ÍNDICE DE CALIDAD R.Q.D. (%): 50 – 75 CALIDAD: Regular VALORACIÓN: 13

3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES. Midiendo el espaciamiento de las discontinuidades se obtuvo 25cm. En milímetros sería 250mm. DESCRIPCIÓN: Moderadamente Juntas. ESPACIADO DE LAS JUNTAS: 200 – 600mm. TIPO DE MACIZO ROCOSO: En Bloques. VALORACIÓN: 10 4to PARÁMETRO: CONDICION ES DE L AS DISCONTINUIDADES. Aberturas de las discontinuidades: 6cm = 60mm GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Abierta SEPARACIÓN DE LAS CARAS: > 5mm VALORACIÓN: 0 Continuidad o persistencia de las discontinuidades: GRADO: 4 DESCRIPCIÓN: Alta CONTINUIDAD: 10 – 20 m VALORACIÓN: 1

Rugosidad de las discontinuidades: GRADO: 2 DESCRIPCIÓN: Rugosa VALORACIÓN: 5 Relleno de las discontinuidades:

MECÁNICA DE ROCAS

Página 77

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

GRADO: 3 DESCRIPCIÓN: Duro > 5mm. VALORACIÓN: 2 Alteración de las discontinuidades: GRADO: 4 DESCRIPCIÓN: Ligeramente alterada. VALORACIÓN: 5 CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES 0 + 1 + 5 + 2 + 5 = 13 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: CAUDAL POR 10 M DE TÚNEL: 10-25 litros/min RELACIÓN PRESIÓ N AGUA – TENSIÓN PPAL MA YOR: 0,1 – 0,2 DESCRIPCIÓN: Húmedo VALORACIÓN: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: El Buzamiento tomado en campo es 66NE. DIRECCIÓN PERPENDICULAR AL EJE DE L A OBRA Excav. Contra buzamiento Buz: 45° - 90° VALORACIÓN PARA TÚNELES Y MINAS Calificativo: Medio Valoración: -5

RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTE NCIA DE LA ROCA SANA: 7 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.: 13 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: 10 4to PARÁMETRO: CONDICIO NES DE LA S DISCONTINUIDADES: 13 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: -5 RMR: 7 + 13 + 10 + 13 + 10 – 5 = 48 Por lo tanto: CLASE: III CALIDAD: Media VALORACIÓN RMR: 60 – 41   

MECÁNICA DE ROCAS

Página 78

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

 

COHESIÓN: 2 – 3 Kg/cm2 ÁNGULO DE ROZAMIENTO: 25° - 35°

Sistema Q:

1er Parámetro: R.Q.D. RQD = 53.93 2do Parámetro: Índice de diaclasado Jn. Descripción: Cuatro o más familias de Diaclasas, roca muy fracturada. Jn: 15 3er Parámetro: Índice de rugosidad Jr. Descripción: Diaclasas discontinuas. Jr: 4 4to Parámetro: Coeficiente reductor por la presencia de agua Jw. Descripción: Flujos a presiones medias que ocasionen erosión del material de relleno. Jw: 0.9

5to Parámetro: Índice de alteración de las discontinuidades Ja. Descripción: Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material granular no arcilloso, producto de la desintegración de la roca. Ja: 2 6to Parámetro: Condiciones tensionales S.R.F Descripción: Tensiones moderadas, condiciones tensionales favorables. SRF: 1 Q: 1er Parámetr o R.Q.D.: 53.93 2do Parámetro Índice de diaclasado Jn: 15 3er Parámetro Índice de rugosidad Jr: 4 4to Pará metro Coeficiente reductor

por la presencia de agua Jw : 0.9

5to Parámetro Índice de alteración de las discontinuidades Ja: 2

MECÁNICA DE ROCAS

Página 79

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

6to Parámetro Condiciones tensionales S.R.F: 1

VALOR ACI N DEL MACIZ O ROCOSO RMR RANGO DE

PARÁMETROS RESIST. COMP. UNIAXIAL

50 - 100

7

RQD% ESPACIAMIENTO

50 - 75 200 - 600

13 10

PERSISTENCIA

10  20 m

1

APERTURA

60mm

0

RUGOSIDAD

Rugosa

5

RELLENO

Duro > 5 

2

ALTERACION

Lig. Alterada

5

Húmedo

10

CONDICION DE JUNTAS AGUA SUBTERRANEA

=



.   .        = . 

Por lo tanto: 

VALORACION

VALORES

TIPO DE ROCA: MEDIA VALOR DE Q: 4 – 10

CUADROS PARA ORGANIZAR LOS DATOS:

CLASIFICACIÓN RMR DE B IENIAWSKI (1989) RMR Valoración:

48

Número de Clase:

III

MECÁNICA DE ROCAS

Página 80

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

Descripción:

MEDIA

SISTEMA DE CL ASIFICACIÓN Q DE BARTON PARAMETROS

RANGO

RQD %

RQD

NUMERO DE FAMILIAS

Jn

VALOR

 = 15.56

. 

Cuatro o más familias de Diaclasas, roca

15

muy fracturada COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE LA JUNTA

Diaclasas

Jr

discontinuas

4

Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material COEF. DE ALTERACION

Ja

granular no arcilloso,

2

producto de la desintegración de la roca.

COEF. DE PRESENCIA DE AGUA

Jw

Flujos a presiones medias que ocasionen erosión del material

0.9

de relleno. Tensiones moderadas, FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERZOS

SRF

condiciones

1

tensionales favorables.

Q



( RQD / J n ) * ( J r / J a ) * ( J w / SRF )

MECÁNICA DE ROCAS

Q

=

.   .      

Página 81

6.47

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

CORRELACION ENTRE LAS CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI Y BARTON



 = 9(6.47) + 44 = . 



GSI

CLASE

GSI

CALIDAD DE LA ROCA

III

41 - 60

MEDIA

RELACION ENTRE GSI Y Q DE BA RTON  = ′  

GSI = 53 – 5 GSI = 48



Punto de la Muestra: Este (X) 783389

MECÁNICA DE ROCAS

Norte (Y) 9204991

Elevación (Z) 2723

Página 82

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

Punto 6: (Aleatorio) Este (X)

Norte (Y)

Elevación (Z)

783559

9204991

2796

Rumbo: 280 Buzamiento: 64NE Análi sis de RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTENC IA DE LA ROCA SANA Golpes de picota: 8 DESCRIPCIÓN: Dura. RESISTENCIA DA COMPRENSION SIMPLE (Mpa): 50 – 100 ENSAYO DE CARGA PUNTUAL (Mpa): 2 – 4

MECÁNICA DE ROCAS

Página 83

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

VALORACIÓN: 7 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.

 

Juntas: 67

Distancia: 6m.  = 67/6  = 11.17  =    −(.)(.)((.   . ) + )

 = .  ÍNDICE DE CALIDAD R.Q.D. (%): 50 – 75 CALIDAD: Regular VALORACIÓN: 13 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES. Midiendo el espaciamiento de las discontinuidades se obtuvo 40cm. En milímetros sería 400 mm. DESCRIPCIÓN: Moderadamente Juntas. ESPACIADO DE LAS JUNTAS: 200 – 600 mm. TIPO DE MACIZO ROCOSO: En Bloques. VALORACIÓN: 10

4to PARÁMETRO: CONDICION ES DE L AS DISCONTINUIDADES. Abertur as de las di sc onti nuidades: 2 cm = 20mm GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Abierta SEPARACIÓN DE LAS CARAS: > 5mm VALORACIÓN: 0 Continuidad o persistencia de la s discon tinui dades: 6m GRADO: 3 DESCRIPCIÓN: Media CONTINUIDAD: 3 – 10 m VALORACIÓN: 2 Rugosidad de las discontinuidades: GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Muy Rugosa VALORACIÓN: 6 Relleno de las discontin uidades: GRADO: 2

MECÁNICA DE ROCAS

Página 84

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

DESCRIPCIÓN: Blando < 5 mm VALORACIÓN: 2 Alter ación de las disconti nuidades: GRADO: 4 DESCRIPCIÓN: Ligeramente alterada. VALORACIÓN: 5 CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES 0 + 2 + 6 + 2 + 5 = 15 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: CAUDAL POR 10 M DE TÚNEL: 10-25 litros/min RELACIÓN PRESIÓ N AGUA – TENSIÓN PPAL MA YOR: 0,1 – 0,2 DESCRIPCIÓN: Húmedo VALORACIÓN: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: El Buzamiento tomado en campo es 64NE. DIRECCIÓN PERPENDICULAR AL EJE DE L A OBRA Excav. Contra buzamiento Buz: 45° - 90° Medio VALORACIÓN PARA TÚNELES Y MINAS Calificativo: Medio Valoración: -5

RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTE NCIA DE LA ROCA SANA: 7 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.: 13 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: 10 4to PARÁMETRO: CONDICIO NES DE LA S DISCONTINUIDADES: 15 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: -5 RMR: 7 + 13 + 10 + 15 + 10 - 5 = 50 Por lo tanto:    

CLASE: III CALIDAD: MEDIA VALORACIÓN RMR: 60 - 41 COHESIÓN: 2 – 3 kg/cm2

MECÁNICA DE ROCAS

Página 85

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN



ÁNGULO DE ROZAMIENTO: 25° – 35°

GUÍA PARA LA EXCAVACIÓN Y SOPO RTE EN TÚNELES Y OBRAS DE INGENIER ÍA DONDE LA CONDICIÓN DE LA ROCA ES IMPORTANTE. (SE GÚN BIENIAWSKI)  







CLASE DE MACIZO ROCOSO: III. Roca regular, RMR: 41 – 60 EXCAVACIÓN: Frente superior y destroza, 1.5 - 3 mts. de avance en media sección. Inicio del soporte después de cada voladura. Soporte completo a 10 mts. del frente. PERNOS (20 MM DE DIÁMETRO, INYECTADOS.): Pernos sistemáticos, 4 mts. de longitud, espaciados 1.5 - 2 mts en la corona y hastiales con malla en la corona. SOPORTE CON CONCRETO ARMADO: 50 – 100 mm en la corona y 30 mm por los lados. COSTILLAS: Ninguno.

SISTEMA Q:

1er Parámetro: R.Q.D. RQD = 69.28 2do Parámetro: Índice de diaclasado Jn. Descripción: Un sistema de discontinuidad. Jn: 2 3er Parámetro: Índice de rugosidad Jr. Descripción: Juntas discontinuas. Jr: 4 4to Parámetro: Coeficiente reductor por la presencia de agua Jw. Descripción: Flujos a presiones medias que ocasionen erosión del material de relleno. Jw: 0.9 5to Parámetro: Índice de alteración de las discontinuidades Ja. Descripción: Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material granular no arcilloso, producto de la desintegración de la roca. Ja: 2 6to Parámetro: Condiciones tensionales S.R.F Descripción: Tensiones moderadas, condiciones tensionales favorables. SRF: 1

MECÁNICA DE ROCAS

Página 86

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

Q: 1er Parámetro R.Q.D.: 69.28 2do Pará metro Índice d e diaclasado Jn: 2 3er Parámetro Índice de rugosidad Jr: 4 4to Pará metro Coeficiente reductor

por la presencia de agua Jw : 0.9

5to Parámetro Índice de alteración de las discontinuidades Ja: 2 6to Parámetro Condiciones tensionales S.R.F: 1

=

.   .      

 = . 

Por lo tanto:  

TIPO DE ROCA: Muy buena. VALOR DE Q: 40 – 100.

CUADROS PARA ORGANIZAR LOS DATOS:

MECÁNICA DE ROCAS

Página 87

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

VALOR ACI N DEL MACI ZO ROCOSO RMR PARÁMETROS

RANGO DE

VALORACION

VALORES

RESIST. COMP. UNIAXIAL

50 -100

7

RQD%

50 -75

13

200 - 600 3  10 m

10 2

ESPACIAMIENTO PERSISTENCIA

CONDICION DE JUNTAS

ABERTURA

20 mm

0

RUGOSIDAD

Muy Rugosa

6

RELLENO

Blando < 5 

2

ALTERACION

Lig. Alterada

5

Húmedo

10

AGUA SUBTERRANEA

CLASIFICACI N RMR DE BIENIAWSKI (1989) RMR Valoración:

50

Número de Clase:

III

Calidad:

MEDIA

MECÁNICA DE ROCAS

Página 88

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

SISTEMA DE CLASIFICACIÓN Q DE BARTON PARAMETROS

RANGO

RQD %

RQD

NUMERO DE FAMILIAS

Jn

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE LA JUNTA

Jr

 = 11.17

VALOR 69.28

Un sistema de discontinuidad

2

Diaclasas discontinuas

4

Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material COEF. DE ALTERACION

Ja

granular no

2

arcilloso, producto de la desintegración de la roca. Flujos a presiones medias que COEF. DE PRESENCIA DE AGUA

Jw

ocasionen erosión del material de

0.9

relleno. Tensiones moderadas, FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERZOS

SRF

condiciones

1

tensionales favorables.

Q



( RQD / J n ) * ( J r / J a ) * ( J w / SRF )

MECÁNICA DE ROCAS

Q

=

.   .      

62.352

Página 89

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

Por lo tanto:

-

Calidad del macizo rocoso: Muy BUENA.

CORRELACION ENTRE LAS CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI Y BARTON



 = 9(62.352) + 44 = .



GSI CLASE

GSI

CALIDAD DE LA ROCA

II

61 - 80

BUENA

RELACION ENTRE GSI Y Q DE BA RTON  = ′  

GSI = 55 – 5 GSI = 50

MECÁNICA DE ROCAS

Página 90

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

PUNTO 7: (Aleatorio) Este (X)

Norte (Y)

Elevación (Z)

783862

9204940

2783

Rumbo: 278 N Buzamiento: 66NE Análi sis de RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTENC IA DE LA ROCA SANA Golpes de picota: 4 DESCRIPCIÓN: Moderadamente Dura. RESISTENCIA DA COMPRENSION SIMPLE (Mpa): 25 – 50 ENSAYO DE CARGA PUNTUAL (Mpa): 1 – 2 VALORACIÓN: 4 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.

MECÁNICA DE ROCAS

Página 91

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

 

Juntas: 102

Distancia: 6m.  = 102/6  = 17  =    −(.)() ((.   ) + )  = . 

ÍNDICE DE CALIDAD R.Q.D. (%): 25 – 50 CALIDAD: Mala VALORACIÓN: 8 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES. Midiendo el espaciamiento de las discontinuidades se obtuvo 25 cm. En milímetros sería 250 mm. DESCRIPCIÓN: Moderadamente Juntas. ESPACIADO DE LAS JUNTAS: 200 – 600 mm. TIPO DE MACIZO ROCOSO: En Bloques. VALORACIÓN: 10 4to PARÁMETRO: CONDICION ES DE L AS DISCONTINUIDADES. Abertur as de las di sc onti nuidades: 15 cm = 150mm GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Abierta SEPARACIÓN DE LAS CARAS: > 5mm VALORACIÓN: 0 Continuidad o persistencia de la s discon tinui dades: 4m GRADO: 3 DESCRIPCIÓN: Media CONTINUIDAD: 3 – 10 m VALORACIÓN: 2 Rugosidad de las discontinuidades: GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Muy Rugosa VALORACIÓN: 6 Relleno de las discontin uidades: GRADO: 1

MECÁNICA DE ROCAS

Página 92

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

DESCRIPCIÓN: Blando > 5 mm VALORACIÓN: 0 Alter ación de las disconti nuidades: GRADO: 3 DESCRIPCIÓN: Moderadamente alterada. VALORACIÓN: 3 CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES 0 + 2 + 6 + 0 + 3 = 11 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: CAUDAL POR 10 M DE TÚNEL: 10-25 litros/min RELACIÓN PRESIÓ N AGUA – TENSIÓN PPAL MA YOR: 0,1 – 0,2 DESCRIPCIÓN: Húmedo VALORACIÓN: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: El Buzamiento tomado en campo es 66NE. DIRECCIÓN PERPENDICULAR AL EJE DE L A OBRA Excav. Contra buzamiento Buz: 45° - 90° Medio VALORACIÓN PARA TÚNELES Y MINAS Calificativo: Medio Valoración: -5 RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTE NCIA DE LA ROCA SANA: 4 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.: 8 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: 10 4to PARÁMETRO: CONDICIO NES DE L AS DISCONTINUIDADES: 11 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: -5 RMR: 4 + 8 + 10 + 11 + 10 - 5 = 38 Por lo tanto:  

  

CLASE: IV CALIDAD: MALA VALORACIÓN RMR: 40 –2 21 COHESIÓN: 1 - 2 kg/cm ÁNGULO DE ROZAMIENTO: 15° – 25°

MECÁNICA DE ROCAS

Página 93

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

GUÍA PARA LA EXCAVACIÓN Y SOPO RTE EN TÚNELES Y OBRAS DE INGENIER ÍA DONDE LA CONDICIÓN DE LA ROCA ES IMPORTANTE. (SE GÚN BIENIAWSKI)  



  

CLASE DE MACIZO ROCOSO: IV. Roca Pobre, RMR: 21 - 40 EXCAVACIÓN: Frente superior y destroza, 1 – 1.5 mts. de avance en la media sección superior. Instalación de soporte conjuntamente con la excavación 10 mts. del frente. PERNOS (20 MM DE DIÁMETRO, INYECTADOS.): Pernos sistemáticos, 4 - 5mts. de longitud, espaciados 1 –1.5 mts en La corona y hastiales con malla. SOPORTE CON CONCRETO ARMADO: 100 – 150 mm en la corona y 30 mm por los lados COSTILLAS: Costillas ligeras a medias espaciadas 1.5 mts. a donde se requiera.

SISTEMA Q:

1er Parámetro: R.Q.D. RQD = 49.32 2do Parámetro: Índice de diaclasado Jn. Descripción: Un sistema de discontinuidad. Jn: 2 3er Parámetro: Índice de rugosidad Jr. Descripción: Rugosas e irregulares, onduladas Jr: 3 4to Parámetro: Coeficiente reductor por la presencia de agua Jw. Descripción: Flujos a presiones medias que ocasionen erosión del material de relleno. Jw: 0.9 5to Parámetro: Índice de alteración de las discontinuidades Ja. Descripción: Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material granular no arcilloso, producto de la desintegración de la roca. Ja: 2 6to Parámetro: Condiciones tensionales S.R.F Descripción: Tensiones moderadas, condiciones tensionales favorables. SRF: 1

Q: 1er Parámetr o R.Q.D.: 49.32

MECÁNICA DE ROCAS

Página 94

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

2do Pará metro Índice d e diaclasado Jn: 2 3er Parámetro Índice de rugosidad Jr: 3 4to Pará metro Coeficiente reductor

por la presencia de agua Jw : 0.9

5to Parámetro Índice de alteración de las discontinuidades Ja: 2 6to Parámetro Condiciones tensionales S.R.F: 1

VALORACIÓN DEL MACIZO ROCOSO RMR RANGO DE

PARÁMETROS

VALORACION

VALORES

RESIST. COMP. UNIAXIAL

50

25 –

4

RQD%

50

25 –

8

ESPACIAMIENTO

200 - 600

PERSISTENCIA

CONDICION DE JUNTAS

10 m 3–

10 2

ABERTURA

150 mm

0

RUGOSIDAD

Muy Rugosa

6

RELLENO

Blando > 5 mm

0

Moderadamente

ALTERACION

alterada.

AGUA SUBTERRANEA

Húmedo

=

3 10

.   .        = . 

Por lo tanto:  

TIPO DE ROCA: Buena. VALOR DE Q: 10 – 40.

CUADROS PARA ORGANIZAR LOS DATOS:

MECÁNICA DE ROCAS

Página 95

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

CLASIFICACI N RMR DE BIENIAWSKI (1989) RMR Valoración:

38

Número de Clase: Descripción:

IV MALA

MECÁNICA DE ROCAS

Página 96

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

Por lo tanto: SISTEMA DE CLAS IFICACI N Q DE BAR TON PARAMETROS

RANGO

RQD %

RQD

NUMERO DE FAMILIAS

Jn

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE LA JUNTA

Jr

 = 17

Un sistema de discontinuidad

VALOR 49.32

2

Rugosas e irregulares,

3

onduladas Superficies ligeramente alteradas, cubiertas COEF. DE ALTERACION

con material

Ja

granular no

2

arcilloso, producto de la desintegración de la roca. Flujos a presiones medias que COEF. DE PRESENCIA DE AGUA

Jw

ocasionen erosión

0.9

del material de relleno. Tensiones moderadas, FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERZOS

SRF

condiciones

1

tensionales favorables.

Q



( RQD / J ) * ( J / J ) * ( J / SRF ) n

-

r

a

w

Q =

.  .    

Calidad del macizo rocoso: BUENA

MECÁNICA DE ROCAS

Página 97

33.291

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

CORRELACION ENTRE LAS CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI Y BARTON



 = 9(33.291) + 44 = .



GSI

CLASE

GSI

CALIDAD DE LA ROCA

II

61 - 80

BUENA

RELACION ENTRE GSI Y Q DE BA RTON  = ′  

GSI = 43 - 5 GSI = 38

MECÁNICA DE ROCAS

Página 98

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

PUNTO 8: (Aleatorio) Este (X)

Norte (Y)

Elevación (Z)

784049

9204727

2697

Rumbo: 265 Buzamiento: 67NE Análi sis de RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTENC IA DE LA ROCA SANA Golpes de picota: 3 DESCRIPCIÓN: Moderadamente Dura. RESISTENCIA DA COMPRENSION SIMPLE (Mpa): 25 – 50 ENSAYO DE CARGA PUNTUAL (Mpa): 1 – 2 VALORACIÓN: 4 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.

MECÁNICA DE ROCAS

Página 99

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

 

Juntas: 142

Distancia: 4m.  = 142/4  = 35.5  =    −(.)(.) ((.   . ) + )

ÍNDICE DE CALIDAD R.Q.D. (%): 0 - 25  = .  CALIDAD: Muy Mala VALORACIÓN: 3 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES. Midiendo el espaciamiento de las discontinuidades se obtuvo 20 cm. En milímetros sería 200 mm. DESCRIPCIÓN: Moderadamente Juntas. ESPACIADO DE LAS JUNTAS: 200 – 600 mm. TIPO DE MACIZO ROCOSO: En Bloques. VALORACIÓN: 10 4to PARÁMETRO: CONDICION ES DE L AS DISCONTINUIDADES. Abertur as de las di sc onti nuidades: 5 cm = 50mm GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Abierta SEPARACIÓN DE LAS CARAS: > 5mm VALORACIÓN: 0 Continuidad o persistencia de la s discon tinui dades: 10m GRADO: 3 DESCRIPCIÓN: Media CONTINUIDAD: 3 – 10 m VALORACIÓN: 2 Rugosidad de las discontinuidades: GRADO: 1 DESCRIPCIÓN: Muy Rugosa VALORACIÓN: 6 Relleno de las discontin uidades: GRADO: 1

MECÁNICA DE ROCAS

Página 100

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

DESCRIPCIÓN: Blando > 5 mm VALORACIÓN: 0 Alter ación de las disconti nuidades: GRADO: 2 DESCRIPCIÓN: Muy alterada. VALORACIÓN: 1 CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES 0+2+6+0+1=9 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: CAUDAL POR 10 M DE TÚNEL: 10-25 litros/min RELACIÓN PRESIÓ N AGUA – TENSIÓN PPAL MA YOR: 0,1 – 0,2 DESCRIPCIÓN: Húmedo VALORACIÓN: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: El Buzamiento tomado en campo es 67NE. DIRECCIÓN PERPENDICULAR AL EJE DE L A OBRA Excav. Contra buzamiento Buz: 45° - 90° Medio VALORACIÓN PARA TÚNELES Y MINAS Calificativo: Medio Valoración: -5 RMR: 1er PARÁMETRO: RESISTE NCIA DE LA ROCA SANA: 4 2do PARÁMETRO: CÁLCULO DEL R.Q.D.: 3 3er PARÁMETRO: SEPARACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: 10 4to PARÁMETRO: CONDICIO NES DE LA S DISCONTINUIDADES: 9 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA: 10 6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES: -5 RMR: 4 + 3 + 10 + 9 + 10 - 5 = 31 Por lo tanto:  

  

CLASE: IV CALIDAD: MALA VALORACIÓN RMR: 40 –221 COHESIÓN: 1 – 2 kg/cm ÁNGULO DE ROZAMIENTO: 15° – 25°

MECÁNICA DE ROCAS

Página 101

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

GUÍA PARA LA EXCAVACIÓN Y SOPO RTE EN TÚNELES Y OBRAS DE INGENIER ÍA DONDE LA CONDICIÓN DE LA ROCA ES IMPORTANTE. (SE GÚN BIENIAWSKI)  



  

CLASE DE MACIZO ROCOSO: IV. Roca Pobre, RMR: 21 - 40 EXCAVACIÓN: Frente superior y destroza, 1 – 1.5 mts. de avance en la media sección superior. Instalación de soporte conjuntamente con la excavación 10 mts. del frente. PERNOS (20 MM DE DIÁMETRO, INYECTADOS.): Pernos sistemáticos, 4 - 5mts. de longitud, espaciados 1 –1.5 mts en La corona y hastiales con malla. SOPORTE CON CONCRETO ARMADO: 100 – 150 mm en la corona y 30 mm por los lados COSTILLAS: Costillas ligeras a medias espaciadas 1.5 mts. a donde se requiera.

SISTEMA Q:

1er Parámetro: R.Q.D. RQD = 13.07 2do Parámetro: Índice de diaclasado Jn. Descripción: Un sistema de discontinuidad. Jn: 2 3er Parámetro: Índice de rugosidad Jr. Descripción: Juntas discontinuas. Jr: 4 4to Parámetro: Coeficiente reductor por la presencia de agua Jw. Descripción: Flujos a presiones medias que ocasionen erosión del material de relleno. Jw: 0.9 5to Parámetro: Índice de alteración de las discontinuidades Ja. Descripción: Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material granular no arcilloso, producto de la desintegración de la roca. Ja: 2 6to Parámetro: Condiciones tensionales S.R.F Descripción: Tensiones moderadas, condiciones tensionales favorables. SRF: 1 Q: 1er Parámetr o R.Q.D.: 13.07

MECÁNICA DE ROCAS

Página 102

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

2do Pará metro Índice d e diaclasado Jn: 2 3er Parámetro Índice de rugosidad Jr: 4 4to Pará metro Coeficiente reductor

por la presencia de agua Jw : 0.9

5to Parámetro Índice de alteración de las discontinuidades Ja: 2 6to Parámetro Condiciones tensionales S.R.F: 1

=

.   .      

 = . 

Por lo tanto:  

TIPO DE ROCA: Buena. VALOR DE Q: 10 – 40.

CUADROS PARA ORGANIZAR LOS DATOS: CLASIFICACIÓN RMR DE B IENIAWSKI (1989) RMR Valoración:

31

Número de Clase:

IV

Descripción:

MALA

MECÁNICA DE ROCAS

Página 103

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

VALOR ACI N DEL MACIZ O ROCOSO RMR RANGO DE

PARÁMETROS RESIST. COMP. UNIAXIAL

VALORACION

VALORES 50

25 –

4

RQD%

0 - 25

3

ESPACIAMIENTO

200 - 600

10

PERSISTENCIA

CONDICION DE JUNTAS

2

50mm

0

RUGOSIDAD

Muy Rugosa

6

RELLENO

Blando > 5 mm

0

ALTERACION

Muy alterada.

1

Húmedo

10

AGUA SUBTERRANEA

MECÁNICA DE ROCAS

10 m 3–

ABERTURA

Página 104

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

SISTEMA DE CLASIFICACIÓN Q DE BARTON PARAMETROS

RANGO

RQD %

RQD

NUMERO DE FAMILIAS

Jn

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE LA JUNTA

Jr

 = 35.5

VALOR 13.07

Un sistema de

2

discontinuidad Juntas discontinuas

4

Superficies ligeramente alteradas, cubiertas con material COEF. DE ALTERACION

Ja

granular no

2

arcilloso, producto de la desintegración de la roca. Flujos a presiones medias que COEF. DE PRESENCIA DE AGUA

Jw

ocasionen erosión

0.9

del material de relleno. Tensiones moderadas, FACTOR DE REDUCCION DE ESFUERZOS

SRF

condiciones

1

tensionales favorables.

Q



( RQD / J n ) * ( J r / J a ) * ( J w / SRF )

Q

=

.   .      

11.763

Por lo tanto:

-

Calidad del macizo rocoso: Buena.

MECÁNICA DE ROCAS

Página 105

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

CORRELACION ENTRE LAS CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI Y BARTON





 = 9(11.763) + 44 = .

GSI CLASE

GSI

CALIDAD DE LA ROCA

II

61 - 80

BUENA

RELACION ENTRE GSI Y Q DE BA RTON  = ′  

GSI = 36 - 5 GSI = 31

MECÁNICA DE ROCAS

Página 106

ANALISIS GEOLÓGICO Y GEOMECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO DE LA ZONA COMPRENDIDA ENTRE SHAULLO CHICO Y LLACANORA PARA LA CONTRUCCIÓN DE TÚNEL” UN

9.

CONCLUSIONES • Se concluye en forma general, que los resultados obtenidos en la investigación, con los datos disponibles del proyecto y las herramientas disponibles en gabinete, proporcionaron algunos argumentos para la comprensión del comportamiento mecánico del macizo rocoso en el lugar estudiado. No obstante, no se obtuvieron argumentaciones a las que un análisis y/o empírico puede brindar. Debido a mayores que el estudio se hizo de unaheurístico manera superficial y este no necesariamente puede ser apropiado para las condiciones complejas del macizo rocoso, para determinar mejor su comportamiento con más nivel de confianza sería recomendable utilizar excavaciones y de esa manera examinar a más profundidad. • Además, se puede concluir que no se encontró el tramo más corto para unir el túnel desde Shaullo chico– Llacanora, ya que las pendientes de los cerros son muy abruptas y están cubiertas por suelo cuaternario, de manera que no se pudo mapear y hacer el análisis geomecánico de algunas partes de la zona. • La conclusión general a la que se llegó según el trabajo realizado en campo y el resultado de los cálculos en gabinete, para realizar excavaciones en esta área y para la construcción de un túnel, es necesario utilizar un tipo de sostenimiento para minería subterránea que puede ser pernos con anclaje, pernos cementados, Split set, mallas de electrosolada o cuadros demadera, ya que la calidad y resistencia del macizo rocoso es de regular calidad. A menos de que se realice un estudio más profundo y se cumplan las recomendaciones para este tipo de casos y se venzan los diferentes obstáculos que se presenten.

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10. BIB LIOGRAFÍA • BENAVIDES V., 1956, Cretaceous System in Northern Peru.Bull. Amer. Mus. Nat. Hist. New York, vol, 108. • Instituto Geológico Minero yMetalúrgico, 1995, Geologíadel Perú. INGEMMET. Boletín Nº 55 – Serie A: Carta Geológica Nacional. Lima– Perú, 177 p. • REYES L., 1980, Geología de los Cuadrángulos de Cajamarca, San Marcos y Cajabamba. INGEMMET. Boletín N° 31– Serie A. Lima – Perú, 75 p. • Manuel Vilchez Mata, Jefe de Proyecto, INGEMMET Congreso Andino de Carreteras. 20-22 de Agosto, 2012. Lima, Peru 1.

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11. ANEXOS

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