Clasificación Geomecánica GSI.docx

DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO • DESCRIPCIÓN BÁSICA DEL MACIZO ROCOSO • Orientación • Espaciamiento • Persistencia o Continuidad • Rugosidad • Apertura • Relleno • Presencia de Agua • Número de familias • Tamaño de Bloques (Block Size) • Alteración y Meteorización • Resistencia de roca intacta • SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN – Clasificación de Roca (Terzaghi 1956), – Índice RQD (Deere et al. 1964), – Sistema de clasificación RMR (Bieniawski, 1989), – Índice de calidad Q (Barton, 1974), – Índice de Resistencia Geológica GSI (Hoek et.al. 1994); entre otros. Representación esquemática de las propiedades geométricas de las discontinuidades (Hudson, 1989)

CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA GSI (GEOLOGICAL STRENGTH INDEX) Por Hoek (1995) y Hoek, Kaiser and Bawden (1995) “Índice de Resistencia Geológica” Para el presente se aplicará el diseño mediante el uso de métodos empíricos relacionando los índices G. S. I., en condiciones secas y sin correcciones para lo cual se han preparado las tablas que se muestran a continuación. Es una clasificación cualitativa dependiente de dos parámetros. La descripción cualitativa del G.S.I se a asociado a un intervalo de valores RMR En los siguientes cuadros se presenta el criterio GSI modificado. En el criterio original se consideran 6 categorías de masas rocosas, pero en este criterio modificado se consideran 5 categorías, para compatibilizar este criterio con el criterio RMR.

Cabe señalar que entre los diferentes criterios de clasificación geomecánica existen relaciones matemáticas para su correlación. Por ejemplo, el RMR de Bieniawski (1989) está correlacionado al Q (índice de calidad de la masa rocosa) de Barton (1974), por la expresión RMR = 9 lnQ + 44. Por otro lado, el RMR de Bieniawski (1989) está correlacionado al GSI de Hoek y Marinos (2000), por la expresión GSI = RMR - 5, para el caso RMR > 23 y considerando condiciones secas. CLASIFICACIÓN CUALITATIVA DEPENDIENTE DE DOS PARÁMETROS: CONDICIONES

ESTRUCTURALES.

(Cantidad

de

fracturas/mt.

o

RQD,

considerando el empaque de las mismas). CONDICIONES SUPERFICIALES. (Condiciones de la roca intacta y condición de discontinuidades.) Con un flexómetro en la superficie excavada y limpia, se mide alrededor de 1.0 mts. La cantidad de fracturas, considerando solo las que persisten más de 0.10 mts. La cantidad obtenida nos dará el parámetro estructural. Se observa la abertura de las discontinuidades, si están cerradas o levemente abiertas, se determina su condición avla rotura con golpes de picota o su indentación, si están moderadamente abiertas a muy abiertas, se observa la condición de las paredes y el relleno, estas determinan su condición. RECOLECCION DE INFORMACION GEOMECANICA

MAPEO GEOTECNICO POR LINEAS EN DETALLE A continuación se dan tres ejemplos en los cuales se relacionan la clasificación G.S.I (Cualitativa) con la clasificación RMR (cuantitativa). Color Amarillo.- Roca moderadamente fracturada (8 fract/m) y buena (fracturas cerradas frescas y se rompe con varios golpes de picota) (F/B), valor del RMR sería de 65 – 75 en condiciones secas. Color Azul.- Roca muy fracturada (15fract/m) y regular (fracturas ligeramente abiertas, moderadamente fracturadas y se rompe con 1 a 3 golpes de picota) (MF/R), su valoración esta entre 45 a 55, valor de RMR sería de 50 – 60 en condiciones secas. Color Rojo.- Roca intensamente fracturada (25fract/m) y pobre (fracturas ligeramente abiertas, con relleno arcilloso y se indenta superficialmente la picota (IF/P), su valoración esta entre 25 y 35, valor de RMR sería de 30 – 40 en condiciones secas

LF/MB

LF/B

LF/R

LF/P

LF/MP

F/MB

F/B

F/R

F/P

F/MP

MF/MB

MF/B

MF/R

MF/P

MF/MP

IF/MB

IF/B

IF/R

IF/P

IF/MP

T/MB

T/B

T/R

TP

T/MP

TABLA GEOMECÁNICA GSI MODIFICADO

VALUACIÓN EN EL SISTEMA RMR DE LA CLASIFICACIÓN CUALITATIVA DEL G.S.I. MODIFICADO El RMR considera únicamente los valores de los parámetros de resistencia RQD, espaciamiento y condición de las discontinuidades.

TABLA GEOMECÁNICA GSI

GRADO DE FRACTURAMIENTO DE LA MASA ROCOSA

Masiva o levemente fracturada 2 a 6 fracturas / m

Moderadamente fracturada 6 a 12 fracturas / m

CONSIDERANDO EL NUMERO DE FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES Y EL TAMAÑO DE BLOQUES

CLASIFICACION GSI PRIMER PARAMETRO: PARÁMETRO DE FRACTURAMIENTO Número de fracturas por metro lineal En este criterio, para definir la estructura de la masa rocosa, se considera por un lado el grado de fracturamiento o la cantidad de fracturas (discontinuidades) por metro lineal, según esto, se toman en cuenta las siguientes cinco categorías de fracturamiento: •

Masiva o Levemente Fracturada (LF)

2a6

•

Moderadamente Fracturada (F)

6 a 12 fracturas

•

Muy Fracturada (MF)

12 a 20 fracturas

fracturas

•

Intensamente Fracturada (IF)

•

Triturada o brechada (T)

+ de 20 fracturas molida

SEGUNDO PARAMETRO: PARÁMETRO DE RESISTENCIA Resistencia de la Roca al Golpe Por otro lado, se considera la condición superficial de la masa rocosa, que involucra a la resistencia de la roca intacta y a las propiedades de las discontinuidades: resistencia, apertura, rugosidad, relleno y la meteorización o alteración. Según esto, las cinco categorías que se toman en cuenta se definen así: •

Masa rocosa Muy Buena (MB)

no se rompe (se astilla)

•

Masa rocosa Buena (B)

+ de 3 golpes

•

Masa rocosa Regular (R)

•

Masa rocosa Mala (M)

se hunde superficialmente

•

Masa rocosa Muy Mala (MM)

se hunde profundamente

1 a 2 golpes

TABLA PARA EL DISEÑO DE SOSTENIMIENTO EN LABORES MINERAS SUBTERRÁNEAS. La tabla se basa en el diseño de sostenimiento de túneles según el método Noruego y las experiencias obtenidas en las minas subterráneas del Perú, incluyéndose además el uso de la madera, la aplicación de la misma sirve de base para la elaboración de las tablas de sostenimiento de cada unidad minera, dependiendo de las condiciones geomecánicas y de minado. Correlaciona los índices de clasificación geomecánica (G.S.I y RMR) dimensión equivalente.

y la

DISEÑO

DEL

SOSTENIMIENTO

EN

LAS

LABORES

MINERAS

SUBTERRANEAS Se toma en cuenta la clasificación cualitativa del G.S.I. y la relación entre el ancho o la altura de la excavación y el uso de la labor (ESR) esta relación se denomina De. = dimención equivalente El ESR en labores mineras permanenetes es de 1,6 , en labores de explotación 3 a 4 y en verticales 2 a 2,5 ; en una rampa de 4,5 m. de ancho la relación seria De. = 4.5/1.6 = 3 En el ejemplo anterior de la banda MF/R se trazan dos líneas verticales Que interceptan la linea horizontal trazada a partir del valor de De= 3 en la tabla

85 65

labor menor 2.5 m= 1.2m labor entre 2.5m y 3.5m =1.5m labor entre 3.5m y 4.5m =1.8m labor entre 4.5m y 5.5m =2.4m labor mayor de 5.5m = 3.0m

100 10

LONGITUD DE PERNOS

(RELACIONES EMPIRICAS APROX.)

Indice GSI = RMR (seco) -5

Indice RMR = 9 LnQ + 44

M/R

1

LF/B

LF/R

45

Indice Q = RQD/Jn * Jr/Ja * Jw/SRF

LF/P

cm

)

y

SH

(f)

(5

cm

PE C R I N M O B R A DE a 1. 1. 0 0m X 1. o 0 C P U m y A O ER D SH CI NO R M O (f )( BR DE A 1 1 1. A 0m 5 c a .0 X m 1. ) 5m 1. 0 m CU y AD SH RO (f) ( a 10 1. c 5m m )

O

RN

F/B

SIN SOPORTE O

(5

F/R

25

m

SH

MF/B

0.1

X

1.0

F/P

15

1.0

X

Y

MF/R

0.01

DE

1.0

m

IF/B

PERNO OCACIONAL

DE

1.0

MF/MP

O

RN

M AL LA

)

PE

PE

N

F/MP

X

CO

m

MF/P

1.0

m

1. 2

1.0

m IF/R

DE

X

1. 2

1.5

IF/MP

PE

IF/P

O

RN

E

D

O

X

T/P

P

ER N

1. 5

TIPO DE ROCA SEGUN INDICE G.S.I. (modificado)

P

DE

RMR=

1

Q=

5 8

2

ESR=1.6(Lab. Perm.) =2.0(Lab. Vert.) =3.0(Lab. Temp.) SH(f) = SHOTCRETE CON FIBRA DE REFUERZO

EXCAVACION NO

T/MP ESR

RECOMENDABLE

o

LUZ ____

O

ER N

DISEÑO DE SOSTENIMIENTO EN LABORES MINERAS SUBTERRANEAS SPM

correspondera al color celeste (pernos sistemáticos en reticulado de 1,2 x 1,2

EJEMPLO: Una labor de 4.5 mt de ancho (MF/P) muy fracturada (18 fract/ ml) y pobre (se indenta superficialmente con la picota y fracturas levemente abiertas con decoloración) su RMR’ = 40, el tiempo de autosoporte será de un día. En la aplicación de esta tabla no se toma en cuenta la utilización de la labor.

La corrección por la presencia de factores influyentes en la inestabilidad de la labor (agua, esfuerzos, voladura, orientación desfavorable, mayor abertura y otros) se realiza aumentado al sostenimiento que corresponde a las condiciones naturales el sostenimiento para las condiciones geomecánicas inmediatamente mas débiles. EJEMPLO: En el ejercicio anterior (macizo rocoso MF/P, abertura 4.5 mt usado como rampa) el soporte a colocar seria pernos en reticulado de 1.0 mt x 1.0 mt y malla, ante la presencia de agua o esfuerzos el soporte correspondería a pernos en reticulado de 1.0 mt x 1.0 mt y 5.0 cm de shotcrete. Tiempo de colocación un día.

En el ejercicio anterior el tiempo de auto soporte para los casos de la presencia de un solo factor influyente seria el correspondiente a la abertura y el RMR’ = 40, en los casos en los que se presentaran dos o mas factores influyentes la corrección se haría tanto al sostenimiento como al tiempo de autosoporte. Por lo tanto en este ejercicio si afectarían a la labor el agua y los esfuerzos, el soporte seria el superior y el tiempo de colocación de 8 horas. Estas correcciones deben ser debidamente verificadas con un seguimiento permanente y modificada si fuera necesario.