mecanica de rocas-parte 2

6.1.- DEFINICIÓN Y USO DE LOS SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN. Dentro de la sociedad de la Mecánica de suelos se utilizan dos términos para “describir” las características de la masa de la roca; clasificar y caracterizar. En la práctica no hay mucha diferencia entre el proceso de clasificación y caracterización de la masa de la roca. La caracterización de la roca describe con énfasis sobre el color, forma, peso, etc. En la clasificación de la roca es cuando se arregla y combina diversas características de una masa de roca en diversas clases de la banda de los grupos que siguen un sistema o un principio específico. Son los términos descriptivos que constituyen la diferencia principal entre la caracterización y la clasificación. Para una información más detallada. Ver por ejemplo a Palmstrom (1995).

6.2. SISTEMAS PARA CLASIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LA ROCA. Actualmente los dos sistemas de clasificación de más uso general de la masa rocosa son la geomecánica de CSIR (RMR, Bieniawski 1974) y el índice de NGI- (sistema Q, Barton y otros 1974). Estos sistemas de clasificación incluyen la elección o designación de calidad de la roca (RQD), que fue introducido por D.U Deere en 1964 como índice para determinar cuantitativamente la calidad de la roca. Además de RMR, RQD, el sistema Q, hay muchos otros que serán presentadas en este capítulo (véase el cuadro 6.1). 1

Tabla 6.1. Sistemas importantes de caracterización y clasificación de la roca (MOD. Palmstrom 1995). Nombre de la clasificación

Autor y primera version. Terzhagi, 1946

País de origen

aplicaciones

Forma y tipo (*)

USA

Túneles con soporte de acero

Descriptivo F. Inadecuado ComportamientoF. para realizar Funcional T. un túnel moderno.

Lauffer, 1958

Austria

NATM

Rabcewicz, 1964/65 and 1975

Austria

Realizacion de tuneles. Realización de tuneles en tierra incompetente

RQD

Dccre et al. 1966

USA

Descriptivo F General T Descriptivo F Behaviouristic F Concepto el hacer un túnel. Numerico F General T

Una clasificación recomendada para propósitos mecánicos de la roca. La clasificación unificada de suelos y de rocas. i) RSR concepto

Patching and Coates, 1968

Rock Load Theory (Teoría de la carga de la roca) Stand up time

Dccre et al. 1969

USA

Wickham et al 1972

USA

RMRsystem(CSIR)

Bieniawski, 1974

Sur Africa

Q- system

Barton et al, 1974

Noruega.

Mining RMR

Laubscher, 1975 Matula and holzer, 1978

The typological classification (clasificación tipológica) ii) The Unified Rock Classification System (URCS) Descripción geotécnica

Williamson, 1980

ISRM, 1981

USA

Registración al realizar la base de un tunel. Para ingresar en Mecánica de suelos.

Observaciones

Conservativo Utilizado para usar las condiciones de la tierra. Sensible a los efectos de la orientación.

Descriptivo F General T

Basado en partículas y bloques para la comunicación. Túneles con soporte de acero

Descriptivo F General T

Túneles, fundaciones de minas, etc. Túneles, compartimientos grandes Mining(explotación minera) Usado en comunicaciones.

Numerico F FuncionalT

Usado en comunicaiones.

Descriptivo F General T

Para uso general

Descriptivo F General T

Numerico F Funcional T

No útil en fibra de cero con shotcrete Expedientes bajo casos inéditos.

Numerico F Funcional T Numerico F Funcional T Descriptivo F General T

No se presenta en este informe.

2

básica. (BCD) Nombre de la clasificación Rock mass strength (RMS) Modified basic RMR (MBR) Simplified rock mass rating (Grado simplificado de la masa rocosa). Slope mass rating Ramamurthy/ arora

Autor y País de primera origen version. Stille et al, Suecia 1982 Cummings et al 1982 Brook and Dhanmaratne, 1985

aplicaciones

Romana 1985

España.

Ramamurthy and arora, 1993 Hoek et al, 1995

India

Pendientes o taludes Para rocas unidas e intactas.

Explotacion minera. Minas y tuneles.

Geological Tuneles de minas. strength Index(Índice de fuerza geologica)- GSI Rock mass Goel et al., India number 1995 (numero de macizo rocoso)N Rock mass index Arild Noruega. Ingeniería (indice del Palmstrom, geologica, macizo rocoso)- 1995 comunicación, RMi caracterización (*)Definición de las siguientes expresiones (Palmstrom, 1995).

Forma y tipo (*)

Observaciones

Numerico F Funcional T Numerico F Funcional T Numerico F Funcional T

Modifica a RMR

Numerico F Funcional T Numerico F Funcional T

modifica RMR y MRMR

Modificación acercada a dccre y Miller

Numerico F Funcional T

Numerical F Functional T

Stress-free Qsystem

Numerico F Funcional T

Descriptivo F= forma descriptiva: la entrada al sistema se basa principalmente en descripciones. Numerico F= forma numérica: los parámetros de entrada dan grados numéricos según su carácter. Behaviouristic F= Forma conductista: la entrada se basa en el comportamiento de la masa de la roca en un túnel. General T= tipo general: el sistema se resuelve y sirve como caracterización general. Funcional T= tipo funcional: el sistema se estructura para un uso especial (por ejemplo para la ayuda de la roca). i) RSR was a forerunner to the RMR-system, ambos dan grados numéricos a los parámetros de la entrada y los resume a un valor total conectado con la ayuda sugerida. ii) The Unified Rock Classification System (URCS) asociación de grandes instituciones para la clasificación de los suelos 1984.

Puesto que diversos sistemas de clasificación y caracterización prestan la atención a diversos parámetros, se recomienda a menudo que por lo menos dos métodos deban ser utilizados al clasificar un as de la roca

3

(HoeK, 2000). Los parámetros incluidos en algunos de los sistemas de clasificación se presentan en el cuadro 6.2. Tabla6.2. Parámetros incluidos en diversos sistemas de clasificación numéricos y funcionales. Sistema de clasificación RQD RSR RMR Q MRMR RMS MBR SMR *RAC GSI - x -

Parámetros Tamaño del bloque Orientaciones - de las juntas del bloque edificado. Numero de X sistemas de juntas. Longitud de - junta Espaciado de x x X X x junta. Fuerza de x X X x junta. Tipo de roca. x - Estado de la X x tensión Condición del x X X x agua subterranea. Fuerza de la X x roca intacta Blast damage - (Daño de ráfaga) *RAC – Clasificación Ramamurthy y Arora.

N -

RMi x

-

x

-

-

-

-

x

x

-

-

-

-

x

x

-

-

-

-

-

-

x

x

x

x

x

x

x

X

x

x

x

x

x

x

x

-

x

-

-

-

-

-

x

x

x

-

-

x

-

x

x

x

x

x

x

X

-

x

-

-

x

-

-

6.1.2. ROCK LOAD FACTOR (Clasificación por el factor de carga de Roca -Terzaghi 1946) Basada en experiencias extensas apoyó los túneles ferroviarios en las montañas con arco de acero, Terzaghi (1956) clasificó la masa de roca por medio del factor de carga de roca. El bloque macizo se clasifica en 9 clases de roca dura, bloque intacto, y en el uso de la roca. El concepto usado en este sistema de clasificación es estimar la carga de la roca que se llevará por los arcos de acero instalados para apoyar un túnel, según lo ilustrado en la Figura 6.1.2a. La clasificación es presentada en la Tabla 6.1.2a. Figura 6.1.2.a Concepto de Terzaghi- carga de la roca. Para obtener el soporte de la presión (p) del factor de carga de la roca (Hp), Terzaghi sugirió la siguiente ecuación: 4

P= Hp γ H Donde: γ es la unidad de peso de la masa de la roca, H es la profundidad del túnel o el ancho de la sobrecarga. Se ha intentado llevar clasificación del factor de carga de la roca a RQD. Según lo sugerido por Deere (1970). La clase I corresponde a RQD 95-100%, clase II a RQD 90-99%, clase III a RQD 85-95%, y clase IV a RQD 75-85%. Singh y Goel (1999) dieron los siguientes comentarios a la clasificación del factor de carga de la roca: a) Proporciona las estimaciones razonables de soporte de la presión para los pequeños túneles del diámetro hasta 6 metros. b) Da las sobrestimaciones para los túneles grandes con los diámetros mayores a 6 metros. c) La presión estimada de soporte tiene una amplia gama de aplicaciones para utilizar las condiciones de la roca para un uso significativo.

5

Tabla 6.1.2a Clase de la roca y clasificación del factor de carga de Terzaghi para el arco de acero como apoyo de túneles. Clase de roca

Definición

I. Dura e intact.

La roca dura e intacta no contiene ningún empalme ni fractura. Después de la excavación la roca puede estallar y romperse con almádena en la cara excavada. La roca dura consiste en estratos y capas anchas. El interfaz entre los estratos está cementado. El estallido y rompimiento de la cara excavada con el martillo es común.

II. estratificación dura y esquistosa

III. juntas moderadamente masivas

IV. Bloque moderado con costuras.

V. Bloque bueno con costuras.

VI. Totalmente fracturado pero químicamente intacto.

VII. Roca a una profundidad moderada VIII. Roca en gran profundidad. IX. Roca hinchada.

El macizo rocoso contiene extensos empalmes y juntas espaciadas. El tamaño de bloque es grande. Las juntas se comunican. Las paredes verticales no requieren soporte. Posible rompimiento con el martillo. La roca tiene juntas moderadamente espaciadas. Quimicamente la roca esta alterada y no resiste. Las juntas no se comunican y presentan pequeñas aberturas. Las paredes verticales no requieren soporte. Posible rompimiento con el martillo. La roca químicamente no resiste, y presenta juntas cerradas. Las juntas presentan grietas largas y aparecen separadas. Las paredes verticales no requieren soporte. La roca químicamente no resiste, y fracturas con los pequeños fragmentos. Los fragmentos se presentan unidos y flojos. La cara de la excavación en este material necesita la considerable soporte.

La roca avanza lentamente dentro del túnel sin un aumento perceptible en volumen. La profundidad moderada es de 150-1000m. La roca avanza lentamente dentro del túnel sin un aumento perceptible en volumen. La profundidad se considera a mas de 1000m. El volumen de la roca se expande (y avances dentro del túnel) debido a la hinchazón de

Rock load factor Observaciones Hp (pies) (B y H, en pies) 0 Ligera protección cuando se rompe o se hace estallar con martillo. 0 a 0.5 B Ligera protección cuando se rompe con martillo. La carga puede cambiar entre las capas. 0 a 0.25 B Ligera protección cuando se rompe con martillo.

0.25 B a 0.35 (B+Ht)

No hay presión lateral.

(0.35 a 1.1)(B+Ht)

Ninguna o poca presión lateral.

1.1(B+Hp)

Considerable presión lateral. Efectos de ablandamiento por el agua en la base del túnel. Utilizar las cimbras circulares o apoyar el extremo inferior de cimbra.

(1.1 a 2.1)(B+Hp) (2.1 a 4.5)(B+Hp)

Mucha presión lateral. Se requiere puntales invertidos. Se recomienda las cimbras circulares.

Hasta 250 pies, no depende de

Se requiere cimbras circulares. En caso 6

los minerales de arcilla en la roca por B y Hp. extremo usar soporte presencia de humedad. adicional. Nota: el túnel se asume para estar debajo de agua subterránea. Para el túnel por encima del agua, Hp para las clases IV a VI reduce el 50%. La excavación del túnel se asume arruinada. Para la perforación del túnel y para el camino del túnel excavado, Hp para las clases II a VI reduce 20-25%.

CONCEPTO DE TERZAGHI El concepto usado por Terzaghi para estimar la carga de roca transmitida a los marcos de acero para el soporte de un túnel se ilustra en el diagrama simplificado de la fig. 1. Durante la construcción del túnel habrá algún relajamiento de la cohesión de la formación rocosa arriba y en los lados del túnel. La roca suelta dentro del área acdb tenderá a irrumpir en el túnel. A este movimiento se opondrá fuerzas de fricción a lo largo delos limites laterales ac y bd y estas fuerzas de fricción transfieren la parte mas importante del peso de la carga de la roca W1 y al material de los lados del túnel. El techo y los lados del túnel no tienen que soportar mas que el resto dela carga que equivale a una altura Hp. El ancho B1 de la zona de la roca donde existe el movimiento, dependerá de las características de la roca y de las dimensiones H1 y B del túnel. 7

Tensiones in-situ. Considerar un elemento de la roca en una profundidad de 1000m debajo de la superficie. El peso de la columna vertical de la roca que se apoya sobre este elemento es el producto de la profundidad y del peso de unidad de la masa sobrepuesta de la roca (típicamente cerca de 2.7 ton/m3 o 0.027 MN/m3). Por lo tanto la tensión vertical en el elemento es 2.700 ton/m2 o 27MPa . Esta tensión se estima de la relación:

σV= γz Donde: σV es la presión vertical. γ es la unidad de peso de la roca sobrepuesta, y Z es la profundidad bajo la superficie.

Figura 10.1. Medidas verticales de la tensión para proyectos mineros e ingeniería civil en todo el mundo. TERZAGHI Y RICHART (1952) Terzaghi y Richart (1952) sugirieron que, debido a una carga gravitacional de una masa rocosa en la cual no hay ninguna tensión lateral durante la formación de los estratos sobrepuestos, el valor de la profundidad sea independiente y esté dada por K= V/(1-V), donde V es el cociente de Poisson de la masa rocosa. Esta relación era ampliamente utilizada en los comienzos de la Mecánica de suelos pero, según lo discutido abajo, se demuestra ser inexacta y se utiliza raramente hoy. 8

Ecuación que se puede utilizar para estimar la tensión horizontal respecto a la vertical K. Esta ecuación es:

(

)

Donde: Z (m): profundidad bajo superficie. (GPa), módulo medio de la deformación de la parte superior de la tierra medida en una dirección horizontal, la medida de la dirección es importante particularmente en rocas sedimentarias acodadas, el módulo de la deformación en diversas direcciones puede ser perceptiblemente diferente.

Figura 10.2. Cociente de la tensión horizontal sobre la vertical para diversos módulos de la deformación basados sobre la ecuación de Sheorey 6.1.3. Clasificación por claro activo y tiempo de sostenimiento -(stini 1950, lauffer 1958) El concepto de claro activo y el tiempo de sostén se ilustran en la figura 6.1.3a y figura6.1.3b. El claro activo es de hecho la dimensión más grande de la sección sin sostenimiento del túnel. El tiempo de sostén es el lapso de tiempo que una abertura excavada presenta un claro activo sin ningún medio de soporte o de 9

refuerzo. Las clases de la roca de A a G se asignan según el tiempo de sostenimiento para un claro activo dado. El uso del claro activo y del tiempo de sostén será discutido detalladamente en secciones posteriores.

Figura 6.1.3a: definición del claro activo.

a.- soporte retrasado respecto al frente. b.- soporte colocado cerca del frente.

10

Figura 6.1.3b: relación entre el claro activo y el tiempo de sostenimiento y las clases totales de la roca. La clase A es muy buena y la clase G es muy pobre.

6.4. CLASIFICACION DEL TIEMPO DE SOSTENIMIENTO (stand-up-time and NATM) Según Lauffer (1958) el tiempo de sostenimiento para un claro sin soporte se relaciona con la calidad de la masa rocosa. El claro sin soporte en un túnel se define como el claro del túnel o la distancia entre frente y el soporte más cercano. La clasificación original de Lauffer era un precursor al nuevo método austríaco de excavación (NATM) propuesto por Rabcewicz y otros, 1964 y 1975. El concepto del tiempo de sostén es una reducción en el tiempo disponible para la instalación del soporte cuando se aumenta el claro del túnel. Mientras que un mayor soporte da las condiciones al claro del túnel a ser estable, un pequeño túnel experimental pudo ser estable sin ayuda. Con esta teoría en mente, el NATM utiliza las técnicas que dan la estabilización del túnel por la atenuación controlada de la tensión. En vez de excavar el claro completo del túnel inmediatamente, estas técnicas utilizan métodos y un banqueo más pequeño y/o las derivas múltiples para formar un conducto reforzado que dé una estructura autosuficiente a la estructura de la roca. El NATM es una estrategia para hacer un túnel, eso se basa en técnicas seguras en rocas suaves en las cuales el tiempo de sostenimiento es limitado. El refuerzo del túnel es inmediatamente instalado y al inicio el shotcrete seguido por la aplicación de perno de roca, que se usa permanentemente con el shotcrete, formando un arco de sostenimiento. El principio básico del NATM se resumen como: (Singh, 1999). - Movilización de la fuerza de la masa rocosa. - Protección con shotcrete para preservar la capacidad de carga de masa de la roca. - Supervisión de la deformación de la masa rocosa excavada. - Ayuda flexible pero activa del soporte, y - Cierre invertido para formar un anillo o arco portador de soporte para controlar la deformación del macizo rocoso. Puesto que el NATM se basa en la fabricación de soporte para la roca, la supervisión de la deformación es de gran importancia. El soporte permanente debe ser instalado cuando la deformación en la masa rocosa excavada es cero. El cierre de arcos es importante debido a la consideración estática donde el túnel se trata como conducto o tubo ancho. El túnel puede actuar solamente como tubo si se cierra totalmente. 6.5. ROCK QUALITY DESIGNATION (RQD). In 1964 D.U. Deere introduce un índice para determinar cuantitativamente la calidad de la roca. Designación llamada calidad de la roca (RQD). El RQD es un porcentaje de la recuperación de la base, que se basa indirectamente en el número de fracturas y la cantidad de relajación de la masa rocosa que 11

se observa en los centros del taladro. Solamente los pedazos intactos con una longitud mayor a 100mm (4 adentro) son sumados y divididos por la longitud total de la labor (Deere, 1968).

∑ Se utiliza pues un parámetro estándar en la registración de la base del taladro y su importancia es quizás su simplicidad, determinación rápida y su bajo costo. RQD es visto como un índice de calidad de la roca, donde la resistencia de la roca tiene como problema la suavidad, fractura, comparticiones y las juntas. (Deere D. U. y Deere D. W. 1988). Esto significa que el RQD es simplemente una medida del porcentaje de “buena” roca recuperada de un intervalo de perforaciones realizadas. 6.5.1. Metodo Directo (registros disponibles de la base) El procedimiento para medir RQD se ilustra en la figura 6.1. El procedimiento recomendado para medir la longitud de la base es medirla a lo largo de la línea central. Las roturas de la base causadas por el proceso de perforación deben estar juntas y formar una sola pieza. Cuando hay sobre rotura hecha por perforación o de manera natural, debe ser considerado como natural, para ser ordenado en el cálculo de RQD. Todas las fracturas artificiales deben ignorarse mientras se mide la longitud de la base para RQD y también todos los pedazos que no presentan “dureza y sonido” (Deere, 1968), incluso si son mayores a la longitud indispensable de 100mm.

Figura 6.1. Procedimiento para la medida y el cálculo de la designación de la calidad de la roca. (RQD) (Deere et al, 1988) Para la determinación de RQD, la International Society for Rock Mechanics (ISRM), recomienda un tamaño de base por lo menos de NX (tamaño 54.7m m). Según Deere, otros tamaños de base y otras técnicas de perforación son aplicables para la determinación del valor de RQD (Deere D. U. and Deere 12

D. W. 1988), mientras se utilice las técnicas apropiadas de perforación no habrá exceso de fracturas en la base y/o recuperación pobre. Según Deere D.U. y Deere D. W. en 1988, recomienda una longitud de labor para calcular RQD, basado en la perforación real y la longitud usada en el campo, preferiblemente no mayor a 1.5m. ISRM (Commission on Standardization of Laboratory and Field Test) recomienda para calcular RQD, usar la variable “longitudes de la labor” para separar lechos individuales, dominios estructurales, zonas de la debilidad, etc., para indicar cualquier variabilidad inherente y proveer de un cuadro más exacto de la localización y del ancho de zonas bajo valores de RQD. La relación entre el valor numérico de RQD y la calidad de la masa rocosa en ingeniería según lo propuesto por Deere (1968) se da en tabla 6.3. Tabla 6.3. Correlación RQD y calidad total de la roca (Deere, 1968). RQD (%) Calidad de la roca 90

DE

LA METODO DE SISTEMAS DE POSIBLE REFUERZO PERFORACION MARCOS DE ACERO PERNADO Topografía. Ninguno o marco ligero Ninguno u ocasional. Peso de roca ocasionales. (0.0 a 0.2)B Convencional Ninguno o marco ligero Ninguno u ocasional. Peso de la roca ocasionales. (0.0 a 0.3)B

Buena RQD entre 75 y 90

Topografía

Según una malla de 4 a 6 pies.

Ninguno u ocasionales aplicaciones locales de 2 a 3 pulgadas. Nada u ocasionales aplicaciones de 2 a 3 pulgadas. Ocasionales aplicaciones locales de 2 a 3 pulgadas. 2 a 4 pulgadas en clave.

Según una malla de 3 a 5 pies.

4 pulgadas o más en clave y paredes.

Según una malla de 3 a 5 pies

6 pulgadas o más en clave y paredes, combinado con pernos. 6 pulgadas o más en clave y paredes, combinado con pernos. 6 pulgadas o más en toda la sección. Combinados con marcos medios. 6 pulgadas o más en toda la sección. Combinados con marcos medios o pesados. 6 pulgadas o más en toda la sección. Combinados con marcos pesados.

Marcos ligeros ocasionales a 5 ó 6 pies de separación. Peso de roca (0.0 a 0.4)B Marcos ligeros a medios a 5 a 6 pies de separación. Peso de la roca (0.3 a 0.6)B Marcos ligeros ocasionales a 5 ó 6 pies de separación. Peso de roca (0.4 a 1.0)B Marcos ligeros a medios a 5 a 6 pies de separación. Peso de la roca (0.5 a 1.3)B Marcos circulares medios, de 3 a 4 pies de separación. Peso de la roca (1 a 1.6)B

Ocasionales o según una malla de 5 a 6 pies Según una malla de 4 a 6 pies.

convencional

Marcos medios a pesados, de 2 a 4 pies de separación. Peso de la roca (1.3 a 2)B

Según una malla de 2 a 4 pies.

Muy mala Topografía RQD < 25 Excluidos terrenos fluyentes Convencional

Marcos circulares medios o pesados, 2 pies de separación. Peso de roca (1.6 a 2.2)B Marcos circulares pesados, 2 pies de separación. Peso de roca (2 a 2.8)B

Según una malla de 2 a 4 pies.

Muy mala Topografía Terreno fluyente o expansivo.

Marcos circulares muy pesados, 2 pies de separación. Peso de roca más de 250 pies.

Según una malla de 2 a 3 pies.

convencional

Media RQD entre 50 y 75

Topografía

Convencional

Mala RQD entre 25 y 50

Topografía

SHOTCRETE Nada u ocasionales aplicaciones locales.

Según una malla de 3 pies.

14

convencional

Marcos circulares muy pesados, 2 pies de separación. Peso de roca más de 260 pies.

Según una malla de 2 a 3 pies.

6 pulgadas o más en toda la sección. Combinados con marcos pesados.

6.5.2 Método Indirecto (registro no disponible de la base) Las valoraciones "in-situ" de RQD en 1973 fueron sugeridas para ser realizadas en la siguiente ecuación (Afrouz, 1973 CIT Afrous, 1992).

( ) Donde: es el número total de discontinuidades por el metro cúbico de la masa rocosa. El plano de discontinuidades no es perpendicular a la dirección de la tensión principal máxima. Los constantes A, B, x, y se relacionan con los factores conocidos anteriormente de tal manera que es 105 a 120, y es 2 a 12. En 1976, Pries and Hudson encontraron un valor para RQD, estimaron que se podría obtener del espaciamiento de la junta (λ [juntas/metros]) usando medidas hechas en una muestra.

(

)…………….(77)

La ecuación (77) es probablemente la manera más simple de determinar RQD, cuando no hay núcleos disponibles. RQD puede también encontrarse del número de juntas/discontinuidades por unidad de volumen, Jv en la superficie de la roca. Palmstrom (1982) presentó una relación para una masa libre de arcilla a lo largo de un túnel.

Donde:

es conocido, es el cálculo volumétrico de la junta y es la suma del número de juntas por

unidad de longitud para todos los sistemas comunes en una masa libre de arcilla. Para 100.

< 4.5, RQD =

Palmstrom (1996) sugirió un método para alcanzar una mejor información de la superficie en vez de centros con taladros, aunque RQD es dependiente de la orientación de la perforación. en principio, este se basa en la medida del ángulo entre cada junta y la superficie o el agujero de taladro. La densidad cargada de la junta (ωЈd) está para las medidas en superficies de la roca.

√ Y para las medidas a lo largo de una línea de la base o del centro del taladro

15

√ Donde es el ángulo de la intersección, es decir, el ángulo entre el agujero observado del plano o de taladro y la junta individual. A es el tamaño del área observada en el m2. L es la longitud de la sección medida a lo largo de la base o la línea del centro, véase la figura 6.2.

Figura 6.2. a) intersección entre base del corte y la junta. b) intersección entre la junta y una superficie. 6.5 3. Desventajas de RQD. Según Merritt (1972) el sistema RQD tiene limitaciones en las áreas donde las juntas contienen rellenos de la arcilla. Los rellenos de arcillas reducirían la fricción de la junta y el RQD sería alto a pesar de que la roca es inestable. El RQD no es dependiente del grado. Hay una diferencia grande entre un túnel corto, estrecho comparado con un depósito de almacenaje grande del agua. Para las excavaciones con juntas grandes, el RQD tiene valor cuestionable. Este es, como mencionado por Douglas y otros (1999) inverosímil, que todos los defectos encontrados en las perforaciones son de significación en la estabilidad de la masa de la roca. 3.2.4 GRADO DE LA ESTRUCTURA DE LA ROCA (RSR) Wickham y otros (1972) describieron un método cuantitativo para describir la calidad de una masa rocosa y para seleccionar el refuerzo apropiado en lo básico de su clasificación del grado de la estructura (RSR) de la masa rocosa.

16

La mayor parte de los antecedentes, utilizado en el desarrollo de este sistema, estaban para los túneles relativamente pequeños sostenidos por medio de los sistemas de acero, aunque este sistema fuera históricamente el primero para hacer referencia al refuerzo del shotcrete lanzado. La significación del sistema de RSR A pesar de esta limitación, vale examinar del sistema de RSR con cierto detalle puesto que demuestra la lógica implicada en desarrollar un sistema de clasificación cuasi-cuantitativo de la masa rocosa. La significación del sistema de RSR, en el contexto de esta discusión. Por eso introdujo el concepto de clasificar cada uno de los componentes enumerados abajo para llegar un valor numérico de:

1. Parámetro A, geología: valoración general de la estructura geológica en base a: a. Tipo origen (ígneo de la roca, sedimentario y metamórfico). b. Dureza de la roca (duramente, medio, suave, descompuestos). c. Estructura geológica (masiva, fracturada levemente/fallada, fracturada moderadamente/fallada, fracturada intensamente/fallada). Cuadro 4.1: Grado de la estructura de la roca: Parámetro A: geología general del área. Tipo basico de la roca Estructura geologica dura media suave descompuesta Igneas 1 2 3 4 levemente moderadamente intensamente Metamorficas 1 2 3 4 fallada fallada fallada Sedimentarias 2 3 4 4 Masiva observada observada observada Type 1 30 22 15 9 Type 2 27 20 13 8 Type 3 24 18 12 7 Type 4 19 15 10 6

2. Parámetro B, geometría: efecto de la discontinuidad principal con respecto a la dirección del eje del túnel en base a: a. Espaciamiento de juntas. b. Orientación de juntas. c. Dirección del eje del túnel.

17

Cuadro 4.2: Grado de la estructura de la roca: Parámetro B: de juntas principales, dirección del eje.

Espaciamiento medio común

1. juntas muy cerradas, 4ft

Ambos. Plano 9

Rumbo perpendicular al eje Dirección de la fuerza. A favor En contra Impulso de juntas prominentes* Inclinado Vertical inclinado Vertical 11 13 10 12

Rumbo paralelo al eje Dirección de la fuerza Cualquier dirección fuerza de juntas prominentes. Plano inclinado Juntas 9 9 7

13

16

19

15

17

14

14

11

23

24

28

19

22

23

23

19

30

32

36

25

28

30

28

24

36

38

40

33

35

36

24

28

40

43

45

37

40

40

38

34

3. Parámetro C: el efecto de la afluencia del agua subterránea y las juntas condicionan en base a: a. Calidad total de la masa de la roca en base de A y de B combinados. b. Condición común (bueno, malo, pobre). c. Cantidad de afluencia del agua (en galones por minuto por 1000 pies del túnel). Cuadro 4.3: Grado de la estructura de la roca: Parámetro C: agua subterranea, condición de juntas.

Afluencia anticipada del agua gpm/1000 ft del túnel Ninguno suave, 1000gpm

bueno 22 19 15 10

Suma de los parámetros A+B 13-44 45-75 Concicion de las juntas b medio pobre bueno medio 18 12 25 22 15 9 23 19 22 7 21 16 8 6 18 14

pobre 18 14 12 10

a Una inclinación: plano: 0-20°.inclinacion del ° 20-50 y de la vertical: 50-90 ° 18

b condición de juntas de b: buena=soldada o cementado; media=soldada resistido o alterado; pobre= resistido seriamente, alterado o abierto. Nota: que la clasificación de RSR utilizó unidades imperiales y que estas unidades se han conservado en esta discusión. Tres tablas de wickham et al’s (1972) son producidos en tablas 4.1, 4.2 and 4.3. Estas tablas se pueden utilizar para evaluar el grado de cada uno de estos parámetros para llegar el RSR.

Drive with dip= seguir a favor de la perforación. Drive against dip= seguir contra la perforación.

Por ejemplo, una roca metamórfica dura que se falla o se fractura levemente tiene un grado de A=22 (del cuadro 4.1),la masa rocosa es moderadamente junta, con juntas que se sueldan y son perpendicular al eje del túnel que está siendo llevado Este-Oeste, y inclinado en entre 20° y 50°. El cuadro 4.2 da, el grado para B=24 para llevar con la inclinación (definida en el bosquejo del margen).

RSR=A+B+C=62. Tipo basico de la roca

Estructura geologica dura media suave descompuesta Igneas 1 2 3 4 levemente moderadamente intensamente Metamorficas 1 2 3 4 fallada fallada fallada Sedimentarias 2 3 4 4 Masiva observada observada observada Type 1 30 22 15 9 Type 2 27 20 13 8 Type 3 24 18 12 7 Type 4 19 15 10 6

Espaciamiento medio común

1. juntas muy cerradas, 4ft

30

32

36

25

28

30

28

24

36

38

40

33

35

36

24

28

40

43

45

37

40

40

38

34

El valor de A+B=46 y esto significa que, por pruebas de condición de juntas (resistida y alterada levemente) y una afluencia moderada del agua entre de 200 y 1000 galones por minuto. Del cuadro 4.3 da el grado para C=16. Por lo tanto, el valor final del grado RSR= A+B+C=62 de la estructura de la roca. Fig. 4.2: Esfuerzos estimados ara un 24 ft.(7.3m) de tuneles de diámetro circular. . Observar que los pernos de roca y el shotcrete lanzado están utilizados generalmente junto. . (After Witckham et al 1972).

steel rib spacing- feet= espaciamiento de las cimbras de acero-pies. rockbolt spacing- feet= espaciamiento del perno de roca- pies. Shotcrete thickness= ancho del shotcrete-pulgadas.

Predicted support.( refuerzo previsto)

20

Un sistema típico de las curvas de predicción para los 24 túneles del pie de diámetro se da en el cuadro 4.2 que demuestra que, para el valor RSR de 62 derivados arriba. El refuerzo prevista sería 2 pulgadas de shotcrete lanzado y de pernos de roca de 1 pulgada de diámetro espaciados en 5 pies del centro. Como se indica en la figura. Los sistemas de acero serían espaciados en más de 7 pies aparte y no son considerados una solución práctica para el refuerzo de este túnel. Túnel en una masa rocosa con RSR=30, para los mismos tamaños en una masa rocosa con RSR=30, el refuerzo se podría proporcionar por 8 WF 31 sistemas de acero (8 pulgadas de profundidad de par a par para una sección que pesa 31libras/pie), espaciado 3 pies aparte, o por 5 pulgadas de shotcrete y pernos de roca con un diámetro de 1 pulgadas, separados a 2.5 pies del centro. En este caso es probable que la solución determinada del acero sería más barata y más eficaz que el uso de pernos de roca y de shotcrete. Figura 4.2: RSR soporte estimado para 24 ft. (pies) (7.3m) túnel de diámetro circular. Nota: el shotcrete y el perno de roca son usados generalmente juntos.

El sistema de clasificación de RSR. Aunque el sistema de clasificación de RSR no sea ampliamente utilizado hoy, El trabajo de Wickham et al jugó un papel significativo en el desarrollo de los esquemas de clasificación discutidos en las secciones restantes de este capítulo. 3.3. Clasificación geomécanica.

21

Bieniawski (1976) publicó los detalles para la clasificación de la masa rocosa llamada clasificación geomecánica o sistema de grado del macizo rocoso (RMR). Durante los años, este sistema ha sido sucesivamente remodelado mientras que se ha examinado más casos y el lector debe ser consciente que Bieniawski ha realizado cambios significativos en los grados asignados a diversos parámetros. Seis parámetros. La discusión que sigue se basa sobre la versión de clasificación de 1989 (Bieniawski, 1989). Esta versión y la versión de 1976 serán usados en el capítulo 8 que se ocupa de calcular la fuerza de la masa rocosa. Después, se utilizan seis parámetros para clasificar una masa rocosa usando el sistema RMR: 1. resistencia a la compresión uniaxial del material rocoso. 2. designación cualitativa de la roca (RQD). 3. espaciamiento de discontinuidades. 4. condición de las discontinuidades. 5. condición del agua subterránea. 6. orientación de las discontinuidades. 

DIVISION DE LA MASA ROCOSA EN REGIONES ESTRUCTURALES.

En la aplicación de este sistema de clasificación, la masa rocosa se divide en un número de regiones estructurales y cada región se clasifica por separado. Los límites de las regiones estructurales coinciden generalmente con una característica estructural importante tal como una rotura o con un cambio en tipo de la roca. En algunos casos, cambios significativos en el espaciamiento de la discontinuidad o características, dentro del mismo tipo de la roca, es necesario la división de la masa rocosa en un número de pequeñas regiones estructurales. 

PRESENTACION DEL RMR.

El sistema de grado de la masa rocosa se presenta en tabla 4.4, dando los grados para cada uno o los seis parámetros enumerados arriba. Estos grados se suman para dar el valor RMR. El ejemplo siguiente ilustra el uso de estas tablas para llegar al valor de RMR.

22

Tabla 4.4: Rock Mass Rating System (After Bieniawski 1989). A. clasificación y rangos de valores Parametro Resistenci Indice de >10 MPa 1 a de la carga roca punctual inalterada

2

3

4

5

4-10>MPa

Rango de valores. 2-4 MPa 1-2 MPa

Resist. a la >250MPa compresion uniaxial Valores 15 Calidad de la base del 90%-100% taladro RQD Rating 20 Espaciamiento de juntas >2m

100-250 MPa

50-100 MPa

25-50 MPa

Para esta escala tan baja se prefiere la prueba de la Resistencia a la compresión uniaxial. 5-25 1-5 15 Muy grandes

CUADRO Nº30. FALLAS EN CUÑA SMR>75 Muy pocas 75 >SMR> 49 Algunas 55 >SMR> 40 Muchas

CUADRO Nº31. FALLAS POR VUELCO

CUADRO Nº32. FALLAS CIRCULARES (tipo suelo) SMR>30 Ninguna 30 >SMR> 10 Posible

SMR >65 65 >SMR> 50 40 >SMR> 30

Ninguno Menores Muy grandes

Todos los taludes con valores del SMR inferior a 20 se caen rápidamente. No se han encontrado taludes con valores del SMR inferiores a 10 que indica que son físicamente factibles. 50

USAR ROCK MASS CLASSIFICATION SYSTEMS (sistemas de clasificación de la masa rocosa)      

Los dos sistemas mas usadas para la clasificación de la masa rocosa son RMR de Bieniaski (1976, 1989) y Q de Barton y otros (1974). Ambos métodos incorporan geológico, geométrico y diseño/ parámetros de la ingeniería para hallar el valor cuantitativo de la calidad e la masa rocosa. RMR utiliza fuerza compresiva directo mientras que Q considera solamente fuerza mientras que se relaciona con la tensión in situ en roca competente. Ambos esquemas se ocupan de la geología y la geometría de la masa de la roca, obteniendo resultados levemente diferentes. Ambos consideran el agua subterránea. Ambos incluyen un cierto componente de la fuerza material de la roca.

ÍNDICE DE FUERZA DE GEOLOGYCAL (GSI) La fuerza de una masa rocosa unida depende de:     

Las características de los pedazos intactos de la roca. La libertad de estos pedazos a resbalar y a girar bajo condición de una diversa tensión . Esta libertad es controlada por la forma geométrica de los pedazos intactos de la roca como la pared y como la condición de las superficies que separan los pedazos. Las superficies ásperas de la discontinuidad darán lugar a una masa mucho más fuerte de la roca que una que contenga las partículas redondeadas rodeadas por el material fracturado y alterado. El índice de fuerza geológico (GSI), introducido por Hoek (1995) y Hoek, Kaiser y Bawden (1995) proporciona un sistema para estimar la REDUCCIÓN EN LA FUERZA DE LA MASA ROCOSA PARA LAS CONDICIONES GEOLÓGICAS DIFERENTES.

Blocky : buena unión en la masa rocosa no perturbada consistido por bloques cúbicos formados por 3 sistemas de discontinuidades perpendiculares. Decreasing surface quality= disminución de la calidad superficial. 51

VERY BLOCKY : macizo rocoso parcialmente alterado. Bloques en contacto de forma angular formados por cuatro o más familias de discontinuidades

BLOCKY /DISTURBED: macizo alterado, plegado y fracturado con múltiples discontinuidades que forman bloques angulosos y con baja proporción de finos.

52

DESINTEGRADO: macizo rocoso muy fracturado formado por bloques angulares y redondeados con alto contenido de finos.

53

6.19. ÍNDICE DE FUERZA GEOLÓGICO (GSI) Hoek y otros, (1995) presentados el índice de fuerza geológico, más completo a su criterio de falla de la roca generalizado y la manera de estimar los parámetros s, a y mb. Este GSI estima la reducción de la fuerza de la masa rocosa para diversas condiciones geológicas. Estos valores son presentados mas detalladamente en el apéndice 2:1 (tabla A2:8, A2:10, A2:12, A2:13 y A2:14). Se muestra a tres maneras diferentes de calcular el GSI: 1) Usando el grado de la masa rocosa para masas de roca de una mejor calidad (GSI>25)

Para RMR76>18 GSI= RMR76 Para RMR89>23 GSI= RMR89 -5 Para ambas versiones, las condiciones secas deben asumir (se asignan en un grado de 10 en RMR76 y un grado de 15 para RMR89) el parámetro del agua subterránea en cada sistema de clasificación. Además, no se debe hacer ningún cambio en la orientación de la junta (muy favorable), se deben determinar desde las condiciones del agua y la orientación de la junta durante el análisis de la masa rocosa (Hoek y otros, 1995). Hoek y Brown (1997) recomendaron que RMR se debe utilizar solamente para estimar GSI para masas rocosas de una mejor calidad (es decir para GSI>25 y los valores de RMR76> 18 y de RMR89>23). Para rocas de mala calidad, es difícil estimar RMR de la tabla proporcionada por Bieniaski (1976), Hoek et.al, (1995) sugirieron usar el sistema Q (Barton y. Al, 1974) en estas circunstancias, ver abajo: 2) Usando el sistema Q (véase el capítulo 6.10) Para todos los valores Q:

Al hacer esto, el factor de reducción de agua en la junta se reduce (Jw) y el factor de la reducción de tensión (SRF) se deben fijar a 1. 3) Usando su propia clasificación GSI Hoek y Brown (1997) no recomendaron específicamente el uso del sistema Q; recomendaron usar directamente su propia clasificación GSI, ver las figuras en el del apéndice 2:1 (tabla A2: 8, A2: 10, A2: 12 y A2: 13) (Hoek et.al, 1995). Hoek y Brown (1997) dan la importancia de la realización que clasificación en una masa rocosa que no deforme, e.g. voladura o excavación descuidada. Tabla A2: 8. La valoración de los constantes para roca imperturbada (Hoek, Kaiser y Bawden, 1995). La valoración para los constantes mb/ma, s, d, modulos de deformacionE, y la constante de Poisson v. Criterio de falla de Brown basado sobre la estructura de la masa de la roca y las condiciones superficiales de

54

BLOQUE- macizo rocoso sin alterar, bloque en contacto de forma cubica formados por tres familias de discontinuidades ortogonales, sin relleno. BLOQUE IRREGULAR- macizo rocoso parcialmente alterado. Bloques en contacto de forma angular formados por cuatro o más familias de discontinuidades con rellenos con baja proporción de finos. BLOQUES Y CAPAS- macizo alterado, plegado y fracturado con múltiples discontinuidades que forman bloques angulosos y con baja proporción de finos. FRACTURACION INTENSA- macizo rocoso muy fracturado formado por bloques angulosos y redondeados con alto contenido de finos.

0.60 0.190 0.5 75,000 0.2 85 0.40 0.062 0.5 40,000 0.2 75 0.24 0.012 0.5 18,000 0.25 60 0.17 0.004 0.5 10,000 0.25 50

0.40 0.062 0.5 40,000 0.2 75 0.29 0.021 0.5 24,000 0.25 65 0.17 0.004 0.5 10,000 0.25 50 0.12 0.001 0.5 6,000 0.25 40

0.26 0.015 0.5 20,000 0.25 62 0.16 0.003 0.5 9,000 0.25 48 0.12 0.001 0.5 6,000 0.25 40 0.08 0 0.5 3,000 0.3 30

0.16 0.003 0.5 9,000 0.25 48 0.11 0.001 0.5 5,000 0.25 38 0.08 0 0.5 3,000 0.3 30 0.06 0 0.55 2,000 0.3 20

MUY POBRE. Superficies de cizalla muy alteradas con rellenos arcillosos.

mb/ma s a E v GSI mb/ma s a E v GSI mb/ma s a E v GSI mb/ma s a E v GSI

POBRE. Superficies de cizalla muy alteradas con rellenos compactos conteniendo fragmentos rocosos.

= tensión eficaz principal de mayor importancia en la falla = tensión afectiva principal de menor importancia en la falla. = fuerza compresiva uniaxial de pedazos intactos de roca , s and a son los constantes que dependen de la composición, de la estructura y de las condiciones superficiales de la masa rocosa. STRUCTURA

MUY BUENO Superficies muy rugosas sin alterar

)

CONDICIÓN SUPERFICIAL

(

MEDIO Superficies suaves moderadamente alteradas.

GENERALISED HOEK-BROWN CRITERION

BUENO Superficies rugosas ligeramente alteradas, con pátinas de hierro

la discontinuidad, Observar que los valores dados en esta tabla están son para una masa rocosa imperturbada.

0.08 0.0004 0.5 3,000 0.25 34 0.07 0 0.53 2.500 0.3 25 0.06 0 0.55 2,000 0.3 20 0.04 0 0.60 1,000 0.3 10

Tabla A2:9 Caracterización simplificada de la masa rocosa.

55

MUY POBRE. Superficies de cizalla muy alteradas con rellenos arcillosos.

POBRE. Superficies de cizalla muy alteradas con rellenos compactos conteniendo fragmentos rocosos.

MEDIA. Superficies suaves moderadamente alteradas.

BUENA. Superficies rugosas ligeramente alteradas, con pátinas de hierro.

MUY BUENA. Superficies muy rugosas sin alterar

CONDICIÓN SUPERFICIAL

DISMINUCION DE LA CALIDAD SUPERFICIAL DISMINUCIÓN UNIÓN DE LOS PEDAZOS DE ROCA

CARATERIZACION DEL MACIZO ROCOSO PARA ESTIMAR SU RESISTENCIA Basándose en el aspecto de la roca elegir la categoría que mejor describa las condiciones del macizo previo a la excavación. Tener en cuenta que las voladuras pueden crear una impresión falsa sobre la calidad del macizo rocoso, en cuyo caso será necesario realizar algún tipo de ajuste por daños debidos a voladuras; la observación de testigos de sondeos y de frentes de roca en zonas afectada y no afectadas por voladuras pueden ser de ayuda. Para la definición del grado de fracturación debe considerarse la relación entre el tamaño del bloque y la dimensión del frente de excavación. ESTRUCTURA BLOQUE- macizo rocoso sin alterar, bloque en contacto de forma cubica formados por tres familias de discontinuidades ortogonales, sin relleno. BLOQUE IRREGULAR- macizo rocoso parcialmente alterado. Bloques en contacto de forma angular formados por cuatro o más familias de discontinuidades con rellenos con baja proporción de finos. BLOQUES Y CAPAS- macizo alterado, plegado y fracturado con múltiples discontinuidades que forman bloques angulosos y con baja proporción de finos. FRACTURACION INTENSA- macizo rocoso muy fracturado formado por bloques angulosos y redondeados con alto contenido de finos.

B/VG

B/G

B/F

B/P

B/VP

VB/VG

VB/G

VB/F

VB/P

VB/VP

BD/VG

BD/G

BD/F

BD/P

BD/VP

D/VG

D/G

D/F

D/P

D/VP

56

ESTRUCTURA BLOQUE- macizo rocoso sin alterar, bloque en contacto de forma cubica formados por tres familias de discontinuidades ortogonales, sin relleno. BLOQUE IRREGULAR- macizo rocoso parcialmente alterado. Bloques en contacto de forma angular formados por cuatro o más familias de discontinuidades con rellenos con baja proporción de finos. BLOQUES Y CAPAS- macizo alterado, plegado y fracturado con múltiples discontinuidades que forman bloques angulosos y con baja proporción de finos. FRACTURACION INTENSA- macizo rocoso muy fracturado formado por bloques angulosos y redondeados con alto contenido de finos.

DISMINUCIÓN UNIÓN DE LOS PEDAZOS DE ROCA

MUY POBRE. Superficies de cizalla muy alteradas con rellenos arcillosos.

POBRE. Superficies de cizalla muy alteradas con rellenos compactos conteniendo fragmentos rocosos.

MEDIA. Superficies suaves moderadamente alteradas.

MUY BUENA. Superficies muy rugosas sin alterar

A partir de los códigos que describen la estructura y las condiciones superficiales de la masa rocosa (tabla 4), escoger la tabla apropiada, estimar el valor medio del índice de fuerza geológico de los contornos. No intente ser demasiado exacto. Escogiendo un rango de GSi del 36 a 42 es más realista que indicar un GSi=38.

CONDICIÓN SUPERFICIAL

INDICE DE RESITENCIA GEOLOGICO.

BUENA. Superficies rugosas ligeramente alteradas, con pátinas de hierro.

Tabla A2:10. Estimacion de índice geológico de resistencia (GSI) (Hoek y Brown, 1997).

DISMINUCION DE LA CALIDAD SUPERFICIAL 80

70

60

……50

40 30

20 25 10

57

Tabla A2: 11. Valores de mi para roca intacta, por grupo de roca (Hoek nad Karzulovie, 2001)

METAMORFICAS

SEDIMENTARIAS

Typo de clases roca Clasticas

No clasticas

grupo

Textura Grueso Medio Conglomerados Spastic (21±3) Brechas (19±5) Carbonatadas Caliza cristalizada (12±3) 10± Evaporitas Yeso 8±2 Organicas

9±2 Anidrita 12±2

Hornblende Cuarcita 19±4 20±3

Levemente folladas

Magnesita (29±3) Gneiss 28±5 Granite 32±3

Amfibolita 26±6 Esquisto 12±3 Diorite 25±5

Granodiorita 29±3 Gabro 27±3 Norita 20±5

Volcanicas

Lava

Piroclástica

Aglomeración 19±3

Dolomita 9±3

Chalk 7±2

Mármol 9 ±3

Folladas *

Muy fino

Grauwaca 18±3

No folladas

Plutonicas

IGNEAS

Fino

7±3

7±4

Diabasa 15±5

Perridotita 25±5

16±5

Ryolita 25±5 Andesita 25±5 Brecha 19±5

Basalto 25±5 Tufo 13±5

Tabla A2: 12. Valoración de GSI para las masas rocosa (Hoek & Karzulovic, 2001)

58

BUEN BLOQUE macizo rocoso parcialmente alterado. Bloques en contacto de forma angular formados por cuatro o más familias de discontinuidades. BLOQUE DISTURBADO- macizo alterado, plegado y fracturado con múltiples discontinuidades

DESINTEGRADO- poorly interlocked, roca altamente fractyrada con mezcla de fragmentos angulares y redondeados.

MUY POBRE. Superficies de cizalla muy alteradas con rellenos arcillosos.

POBRE. Superficies de cizalla muy alteradas con rellenos compactos conteniendo fragmentos rocosos.

MEDIA. Superficies suaves moderadamente alteradas.

BUENA. Superficies rugosas ligeramente alteradas, con pátinas de hierro.

MUY BUENA. Superficies muy rugosas sin alterar

DISMINUCION DE LA CALIDAD SUPERFICIAL 90

DISMINUCIÓN UNIÓN DE LOS PEDAZOS DE ROCA

ÍNDICE DE FUERZA GEOLÓGICA PARA LAS ROCAS ARTICULADAS De una descripción de la estructura y de las condiciones superficiales de la masa de la roca, escoger el cuadro correcto. Estimar el valor medio de GSi de los contornos. No intentar ser demasiado exacto. Dar valores a partir de 36 a 42 es más realista que indicando que GSI=38 es importante reconocer que el criterio de HoekBrown se debe aplicar solamente a las masas de la roca donde el tamaño de los bloques o de los pedazos del bloque pequeño se compara con el tamaño de la excavación considerada. Cuando el tamaño de bloque individual es aproximadamente un cuarto del tamaño de la excavación, la futura excavación será sostenida y el criterio de Hoek-Brown no debe ser utilizado. ESTRUCTURA INTACTO O MASIVO- no se encuentra foliación y rara vez las discontinuidades extensamente espaciadas. BLOQUE – masa rocosa en forma cubica formada por la intersección de tres discontinuidades

CONDICIÓN SUPERFICIAL

Caracterización de las masas rocosa basadas en las partículas que se ensartan y en la condición de la discontinuidad.

N/A

N/A

N/A

80 70 60

50

40

30

20

59

N/A

N/A

10

ESTRUCTURA INTACTO O MASIVO- no se encuentra foliación y rara vez las discontinuidades extensamente espaciadas. FOLIACION ESCASA- parcialmente fracturado, los bloques masivos prevalecen ante los bloques foliados.

FOLIACION MODERADA- la masa rocosa fracturada está formado bloques masivos y foliados en proporciones iguales. FOLIADA- curvado y/o fracturada con bloques masivos ocasionales.

MUY FOLIADA curvada descompuesta, fracturación formada solo por roca foliada.

y/o alta,

POBRE. Superficies de cizalla muy alteradas con rellenos compactos conteniendo fragmentos rocosos.

MEDIA. Superficies suaves moderadamente alteradas.

BUENA. Superficies rugosas ligeramente alteradas, con pátinas de hierro.

MUY BUENA. Superficies muy rugosas sin alterar

y

Karzulovic,

2001)

DISMINUCION DE LA CALIDAD SUPERFICIAL 90 DISMINUCIÓN UNIÓN DE LOS PEDAZOS DE ROCA

ÍNDICE DE FUERZA GEOLÓGICa PARA LAS ROCAS METAMÓRFICAS ESQUISTOSAS. De la descripción de la estructura y de las condiciones superficiales de la masa rocosa escoger los cuadros de entrada. Estimar el valor medio de GSI de los costados. No intentar ser demasiado exacto. Dar valores a partir de 36 a 42 es más realista que indicando que GSI=38 es importante reconocer que el criterio de HoekBrown se debe aplicar solamente a las masas de la roca donde el tamaño de los bloques o de los pedazos del bloque pequeño se compara con el tamaño de la excavación considerada. Cuando el tamaño de bloque individual es aproximadamente un cuarto del tamaño de la excavación, la futura excavación será sostenida y el criterio de Hoek-Brown no debe ser utilizado.

CONDICIÓN SUPERFICIAL

Tabla A2: 13. Valoración de GSI para roca metamórfica esquistosa (Hoek Caracterización de la roca metamórfica basadas en la foliación y la condición de las discontinuidades.

MUY POBRE. Superficies de cizalla muy alteradas con rellenos arcillosos.

FOLIADA/LAMINADA-doblada y tectonicamente sin bloques, los esquistos prevalecen sobre otros.

N/A

N/A

N/A

80 70 60 50

40

30

20

60

DESCOMPUESTO/ESQUILADOmuy curvado y descompuesta, la masa rocosa tectónicamente esta disturbada.

N/A

N/A

10

Tabla A2: 14. Valoración de GSI según el programa “RocLab” (Hoek, 2002)

ESTRUCTURA INTACTO O MASIVO- no se encuentra foliación y rara vez las discontinuidades extensamente espaciadas. BLOQUE – masa rocosa en forma cubica formada por la intersección de tres discontinuidades

DESINTEGRADO- poorly interlocked, roca altamente fracturada con mezcla de fragmentos angulares y redondeados. FOLIADA/LAMINADA-doblada y tectonicamente sin bloques, los esquistos prevalecen sobre otros.

MUY POBRE

90

N/A

N/A

N/A

80 70 DISMINUCIÓN UNIÓN DE LOS PEDAZOS DE ROCA

BUEN BLOQUE macizo rocoso parcialmente alterado. Bloques en contacto de forma angular formados por cuatro o más familias de discontinuidades. BLOQUE DISTURBADO- macizo alterado, plegado y fracturado con múltiples discontinuidades

CONDICION SUPERFICIAL MUY BUENO MEDIO POBRE BUENO DISMINUCION DE LA CALIDAD SUPERFICIAL

60

50

40

30

20

N/A

N/A

10

El objetivo del sistema GSI es determinar las características de la masa rocosa impertubada; caso contrario se deben volver a calcular los valores de GSI más bajos obtenidos de tales localizaciones. Al usar una versión mas antigua que la edición 2002, se debe levantar una fila en las tablas de GSI, si la cara de la roca intensamente dañada. Al usar la edición 2002, el valor de m y s se deben ajustar a un factor de disturbación (D). Para los valores del factor de disturbacion en la edición 2002, ver el apéndice 2:1, tabla A2: 16.

61

Tabla A2: 16. Pautas para estimar el factor de disturbacion D (Hoek y otros, 2002).

HOEK-BORWN FAILURE CRITERION-2002 EDITION. ESTIMACION DEL FACTOR DE DISTURBANCIA D: La experiencia en el diseño de rampas en minas de socavón abierto muy largos han sido demostrado por el criterio de Hoek-Brown para resultados "in-situ" de masa rocosa no perturbado (D=0) estos resultados de las propiedades de la masa rocosa son muy satisfactorios. Los efectos de la carga pesada así como el alivio de tensión debido al retiro de la sobrecarga dan como resultado la deformación dela masa rocosa. Se considera que las características totales “disturbadas” de la roca son más apropiadas para estas masas rocosas.

Apariencia de la masa Descripción de la masa rocosa rocosa Excelente calidad de excavación realizada por máquina perforadora, dando como resultado una mínima deformación en la masa rocosa confinada que rodea el túnel. Excavación mecánica o manual en calidad de roca pobre (sin voladura) resulta una mínima deformación alrededor de la masa rocosa. Donde si problemas

se oprimen dan lugar

Valor para D

sugerido

D=0

D=0

los a 62

desplazamiento significativo del D=0.5 piso, la deformación puede ser No invertido severa a menos que se invierta temporalmente, según la fotografía.

Apariencia de la masa Descripción de la masa rocosa rocosa Voladura de calidad muy pobre en un tunel de roca dura resulta un daño severo, al extender 2 o 3m, en el contorno de la masa rocosa. Voladura a pequeña escala en rampas de ing. Civil resulta un daño moderado en la masa rocosa, particularmente en voladura controlada es usado como se muestra en la imagen de la izquierda, sin embargo, la liberación de la presión da lugar a una cierta deformación.

Aspecto de la masa de la roca

Valor sugerido para D

D=0.8

D=0.7 Buena voladura.

D=1.0 Voladura pobre.

Descripción de la masa de la roca

Valor sugerido de D

La voladura en pequeña escala en ingeniería civil resultan dañinas para las pendientes de la masa rocosa, particularmente se debe controlar la voladura al usarlo en tipos de rocas como la imagen de la izquierda. Sin embargo, la liberación de tensiones dan lugar a una cierta disturbacion.

D = 0.7 BUENA VOLADURA

Las pendientes muy grandes en minas e tajo abierto sufren una alteración significativa debido a la bastante voladura de producción y también debido la liberación de tensión de retiro de la sobrecarga. En algunas rocas más suaves la excavación puede ser realizada por capas dando como resultado una menor alteración a las pendientes.

D = 10 Producción de Voladura D = 0.7 Excavacion mecánica

D = 10 VOLADURA POBRE

63

6.20.- Numero de masa rocosa (N) y grado de condición de la roca (RCR). El número total de la roca, N, y el grado de la condición de la roca, RCR, son versiones modificadas de: Sistema-Q y sistema-RMR, Ambos estos sistemas fueron propuestos en 1995 por Goel y otros el sistema de la tensión-N, sistema libre-Q, como puede ser visto por su definición.

[

][ ][ ]

El sistema-RCR es el RMR si los grados para la fuerza compresiva para material de roca intacta y valores para la orientación de la junta son:

(

)

Los sistemas RCR y N fueron propuestos para encontrar una relación entre el sistema Q y el sistema RMR. El sistema Q y el RMR son equivalentes si la orientación de la junta y la fuerza de roca intacta no se consideran en el sistema RMR y el factor de la reducción de tensión se ignora en el sistema Q (Goel, 1995). La correlación fue obtenida por datos a partir de 63 casos y dando lugar a la siguiente ecuación.

UNA INTRODUCCIÓN CORTA AL ÍNDICE DE LA MASA DE LA ROCA (RMI) Y A SUS USOS por Arild Palmstrom, PhD Una edición importante ha sido utilizada para los parámetros de RMi, los cuales tienen una gran importancia en la ingeniería. Los principios fundamentales para el valor RMi y los datos de entrada usados se demuestran en figuras 1 y 2.

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Fuerza compresiva uniaxial Oc

Roca intacta

Factor de rugosidad de las juntas (jR)

Factor de alteración de la juntas (jA)

Factor de las condiciones de las juntas jC-jL(Jr/jA)

Factor del tamaño de las juntas (jL)

Espacio de juntas o numero de juntas

ROCK MASS INDEX RMi

Parámetros de las juntas JP

Volumen del bloque Vb

Figura1: disposición del índice de la masa de la roca, RMi

-Tamaño y terminación de la junta, dados como el valor (JL) -Fricción de las caras del bloque, dada como junta. Factor de rugosidad (JR) y factor común de la aberración (JA). -Fuerza de la roca intacta, dada como su fuerza compresiva uniaxial (Oc). -Tamaño del bloque Vb % dado en el m3.

65

Figura 2. Los parámetros principales de la masa rocosa se incluyen en el índice de la masa rocosa, la cual representa aproximadamente la fuerza compresiva uniaxial de macizo rocoso. El RMi se basa en el principio que la junta que interseca una masa rocosa tiende a reducir su fuerza. Por lo tanto se expresa como

Muestras. JP= parámetro de junta, que expresa la reducción en la fuerza de la roca intacta causada por la junta. Como se muestra el figura 1 que incorpora las características principales comunes en la masa rocosa. La expresión para JP fue encontrada usando el diagrama de la figura 3.

Figura3: los resultados partir de 8 pruebas de fuerza compresiva a gran escala o de cálculos anteriores fueron utilizados para encontrar la expresión para el parámetro de junta, JP. Los datos encontrados para la muestra fueron trazados en el diagrama y las respectivas líneas para sus características, JC,el avance es como se muestra. Estas líneas representan la expresión para JP. Desafortunadamente, no se pudo obtener más que los 8 resultados, aunque se contacto con muchas organizaciones y compañías. De la figura 3 el parámetro de junta fue encontrado como:

(√

) 66

Donde El diagrama en la figura 3 puede ser utilizado del hallar JP cuando Vb y el jC se hallan en observaciones de campo o se estiman de la descripción del sitio. Los valores o los grados de las características de las juntas incorporadas en JP se demuestran en la tabla 1. Pues, RMi es una medida para la fuerza de una masa rocosa que puede servir en varios usos. El flujo se demuestra en la figura 4. Los parámetros de la entrada al criterio de falla de Hoek- Brown para las masas rocosas se pueden encontrar fácilmente usando el sistema MRi, entonces:

mb = mi*JP0.64 para masas rocosas imperturbadas. mb = mi*JP0.857 para masas rocosas imperturbadas. Tabla 1. Parámetros de entrada al RMi. Fuerza compresiva uniaxial, de la roca intacta

valor en ( MPa)

Volume del bloque, Vb

Valor en m2

encontrado de prueba de laboratorio (o asumido de las tablas del manual) medido directamente en el sitio (o estimado de centros de la perforación)

FACTOR DE CONDICION DE LA JUNTA, jC jc= jRxjL/jA FACTOR DE RUGOSIDAD DELA JUNTA (JR) (los grados del jR se basan el Jr en el sistema Q). (Los valores en negrita Large scale waviness of joint plane son similares al Jr) Planar Ondulación curvada Ondulación Fluido o suave fuerte ensanjado Suavidad Muy rugoso 2 3 4 6 6 pequeña rugoso 1.5 2 3 4.5 6 de la medio 1 1.5 2 3 4 superficie pulido 0.5 1 1.5 2 3 de la junta. Para junta con relleno jR = 1 Para juntas irregulares, le valor de jR = 5 (sugerido) En superficies ensanjadas los valores predicen un posible movimiento a lo largo de las delineaciones.

67

FACTOR DE ALTERACION DE LA JUNTA (JA) (los grados del JA se basan (el Ja) en el sistema Q). Contacto Carácter de lsa paredes de las juntas Condición entre paredes Juntas limpias Junta soldada o Relleno del cuarzo de las curada juntas Paredes de la junta Ninguna capa o relleno. Excepto frescas por la coloración Paredes de las juntas 1 grado alto de alteracion en la alteradas roca 2 grado alto de alteracion en la roca Relleno suave de: Material fraccionado Arena, calcita del légamo, etc. sin contenido de la arcilla. Material cohesionado Arcilla, clorita, talco, etc Contacto Relleno de Tipo suave o ningún ( ) contacto entre -Fricción del Arena, calcita, etc. (sin sostenimiento) 4 paredes material Relleno compacto de arcilla, clorita, 6 de las -dureza, cohesión talco, etc juntas del material arcilla, clorita, talco, etc consolidados 8 -suave, cohesión El material exhibe características de 8-12 del material hinchazón -material arcilloso hinchado FACTOR DEL TAMAÑO DE LA JUNTA (jL) Tipo Origen de particiones de las foliaciones juntas

Largo

tamaño

< 0.5m 0.1 – 1m 1 -10m 10 – 30m > 30m

Contacto de pared 0.75 1 2 4 3 4

8 6-10 12 13-20

Muy corto

Juntas continuas 3

Juntas discontinuas*) 6

Corto o pequeño Medio Largo Muy largo

2 1 0.75 0.5

4 2 1.5 1

(llenado)junta, unido o esquilado**) *) juntas discontinuas y rocas masivas **)se ven a menudo y se deben tratar por separado

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fig. 4: Usos principales del índice de la masa rocosa.

Ingeniería: Parte 1: desarrollo del índice de la masa rocosa (RMi) Arild palmstrom Abstracto: el índice de la masa de la roca, RMi, se ha desarrollado para satisfacer la necesidad de una caracterización de la fuerza de las masas rocosas para el uso en la ingeniería de la roca y para el diseño. El método da una medida de la reducción de la fuerza de la roca intacta causada por discontinuidades un RMi =σc que es la fuerza compresiva uniaxial de la roca intacta de muestras de 50 milímetros de diámetro, y JP es el parámetro de articulación que es una medida q combina el tamaño del bloque (o la intensidad de la articulación) y de las características comunes como la rugosidad, alteración y el tamaño de la junta. Este documento describe el método de determinar el RMi para una masa rocosa usando las observaciones de campo. La determinación de un bloque equivalente en tamaño es muy importante que se explica detalladamente. Se presentan varias áreas del uso del RMi, entre otros para el diseño de ayuda de la roca. La discusión de estos usos será desarrollada en la parte 2. El índice de la masa de la roca, RMi, se ha desarrollado para determinar la fuerza de la masa rocosa para propósitos de construcción. Una parte importante ha sido utilizar los parámetros del RMi, que tienen gran importancia en ingeniería. Es discutido en la sección 4.1.

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Rugosi dad de la junta Alteración de la junta

Factor de condicion de la junta jC

Tamaño de la junta

Parámetro de la junta jP Volumen del bloque

Densidad para la junta

MRi Fuerza compresiva uniaxial σc

Material rocoso

Figura 1. Parámetros inherentes principales en la masa rocosa aplicados al RMi (del palmstrom, 1996). El RMi aplica solamente los parámetros intrínsecos de la masa rocosa vistos en la figura 1. El RMi se basa principalmente en la fuerza de reducción de una roca causada por 1 de articulación y expresada como:

Donde el δc = la fuerza compresiva uniaxial de la roca intacta medida en muestras de 50 milímetros. JP= el parámetro de junta que es un factor de reducción que representa el tamaño del bloque y la condición de sus caras según lo representado por sus características de fricción y el tamaño de las juntas. La influencia de JP es usado en la calibración de resultados de la prueba en masas rocosa en una escala similar a la de los trabajos típicos de roca, se encontraron datos apropiados de solamente ocho pruebas del gran escala y solamente del análisis anterior es que han sido utilizados para hallar la expresión matemática siguiente:

√

eq. (2)

Donde Vb se da en m3 y para jC = 0.1

0.25

0.5

0.75

que tiene los siguientes valores: 1

1.5

2

2.5

3

4

6

9

12

16

20

D = 0.586 0.488 0.425 0.392 0.37 0.341 0.322 0.308 0.297 0.28 0.259 0.238 0.225 0.213 0.203

Los valores de JP varían aproximadamente desde 0 para las rocas trituradas a 1 para la roca. La forma exponencial de la ecuación anterior se da por la experiencia que los espaciamientos de las juntas tienen una distribución estadística exponencial como se muestra Baecher (1981). La condición para el factor de la junta se expresa como el

70

La longitud de la junta, la rugosidad de la junta en la pared y la alteración de la superficie de la junta; sus valores se muestran en la tabla 1 a 3. El factor jR y jA es similar al valor de la rugosidad de la junta (jR) y al valor de la alteración de la junta (a) en el sistema Q. el factor del tamaño de la junta y de la continuidad (jL) se ha introducido en el sistema RMi para representar el efecto de escala para las juntas. Lo más comúnmente posible es que, el factor de la condición de la junta jC= 1 a 2; así el parámetro de la junta variará entre JP=0.2Vb

0.37

y JP=0.28Vb0.32, porque

jC=1.75 y se puede expresar simplemente

como:

√ Los efectos de escala están generalmente implicados cuando el volumen ensayado en laboratorio se agranda con respecto al tamaño de campo. De los valores descritos anteriormente, el RMi se introduce a las muestras grandes donde el efecto de escala tiene que ser incluido en JP. Para las rocas masivas, sin embargo, el efecto de escala para la fuerza compresiva uniaxial (δc) no se ha explicado. Como el δc se relaciona con el tamaño de muestra de 50 milímetros. Según las indicaciones de la figura 2, Barton (1990) sugiere de los datos presentados por Hoek y Brown (1980) y Wagner (1987), que la fuerza compresiva real para las grandes muestras de campo puede ser resuelta por:

(

)

eq. (3)

Donde: δc50= fuerza compresiva uniaxial para 50 mm de tamaño de muestra.

Db= diámetro de la muestra (m).

(

)

Es el factor de posicionamiento para la fuerza

compresiva.

71

Figura 2. Ecuaciones empíricas del efecto de escala de la fuerza compresiva uniaxial (de Barton (1990), basado el fecha de Hoek y Brown, el an o 80 y Wagner, 1987)

eq. (3) es válido para los diámetros de la muestra hasta algunos metros, y puede, por lo tanto, ser aplicado para rocas masivas según lo indicado en la figura 2. El diámetro equivalente del bloque (Db) se puede encontrar con Db= 3 √Vb o, en caso de que un sistema sea abultado en la junta, Db=S, donde S es el espaciamiento de ese sistema, si se sabe el factor de forma del bloque (β) (véase el apéndice, secciones A5 y A6) el diámetro equivalente del bloque es:

√

√

eq.(4)

Además del factor de forma del bloque, el apéndice da varios tipos de valores, que se pueden utilizar al estimar el volumen del bloque. 72

Tabla 1. Valores del factor de la rugosidad de la junta, (JR, hallado de la rugosidad y de la ondulación (del palmstrom, 1995) (los grados del JR son similares al JR en el sistema Q). Suavidad de pequeña escala de la superficie de la junta

Ondulación de gran escala del plano de la junta

plano

Ondulación suave

Fuerte ondulacion

fluido

Enclavijado *) (gran escala)

Muy rugoso 3 4 6 7.5 9 Rugoso 2 3 4 5 6 Rugosidad suave 1.5 2 3 4 4.5 liso 1 1.5 2 2.5 3 polished 0.75 1 1.5 2 2.5 pulido 0.6-1.5 1-2 1.5-3 2-4 2.5-5 *) para los empalmes slickensided el valor del JR depende de la presencia y del aspecto de las estriaciones; el valor más alto se utiliza para las estriaciones marcadas.

CONTACTO ENTRE LAS SUPERFICIES DE LA PARED DE LA ROCA Termino Descripción jA Juntas limpias -juntas parchadas. Ablandando, relleno impermeable (cuarzo, epidotis, 0.75 etc). - paredes frescas de la Ninguna capa o relleno en superficie de la junta, a 1 roca. excepción de la coloración. - Alteración de la pared de la junta. 1 grado de alteración La superficie de la junta exhibe una alteración más alta 2 que la roca. 2 grado de alteración La superficie de la junta demuestra a dos clases de 4 alteración más alta que la roca. Juntas con relleno Capa de materiales friccionados sin arcilla. 3 Arena, calcita, etc Capa de minerales ablandados y cohesivos 4 Arcilla , clorita, talco, etc B. JUNTAS LLENADAS PARCIALMENTE O NINGUN CONTACTO ENTRE LA SUPERFICIE DE LA PARED DE LA ROCA TIPO DE MATERIAL DE DESCRIPCION CONTACTO PARCIAL NINGUN RELLENO DE LA PARED jA CONTACTO DE LA PARED jA - arena, légamo, calcita Relleno sin arcilla de 4 8 etc. materiales friccionados - materiales condensados Relleno duro para materiales 6 10 de arcilla. blandos y cohesivos. - materiales suaves de 8 12 arcilla. El material exhibe claros rasgos - materiales de arcilla de hinchazón. 8-12 12-20 hinchados 73

Tabla 3. Valores de tamaño y continuidad de las juntas, jL, (del palmstrom, 1995). Longitud de junta

Termino

Tipo

jL Juntas continuas

30m Muy largo Unión*) o esquileo *) 0.5 *) Ocurre a menudo como una sola discontinuidad, y debe ser tratado separadamente.

Juntas discontinuas **) 6 4 2 1.5 1

**) Discontinuidad extrema de las juntas en roca masiva.

La figura 3 demuestra cómo los parámetros de las juntas (JP) se pueden encontrar del volumen y (Vb) del factor de la condición de la junta (jC) del bloque. Según las indicaciones de la parte superior izquierdo del diagrama, el valor volumétrico (Jv) para varios sistemas de la juntas (y/o las formas del bloque) se pueden utilizar reemplazando al volumen del bloque, también, el RQD puede ser utilizado, pero es incorrecto caracterizar la roca masiva o la roca altamente unida llevando a una calidad reducida de JP. 74

La clasificación del RMi se presenta en la figura 4. Los valores numéricos son raramente suficientes para caracterizar a un material complejo tal como una masa rocosa. Por lo tanto, los parámetros de RMi deben ir con descripciones suplementarias. Tabla 4. Clasificación del RMi.(según Palmstrom, 1995) Termino Para RMi Extremadamente bajo Muy bajo Bajo Moderado Alto Muy alto Extremadamente alto

Valor RMi relacionado con la fuerza de la masa rocosa Extremadamente débil Muy débil Bebil Medio Fuerte Muy fuerte Extremadamente fuerte

100

Ejemplos: Ejemplo1: el volumen cel bloque se ha medido como Vb=0.003m 3 (=3dm3). Según lo dado en las tablas 1 a 3, el factor de condición de la junta jC=0.75, determine:   

la superficie rugosa de la junta y las pequeñas ondulaciones de la pared común que da jR=3; las juntas revestidos de arcilla, i.e. jA=4, y los 3 -10m de largo, juntas continuas, que da jL=1

Aplicando los valores para Vb y jC en lal figura 5, un valor de JP=0.02 se encuentra *). Con una fuerza compresiva de la roca σc=150 MPa, el valor de RMi=0.02*150=3 (alto). *) Usar ecuación (2) para jP=0.018 encontrado. Ejemplo 2. El volumen del bloque Vb=0.6m3. El factor de la condición de la junta jC=2 is determinado de las tablas 1 y 3, basado en:  

Superficies lisas de la junta y paredes planas de las juntas que da jR=1; Junta fresca, jA=1, y 1-3m de longitud de las discontinuidads de las juntas, i.e jL=2.

De la figura 5 el valor JP=0.25 encontrado. *) . Con una fueza compresiva σc =50 MPa de la roca, el valor de RMi=12.5 (muy fuerte) *) JP=0.24 encontrado de la ecuación (2).

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4.2. LIMITACIONES Y BENEFICIOS DE RMi. Los beneficios del sistema RMi son: 

   

el RMi dará mejores resultados en el uso de los datos de entrada geológicos, alcanzado principalmente por su uso sistemático de los parámetros bien definidos en los cuales el carácter tridimensional de las masas rocosas es representado por el volumen del bloque. el RMi se puede utilizar fácilmente para los cálculos aproximados cuando se tiene información limitada de las condiciones del terreno. el RMi ofrece un escenario conveniente para uso en la ingeniería. el RMi está bien adaptado para las comparaciones y el intercambio de valores entre diversas localizaciones. El sistema RMi cubre una amplia gama de variaciones de las masas rocosas.

Finalmente, el sistema para caracterizar la geometría del bloque (volumen, factor de forma, ángulos) puede ser de uso en modelos numéricos. Figura 4. La principal aplicación de RMi en ingeniería geológica (por Palmstrom, 1995)

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