Geotencia de Macizos Rocosos Prof. Ludger Suárez-Burgoa Postgrado en Ingenierìa - Geotecnia Facultad de Minas , Universidad Nacional de Colombia, Medellín

Tema 2.3 METODOLOGÍA MÍNIMA PARA LA DESCRIPCIÓN DEL MACIZO ROCOSO: práctica común

Práctica común Se tiene poca comprensión de la geología regional y local Se tiene poco o nada de presupuesto Las dudas deben ser urgentemente a resueltas Se arguye que la aproximación está basada en la propia experiencia “… de todos modos es para tener una idea y es para pre-diseño, debido a que se está construyendo con el método observacional…”

Práctica común No se desea conocer los otros factores que influyen en el comportamiento del macizo rocoso a más de la resistencia del material rocoso Se desea conocer resultados con un 20% de exactitud Se tienen pocas muestras, de 2 a 3 muestras

Práctica mínima: Punto de partida (Estudio de ingeniería geológica ) Tener una buena idea : Campo de esfuerzos iniciales Campo de presiones intersticiales Campo de temperatura Ubicación y tipo de estructuras geológicas Cantidad y persistencia de discontinuidades, y su variación espacial Composición mineralógica del material rocoso

Práctica mínima: Muestras Extracción de núcleos de roca no preparadas

Práctica mínima: Estimación sci Ensayos de carga puntual Estimación de la resistencia a compresión uniaxial

Práctica mínima: Envolvente Ruptura Material Rocoso Estimación de la envolvente de ruptura del material rocoso, con base a dos criterios empíricos aproximados (Bieniawski, 1974)

Práctica mínima: Parámetro mi Obtención del parámetro mi del material rocoso, según el criterio de Hoek Brown (1980),para si=1

Práctica mínima: Estimación del Índice Estructural Geológico (Gsi)

Práctica mínima: Parámetros a, s y mb Parámetros a, s y mb del macizo rocoso, con D=1

Práctica mínima: Estimaciones de scm y stm

Práctica mínima: Envolvente de Ruptura del Macizo Rocoso Obtención de la envolvente de ruptura del macizo rocoso, con base a dos criterios empíricos aproximados (Hoek Brown, 1980)

Ejemplo 1 El resultado promedio de varias pruebas de carga puntual simple, representativo de un volumen de macizo rocoso ubicad a 3000 m debajo de la superficie, es de Is = 7,92 MPa. El macizo rocoso es masivo con arias familias de discontinuidades que tienen superficies en buen estado. El estado de esfuerzos iniciales en ese volumen es axisimétrico (vertical sv= 70 MPa, horizontales sh = sH = 50 MPa) Obtener inicialmente en forma determinista la envolvente de ruptura más crítica del macizo rocoso. Comente acerca del estado de carga inicial del macizo rocoso en ese volumen

Solución Resistencia a compresión uniaxial (sci) Parámetro mi Gsi = 65 Parámetros a, s y mb

Solución Resistencia a compresión uniaxial del macizo rocoso Resistencia a tracción uniaxial del macizo rocoso

Solución

Práctica mínima: Restricciones de este modelo de estado último Roca intacta Una familia de discontinuidades Dos familias de discontinuidades Muchas familias de discontinuidades Abundantes familias de discontinuidades 1 3 2

Práctica mínima: Aplicación de este modelo de estado último La actual práctica se limita al entendimiento mecánico de casos puntuales y localizados en una obra Casi la totalidad de los proyectos civiles no somete al macizo rocoso a un estado de esfuerzos en estado último En estos tipos de oras, el análisis de deformación es más importante

Práctica mínima: Parámetros de Deformación material CHILE (Módulo de Young)

Práctica mínima: Parámetros de Deformación material CHILE (relación de Poisson) No existe ecuación empírica para su estimación en el caso de macizos rocosos, por consiguiente debe ser asumido.

Práctica mínima: Parámetros de Deformación material CHILE (relación de Poisson) Los valores de la relación de Poisson en el material rocoso varían de 0,05 a 0,4 Sin embargo, para el caso de macizos rocosos, si su comportamiento pueda ser CHILE, la relación de Poisson puede ser aún mas incierta Figura [Gercek, H., 2007. Poisson's ratio values for rocks. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 44: 1-13]

Práctica mínima: Parámetros de Deformación material CHILE (relación de Poisson) La relación de Poisson asumida tiene mucha incertidumbre La relación de Poisson es altamente influyente en un modelo CHILE No se tiene forma alguna de garantizar un comportamiento CHILE sin hacer previamente un ensayo en sitio o analizar modelos físicos o numéricos complejos del macizo rocoso

Práctica mínima: Parámetros de Deformación material CHILE (conclusión) Resulta muy ambigua e incierta la estimación de los parámetros de deformación elástica mediante una aproximación empírica. El modelo CHILE es el más simple de los modelos

Práctica mínima: Conclusiones El comportamiento mecánico del macizo rocoso fue en el pasado difícil de estimar por falta de técnicas de descripción del macizo rocoso, herramientas de cálculo, métodos de verificación. En el pasado, el modelo CHILE fue usado como modelo mecánico para macizos rocosos solo por falta de medios prácticos para aplicar otro modelo Esta limitación aún es observable en la práctica, si se encara el problema con ecuaciones empíricas simples

Práctica mínima: Conclusiones La mayoría de los macizos rocosos no tienen un comportamiento CHILE Es necesario aún conocer mayores técnicas de descripción y modelos de comportamiento mecánico del macizo rocoso para aplicación en obras civiles

Práctica mínima: Conclusiones En las siguientes clases se expondrán de aquellas técnicas de descripción del macizo rocoso En futuros cursos se verá las técnicas para modelar el macizo rocoso