CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS EN EL ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES

1.INTRODUCCIÓN Para ejecutar las diversas labores mineras subterráneas y superficiales en un entorno, es necesario poseer el máximo conocimiento del macizo rocoso que lo rodea. Este conocimiento lo podemos obtener mediante las Clasificaciones Geomecánicas, las cuales determinan la calidad del macizo rocoso, dividiéndolo en dominios estructurales con similares características: Litología, espaciado entre juntas, etc… Hoy en día existen muchas Clasificaciones Geomecánicas: Protodyakonov, Bieniawski, Laubscher and Taylor, Barton, Romana.

1.INTRODUCCIÓN Objeciones de las clasificaciones geomecánicas: No tienen base científica, son meras compilaciones empíricas. Simplifican demasiado los problemas reales, reduciéndolos a casos elementales. Personas sin la adecuada formación piensan que con su simple aplicación resuelven un problema complejo.

2.ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE SMR El índice SMR (Slope Mass Rating, Romana, 1985) es un índice geomecánico empleado para la caracterización de taludes rocosos. Se obtiene sumándole al RMR básico (Bieniawski, 1989) una serie de factores: Un factor de ajuste de las juntas función de las orientaciones relativas de las discontinuidades de la masa rocosa y del talud. El método de excavación empleado. SMR = RMR + (F1 x F2 x F3) + F4

3.ÍNDICE RMR El RMR depende (y de esta manera también el SMR) de diversos parámetros obtenidos a partir de la estimación de valores característicos del macizo rocoso: La resistencia de la roca. El RQD (Rock Quality Designation). El espaciamiento de las discontinuidades o juntas. El estado de las juntas. El flujo de agua en las juntas.

3.1. ELECCIÓN DE AFLORAMIENTO La labor de clasificación puede realizarse en: Testigo de sondeos: Buenos para observar las condiciones de la matriz rocosa en profundidad. Difíciles para la orientación exacta de las juntas. La condiciones de agua en las juntas pueden deducirse a partir de los niveles freáticos. Afloramientos naturales: Corresponden a los tramos más compactos que pueden enmascarar las condiciones generales. Fácil estudio de juntas. Otros taludes: Condiciones dependientes de la edad y métodos de excavación del talud y de la meteorización. Juntas más abiertas si se excavó con voladuras deficientes. Fácil determinación de las formas de rotura y las condiciones hidrogeológicas.

3.2. LA RESISTENCIA DE LA ROCA La resistencia a compresión simple requiere una primera estimación en el campo. El dato correcto se obtiene en el laboratorio. Puede emplearse un esclerómetro, cuya pesa golpea a la cara de la roca, preferiblemente lisa y sin grietas. Se mide el rebote de la pesa asociada al muelle. Se descartan los resultados anormales (sonido hueco, roturas de la roca…)

3.2. LA RESISTENCIA DE LA ROCA ENSAYO DE CAMPO Grado Descripción Res. a Comp. (MPa) Navaja Martillo geológico Ejemplos R6 Ext. Resistente > 250 No corta El golpe arranca pequeños trozos Basaltao, Gneis R5 Muy resistencia 100 - 250 Se rompe con muchos golpes Anfibolita R4 Resistencia 50 - 100 Se rompe con varios golpes Caliza, Mármol R3 Med. Resistente 25 - 50 Se rompe con un solo golpe Esquisto R2 Blanda 5.0 - 25 Corta con dificultad Deleznable bajo golpes fuertes Yeso R1 Muy blanda 1.0 - 5 Corta fácilmente Se puede machacar Roca alterada R0 Ext. Blanda 0.25 - 1 Corta sin problemas Se rompe con la uña Falla delgada rígida

3.3. RQD (Rock Quality Designation) % de recuperación de testigos de más de 10 cm de longitud (según el eje) Rocas ígneas (más fácil de aplicar). No consideración de las roturas frescas que se produzcan durante la perforación. Valor de RQD confiable si: -se perfora con diámetro NX y doble batería -se mide lo antes posible después de perforar y en el campo -para tramos cortos de sondeo

3.3. RQD (Rock Quality Designation) PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO: Primer procedimiento Se calcula midiendo y sumando el largo de todos los trozos de testigo mayores que 10 cm en el intervalo de testigo de 1.5 m. Segundo procedimiento Cálculo del RQD en función del número de fisuras por metro, determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área o zona predeterminada. Tercer procedimiento Cálculo en función del número de fisuras por metro cúbico (Jv), determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área o zona predeterminada de la operación. RQD = 115 – 3.3 Jv Jv relacionado con el espaciamiento medio entre juntas

3.4. ESPACIAMIENTO ENTRE JUNTAS Distancia entre juntas medida según líneas perpendiculares a los planos de discontinuidad. Se utiliza el valor medio. Se mide con cinta a lo largo de un afloramiento, contando las juntas en una distancia fija y multiplicando entre el coseno de los ángulos entre la normal a las juntas y el plano de afloramiento. DESCRIPCIÓN ESPACIAMIENTO CONDICIÓN DEL MACIZO Muy separadas > 2m Sólido Separadas 0.6 – 2 m Masivo Med. Separadas 0.2 – 0.6 m Con bloques/ estratos Próximos 0.06 – 0.2 m Fracturado Muy próximos > 0.06 m Muy fracturado

5.CONDICIÓN DE LAS JUNTAS Este es el parámetro más importante e incluye varios subparámetros: Rugosidad de los bordes. Material de relleno ( si existe). Separación entre los bordes. Persistencia/ Continuidad. Grado de meteorización de los bordes.

5.1. Rugosidad/Relleno ESCALA DE RUGOSIDADES DEL RMR. MUY RUGOSA Hay arrugas y escalones verticales en los bordes. RUGOSA Hay algunas arrugas y asperezas. Estos se sienten ásperos al tacto. SUAVE No hay asperezas. Los bordes son suaves al tacto. CON ESPEJOS DE FALLA Hay señales de pulido en los bordes

Esta escala de rugosidades del RMR es muy fácil de utilizar en el campo. La consecuencia mas importante de la rugosidad de una junta es la capacidad de exhibir comportamientos dilatantes cuando una junta cerrada y acoplada es sujeta a esfuerzos cortantes en su plano. La naturaleza de los rellenos, por el contrario, gobierna el comportamiento frente a esfuerzos cortantes de juntas abiertas, no acopladas. Por lo tanto, el relleno es un parámetro de la rugosidad

A efectos prácticos podemos distinguir: Juntas sin relleno Juntas con relleno (calcita, arena…) Juntas con relleno blando(arcilla, mica, milonita arcilloso)

5.2 Separación La separación es la distancia entre ambos bordes de una junta. Aunque la medición real es muy difícil, la clasificación RMR utiliza una escala muy simplificada: Separaciones CERRADAS < de 0,1mm (mínima que puede apreciar el ojo humano) ALGO ABIERTAS De 0,1 a 1mm. Los bordes se ponen en contacto con un pequeño desplazamiento de corte. ABIERTAS De 1 a 5mm.Los bordes se ponen en contacto después de un desplazamiento apreciable de corte. MUY ABIERTAS > De 5mm. Los bordes se ponen en contacto sólo después de un gran desplazamiento de corte.

5.3. Persistencia/ Continuidad. La ISMR clasifica las juntas en: PERSISTENTES Continuas. SUBPERSISTENTES No continuas. Varias juntas pueden unirse para formar una superficie de rotura. NO PERSISTENTES No continuas. En la clasificación RMR se usan sólo las dos clases extremas. Las juntas subpersistentes se transformas en continuas en cuanto se inicia la rotura.

5.4 Grado de meteorización Grado de meteorizacion en bordes de juntas: GRADO DENOMINACIÓN DESCOMPOSICIÓN (%) DESCRIPCIÓN Ia Fresca - Sin signos de meteorización Ib Ligera decoloración II Algo met. <10 Decoloración general III Bastante met. 10-15 Zonas de roca descompuesta aisladas IV Muy met. 50-90 Descomposición general de la roca V Completamente met. >90 Toda la roca está descompuesta. Persiste la estructura original VI Suelo residual 100 Toda la roca convertida en suelo. No hay estructura

5.5 Valoración cuantitativa del estado de las juntas Las descripciones del estado de las juntas utilizadas por la clasificación RMR están claras y se adaptan bien en muchos casos a las condiciones de campo. Hay casos dudosos que no encajan bien. Para ellos es preferible valorar por separado cada uno de los subparámetros y sumar las valoraciones parciales para llegar al parámetro que definía la condición de las juntas

Valoración paramétrica parcial de las condiciones de una junta (parte 1/2) RUGOSIDAD-RELLENO VALORACIÓN PARCIAL Muy rugosa Rugosa Algo rugosa Suave Lisa con relleno Con relleno blando 10 9 8 6 5 SEPARACIÓN Cerrada Algo abierta Abierta Muy abierta <0,1 mm 0,1-1 mm 1-5 mm >5 mm 7

No persistente. No continua Completamente meteorizada Valoración paramétrica parcial de las condiciones de una junta (parte 2/2) PERSISTENCIA VALORACIÓN PARCIAL No persistente. No continua Subpersistente Persistente. Continua 5 3 METEORIZACIÓN GRADO Fresca Algo meteorizada Bastante meteorizada Muy meteorizada Completamente meteorizada I II III IV V 6

6 Flujo de agua en las juntas La clasificación original RMR valora el agua también con otros parámetros. Para taludes puede utilizarse las clasificaciones descritas en las siguientes tablas.

6.1 Flujo de agua en las juntas sin relleno DESCRIPCIÓN JUNTA FLUJO Seca Ligeramente humeda Húmeda Goteando Fluyendo Manchada Mojada No Ocasional Continuo

6.1 Flujo de agua en las juntas con relleno DESCRIPCIÓN RELLENO FLUJO Seca Ligeramente humeda Húmeda Goteando Fluyendo SecO Húmedo Saturado Semilavado Lavado No Alguna gota Goteo Continuo

3.7. ORIENTACIÓN DE LAS JUNTAS Y DEL TALUD BUZAMIENTO (0 A 90º) DIRECCIÓN DE BUZAMIENTO (0 A 360º) Clinómetro Brújula Error de medida ± 2º Dispensión normal mínima ± 5º Dispensión normal mínima ± 5º a 10º Dispensión normal valores modales. Dispensión mayor valores extremos. Datos de orientación del talud difíciles de medir: Error medio de medida ± 5º (o mayor) valores modales y extremos.

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