Caracterizacion Del Macizo Rocoso.docx

CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO

PRESENTADO POR STEFANNY CHACON CARRILLO RICARDO CARRILLO CARRILLO OSCAR OCHOA ARRIETA

PRESENTADO A YASSUANA BRITTO

FUAA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DE ROCAS GRUPO 502 VALLEDUPAR-CESAR 2016 1

Tabla de Contenido INTRODUCCION ............................................................................................................................................. 4 LOCALIZACION ............................................................................................................................................... 4 OBJETIVOS ..................................................................................................................................................... 5 Objetivo General ....................................................................................................................................... 5 Objetivos Específicos ................................................................................................................................. 5 LITOLOGIA DE LA ZONA Y MATERIAL ............................................................................................................ 5 METODOLOGIA.............................................................................................................................................. 5 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS CARACTERIZACIÓN DE DISCONTINUIDADES ................................................ 6 RUMBO ...................................................................................................................................................... 6 BUZAMIENTO ............................................................................................................................................ 6 DIRECCIÓN DE BUZAMIENTO .................................................................................................................... 7 ESPACIADO ................................................................................................................................................ 7 CONTINUIDAD ........................................................................................................................................... 8 ABERTURA ................................................................................................................................................. 9 RUGOSIDAD ............................................................................................................................................. 10 METEORIZACIÓN ..................................................................................................................................... 11 FILTRACIONES .......................................................................................................................................... 12 RESISTENCIA ............................................................................................................................................ 12 COMPOSICIÓN ......................................................................................................................................... 13 CARACTERIZACIÓN DE DISCONTINUIDADES DEL MACIZO ROCOSO ........................................................... 13 PROPIEDADES INDICES DEL MACIZO ROCOSO ............................................................................................ 15 CRITERIO DE ROTURA A TRAVÉS DEL SOFTWARE ROCLAB ......................................................................... 18 ROCLAB .................................................................................................................................................... 18 HOEK-BROWN CLASSIFICATION Y FAILURE ENVELOPE RANGE .............................................................. 18 GSI ........................................................................................................................................................... 19 MI ............................................................................................................................................................ 20 RESULTADOS DE ROCLAB ........................................................................................................................ 20 ANÁLISIS CINEMÁTICO (DIPS) ...................................................................................................................... 22 DIPS ......................................................................................................................................................... 22 DATOS...................................................................................................................................................... 22 2

POLOS ...................................................................................................................................................... 23 Representación de la distribución de las dicontinuidades en polos según el sofware. .......................... 23 ................................................................................................................................................................. 23 CONTORNOS ............................................................................................................................................ 23 Figura 21. Representación de las discontinuidades en contornos según el software dips. .................... 23 ................................................................................................................................................................. 23 EVALUACIÓN DE FALLA PLANA................................................................................................................ 24 EVALUACIÓN DE FALLA POR VUELCO...................................................................................................... 25 DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL MACIZO A TRAVÉS DEL CALCULO DEL RQD ................................... 25 CALCULO DE LA FRECUENCIA MEDIA DE DISCONTINUIDADES POR METRO .......................................... 25 CALCULO DEL INDICE RQD....................................................................................................................... 26 CALIDAD DE LA ROCA .............................................................................................................................. 26 CALCULO DE COMPRESIÓN SIMPLE ........................................................................................................ 26 DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL MACIZO A TRAVÉS DEL CALCULO DEL RMR ................................... 27 CORRECCION POR ORIENTACION DE DISCONTINUIDADES ......................................................................... 28 CONCLUSIONES ........................................................................................................................................... 29 RECOMENDACIONES ................................................................................................................................... 29 BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................................................. 30

3

INTRODUCCION El estudio de los macizos rocosos es un aspecto que permite describir y designar características y propiedades rocosas a los macizos, sea el caso del origen, la composición mineralógica y el comportamiento mecánico de este bajo la acción de fuerzas. El presente estudio toma referencia al Macizo rocoso conocido como “CERRO MOCHO” al cual le haremos un levantamiento de 90 discontinuidades con la finalidad de estudiar su comportamiento bajo esfuerzos y evaluar su calidad. LOCALIZACION La zona de estudio se localiza en el macizo rocoso conocido como “CERRO MOCHO”, el cual se encuentra ubicado aproximadamente a 4,1 km al noroeste de Valledupar georreferenciado con las coordenadas 10°30'54.5"N 73°14'52.1"W al cual se llega siguiendo por la vía que conduce de Valledupar al corregimiento de rio seco en inmediaciones del batallón de ingenieros N° 10 “Gr. Manuel Alberto Murillo Gonzales”.

Figura 1. Zona de Estudio (Fuente, Google Maps)

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OBJETIVOS Objetivo General - Caracterizar a través de los distintos tipos de métodos de clasificación geomecánica del macizo rocoso cerro mocho, posibilitándonos a generar un modelo geotécnico palpable de la zona de estudio para así comprender su comportamiento y determinar la mejor estabilización admisible del Talud, si lo requiere. Objetivos Específicos - Conocer y diferenciar cada uno de los métodos de clasificación de macizos rocosos a tratar. - Adherir los métodos de clasificación de macizos rocosos en nuestro caso de estudio. - Delimitar la influencia del agua y la orientación de las discontinuidades para el diseño en la estabilidad de un talud LITOLOGIA DE LA ZONA Y MATERIAL El macizo rocoso ignimbrito cerro mocho tiene aproximadamente una altura de 15 metros, por 150 metros de longitud, con una orientación N 43°E. El macizo en general se encuentra moderadamente meteorizado con grado 3 (con base en GSL). Con respecto a la topografía, la zona presenta una altura de 189 m.s.n.m. de igual forma presenta un clima cálido, con temperaturas que oscilan entre 28 y 38 grados centígrados. Muestra una vegetación típica de zonas áridas, de plantas y árboles muy secos. Al momento de llegar a realizarle los pertinentes estudios, se encontró con un afloramiento rocoso muy fracturado y meteorizado. Se estudió la litología y se identificó que era una roca ígnea volcánica, Riolita, presente en el macizo METODOLOGIA Por medio del presente informe desarrollaremos un análisis estadístico y cinemático del macizo rocoso en cuestión con la finalidad de evaluar su resistencia y calidad por medio de los datos obtenidos en la salida de campo realizada para la materia de Mecánica de Rocas, lo cuales serán ingresados en los softwares Roclab y Disp, para realizar los respectivos análisis. A continuación se anexan los respectivos análisis realizados, y los cálculos respectivos para su clasificación en términos de su calidad.

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ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS CARACTERIZACIÓN DE DISCONTINUIDADES RUMBO El rumbo o dirección es el ángulo, respecto al norte, que forma la línea de intersección del estrato con un plano horizontal. Se mide con una brújula. Figura 2. Análisis estadístico de rumbo

Anotación: Las discontinuidades oscilan en un rango de rumbo entre N20W a N80W, pero la mayor concentración de discontinuidades se encuentra en el rango N70W-N79W. BUZAMIENTO El buzamiento es el ángulo que forma la línea de máxima pendiente de una superficie de un estrato, filón o falla con su proyección sobre el plano horizontal. Figura 3. Análisis estadístico de buzamiento

6

Anotación: Las discontinuidades oscilan dentro de un rango de buzamiento de 30SW a 80SW, pero la mayor concentración se encuentra en el rango de 60SW-69SW. DIRECCIÓN DE BUZAMIENTO Esta notación mide la dirección de máxima pendiente (perpendicular al rumbo), y el buzamiento. Figura 4. Análisis estadístico de dirección de buzamiento

Anotación: Las discontinuidades oscilan dentro de un rango de dirección de buzamiento de 180° a 249°, pero la mayor concentración de discontinuidades se encuentra en el rango de 240-249°. ESPACIADO Es la distancia perpendicular que existe dentro de una discontinuidad y otra de la misma familia, y me define el tamaño de los bloques. Figura 5. Análisis estadístico de espaciado

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Tabla 1. Características de espaciado <20 Extrem juntas

20-60 Muy juntas

60-200 Juntas

200-600 Moderadamente juntas

600-2000 Separadas

2000-6000 Muy separadas

>60000 Extrem separadas

Anotación: La discontinuidades oscilan en un rango de espaciado entre 20-2000mm, pero la mayor concentración de discontinuidades se encuentran en el rango de 200-2000mm, por ende se encuentran moderadamente juntas. CONTINUIDAD Es la longitud o extensión superficial del plano de una discontinuidad. Figura 6. Análisis estadístico de continuidad

Tabla 2. Características de continuidad <1

Muy baja

1-3

Baja

3-10

Moderada

10-20

Alta

>20

Muy alta

Anotación: Las discontinuidades oscilan en un rango de continuidad entre <1 a 10m, pero la mayor concentración de discontinuidades se encuentran en el rango de 1-3m, por ende tienen una continuidad moderada.

8

ABERTURA Es la distancia perpendicular entre las paredes de las distancias de las diaclasas cuando estas no tienen relleno (sólo agua o aire). Figura 7. Análisis estadístico de abertura

Tabla 3. Características de abertura <0,1

Muy cerrada

0,1-0,25

Cerrada

0,25-0,50

Parcial abierta

0,50-2,50

Abierta

2,50-10

Moderadamente abierta

>10

Ancha

10-100

Muy ancha

100-1000

Extrem ancha

>1000

Cavernosa

Anotación: Las discontinuidades oscilan en un rango de abertura de 0,1 a 100mm, pero la mayor concentración de discontinuidades se encuentran en un rango de 0,1-0,25mm, por ende se puede considerar una abertura cerrada en general. 9

RUGOSIDAD Se alude a la rugosidad de la superficie y a la ondulación de la discontinuidad, pues ambos afectan la resistencia del macizo rocoso. Una alta rugosidad aumenta la resistencia a la fricción. Figura 8. Análisis estadístico de rugosidad

Tabla 4. Características de rugosidad ESCALONADA

ONDULADA

PLANA

I

Rugosa

IV

Rugosa

VII Rugosa

II

Lisa

V

Lisa

VIII Lisa

III

Superfi. Fricción

VI

Superfi. Fricción

IX

Superfi. Fricción

Anotación: Las discontinuidades se encuentran repartidas entre las clases de rugosidad tipo I, tipo II, tipo III, tipo IV, tipo V y tipo VII, pero la mayor concentración de discontinuidades se encuentran en la rugosidad tipo IV, lo que quiere decir que la mayoría son Onduladas rugosas.

10

METEORIZACIÓN Desintegración y descomposición de una roca en la superficie de la tierra, o en su defecto, próxima a la misma, como resultado de la exposición a agentes atmosféricos y con participación de agentes biológicos. Figura 9. Análisis estadístico de meteorización

Tabla 5. Características de relleno I

Sana

II

Algo meteorizado

III Medio meteorizado IV Muy meteorizado V

Completamente

VI Suelo Residual

Anotación: Las discontinuidades se encuentran repartidas entre las clases de meteorización tipo I, tipo II, tipo III, tipo IV, tipo V, pero la mayor concentración de discontinuidades se encuentran en la meteorización tipo IV, lo que quiere decir que la mayoría se encuentran en un estado muy meteorizado. 11

FILTRACIONES Agua presente en la discontinuidad que se encuentra libre o en movimiento. Se describe por el caudal y debe evaluarse si el agua brota o no con presión. Figura 10. Análisis estadístico de filtraciones

Anotación: El 100% de las discontinuidades en el momento del levantamiento se encontraban en ausencia de agua y sin rastro de humedad. RESISTENCIA Generalmente es la resistencia a la compresión encofinada, pues es una buena medida de la alteración de las paredes de la discontinuidad. La resistencia aumenta con la presencia de dientes de roca en la discontinuidad. Figura 11. Análisis estadístico de resistencia

12

Tabla 6. Características de resistencia I

II

III

IV

V

VI

Muy baja

Baja

Media

Resistencia

Muy resistente

Altamente

Anotación: Las discontinuidades se encuentran repartidas entre las clases de resistencia tipo I, tipo II, tipo III, tipo IV, tipo V , pero la mayor concentración de discontinuidades se encuentran en la resistencia tipo III, lo que quiere decir que la mayoría se encuentran en un estado de resistencia medio. COMPOSICIÓN Alude al material entre las paredes de la discontinuidad, casi siempre más blando que el macizo rocoso. Un parámetro en el material de relleno es su grado de cementación. Figura 12. Análisis estadístico de composición

Anotación: Las discontinuidades se encuentran repartidas en arenas y sin composición por igual número de discontinuidades. 45 discontinuidades con arena, y 45 discontinuidades sin composición. CARACTERIZACIÓN DE DISCONTINUIDADES DEL MACIZO ROCOSO Esta es una tarea de observación, mediciones y ensayos para obtener parámetros cuantitativos útiles al diseño ingenieril. Este proceso además se desarrolla a lo largo de todas las etapas del desarrollo del proyecto, desde el diseño hasta su construcción y operación. Según la fase de diseño se requiere establecer un nivel mínimo de caracterización. El primero es con base en observaciones geológicas, el segundo nivel exige prospecciones geofísicas y el nivel final perforaciones exploratorias, medidas y ensayos geotécnicos. 13

Tabla 7. Caracterización de discontinuidades CARACTERIZACIÓN DISCOTINUIDADES MACIZO ROCOSO

N71W N72W N71W N62W N57W N62W N72W N69W N69W N71W N70W N70W N70W N72W N65W N70W N75W N68W N70W N71W N68W N74W N72W N72W N71W N71W N73W N72W N73W N69W N66W N70W N73W N34W N33W N68W N82W N82W N71W N70W N66W N68W N30W N63W N69W N80W N68W N68W N71W N72W N72W N42W N44W N39W N36W N72W N63W N75W N61W N58W

69SW 53SW 62SW 56SW 51SW 62SW 66SW 53SW 50SW 65SW 54SW 54SW 58SW 63SW 62SW 63SW 65SW 56SW 58SW 56SW 65SW 60SW 54SW 61SW 60SW 60SW 58SW 53SW 61SW 56SW 59SW 58SW 65SW 74SW 74SW 57SW 60SW 60SW 54SW 89SW 60SW 58SW 75SW 65SW 61SW 63SW 61SW 64SW 66SW 65SW 52SW 85SW 85SW 85SW 86SW 53SW 88SW 48SW 47SW 60SW

199 198 199 208 213 208 198 201 201 199 200 200 200 198 205 200 195 202 200 199 202 196 198 198 199 199 197 198 197 201 204 200 197 236 237 202 188 188 199 200 204 202 240 207 201 190 202 202 199 198 198 228 226 231 234 198 207 195 209 212

● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

● ● ●

● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

●

●

Ar

● ● ●

● ●

● ●

●

●

Ar

●

Ar Ar Ar

● ●

● ● ● ●

●

● ●

● ●

● ● ●

● ● ●

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● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ●

● ● ●

● ● Ar Ar Ar Ar Ar Ar Ar

●

● ● ●

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Ar ● ●

Ar

● ●

Ar Ar

●

● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ●

● ● ●

● ●

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● ● ● ● ● ●

Ar

● ● ●

Ar ● ●

●

● ●

Ar Ar Ar

●

Ar

● ● ● ● ● ● ● ● ●

RESISTENCIA

Ar

● ● ● ● ●

Ar

Ar

● ● ● ● ●

REISTENTE

MUY RESISTENTE

ALTAMENTE

1 2

MEDIA

BAJA

MUY BAJA

SUELO RESIDUAL

●

FLUJO

COMPLETAMENTE

VI

● Ar

GOTEOS

MUY METEOR

V

● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

HÚMEDO

MEDIA METEOR

●

SECO

ALGO METEOR

IV

SUPERFI FRICCIÓN IX

SANA

LISA VIII

III

RUGOSA VII

ESPESOR (cm)

SUPERFI FRICCIÓN VI

COMPOSICIÓN

LISA V

II

●

Ar

●

● ●

● ●

I

RUGOSA

● ●

●

FILTRA CIO NES

PLANA

ONDULADA

ESCALONADA SUPERFI. FRICCIÓN

CABERNOSA

IV

EXTREM ANCHA

> 1000

III

MUY ANCHA

100 - 1000

● ●

●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

● ●

●

●

● ● ● ●

●

● ●

Ar Ar

●

●

● ● ● ● ● ● ● ● ●

●

● ●

● ● ●

●

●

LISA

ANCHA

10 -100

● ●

●

●

● ● ●

● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

II

MODERADAM ABIERTA

> 10

●

● ●

M ETEORIZA CIÓN

RUGOSA

ABIERTA

2,5 - 10

● ● ●

RELLENO

I

PARCIAL. ABIERTA

> 20

CERRADA

10 - 20

0,50 - 2,50

3 - 10

R B

0,25 - 0,50

1-3

R B

0,1 - 0,25

<1

MUY ALTA

EXTREM. SEPARADAS

R B

● ● ●

RUGOSIDAD

MUY CERRADA

MUY SEPARADAS

R B

ABERTURA (mm)

< 0,1

SEPARADAS

> 6000

R B

● ● ● ●

● ● ●

BAJA

MODERADAMENTE J.

2000 - 6000

JUNTAS

600-2000

MUY JUNTAS

60 - 200

200- 600

EXTREM JUNTAS

20 - 60

BUZAMIENTO

69 53 62 56 51 62 66 53 50 65 54 54 58 63 62 63 65 56 58 56 65 60 54 61 60 60 58 53 61 56 59 58 65 74 74 57 60 60 54 89 60 58 75 65 61 63 61 64 66 65 52 85 85 85 86 53 88 48 47 60

< 20

DIRECCIÓN DE BUZAMIENTO

BUZAMIENTO

RUMBO

TIPO DE PLANO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

MODERADA

CONTINUIDAD (m) RUMBO BUZAMIENTO

MUY BAJA

LUGAR

ALTA

ESPACIADO (mm)

3

4

5

6

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

14

61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

N69W N61W N53W N51W N54W N50W N50W N50W N53W N56W N53W N51W N50W N61W N60W N65W N65W N55W N60W N75W N75W N71W N70W N60W N82W N81W N79W N78W N27W N72W E

47SW 201 47SW 209 87SW 217 61SW 219 59SW 216 61SW 220 60SW 220 62SW 220 60SW 217 43SW 214 44SW 217 50SW 219 47SW 220 53SW 209 52SW 210 71SW 205 36SW 205 63SW 215 52SW 210 70SW 195 64SW 195 54SW 199 44SW 200 58SW 210 74SW 188 39SW 189 53SW 191 53SW 192 73SW 243 52SW 198 Estratificación

47 47 87 61 59 61 60 62 60 43 44 50 47 53 52 71 36 63 52 70 64 54 44 58 74 39 53 53 73 52

● ● ● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

●

● ● D Diaclasa

Ar ● ● ●

● ● ●

●

●

● ● ● ●

● ● ● ●

● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ● F Falla

Ar

● ● ● ● ●

●

● Ar arena

● Ar Ar Ar Ar

●

Es Esquistocidad

● ● ● ● ●

●

●

●

Ar

●

● ●

● ● ● ●

Ar

●

● ● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ●

● A Arcilla L Limo

● ● ● ● ● ●

Ar ● Ar ● Ar ● Ar ● Ar ● Ar ● Ar ● Ar Ar ● Q Cuarzo

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● C Calcita

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● O Oxidos

PROPIEDADES INDICES DEL MACIZO ROCOSO

1. Adquisición de muestras en campo: Tomar como mínimo 7 muestras representativas de roca directamente de la zona de estudio, tomando los cuidados requeridos para su transporte al laboratorio (envolverlas en plástico de manera que no se vean afectadas sus características naturales). En el laboratorio se fragmentan para obtener un diámetro apropiado para introducir las muestras en la probeta de 1000 ml. 2. Determinación de masa en el laboratorio:  Obtenidos los diámetros apropiados procedemos a pesar las muestras en la balanza de precisión con su característica natural (M).  Se envuelve las muestras en papel aluminio, numerándolas con su respectivo orden de pesaje, el cual se conservara hasta finalizar los ensayos requeridos. Luego se introducen en el horno a una temperatura de 105°C. durante un periodo de 24 horas.  Pasadas 24 horas se extraen las muestras del horno y procedemos a pesarla, para determinar su masa seca (𝑀𝑠𝑒𝑐 ). 3. Determinación del porcentaje de humedad: A continuación procedemos a determinar el porcentaje de humedad presente en cada una de las muestras conservando su respectivo orden y aplicando la siguiente formula:

15

𝑀 − 𝑀𝑠𝑒𝑐 ∗ 100 𝑀𝑠𝑒𝑐 4. Determinación de volumen y peso saturado: Después de determinar su masa seca procedemos a determinar el volumen de cada una de las muestras como se describe a continuación:  Se añade agua en la probeta hasta los 700 ml exactos, y por medio del método de desplazamiento de agua determinamos el volumen de las muestras.  Al conocer el volumen de cada una de las muestras procedemos a saturarlas durante un periodo de 24 horas. Transcurrido este tiempo nos disponemos a secarlas con un paño y luego las pesamos, obteniendo así la masa de la muestra saturada (𝑀𝑠𝑎𝑡 ). 𝐻% =

5. Determinación del porcentaje de saturación (S): A continuación procedemos a determinar el porcentaje de saturación presente en cada una de las muestras conservando su respectivo orden y aplicando la siguiente formula: 𝑆% =

𝑀 − 𝑀𝑠𝑒𝑐 ∗ 100 𝑀𝑠𝑎𝑡 − 𝑀𝑠𝑒𝑐

6. Determinación de la densidad de la roca (𝜌): La densidad de la roca se determina por medio de la fórmula: 𝜌=

𝑚 𝑣

Aplicando la formula anterior se determina la densidad de la muestra en estado natural, seca y saturada respectivamente como se muestra a continuación: Muestra natural: 𝜌 = Muestra seca: 𝜌𝑑 =

𝑀

𝑣 𝑀𝑠𝑒𝑐 𝑣

Muestra saturada: 𝜌𝑠𝑎𝑡 =

𝑀𝑠𝑎𝑡 𝑣

7. Determinación del porcentaje de porosidad de la roca (n): Este porcentaje debe ser determinado por medio de la siguiente expresión matemática: 𝑛% =

𝑀𝑠𝑎𝑡 − 𝑀𝑠𝑒𝑐 ∗ 100 𝑣

8. Determinación de la relación de vacíos (e): Se determina de la siguiente manera: 𝑒=

𝑀 − 𝑀𝑠𝑒𝑐 (𝑣 − (𝑀𝑠𝑎𝑡 − 𝑀𝑠𝑒𝑐 ))

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Anotación: Una vez realizado los respectivos procedimientos, y luego de haber realizado los cálculos según lo indicado, se obtuvieron los resultados que se mostraran a continuación.

Tabla 8. Propiedades índices del macizo rocoso FUNDACION UNIVERSITARIA DEL AREA ANDINA SEDE VALLEDUPAR-CESAR FACULTAD DE INGENIERIAS LABORATORIO DE ROCAS, SUELOS Y PAVIMENTOS

Procedencia

PROYE MACIZO ROCOSO TO Tipo de PROFU muestreo NDIDA D Interesado FECHA 6 de abril 2016 TABLA DE PROPIEDADES FISICAS Detalles Muestra Muestra Muestra 1 2 3 MASA 43.05 68.38 43.87 MASA SECA 42.06 67.8 43.6 HUMEDAD 1.0563 0.855 0.619 VOLUMEN 20 30 20 MASA 45.6 72.0 46.1 SATURADA SATURACION 15 14 11 DENSIDAD 2.13 2.26 2.18 SECA DENSIDAD 2.152 2.279 2.193 NATURAL DENSIDAD 2.28 2.4 2.305 SATURADA POROSIDAD 15 14 12

COORDENADAS N. de muestras

7

O.T. No Muestra 4 53.33 52.9 0.813 20 54.1

Muestra 5 40.73 40.3 0.813 10 41.4

Muestra 6 81.83 81.2 0.776 30 83.0

Muestra 7 112.20 111.5 0.627 40 115.8

36 2.645

39 4.03

35 2.701

16 2.787

2.666

4.073

2.728

2.805

2.705

4.14

2.767

2.895

6

11

6

11

Con el promedio de las densidades en estado natural se determina el Peso específico del macizo rocoso en estudio: 𝛾 =𝜌∗𝑔 𝛾 = 2699

𝐾𝑔⁄ 𝑚 𝑚3 ∗ 9.81 ⁄𝑠² 17

𝛾 = 26450.2 𝑁⁄𝑚3 𝛾 = 0.0264 𝑀𝑁⁄𝑚3

CRITERIO DE ROTURA A TRAVÉS DEL SOFTWARE ROCLAB ROCLAB Es un programa de computación que permite determinar los parámetros de resistencia del macizo rocoso, de acuerdo al criterio de rotura Generalizado de Hoek-Brown. El programa RocLab proporciona una puesta a punto sencilla e intuitiva del criterio de rotura de Hoek-Brown, que permite al usuario una fácil obtención de estimaciones fiables de propiedades del macizo rocoso, así como también la visualización de los efectos que el cambio de parámetros del macizo rocoso produce sobre la envolvente de rotura. A continuación se muestra la evaluación de nuestro macizo rocoso, bajo los parámetros de Roclab. HOEK-BROWN CLASSIFICATION Y FAILURE ENVELOPE RANGE Figura 13. Criterio de rotura a través de Roclab.

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Anotación: Se digitaron los datos de los parámetros de “Hoek-Brown Classification” teniendo en cuenta los resultados del cálculo de datos obtenidos en el ensayo de carga puntual y otros parámetros desde la percepción del macizo. En los parámetros de “Failure Envelope Range” donde se relacionan el peso específico del material, y la altura del talud, y se evalúa bajo las condiciones de “slopes” se digitan datos obtenidos de las propiedades índices y de los obtenidos en campo. GSI El índice de resistencia geológica, GSI, fue desarrollado por Hoek (1994) para subsanar los problemas detectados con el uso del índice RMR para evaluar la resistencia de macizos rocosos según el criterio generalizado de Hoek-Brown. Este índice de calidad geotécnica se determina en base a dos parámetros que definen la resistencia y la deformabilidad de los macizos rocosos: Figura 14. Evaluación del GSI en Roclab.

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Anotación: Ya que solo se evaluó una familia de discontinuidades sin falla, el macizo es encuentra en un GSI “INTAC OR MASSIVE” en condiciones “FAIR” con valor de 68.

MI Figura 15. Ingreso del paramento MI en Roclab

Este parámetro depende de la composición mineralógica del macizo en nuestro caso el macizo estaba compuesto de Riolita.

RESULTADOS DE ROCLAB Figura 16. Resultado de Roclab

Anotación: Se resumen los datos Hoek-Brown Classification y se muestran otros nuevos como el ángulo de fricción entre otros. 20

Figura 17. Esfuerzo de cizalla vs esfuerzo normal.

Figura 18. Esfuerzo normal vs Esfuerzo cortante.

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ANÁLISIS CINEMÁTICO (DIPS) DIPS Dips está diseñado para el análisis interactivo de datos geológicos base de orientación. El programa es capaz de muchas aplicaciones y está diseñado para el principiante o el usuario ocasional, y para el usuario consumado de la proyección estereográfica que desee utilizar las herramientas más avanzadas en el análisis de datos geológicos. Dips permite al usuario analizar y visualizar los datos estructurales siguiendo las mismas técnicas utilizadas en estereoscopios manuales. Además, tiene muchas características computacionales, como el contorno estadística de la agrupación de orientación, orientación media y cálculo de la confianza, la variabilidad de conglomerados, análisis cinemático, y el análisis de atributos de entidad cualitativa y cuantitativa. DATOS Para nuestro análisis cinemático es necesario haber tomado los datos de buzamiento y haber calculado la dirección de buzamiento, teniendo estos datos se ingresan al software de la siguiente manera. Figura

19.

Datos

en

Dip/DipDirection

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POLOS Representación de la distribución de las dicontinuidades en polos según el sofware. Figura20. Representación de polos en dips

CONTORNOS Figura 21. Representación de las discontinuidades en contornos según el software dips.

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Anotación: Podemos percibir por la concentracion y los contornos formados que solo existe una familia.

EVALUACIÓN DE FALLA PLANA Figura 22. Evaluación de falla plana en dips

Anotación: Podemos evaluar con respecto a la figura anterior que no existe un mecanismo de falla plana debido a que la dirección de buzamiento de la discontinuidad con respecto a la direccion de buzamiento del talud no se encuentra del rango de tolerancia. Además el polo de la familia no se encuentra adentro de la envolvente del talud y fuera del angulo de fricción.

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EVALUACIÓN DE FALLA POR VUELCO Figura 23. Evaluación de falla por vuelvo en dips.

Anotación: Podemos evaluar con respecto a la figura anterior que no existe falla por vuelvo debido a que direccion de buzamiento de la familia no se encuentra mas o menos a 180 grados y con un rango de 30 grados con respecto a la direccion de buzamiento del talud, ademas la dirección de buzamiento del talud no se encuenta por debajo de los 65 grados. DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL MACIZO A TRAVÉS DEL CALCULO DEL RQD El índice RQD (Rock Quality Designation) desarrollado por Deere entre 1963 y 1967, se define como el porcentaje de recuperación de testigos de más de 10 cm de longitud (en su eje) sin tener en cuenta las roturas frescas del proceso de perforación respecto de la longitud total del sondeo.

CALCULO DE LA FRECUENCIA MEDIA DE DISCONTINUIDADES POR METRO

𝜆=

𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑙𝑜𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑛𝑑𝑒𝑜 25

𝜆=

90 8,7

𝜆 = 10.34 CALCULO DEL INDICE RQD 𝑅𝑄𝐷 = 100 ∙ 𝑒 −0.1𝜆 (0.1𝜆 + 1) 𝑅𝑄𝐷 = 100 ∙ 𝑒 −0.1(10.34) (0.1(10.34) + 1) 𝑅𝑄𝐷 = 72.32% CALIDAD DE LA ROCA Tabla 9. Calidad de la roca según él %RQD RQD(%) <25 25-50 50-75 75-90 90-100

CALIDAD Muy mala Mala Regular Buena Excelente

Anotación: La calidad RQD según la tabla es de (72.32%) que indica que el macizo se encuentra en condiciones regulares. CALCULO DE COMPRESIÓN SIMPLE A continuación el cálculo de los parámetros de compresión simple, con los datos obtenidos en el laboratorio. 𝐷 = 62,2 𝑚𝑚 𝑊 = 98,7 𝑚𝑚 𝑃 = 1,10𝐾𝑁 𝐷𝑒2 =

4𝐷𝑊 4(62,2𝑚𝑚)(98,7𝑚𝑚) = 𝜋 𝜋

𝐷𝑒2 = 7823,51𝑚𝑚2 = 7,8 × 10−3 𝑚2 𝐷𝑒 = √7823,51𝑚𝑚2 𝐷𝑒 = 88,4𝑚𝑚 𝐼𝑠 =

𝑃 1,10𝐾𝑁 = = 141,025𝐾𝑁 2 𝐷𝑒 7,8 × 10−3

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𝐷𝑒 0,45 88,4 0,45 𝐹=( ) =( ) 50𝑚𝑚 50𝑚𝑚 𝐹 = 1,29 𝐼𝑠(50) = 𝐹 ∙ 𝐼𝑠 = (1,29)(141,025𝐾𝑁) 𝐼𝑠(50) = 170,64𝐾𝑃𝑎 𝜎𝑐 = 23 ∙ 𝐼𝑠(50) = 23(170,64𝐾𝑃𝑎) 𝜎𝑐 = 3924,72𝐾𝑃𝑎 = 3,92𝑀𝑃𝑎 Tabla 10. Resultados del ensayo de compresión simple. D(mm) 62.2

W(mm) 98.8

De(mm) 88.4

F 1.29

P(KN) 1.10

IS(KPa) IS(50)(KPa) 141.025 170.64

𝝈𝒄 (MPa) 3.92

DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL MACIZO A TRAVÉS DEL CALCULO DEL RMR La clasificación geomecánica RMR, también conocida como clasificación geomecánica de Bieniawski, fue presentada por el Ingeniero Bieniawski en 1973 y modificada sucesivamente en 1976, 1979, 1984 y 1989. Permite hacer una clasificación de las rocas 'in situ' y estimar el tiempo de mantenimiento y longitud de un vano. Se utiliza usualmente en la construcción de túneles, de taludes y de cimentaciones. Consta de un índice de calidad RMR (Rock Mass Rating), independiente de la estructura, y de un factor de corrección.  𝝈𝒄 (MPa) 𝜎𝑐 = 3924,72𝐾𝑃𝑎 = 3,92𝑀𝑃𝑎  RQD 𝑅𝑄𝐷 = 72.32%

Tabla 11. Caracteristicas promedio de las discontinuidesdes. ESPACIADO LONGITUD ABERTURA RUGOSIDAD RELLENO ALTERACION CONDICIONES GENERALES

200-600mm 1-3m 1-5mm Ondulada Relleno blando <5mm Moderadamente Completamente seca

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Figura 24 . Clasificación RMR

𝑅𝑀𝑅 = 1 + 13 + 10 + 4 + 1 + 1 + 2 + 3 + 15 𝑅𝑀𝑅 = 50

CORRECCION POR ORIENTACION DE DISCONTINUIDADES Tabla 12. Condiciones para la corrección por orientación para taludes. Muy Favorable 0 No hay Falla Ni desprendimiento

Media -25 Hay Falla Sin desprendimiento

Muy Desfavorable -60 Hay Falla Con Desprendimiento

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Anotación: Debido a que en nuestro estudio cinematico no se identifico ninguna falla, se considera que nuesto macizo rocoso se encuentra en condiciones muy favorables. CONCLUSIONES Se concluye que el macizo al cual se le hizo el estudio, se encuentra en condiciones muy favorables, ya que en este no se presenta nigun tipo de falla, por ende no hay desprendimiento, a su vez tiene un alto porcentaje de RQD y de RMR lo que me indica que es optimo para taludes. RECOMENDACIONES      

Saber determinar la dirección de buzamiento ya sea por formula o por estereofalsilla Tener conocimiento del manejo de la brújula en cuanto al tomar el rumbo y buzamiento Aprender sobre el manejo de los programas disp. Y roclab Tener claro la teoría de taludes y tipos de comportamientos geomecanicos presentes en este Tener conocimiento sobre los tipos de rocas y su clasificación Contar con los implementos necesarios para realizar trabajo de campo

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BIBLIOGRAFIA  Chacon, J. (2004). Roclab. Rocscience. Retrieved 17 May 2016, from https://www.rocscience.com/downloads/roclab/RocLabManualSp.pdf  Dips. Rocscience.com. Retrieved 15 May 2016, from https://www.rocscience.com/rocscience/products/dips  Duque, G. (2003). MANUAL DE GEOLOGIA PARA INGENIERO-Cap 12-MACIZO ROCOSO. Bdigital. Retrieved 19 May 2016, from http://www.bdigital.unal.edu.co/1572/294/macizorocoso.pdf  Heiningen, M. (2009). ESPELEOGÉNESIS: Técnicas de Geología. Espeleogenesistecnicasdegeologia.blogspot.com.co. Retrieved 17 May 2016, from http://espeleogenesistecnicasdegeologia.blogspot.com.co/2009/07/rumbo-y-buzamientomarius-van-heiningen.html  Método del Índice de Resistencia Geológica (GSI, Hoek (1994). Inyge.cl. Retrieved 16 May 2016, from http://www.inyge.cl/html/gsi.html  Uribe, M. (2016). ORIENTACION de ESTRUCTURAS GEOLOGICAS. authorSTREAM. Retrieved 17 May 2016, from http://www.authorstream.com/Presentation/Manuel.Uribe1540109-orientacion-de-estructuras-geologicas/

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