Modelo Geomecanico 6k1e24

Universidad Privada Del Norte ESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS

MODELO GEOMECANICO Ing. Percy Torres García. .

Modelo Geológico  Características de la muestra de roca intacta.

 Descripción de las discontinuidades.

 Caracterización del macizo rocoso.

 Sondajes.  Hidrogeología.

Modelo Geomecánico  Características geomecánicas de las discontinuidades.

 Clasificaciones geomecánicas.

 Estado de las tensiones de los macizos rocosos.

 Resistencia de los macizos rocosos.

Modelo Matemático

 Análisis de tensiones.  Relaciones tensodeformacionales.

 Diseño de excavaciones.

 Diseño de los sistemas de sostenimiento.

 Métodos geofísicos.

• Litología. • Meteorización. • Estructuras geológicas.

• Calidad del macizo rocoso. • Propiedades mecánicas de las discontinuidades.

• Equilibrio limite.

• Tensiones naturales.

• Modelos continuos.

• Propiedades mecánicas de los

• Modelos discontinuos

materiales.

MODELO GEOMECANICO

28/03/2013

Ing. Percy Torres García

3

Un Modelo Geomecánico tiene como base el Modelo Geológico y deben estar incluidos las propiedades Físicas y Mecánicas de la Roca Intacta, las Discontinuidades y del Macizo Rocoso. Además se deben considerar los parámetros de deformabilidad y de Resistencia, para evaluar el comportamiento del macizo rocoso frente a los procesos de desestabilización debido a los procesos naturales y de construcción de obras. Debe utilizarse los Criterios de Rotura en Rocas.

28/03/2013

Ing. Percy Torres García

4

Mecánica de Suelos Se inicia formalmente con Karl Terzaghi en 1925 y tuvo como fundamento la Física de los Suelos. Se estableció como disciplina de la Ingeniería Civil el año 1936. El fundamento es el comportamiento de los suelos con base en la formulación teórica, científica y los ensayos de campo y laboratorio. Sus aplicaciones en ingeniería son en , cimentaciones, estabilidad de taludes, sostenimiento de suelos y como materiales de construcción.

28/03/2013

Ing. Percy Torres García

5

Mecánica de Rocas Como disciplina formal en ingeniería se realizo el año 1960. Es una ciencia interdisciplinaria con aplicaciones en Geología, Ingeniería de Minas, Petróleos, Civiles, Geotecnia. Sus aplicaciones en ingeniería son en, proyectos energéticos, transporte, hidráulica, cimentaciones de estructuras.

Estudia el comportamiento de las Masas Rocosas, fuerzas y esfuerzos impuestos, sus deformaciones resultantes de las cargas, resistencia del macizo rocoso y enfoca sus aplicaciones en estabilidad de taludes, minería subterránea y superficial, estructuras hidráulicas, lineales, perforación y voladura. 28/03/2013

Ing. Percy Torres García

6

GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Ciencia que estudia fundamentalmente las deformaciones de las rocas, su morfología, las estructuras geológicas, y debe tener como base el análisis de las deformaciones continuas y discontinuas, generadoras de los plegamientos, fallas y discontinuidades.

28/03/2013

Ing. Percy Torres García

7

Geofísica Ciencia que analiza indirectamente el comportamiento de la corteza tanto en suelos como en rocas, sus propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas.

28/03/2013

Ing. Percy Torres García

8

Geohidrología Ciencia que estudia los procesos, factores y variables geológicas e hidráulicas, en suelos y rocas que condicionan la acumulación y transitividad de los fluidos. Debe considerar la genética de los acuíferos y todo tipo de material suelo o roca que almacene líquidos considerando sus facies y ambientes geológicos.

28/03/2013

Ing. Percy Torres García

9

MECÁNICA DE ROCAS E INGENIERÍA DE ROCAS La primera en una ciencia de análisis y la segunda es la aplicación ingenieril de la primera. En la figura siguiente se muestra las interacciones entre la Mecánica de Rocas y la Ingeniería de Rocas en forma matricial. Los factores más importantes a tomar en cuenta son:

• Estructura del Macizo Rocoso :  Roca Intacta  Discontinuidades • Tensiones • Agua Subterránea • Aspectos constructivos 28/03/2013

Ing. Percy Torres García

10

MATRIZ DE INTERACCIÓN ENTRE MECÁNICA DE ROCAS Y LA INGENIERÍA DE ROCAS

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

Tabla 3.2 Nombre 1. Rock Load

Tabla 3.12

Historia de los Sistem as de Clasificación Geomecú nica (Bien) awski, 1989). Autor y fecha

Terzaqhi, 1946

Apli cac iones

USA

Lauffer, 1958

Austria

Tuneeo

3. NATM

Pacher, 1964

Austria

Tuneleo

4. ROD

Deere, 1967

USA

Sondajes, tuneleo

5. RSR

Wickham, 1972

USA

Tuneleo

Sudáfrica

A. Parámetros de c/asr£icac/on ror› sr/s va/ores Parán›ecror

i ú iC íCs, f iiiiUS, int iJ‹J«»,

d» la roca

1

'"!"°°

recomendable ensayos deressten«aa(a

Puntua i (\s)

Resistencia a "

!2

> 250 MPa

100 - 250 MPa

50 - 100 M Pz

90-400

75 - 90

50 - 75

Sudáfrica

Ripabilidad

Laubscher, 1977

Sudáfrica

Minería

Olivi er, 1979

Sudófrica

We a therabilíty

Ghose y Raju, 198 1

lndia

Minería de carbón

Moreno Tallon 1982

España

TuneTeo

4

6. RMR

USA

Minas en roca durn

Nakao, 1983

Japón

Tuneleo

Serafim y Pereira, 1983

Portugal

Cimentaci ones

González de Vallejo, 1983

España

Tunel ea

Unal, 1983

USA

Anclaje en minas de carbón

Pomana , 4 985

España

EsIabilidaJ de taltJJes

Newman, 1985

USA

Mineria de carbón

u'er'ici'

Ninguno

< O

8. Strength-size

9. Descripción Geotécnica Básica

0

•0.4

10. Clasificación

Unificada

Desfavorab)e

C. Tipos ‹le meciaos rocosos delernl inados o pnriir de lo «aluacióo total su'"aie opos de Roca

oo ‹—8 i i

De»crip»ón

h4 uy buena

8o‹—6 i i

so.o i iq

4o‹— z iv

B uenu

Re guar

Maa

D. Sid'ni/ica do de los tipos de roca Tipo dc Roca

Venl‹ateswarlu, 1986

India

Minería de carbdn

Robertson, 1988

Canadá

EstabiTidaJ de taludes

B arton, 197'4

Noruega

Túneles y cámaras

Kir3ten, 1982

Sudáfrica

Excavabilidad

Kirsten, 1983

Sudáfrica

Tuneleo

P'elIenD

Franklin, 1975

Canadá

Tunelea

Meteorizaciór›

I

II

\I

IV

semana.

< 1m

1 3m

”

3-lo m

30 man, claro de

m "”

1ü -2om

L iiera m en le

Lisa

Supuñcespu das

Duro > 5 nam

Blando < 5 mm

Blando > 5 mm

0 Ning‹›no

Duro < 5 n1m

0

*• Y *uzamien to che las diacorr tiri frida les en los (iżr eyes "

Rambo perpe nh iem ar ał eye óel tuner

Runabo pa raieio at eJe aeł iunei

Buza

General, comunicaciones

l0horas, carode

6. Cu/as p‹ ra la nasi/icación sepúri las condicion es de las diocon tin nidades i.o‹›9't°d Te•'r's‹•ncia)

F. HfRRtO de ła orie rr tz ción sfer ru

USA

> 0,5

- 10

Pei1orabilida6

Williamson, 1984

0,2-0,5

B. 4jus re la orientación de lar discontinuJda des

USA

General, comunicaciones

Su p-orf•cie s

Orienta ciun‹7 s del nifnDa y

Sandba k, 1985

Sociedad Internacional Je Mecániüa de Rncas, 1981

Su pe rhc•es

Condiciones Genera le s

20 años, caro 1 ano, clarode

7. Índice O

60- 200mm

°'°°°°tíri und a Jus (ve r E]

Je longitud oel túi1eI

Kendors ki, 1983

25 - NO MPa

200 - 600mm

ontlnui dndes

3

S• perúcíos muy

Weaver, 1975

Ra ngo de Valores

lndcede Ress(enGa

Túneles con sostenimientos de acero

2. Stand-up time

Clasificación Geomec ónica RMR (Bieniawski, 1989).

A;anoeoonho esen(dode hlza eko-Bus A5 F0’ Regular

Avance coma g1&entwogel

o45-9D°

Buzamen:o20-d5°

DMza miento O • 20” lndopendiente de I rumbo

HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES 

LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS SURGIERON POR LA NECESIDAD DE PARAMETRAR LAS OBSERVACIONES Y DATOS EMPÍRICOS DE FORMA INTEGRADA, Y PARA EVALUAR LAS MEDIDAS DE SOSTENIMIENTO DE TÚNELES.



ESTAS CLASIFICACIONES A MANERA DE ESQUEMAS HAN SIDO DESARROLLADAS DESDE HACE MÁS DE 100 AÑOS, DESDE QUE RITTER (1879) INTENTO FORMALIZAR UN ENFOQUE EMPÍRICO PARA EL DISEÑO DE TÚNELES, EN PARTICULAR PARA DETERMINAR LOS REQUERIMIENTOS DEL SOSTENIMIENTO.

HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES 

AL DEPENDER LOS TÚNELES DE MUCHAS VARIABLES GEOLÓGICAS Y GEOMECANICAS LO DIFÍCIL ERA CUANTIFICARLOS, ENTONCES SE VIO COMO ALTERNATIVA EL USO DE LOS MÉTODOS EMPÍRICOS, AL QUE PERTENECEN LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS.



FUE DE GRAN AYUDA DESDE LOS PRIMEROS SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DEL SIGLO XX PROPUESTO EN 1946 POR TERZAGHI.

HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES “LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS SON MÉTODOS DE INGENIERIA GEOLOGICA QUE PERMITEN EVALUAR EL COMPORTAMIENTO GEOMECÁNICO DE LOS MACIZOS ROCOSOS, Y DE AQUÍ ESTIMAR LOS PARÁMETROS GEOTÉCNICOS DE DISEÑO Y EL TIPO DE SOSTENIMIENTO DE UN TÚNEL”

HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES 

LAS CLASIFICACIONES SON RELATIVAMENTE ANTIGUAS, PERO ES A PARTIR DE LA DÉCADA DE LOS AÑOS 60 CUANDO SE EXTIENDEN A NIVEL INTERNACIONAL.



SE INICIA CON TERZAGHI PERO ES SON LAS CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI (1973), BARTON, LIEN Y LUNDE (1974), QUIENES CONTRIBUYERON DEFINITIVAMENTE A SU RÁPIDA ACEPTACIÓN, APLICACIÓN Y EXPANSIÓN.

INQUIETUD DE TERZAGHI

APLICACIÓN GEOMECÁNICA DE LA MATRIZ DE BIENIAWSKI 1989

Ing. Percy Torres García

Ing. Percy Torres García

Clasificación RMR de Bieniowski (1989)

DE

VALOR TOTA RMR (Suma de vabacün 1 a 5) =

REGULAR

Reinaldo Rodríguez

ÍNDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA - GSI

Ing. Percy Torres García

Reinaldo Rodríguez

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

24

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

25

D = factor

que

depende

del

grado

de

alteración a que el macizo ha sido sometido

debido

a

explosiones

y

relajación de tensiones.

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

26

INFORMACIÓN GRAFICA PARA DESARROLLAR EL MODELO GEOMECÁNICO

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

27

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

28

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

29

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

30

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

31

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

32

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

33

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

34

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

35

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

36

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

37

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

38

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

39

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

40

Reinaldo Rodríguez

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

42

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

43

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

44

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

45

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

46

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

47

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

48

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

49

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

50

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

51

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

52

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

53

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

54

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

55

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

56

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

57

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

58

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

59

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

60

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

61

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

62

28/03/2013

Reinaldo Rodríguez

63

PLANO DE CALIDAD DE ROCA

Reinaldo Rodríguez

CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA

Reinaldo Rodríguez