1°Informe de LaboratorioMecánica de Rocas

En este documento se analizarán 130 datos de un macizo rocoso, los cuales usarémos para determinar el valor del índice RMR en base a un promedio estadístico de éstos usando la fórmula de Sturges. Luego analizaremos la ocurrencia de posibles deslizamientos por rotura (cuñas, planar, etc.) haciendo uso del software Dips como apoyo. Este trabajo trata de mostrar cómo obtener un valor de RMR que puede ser usado para describir el macizo rocoso, con una muestra representativa de este.

Rodrigo PérezAyudante: Jorge CortésFecha: 11-09-14

Introducción

La finalidad de este informe es determinar el valor del RMR (Rock Mass Rating) utilizando para ello, los datos entregados durante clases para obtener un valor promedio de cada variable y asignarlos a los distintos conjuntos de fracturas agrupados por características en común. Estos datos serán representados de manera gráfica usando el software Dips para determinar si es posible que se generen eventos de deslizamiento.

Marco Teórico:

Índice RMR (Rock Mass Rating)

El sistema RMR fue desarrollado en Sudáfrica en 1973 por Z. T. Beniawski. La ventaja de su sistema es que solo se requieren de unas pocas variables relacionadas con la geometría y las condiciones mecánicas del macizo rocoso, tomando una sección del macizo rocoso que posea más o menos las mismas características geológicas . Los parámetros base que utiliza este sistema, son:

Resistencia de la roca inalterada, RQD, espaciamiento de las discontinuidades, corrección por orientación de las discontinuidades, condición de las discontinuidades y presencia de agua.

Cada parámetro tiene un puntaje, la suma de los puntos nos da el valor de RMR, Calculado a partir de la siguiente fórmula:

RMR = P(UCS) + P(RQD) + P(s) + P(JC) + P(WC)

donde:

P(x) es el puntaje asociado a cada parámetro x.

UCS es la resistencia a la compresión uniaxial de la roca intacta.

RQD es la designación de la calidad de la roca definida por Deere.

s es el espaciamiento entre las estructuras.

JC es la condición de las estructuras (si están alteradas, fracturadas, su continuidad, rugosidad, etc.).

WC es el puntaje asociado a la presencia u ausencia de agua en las estructuras.

RQD (Rock Quality Designation)

La clasificación RQD se puede determinar en base a trozos de testigos mayores a 10 centímetros (roca intacta) recuperados en terreno con la siguiente fórmula:

RQD=∑Trozos>10cm

Longitud totaldel testigo×100%

Su rango de valores va desde 0% (Calidad muy mala) hasta 100% (Calidad excelente)

En aquellos casos donde no se dispongan de testigos que analizar, es posible estimar el valor RQD en base al número de juntas por unidad de volumen (Volumetric Joint Count) o Jv para simplificar. Se define como el número de juntas que interceptan un volumen de 1m3 y se puede calcular como:

Jv= 1/S1 + 1/S2 + 1/S3 +...+ 1/Sn

Donde S1, S2,… corresponden a los espaciamientos promedio de cada set de fracturas y/o juntas.

Y la expresión que relaciona el valor de Jv para determinar RQD es:

RQD = 110 – 2.5Jv

Desarrollo

Archivo: LD20.MAS

N° de datos: 130Azimut de la Línea: 115Manteo de la Línea: 5Azimut del banco: 115Manteo del banco: 79

COORDENADAS (UTM)

Norte Punto Inicio: 6583357.98Este Punto Inicio: 286716.71Cota Punto Inicio: 329.50Norte Punto Final: 6583349.61Este Punto Final: 286734.65Cota Punto Final: 327.80

Para calcular los valores promedio de cada set para las distintas variables involucradas hay que hacer uso de la fórmula de Sturges (k= 1+3.32*log(n)) para hallar el número de clases que requiero, determinando el rango total y la amplitud de cada uno para así obtener una lista de clases con sus respectivas frecuencias como muestra el siguiente ejemplo,

donde:n número de datos.k número de clases obtenidas con la fórmula de Sturges.w es la amplitud de cada clase.Max máximo valor de los n datos.Min mínimo valor de los n datos.Rango Rango total (Max-Min).

Análisis de Cada Set de Datos

Nota.: Las filas marcadas con una X no serán tomadas en cuenta en los cálculos.

Set# 1

Set#2

Set #3

Set #4

Set #5

Tabla Resumen de Promedios y desviaciones

El espesor promedio debería ser 0, ya que tan solo 2 valores en la totalidad de los 5 sets tienen un valor distinto.

Ahora para determinar el puntaje que corresponde debemos analizar cada uno de los parámetros:

Para un RCU de 80 MPa. P(UCS) = 7

Para calcular el RQD debemos recurrir a la fórmula RQD= 110-2,5xJv donde:

Jv = 1/S1 + 1/S2 + 1/S3 + 1/S4 + 1/S5

Jv= 10,84, entonces RQD= 110-2,5x10,84=82,9% que tiene un P(RQD)= 17

Espaciamiento, P(s)=15 con un espaciamiento promedio de 0,72m (720mm).

Condiciones de las discontinuidades. El puntaje total asociado es de P(JC)=23 tomando como base que las discontinuidades no tienen alteraciones, son lisas, sin aperturas, sin relleno, y con un largo promedio de 1,52m.

Para la presencia de agua se considera que está totalmente seco, esto sería P(JW)=15.

El valor para el RMR es de P(UCS) + P(RQD) + P(s) + P(JC) + P(JW) = 77

Estos puntajes corresponden a un promedio estadístico para los 130 datos cuyo ploteo en el Software Dips es:

Análisis de Estabilidad

Usando el ploteo en Dips para los promedios de los 5 sets (1m,2m,3m,4m,5m) obtenemos la imagen de la derecha.

El Set #1 podría provocará un volcamiento de bloques.

La intersección de los Sets #2 y #4 podría presentar riesgo de deslizamiento por cuñas.

El Set #4 podría generar un deslizamiento planar si consideramos que podría haber un porcentaje de error en los buzamientos y una tolerancia en sus rumbos (de los sets y el Talud). Conclusión.

De todo lo que se hizo en este informe, puedo concluir que se puede obtener un valor para el índice RMR en base a promedios estadísticos de una serie de datos, con el fin de llegar a un resultado que represente las características del macizo rocoso que se está analizando.

Bibliografía

http://www.rockmass.net/ap/77_Palmstrom_on_Block_size_and_RQD.pdf

http://www.edumine.com/xtoolkit/tables/rmrtables.htm

http://isrm.net/fotos/gca/1301309369eberhardt_-_l3-empiricaldesign.pdf