Informe Geotecnia Casificacion Geomecanica

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CLASIFICACION GEOMENCANICA DE MACIZOS ROCOSOS LUGAR DE SOCCOS CUCHO - AYACUCHO I.

OBJETIVOS:  

Determinar la calidad del macizo rocoso Clasificación del Macizo mediante RMR de Bieniawski Y GSI ( Hoek & Brown)

II. UBICACIÓN GEOGRÁFICA: 2.1. UBICACIÓN: Departamento: Ayacucho Provincia: Huamanga Distrito: Jesús Nazareno Lugar: Chacco 2.2. UBICACIÓN GEODÉSICA: Geográficamente el lugar que se visitó se encuentra ubicado en las siguientes coordenadas UTM: NORTE: 8553162.00 ESTE: 584158.00 ALTITUD: 2459 msnm.

Ubicación en Google Earth

III. DESCRIPCION DEL LUGAR DE ESTUDIO: Pasando Chacco (1Km aprox.), Este lugar se encuentra dentro de la geología del cuadrángulo de Ayacucho en la hoja 27-ñ en la Serie A de la Carta Geológica Nacional del Perú. La cual afirma que la formación está constituida de secuencias volcánico-sedimentaria ignimbritas (roca ígnea y depósito

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volcánico que consiste en toba dura compuesta de fragmentos de roca y fenocristales en una matriz de fragmentos vítreos). Según el estudio “Mapa de peligros de Ayacucho” realizado por INDECI en la memoria descriptiva afirma que a la redonda de Chacco se identificó las siguientes características:   

Descripción de la roca: TOBA Densidad: 1.51-1.52 t/m3.La calidad geomecánica del macizo rocoso: Media. (Ref. [1], [2])

Se ubica en el plano geológico de Ayacucho el tipo de formación, la edad y era geológica de la roca. Teniendo un tipo según la leyenda N-da, con las siguientes características: 3.1. UNIDADES PLUTONICAS: SIMBOLOGIA: N-da ERA: Cenozoico SISTEMA: Neógeno SERIE: Plioceno

Bosquejo de unidades plutónicas de la zona de estudio Soccos Cucho.

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IV. DESCRIPCION DE LOS TRABAJOS REALIZADOS EN CAMPO: Para realizar la clasificación geomecánica de los macizos rocosos indicados, se hizo la visita al lugar y se hizo un reconocimiento del macizo, de las juntas y de familias de discontinuidades, se inspeccionó de cerca si las discontinuidades tenían relleno y si había flujo de agua en ellos.

Posteriormente se tomó con la brújula los datos de azimut y buzamiento de las juntas y discontinuidades para la clasificación geomecánica RMR de Bieniawski.

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V.

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CLASIFICACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO: 5.1. CLASIFICACION RMR DE BIENIAWSKI El sistema de clasificación RMR o Rock Mass Rating fue desarrollado por Z.T. Bieniawski durante los años 1972- 73, y modificado posteriormente en 1976 y 1979, en base a más de 300 casos reales de túneles, cavernas, taludes y cimentaciones. Actualmente se usa la edición de 1989, que coincide sustancialmente con la de 1979. Para determinar el índice RMR de calidad de la roca se hace uso de los cinco parámetros del terreno siguientes: 1. La resistencia a compresión simple del material, el cual debe acumular una puntuación no mayor a 15 puntos. 2. El RQD (Rock Quality Designation), que depende del número de fracturas y del grado de la alteración del macizo rocoso. Su puntuación no debe exceder de 20. 3. El espaciamiento de las discontinuidades, con una puntuación no mayor a 20 puntos. 4. El estado de las discontinuidades, con una puntuación no mayor a 30 puntos. 5. La presencia de agua subterránea, con un valor no mayor a 15 puntos. 6. Corrección por dirección y buzamiento de taludes. Cada uno de estos parámetros se determinarán de acuerdo a la siguiente tabla:

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Tabla: Clasificación geomecánica RMR de Bieniawski - (ref. [3])

El RMR se obtiene como la suma de las puntuaciones que corresponden a los valores de cada uno de los seis parámetros y oscila entre 0 y 100, y que es mayor cuanto mejor es la calidad de la roca.

RMR =

Sumatoria de: 1 2

3

4

5

(-) Corrección

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En función de la clase obtenida, se puede establecer una estimación de las características geotécnicas (ángulo y cohesión) y de su comportamiento frente a excavaciones. Clase

Cohesión (kPa)

Ángulo de fricción

I II III IV V

>400 300-400 200-300 100-200 <100

>45 35-45 25-35 15-25 <15

Tabla: Características geotécnicas (ángulo y cohesión) RMR (Ref. [3])

Esta clasificación proporciona una estimación inicial de los parámetros del macizo rocos a bajo coste y de manera sencilla, no obstante, debe ser considerada como una simplificación, ya que no tiene en cuenta otros aspectos como la deformabilidad del macizo y debe ser aplicada con criterio y en base al conocimiento y experiencia previa. CLASIFICACION “RMR” PARA LA ZONA DE ESTUDIO DE SOCCOSCUCHO Se determinará cada uno de sus cinco parámetros: 1. Resistencia a compresión simple: De acuerdo a los planos geológicos existentes del lugar, se clasifica al macizo rocoso del tipo TOBA; y para este tipo de rocas, de acuerdo al siguiente cuadro:

Tabla: Valores de resistencia de la matriz rocosa sana (Ref. [4])

Se tiene como referencia los siguientes valores de resistencias: Roca intacta: TOBA Resistencia a Compresión Simple

≈ 280 Kg/cm2=27.45MPa

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 Por tanto, para esos rangos, se tiene un valor de 04 puntos. 2. RQD (Rock Quality Designation): Cuando no se cuenta con sondeos, se aplica la siguiente relación: 𝑅𝑄𝐷 = 115 − 3.3 ∗ 𝐽𝑉 , 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐽𝑉 > 4.5 𝑅𝑄𝐷 = 100 , 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐽𝑉 ≤ 4.5 Donde 𝐽𝑉 es el número de juntas identificadas en el macizo rocoso, por metro cúbico. Del plano y fotografías del macizo rocoso, se puede identificar aproximadamente 19 juntas. Entonces: 𝑅𝑄𝐷 = 115 − 3.3 ∗ 19 𝑅𝑄𝐷 = 52.3%  Por tanto, para ese rango, se tiene un valor de 13 puntos. 3. Espaciamiento de las discontinuidades: Es el espaciamiento promedio entre cada discontinuidad o diaclasa, que es de 1.5m aproximadamente.  Por tanto, para ese valor, se tiene una puntuación de 15. 4.

Estado de las discontinuidades:

4.1. Longitud de la discontinuidad: La longitud promedio es de 7.27m.  Por tanto, para ese valor, se tiene una puntuación de 02. 4.2. Abertura promedio: La abertura promedio entre cada diaclasa es de 1.5cm aproximadamente.  Por tanto, para ese valor, se tiene una puntuación de 0. 4.3. Rugosidad: Se observa en los bloques de rocas que poseen una superficie SUAVE sin rugosidades.  Por tanto, para ese valor, se tiene una puntuación de 0. 4.4. Relleno promedio: El relleno son los acumulamientos de suelo entre cada bloque en una discontinuidad, y en la zona de estudio NO se observaron acumulamientos.  Por tanto, para ese valor, se tiene una puntuación de 06.

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4.5. Alteración: Este parámetro se obtiene visualizando las superficies de las rocas en la zona de estudio, se observa una superficie MODERADAMENTE ALTERADA.  Por tanto, para ese valor, se tiene una puntuación de 03. 5. Presencia de agua subterránea: Para este parámetro se hacen las siguientes visualizaciones: -¿Posee caudal circulando en sus aberturas? no, es NULO. -¿Hay presión de agua? no, es CERO. -El estado general de las rocas son: SECAS  Por tanto, para esos valores, se tiene una puntuación de 15. Corrección por dirección y buzamiento: En la zona de estudio, con ayuda de una brújula, se pudo obtener un azimut promedio de 71° y un buzamiento promedio de 82.75°, por lo que podemos deducir que se trata de un talud ni favorable ni desfavorable, sino MEDIO.

Tabla: Valores de Corrección por dirección y buzamiento (Ref. [3])

 Por tanto se tiene una puntuación de -25. Tenemos finalmente, un resumen de las puntuaciones en el siguiente cuadro:

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Sumando un puntaje total de: 𝑅𝑀𝑅 = 4 + 13 + 15 + 2 + 0 + 0 + 6 + 3 + 15 − 5 𝑅𝑀𝑅 = 53 Por lo tanto, según la siguiente tabla:

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Las rocas en la zona de estudio de SOCCOSCUCHO, tienen las siguientes características:

Clase

Calidad de Índice Roca RMR

Cohesión (kPa)

Ángulo de fricción

III

Media

200 - 300

25° - 35°

41 - 60

5.2. SISTEMA DE CLASIFICACION GEOMECANICA DE MACIZO ROCOSO “GSI” El GSI es un sistema para la estimación de las propiedades geomecánicas del macizo rocoso a partir de observaciones geológicas de campo. Las observaciones se basan en la apariencia del macizo a nivel de estructura y a nivel de condición de la superficie. A nivel de estructura se tiene en cuenta el nivel de alteración que sufren las rocas, la unión que existe entre ellas, que viene dada por las formas y aristas que presentan, así como de su cohesión. Para las condiciones de la superficie, se tiene en cuenta si ésta esta alterada, si ha sufrido erosión o qué tipo de textura presenta, y el tipo de recubrimiento existente. Una vez realizadas las observaciones se escoge en la figura a continuación, la situación que más se acerca a la realidad del macizo a estudio, obteniendo de esta forma, el valor del GSI.

Figura: Estimación del GSI, basado en observaciones geológicas. (Ref. [5])

Tal y como se observa en dicha figura los valores del GSI varían desde 1 hasta 100. Los valores cercanos al 1 corresponden a las situaciones del macizo rocoso de menor calidad, es decir con la

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superficie muy erosionada, con arcilla blanda en las juntas, y con una estructura poco resistente debido a las formas redondas, y a la gran cantidad de fragmentación que sufre el macizo. Por el contrario, valores de GSI cercanos a 100, implican macizos de gran calidad, ya que significa una estructura marcada por una pequeña fragmentación en la que abundan las formas prismáticas y superficies rugosas sin erosión. CLASIFICACION “GSI” PARA LA ZONA DE ESTUDIO DE SOCCOSCUCHO Se determinará con la figura anterior:

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Donde, el índice geológico de resistencia (GSI) es de 47. Otro modo de calcular el GSI es con la siguiente relación: 𝐺𝑆𝐼 = 𝑅𝑀𝑅 − 5 𝐺𝑆𝐼 = 53 − 5 𝐺𝑆𝐼 = 48 Ambos valores del GSI calculados, varían por 01 unidad, aproximando un GSI promedio de 47.5. 5.3. RELACIÓN CLASIFICACIÓN RMR Y GSI Según los valores de RMR Y GSI, se puede definir 5 clases de macizos rocosos: · Macizos de calidad MUY MALA (Clase V, 0 ≤ GSI ≥ 20). · Macizos de calidad MALA (Clase IV, 20 ≤ GSI ≥ 40). · Macizos de calidad REGULAR (Clase III, 40 ≤ GSI ≥ 60). · Macizos de calidad BUENA (Clase II, 60 ≤ GSI ≥ 80). · Macizos de calidad MUY BUENA (Clase I, 80 ≤ GSI ≥ 100) VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:  Respecto al uso del índice GSI para caracterizar geotécnicamente el macizo rocoso, es conveniente indicar lo siguiente:  No es aplicable en aquellos casos en que el comportamiento del macizo rocoso presenta un claro control estructural. De hecho, cuando el macizo presenta solo dos sets de estructuras el criterio de Hoek-Brown (para el cual fue desarrollado el GSI) debe aplicarse con mucho cuidado.  No considera la resistencia en compresión uniaxial de la roca intacta, ya que al evaluar la resistencia del macizo se incluyen los parámetros que definen el criterio de Hoek-Brown (si se incluyera se “contaría dos veces”).  No considera el espaciamiento entre estructuras, ya que éste está implícitamente incluido al evaluar la blocosidad del macizo rocoso (a mayor espaciamiento el macizo es más masivo y a menor espaciamiento es de mayor blocosidad).  No considera la condición de aguas porque el criterio de Hoek-Brown se define en términos de esfuerzos efectivos (si se incluyera se “contaría dos veces”).  Se concluye que el macizo rocoso tienen la siguiente característica: Macizos de calidad REGULAR (Clase III, 40 ≤ GSI ≥ 60). VII. BIBLIOGRAFÍA:  Referencia [1]: Mapa de Peligros de la Ciudad de Ayacucho. Proyecto Indeci – PNUD PERT/02/051 ciudades sostenibles.  Referencia [2]: Geología del cuadrángulo de Ayacucho 27ñ, Boletín 61 – Instituto Minero y Metalúrgico. Oct. 1995 Lima –Perú.  Referencia [3]: Cuadro 3.26 del libro “Ingeniería Geológica” de Luis Gonzales de Vallejo.  Referencia [4]: Cuadro 3.6 del libro “Ingeniería Geológica” de Luis Gonzales de Vallejo.  Referencia [5]: Estimación del GSI, basado en observaciones geológicas. Hoek et al., 1994.  Www.inyge.cl/html/gsi.html (Parámetros específicos)  Mecánica de Rocas: Fundamentos e Ingeniería de Taludes. Pero Ramírez Oyanguren.  Clasificaciones Geomecánicas de Marcel Hürlimann.

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VIII. ANEXO:

Integrantes del grupo de trabajo.

Medida del azimut y buzamiento.

Colocación de la escala.

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