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Caracterización Macizo rocoso.

Geología. Ingeniero Técnico de Obras Públicas.

1.- Definición de macizo rocoso.

Matriz rocosaDiscontinuidades estructurales.

2.- Deformación del macizo rocoso.

2.1.- Comportamiento mecánico de las rocas sometidas a esfuerzos.2.2.- Fallas: definición, elementos y tipos.2.3.- Caal!amientos: definición y elementos.2.".- #lie!ues: definición, elementos y tipos.

3.- Caracterización del macizo rocoso.

Clasificación de $ienia%s&i. 'ndice (M(.)nsayos de laoratorio.)nsayos *n +itu.

Bibliografía recomendada

$lyt, F., de Freitas, M. 1/". A Geolog for !ngineers. )d. 0rnold. Ferrer, M onzález de alle4o, 5. 1. "an#al de Cam$o $ara la descri$ción caracterización

de macizos rocosos en afloramientos. *nstituto 6ecnoló!ico eominero de )spa7a. onzález de alle4o, 5. 2882. Ingeniería Geológica. )d. #rentice 9all. altam, 0. C. 1". %o#ndations of !ngineering Geolog. )d. $lac&ie 0cademic ; #rofessional. 5ópez Marinas, <.M. Geología a$licada a la Ingeniería Ci&il. )dit. Cie-Dossat

Monroe, <.+., icander, (. ; #ozo, M. Geología. Din'mica e&ol#ción de la Tierra. 288/

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(. Definición de macizo rocoso.

Con4unto formado por la matriz rocosa =roca intacta> ? discontinuidades

discontinuidades

matriz rocosa =roca intacta>!st#dio indi&id#alizado de s#s $ro$iedades de

s# efecto en obra)

Matriz rocosa:

- Caracterización mineraló!ica

- (esistencia y deformailidad

- rado de meteorización

- #orosidad y permeailidad primaria

- @.

Discontinuidades:

- (esistencia a tracción

- Arientación respecto al desarrollo de la ora=por e4emplo eBcaación de un talud>

- Densidad de fracturación y permeailidadsecundaria

- .....

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Discontin#idad =Ferrer y onzález de alle4o, 1>:

Cualuier plano de ori!en mecánico =rotura> o sedimentario en un macizo rocoso, ue normalmentemuestra una resistencia a tracción reducida.

Confieren un comportamiento discontinuo y no uniforme al macizo rocoso y en cualuier casorepresentan un $lano de debilidad.

5os principales tipos de discontinuidades son:

(. !stratificación: superficie de espesor superior a 1 cm ue separa unidades adyacentes yparalelas, al menos por un discreto camio litoló!ico

*. +aminación: superficie de espesor inferior a 1 cm

,. %alla: fractura a lo lar!o de la cual eBiste un desplazamiento relatio de los loues

". Diaclasa: fractura sin desplazamiento de los loues

-. %is#ra: fractura sin desplazamiento y de peue7a eBtensión. +in coneBión con otras

discontinuidades.

. Planos de es/#istosidad) planos con espaciado milimEtrico de ori!en tectónico propios delmetamorfismo y con una disposición perpendicular a la dirección de los esfuerzos

0. Plano de deslizamiento: superficie ori!inada por moimientos de cizalla

http://www.soton.ac.uk/~imw/jpg-Burton-Bradstock/8BBS-Bridport-Sand-cross-lamination.jpg














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*. Deformación del macizo rocoso.

*.(. Com$ortamiento mec'nico de las rocas sometidas a esf#erzos.

)sfuerzos tectónicos G deformación de las rocas dando lu!ar a distintas estructuras

a> la ma!nitud de los esfuerzos> comportamiento de mecánico de las rocas:

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%r'gil =mayoritario entre las rocas eBpuestas en superficie o a escasa profundidad>:

5a deformación de la roca es proporcional al esfuerzo y cuando el esfuerzo supera su resistencia = límite

el'stico> se rompen. +i dico lHmite no es superado, al rela4arse los esfuerzos se rec#$era la forma

inicial.

Dúctil =sales, yesos, arcillas o cualuier otra a cierta profundidad>:

5a deformación no es proporcional al esfuerzo y superado el lHmite plástico la deformación continua sinincremento de esfuerzo. 1o se rec#$era la forma original 23 deformación $ermanente

%A++A45DIAC+A4A4

P+!GA"I!1TO

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*.*. %allas.

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Definición) fractura con desplazamiento de los loues

Clasificación G en función del desplazamiento relatio de los loues

loue de teco: por encima del plano de falla

loue de muro: a4o el plano de fallaa6 %alla normal)

- loue de teco desciende a faor de la pendiente delplano de falla.- la formación !eoló!ica más moderna se pone encontacto con la más anti!ua.- están asociadas a esfuerzos distensios.

b6 %alla in&ersa)

5 el loue de teco asciende en contra de la pendientedel plano de falla.- 5a formación !eoló!ica más anti!ua se pone encontacto con la más moderna.- )stán asociadas a esfuerzos compresios.

c6 %alla de desgarre)

- moimiento en orizontal

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*.,. Cabalgamiento.

Falla inersa muy tendida con uzamiento inferior a 38I, ue corresponde con el desplazamiento deuna !ran eBtensión, tanto lon!itudinal como en profundidad, de formaciones !eoló!icas anti!uas=#nidad alóctona o cabalgante> sore formaciones !eoló!icas más modernas =#nidad a#tóctona o

cabalgada>.

5os esfuerzos tectónicos compresios se prolon!an durante un interalo de tiempo !eoló!ico muy!rande y las formaciones mantiene un com$ortamiento mec'nico intermedio entre el'stico

$l'stico. Jormalmente eBiste una formación !eoló!ica con cierta plasticidad ue actKa como ni&el de

des$eg#e y es posile ue el caal!amiento se diida en arias escamas. )s una estructura muyfrecuente en las cordilleras Cantárica, $Etica y #irenaica.

Or

Unidad alóctona

Unidad autóctona

Jiel de

despe!ue

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*.7. Plieg#es.

(esultado de esfuerzos tectónicos compresios ue !eneran una deformación dúctil sore rocasmecánicamente plásticas =sometidas a altas # y 6>.

)lementos ue permiten descriir un plie!ue: a> !8e de $lieg#e: lHnea ue contiene los puntos de máBima curatura del plie!ue en un Knico estrato.> Plano a9ial: plano ue contiene todos los e4es de plie!ue de los distintos planos de estratificación.c> %lanco de Plieg#e: superficie del plie!ue comprendida entre dos planos aBiales.d> +ínea de cresta: lHnea ue contiene los puntos topo!ráficamente más eleados en un plie!ueanticlinal.e> +ínea de seno: lHnea ue contiene los puntos topo!ráficamente más a4os en un plie!ue sinclinal.

#lanoaBial)4e de

plie!ue

Flancode

plie!ue

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)lementos ue permiten descriir un plie!ue: d> +ínea de cresta: lHnea ue contiene los puntos topo!ráficamente más eleados en un plie!ueanticlinal.e> +ínea de seno: lHnea ue contiene los puntos topo!ráficamente más a4os en un plie!ue sinclinal.

)4e de

plie!ue

er!encia

#lanoaBial

5Hnea de cresta o carnela

5Hnea de seno

#lano aBial ertical G $lieg#e recto.#lano aBial no ertical G $lieg#e con &ergencia G lHnea de cresta o seno y e4e de plie!ue nocoinciden en el mismo punto.

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,.5 Caracterización del macizo rocoso.

Fase inicial de una ora G caracterización del macizo rocoso.

Clasificaciones !eotEcnicas G Bienia:s;i en (<0< ==oc; "ass =atio> ="=>

0nálisis, caracterización y aproBimación semi5c#antitati&a a la calidad del macizo rocoso G

(M( =(oc& Mass (atio> aloración de las ue se deduce una calidad:

"# b#ena ? B#ena ? Ace$table ? "ala ? "# mala.

Funciones:

- Ltil cuando el sustrato es roca o suelos durosN- alora las propiedades de la matriz rocosa y de las discontinuidades por separado perola clasificación es con4unta.- #ermite delimitar zonas con diferentes propiedades.- #ermite delimitar zonas con diferente calidad del macizo rocoso.- #ermite identificar zonas ue reuieren tratamiento para me4orar sus propiedades- 0mplia aplicailidad: taludes de carreteras, interior de tKneles, eBcaaciones profundas,cerradas de presas, cimentación, etc.- *n!enierHa Ciil y MinerHa

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Par'metros de clasificación)

1. (esistencia de la matriz rocosa

2. Fracturación del macizo rocoso:

determinación Hndice =@D =roc&uality desi!n>

3. +eparación o espaciado entrediscontinuidades

". )stado de las discontinuidades

O. Circulación de a!ua

P. Corrección por la orientación dediscontinuidades

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(. =esistencia de la matriz rocosa)

- )nsayos de laoratorio G ensayo de resistencia a compresión simple- )nsayos in situ =en ora> G ensayo de car!a puntual =#56>.

)n amos casos se pretende determinar cual es la resistencia máBima de la matriz rocosaantes de ue se produzca rotura, es decir, antes de s#$erar el límite el'stico.

)nsayos de resistencia =en laoratorio>:

- )nsayo uniaBial o compresión simple

- )nsayo triaBial

CElula de car!a#rensa idráulica

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1

Ensayo de Compresión Uniaxial

1

2 = 3

Ensayo de Compresión Triaxial

)nsayos de resistencia =en laboratorio>:

- )nsayo uniaBial o compresión simple

- )nsayo triaBial =confinamiento lateral mediante fluido a presión>

#ermiten determinar la resistencia a com$resión =lHmite elástico> y la deformación de la matrizrocosa se!Kn se aplican los esfuerzos

%actores geológicos ue afectan a estos ensayos:a> 5itolo!Ha.> 6ama7o de !rano y cementación =rocas sedimentarias>.c> #orosidad.

d> Microfisuracióne> rado de meteorización o alteración

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)nsayos de resistencia =in situ en oraN>:

- !nsao de carga $#nt#al o P+T

- "artillo 4cmidt

+istema muco más sencillo, rápido y arato, pero de menor precisión.

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=esistencia al corte de discontin#idades.

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5a aloración del primer parámetro, resistencia matriz rocosa o roca intacta, depende delmEtodo empleado:

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*. Grado de fract#ración del macizo rocoso 23 índice =@D =oc; @#alit Designation6

Define el !rado de fracturación del macizo rocoso a partir del análisis de testigos recuperadosen sondeos =Φ ≥ O".Q mm>

a)

c)

b)

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,. 4e$aración o es$aciado entre diaclasas.

Distancia ue eBiste entre dos planos de discontinuidad consecutios y de una misma familia, medidaen dirección perpendicular a dicos planos. )l espaciado define el tama7o del loue de matriz rocosaasH como una referencia al !rado de fracturación.

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7. !stado de las diaclasas.

(u!osidad ? apertura ? ausenciaRpresencia de relleno

+ituación más desfaorale discontinuidad lisa, con !ran apertura y con presencia de relleno arcilloso

eBpansio.

-. Circ#lación de ag#a a tra&és de las discontin#idades. Ag#a fre'tica.

*ndicatio la meteorización sufrida por la roca asH como el efecto luricante del a!ua. +e!Kn el tipo deora, este parámetro puede ser interpretado y calirado de forma diferente.

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. Corrección $or orientación de las discontin#idades.

5a orientación de una discontinuidad reuiere la determinación de los si!uientes parámetros:S Dirección del $lano =>: án!ulo formado entre el norte !eo!ráfico y la proyección de la lHnea de

dirección ue representa al plano. +e entiende por línea de dirección =stri&e line> la lHnea resultante dela intersección entre el plano de discontinuidad y el plano orizontal.

S B#zamiento =>: án!ulo medido en la ertical entre el plano orizontal ue representa al terreno yla lHnea de máBima pendiente del plano de discontinuidad.

5a dirección del plano puede eBpresarse tamiEn mediante la dirección de b#zamiento =dipdirection>, entendido este Kltimo como el án!ulo entre el norte !eo!ráfico y la proyección de la lHnea demáBima pendiente sore el plano orizontal.

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