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CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DE LAS ROCAS DE LA FORMACIÓN NEIS DE BUCARAMANGA, SOBRE LA VERTIENTE OCCIDENTAL DEL

MACIZO DE SANTANDER.

LAURA LISSETH ESTEBAN BLANCO

LISSET MARITZA LUNA CAÑAS

MIGUEL ANGEL REMOLINA BONILLA

UNIVERSIDAD DE SANTANDER FACULTAD DE POST-GRADOS

ESPECIALIZACIÓN DE GEOTÉCNIA AMBIENTAL BUCARAMANGA

2014

2

CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DE LAS ROCAS DE LA FORMACIÓN NEIS DE BUCARAMANGA, SOBRE LA VERTIENTE OCCIDENTAL DEL

MACIZO DE SANTANDER.

LAURA LISSETH ESTEBAN BLANCO

LISSET MARITZA LUNA CAÑAS

MIGUEL ANGEL REMOLINA BONILLA

Trabajo de grado presentado como requisito para obtener el título de

ESPECIALISTA EN GEOTÉCNIA AMBIENTAL

Director: Germán Reyes Mendoza

Geólogo Esp. M.Sc

UNIVERSIDAD DE SANTANDER FACULTAD DE POST-GRADOS

ESPECIALIZACIÓN DE GEOTÉCNIA AMBIENTAL BUCARAMANGA

2014

3

CALIFICACIÓN

4

AGRADECIMIENTOS

Damos paso a un logró más en el camino profesional que estamos fomentando, por este motivo damos gracias a Dios por guiar nuestros pasos,

a nuestros padres por apoyarnos en cada una de las metas y logros adquiridos a nuestras familias por el apoyo incondicional, la paciencia y sabiduría transmitida

a las personas que aportaron su conocimiento a este proyecto al Director de proyecto Germán Reyes por los aportes dados

a la Empresa Construsuelos de Colombia S.A.S quien fue de gran ayuda en el proceso, al Ingeniero Miguel Ángel Camargo por permitirnos desarrollar en sus

instalaciones lo requerido para alcanzar la meta, al Ingeniero Miguel Roberto Silva Monsalve e Ingeniero Carlos Andrés Buenahora

Ballesteros por las asesorías y tiempo dedicado para entregar un documento completo como era de esperarse,

y a la profesora María lucía Sierra por toda la colaboración.

5

Contenido

RESUMEN ............................................................................................................. 11

GLOSARIO ............................................................................................................ 13

INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 17

1. OBJETIVOS .................................................................................................... 19

1.1 OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 19

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ..................................................................... 19

2. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 20

2.1 ANTECEDENTES ..................................................................................... 20

3. GENERALIDADES ......................................................................................... 23

3.1 LOCALIZACIÓN Y ACCESO .................................................................... 23

3.2 TOPOGRAFÍA .......................................................................................... 28

3.3 CLIMATOLOGÍA ....................................................................................... 28

4. MARCO GEOLÓGICO.................................................................................... 29

4.1 SISMOTECTÓNICA REGIONAL .............................................................. 29

4.1.1 SISMICIDAD ...................................................................................... 30

4.2 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Y GEOLOGÍA LOCAL .............................. 34

4.3 MARCO GEOMORFOLÓGICO ................................................................ 40

5. MARCO REFERENCIAL ................................................................................ 43

5.1 CARACTERIZACIÓN DE MACIZOS ROCOSOS ..................................... 43

5.1.1 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA ................................................ 44

6. DISEÑO METODOLÓGICO ........................................................................... 62

6.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ...................................................................... 62

6.1.1 INVESTIGACIÓN DESCRIPTIVA ...................................................... 63

6.1.2 INVESTIGACIÓN EXPLORATORIA .................................................. 63

6.1.3 INVESTIGACIÓN EXPLICATIVA ....................................................... 64

7. ANÁLISIS DE DATOS .................................................................................... 65

7.1 ALCANCES .............................................................................................. 65

7.2 DATOS GEOTÉCNICOS .......................................................................... 66

7.2.1 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DE MACIZO ROCOSO .......... 66

6

7.3 MÉTODOS DE CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO ...................... 72

7.3.1. Terzaghi ............................................................................................. 72

7.3.2. RQD Índice de calidad de la roca (Deere 1967) ................................. 73

7.3.3. Rock Mass Rating (RMR) Bieniawski 1989 ........................................ 73

7.3.4. Rock Tunnelling Quality Index - Sistema "Q" Barton (1974) .............. 90

7.3.5. Geological Strength Index GSI ........................................................... 99

7.4. CÁLCULO SOFTWARE DIPS ................................................................ 100

8. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS ....................................................... 103

8.1. CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO ...................................... 103

8.2. CARÁCTERIZACIÓN DE SONDEOS (COMUNA 14) ............................. 106

8.3. CARÁCTERIZACIÓN NEIS DE BUCARAMANGA ................................. 108

CONCLUSIONES ................................................................................................ 110

RECOMENDACIONES ........................................................................................ 112

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 114

7

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Localización regional de la zona de estudio ........................................... 23 Figura 2. Localización geográfica de la zona de estudio con las respectivas estaciones. ............................................................................................................. 24 Figura 3. Vía Piedecuesta Km7, comunica con la Vereda el Limonal y los Ermitaños ............................................................................................................... 25

Figura 4. Vía Piedecuesta Km 4, comunica con la Vereda la Mata ....................... 26 Figura 5. Vía que comunica Floridablanca con la Ecoposada Montefiore ............. 26

Figura 6. Vía que comunica los Barrios Altos de Cabecera y Altos de Jardín ....... 27 Figura 7. Vía que comunica Bucaramanga – Cúcuta. Sector Comuna 14 Morrorico. ............................................................................................................................... 27 Figura 8. Perfil de elevación de la topografía del área de estudio con estaciones 28

Figura 9. Mapa de valores: A) Valores para Aa. B) Valores para Av. .................... 32 Figura 10. Zona de amenaza sísmica aplicable a edificaciones para la NSR-10 en función de Aa y Av ................................................................................................. 33

Figura 11. Formación Neis de Bucaramanga, ubicación sondeos y estaciones de campo. ................................................................................................................... 35

Figura 12.Línea de Falla donde se presenta roca metamórfica con alto grado de fracturamiento ........................................................................................................ 36 Figura 13. Falla Inversa donde se observa el plegamiento de la roca metamórfica ............................................................................................................................... 37

Figura 14. Muestras de Campo sector de Piedecuesta. a) Muestra 1, b) Muestra 2, c) Muestra 3, d) Muestra 4, e) Muestra 5, f) Muestra 6, g) Muestra 19, h) Muestra 20, i) Muestra 21, j) Muestra 22, k) Muestra 23, l) Muestra 25 .............................. 38

Figura 15. Muestras de Campo Vía Cúcuta (Sector Morrorico). a) Muestra 8, b) Muestra 9, c) Muestra 10, d) Muestra 11, e) Muestra 12, f) Muestra 13, g) Muestra 14, h) Muestra 15, i) Muestra 16, j) Muestra 17, k) Muestra 18. ............................ 39 Figura 16. Morfología de montaña media donde se especifican las estaciones de campo .................................................................................................................... 40 Figura 17. Morfología de montaña baja donde se especifican las estaciones de campo .................................................................................................................... 41 Figura 18. Geomorfología del área metropolitana y sectores adyacentes ............. 42 Figura 19. Concepto de medición del RQD ........................................................... 45

Figura 20. Talud conformado mediante corte para la construcción de vía ............. 58 Figura 21. Talud con alto índice de diaclasamiento ............................................... 59 Figura 22. Talud donde se presentan surcos ......................................................... 60 Figura 23. Talud conformado mediante corte para vía (Vereda la Mata) ............... 61

Figura 24. Máquina de Carga Puntual, Modelo PC-7 Serie 126 ............................ 74 Figura 25. Número de Polos ................................................................................ 100 Figura 26. Densidad de Diaclasamiento .............................................................. 101 Figura 27. Patrones de Diaclasamiento ............................................................... 101

8

Figura 28. Número de Polos ................................................................................ 102 Figura 29. Densidad de Diaclasamiento .............................................................. 102 Figura 30. Patrones de Diaclasamiento ............................................................... 103

9

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Magnitud máxima y mínima en Bucaramanga ......................................... 31 Tabla 2. Magnitud máxima y mínima en Floridablanca .......................................... 31 Tabla 3. Magnitud máxima y mínima en Piedecuesta ............................................ 31

Tabla 4. Valores de Aa y Ad .................................................................................. 34 Tabla 5. Geoformas características de la zona de estudio .................................... 41 Tabla 6. Clasificación de macizo rocoso ................................................................ 43 Tabla 7. Índice de calidad de Deere ...................................................................... 46 Tabla 8. Resistencia a compresión simple ............................................................. 47

Tabla 9. Porcentaje de RQD .................................................................................. 47 Tabla 10. Espaciamiento de discontinuidades ....................................................... 47

Tabla 11. Condiciones de las discontinuidades ..................................................... 48 Tabla 12. Parámetros de las condiciones de discontinuidades basadas en la tabla 10 ........................................................................................................................... 48 Tabla 13. Condición de Agua Subterránea ............................................................ 49

Tabla 14. Condiciones para la orientación de discontinuidades ............................ 49 Tabla 15. Categorías de clasificación de RMR ...................................................... 49 Tabla 16. Características resistentes del macizo rocoso ....................................... 50

Tabla 17. Índice de diaclasado (Jn) ....................................................................... 51 Tabla 18. Índice de rugosidad (Jr) ......................................................................... 51

Tabla 19. Índice de alteración (Ja) ......................................................................... 52

Tabla 20. Coeficiente reductor por presencia de agua (Jw) ................................... 52

Tabla 21. Factor de reducción por tensiones (SRF) .............................................. 52 Tabla 22. Calidades según el sistema Q ............................................................... 53

Tabla 23. Cálculo del GSI ..................................................................................... 54 Tabla 24. Criterio generalizado de Hoek-Brown ................................................... 55 Tabla 25. Formato de caracterización de macizo rocoso en campo ...................... 67

Tabla 26. Condiciones de la roca Terzaghi (1946) según RQD ............................. 72 Tabla 27. Clasificación de macizos rocosos de Terzaghi (1946) ........................... 72

Tabla 28. Índice de Calidad de la Roca ................................................................. 73 Tabla 29. Formato para la adquisición de datos de carga puntual ......................... 75 Tabla 30. Clasificación de la resistencia a la compresión simple........................... 76 Tabla 31. Cálculos de resistencia a la compresión simple ..................................... 76

Tabla 32. Valores de RQD ..................................................................................... 77 Tabla 33. Espaciamiento de las discontinuidades ................................................. 78 Tabla 34. Cálculo de Resultados según las condiciones de las discontinuidades . 79

Tabla 35. Ponderación condición de agua subterránea ......................................... 84 Tabla 36. Ponderación según la orientación de las discontinuidades .................... 84 Tabla 37. Ponderación de RMR ............................................................................. 86 Tabla 38. Cálculo de RMR total ............................................................................. 86 Tabla 39. Clasificación del Macizo Rocoso según Bartón (Q) ............................... 92

10

Tabla 40. Caracterización del macizo rocoso en función de los bloques basado en el entrabamiento y las condiciones de las juntas. Adaptada de Hoek (2006). ....... 99 Tabla 41. Cálculo del GSI por estaciones ............................................................ 100 Tabla 42. Comportamiento del macizo rocoso según Terzaghi ........................... 103 Tabla 43. Comportamiento del macizo rocoso según Bieniaswki ........................ 104

Tabla 44. Comportamiento de la Formación Neis de Bucaramanga por sectores estudiados (Bieniaswki) ....................................................................................... 104 Tabla 45. Comportamiento del macizo rocoso según Barton .............................. 104 Tabla 46. Comportamiento de la Formación Neis de Bucaramanga por sectores estudiados (Barton) .............................................................................................. 105

Tabla 47. Comportamiento del macizo rocoso según el cálculo del GSI por zonas ............................................................................................................................. 105

Tabla 48. Cálculo de sondeos según Barton ....................................................... 106

Tabla 49. Cálculo de sondeos según Bieniaswki ................................................. 107 Tabla 50. Correlación de los métodos aplicados en campo ................................ 108 Tabla 51. Correlación de los métodos según áreas de estudio ........................... 109

Tabla 52. Correlación de los métodos aplicados en sondeos geotécnicos .......... 109

11

RESUMEN

TITULO: “CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DE LAS ROCAS DE LA

FORMACIÓN NEIS DE BUCARAMANGA, SOBRE LA VERTIENTE OCCIDENTAL DEL MACIZO DE SANTANDER”1

AUTORES: LAURA LISSETH ESTEBAN BLANCO, LISSET MARITZA LUNA

CAÑAS, MIGUEL ANGEL REMOLINA BONILLA2 Palabras Claves: Caracterización Geomecánica, Mecánica de rocas, Obras civiles.

DESCRIPCIÓN

En el marco local del área metropolitana de Bucaramanga, se hace evidente una

acelerada densificación urbana debido al crecimiento y necesidades de la población. Esta

densificación urbana se está extendiendo hacia las partes aledañas de Bucaramanga,

donde predomina la formación Neis de Bucaramanga que es el macizo rocoso en el que

se centró este estudio. Los resultados de este estudio proveen información acerca del

comportamiento de esta roca ante los esfuerzos generados por las cargas de obras civiles

de vivienda; lo que será de gran apoyo para las empresas constructoras que operan en el

área, que actualmente está realizando estudios geotécnicos en la zona.

El presente trabajo de investigación tiene como fin evaluar el comportamiento

geomecánico de la Formación Neis de Bucaramanga (p€b), sobre la vertiente occidental

del Macizo de Santander. Al llevar a cabo el proyecto se realizaron estudios geotécnicos

del Neis de Bucaramanga donde se contempló el comportamiento que presenta a raíz de

factores externos, principalmente en el caso de edificaciones que se están originando en

los sectores próximos a la Formación. Por consiguiente, se caracterizaron macizos

rocosos pertenecientes al Neis de Bucaramanga por medio de afloramientos que se

clasificaron cuantitativamente y cualitativamente por autores como Terzaghi, Deere,

Bienaswky y Barton, además se realizaron ensayos de carga puntual que permitieron

correlacionar la resistencia de la roca en diferentes puntos (Piedecuesta, Floridablanca y

Bucaramanga); en otros aspectos se evaluó el comportamiento del suelo realizando

ensayos de este tipo.

1 Proyecto de Grado

2 Facultad de Post-grado. Especialización Geotécnia Ambiental. Director: Esp, Msc. Germán A.

Reyes Mendoza

12

ABSTRACT

TITLE: “GEO-MECHANIC CHARACTERIZATION OF THE ROCKS WITHIN THE BUCARAMANGA’S NEIS FORMATION, ALONG THE WESTERN SLOPES OF THE SANTANDER’S MASSIF”3

AUTHORS: LAURA LISSETH ESTEBAN BLANCO, LISSET MARITZA LUNA

CAÑAS, MIGUEL ANGEL REMOLINA BONILLA4. Keywords: Geo-mechanic characterization, rock mechanic, civil work. DESCRIPTION

The rapid urban infill is evidenced within the local frame of the metropolitan area in

Bucaramanga city, due to the fact that the increasingly population and the different needs

people have. This urban infill is expanding itself towards the adjacent zones nearby to

Bucaramanga, where Bucaramanga’s Neis Formation, the wall of rock in which the current

study is based on, prevails. The outcomes of this study provide information regarding the

behavior of the rock against the great force generated by the heavy loads of civil work and

home building industry; so could be a substantial support for the construction companies

operating in the area, which are already doing some geo-mechanical studies in the zone.

The following research is aimed to evaluate the Bucaramanga’s Neis formation (p€b) geo-

mechanical behavior, along the western slopes of the Santander’s massif. During the

development of the project, some geo-mechanical studies of the Bucaramanga’s Neis

formation were made, in which its behavior, caused by external factors, was observed.

The latter was mainly evidenced in the building construction sites nearby the Formation.

Hence, some Bucaramanga’s Neis belonging rocky massifs were characterized throughout

rocky outcrops which were classified both, quantitatively and qualitatively by authors as

Terzaghi, Deere, Bienaswky y Barton; moreover, some point load rehearsals were made

to correlate the strength of the rock over different reference points (Piedecuesta,

Floridablanca y Bucaramanga). Other aspects evaluated the behavior of the ground when

performing rehearsals of such kind.

3 Thesis

4 Post-grade faculty. Professional specialization course in Environmental Geotechnics. Director:

Esp, Msc. Germán A. Reyes Mendoza

13

GLOSARIO

Afloramiento rocoso: exposición de una roca o suelo en superficie; este término

se usa también para designar los manantiales.

Apiques: excavación utilizada para examinar detalladamente el subsuelo y obtener

muestras inalteradas y cuyas dimensiones en planta son aproximadamente iguales

entre sí y menores que su profundidad. Cf. Calicata

Buzamiento: ángulo que hace una superficie estructural con la horizontal, medido

sobre el plano vertical y perpendicularmente a su rumbo o dirección.

Columnas Estratigráficas: Es la representación de las unidades de roca,

depósitos o suelos en forma de columna.

Diaclasas: plano de discontinuidad en un cuerpo rocoso, sin movimiento

perceptible paralelo a la superficie de discontinuidad.

Discontinuidades: Las discontinuidades en masas de suelo y roca incluyen fallas,

diaclasas, planos de estratificación, planos de foliación, fracturas y grietas y el

material de relleno.

Ensayo de Laboratorio: Prueba física realizada a muestras de suelo o roca para

determinar alguna de sus propiedades.

Erosión: Es el deterioro progresivo de un terreno por el desprendimiento y arrastre

del suelo, como resultado del movimiento del viento y el agua.

Estudio Geotécnico: Es un estudio realizado por un Ingeniero Geotecnista, de

acuerdo a las Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismorresistentes

vigentes en la República de Colombia y de acuerdo a los criterios contenidos en las

presentes Normas técnicas.

Estructuras: Configuración espacial de todos los rasgos del suelo o de la roca tal

como se manifiesta en cada unidad de material desde la red cristalina hasta los

rasgos a mayor escala en los estudios de campo.

Falla Geológica: Fractura en el basamento rocoso en la cual se han producido

desplazamientos a lado y lado de la fractura.

14

Foliación: Ordenamiento paralelo de los minerales laminares y prismáticos en una

roca que da lugar a la textura característica de algunas rocas sedimentarias y

metamórficas como las lutitas y los esquistos.

Fracturas: término general aplicable a cualquier discontinuidad mecánica en las

rocas. Es un término colectivo para grietas, diaclasas, fallas, etc. Cf. Falla

Geodinámica: es una rama de las Ciencias de la Tierra que estudia los agentes o

fuerzas que intervienen en los procesos dinámicos de la Tierra. Se divide

en Geodinámica interna (o procesos endógenos) y Geodinámica externa (procesos

exógenos de la superficie terrestre).

Geoforma: rasgo físico reconocible en la superficie de la tierra, con una forma

propia característica.

Geomecánica: estudio geológico del comportamiento del suelo y rocas. Son las

dos principales disciplinas de la geomecánica mecánica de suelos y mecánica de

rocas.

Geomorfología: ciencia que trata sobre la configuración de la superficie de la

tierra; específicamente el estudio de la clasificación, descripción, naturaleza, origen

y desarrollo de los paisajes actuales y sus relaciones con las estructuras

infrayacentes y la historia de los cambios geológicos registrados en los rasgos de la

superficie.

Geotecnia: aplicación de los métodos científicos y de los principios de ingeniería a

la generación, interpretación y utilización del conocimiento de los materiales y

procesos que ocurran en la corteza terrestre para la solución de problemas de

ingeniería.

Gneiss: roca metamórfica en la que alternan bandas de minerales granulares y

bandas de minerales laminares.

Grieta: discontinuidad en la masa de un material con una separación del orden de 1

mm, o mayor.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencias_de_la_Tierra

http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo

http://es.wikipedia.org/wiki/Roca_(geolog%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_suelos

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_rocas

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_rocas

15

Grietas de desecación: grietas formadas en suelos cohesivos por

efecto de la disminución de su contenido de humedad por debajo del

límite de retracción.

Grietas de tracción: Grietas formadas en la masa del suelo por efecto

de esfuerzos de tracción.

Hidrogeología: ciencia que trata de las aguas subterráneas y con los aspectos

geológicos relacionados con las aguas superficiales y subterráneas.

Índice de calidad de roca, RQD: calificación la calidad de una masa de

roca propuesta por Deere con base en el estado de los núcleos de perforación de

diámetro NX.

Índice de calidad de macizos rocosos para construcción de túneles, Q:

calificación de la calidad de un macizo rocoso para efectos de construcción de

túneles propuesto por el Instituto Geotécnico Noruego Barton et al, 1974).

Macizo de Santander: El basamento del Macizo de Santander está constituido por

rocas metamórficas de edad Precámbrica a Paleozoica, cortadas por cuerpos

intrusivos del Triásico y Jurásico (Goldsmith, 1971). Las rocas metamórficas de este

basamento han sido divididas en tres unidades que de abajo hacia arriba son Neis

de Bucaramanga, Esquistos de Silgará y Ortoneis.

Meteorización: proceso de desintegración y descomposición de un material como

consecuencia de su exposición a la atmósfera, a la acción de agentes químicos, del

agua y de los cambios de temperatura.

Muestra: porción de material que se toma para determinar las características o

propiedades de una parte o de la totalidad del mismo.

Perfil de meteorización: sucesión vertical de tipos de suelo desarrollados in situ en

un punto dado del terreno hasta la masa de roca del sustrato.

Roca metamórfica: término geológico utilizado para designar las rocas derivadas

de otras preexistentes por cambios químicos, mineralógicos o estructurales en

estado esencialmente sólido, en respuesta a cambios de temperatura, presión,

16

estado de esfuerzos de cizalladura o ambiente químico, que tienen lugar en el

interior de la litosfera.

Rumbo: 1. Dirección de una línea medida respecto al norte o sur verdadero. Es

costumbre limitar la medida hasta noventa grados y referirla en términos de la

desviación de la dirección respecto el norteo el sur hacia el este o el oeste: N30E,

S18W, N45W, etc. 2. Dirección de una superficie estructural definida como la

dirección de la línea de intersección de la superficie con un plano horizontal.

Cf.Buzamiento.

17

INTRODUCCIÓN

La descripción y clasificación física y mecánica de un macizo rocoso es de gran

importancia debido a que sobre este se desarrollan obras civiles. Las obras civiles

requieren para su desarrollo, una serie de estudios previos y pruebas de

laboratorio para determinar las características del tipo de roca o material sobre el

cual se construirán. De acuerdo a la magnitud del proyecto, estos estudios se

complementan con geología local o regional, detallando los aspectos de tipo

estructural como fallas o pliegues que puedan afectar directa o indirectamente la

obra.

Este estudio se realizará para poder definir los parámetros geotécnicos de la

Formación Neis de Bucaramanga en inmediaciones del área metropolitana de

Bucaramanga, con el fin de brindar apoyo a la etapa previa a la construcción de

obras civiles que se están generando en esta zona.

La Formación Neis de Bucaramanga es una unidad de rocas metamórficas

cristalinas de edades Precámbrico de alto grado de meteorización que por tener

un protolito sedimentario presenta una ocurrencia intercalada, fuertemente

bandeadas principalmente por minerales como plagioclasas, micas y cuarzo,

sometida en este sector de estudio por deformaciones tectónicas y con distintos

comportamientos denominando como característica principal la fragilidad de esos

materiales. Aflora sobre la vertiente occidental del Macizo de Santander, por ser

un macizo rocoso, presenta un comportamiento geomecánico ante los esfuerzos.

El comportamiento geomecánico lo determinan las características primarias que

posee la roca, en cuanto a la textura, composición, que hacen que en estado

fresco (No meteorizado) tengan una diversidad dureza, resistencia, fracturas,

fallas, pliegues, minerales, etc. Este comportamiento se determinará al realizarle

18

una serie de ensayos de laboratorio a las muestras de roca obtenidas del macizo,

además de una descripción geológica y geomorfológica de la zona.

Los alcances de este estudio incluyen el reconocimiento y la descripción geológica

y geotécnica de la vertiente occidental del Macizo de Santander. También se

clasificará geomecánicamente el macizo rocoso utilizando las metodologías de

System Geological Strength Index (GSI), Rock Mass Rating (RMR), Rock

Tunnelling Quality Index (Q) e índice de calidad de la roca (RQD).

19

1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar la caracterización del comportamiento geológico-geotécnico y clasificación

geomecánica multiparamétrica de las rocas de la Formación Neis de Bucaramanga, sobre

la vertiente occidental del Macizo de Santander (Faja Bucaramanga)

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Realizar ensayos y reconocimientos de campo por medio de descripciones

geológicas y geotécnicas sobre la vertiente occidental del Macizo de Santander.

Describir los rasgos geológicos y geomorfológicos de los materiales ígneo-

metamórficos que conforman las laderas, cortes y canales sobre la vertiente

occidental del Macizo de Santander, adyacentes a las áreas orientales urbanas de

Bucaramanga y Piedecuesta.

Clasificar geomecánicamente el macizo rocoso utilizando las metodologías de



Procesar los resultados de las pruebas realizadas y correlacionarlas con el estudio

realizado por la empresa CONSTRUSUELOS DE COLOMBIA sobre la Comuna 14

(Morrorico).

20

2. MARCO TEÓRICO

2.1 ANTECEDENTES

Los estudios geotécnicos destacan el reconocimiento del terreno permitiendo la

interpretación de los datos obtenidos, que caracterizan los diversos aspectos que

se presentan en la zona de estudio.

Los procesos geodinámicos que afectan la superficie terrestre dan lugar a los

movimientos del terreno de diversas características, magnitud y velocidad. La

acción de la gravedad, debilitamiento progresivo de los materiales debido

principalmente a la meteorización y actuación de otros fenómenos naturales y

ambientales, hacen que los movimientos del terreno sean habituales en el

medio geológico. Estos procesos llegan a construir riesgos geológicos

potenciales y reales que causan daños económicos y sociales afectando las

actividades, construcciones y el bienestar de la humanidad5.

El Neis de Bucaramanga al ser la unidad más antigua del Macizo de Santander se

encuentra afectada por todos los eventos tectónicos y terminales que han afectado

el macizo, el efecto de varios de estos eventos potencialmente pueden aun

observase en las micro estructuras de la unidad. Por esta razón, el proyecto

investigativo propuesto, busca aplicar estudios geotécnicos para evaluar el

comportamiento del macizo rocoso.

A continuación se destacan las siguientes investigaciones sobre el tema:

Barajas y Gómez (2010), la caracterización de familias de diaclasas concluye

que el fracturamiento principal se encuentra definido en planos paralelos a la

falla de Bucaramanga, y otra en dirección al NE, lo que permite identificar

que la zona con mayores densidades de lineamientos se encuentran sobre la

parte baja de la cuenca. El Neis de Bucaramanga y la Cuarzomonzonita de la

corcova, muestran condiciones de alta meteorización y fracturamiento

generando una alta permeabilidad, permitiendo la infiltración y el transporte

5 ORDAZ A. 2011. Evaluación de la factibilidad constructiva en ciudad Sandino, Pinar del Río.

Universidad “Hermanos Saíz Montes de Oca”. Cuba.

21

del agua. Las condiciones de humedad en el área y los abundantes

nacimientos de agua hacen que, sobre la parte alta de la cuenca, se den

zonas de recarga6.

Morales (2009), el presente trabajo corresponde a una caracterización

geotécnica y determinación de ángulos de talud para la futura mina Franke,

ubicada en el distrito de Altamira, en el límite sur de la región de Antofagasta,

52 [km] al noreste de El Salvador. Basado en los estudios realizados para el

proyecto se concluyó: el carácter más preciso de las medidas superficiales

hace que las mediciones sean más exactas y muestren una correlación

cercana al modelo empírico propuesto entre el GSI y RMR. Luego del análisis

probabilístico y utilizando el método de Ritchie para la definición de bermas

de contención para caída de rocas, permitió concluir que los ángulos de talud

se encuentran definidos principalmente por este método7.

Rodríguez (2003), a partir de los estudios realizados para la valoración

geomecánica de las pizarras, pertenecientes a las Formaciones de Casaio y

Rozadais, el comportamiento geotécnico de estos materiales frente a la

actividad extractiva se ha evaluado que las pizarras son difícilmente

excavables con medios mecánicos. Con lo anterior los problemas

geotécnicos de las pizarras ante los distintos tipos de explotaciones (a cielo

abierto o subterráneo) están notablemente condicionados por la disposición

de la anisotropía principal con respecto al eje de las obras, requiriendo la

utilización de distintas medidas correctoras de consolidación y

sostenimiento8.

Siles (2012), concluye que los métodos geotécnicos que se utilizaron

mostraron la composición del material y como este reaccionaria ante las

presiones que pudiera ejercerse en caso de ser conformante del cuerpo de la

presa. Aquí se demostró que el material si cumple con las normativas dadas

6 BARAJAS, A., GÓMEZ, A. 2010. Caracterización hidrogeológica con base en identificación

geomorfológica, litológica y estructural en la cuenca superior del Río Lato, Piedecuesta, Santander. Universidad Industrial de Santander. Facultad de físico – química, Escuela de Geología. 7 MORALES, M. O. 2009. Caracterización Geotécnica y determinación de ángulos de Talud en

Yacimiento Franke. Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Departamento de Ingeniería de Minas. 8 RODRÍGUEZ, M. 2003. Caracterización Geomecánica de materiales pizarrosos del sinclinal de

truchas (León-Orense). Universidad de Ovideo. Departamento de Geología. Tesis Doctoral. España.

22

por las CFE por consiguiente los bancos de materiales estudiados si son

utilizables dentro del ámbito geotécnico9.

Vásquez (2010), Para este proyecto se realizó la caracterización geotécnica

utilizando el RMR, por medio de la cual se estimó las propiedades

geomecánicas y la calidad de macizo rocoso; lo que permitió concluir: el

proceso de profundización de una mina viene acompañado de problemas

inestabilidad de taludes, a veces importantes, es en este sentido en el que el

desarrollo de una caracterización geotécnica del depósito proporcionará un

importante aporte para el conocimiento y desarrollo de las actividades

mineras a futuro10.

9 SILES, R. E. 2012. Estudio Geotécnico de algunos bancos de limo y aluvión para la construcción

del proyecto hidroeléctrico la Yesca, Jalisco – Nayarit México. Período Enero – Diciembre del año 2012. Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica – Geotecnia. 10

VÁSQUEZ, M. J. 2010. Caracterización Geotécnica del Macizo Rocoso Contenido en el sector explotado del Sinclinal La Jagua, Municipio La Jagua de Ibirico – Cesar. Universidad Industrial de Santander.

23

3. GENERALIDADES

3.1 LOCALIZACIÓN Y ACCESO

La zona de estudio se encuentra localizada entre la vía que comunica a

Bucaramanga con Cúcuta (km 10), Floridablanca y Piedecuesta, sobre la zona

occidental, al este de la falla de Bucaramanga. En esta zona, el Neis de

Bucaramanga aflora en tres fajas, se extiende hacia el norte, con una ancha zona

de contacto, hasta el Batolito de Rionegro. Hacia el noreste, está cubierta por las

rocas metamórficas de grado más bajo de la Formación Silgará. El lado oriental,

está limitado por el Batolito de Santa Bárbara y termina en punta hacia el sur entre

este batolito y la falla de Bucaramanga en el área de Cepitá, donde aparece al

oeste de la misma falla11.

Figura 1. Localización regional de la zona de estudio

Fuente: Autor

11

WARD, D. E., GOLDSMITH, R., JIMENO V., A., CRUZ B., J., RESTREPO, H. y GÓMEZ R., E, op. cit., p. 36.

Figura 2. Localización geográfica de la zona de estudio con las respectivas estaciones.

Fuente. Google earth

Las vías de acceso para las zonas son:

1- Km 7 Vía Piedecuesta – Bucaramanga, se ubica el instituto colombiano del petróleo – ICP donde se encuentra un acceso hacía la Vereda el Limonal y la vía a los Ermitaños (Figura 3).

2- Km 4 vía Piedecuesta – Bucaramanga, se ubica el acceso hacía la Vereda la Mata. (Figura 4)

3- Vía que comunica la Ecoposada Montefiore con el casco urbano de Floridablanca a 8Km, pasando por la veredas la Carbonara, Alsacia, Malabar y Guarguatí. (Figura 5)

4- Vía que comunica el Barrio Altos del Jardín con Altos de Cabecera, donde se ubica el Edificio Majestic de la Constructora Fenix. (Figura 6)

5- Vía que Comunica Bucaramanga – Cúcuta, sector Comuna 14 (Morrorico). (Figura 7)

Figura 3. Vía Piedecuesta Km7, comunica con la Vereda el Limonal y los Ermitaños


Instituto Colombiano

del Petróleo - ICP

Vía Ermitaños

Vía Vereda el

Limonal

26

Figura 4. Vía Piedecuesta Km 4, comunica con la Vereda la Mata


Figura 5. Vía que comunica Floridablanca con la Ecoposada Montefiore


Vía Vereda La

Mata

Ecoposada

Montefiore Vereda Malabar

27

Figura 6. Vía que comunica los Barrios Altos de Cabecera y Altos de Jardín


Figura 7. Vía que comunica Bucaramanga – Cúcuta. Sector Comuna 14 Morrorico.


Altos del Jardín

28

3.2 TOPOGRAFÍA

La topografía de Bucaramanga es en promedio un 15% plana, 30% ondulada y el restante 55% es quebrada, se destacan tres grandes cerros a lo largo del territorio: Morrorico, Alto de San José y El Cacique12(tomado de alcaldía).

Figura 8. Perfil de elevación de la topografía del área de estudio con estaciones


3.3 CLIMATOLOGÍA

Bucaramanga tiene una temperatura media de 23°C (30°C max y 15°C min) y su

precipitación media anual es de 1,041mm. Hay dos épocas lluviosas, entre Marzo-

Mayo (130mm/mes) y Septiembre-Noviembre (120mm/mes). Los meses secos del

año son Diciembre y Enero con una precipitación media de 58mm/mes.

La climatología para el Municipio de Floridablanca, el clima del municipio es

catalogado como cálido moderado, con una temperatura promedio de 23 ºC, con

dos periodos lluviosos y dos secos: el lluvioso comprende los meses de marzo,

12

Informe Ambiental del Municipio de Floridablanca, vigencia 2011. Contraloría Municipal de Floridablanca.

29

abril y mayo, para la primera época, y septiembre, octubre y noviembre para la

segunda. Las épocas secas están determinadas por los meses de diciembre,

enero y febrero y los meses de junio, julio y agosto13.

La temperatura del Municipio de Piedecuesta es característica del clima tropical,

varía de ardiente a cálida o fría, dependiendo de la altitud. El municipio presenta

clima cálido en las cuencas bajas de los ríos Manco, Umpalá, Oro y en el Cañón

del Chicamocha, templado en las laderas del Macizo de Santander

correspondiente a las microcuencas medias de las principales corrientes y a la

Mesa de Jéridas y parte alta de las microcuencas respectivamente, frío y páramo

en los nacimientos de las principales corrientes hacia el Páramo de Berlín,

predominando el clima templado con temperatura media de 23 grados14.

4. MARCO GEOLÓGICO

4.1 SISMOTECTÓNICA REGIONAL

Santander se encuentra ubicado en la zona de confluencia de dos placas, Caribe y

suramericana. La zona de estudio se encuentra en el Bloque Andino, haciendo

parte de la cordillera Oriental, según el esquema de tectónico de Clavijo et al.

(1993; en Royero y Clavijo, 2001). Los afloramientos rocosos analizados en este

estudio se ubican en la vertiente occidental del macizo de Santander,

específicamente en la unidad litoestratigráfica más antigua del AMB, Neis de

Bucaramanga (p€b) de edad Precámbrico, cuyo origen es ígneo-metamórfico,

conformado por neises, esquistos, granulitas, migmatitas y pequeños intrusivos de

composición granitoide o granitos extravados (Reyes, 1995)15.

Al macizo de Santander también lo conforman stocks de composición ácida de

Edad Jurásico y Triásico, cuyo borde tiene una dirección estructural noroeste-

13

Informe Ambiental del Municipio de Floridablanca, vigencia 2011. Contraloría Municipal de Floridablanca. 14

Plan de Desarrollo 2012-2015, Alcaldía Muncipal de Piedecuesta. 15 Reyes M., G. A., y Alvarez, M. I. (2007). Bucaramanga. En libro entorno natural de 17 ciudades

de Colombia. Michel Hermelin, editor. Sociedad Colombiana de Geología – Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Fondo Editorial EAFIT. Medellín, julio de 2007, p. 89-116.

30

sureste por el sistema de Fallas de Bucaramanga-Santa Marta, SFBS (adaptado

de Ingeominas, 2001). Estructuralmente, el macizo de Santander, es un bloque

levantado limitado al oeste por la falla Bucaramanga - Santa Marta y al este por el

sistema de fallas Pamplona – Cubogón – Mercedes.

Falla Bucaramanga - Santa Marta es considerada un sistema de fallas de rumbo

con movimiento sinestral, cuyo desplazamiento es calculado de 100 a 110 km,

tiene una componente vertical importante, que hace que esta falla se comporte en

algunos sectores como inversa y en su extremo meridional aún de cabalgamiento

por flexión de la falla16.

Sistema de fallas Pamplona – Cubogón – Mercedes se extiende desde el norte y

continúa con dirección sur a sur-suroeste al oeste de Pamplona, para terminar en

la de Morro Negro. El ortoneis pre-devónico en el este se encuentra en contacto

con una franja angosta de rocas del Cretáceo que incluye hasta la Formación La

Luna, en el oeste. La arenisca de la Formación Aguardiente constituye un risco

central sobresaliente a lo largo de esta franja. Más allá en el extremo sur, la falla

atraviesa el Plutón del granito de Durania y a continuación sirve de límite entre

éste y la Formación Silgará en el oeste. Al sur de una falla de rumbo noreste, la

Falla de Pamplona atraviesa nuevamente el granito de Durania hasta su

terminación en la Falla de Morro Negro17.

4.1.1 SISMICIDAD

De acuerdo al catálogo de sismicidad del Servicio Geológico Colombiano, para los Municipios de Bucaramanga, Florida y Piedecuesta, en el período comprendido entre Agosto de 2004 y Agosto de 2010 se tiene la siguiente información:

16

ABRIL, E.G., (2010). Macizos rocosos. Cátedra de Geotecnia I, Cuadernos Didácticos de Geotecnia. Laboratorio Area Geotecnia (GeoLab), Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Universidad Nacional de Córdoba. Córdoba, Argentina – Serie I – No 3. 17

Boinet, 1989, citado por Royero y Clavijo et al. 2001:49, Mapa Geológico Generalizado Departamento de Santander.

31

Tabla 1. Magnitud máxima y mínima en Bucaramanga

Fuente: Autor

Tabla 2. Magnitud máxima y mínima en Floridablanca

Fuente: Autor

Tabla 3. Magnitud máxima y mínima en Piedecuesta

Fuente: Autor

Según esta información, se concluye que la zona de estudio presenta una actividad sísmica frecuente con un total de 689 sismos en los últimos 10 años, donde el área más afectada corresponde a Piedecuesta ya que en ella se han presentado 525 sismos, 5 veces mayor al número de los Municipios de Bucaramanga, Floridablanca y donde las magnitudes.

122.8

No. TOTAL DE

SISMOS

73

VALORPROFUNDIDAD

(Km)

FECHA

(aaaa/mm/dd)

HORA UTC

(hh:mm:ss)

1 8/12/2012 0:53:28 -73.04 7.168 32.2MAGNITUD

MÍNINA (MI)

MAGNITUD

MÁXIMA (MI)

MUNICIPIO

BUCARAMANGA

LONGITUD

(Grados)

LATITUD

(Grados)

3.1 4/29/2007 13:13:53 -73.148 7.156

148.2

No. TOTAL DE

SISMOS

91

VALORPROFUNDIDAD

(Km)

FECHA

(aaaa/mm/dd)

HORA UTC

(hh:mm:ss)

0.7 2/27/2014 10:15:31 -73.12 7.07 0MAGNITUD

MÍNINA (MI)

MAGNITUD

MÁXIMA (MI)

MUNICIPIO

FLORIDABLANCA

LONGITUD

(Grados)

LATITUD

(Grados)

3.2 2/28/2009 7:35:54 -73.147 7.001

154.5

No. TOTAL DE

SISMOS

525

VALORPROFUNDIDAD

(Km)

FECHA

(aaaa/mm/dd)

HORA UTC

(hh:mm:ss)

1 6/18/2010 5:09:36 -72.974 6.891 148MAGNITUD

MÍNINA (MI)

MAGNITUD

MÁXIMA (MI)

MUNICIPIO

PIEDCUESTA

LONGITUD

(Grados)

LATITUD

(Grados)

4.5 6/11/2008 14:43:13 -73.142 6.909

Figura 9. Mapa de valores: A) Valores para Aa. B) Valores para Av.

Fuente. NSR-10

A B

Figura 10. Zona de amenaza sísmica aplicable a edificaciones para la NSR-10 en función de Aa y Av

Fuente. NSR-10

34

Los movimientos sísmicos de diseño se definen en función de la aceleración pico

efectiva, representada por el parámetro Aa y de la velocidad pico efectiva

representada por Av, para una probabilidad del 10% de ser excedidos en un lapso

de cincuenta años.

Según el mapa de zonificación aplicable a edificaciones para la NSR-10 en función

de Aa y Av la zona de estudio corresponde a una zona de amenaza sísmica alta,

tanto que los valores de Aa y Av corresponden a 0.25.

Según el Apéndice A-4 de la NSR-10, con los valores de aceleraciones Aa, Av, Ae y Ad y la definición de la zona de amenaza sísmica para los municipios colombianos, los valores de Aa y Ad que expresan la amenaza sísmica para los lugares de estudio determinados son:

Tabla 4. Valores de Aa y Ad

ZONA Aa (G) Ad (G)

Bucaramanga 0.25 0.09

Floridablanca 0.25 0.08

Piedecuesta 0.25 0.07 Fuente: Autor

4.2 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Y GEOLOGÍA LOCAL

Estructuralmente el Macizo de Santander es un bloque levantado limitado al oeste

por la falla Bucaramanga - Santa Marta y al este por el sistema de fallas Pamplona

– Cubogón – Mercedes.

Figura 11. Formación Neis de Bucaramanga, ubicación sondeos y estaciones de campo.

Fuente: Ingeominas (2000)

Basado en la información que se encuentra en el cuadrángulo H-12 del

Ingeominas (2000) el área de estudio se destaca por presentar micro-plegamiento

36

y fallas locales debido a los esfuerzos que se generan por la Falla de

Bucaramanga – Santa Marta. En el sector de Piedecuesta se observan en mayor

proporción este tipo de estructuras, donde muestran como la roca metamórfica se

ve afectada por el alto índice de meteorización en la zona y se ve el proceso de

degradación consecuente a los cambios climáticos a los que se ven sometidos la

mayoría de afloramientos analizados. Hacía la vereda el limonal cerca al

gasoducto promioriente en la parte más superficial se observa suelo residual con

vestigios de roca metamórfica, debido a las estructuras que se forman a raíz del

contenido mineralógico que la zona expone en su parte más somera. Es

característico el cambio de textura y de estructura que muestra la roca, en la figura

12 se observa como el comportamiento de la roca varia debido a la línea de falla

que se observa la cual genera un alto índice de diaclasamiento en donde en este

sector la orientación preferencial en el rumbo NW y buzando al NE, mientras que

para la vía de los Ermitaños la roca presenta mayor índice de meteorización y por

esta razón el patrón de diaclasamiento es aleatorio ya que se está formando no

solo lineamiento de falla sino que además tectónicamente se forman micro

plegamientos que se ven afectados por la alteración de minerales y por la

presencia de rocas metamórficas denominadas esquistos micáceos con alto

contenido de biotitas y posibles intrusiones ígneas con alto contenido de cuarzo

con textura fanéritica las cuales se presentan como venas de espesores mínimos

entre 2 a 5 cms para la parte más baja de la figura 13.

Fuente: Autor

Figura 12.Línea de Falla donde se presenta roca metamórfica con alto grado de fracturamiento

37

Fuente: Autor

Las litologías predominantes en el área de se encuentran: neis cuarzo

feldespático biotítico, de grano medio a grueso, compuesto por cuarzo

(35%), feldespato potásico (15%), plagioclasa de tipo oligoclasa (30%) y

Biotita (20%), cuando se encuentra biotita > 20% se clasifica como neis

cuarzo feldespático biotítico; neis anfibólico, el cual presenta bandas de

color verde oscuro alternado con bandas blancas de cuarzo y feldespato

potásico y/o plagioclasa y está compuesto por hornblenda (40%), cuarzo

(10%), plagioclasa (12%) y feldespato potásico (30%).

Sector Piedecuesta: la morfología de esta zona presenta pendientes de altas a

moderadas con afloramientos de poca altura caracterizados por mostrar alto grado

de meteorización con contenido de minerales ferruginosos los cuales cubren en su

mayoría los planos de fracturas destacados en el sector. Algunos segmentos de

roca muestran meteorizaciones variables entre alta a moderada considerando de

esta forma la alteración de minerales como micas algunas transformándose a

minerales máficos. En la parte superior de los afloramientos es observable un

espesor de capa de materia orgánica entre 20 a 50 cms y después de esta es

notorio observar la roca madre donde muestra los vestigios de Neis Cuarzo

Feldespático Biótitico y Esquisto Micáceo. Hacía el sector de la vereda el Limonal

muestra ser un Neis Anfibolítico principalmente y el cual presenta una resistencia

Figura 13. Falla Inversa donde se observa el plegamiento de la roca metamórfica

38

moderada con lo que respecta a las demás muestras ensayadas. Además cabe

resaltar que la roca presenta venas y vetillas de Cuarzo lechoso de espesores

entre los 5mm hasta los 15 cm, posiblemente por las deformaciones que se

observan del material y permitiendo la intrusión de este tipo de mineralización en

la zona.

Figura 14. Muestras de Campo sector de Piedecuesta. a) Muestra 1, b) Muestra 2, c) Muestra 3, d) Muestra 4, e) Muestra 5, f) Muestra 6, g) Muestra 19, h) Muestra 20, i)

Muestra 21, j) Muestra 22, k) Muestra 23, l) Muestra 25

Fuente: Autor

Sector vía Cúcuta: al realizar el estudio en este sector, se observa una roca con

mejores características mineralógicas donde se destacan por su tonalidad

minerales más maficos posiblemente las micas han alterado anfíbol u hornblenda,

por esta razón la roca metamórfica es denominada Neis Anfibólitico. La morfología

39

de la zona corresponde a montañas de pendientes altas con abundante

vegetación. Aunque para el sector de cabecera de llano donde se realizó una

estación definida como parte del Neis, fue notorio el desgaste del material debido

al alto índice de humedad de esta zona, pues se encuentra ubicado en lo que

posiblemente se pueda denominar como reserva natural. Cerca de este

afloramiento pasa la quebrada la iglesia aproximadamente a 200m, donde se

observa la intervención de esta cañada, el entorno muestra árboles como el

Bambú, Caracolí y Lecheros. Hacia el Km 6+ 800m vía Cúcuta se encontró una

intrusión ígnea que atraviesa el afloramiento con una dirección N 80° E / 30° SE,

descrita como Cuarzo Monzonita.

Figura 15. Muestras de Campo Vía Cúcuta (Sector Morrorico). a) Muestra 8, b) Muestra 9, c) Muestra 10, d) Muestra 11, e) Muestra 12, f) Muestra 13, g) Muestra 14,

h) Muestra 15, i) Muestra 16, j) Muestra 17, k) Muestra 18.

Fuente: Autor

40

4.3 MARCO GEOMORFOLÓGICO

Santander es uno de los departamentos más montañosos del país y gran parte de

su territorio corresponde a la Cordillera Oriental, donde el relieve es escarpado a

moderado; sin embargo en su extremo occidental posee una amplia zona baja y

plana. El departamento de Santander está representado por dos grandes regiones

naturales como son la Cordillera Oriental y el Valle Medio del Magdalena (IGAC,

1999) cuyas características geomorfológicas muestran contrastes bien marcados.

El área de estudio está conformada por macrounidades de montaña media y

montaña baja. Estas macrounidades cubren gran parte de la zona de estudio y se

encuentra en los Municipios de Bucaramanga, Floridablanca y Piedecuesta.

Figura 16. Morfología de montaña media donde se especifican las estaciones de campo

Fuente: Google Earth

41

Figura 17. Morfología de montaña baja donde se especifican las estaciones de campo


Así mismo, el área de estudio está conformada por un gran abanico aluvial que

cubre diferentes niveles de terrazas formadas por los ríos Frío y de Oro.

Las tres zonas estudiadas en este trabajo están conformadas

geomorfológicamente así:

Tabla 5. Geoformas características de la zona de estudio

ZONA GEOFORMAS

Morrorico Lomos

Pendientes inclinadas

Floridablanca

Planicie de inundación

Abanicos torrenciales menores

Nichos en rocas metamórficas

ZONA GEOFORMAS

Lomos

Cimas y colinas tectónicas

Piedecuesta

Cimas y colinas tectónicas

Planicie de inundación

Abanicos torrenciales menores

Pendientes inclinadas Fuente: Autor

Figura 18. Geomorfología del área metropolitana y sectores adyacentes

Fuente: INGEOMINAS

43

5. MARCO REFERENCIAL

5.1 CARACTERIZACIÓN DE MACIZOS ROCOSOS

La necesidad de construir túneles llevó a los ingenieros a buscar una forma

práctica de evaluar la calidad de la roca a intervenir desde el punto de vista

ingenieril.

Diferentes criterios, todos ellos provenientes de expertos de indiscutible

trayectoria, dieron como resultante una serie de métodos de evaluación y

valoración:

Tabla 6. Clasificación de macizo rocoso

MÉTODOS DE CLASIFICACIÓN DE MACIZOS ROCOSOS

MÉTODOS

CUALITATIVOS

Terzaghi (1946)

Lauffer (1958)

MÉTODOS

CUALITATIVOS-

CUANTITATIVOS

Deer "RQD" (1941)

Bieniawski "RMR"(1973-1989)

Barton, Liem y Lunde "Q" (1974)

Jacobs Assoc. "RSR" (1984)

OTROS GSI

Fuente: Geotecnia I

La necesidad de unificar criterios llevó a la comparación de los métodos más

conocidos y a establecer entre ellos equivalencias, lo cual permitió en cierta

manera uniformar la concepción de la calidad de los macizos rocosos o al menos

poder efectuar calibraciones más adecuadas.

44

5.1.1 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA

La clasificación geotécnica de un macizo rocoso provee comparaciones masivas

de la roca e indica algunas características del comportamiento en una manera

contabilizada. Esta clasificación se usa para predecir el comportamiento masivo de

la roca en un área, permitiendo planificar y diseñar cualquier tipo de obra. Sigue

diferentes líneas según el autor.

5.1.1.1 Terzaghi (1946)

Para Terzaghi esta clasificación se realiza mediante las características o categoría

que presenta el macizo rocoso:

Roca intacta: Sin diaclasas, rotura por roca intacta, “descascaramiento”

luedo de las voladuras.

Estratificada: Estrato con baja resistencia en los límites.

Moderadamente fisurada: Los “bloques” entre diaclasas intertrabados. No

requiere sostenimiento lateral.

Fragmentada y fisurada: Bloques mal intertrabados. Sostenimiento en

paredes.

Triturada: Fragmentos pequeños, tamaño de arena.

Descompuesta: Porcentaje alto de partículas arcillosas

Roca con hinchamiento: Minerales arcillosos (montmorillonita) con

capacidad de hinchamiento18.

5.1.1.2 RQD Índice de calidad de la roca (Deere 1967) Según Deere (1967), la estimación de calidad del macizo rocoso se calcula por

medio del RQD o índice de calidad de la roca, a partir de piezas de rocas intactas

mayores a 10 cm recuperadas por corrida19.

18

Terzaghi, K., Proctor, R. V. and White, T. L., "Rock Tunneling with Steel Supports," Commercial Shearing and Stamping Co. (1946). 19

Deere, D U, Hendron, A J, Patton, F D & Cording, E J (1967). "Design of surface and near surface constructions in rock", Proc. 8th U.S. Symp. Rock Mechanics, ed. Fairhurst, publ. AIME,

New York, (237-302).

45

Figura 19. Concepto de medición del RQD

Fuente. Deere (1967)

Cuando se trata de un macizo rocoso, como es el caso de este proyecto, el RQD

se estima por la cantidad de fisuras contenidas en la unidad de volumen, en la que

la cantidad de juntas por metro cúbico, en cada sistema se suman.

RQD = 115 – 3.3 Jv

RQD = 100 para jv < 4.5

donde Jv: cantidad total de juntas o fisuras por M3

Deere propuso la siguiente relación entre el valor numérico RQD y la calidad de la roca desde el punto de vista en la ingeniería:

∑ piezas de núcleo ≥ 10 cm RQD = X 100% Medida total del núcleo

46

Tabla 7. Índice de calidad de Deere

RQD Calidad de la Roca

< 25% Muy mala

25-50% Mala

50-75 Regular

75-90% Buena

90-100% Excelente Fuente. Deere (1967)

5.1.1.3 Rock Mass Rating (RMR) Bieniawski 1989

Otro parámetro de gran importancia es el RMR (Bieniawski, 1989), que consiste

en un conjunto de parámetros que incluyen:

Resistencia a la compresión simple de la roca intacta

RQD

Espaciamiento de discontinuidades

Condición de las discontinuidades

Condiciones de agua subterránea

Orientación de discontinuidades

A estas condiciones se les da un determinado valor o puntaje, el cual indica que

para puntajes bajos, las condiciones de la roca serán malas, mientras que para

puntajes altos, la roca presentará mejores condiciones de dureza y resistencia20.

20

Bieniawski, Z.T. 1989. Engineering rock mass classifications. New York: Wiley.

47

Tabla 8. Resistencia a compresión simple

Fuente. Bieniawski 1989

Tabla 9. Porcentaje de RQD


Tabla 10. Espaciamiento de discontinuidades


48

Tabla 11. Condiciones de las discontinuidades


Tabla 12. Parámetros de las condiciones de discontinuidades basadas en la tabla 10


49

Tabla 13. Condición de Agua Subterránea


Tabla 14. Condiciones para la orientación de discontinuidades


Tabla 15. Categorías de clasificación de RMR


50

Tabla 16. Características resistentes del macizo rocoso


5.1.1.4 Rock Tunnelling Quality Index – Sistema “Q”

El sistema “Q” desarrollado por el NGI (Instituto Geotécnico Noruego), basado en

casos históricos en Escandinavia, Barton y otros (1974); combina los siguientes

parámetros:

Valores numéricos entre 0.001 y 1000

donde: RQD (Deere)

Jn: índice de diaclasado (n° de familias de discontinuidades)

Jr: índice de rugosidad de las discontinuidades

Ja: índice de alteración de las discontinuidades

Jw: factor de reducción por presencia de agua

SRF: factor de reducción por tensiones

Representa “crudamente” el tamaño de los bloques presentes

Q = RQD x Jr x Jw Jn Ja SRF

51

Representa rugosidad y características de resistencia al corte de las diaclasas (paredes y/o relleno)

Representa las tensiones activas, presión de agua y estado tensional para distintos tipos de macizos encontrados durante la excavación21.

Tabla 17. Índice de diaclasado (Jn)

Fuente. Barton 1974

Tabla 18. Índice de rugosidad (Jr)

Fuente. Barton 1974

21

INSTITUTO GEOTECNICO NORUEGO (NGI) [En línea] http://www.ngi.no/en/

52

Tabla 19. Índice de alteración (Ja)

Fuente. Barton 1974

Tabla 20. Coeficiente reductor por presencia de agua (Jw)

Fuente. Barton 1974

Tabla 21. Factor de reducción por tensiones (SRF)

Fuente. Barton 1974

53

Tabla 22. Calidades según el sistema Q

Fuente. Barton 1974

5.1.1.5 Geological Strength Index (GSI)

El GSI, que proporciona un sistema para estimar la disminución de la resistencia

que presentaría un macizo rocoso con diferentes condiciones geológicas y se

obtiene de la combinación de 2 parámetros geológicos fundamentales, la

estructura del macizo rocoso y la condición de las discontinuidades22.

22

HOEK E. (2007) "Practical Rock Engineering". Chapter 11, pp. 50

54

Tabla 23. Cálculo del GSI

Fuente. Hoek E. 20007

55

Tabla 24. Criterio generalizado de Hoek-Brown

Fuente. Hoek E. 2007

56

5.1.1.6 ASPECTO GEOTÉCNICO

Para el planteamiento del diseño de obras de control de la erosión en un talud debe realizarse un análisis muy completo de las condiciones geológicas, geotécnicas, hidrológicas y ambientales que permitan tener un conocimiento completo del comportamiento del talud después de construido23. En esta parte del proyecto se implementan algunos conceptos de las obras de ingeniería que se deben aplicar para los taludes estudiados con la finalidad de mejorar la estabilidad en el área tratada. Se conoce que el diseño de un talud debe incluir como mínimo los siguientes elementos:

a. Diseño de la forma del talud, pendiente, bermas, etc. b. Diseño de las obras de manejo de aguas de escorrentía c. Diseño de las obras de protección de la superficie del terreno.

(Bioingeniería o recubriemientos) d. Diseño de las obras de control geotécnico (subdrenajes, muros y otros

sistemas de estabilización que se requieran) Para este ítem se planteó un aspecto de acuerdo a los análisis presentados en el alcance y algunos conocimientos adquiridos durante el desarrollo de la especialización para los afloramientos estudiados, donde la principal causa de erosión que se logra interpretar es la presencia de aguas lluvias que intervienen directamente de manera negativa, por esta razón en ciertos casos es necesario pensar en realizar algunas obras de estabilización que pueden llegar a mitigar los efectos producidos por la erosión.

Diseño del talud: Para el diseño de la pendiente del talud se debe analizar a detalle las condiciones de litología, estructura y meteorización de los materiales constitutivos del talud. Para decir el valor de la pendiente y la forma se debe realizar un juicio en conjunto, analizando la influencia de todos los factores.

Diseño de las obras de manejo de aguas de escorrentía: para este caso se deben tenerse en cuenta las características de las lluvias, las áreas aferentes, la topografía y las características de la geología, infiltración y erosionabilidad de los suelos. Es importantes que sean diseñadas con

23

Suaréz, Jaime. Geotecnología S.A.S. Erosion.com.co. Capítulo 10: Control de erosión en taludes y obras de ingeniería.

57

secciones y pendiente suficientes que impidan la concentración de aguas que puedan inducir la formación de cárcavas de erosión.

Diseño de protección de la superficie del talud: para la protección de superficie del talud se emplea generalmente la vegetación pero en algunos casos se requiere la construcción de otro tipo de recubrimientos, especialmente cuando no es posible garantizar el establecimiento y mantenimiento de la cobertura vegetal. Los principales problemas que dificultan la formación de una buena cobertura vegetal son: Acidez del suelo, Falta de humedad, Pendientes excesivas en grandes alturas, Falta de nutrientes y Presencia de sal.

Diseño de las obras de control geotécnico: para generar este tipo de obras se tiene en cuenta diferentes aspectos. La estabilización de cárcavas incluyen obras para el control de escorrentía, control del fondo de la cárcava y protección de la superficie del talud. El control de erosión durante la construcción de obras de ingeniería genera problemas graves de erosión y producción de cantidades muy grandes de sedimentos. Protección de los taludes de las carreteras requieren grandes cortes y grandes terraplenes con modificaciones sustanciales de la topografía y la eliminación de la cobertura vegetal protección natural. Protección de derechos de vía de oleoductos y gasoductos requieren de la conformación de un derecho de vía DDV a lo largo del cual se colocan ductos, tanto enterrados como expuesto sobre la superficie.

De acuerdo a los afloramientos estudiados se determinaron las siguientes descripciones:

58

Figura 20. Talud conformado mediante corte para la construcción de vía

Fuente: Autor

Se observa un talud conformado mediante corte para la construcción de la vía, no presenta alguna protección quedando expuesto directamente a todos los factores de meteorización ambiental, en la parte superior del talud el agua de escorrentía es favorable para el talud ya que a un costado se presenta drenaje natural y no afecta directamente el escarpe, se presenta un mayor contenido de suelos que bloques de rocas generando por esto sedimentos hacia la pata del talud. Se presenta caídos de bloques y formación de surcos de erosión con pendientes fuertes de hasta 70 grados, vegetación no es favorable por presentarse minerales como cuarzo que generan ácidos desfavorables para la reforestación. Para el afloramiento a continuación se presenta con varias fracturas, pero se observa con buzamientos favorables para la vía presente, se tienen discontinuidades de mínimo espaciamiento que aún con pendientes tan altas (70 grados) no son críticas , se observa que el drenaje es favorable para el talud ya que las pendientes en la parte superior son conducidas hacia la quebrada existente, debido a la alta meteorización que presenta se originan caídos de bloques de roca pero de tamaño menor, al ser un talud de poca altura no se presentan situaciones críticas para la afectación de la vía ya que adicional a eso posee un roca que a pesar de estar meteorizada tiene una resistencia alta.

59

Figura 21. Talud con alto índice de diaclasamiento

Fuente: Autor

En el afloramiento siguiente ubicado en el municipio de Piedecuesta se observa que se originan surcos de erosión debido a las aguas lluvias que caen directamente sobre el talud que a su vez genera sedimentos que se están acumulando en la parte inferior con posibilidades futuras de afectación a la vía presente, al no presentar una inclinación uniforme del talud se observan fragmentos de rocas que pueden originar pequeños caídos de rocas, aunque el buzamiento es favorable no deja de ser críticos los caídos ya que es alta la meteorización por exposición directa del agua y el sol principalmente.

60

Figura 22. Talud donde se presentan surcos

Fuente: Autor

Estos afloramientos en general ubicados en el municipio de Piedecuesta, presentan buzamientos que favorecen la durabilidad de la vía en el sentido que no se presentan con facilidad a pesar de la meteorización y exposición directa deslizamientos, caídos u otros tipos de erosión. En el afloramiento que se presenta, se observa con material muy meteorizado y a pesar de esto tiene buen comportamiento de estabilidad, no se presentan planos definidos de falla, ni estratificación que puedan llegar a presentar caídos de gran escala, en algunos sectores se presentan desprendimientos de material por los cambios de clima que humedece los bloques de roca meteorizada y la presencia del sol hace que se sequen y contraigan para que posteriormente se desprendan hacia la vía, se observa también que la presencia de cuarzo en el talud y al estar fracturado generan más desprendimientos, en cuestión del drenaje es favorable en cuestión que el agua de escorrentía no circula por el talud, ésta es llevada a un drenaje natural aledaño a la zona.

61

Figura 23. Talud conformado mediante corte para vía (Vereda la Mata)

Fuente: Autor

En conclusión se tiene que a pesar de presentar la mayoría de los afloramientos

analizados fracturas, varias familias de diaclasas y alta meteorización, la

formación neis de Bucaramanga es una roca metamórfica con buena resistencia

que presenta diferentes grados de meteorización, buzamientos favorables para la

vía existente y exposición que presentan los afloramientos ante agentes naturales,

condiciones de drenaje, obras aledañas hacen que las condiciones de estabilidad

no se comporten críticas y puedan ser mitigadas o controladas mediante obras de

control de erosión básicamente en las condiciones de drenaje que se presenten en

cada uno de estos.

62

6. DISEÑO METODOLÓGICO

En la etapa del proyecto investigativo, se sustenta el proceso que se llevó acabó

en la ejecución de cada fase propuesta, como se presentan a continuación:

6.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN

Para la realización de este proyecto se utilizaron diferentes métodos de

investigación, como son investigación descriptiva, exploratoria o de campo y

experimental.

63

6.1.1 INVESTIGACIÓN DESCRIPTIVA

En este tipo de investigación lo que se estudia consiste, fundamentalmente, en caracterizar un fenómeno o situación concreta indicando sus rasgos más peculiares o diferenciadores. El objetivo de la investigación descriptiva consiste en llegar a conocer las

situaciones, costumbres y actitudes predominantes a través de la descripción

exacta de las actividades, objetos, procesos y personas. Su meta no se limita a la

recolección de datos, sino a la predicción e identificación de las relaciones que

existen entre dos o más variables. En este tipo de investigación se recogen los

datos sobre la base de una hipótesis o teoría, se exponen y resumen la

información de manera cuidadosa y luego se analizan minuciosamente los

resultados, a fin de extraer generalizaciones significativas que contribuyan al

conocimiento24.

Para este proyecto se utilizó este tipo de investigación ya que fue necesario

identificar parámetros geotécnicos que definen el comportamiento del macizo

rocoso del Neis de Bucaramanga.

6.1.2 INVESTIGACIÓN EXPLORATORIA

Es aquella que se efectúa sobre un tema u objeto desconocido o poco estudiado,

por lo que sus resultados constituyen una visión aproximada de dicho objeto, es

decir, un nivel superficial de conocimiento. Este tipo de investigación, de acuerdo

con Sellriz (1980) pueden ser:

a) Dirigidos a la formulación más precisa de un problema de investigación , dado

que se carece de información suficiente y de conocimiento previos del objeto de

estudio , resulta lógico que la formulación inicial del problema sea imprecisa. En

este caso la exploración permitirá obtener nuevo datos y elementos que pueden

conducir a formular con mayor precisión las preguntas de investigación.

b) Conducentes al planteamiento de una hipótesis: cuando se desconoce al objeto

de estudio resulta difícil formular hipótesis acerca del mismo. La función de la

24

HERNÁNDEZ SAMPIERI, R., FERNÁNDEZ COLLADO, C. Y BAPTISTA LUCIO, P. 2000. Metodología de la investigación. Mc Graw Hill. México. Segunda Edición.

64

investigación exploratoria es descubrir las bases y recabar información que

permita como resultado del estudio, la formulación de una hipótesis. Las

investigaciones exploratorias son útiles por cuanto sirve para familiarizar al

investigador con un objeto que hasta el momento le era totalmente desconocido,

sirve como base para la posterior realización de una investigación descriptiva,

puede crear en otros investigadores el interés por el estudio de un nuevo tema o

problema y puede ayudar a precisar un problema o a concluir con la formulación

de una hipótesis25.

En la realización de este proyecto se aplicó la investigación exploratoria durante la

fase de campo, donde los afloramientos pertenecientes al Neis de Bucaramanga

en 3 zonas: Vía Bucaramanga-Pamplona, hasta el kilómetro 9, Floridablanca y

Piedecuesta. Durante la visita a campo se registraron las características

geomecánicas de cada afloramiento, se tomaron muestras de mano para su

posterior análisis en laboratorio y se realizó un análisis en cuanto a la

Geomorfología de la zona.

6.1.3 INVESTIGACIÓN EXPLICATIVA

Se encarga de buscar el porqué de los hechos mediante el establecimiento de

relaciones causa-efecto. En este sentido, los estudios explicativos pueden

ocuparse tanto de la determinación de las causas (investigación postfacto), como

de los efectos (investigación experimental), mediante la prueba de hipótesis. Sus

resultados y conclusiones constituyen el nivel más profundo de conocimientos.

La investigación explicativa intenta dar cuenta de un aspecto de la realidad,

explicando su significatividad dentro de una teoría de referencia, a la luz de leyes

o generalizaciones que dan cuenta de hechos o fenómenos que se producen en

determinadas condiciones.

Dentro de la investigación científica, a nivel explicativo, se dan dos elementos:

- Lo que se quiere explicar: se trata del objeto, hecho o fenómeno que ha de

explicarse, es el problema que genera la pregunta que requiere una explicación.

25


65

- Lo que se explica: La explicación se deduce (a modo de una secuencia hipotética

deductiva) de un conjunto de premisas compuesto por leyes, generalizaciones y

otros enunciados que expresan regularidades que tienen que acontecer. En este

sentido, la explicación es siempre una deducción de una teoría que contiene

afirmaciones que explican hechos particulares26.

La fase final de este proyecto se basa en la investigación explicativa y esta se da

por medio de los resultados de laboratorio y el análisis bajo los diferentes métodos

de clasificación de macizos rocosos.

7. ANÁLISIS DE DATOS

7.1 ALCANCES

En el proyecto que se planteó con fines investigativos se quiere dar a conocer

algunas apreciaciones de las características geomecánicas que presenta la

Formación Neis de Bucaramanga en el Macizo de Santander vertiente occidental,

destacándose de esta forma las acciones antrópicas a las que se está viendo

afectado y cómo podrían entregarse recomendaciones técnicas dirigidas al campo

de obras civiles.

La evidencia de factores naturales ha demostrado que los cambios a los que está

siendo sometido el Macizo rocoso intervienen el comportamiento del material de

manera negativa. Este tipo de factores son medidos por diferentes herramientas

de SIG las cuales muestran cual ha sido el comportamiento en diferentes

regiones; se observa que en Bucaramanga y su área metropolitana por ser

limitante de la falla Bucaramanga – Santa Marta hace parte del nido sísmico más

predominante a nivel nacional, debido a que esta falla hace parte del sistema de

fallas con mayor frecuencia de sismicidad. Como factor natural al cual se somete

la roca metamórfica tipo Neis, se destaca principalmente el intemperismo el cual a

modificado notoriamente las características de rocas intacta y ha mostrado cómo

la alteración de los minerales ha disminuido y por tal razón la resistencia del

material ha variado con respecto a otra zonas estudiadas de la misma formación,

26


66

un ejemplo evidente es el comportamiento de la Formación Neis de Bucaramanga

sobre los Municipios de vetas y california.

El ámbito de fenómenos naturales en gran parte del territorio nacional es debido a

eventos de remoción en masa caracterizados por presentar zonas con alto índice

de vulnerabilidad. Este tipo de fenómenos vienen acompañados de los cambios

climáticos de sequias de gran magnitud y lluvias con gran intensidad que logran

intervenir en el comportamiento natural del macizo rocoso. Para este caso en

particular es evidente que la mayor afectación es causada por este tipo de

fenómenos climáticos que con llevan a manifestar en su mayor proporción

intemperismo en la roca. Por este motivo, el macizo rocoso en estudio muestra un

alto grado de meteorización y alto grado de fracturamiento, que en ocasiones no

presentan una estabilidad como se esperaría tener debido a las características

que presentan este tipo de roca metamórfica.

7.2 DATOS GEOTÉCNICOS

A continuación se exponen los datos obtenidos en el área de estudio realizando la

caracterización del macizo rocoso en afloramientos en general y además de

sondeos realizados en el año 2010 para el proyecto: “INVESTIGACIÓN

GEOTÉCNICA EN LOS BARRIOS QUE COMPRENDEN LA COMUNA 14”.

7.2.1 CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DE MACIZO ROCOSO

Para realizar esta primera etapa se realizaron estaciones de campo con la

finalidad de caracterizar macizos rocosos utilizando métodos de clasificación como



Por consiguiente, se realizó un formato de campo con el fin de caracterizar cada

uno de los parámetros que se adquieren en campo y poder definir de esta manera

los patrones que afectan el entorno del afloramiento rocoso. A continuación se

presenta el formato de campo:

Tabla 25. Formato de caracterización de macizo rocoso en campo

Esta

ció

n

Lo

nd

itu

d [

m]

RQ

D [

m]

Nú

mero

de

Fra

ctu

ras

Jv

Familias Principales

Esp

acia

mie

nto

[mm

]

Condición de la Discontinuidad

Condición de Agua

Condiciones de discontinuidades (Q)

Persistencia [m]

Abertura [mm]

Rugosidad Relleno

[mm] Grado de

Meteorización RQD [%]

Jn

Resistencia al corte interbloques

Jw SRF Familia

N° Cantidad

Orientación Jr Ja

Azimut Buzamiento Nomenclatura

1 5,00 1,66 36 23 1 10 318 89 N42W/89NE 20 0,31 20 Rugosa Resistente

>5mm Moderada

Completamente seco

39,10 12 Ondulosa Rugosa

Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

1 5,00 1,66 36 23 1 10 304 67 N56W/67NE 20 0,37 20 Muy

Rugosa Resistente

>5mm Moderada

Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B


>5mm Moderada

Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B


>5mm Moderada

Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

1 5,00 1,66 36 23 2 8 190 90 S10W/90NW 8 0,30 8 Rugosa Nada Moderada Completamente

seco 39,10 12

Ondulosa Rugosa

Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

1 5,00 1,66 36 23 2 8 235 79 S55W/79NW 5 0,50 5 Levemente

Rugosa Nada Moderada

Completamente seco

39,10 12 Plana

Rugosa Ligera

Alteración Completamente

seco Item 1. B

1 5,00 1,66 36 23 2 8 222 79 S42W/79NW 2 0,84 2 Levemente


Completamente seco

39,10 12 Plana

Rugosa Ligera


seco Item 1. B


seco 39,10 12

Ondulosa Rugosa

Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B


seco 39,10 12

Ondulosa Rugosa

Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

1 5,00 1,66 36 23 3 5 130 82 S40E/82SW 3 1,00 3 Rugosa Resistente

<5mm Moderada

Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

1 5,00 1,66 36 23 3 5 120 34 S30E/34SW 5 0,18 5 Rugosa Nada Moderada Completamente

seco 39,10 12

Ondulosa Rugosa

Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

2 6,00 0,50 68 33 1 13 112 61 S22E/61SW 5 0,30 5 Muy


Completamente seco


Alteración Arcillosa

Completamente seco

Item 1. B

2 6,00 0,50 68 33 1 13 120 82 S30E/82SW 8 0,15 8 Muy


Completamente seco



Completamente seco

Item 1. B

2 6,00 0,50 68 33 2 8 83 60 N83E/60SE 10 0,27 10 Rugosa Nada Moderada Completamente

seco 6,10 12

Ondulosa Rugosa


Completamente seco

Item 1. B

68

Esta

ció

n

Lo

nd

itu

d [

m]

RQ

D [

m]

Nú

mero

de

Fra

ctu

ras

Jv


Esp

acia

mie

nto

[mm

]


Condición de Agua


Persistencia [m]

Abertura [mm]

Rugosidad Relleno

[mm] Grado de


Jn


Jw SRF Familia

N° Cantidad

Orientación Jr Ja


2 6,00 0,50 68 33 2 8 60 60 N60E/60SE 9 0,29 9 Rugosa Nada Moderada Completamente

seco 6,10 12

Ondulosa Rugosa


Completamente seco

Item 1. B

2 6,00 0,50 68 33 3 12 198 83 S18W/83NW 6 0,30 6 Muy

Rugosa Resistente

>5mm Moderada

Completamente seco



Completamente seco

Item 1. B

2 6,00 0,50 68 33 3 12 210 61 S30W/61NW 8 0,50 8 Muy

Rugosa Resistente

>5mm Moderada

Completamente seco



Completamente seco

Item 1. B

2 6,00 0,50 68 33 3 12 210 50 S30W/50NW 5 0,28 5 Muy

Rugosa Resistente

>5mm Moderada

Completamente seco



Completamente seco

Item 1. B

3 7,00 1,66 34 28 1 16 193 56 S13W/56NW 5 0,53 5 Levemente

Rugosa Resistente

>5mm Levemente

Completamente seco


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

3 7,00 1,66 34 28 1 16 220 72 S40W/72NW 6 0,44 6 Levemente

Rugosa Resistente

>5mm Levemente

Completamente seco


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

3 7,00 1,66 34 28 1 16 220 81 S40W/81NW 8 0,30 8 Levemente

Rugosa Resistente

>5mm Moderada

Completamente seco


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

3 7,00 1,66 34 28 1 16 215 60 S35W/60NW 10 0,50 10 Levemente

Rugosa Resistente

>5mm Moderada

Completamente seco


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

3 7,00 1,66 34 28 1 16 242 35 S62W/35NW 30 0,25 30 Levemente

Rugosa Resistente

>5mm Moderada

Completamente seco


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

3 7,00 1,66 34 28 1 16 269 82 S89W/82NW 6 0,30 6 Levemente

Rugosa Resistente

>5mm Moderada

Completamente seco


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

3 7,00 1,66 34 28 2 12 305 37 N55W/37NE 5 0,28 5 Muy

Rugosa Blando >5mm

Levemente Completamente

seco 22,60 9

Ondulosa Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

3 7,00 1,66 34 28 2 12 320 50 N40W/50NE 7 0,35 7 Muy

Rugosa Blando >5mm


seco 22,60 9

Ondulosa Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

3 7,00 1,66 34 28 2 12 310 81 N50W/81NE 10 0,13 10 Muy

Rugosa Blando >5mm


seco 22,60 9

Ondulosa Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

69

Esta

ció

n

Lo

nd

itu

d [

m]

RQ

D [

m]

Nú

mero

de

Fra

ctu

ras

Jv


Esp

acia

mie

nto

[mm

]


Condición de Agua


Persistencia [m]

Abertura [mm]

Rugosidad Relleno

[mm] Grado de


Jn


Jw SRF Familia

N° Cantidad

Orientación Jr Ja


3 7,00 1,66 34 28 2 12 280 80 N36W/80NE 15 0,12 15 Muy


Completamente seco


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

3 7,00 1,66 34 28 2 12 313 75 N47W/75NE 40 0,20 40 Muy


Completamente seco


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

4 4,00 1,37 30 23 1 10 25 81 N25E/81SE 10 0,11 10 Levemente

Rugosa Resistente

>5mm Moderada Húmedo 39,10 9

Plana Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

4 4,00 1,37 30 23 1 10 82 46 N82E/46SE 20 0,20 20 Levemente

Rugosa Resistente

>5mm Moderada Húmedo 39,10 9

Plana Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

4 4,00 1,37 30 23 2 5 154 89 S64E/89SW 5 0,17 5 Muy

Rugosa Blando >5mm

Moderada Húmedo 39,10 9 Ondulosa Rugosa

Con detritos

arcillosos

Completamente seco

Item 1. B

4 4,00 1,37 30 23 2 5 108 69 S18E/69SW 6 0,19 6 Muy

Rugosa Blando >5mm


Con detritos

arcillosos

Completamente seco

Item 1. B

4 4,00 1,37 30 23 2 5 160 40 S70E/40SW 8 0,18 8 Muy

Rugosa Blando >5mm


Con detritos

arcillosos

Completamente seco

Item 1. B

4 4,00 1,37 30 23 3 8 318 75 N42W/75NE 5 0,25 5 Lisa Blando >5mm

Moderada Húmedo 39,10 9 Plana Lisa Con

detritos arcillosos

Completamente seco

Item 1. B



detritos arcillosos

Completamente seco

Item 1. B



detritos arcillosos

Completamente seco

Item 1. B

5 6,00 2,14 32 19 1 10 280 62 N80W/62NE 10 1,00 10 Muy

Rugosa Nada Levemente

Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

5 6,00 2,14 32 19 1 10 305 66 N55W/66NE 15 1,00 15 Muy


Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

5 6,00 2,14 32 19 1 10 275 50 N85W/50NE 25 0,76 25 Levemente


Completamente seco

52,30 4 Plana

Rugosa Ligera


seco Item 1. E

5 6,00 2,14 32 19 1 10 293 47 N67W/47NE 30 0,22 30 Levemente


Completamente seco

52,30 4 Plana

Rugosa Ligera


seco Item 1. E

5 6,00 2,14 32 19 1 10 294 71 N66W/71NE 40 0,28 40 Levemente


Completamente seco

52,30 4 Plana

Rugosa Ligera


seco Item 1. E

5 6,00 2,14 32 19 2 9 203 66 S23W/66NW 2 0,25 2 Levemente

Rugosa Resistente

<5mm Levemente

Completamente seco

52,30 4 Plana

Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. E

5 6,00 2,14 32 19 2 9 192 34 S12W/34NW 8 0,20 8 Levemente

Rugosa Resistente

<5mm Levemente

Completamente seco

52,30 4 Plana

Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. E

5 6,00 2,14 32 19 2 9 225 42 S45W/42NW 6 0,65 6 Levemente

Rugosa Resistente

<5mm Levemente

Completamente seco

52,30 4 Plana

Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. E

70

Esta

ció

n

Lo

nd

itu

d [

m]

RQ

D [

m]

Nú

mero

de

Fra

ctu

ras

Jv


Esp

acia

mie

nto

[mm

]


Condición de Agua


Persistencia [m]

Abertura [mm]

Rugosidad Relleno

[mm] Grado de


Jn


Jw SRF Familia

N° Cantidad

Orientación Jr Ja


5 6,00 2,14 32 19 2 9 215 52 S35W/52NW 10 0,55 10 Levemente

Rugosa Resistente

<5mm Levemente

Completamente seco

52,30 4 Plana

Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. E

6 9,00 1,35 100 30 1 10 85 30 N85E/30SE 2 0,11 2 Muy

Rugosa Resistente

<5mm Levemente

Apenas húmedo



Completamente seco

Item 1. B

6 9,00 1,35 100 30 1 10 85 26 N85E/26SE 2 0,20 2 Muy

Rugosa Resistente

<5mm Levemente

Apenas húmedo


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

6 9,00 1,35 100 30 2 20 170 25 S80E/25SW 3 0,20 3 Muy

Rugosa Blando >5mm

Moderada Apenas húmedo



Completamente seco

Item 1. B

6 9,00 1,35 100 30 2 20 165 40 S75E/40SW 30 0,25 30 Muy

Rugosa Blando >5mm

Moderada Apenas húmedo


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

7 5,00 0,97 66 27 1 21 240 30 S60W/30NW 2 0,24 2 Lisa Resistente

>5mm Levemente

Apenas húmedo

25,90 9 Plana

Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. E


>5mm Levemente

Apenas húmedo

25,90 9 Plana

Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. E


>5mm Moderada

Apenas húmedo

25,90 9 Plana

Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. E

7 5,00 0,97 66 27 2 6 138 49 S48E/49SW 6 0,48 6 Lisa Resistente

<5mm Moderada

Apenas húmedo

25,90 9 Plana

Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. E

7 5,00 0,97 66 27 2 6 118 79 S28E/79SW 15 0,24 15 Lisa Resistente

<5mm Moderada

Apenas húmedo

25,90 9 Plana

Rugosa

Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. E

8 2,00 0,00 38 33 1 13 333 56 N27W/56NE 8 0,10 10 Muy

Rugosa Resistente

<5mm Altamente

Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

8 2,00 0,00 38 33 1 13 305 26 N55W/26NE 6 0,09 8 Levemente

Rugosa Resistente

<5mm Altamente

Completamente seco


Con detritos

arenosos

Completamente seco

Item 1. B

8 2,00 0,00 38 33 1 13 325 55 N35W/55NE 5 0,12 4 Rugosa Nada Altamente Completamente

seco 6,10 15

Ondulosa Rugosa

Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

8 2,00 0,00 38 33 2 10 23 86 N23E/86SE 12 0,38 10 Muy

Rugosa Nada Altamente

Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

8 2,00 0,00 38 33 2 10 10 78 N10E/78SE 8 0,09 8 Muy


Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

8 2,00 0,00 38 33 3 10 - - Dificil de medir 2 0,11 3 Muy


Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

8 2,00 0,00 38 33 3 10 - - Dificil de medir 5 0,08 2 Rugosa Nada Altamente Completamente

seco 6,10 15

Ondulosa Rugosa

Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

9 6,00 1,10 65 30 1 12 310 25 N50W/25NE 30 0,21 3 Lisa Resistente

<5mm Moderada

Apenas húmedo

16,00 15 Plana Lisa Ligera


seco Item 1. B

71

Esta

ció

n

Lo

nd

itu

d [

m]

RQ

D [

m]

Nú

mero

de

Fra

ctu

ras

Jv


Esp

acia

mie

nto

[mm

]


Condición de Agua


Persistencia [m]

Abertura [mm]

Rugosidad Relleno

[mm] Grado de


Jn


Jw SRF Familia

N° Cantidad

Orientación Jr Ja


9 6,00 1,10 65 30 1 12 315 22 N45W/22NE 1 0,15 1 Lisa Resistente

<5mm Moderada

Apenas húmedo



seco Item 1. B

9 6,00 1,10 65 30 1 12 345 30 N15W/30NE 2 0,15 2 Muy

Rugosa Resistente

<5mm Moderada

Apenas húmedo


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

9 6,00 1,10 65 30 2 10 62 66 N62E/66SE 5 0,16 5 Lisa Nada Moderada Apenas húmedo



seco Item 1. B

9 6,00 1,10 65 30 2 10 40 80 N40E/80SE 2 0,15 2 Lisa Nada Levemente Apenas húmedo



seco Item 1. B

9 6,00 1,10 65 30 2 10 75 88 N75E/88SE 4 0,14 4 Lisa Nada Levemente Apenas húmedo



seco Item 1. B

9 6,00 1,10 65 30 3 8 - - Dificil de medir 5 0,18 5 Rugosa Nada Moderada Apenas húmedo


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

9 6,00 1,10 65 30 3 8 - - Dificil de medir 10 0,20 8 Rugosa Nada Moderada Apenas húmedo


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. B

10 5,00 1,27 56 22 1 12 318 65 N42W/65NE 2 0,70 2 Lisa Nada Levemente Completamente

seco 42,40 9 Plana Lisa

Diaclasas paredes sanas

Completamente seco

Item 1. E

10 5,00 1,27 56 22 1 12 316 70 N44W/70NE 2 0,22 2 Lisa Nada Levemente Completamente



Completamente seco

Item 1. E

10 5,00 1,27 56 22 1 12 310 21 N50W/31NE 0 0,31 0 Lisa Nada Moderada Completamente



Completamente seco

Item 1. E

10 5,00 1,27 56 22 1 12 325 74 N35W/74NE 3 0,28 3 Muy


Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

10 5,00 1,27 56 22 2 10 65 60 N65E/60SE 1,5 0,25 1 Rugosa Nada Levemente Completamente

seco 42,40 9

Ondulosa Rugosa

Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

10 5,00 1,27 56 22 2 10 63 90 N63E/90SE 1 0,26 1 Lisa Nada Levemente Completamente


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

10 5,00 1,27 56 22 2 10 55 80 N55E/80SE 1 0,15 1 Lisa Nada Levemente Completamente


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

10 5,00 1,27 56 22 2 10 65 72 N65E/72SE 3 0,31 3 Rugosa Resistente

<5mm Moderada

Completamente seco


Ligera Alteración

Completamente seco

Item 1. E

Fuente: Autor

7.3 MÉTODOS DE CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO

7.3.1. Terzaghi

Según la clasificación de Terzaghi (1946) se obtiene lo siguiente:

Tabla 26. Condiciones de la roca Terzaghi (1946) según RQD

Condiciones de la roca RQD

Dura e intacta 95-100

Estratificada, dura o esquistosa 90-99

Masiva, no duramente diaclasada 85-95

Moderadamente en bloques y pegada 75-85

Muy en bloques y pegada 30-75 Completamente triturada, químicamente intacta 3-30

Arena y grava 0-30

Roca fluyente, profundidad moderada NA

Roca fluyente, gran profundidad NA

Roca expansiva NA Fuente: Autor

Tabla 27. Clasificación de macizos rocosos de Terzaghi (1946)

Estación No.

Zona RQD Descripción del macizo rocoso (Terzaghi 1946)

1 Piedecuesta 39.10 En bloques y plegada

2 Piedecuesta 6.10 Triturada


4 Morrorico 39.10 En bloques y plegada

5 Morrorico 52.30 En bloques y plegada

6 Morrorico 16.00 Triturada

7 Morrorico 25.90 Triturada



10 Piedecuesta 42.40 En bloques y plegada

Fuente: Autor

73

7.3.2. RQD Índice de calidad de la roca (Deere 1967)

Según la clasificación de Deere, se obtienen los siguientes resultados:

Tabla 28. Índice de Calidad de la Roca

Fuente: Autor

7.3.3. Rock Mass Rating (RMR) Bieniawski 1989

En el caso de RMR se tienen en cuenta 6 parámetros que son:

Resistencia a la Compresión simple Los ensayos se refieren a la medición de la resistencia de la roca, teniendo en cuenta

una fuerza aplicada a tres tipos de pruebas (Diametral, Axial e irregular). Para el caso

particular se realizaron ensayos a muestras irregulares teniendo en cuenta el espesor

de roca donde se aplica de manera uniforme la carga puntual para de esta forma

correlacionar los datos y determinar el valor de resistencia a la compresión simple.

La prueba punto de carga se lleva a cabo en muestras de núcleo o fragmentos

irregulares de roca para obtener índice de carga puntual (Is) a partir del valor de la

resistencia obtenido en el ensayo.

Estación Longitud RQD [m]

RQD[%] Puntaje Descripción

Deere

[%] Jv [%]

1 5,00 1,66 33,20 23 39,1 8 Mala

RQD [%] Puntaje Descripción

2 6,00 0,5 8,33 33 6,1 3 Muy mala

90 100 20 Muy buena

3 7,00 1,66 23,71 28 22,6 3 Muy mala

75 90 17 Buena

4 4,00 1,37 34,25 23 39,1 8 Mala

50 75 13 Regular

5 6,00 2,14 35,67 19 52,3 13 Regular

25 50 8 Mala

6 9,00 1,35 15,00 30 16 3 Muy mala

< 25 3 Muy mala

7 5,00 0,97 19,40 27 25,9 8 Mala

8 2,00 0,00 0,00 33 6,1 3 Muy mala

9 6,00 1,10 18,33 30 16 3 Muy mala

10 5,00 1,27 25,40 22 42,4 8 Mala

74

Según la Norma ASTMD 5731 se realizan los ensayos de carga puntual con las

siguientes especificaciones técnicas:

- Prensa hidráulica de operación manual con indicación digital

- Medición de fuerza por medio de celda de carga e indicación digital con memoria

de picos (Carga máxima)

- Medición de la distancia entre puntas y desplazamiento por medio de regla

graduada

- Operación con baterías recargables

- Adaptador cargador incluido 110 Vac

- Duración de la carga de la batería – 6 horas

- Dimensiones totales 700mm x 350mm x 1150 mm

Para este ensayo se utilizó una máquina de carga puntual Punzuar modelo PC-7

de la serie 126.

Figura 24. Máquina de Carga Puntual, Modelo PC-7 Serie 126

Fuente: Autor, Tomado en la Empresa Construsuelos de Colombia

En la adquisición de datos para este proceso se tiene en cuenta el siguiente formato:

75

Tabla 29. Formato para la adquisición de datos de carga puntual

Estación Muestra Meteorización Identación

[mm]

Dimensiones [cm] P[kN] Peso [g]

W D L

1 1 Levemente Meteorizada

10,000 9,0 5,0 9,0 19,30 694


10,000 12,5 5,0 11,0 14,60 1021

2 3 Muy

Meteorizada 2,000 12,0 6,0 10,0 0,30 1831

2 4 Muy

Meteorizada 7,000 14,5 5,0 13,0 0,60 1692

3 5 Moderamente Meteorizada

16,100 12,0 9,0 7,0 10,80 1761


6,000 16,5 5,0 7,0 4,20 1171


9,000 12,0 6,0 10,8 13,40 1868

4 8 Muy

Meteorizada 3,000 13,0 4,0 13,0 0,60 963

4 9 Muy

Meteorizada 2,000 7,0 5,0 10,0 0,60 611

4 10 Muy

Meteorizada 4,000 12,0 4,0 8,0 0,50 581

5 11 Muy

Meteorizada 4,000 13,0 7,0 10,0 2,00 1308

5 12 Muy

Meteorizada 7,000 16,0 9,5 12,5 4,00 1856


4,000 13,0 7,0 7,5 20,60 1038


0,500 11,0 8,0 5,0 15,00 1242


0,900 12,0 4,5 7,5 24,00 1092

7 16 Muy

Meteorizada 2,000 13,0 5,0 9,8 2,40 998

7 17 Roca Fresca 10,200 9,5 9,6 7,0 62,40 2324


2,000 7,8 5,0 8,0 5,10 657

8 19 Muy

Meteorizada 3,000 17,0 10,0 12,0 2,30 2938

8 20 Muy

Meteorizada 3,000 12,0 7,5 9,0 2,80 1038

76

Estación Muestra Meteorización Identación

[mm]

Dimensiones [cm] P[kN] Peso [g]

W D L

8 21 Muy

Meteorizada 4,000 11,5 6,2 6,0 0,20 807

9 22 Muy

Meteorizada 6,000 14,6 5,5 8,0 1,70 1414

9 23 Muy

Meteorizada 6,000 13,0 5,5 13,5 2,60 2407

10 24 Muy

Meteorizada 4,000 13,5 6,5 11,3 2,90 1843

10 25 Muy

Meteorizada 4,000 15,0 6,8 12,0 1,50 2241

Fuente: Autor Basado en los datos recopilados y realizando los cálculos correspondiente se obtiene la siguiente información:

Tabla 30. Clasificación de la resistencia a la compresión simple

Resistencia a Compresión Simple

[Mpa] Puntaje Descripción

>250 15 Resistencia extremadamente alta

100 250 12 Resistencia muy alta

50 100 7 Resistencia alta

25 50 4 Resistencia media

5 25 2 Resistencia débil

1 5 1 Resistencia muy débil

<1 0 Resistencia extremadamente débil

Fuente: Autor

Tabla 31. Cálculos de resistencia a la compresión simple

Muestra Carga de Falla [kN]

Is [Mpa]

RCI [Mpa]

Puntaje Descripción

1 19,300 1,307 31,377 4 Resistencia media

2 14,600 0,712 17,090 2 Resistencia débil

3 0,300 0,013 0,305 0 Resistencia extremadamente

débil


débil


6 4,200 0,155 3,724 1 Resistencia muy débil

77

Muestra Carga de Falla [kN]

Is [Mpa]

RCI [Mpa]




débil



débil





15 24,000 1,355 32,515 4 Resistencia media


17 62,400 2,086 50,056 7 Resistencia alta



débil



débil





Fuente: Autor

RQD Según Deere, el comportamiento de la roca con respecto al RQD se encontró lo siguiente:

Tabla 32. Valores de RQD

Estación RQD[%]

Puntaje Puntaje Jv [%]

1 23 39,1 8 Mala

2 33 6,1 3 Muy mala

3 28 22,6 3 Muy mala

4 23 39,1 8 Mala

5 19 52,3 13 Regular

6 30 16 3 Muy mala

Estación RQD[%]

Puntaje Puntaje Jv [%]

7 27 25,9 8 Mala

8 33 6,1 3 Muy mala

9 30 16 3 Muy mala

10 22 42,4 8 Mala

Fuente: Autor

Espaciamiento de discontinuidades

A continuación se presentan la ponderación según el espaciamiento de las discontinuidades:

Tabla 33. Espaciamiento de las discontinuidades

Estación


Espaciamiento [m]

Puntaje

1 1 0,020 5

1 1 0,020 5

1 1 0,015 5

1 1 0,004 5

1 2 0,008 5

1 2 0,005 5

1 2 0,002 5

1 2 0,020 5

1 2 0,010 5

1 3 0,003 5

1 3 0,005 5

2 1 0,005 5

2 1 0,008 5

2 2 0,010 5

2 2 0,009 5

2 3 0,006 5

2 3 0,008 5

2 3 0,005 5

3 1 0,005 5

3 1 0,006 5

3 1 0,008 5

3 1 0,010 5

3 1 0,030 5

3 1 0,006 5

3 2 0,005 5

3 2 0,007 5

3 2 0,010 5

3 2 0,015 5

3 2 0,040 5

4 1 0,010 5

4 1 0,020 5

4 2 0,005 5

4 2 0,006 5

Estación


Espaciamiento [m]

Puntaje

4 2 0,008 5

4 3 0,005 5

4 3 0,007 5

4 3 0,010 5

5 1 0,010 5

5 1 0,015 5

5 1 0,025 5

5 1 0,030 5

5 1 0,040 5

5 2 0,002 5

5 2 0,008 5

5 2 0,006 5

5 2 0,010 5

6 1 0,002 5

6 1 0,002 5

6 2 0,003 5

6 2 0,030 5

7 1 0,002 5

7 1 0,003 5

7 1 0,005 5

7 2 0,006 5

7 2 0,015 5

8 1 0,008 5

8 1 0,006 5

8 1 0,005 5

8 2 0,012 5

8 2 0,008 5

8 3 0,002 5

8 3 0,005 5

9 1 0,030 5

9 1 0,001 5

9 1 0,002 5

9 2 0,005 5

79

Estación


Espaciamiento [m]

Puntaje

9 2 0,002 5

9 2 0,004 5

9 3 0,005 5

9 3 0,010 5

10 1 0,002 5

10 1 0,002 5

10 1 0,000 5

10 1 0,003 5

10 2 0,002 5

10 2 0,001 5

10 2 0,001 5

10 2 0,003 5

Fuente: Autor.

Condición de las discontinuidades

Para determinar estos parámetros se tienen en cuenta los siguientes ítems:

1. Persistencia 2. Abertura 3. Relleno 4. Rugosidad 5. Grado de Meteorización

Tabla 34. Cálculo de Resultados según las condiciones de las discontinuidades

Esta

ció

n

Fam

ilia

de

Dia

clas

as Condición de la Discontinuidad

Tota

l Persistencia [m]

Abertura Rugosidad Relleno [mm] Grado de

Meteorización

[m] Pun [mm

] Pun

Tipo Pun

Tipo Pun

Tipo Puntaj

e

1 1 0,31 6 20 0 Rugosa 5 Resistente >5mm

5 Moderada 3 19

1 1 0,37 6 20 0 Muy

Rugosa 6

Resistente >5mm

5 Moderada 3 20


5 Moderada 3 19

80

Esta

ció

n

Fam

ilia

de

Dia

clas


Tota

l Persistencia [m]


Meteorización

[m] Pun [mm

] Pun

Tipo Pun

Tipo Pun

Tipo Puntaj

e


5 Moderada 3 20

1 2 0,30 6 8 0 Rugosa 5 Nada 6 Moderada 3 20

1 2 0,50 6 5 0 Levemente Rugosa

3 Nada 6 Moderada 3 18


3 Nada 6 Moderada 3 19



1 3 1,00 4 3 1 Rugosa 5 Resistente <5mm

3 Moderada 3 16


2 1 0,30 6 5 0 Muy

Rugosa 6 Nada 6 Moderada 3 21

2 1 0,15 6 8 0 Muy




2 3 0,30 6 6 0 Muy

Rugosa 6

Resistente >5mm

5 Moderada 3 20

2 3 0,50 6 8 0 Muy

Rugosa 6

Resistente >5mm

5 Moderada 3 20

2 3 0,28 6 5 0 Muy

Rugosa 6

Resistente >5mm

5 Moderada 3 20


3 Resistente >5mm

5 Levement

e 5 19


3 Resistente >5mm

5 Levement

e 5 19


3 Resistente >5mm

5 Moderada 3 17


3 Resistente >5mm

5 Moderada 3 17


3 Resistente >5mm

5 Moderada 3 17

81

Esta

ció

n

Fam

ilia

de

Dia

clas


Tota

l Persistencia [m]


Meteorización

[m] Pun [mm

] Pun

Tipo Pun

Tipo Pun

Tipo Puntaj

e


3 Resistente >5mm

5 Moderada 3 17

3 2 0,28 6 5 0 Muy

Rugosa 6

Blando >5mm

1 Levement

e 5 18

3 2 0,35 6 7 0 Muy

Rugosa 6

Blando >5mm

1 Levement

e 5 18

3 2 0,13 6 10 0 Muy

Rugosa 6

Blando >5mm

1 Levement

e 5 18

3 2 0,12 6 15 0 Muy


3 2 0,20 6 40 0 Muy



3 Resistente >5mm

5 Moderada 3 17


3 Resistente >5mm

5 Moderada 3 17

4 2 0,17 6 5 0 Muy

Rugosa 6

Blando >5mm

1 Moderada 3 16

4 2 0,19 6 6 0 Muy

Rugosa 6

Blando >5mm

1 Moderada 3 16

4 2 0,18 6 8 0 Muy

Rugosa 6

Blando >5mm

1 Moderada 3 16

4 3 0,25 6 5 0 Lisa 1 Blando >5mm

1 Moderada 3 11

4 3 0,15 6 7 0 Lisa 1 Blando >5mm

1 Moderada 3 11

4 3 0,27 6 10 0 Lisa 1 Blando >5mm

1 Moderada 3 11

5 1 1,00 4 10 0 Muy

Rugosa 6 Nada 6

Levemente

5 21

5 1 1,00 4 15 0 Muy

Rugosa 6 Nada 6

Levemente

5 21


3 Nada 6 Levement

e 5 20


3 Nada 6 Levement

e 5 20

82

Esta

ció

n

Fam

ilia

de

Dia

clas


Tota

l Persistencia [m]


Meteorización

[m] Pun [mm

] Pun

Tipo Pun

Tipo Pun

Tipo Puntaj

e


3 Nada 6 Levement

e 5 20


3 Resistente <5mm

3 Levement

e 5 18


3 Resistente <5mm

3 Levement

e 5 17


3 Resistente <5mm

3 Levement

e 5 17


3 Resistente <5mm

3 Levement

e 5 17

6 1 0,11 6 2 1 Muy

Rugosa 6

Resistente <5mm

3 Levement

e 5 21

6 1 0,20 6 2 1 Muy

Rugosa 6

Resistente <5mm

3 Levement

e 5 21

6 2 0,20 6 3 1 Muy

Rugosa 6

Blando >5mm

1 Moderada 3 17

6 2 0,25 6 30 0 Muy

Rugosa 6

Blando >5mm

1 Moderada 3 16

7 1 0,24 6 2 1 Lisa 1 Resistente >5mm

5 Levement

e 5 18


5 Levement

e 5 18


5 Moderada 3 15

7 2 0,48 6 6 0 Lisa 1 Resistente <5mm

3 Moderada 3 13


3 Moderada 3 13

8 1 0,10 6 10 0 Muy

Rugosa 6

Resistente <5mm

3 Altamente 1 16


3 Resistente <5mm

3 Altamente 1 13

8 1 0,12 6 4 1 Rugosa 5 Nada 6 Altamente 1 19

8 2 0,38 6 10 0 Muy

Rugosa 6 Nada 6 Altamente 1 19

83

Esta

ció

n

Fam

ilia

de

Dia

clas


Tota

l Persistencia [m]


Meteorización

[m] Pun [mm

] Pun

Tipo Pun

Tipo Pun

Tipo Puntaj

e

8 2 0,09 6 8 0 Muy


8 3 0,11 6 3 1 Muy


8 3 0,08 6 2 1 Rugosa 5 Nada 6 Altamente 1 19


3 Moderada 3 14


3 Moderada 3 14

9 1 0,15 6 2 1 Muy

Rugosa 6

Resistente <5mm

3 Moderada 3 19

9 2 0,16 6 5 0 Lisa 1 Nada 6 Moderada 3 16

9 2 0,15 6 2 1 Lisa 1 Nada 6 Levement

e 5 19


e 5 19




e 5 19


e 5 19

10 1 0,31 6 0 6 Lisa 1 Nada 6 Moderada 3 22

10 1 0,28 6 3 1 Muy


10 2 0,25 6 1 1 Rugosa 5 Nada 6 Levement

e 5 23


e 5 19


e 5 19

10 2 0,31 6 3 1 Rugosa 5 Resistente <5mm

3 Moderada 3 18

Fuente: Autor

84

Condiciones de agua subterránea

La condición se agua se evaluó de la siguiente forma:

Tabla 35. Ponderación condición de agua subterránea

Estación Puntaje Descripción

1 15 Completamente seco



4 7 Húmedo


6 12 Apenas húmedo

7 12 Apenas húmedo


9 12 Apenas húmedo


Fuente: Autor

Orientación de discontinuidades Se tiene en cuenta este parámetro basado en los datos obtenidos de las orientaciones de las discontinuidades principales encontradas en cada uno de los afloramientos. Basado en lo observado en campo se determinó que para tener en cuenta la ponderación en este caso es perpendicular al rumbo y se encuentra a favor del buzamiento que presenta el afloramiento y se evaluó de la siguiente forma:

Tabla 36. Ponderación según la orientación de las discontinuidades

Estación

Orientación

Puntaje Dip

Dip Direction

1 318 89 0

1 304 67 0

1 326 68 0

1 320 58 0

1 190 90 0

1 235 79 0

Estación

Orientación

Puntaje Dip

Dip Direction

1 222 79 0

1 234 64 0

1 210 71 0

1 130 82 0

1 120 34 -2

2 112 61 0

2 120 82 0

2 83 60 0

2 60 60 0

85

Estación

Orientación

Puntaje Dip

Dip Direction

2 198 83 0

2 210 61 0

2 210 50 0

3 193 56 0

3 220 72 0

3 220 81 0

3 215 60 0

3 242 35 -2

3 269 82 0

3 305 37 -2

3 320 50 0

3 310 81 0

3 280 80 0

3 313 75 0

4 25 81 0

4 82 46 0

4 154 89 0

4 108 69 0

4 160 40 -2

4 318 75 0

4 305 61 0

4 350 82 0

5 280 62 0

5 305 66 0

5 275 50 0

5 293 47 0

5 294 71 0

5 203 66 0

5 192 34 -2

5 225 42 -2

5 215 52 0

6 85 30 -2

Estación

Orientación

Puntaje Dip

Dip Direction

6 85 26 -2

6 170 25 -2

6 165 40 -2

7 240 30 -2

7 245 55 0

7 262 54 0

7 138 49 0

7 118 79 0

8 333 56 0

8 305 26 -2

8 325 55 0

8 23 86 0

8 10 78 0

8 - - #N/A

8 - - #N/A

9 310 25 -2

9 315 22 -2

9 345 30 -2

9 62 66 0

9 40 80 0

9 75 88 0

9 - - #N/A

9 - - #N/A

10 318 65 0

10 316 70 0

10 310 21 -2

10 325 74 0

10 65 60 0

10 63 90 0

10 55 80 0

10 65 72 0

Fuente: Autor Según los valores obtenidos con los parámetros anteriormente mencionados, se realiza la sumatoria de estos parámetros para determinar el resultado del comportamiento del macizo rocoso según Bieniawski 1989, arrojando la siguiente información:

86

Tabla 37. Ponderación de RMR


81 100 Muy bueno

61 80 Bueno

41 60 Medio

21 40 Malo

0 20 Muy malo

Fuente: Autor

Tabla 38. Cálculo de RMR total

Es

tac

ión

METODO DE ROCK MASS RATING

RMR

Descripción

RQ

D

RC

I Espaciamiento

Cond. Discon

Condición Agua

Orientación

1 8 4 5 19 Completament

e seco 0 36 Malo


e seco 0 37 Malo


e seco 0 36 Malo


e seco 0 37 Malo


e seco 0 37 Malo


e seco 0 35 Malo


e seco 0 36 Malo


e seco 0 37 Malo


e seco 0 37 Malo

87

Es

tac

ión


RMR

Descripción

RQ

D

RC

I Espaciamiento

Cond. Discon

Condición Agua

Orientación


e seco 0 33 Malo


e seco -2 35 Malo


e seco 0 29 Malo


e seco 0 29 Malo


e seco 0 28 Malo


e seco 0 28 Malo


e seco 0 28 Malo


e seco 0 28 Malo


e seco 0 28 Malo


e seco 0 29 Malo


e seco 0 29 Malo


e seco 0 27 Malo


e seco 0 27 Malo


e seco -2 25 Malo


e seco 0 27 Malo


e seco -2 26 Malo


e seco 0 28 Malo


e seco 0 28 Malo

88

Es

tac

ión


RMR

Descripción

RQ

D

RC

I Espaciamiento

Cond. Discon

Condición Agua

Orientación


e seco 0 31 Malo


e seco 0 31 Malo

4 8 0 5 17 Húmedo 0 30 Malo

4 8 0 5 17 Húmedo 0 30 Malo

4 8 0 5 16 Húmedo 0 29 Malo

4 8 0 5 16 Húmedo 0 29 Malo

4 8 0 5 16 Húmedo -2 27 Malo

4 8 0 5 11 Húmedo 0 24 Malo

4 8 0 5 11 Húmedo 0 24 Malo

4 8 0 5 11 Húmedo 0 24 Malo


e seco 0 40 Malo


e seco 0 40 Malo


e seco 0 39 Malo


e seco 0 39 Malo


e seco 0 39 Malo


e seco 0 37 Malo


e seco -2 34 Malo


e seco -2 34 Malo


e seco 0 36 Malo

6 3 2 5 21 Apenas húmedo

-2 29 Malo


-2 29 Malo


-2 25 Malo

89

Es

tac

ión


RMR

Descripción

RQ

D

RC

I Espaciamiento

Cond. Discon

Condición Agua

Orientación


-2 24 Malo


-2 31 Malo


0 33 Malo


0 30 Malo


0 28 Malo


0 28 Malo


e seco 0 24 Malo


e seco -2 19 Muy malo


e seco 0 27 Malo


e seco 0 27 Malo


e seco 0 27 Malo


e seco 0 28 Malo


e seco 0 27 Malo


-2 21 Muy malo


-2 21 Muy malo


-2 26 Malo


0 25 Malo


0 28 Malo

90

Es

tac

ión


RMR

Descripción

RQ

D

RC

I Espaciamiento

Cond. Discon

Condición Agua

Orientación


0 28 Malo


0 29 Malo


0 29 Malo


e seco 0 33 Malo


e seco 0 33 Malo


e seco -2 34 Malo


e seco 0 36 Malo


e seco 0 37 Malo


e seco 0 33 Malo


e seco 0 33 Malo


e seco 0 32 Malo

Fuente: Autor

7.3.4. Rock Tunnelling Quality Index - Sistema "Q" Barton (1974)

Aplicando este tipo de metodología se tiene en cuenta los siguientes parámetros:

1. RQD (Deere)

2. Jn: índice de diaclasado (n° de familias de discontinuidades)

3. Jr: índice de rugosidad de las discontinuidades

4. Ja: índice de alteración de las discontinuidades

5. Jw: factor de reducción por presencia de agua

6. SRF: factor de reducción por tensiones

91

En el cálculo de este tipo de metodología se tienen las siguientes relaciones y

además se realiza de la siguiente forma:

Para este caso se realizó una tabla la cual determina las ponderaciones respectivamente para cada uno de los parámetros establecidos anteriormente:

Q = RQD x Jr x Jw Jn Ja SRF

Tabla 39. Clasificación del Macizo Rocoso según Bartón (Q)

Estación Familia RQD Jn Jr Ja Jw SRF

Puntaje Clase Descripción Tipo Valor Tipo Valor Tipo Valor Tipo Valor

1 1 39,10 12 Ondulosa Rugosa

3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco

1 Item 1. B 5 0,98 C Muy mala


3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


1 2 39,10 12 Plana

Rugosa 1,5

Ligera Alteración

2 Completamente

seco 1 Item 1. B 5 0,49 C Muy mala

1 2 39,10 12 Plana

Rugosa 1,5

Ligera Alteración

2 Completamente



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Alteración Arcillosa

4 Completamente

seco 1 Item 1. B 5 0,08 B Extremadamente mala



4 Completamente


93





4 Completamente




4 Completamente




4 Completamente




4 Completamente




4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente


94




3 Con

detritos arenosos

4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente


4 1 39,10 9 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco


4 1 39,10 9 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco



3 Con

detritos arcillosos

6 Completamente



3 Con

detritos arcillosos

6 Completamente



3 Con

detritos arcillosos

6 Completamente


4 3 39,10 9 Plana Lisa

1 Con

detritos arcillosos

6 Completamente


95




1 Con

detritos arcillosos

6 Completamente



1 Con

detritos arcillosos

6 Completamente



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco

1 Item 1. E 5 3,92 D Mala


3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


5 1 52,30 4 Plana

Rugosa 1,5

Ligera Alteración

2 Completamente

seco 1 Item 1. E 5 1,96 D Mala

5 1 52,30 4 Plana

Rugosa 1,5

Ligera Alteración

2 Completamente


5 1 52,30 4 Plana

Rugosa 1,5

Ligera Alteración

2 Completamente


5 2 52,30 4 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco

1 Item 1. E 5 0,98 C Muy mala

5 2 52,30 4 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco


5 2 52,30 4 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco


5 2 52,30 4 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco




4 Completamente


96




3 Con

detritos arenosos

4 Completamente




4 Completamente



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente


7 1 25,90 9 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco


7 1 25,90 9 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco


7 1 25,90 9 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco


7 2 25,90 9 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco


7 2 25,90 9 Plana

Rugosa 1,5

Con detritos

arenosos 4

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Con

detritos arenosos

4 Completamente



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


97




3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


9 1 16,00 15 Plana Lisa

1 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


9 1 16,00 15 Plana Lisa

1 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


9 2 16,00 15 Plana Lisa

1 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


9 2 16,00 15 Plana Lisa

1 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


9 2 16,00 15 Plana Lisa

1 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


10 1 42,40 9 Plana Lisa

1 Diaclasas paredes sanas

1 Completamente

seco 1 Item 1. E 5 0,94 C Muy mala

10 1 42,40 9 Plana Lisa


1 Completamente


10 1 42,40 9 Plana Lisa


1 Completamente


98




3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


10 2 42,40 9 Plana Lisa

1 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


10 2 42,40 9 Plana Lisa

1 Ligera

Alteración 2

Completamente seco



3 Ligera

Alteración 2

Completamente seco


Fuente: Autor

7.3.5. Geological Strength Index GSI

En este punto de caracterización se realizó de la siguiente manera:

Tabla 40. Caracterización del macizo rocoso en función de los bloques basado en el entrabamiento y las condiciones de las juntas. Adaptada de Hoek (2006).

Fuente: Autor

Piedecuesta

Morrorico

100

Tabla 41. Cálculo del GSI por estaciones

ZONA Estación No

GSI CRITERIO

GENERALIZADO Hoek-Brown

Piedecuesta

1 60-65 Bueno

2 40-43 Malo

3 55-58 Bueno

Morrorico

4 60-64 Bueno

5 70-73 Muy bueno

6 45-48 Regular

7 47-50 Regular

Piedecuesta

8 35-38 Muy malo

9 38-41 Malo

10 50-55 Regular Fuente: Autor

7.4. CÁLCULO SOFTWARE DIPS

A continuación se determina el comportamiento de las familias de diaclasas encontradas en cada sector definidas de la siguiente manera: Zona Piedecuesta:

Figura 25. Número de Polos

Fuente: Autor

101

Figura 26. Densidad de Diaclasamiento

Fuente: Autor

Figura 27. Patrones de Diaclasamiento

Fuente: Autor

102

Zona Morrorico:

Figura 28. Número de Polos

Fuente: Autor

Figura 29. Densidad de Diaclasamiento

Fuente: Autor

103

Figura 30. Patrones de Diaclasamiento

Fuente: Autor

8. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

8.1. CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO

Según los métodos utilizados de los diferentes autores dieron como resultado el siguiente comportamiento de la Formación Neis de Bucaramanga como macizo rocoso, exponiéndose a continuación:

Tabla 42. Comportamiento del macizo rocoso según Terzaghi

Zona RQD [%] Descripción

Piedecuesta 22,05 Triturada

Morrorico 33,325 En bloques y

plegadas

Fuente: Autor

104

Tabla 43. Comportamiento del macizo rocoso según Bieniaswki

ZONA RMR Descripción

Pie

de

cue

sta

36,00 Malo

28,29 Malo

28,00 Malo

25,57 Malo

25,88 Malo

33,88 Malo

Mo

rro

rico

27,13 Malo

37,56 Malo

28,60 Malo

30,00 Malo Fuente: Autor

Tabla 44. Comportamiento de la Formación Neis de Bucaramanga por sectores estudiados (Bieniaswki)

ZONA RMR Descripción

Piedecuesta 29,60 Malo

Morrorico 30,82 Malo

Fuente: Autor

Tabla 45. Comportamiento del macizo rocoso según Barton

Sector Q RMR Descripción

Pie

de

cue

sta

0,89 43,42 Medio

0,08 33,94 Malo

0,38 40,18 Malo

0,11 35,39 Malo

0,19 36,86 Malo

1,00 43,68 Medio

Mo

rro

rico

0,30 38,85 Malo

1,96 46,03 Medio

0,20 37,71 Malo

0,22 38,01 Malo Fuente: Autor

105

Tabla 46. Comportamiento de la Formación Neis de Bucaramanga por sectores estudiados (Barton)

Sector Q RMR Descripción

Piedecuesta 0,44 38,91 Malo

Morrorico 0,67 40,15 Malo

Fuente: Autor

Tabla 47. Comportamiento del macizo rocoso según el cálculo del GSI por zonas

ZONA GSI promedio

CRITERIO GENERALIZADO

Hoek-Brown

Piedecuesta 48-50 Regular

Morrorico 57-60 Bueno Fuente: Autor

Según los resultados adquiridos y procesados se encontraron que para el Sector de Piedecuesta la Formación Neis de Bucaramanga tiene un comportamiento regular a malo, esto es debido al alto índice de meteorización al que está expuesto el material que conlleva a encontrar alteraciones que están generando microplegamientos en la zona de estudio consecuente al tipo de mineralización que expone la roca. El material rocoso para este sector muestra un tipo de migmatización donde se destaca la parte del Mesosoma donde se presenta la roca de color intermedio entre el Leucosoma y el Melanosoma. Además cabe resaltar que la roca se encuentra en un estado triturado según el concepto determinado por el método de Terzaghi, corroborando de esta forma que el material se ve afectado principalmente por el alto índice de meteorización. Evaluando el comportamiento para el sector de Morrorico determino que va de malo a bueno, posiblemente debido a que la roca en esta zona presenta mejores características de minerales, es decir presentan mayor contenido de minerales máficos los cuales hacen que la orientación de estos mismos permitan que el material presente mejores condiciones con respecto a los afloramientos del sector de Piedecuesta. A pesar de que los taludes no presentan mayores alturas en ninguno de los dos sectores, es evidente que la intervención que se ha presentado para el sector de la vía Cúcuta ha logrado mantener los taludes con mejores condiciones que pueda observarse en Piedecuesta.

106

Teniendo en cuenta la aproximación que presenta el sector de Piedecuesta con la falla Bucaramanga – Santa Marta es evidente que pueda verse mayor afectación de la parte tectónica en la zona que hacía Morrorico, este tipo de material al presentar mayores esfuerzos tiende a deformar la roca y la alteración de los minerales puede verse más afectada por los fluidos que intruyen y generan rupturas en la roca, ya que para este sector el RQD evaluado es mucho menor que en el sector de Morrorico.

8.2. CARÁCTERIZACIÓN DE SONDEOS (COMUNA 14)

Entre los alcances que se determinaron en el proyecto se planteó realizar una correlación de los datos obtenidos en el 2010 por parte de la Empresa Construsuelos de Colombia en el proyecto de nombre: “INVESTIGACIÓN GEOTECNICA EN LOS BARRIOS QUE COMPRENDEN LA COMUNA 14, DEL MUNICIPIO DE BUCARAMANGA”. Para este caso solo se tuvieron en cuenta la metodología de Bieniaswki y Barton con el fin de corroborar cual es el comportamiento del Neis de Bucaramanga a profundidad. Al realizar los cálculos se tienen en cuenta los sondeos (2,3,6,7,8,12,17 y 20) se determinó la siguiente información:

Tabla 48. Cálculo de sondeos según Barton

Sondeo Q RMR Descripción

2 0,73 29,54 Malo

3 0,99 8,49 Muy malo

6 0,28 6,66 Muy malo

7 0,08 0,00 Muy malo

8 0,01 26,00 Malo

12 0,01 26,00 Malo

17 0,01 26,00 Malo

20 1,41 34,37 Malo

Total 0,44 19,63 Muy malo

Fuente: Autor

107

Tabla 49. Cálculo de sondeos según Bieniaswki

Sondeo RMR Descripción

2 53,18 Medio

3 39,92 Malo

6 48,00 Medio

7 43,79 Medio

8 34,07 Malo

12 27,83 Malo

17 44,31 Medio

20 52,19 Medio

Total 42,91 Medio

Fuente: Autor Según los datos obtenidos y realizando las comparaciones de los dos autores, el comportamiento del macizo rocoso a profundidad varia de un parámetro a otro entre muy malo a medio, es decir que los métodos plantean resultados diferentes. Teniendo en cuenta la mayoría de sondeos muestran el factor de RQD con valores en cero (0) y al realizar el cálculo no genera valores, por este motivo el comportamiento se determina como muy malo. En relación con el método de RMR define mejor análisis al comportamiento de la roca, esto se debe a que se relacionan valores de resistencia y además es una sumatoria de parámetros; mientras que el “Q” es una multiplicación de términos. Con relación a lo anterior es más fiable determinar el comportamiento basado en RMR, ya que a profundidad se ha encontrado que la roca presenta una resistencia alta y además la alteración del material es mínima debido a los cristales que se observan en las muestras, puesto que su mayor contenido mineralógico se presentan en máficos tipo Hornblenda y Anfiboles con cristales representativos de cuarzos debido a los fluidos que se puedan estar presentando a profundidad. Basado en lo anterior y en la interpretación de datos adquiridos en los afloramientos el comportamiento de la Formación Neis de Bucaramanga con respecto a los sectores estudiados (Piedecuesta y Morrorico), se determinó que la clasificación utilizada y los sondeos caracterizados muestran que el mejor comportamiento del material se expone en el sector de Morrorico debido al tipo de mineralización que se muestra en la zona.

108

8.3. CARÁCTERIZACIÓN NEIS DE BUCARAMANGA

Al definirse cada uno de los parámetros establecidos para el proyecto investigativo desarrollado se demuestra la correlación que hay entre los sondeos que son a profundidad y las caracterizaciones que se realizaron de afloramiento dando como respuesta la siguiente información según cada uno de los autores:

Tabla 50. Correlación de los métodos aplicados en campo

Zona Piedecuesta Morrorico

Métodos Aplicados

Est 1 Est 2 Est 3 Est 4 Est 5

Terzaghi En bloques y

plegada Triturada Triturada

En bloques y plegada

En bloques y plegada

RQD (Deere)

Mala Muy Mala Muy Mala Mala Regular

RMR (Bienaswki)

Malo Malo Malo Malo Malo

Q (Barton) Medio Malo Malo Malo Malo

GSI Bueno Malo Bueno Bueno Muy Bueno

Zona Morrorico Piedecuesta

Métodos Aplicados

Est 6 Est 7 Est 8 Est 9 Est 10

Terzaghi Triturada Triturada Triturada Triturada En bloques y plegada

RQD (Deere)

Muy Mala Mala Muy Mala Muy Mala Mala

RMR (Bienaswki)

Malo Malo Malo Malo Malo

Q (Barton) Medio Malo Medio Malo Malo

GSI Regular Regular Muy Malo Malo Regular

Fuente: Autor

109

Tabla 51. Correlación de los métodos según áreas de estudio

Métodos Aplicados

Zona

Piedecuesta Morrorico

Terzaghi Triturada En bloques y plegadas

RQD (Deere)

Muy Mala Mala

RMR (Bienaswki)

Malo Malo

Q (Barton) Malo Malo

GSI Regular Bueno

Fuente: Autor

Tabla 52. Correlación de los métodos aplicados en sondeos geotécnicos

Métodos Aplicados

Sondeos

RQD (Deere)

Muy Mala

RMR (Bienaswki)

Medio

Q (Barton) Malo

Fuente: Autor

Según lo observado en campo y adicionalmente lo caracterizado por medio de sondeos muestra que el comportamiento a profundidad del Neis de Bucaramanga presenta mejores condiciones. Además al realizar las caracterizaciones de macizo rocosos en cortes o taludes se determina que el método más aplicativo para este tipo de proyectos es el planteado por el autor Bieniaswki, el cual expone en su totalidad los parámetros necesarios para la caracterización geomecánica de los macizos rocosos debido a que este método permite tener datos de cohesión y ángulo de fricción utilizables en un prediseño de obra civil que pueda ser de refuerzo para el mejoramiento de la estabilidad del talud llegado a ser el caso. Con los datos obtenidos se puede concluir que hacia el sector de Piedecuesta la roca presenta condiciones geomecánicas débiles en comparación a la correlación se es evidente por el cambio de mineralización que se expone en la zona de Morrorico, el cual permite condiciones de resistencia mayores y se presenta una tectónica más baja en comparación con Piedecuesta.

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CONCLUSIONES

La zona de estudio se caracteriza por presentar material litoestratigráfico de

origen ígneo-metamórfico (Neis de Bucaramanga) con microplegamiento y

fallas locales, debido a los esfuerzos que se generan principalmente por la

falla de Bucaramanga-Santa Marta. Según el análisis de comportamiento

sismotectónico y las características de esfuerzos observadas en campo, se

puede concluir que el área de estudio presenta una mayor afectación hacia

la zona de Piedecuesta y disminuye hacia la zona de Morrorico.

Según la clasificación cualitativa de Terzaghi (1946) la zona de Piedecuesta

corresponde a un macizo Triturado y la zona de Morrorico a un macizo en

bloques o plegado.

Según el índice de calidad de la roca “RQD” (Deere 1967) la zona de

Piedecuesta corresponde a roca muy mala y la zona de Morrorico

corresponde a roca mala a regular.

De acuerdo a la clasificación de Bieniawski (1989), la resistencia a la

compresión simple de la roca intacta con datos obtenidos de los ensayos

realizados en laboratorio, muestran que la zona de Piedecuesta

corresponde a roca extremadamente débil a muy débil, mientras que los

resultados para la zona de Morrorico corresponden a roca con resistencia

muy débil a débil. En cuanto al espaciamiento de las discontinuidades las

dos zonas presentan características similares con valores entre 0.000 y

0.040. La condición de las discontinuidades de la zona de Piedecuesta

corresponden a valores de persistencia entre 0.08 y 1.00 m, aberturas entre

0 y 40 mm, rugosidad que varía entre lisa y rugosa, generalmente sin

rellenos o rellenos resistentes, con meteorización moderada. La zona de

Morrorico presenta valores de persistencia entre 0.08 y 1.00 m, aberturas

entre 2 y 40 mm, rugosidad que levemente rugosa a muy rugosa,

generalmente sin rellenos o rellenos resistentes, con grado de

meteorización leve a moderada. La condición de agua subterránea muestra

resultados completamente secos a apenas húmedo para la zona de

Piedecuesta y para Morrorico completamente seco a húmedo. En

conclusión y según la ponderación del RMR (Rock Mass Rating) se tiene

que las condiciones geotécnicas para la zona de Piedecuesta son muy

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malas a malas, mientras que la zona de Morrorico muestra condiciones un

poco más favorables.

Mediante el análisis del método Sistema “Q” de Barton (1974) donde se

tuvo en cuenta parámetros como RQD, índice de diaclasado (Jn), índice de

rugosidad de las discontinuidades (Jr), índice de alteración de las

discontinuidades (Ja), factor de reducción por presencia de agua (Jw) y el

factor de reducción por tensiones SRF, se concluye que la zona de

Piedecuesta corresponde a un macizo rocoso con condiciones geotécnicas

muy malas y la zona de Morrorico muy malas a malas.

La caracterización del macizo rocoso mediante el sistema del Geolical

Strength Indez (GSI) y según el criterio generalizdo de Hoek-Brown, el

macizo rocoso de Piedecuesta presenta condiciones geotécnicas regulares

a buenas y el macizo rocoso de Morrorico regulares a muy buenas.

Según las características observadas en campo, los resultados de

laboratorio y la clasificación geotécnica de los diferentes autores, se

concluye que las rocas de la formación Neis de Bucaramanga sobre la

vertiente occidental del macizo de Santander, presentan un comportamiento

geomecánico con condiciones que varían de regulares a buenas en la zona

de Piedecuesta y Morrorico respectivamente.

Basado en la información suministrada del proyecto: “INVESTIGACIÓN GEOTECNICA EN LOS BARRIOS QUE COMPRENDEN LA COMUNA 14, DEL MUNICIPIO DE BUCARAMANGA”, se interpretó que el comportamiento geomecánico de la roca en el estudio del 2010 con la planteada muestra que hacia el sector de Morrorico presenta condiciones similares con respecto a la Formación Neis de Bucaramanga. Se aprecia además que el mayor índice de afectación corroborado con los datos obtenidos sigue presentándose en el sector de Piedecuesta ratificando que la Falla de Bucaramanga Santa Marta es una factor representativo en cuanto a el grado de meteorización al que se ve expuesto el material, indicando menores valores debido a las fallas locales que intervienen en el macizo.

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RECOMENDACIONES

En el aspecto Geotécnico teniendo en cuenta la aplicación de obras civiles que podrían ejecutarse para lograr la mitigación o control de la estabilidad en los afloramientos estudiados, se determinó que los principales controles de afectación son de erosión. Estos deben efectuarse buscando el mejoramiento con respecto a las condiciones de drenaje presentes en cada una de las áreas a pesar de no presentar un estado crítico. Para lograr favorecer estas condiciones se plantean las posibles obras a realizarse: La situación principal caracterizada en cada uno de los puntos del sector de Piedecuesta determinó que deben realizarse canales o zanjas en la corona de los taludes con el fin de minimizar la escorrentía que se concentra en el talud y así evitar la formación de surcos y drenajes superficiales; es de suma importancia favorecer la pendiente en la corona del talud para que el agua de escorrentía sea conducida hacia los drenajes existentes aledaños a éste, estos canales o zanjas pueden construirse en concreto simple o reforzado según las condiciones que se presenten en el sitio. Es común observar sacos de suelo cemento que por ser un tipo de obra de fácil adecuación y económicamente de mayor adquisición es el más usado en la zona. Se plantean soluciones como la revegetalización en taludes que no presenten pendientes pronunciadas (>45°) y además que no se observen cantidades considerables de cuarzo ya que no generan condiciones favorables para el agarre de la raíz del suelo. Los muros de contención para los sectores que generan sedimentos hacia la pata del talud y caídos de bloques, con el fin de evitar la afectación sobre las vía donde previamente se ubicará la construcción del muro, se deberá realizar la remoción del material suelto. Así mismo se podría inclinar el talud existente a una pendiente menor con fines de reducir los caídos de bloques y pensar en una reforestación para protegerlo ante agentes naturales. En taludes donde se presente roca meteorizada con varias familias de diaclasas sin formación de sedimentos ni roca suelta, se podrían realizar obras de contención tipo malla con pernos de anclaje para evitar caídos de bloques, aun así las condiciones que presenta actualmente los taludes estudiados son favorables debido a sus buenos comportamientos de drenaje y buzamiento por consiguiente no hace inmediata la intervención de obras civiles. Al encontrarse taludes de alturas medios y bajos (alturas máximas promedio de 12 metros), según los análisis caracterización geotécnica realizados previamente a

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cada uno de estos, las condiciones de los taludes no se presentan críticas o para realizar obras inmediatas, pero se debe tener presente que los comportamientos de estas zonas podrían variar con el tiempo y la intervención del hombre, entonces requerirían una atención inmediata. Al realizarse este tipo de estudios es necesario confrontar las correlaciones que puedan existir al utilizarse métodos para la caracterización de macizos rocosos, en el caso del proyecto que se desarrolló se aplicaron cinco (5) metodologías que determinaron diferentes soluciones a la calidad de la roca. Se concluyó que el mejor método aplicativo para este tipo de estudios es por medio de RMR (Bieniaswki), Q (Barton) y GSI, los cuales permiten determinar prediseños para obras civiles por medio de los datos adquiridos en campo que son correlacionables al plantear este tipo de obras, es decir por medio de estos métodos se obtienen datos de Cohesión, ángulo de fricción, tiempo de exposición, entre otros., que permitirán generar opciones mejoramiento en los taludes estudiados.

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