Conceptos Clave de Geomecánica y Geología Estructural

Índices de Calidad y Clasificación Geomecánica

RQD (Rock Quality Designation): Es el porcentaje de trozos de testigos recuperados mayores o iguales a 10 cm, de la longitud total del taladro. Se consideran trozos solo entre fracturas naturales y se miden los trozos a partir del testigo de roca, de manera lineal.

GSI (Geological Strength Index): Es un índice de clasificación geomecánica, que se estima de manera visual en terreno mediante dos parámetros principales: estado de fracturamiento del macizo rocoso (intacto, blocoso, muy blocoso, etc.) y calidad de las discontinuidades (meteorización, relleno, rugosidad). El valor de GSI se encuentra entre 0 a 100.

Q: Clasificación geomecánica que determina la calidad del macizo y se aplica en la definición de requerimientos de sostenimiento en excavaciones subterráneas. El índice Q varía en escala logarítmica, entre los valores 0,001 a 1000. Este índice se define a partir de 6 parámetros:

• RQD: Rock Quality Designation
• Jn: Cantidad de familias de discontinuidades
• Jr: Rugosidad de las juntas
• Ja: Alteración de las paredes de las discontinuidades
• Jw: Condición de agua
• SRF: Factor de estrés (Stress Reduction Factor)

Los factores nombrados anteriormente definen tres cocientes, los cuales se multiplican entre sí para obtener Q.

RMR (Rock Mass Rating): Clasificación geomecánica, se aplica en la definición de propiedades geomecánicas de macizos rocosos y sostenimiento en obras subterráneas y superficiales. Este método otorga puntaje a 5 parámetros:

1. Resistencia de la roca intacta: a partir de valores de resistencia a la compresión simple (UCS) o de ensayos de carga puntual.
2. RQD.
3. Espaciamiento de discontinuidades.
4. Condiciones de las discontinuidades.
5. Condiciones de agua subterránea.

El RMR se obtiene de la suma de estos 5 parámetros, y los valores varían entre 0 y 100.

Definiciones Geológicas y Geomecánicas

Macizo rocoso: Se denomina al conjunto de los bloques de matriz rocosa o roca intacta y de las discontinuidades de diverso tipo que afectan al medio rocoso, tales como fallas, estratificaciones, contactos, etc.

Roca intacta o matriz rocosa: Se denomina al material rocoso exento de discontinuidades, o bloques de roca intacta que quedan entre ellas.

Discontinuidad: Se denomina a cualquier plano de origen mecánico que independiza y separa a los bloques de matriz rocosa que pertenecen a un macizo rocoso.

Sedimento: Pequeñas partículas provenientes de la meteorización y erosión de rocas preexistentes (ígneas, metamórficas, sedimentarias).

Falla: Fractura de la roca que posee desplazamiento relativo de los bloques por medio de un plano.

Estratificación: Disposición de distintas capas de rocas distinguibles entre ellas.

Rumbo: Es el ángulo, respecto al norte, que forma la línea de intersección del estrato con un plano horizontal.

Manteo: Es el ángulo de inclinación máxima que forma el estrato con la horizontal, ubicado perpendicular al rumbo.

Perfil geológico: Es la representación gráfica de una sección del terreno, levantado a partir de un mapa geológico.

Falla de rumbo: Falla con movimiento en paralelo con el rumbo del plano de falla.

Diaclasas: Corresponden a discontinuidades o fracturas las cuales son solamente producto de tensión y no involucran un movimiento relativo entre los bloques.

Dique: Roca ígnea, de forma tabular que se emplaza de manera oblicua o vertical, respecto de la estratificación.

Deslizamiento: Corrimiento o movimiento de masa de tierra o roca.

Roca: Agregado de minerales o mineraloides.

Taludes

Se comprende bajo el nombre genérico de talud cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal que haya de adoptar permanentemente las estructuras de tierra o roca, bien sea en forma natural o artificial. Se define por:

• Altura
• Pie
• Cabeza o escarpe
• Altura de nivel freático
• Pendiente

Tipos de Rotura en Taludes

Rotura plana: Se produce a favor de una superficie preexistente, la cual mantea a favor del talud y con su misma dirección.

Rotura en cuña: Corresponde al deslizamiento de un bloque en forma de cuña, formado por dos planos de discontinuidad, a favor de su línea de intersección.

Volcamiento: Se produce en taludes de macizos rocosos donde los estratos presentan una dirección de buzamiento contrario a la inclinación del talud y rumbo paralelo o subparalelo al mismo.

Pandeo: Este tipo de rotura se produce a favor de planos de estratificación paralelos al talud. La rotura puede ocurrir con o sin flexión del estrato; la condición necesaria es que los estratos sean suficientemente esbeltos, en relación con la altura del talud, para poder pandear.

Túneles

La sección de un túnel se constituye por: Hastiales, Clave, Solera, Contrabóveda. También se consideran el Sostenimiento y Revestimiento.

Pliegues y Fallas

Los pliegues son la deformación dúctil de las rocas, que resulta de aplicar esfuerzos compresionales, generalmente en una dirección no existe ruptura en la roca. En los pliegues se identifican las siguientes partes: Limbo o flanco, charnela, eje axial, plano axial y buzamiento.

• Pliegue simétrico: Los dos limbos del pliegue tienen igual inclinación opuesta.
• Pliegue asimétrico: Los dos limbos tienen inclinación opuesta y diferente.
• Pliegue Volcado: Los dos limbos están inclinados al mismo lado y el plano axial también.

Las fallas son la expresión de la deformación frágil de la roca, donde existe una ruptura mecánica con desplazamiento relativo de los bloques, por medio de un plano de falla.

• Falla Normal: Falla de extensión, generalmente de altos ángulos. Desplazamiento en sentido vertical.
• Falla Inversa: Falla de comprensión, generalmente de bajos ángulos. Desplazamiento en sentido vertical.
• Falla de Rumbo: Falla con desplazamiento paralelo al rumbo del plano de falla, dependiendo del movimiento se denominan dextral o sinestral.

-Sandston-FaultA-Congl-Shale-FaultB-Bathol-DikeB-DikeA.