2. MACIZO ROCOSO.pdf

Geología aplicado a lo civil

1. UNIVERSIDAD PRIVADA
DOMINGO SAVIO
TEMA 2: EL MACIZO ROCOSO
ASIGNATURA: GEOLOGÍA APLICADA A CIVIL
DOCENTE: ING. EDITH OMAYRA ZENTENO
BURGOS

2. 2. EL MACIZO ROCOSO
1.DEFINICIÓN
2.HOMOGENEIDAD E ISOTROPÍA
3.CONTINUIDAD
4.CARACTERÍSITICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LAS
DISCONTINUIDADES
5.CLASIFICACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES
6.ANÁLISIS DE SISTEMAS DE FRACTURAS
7.PERMEABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO
8.VELOCIDAD SÍSMICA EN EL MACIZO ROCOSO
9.DESIGNACIÓN DE CALIDAD DE LAS ROCAS (RDQ)
10.CLASIFICACIÓN MECÁNICA DE LOS MACIZOS ROCOSOS

3. 2.1.DEFINICIÓN
LasmasasrocosassepresentanenlanaturalezaafectadasporunaseriedeSUPERFICIES
DEDISCONTINUIDADqueseparanbloquesderoca(MATRIZROCOSA),formandolos
MACIZOSROCOSOS.
MacizoRocoso:MatrizRocosay
Discontinuidades.Macizorocoso,de
naturalezagranítica,afectadopor
discontinuidades(fracturas).
Matrizrocosa=Rocamatriz=Rocaintacta:material
rocososindiscontinuidades,obloquesderocaentre
discontinuidades.(Secaracterizaporsudensidad,
deformabilidadyresistencia;porsulocalización
geográfica;yporsulitología,yaseaéstaúnicao
varidad).
UnaDISCONTINUIDADescualquiersuperficie,de
origenmecánicoosedimentario,queseparao
independizabloquesderoca(matrizrocosa)enun
macizorocoso.Lostiposdesuperficiesde
discontinuidadmásimportantessonlassuperficiesde
fractura,lassuperficiesdeestratificaciónylas
superficiesdefoliación
.

5. 2.2.HOMOGENEIDAD EISOTROPÍA
Unmacizorocosoesunmediodiscontinuo,anisótropoyheterogéneoconformadoenconjuntotantopor
bloquesdematrizrocosaydistintostiposdediscontinuidadesqueafectanalmediorocoso,mecánicamente
losmacizosrocosospuedenconsiderarsequepresentanresistenciaalatracciónnula.
Lacaracterísticadeanisotropíaocurreporlapresenciadediscontinuidades(planosdedebilidad)con
orientaciónpreferencial(estratificación,clivaje,foliación,laminación,familiasdediaclasastectónicas),las
discontinuidadesgenerandiferentecomportamientomecánicoenelmacizorocosoenfuncióndeladirección
considerada.
La heterogeneidad que se presenta en el macizo rocoso se relaciona a lavariabilidad de propiedades físicas
y mecánicas en distintas zonas del macizo rocoso controlado por cambios de la matriz rocosa y las
discontinuidades geológicas (discontinuidades de las rocas).

6. 2.3. CONTINUIDAD
Lasdiscontinuidadesgeológicasodiscontinuidadesdelasrocasconstituyenplanosdedebilidad
(planosdeestratificación,foliación,diaclasas,clivaje,orientacióndeminerales,etc)quecontrolan,el
comportamientogeomecánicodelosmacizosrocosos,porquecondicionanelmecanismodedeformacióny
roturaantelosesfuerzos.
Lasdiscontinuidadesqueocurrenenlosmacizosrocosossonplanosdedebilidadquepuedentenerorigen
mecánicootectónico(diaclasastectónicas),sedimentario(planosdeestratificación),enfriamientoderocas
(diaclasasdeenfriamiento)ymetamórfico(foliación),lasdiscontinuiadesindependizanlosbloquesdematriz
rocosa.
Generalmentelaresistenciaalatraccióndelosplanosdediscontinuidadesmuybajaonula,esasíque,su
comportamientomecánicoescaracterizadoporsuresistenciaalcorteo,ensucaso,porladelmaterialde
relleno.

7. 2.4. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LAS
DISCONTINUIDADES
Físicamentelasdiscontinuidadespuedendescribirseapartirde:
•Orientación
•Espaciado
•Continuidad o persistencia
•Rugosidad
•Resistencia de las paredes de la discontinuidad
•Abertura
•Relleno
•Filtraciones

8. Orientación
Laorientacióndelasdiscontinuidadessemideo
defineporsurumboybuzamientoycorrespondea
laposiciónespacialdelosplanosdedebilidad(juntas,
diaclasas,fallas,estratificación,etc),esasíquecuando
ungrupodediscontinuidadespresentansimilitudeso
sonparalelasentresísedicequesonfamiliasde
discontinuidades.
Espaciado
Elespaciadocorrespondealadistanciaperpendicular
entrediscontinuidadesadyacentes,esasíque,entre
menosespaciadolosbloquesdematrizrocosa(roca
intacta)seránmaspequeñosyentremásespaciado,los
bloquesdematrizrocosaseránmasgrandes.

9. Persistenciaocontinuidad
Lapersistenciaocontinuidadcorrespondeala
extensiónenáreaotamañodeuna
discontinuidadenelmacizorocoso,esasíque
cuantomenorsealapersistencia,laestabilidad
delamasarocosaesmayorysilapersistencia
esmayor,laestabilidaddelmacizorocosoes
menor.
Rugosidad
Larugosidadcorrespondealaasperezaoirregularidad
queocurreenlasuperficiedelasdiscontinuidades,es
asíque,entremenorrugosidadtengauna
discontinuidad,lacompetenciadelmacizorocosoes
menoryentremayorrugosidadtengaladiscontinuidad,
lacompetenciadelmacizorocosoesmayor.

10. Aberturaoapertura
Laaberturaoaperturacorrespondeala
separaciónqueexisteentrelasparedeso
superficiesrocosasdeunadiscontinuidad,
esasíque,amenorabertura,laestabilidad
ycondicióndelmacizorocososerámayory
amayorabertura,laestabilidadycondición
delmacizorocososerámenor.
Relleno
Elrellenocorrespondealosmaterialesquese
alojanenlosespaciosdelasdiscontinuidades,es
asíque,cuandolosmaterialesderellenoson
suaves(arcillas),lacompetenciadelmacizorocoso
esmenorycuandoelrellenoconsistedemateriales
duros(sílice),lacompetenciadelmacizorocosoes
mayor.

11. RESISTENCIADELASPAREDESDELADISCONTINUIDAD
Laresistenciaacompresiónsimpledelasparedesdeunadiscontinuidadinfluye
enlaresistenciaalcorteyenladeformabilidaddedichasuperficie,sobretodoen
ausenciaderellenoocuandoaparececerrada.Suvalorsueleserinferioraldela
rocaintactadebidoalameteorización(alteración)delasparedes(las
discontinuidadesconstituyensuperficiespreferentesdealteración).Estevalorse
obtieneapartirdedatostomadosencampoconelmartillodeSchmidt

13. Encuantoalaspropiedadesmecánicasdelasdiscontinuides:Lasdiscontinuidades
marcanelcomportamientodelosmacizosrocosos,porelloesfundamentalconocercomo
secomportan.
RESISTENCIAALCORTE
Lasdiscontinuidadescondicionandeformadefinitivalaspropiedadesyelcomportamientoresistentedelosmacizosrocosos.El
aspectomásimportanteessuRESISTENCIAALCORTE:Resistenciaqueofrecenlasdiscontinuidadesalaroturayal
posteriordesplazamientoafavordelasmismas.Dependedelafriccióndelosplanosydelacohesión.
EstapropiedadsedeterminaenlaboratoriomedianteelEnsayodeResistenciaalCorte,consistenteenaplicaresfuerzos
tangencialesτaunamuestraderocaquecontengaladiscontinuidadaensayar,hastaprovocareldesplazamientorelativode
lasdospartesdefinidasporlamisma.Duranteelensayo,lamuestrasemantienebajolosefectosdeunacarganormal
constanteσ
n.
Inicialmenteseaplicalacarganormal,hastaalcanzarelvalorseleccionadoparaelensayo,yacontinuaciónseaplicael
esfuerzocortante,queiráaumentandogradualmentehastaqueseproduzcalarotura.Elensayoserepitecondiferentes
muestrasconlamismadiscontinuidadaensayar,variandolacarganormalaplicada.Apartirdelosmáximosesfuerzosdecizalla
τobtenidosenlosdiferentesensayosydelosvalorescorrespondientesdecarganormalσ
n,seobtienenlosvaloresde
cohesióncydefricciónφdeladiscontinuidadensayada.
.

14. 5. CLASIFICACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES
LasDISCONTINUIDADES puedensersistemáticas,cuandoaparecenenfamilias,osingulares,cuandoapareceun
únicoplanoqueatraviesaelmacizo.Mientrasquelasdiscontinuidadessistemáticasquedancaracterizadasporuna
orientaciónmediayporsuscaracterísticasgenerales,lasdiscontinuidadessingularesrequierenunadescripción
particularyuntratamientoindividualizado.
TIPOS DE DISCONTINUIDADES:
SuperficiesdeFractura(diaclasasyfallas):Superficiesderoturaprovocadasenlasrocasgeneralmenteporla
actuacióndeesfuerzos.PuedentratarsedeDIACLASAS(superficiesdefracturasindesplazamientorelativodelos
bloques)odeFALLAS(superficiesdefracturacondesplazamientorelativodelosbloques).Lasprimerasson
discontinuidadessistemáticasmientrasquelassegundassonsingulares.Puedenafectaramacizosdecualquiertipo:
Ígneos,SedimentariosyMetamórficos

15. SUPERFICIESDEESTRATIFICACIÓN:Superficies
quelimitanyseparanlossucesivoscuerposo
estratosderocassedimentariasoderocas
metamórficasdeprocedenciasedimentaria.Son
discontinuidadessistemáticas,concontinuidad
elevadayespaciadosqueoscilandepocos
centímetrosavariosmetros.AparecenenMacizos
SedimentariosyMetamórficos
SUPERFICIESDEFOLIACIÓN:Superficiespresentesenrocas
metamórficasencuyagénesishahabidointervenciónde
presiones.Sondiscontinuidadessistemáticas,generalmentede
altacontinuidad,altafrecuenciayespaciadosmilimétricos.
AparecenenMacizosMetamórficosdeRocasFoliadas.

16. 6. DESIGNACIÓN DE CALIDAD DE LAS ROCAS (RQD)
Sobrelafracturacióndeunmacizorocoso,sepuedemedirelgradodefracturaciónutilizandoelíndiceRQD
(RockQualityDesignation).ElRQDsedefinecomolarelaciónentrelasumadelaslongitudesdelosfragmentos
detestigomayoresde10cmylalongitudtotaldeltramoconsiderado.UnRQDbajo,menora25,indicaunamala
calidaddelmacizorocoso,mientrasqueunoalto,entre90a100)indicaunabuenacalidad.Sinembargo,se
mencionaqueelíndicenoessuficienteparadescribircompletamentelascaracterísticasdelafracturacióndeun
macizorocoso,yqueotrosfactores,comolaorientaciónylaseparacióndelasdiscontinuidades,tambiénson
importantes.Además,seproporcionaunafórmulaparaestimarelRQDcuandonosetienendatosdesondeo.

17. 7. PERMEABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO
La permeabilidad en roca puede ser de dos formas:
Permeabilidad primaria, es la permeabilidad de la matriz rocosa.
Permeabilidad secundaria, Es la permeabilidad del macizo rocoso
Matriz Rocosa + Discontinuidades = Macizo Rocoso
Permeabilidad primaria Permeabilidad secundaria
Enlamayoríadelasaplicacionesingenieriles,lapermeabilidadsecundariaeslamásrelevante.En
algunoscasos,comogeologíaeingenieríadelpetróleo,esdeinteréslapermeabilidadprimaria.

18. Permeabilidadprimaria Permeabilidad Secundaria
Estáfuertementeinfluenciadaporelfracturamientoylas
característicasdelmacizorocoso,enespecial:
Lacantidad(frecuencia)yorientaciónde
fracturas
Laaberturayrugosidaddelasfracturas
Elrelleno
Elestadodeesfuerzos
Engeneral,amayorprofundidad,mayoressonlos
esfuerzosnormalesalasfracturas,estassonmás
cerradas,ylapermeabilidadsecundariaesmenorymás
similaralaprimaria.

19. 8. VELOCIDAD SÍSMICA EN EL MACIZO
ROCOSO
Lavelocidadconlaquesepropaganlasondaselásticasatravésdelos
materialesrocososesunapropiedadutilizadaenlacaracterizacióndelos
mismos,especialmentedesdeelpuntodevistadesucalidadogradodealteración.
Porelloesdebidoasurelaciónconlascaracterísticaspetrográfcasymás
específcamenteconlosespaciosvacíos.
Lasondassísmicasproducidasporladetonacióndeunacargaexplosivao
porcualquierotrosistemasetransmiteatravésdelatierraenformadevibraciones
uondasquetransitanadiferentesvelocidades,estasvelocidadesestán
in!uenciadaspor"lalitología,profundidad,porosidaddelmaterial,compactación,
litifcación,contenidodefuidos,entreotros.Estasvelocidadesdependendelmódulo
elásticoydeladensidad.
Talesparámetrossonimportantesparaelanálisisdelavelocidadenla
interpretacióndedatossísmicos.Acontinuaciónsepresentaunatablade
velocidadesdepropagacióndeondassísmicas,estasvelocidadesserefirenalas
ondaslongitudinales.

20. 2.9. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MACIZOS ROCOSOS
1.Resistencia a la Compresión Simple
2.Resistencia a la tracción
3.Velocidad de propagación de las ondas elásticas
4.Resistencia y Deformabilidad
1.ResistenciaalaCompresiónSimple
Esunamedidaderesistenciadelamatrizrocosa,lacual
representaelesfuerzodecompresiónaxialmáximoquepuede
soportarunamuestradematerialantesdefracturarse.
Generalmenteelensayoserealizasobrecubosoprobetas
cilindricasderocaintactaconundiámetrorecomendablede50
milimetros.