SESIÓN 10 - RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO.pdf

minas

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
TEMA: INFLUENCIA DE ESCALA SOBRE JRC Y JCS
RESISTENCIA AL CORTE DEL RELLENO DE DISCONTINUIDADES
INFLUENCIA DE LA PRESIÓN DEL AGUA
COHESIÓN Y FRICCIÓN INSTANTÁNEA
Docente: Ing. Rolando Martínez Díaz
CURSO: RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO
DEPARTAMENTO ACADÉMICO: INGENIERÍA DE MINAS
CICLO: V SESIÓN 10

2. =
ntan[JRClog
10(JCS/
n)+
b]
•JRC:JointRoughnessCoefficient.
•JCS:JointCompressiveStrength.
•JRC: Expresión del nivel de rugosidad de la discontinuidad, se obtiene
por comparación con unatabla.Haycorreccionesporefectosde escala.
•JCS: Resistencia de la discontinuidad, se puede obtener de ensayos con
martillo de Schmidt. Si la pared es fresca, JCS es similar a compresión
uniaxialdelaroca(UCS).
RESISTENCIA AL CORTE DE LAS DISCONTINUIDADES

3. 1
2
3
2
4

p
1
3
4
Tension
cortante
12 3 4
Desplazamientocortante
p=()
-0,33LnJRCn
500Ln
EFECTODE ESCALAENLA RESISTENCIAAL CORTE
(BANDIS,1980)

4. 10
42 6 8
0,8
1,0
0,4
0,3
0,7
0,6
0,5
0,9
JRC
nJRC
0
L
0 L
n
L
n/L
0
JR
C
n
/JR
C
0
Approx.JRC
0
5
10
15
JRCn= JRCo()
-0,02JRC
oLn
Lo
CORRECCION DE LA RUGOSIDAD POR EFECTO ESCALA
(BANDISETAL.,1981)

5. 42 6 8 10
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
JCS
nJCS
0
L
0 L
n
L
n/L
0
5
10
15
1,0
JRC
0
Ejemplo
L
n/L
0=3
JCSn= JCSo()
-0,03JRCo
Ln
Lo
CORRECCION DELARESISTENCIADELASRUGOSIDASES
POREFECTODE ESCALA(BANDISETAL.,1981)

6. 10
JCS
n
n=. tg


r n
+JRC.log
n
 
 
DISCONTINUIDADES RUGOSAS SIN RELLENO
Barton:correccióndeescala
JCSn= JCSo()
-0,03JRCo
Ln
Lo
JRCn= JRCo()
-0,02JRCoLn
Lo

7. a
e
100%10 50 100 140
PORCENTAJE DERELLENOENLAJUNTA
6
5
4
3
2
1
RESISTENCIADELRELLENO
DISCONTINUIDADES RUGOSASCONRELLENO(GOODMAN)

8. a
e

BARTON
r
10
a>e e>a
e=a
100ꞏ
e
a
a:amplitudde laasperezamáxima
e:espesorde rellenomáximo
r–resistenciaalcortedelrelleno
DISCONTINUIDADES RUGOSAS CON RELLENO (GOODMAN)

9. Roca Descripción c’(MPa) º c’(MPa) º
depico depicoresidualresidual
Basalto Brechabasálticaarcillosa,ampliavariacióndel0.24 42
contenidoenarcillaybasalto
Bentonita Filónbentoníticoencreta 0.015 7.5
Capasestrechas 0.09-0.12 12-17
Ensayostriaxiales
0.06-0.1 9-13
PizarraBentonítica Ensayostriaxiales 0-0.27 8.5-29
Ensayosdecortedirecto 0-0.03 8.5
Arcillas Sobreconsolidas,deslizamientos,juntasy0-0.18
cizallamientosmenores
12-18.50-0.003 10.5-16
Lutitaarcillosa Ensayostriaxiales
Superficiesdeestratificación 0 19-25
Lutitasen carbón Capasdearcillasmilonítica,10a25mm 0.012 16 0 11-11.5
Dolomita Capadelutitaalterada 0.04 14.5 0.02 17
Diorita,grano-dioritayRellenoarcilloso(arcilla2%,IP=17%) 0 26.5
pórfido
Granito Fallasrellenasdearcilla 0-0.1 24-45
Rellenodefallaarenoso 0.05 40
Zonadecizallatectónica,granitosesquis-
tososyrotos,rocadesintegradayarcilla.
0.24 42
Grauwaca 1-2mmdearcillaenplanosdeestratificación. 0 21
Caliza capade6mmdearcilla 0 13
10-20mmderellenoarcilloso 0.1 13-14
<1mmrellenodearcilla
0.05-0.2 17-21
Calliza,margaylignito Capasdelignitointerestratificadas 0.08 38
contactomarga/lignito 0.1 10
Caliza Juntasmargosas,20mmdeespesor 0 25 0 15-24
Lignito Contactoentrelignitoyarcilla 0.014-0.03 15-17.5
MontmorillonitayarcillaCapasde80mmdebentonita(montmori- 0.36 14 0.08 11
bentonítica llonita)arcillaenlutitas 0.016-0.02 7.5-11.5
Esquisto,cuarcita,yRellenoarcillosode10-15mm 0.03-0.08 32
esquistosiliceo Estratificaciónconarcillaencapasfinas 0.61-0.74 41
Estratificacióncon arcillaencapasgruesas
0.38 31
Pizarrametamórfica Finamentelaminadayalterada 0.05 33
0.06 32
Cuarzo/caolín/Ensayos
pirolusita remodeladas
triaxialessobre muestras0.042-0.0936-38
RESISTENCIAALCORTEDEPICO Y RESIDUAL DE DISCONTINUIDADES CON RELLENO
Valores recopilados por
Hoeket al., 1995

10. INFLUENCIADELAPRESIÓNDEAGUA
Cuandoexistepresióndeagua enelmacizorocoso,estaproduceunempujeque
separalos labios dela discontinuidady reducelatensiónnormalσ
n.
Encondicionesderégimenpermanente,enlas quehaysuficientetiempoparaquela
presióndeagua alcanceelequilibrioenelmacizorocoso,latensiónnormalefectivaes:
σ
n’=(σ
n‐u)
donde ueslapresiónde agua.
Estatensiónnormal efectiva, se puedeutilizar envezdeltérmino tensiónnormalσ
n en
todaslas ecuacionesvistas.
n
n
A
F−U
'=
F
t
U
F
n

11. ELAGUADEPRECIPITACIÓNENSUELOSYROCAS
50mmdeprecipitación
15cmdesubidadel
nivelfreáticoenun
sueloarenoso
2mdesubidadelnivel
freático en un macizo
rocososfisurado
Lapresióndeaguavienemarcada
porladiferenciadepresionesyno
porlacantidaddeagua.

12. ꞏW
W
y
y
w
x
h
h
w
1/3ꞏy
w
2/3ꞏx

Lapresióndeaguavienemarcadaporladiferenciadepresionesynoporla
cantidaddeagua
EL AGUA DE PRECIPITACIÓN EN SUELOS Y ROCAS

13. Sedenominarigidezcortanteotangencial,k
s‐
,alarelaciónentrelatensióncortante
aplicadasobreunamuestrafrentealdesplazamientodecortesufridoporelbloque
superior,antesdealcanzarellímitederesistenciadepicodeladiscontinuidadola
denominada
pico
:
s
h
k=


Se ha comprobado que 
pico
se suele alcanzar para valores de 
h
aproximadamenteel1%delalongitud
deladiscontinuidad,estoescuando 
h
=L/100.Teniendoestoencuentaeintroduciendolafórmulade
Barton,se tendráque:
s
h
n
JCS
k
L

 
=

pico
=
100
. 
n.tanJRC. log
10 +
b 
 
k
s
RIGIDEZ CORTANTE

14. RIGIDEZNORMAL
Esteparámetroaunqueresultanecesarioparasimularelcomportamientodeunajuntamediantemétodos
numéricos,conceptualmenteresultamáscomplejodeentenderyenlaprácticadeestimar.Sisetratade
unajuntasinrellenoyconloslabiosduroselvalordeestarigideztenderáainfinito.Siempreexistirá
ademáslalimitaciónfísicadequeambassuperficiesdeladiscontinuidadnopodráninterpenetrarse.
Enlaprácticasesueletomarestevalorcomounafraccióndelarigidezcortante,existiendodiversas
propuestascomoladeKawai,queproponeCelada(1994):
Sedenominarigideznormal,k
n,alarelaciónentrelatensióncortanteaplicada sobreunamuestra
frentealdesplazamientoperpendicularaladireccióndelajunta medido en el bloque superior:
n
v
k=


=
1−
. k
n s
k
1− 2
O laqueproponenutilizaralgunoscódigosnuméricos(Itasca,1998):
10. k
sk
n100. k
s

15. n
n
h
h
h
v

dn
DILATANCIA
Se define el ángulo de dilatancia, d
n
, como la relación entre el desplazamiento vertical y el desplazamiento
horizontal en un punto de una discontinuidad
n
d=arctan

v



h

16. Definición de la cohesión
instantánea c
iy el ángulo de
fricción instantáneo 
i, para un
criterio de rotura no lineal. Según
Hoeketal.,1995.
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
TENSIÓN NORMAL n
T
E
N
S
I
Ó
N
C
O
R
T
A
N
T
E


i
c
i
FRICCIÓNYCOHESIÓNINSTANTÁNEAS
Debidoaldesarrollohistóricodeladisciplinadelamecánicaderocas,muchosdelos
análisis,realizadosparacalcularelcoeficientedeseguridadfrentealdeslizamiento,se
expresabanentérminosdelacohesiónylafriccióndeMohr‐Coulomb.Laecuaciónde
Bartonnovienedadaentérminosde“c”y“”.Porelloesnecesarioestimarlacohesión
yángulodefricciónequivalentes,lomejorposible,apartirdelaexpresióndeBarton.
n r

 JCS
=. tg+JRC . log
n 10
n

  n

17. FRICCIÓN DE PICO E INSTANTÁNEA


n

pico

inst.

n
c
inst.
10
n
n
n pico
JCS

 
+JRC. log =
n. tg 
=. tg


r  
  n

18. ParaobtenerestosvaloresHoeketal.(1995)proponencalcularlos
valoresdelacohesiónyfriccióninstantáneasparacadavalordela
tensiónnormaldeformaque 
i
sea:
donde:
Lacohesióninstantáneac
isecalculacomo:
c
i=−
n. tan
i
i
=arctan




 n
FRICCIÓN Y COHESIÓN INSTANTÁNEAS