CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS – RMR (ROCK MASS RATING

[pic 1][pic 2]

3. CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS – RMR (ROCK MASS RATING

3.1 Introducción

A lo largo de esta segunda parte del módulo dedicada al estudio de las rocas y los macizos rocosos se ha estudiado, en primer lugar, el ciclo geológico, los procesos de formación de rocas y la tectónica de placas, a lo que siguieron sesiones cuyo objetivo era describir los principales tipos de rocas (ígneas, metamórficas y sedimentarias). A continuación, se establecieron  y  analizaron  los  conceptos fundamentales  de  roca,  matriz  rocosa  y  macizo rocoso (y sus diferencias), y se presentaron las propiedades fundamentales de la matriz rocosa y el macizo rocoso, caracterizado por sus discontinuidades.

Sobre esta base, es el momento de abordar el estudio de las clasificaciones geomecánicas, en concreto el RMR (Rock Mass Rating), que es el objetivo de esta sesión, y el índice Q de Barton (objeto de la siguiente sesión) que son las clasificaciones geomecánicas más empleadas en la actualidad17 18. El módulo finalizará con una sesión dedicada al índice GSI (Geological Strength Index) que muchos autores consideran una clasificación geomecánica¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.    puesto que tiene relación con el RMR y el índice Q y, en cierta forma, permite determinar la calidad de un macizo rocoso, si bien este no es su objetivo fundamental, tal y como se verá en la sesión correspondiente.

En esta sesión, antes de abordar la clasificación geomecánica RMR, se definirán los fundamentos de dichos sistemas de clasificación y se describirá el índice RQD (Rock Quality Designation), empleado tanto en la clasificación RMR como en la clasificación Q. La sesión finalizará con unas consideraciones acerca del empleo y el manejo de las clasificaciones

geomecánicas a la hora de describir y caracterizar macizos rocosos.

17 Luis I. González de Vallejo et al, Ingeniería Geológica, Pearson Prentice Hall, 2005.[pic 3]

18  Fco. Javier Torrijo Echarri y Rafael Cortés Gimeno, Los suelos y las rocas en Ingeniería Geológica: Herramientas de estudio, Departamento de Ingeniería del Terreno ETSICCP-UPV. Editorial Universidad

Politécnica de Valencia, 2007.

3.2 Conceptos previos

3.2.1. Fundamentos de las clasificaciones geomecánicas

Los macizos rocosos, tal y como hemos visto, son medios discontinuos de comportamiento geomecánico complejo. Este comportamiento, de forma simplificada, puede ser categorizado y estudiado en función de la “aptitud” del macizo rocoso para llevar en el determinadas aplicaciones o actuaciones17.

Con esta finalidad surgieron las clasificaciones geomecánicas, que aportan, mediante la observación directa de las características de los macizos rocosas y la realización de sencillo ensayos, índices de calidad relacionados con los parámetros geomecánicos del macizo y sus características frente a los sostenimientos de túneles y taludes y la excavabilidad de las rocas, entre otros atributos.

Por lo general, las características del macizo rocoso que se consideran en las diferentes clasificaciones (con alguna excepción) son17 18:

▪        Resistencia del material rocoso (matriz rocosa).

▪        Índice RQD.

▪        Espaciado de discontinuidades.

▪        Orientación de discontinuidades.

▪        Condiciones de las discontinuidades (continuidad, apertura, rugosidad, meteorización y relleno).

▪        Estructura geológica y fallas individuales.

▪        Filtraciones y presencia de agua.

▪        Estado tensional.

Tal  y  como  se  ha  mencionado  en  la  introducción  a  esta  sesión,  las  clasificaciones geomecánicas más utilizadas en la actualidad son el índice RMR (Rock Mass Rating) de Bieniawski y el índice Q de Barton. La primera de ellas se emplea tanto para la caracterización de macizos rocosos y sus propiedades como en obras de túneles (aspecto que obviaremos en esta sesión por salirse del temario correspondiente a este módulo).

La segunda de ellas se emplea fundamentalmente en proyectos de túneles, dado que existe una correlación entre la calidad del macizo definida por el índice Q y el sostenimiento y revestimiento a emplear en el túnel en cuestión. En la siguiente sesión, cuyo objeto será el estudio del índice Q, nos centraremos en la obtención del valor del índice Q que nos permite determinar la calidad del macizo rocoso, y obviaremos la parte relativa a la elección del sostenimiento y el revestimiento de túneles por no corresponder al temario de este módulo.

Las   clasificaciones   geomecánicas   se   han   desarrollado   durante   más   de   100   años, prácticamente desde que Ritter (1879) trató de formalizar una metodología empírica de clasificación de macizos rocosos para su aplicación en el diseño de túneles, en particular para determinar los requerimientos de sostenimiento19 20. Las clasificaciones geomecánicas son particularmente útiles durante las fases iniciales (que incluyen los estudios de viabilidad y los diseños preliminares)  de un proyecto de ingeniería  que debe realizarse sobre un macizo rocoso. En estas etapas iniciales del proyecto, suele haber muy poca información detallada sobre el macizo rocoso en cuestión, dado que es probable que no se hayan realizado las campañas de investigación geotécnicas correspondientes. En esta situación, el uso de una o varias clasificaciones geomecánicas puede tener los siguientes beneficios19 20:

▪        Servir  como  lista  de  verificación  para  asegurarse  de  que  se  ha  obtenido  la información  necesaria  y  precisa  sobre  todos  los  aspectos  y  parámetros fundamentales del macizo rocoso que permiten determinar su calidad.

▪        Permitir construir un modelo conceptual del macizo rocoso en cuestión, de su calidad, características, parámetros y propiedades, con el fin de proporcionar una primera estimación, predimensionamiento o prediseño de las estructuras o actuaciones a llevar a cabo.

▪        Obtener   un   primer   orden   de   magnitud   de   las   propiedades   resistentes   y deformacionales del macizo.

19 E. Hoek, P.K. Kaiser, y W.F.Bawden, Support of Underground Excavations in Hard Rock, A.A.Balkema, 3rd Edition,[pic 4]

1998.

20        Evert        Hoek,        Practical        Rock        Engineering,        Rocscience        (Online        available:

https://www.rocscience.com/assets/resources/learning/hoek/Practical-Rock-Engineering-Full-Text.pdf)

Es importante tener en cuenta que las clasificaciones geomecánicas tienen una serie de limitaciones que es preciso comprender y que su empleo no sustituye el uso de técnicas y metodologías de análisis, diseño y dimensionamiento más elaboradas, complejas y sofisticadas como las soluciones analíticas o los modelos numéricos. Así pues, debe contemplarse el empleo de las clasificaciones geomecánicas como un complemento a estos métodos más elaborados y como una herramienta a utilizar para verificar la coherencia de los resultados obtenidos por estos métodos más complejos.

Por otro lado, debe destacarse que la mayoría de las clasificaciones geomecánicas surgen a partir del estudio de casos reales de determinadas obras y actuaciones ingenieriles (túneles, taludes, etc.).

Ello implica que, mientras que el uso de la clasificación geomecánica en cuestión es apropiado para evaluar la calidad de un macizo rocoso para un proyecto de ingeniería semejante a los proyectos reales a partir de los cuales fue obtenida, debe tenerse un especial cuidado al aplicar la clasificación geomecánica correspondiente cuando se trate de un proyecto de ingeniería diferente a los casos reales a partir de los cuales fue definida. Así pues, si una clasificación geomecánica deriva del estudio de casos reales de túneles, su uso en la clasificación de un macizo rocoso para la realización de un túnel es apropiado, pero dicha clasificación debe emplearse con cautela en el caso de un proyecto de taludes, como por ejemplo los desmontes de una carretera o la estabilización de una ladera.

...