CAPÍTULO 4 CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO

CAPÍTULO 4

CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO

1. Introducción

El capítulo presente intenta ser una aproximación a la caracterización del macizo rocoso donde se ha producido el colapso de la estructura. Esta caracterización ha incluido un estudio de campo de los materiales rocosos que han conducido a la elaboración de una clasificación geomecánica como base para el posterior análisis de otros parámetros, el estudio ha incluido asimismo un análisis de estabilidad mecánica del macizo con la aplicación de los criterios de los tests cinemáticos al uso para estos casos. Esta parte del trabajo bebe en gran medida en la difundida publicación de Hoek & Bray (1981) “Rock Slope Engineering” [12] de la que se han seguido en gran parte los criterios de análisis. Como complemento de la caracterización de la zona se incluye un pequeño inventario de taludes del entorno así como unas indicaciones sobre la durabilidad y meteorización al final del capítulo.[pic 4][pic 5]

1. Clasificación geomecánica

Frecuentemente en los proyectos de obra civil o de edificación, la ingeniería geológica tiene el reto de definir, a parte de las condiciones geológicas del macizo que afecta a la obra, también sus características geomecánicas, como son la resistencia y la deformabilidad, ambas imprescindibles para el cálculo de la estructura que se desea proyectar. Así mismo, también es frecuente que los macizos que se estudian se comporten como un medio discontinuo, especialmente cerca de la superficie. Los defectos, que los hacen discontinuos, determinan en gran manera el comportamiento mecánico. Es por ello esencial la descripción cuidadosa del macizo rocoso y de la

naturaleza y morfología de los defectos que presenta, para ello son utilizadas las clasificaciones geomecánicas.

En dichas clasificaciones se trata de aunar las descripciones de los defectos macroscópicos de la estructura del medio rocoso, cuya determinación es generalmente de carácter geológico y de la roca matriz cuyos defectos son a escala microscópica. Son los defectos de carácter macroscópico (planos de debilidad) los que hacen que el macizo rocoso sea discontinuo estructuralmente, reduciendo la resistencia al corte del macizo y aumentando la deformabilidad, incorporando varios factores como los movimientos relativos entre bloques, la permeabilidad nueva a través de los sistemas de fisuras que se añade a la propia roca intacta y la posible alteración y meteorización de la roca.

Como se describe, el macizo rocoso es por lo tanto un medio anisótropo, formado por uno o varios materiales rocosos, con su estructura y discontinuidades. Por todo ello, se hace necesario una correcta definición de la roca matriz, el tipo y disposición de las familias de discontinuidades principales, las condiciones hidráulicas y las tensiones naturales. Este análisis del macizo rocoso se lleva a cabo a través de las clasificaciones geomecánicas, en las cuales se combinan observaciones y toma de datos superficiales (estaciones geomecánicas en afloramientos), con investigaciones profundas (sondeos, geofísica, etc), ensayos de laboratorio (identificación y resistencia) y en ocasiones ensayos “in situ”. Los datos de que disponemos en el caso que nos ocupa se limitan a las observaciones realizadas en estaciones geomecánicas, los datos procedentes del estudio geotécnico así como los ensayos de laboratorio puntuales realizados en dicho estudio.

La zona estudiada se encuentra formada por esquistos de edad paleozoica fracturados. Como ya se ha citado una de las formas de caracterizar el comportamiento del macizo rocoso consiste en establecer la clasificación geomecánica de este.

Diversas son las clasificaciones de este tipo formuladas por varios autores. De entre las existentes que podemos considerar como “históricas” destacaron por su aceptación las propuestas por Terzaghi (1946) [13], Lauffer (1958) [14], Deere et al. (1966) [15] y Wickham et al. (1972) [16].

Dentro de las clasificaciones modernas o “actuales”se encuentran las propuestas por Bieniawski (1974) [17] y Barton (1974) [18], ambas ampliamente utilizadas en el campo de la ingeniería geológica, mayoritariamente en excavaciones subterráneas. Ambas clasificaciones consisten en sistemas empíricos en los que se integran factores puramente geológicos y estructurales del macizo, con propiedades geomecánicas diversas y cuyo fin es la evaluación general del macizo con fines de excavación. En ambas se parte de datos observables en campo, los cuales junto a formulaciones paramétricas de índices de calidad, se llega a establecer un índice de calidad de la roca y a través de las zonificaciones adecuadas, de todo el macizo.

De las dos clasificaciones citadas la de Bieniawski (1974) [17] es la que mejor se adecua a la caracterización posterior del macizo ya que nos permitirá aplica el criterio de rotura de Hoek y Brown. Esta clasificación fue publicada por su autor en 1973 y ha sido sucesivamente modificada en posterioridad en los años 1979 [19] y 1989 [20]. En la actualidad esta clasificación tiene un gran apoyo internacional ya que se fundamenta en más de trescientos cincuenta casos incorporados por el autor como base del sistema.

Esencialmente la clasificación consiste en la obtención de un índice de calidad del macizo rocoso denominado “Rock Mass Rating” (RMR), que depende de la resistencia de la roca matriz, las condiciones del diaclasado, los efectos del agua y la posición relativa del diaclasado respecto de la excavación. Para tener en cuenta la incidencia de estos factores se definen una seria de parámetros, asignando unos determinados valores, la suma de los cuales nos dará en cada caso, el índice de calidad RMR. El rango de variación de este índice se encuentra entre 0 y 100. En función del valor del RMR se clasifican las rocas en cinco categorías diferentes, para las que se dan un abanico de

valores para la cohesión y el ángulo de rozamiento. La influencia de la disposición de las discontinuidades, se valora de forma diferente, según se trate de túneles, taludes o cimentaciones. Hay que notar que el índice RMR, al principio se desarrollo en relación con el proyecto y construcción de túneles, posteriormente se ha ido extendiendo su uso, en algunos casos con algunas modificaciones a otros campos de actividad como taludes (Romana 1997) [21] y cimentaciones en roca (Serrano y Olalla 1994) [22].

Clasificación de 1989:

En esta clasificación el valor de RMR se obtiene por el sumatorio de cinco parámetros intrínsecos:

• Resistencia de la matriz rocosa.

• RQD (Rock Quality Designation) propuesta por Deere et al. en el año 1967 [23] .

• Separación entre diaclasas.

• Estado de las discontinuidades.

• Presencia de agua.

Existe un sexto parámetro que se introduce según las aplicaciones:

• Disposición de las juntas respecto de la excavación.

Las categorías de roca en función del valor del RMR, son las siguientes:

V.        Roca muy mala:RMR menor de 21.

Los criterios de valoración utilizados para obtener los diferentes parámetros pueden encontrase en las tablas publicadas que conocen una amplia difusión en las publicaciones de mecánica de rocas y estabilidad de taludes. En la referencia [20] se pueden consultar dichas tablas.

Aplicando los parámetros citados a los niveles de rocas establecidos en el estudio geotécnico y los datos de campo posteriores podemos establecer las siguientes clasificaciones:

Parámetros y valores

Tabla 4.1. Valores de la clasificación RMR de los niveles del macizo definidos en el estudio geotécnico.

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