APUNTES GEOTECNIA VIII. ROCA INTACTA VS. MACIZO ROCOSO

EN ESTA ENTRADA DEL BLOG REPASAMOS DOS CONCEPTOS BÁSICOS EN MECÁNICA DE ROCAS; ROCA INTACTA Y MACIZO ROCOSO.

Al realizar una estación geomecánica en el terreno se ha de tener claridad en estos dos conceptos ya que condicionan sobremanera los resultados y la interpretación que se pueda realizar de los índices de estimación de la calidad de la roca y su aplicación para el cálculo de su tensión admisible en un estudio geotécnico.

 

ROCA INTACTA: Es un concepto más bien teórico debido a la dificultad de encontrarla y analizarla en laboratorio. Según González de Vallejo, (2002) se trata de: “Material rocoso sin discontinuidades o bloques de roca intacta entre discontinuidades (muestra de mano o mayor). A pesar de considerarse continua es heterogénea y anisótropa, ligada a la fábrica, textura y estructura, mineral. Mecánicamente, la matriz rocosa se caracteriza por su densidad, resistencia y deformabilidad, dadas por parámetros de roca intacta: resistencia a la compresión simple (UCS) y a la tracción, módulo de Young, razón de Poisson, etc.»

Atendiendo a esta definición, encontrar un trozo de material rocoso con estas características es muy difícil. Las rocas, debido a agentes externos (meteorización), estados de tensión o distensión si se produce una excavación como por ejemplo en un talud, una excavación para una cimentación o un túnel, se encuentran fracturadas, intersectadas por vetas o vetillas de mayor o menor espesor con mineralizaciones secundarias, etc… que provocan planos de debilidad y que puede desembocar en una mala ejecución de los ensayos de laboratorio ya que pueden arrojar resultados que infravaloran la calidad de la roca intacta.

MACIZO ROCOSO. Este concepto engloba el de la roca intacta junto a todos los planos de debilidad que existen y condicionan su comportamiento geotécnico y geomecánico.

 

Es importante distinguir ambos conceptos para poder interpretar correctamente los resultados del ensayo de Resistencia a Compresión simple Uniaxial (UCS) para roca intacta Vs para macizo rocoso, así como del resto de índices de calidad de la roca, estos son los siguientes:

• RMR (Rock Mass Rating): La clasificación geomecánica de Bieniawski o clasificación RMR fue desarrollada en 1973 para realizar actualizaciones 1979, 1989 y 1993. La versión de 1989 es la más utilizada. El sistema consiste en una metodología de clasificación de macizos rocosos que permite relacionar índices de calidad con parámetros geotécnicos del macizo rocoso, criterios de excavación y sostenimiento.

• GSI (Geological Strength Index): Este índice fue introducido por Hoek en los años 90, cuyo objetivo es la evaluación de la resistencia de los macizos rocosos, respecto de la roca sana, para diferentes condiciones geológicas. Se define de forma visual en el terreno a través de dos parámetros principales, el grado de fracturamiento y condición de las discontinuidades.

• SMR (Slope Mass Rating): La clasificación geomecánica SMR de Romana (1985, 1993, 1995) es una adaptación de la clasificación RMR de Bieniawski (1973, 1979, 1989, 1993) a taludes, mediante la aplicación de los factores de corrección adecuados.

• Q de Barton: Se emplea mayoritariamente en la evaluación de la calidad de la roca para el sostenimiento de túneles. También tiene un uso aproximado para el sostenimiento de taludes mediante gunitado (espesor y/o empleo de fibra o malla electrosoldada) y bulones (patrón o distribución y longitud de estos).

 

Para continuar con el análisis comparativo nos apoyamos en el software RocLab. RocLab es un programa para el cálculo de las resistencia al corte (UCS – Compresión simple uniaxial) de una masa rocosa a partir de unos pocos parámetros utilizando el modelo de Hoek-Brown, este software es distribuido gratuitamente por la empresa Rocscience para su uso con fines no comerciales. https://www.rocscience.com/

Rocscience también ha desarrollado el software RSData que mejora la version anterior RocLab. Nos centraremos RocLab ya que es gratuito.

El criterio de Hoek-Brown se muestra a continuación:

Utilizando el criterio de rotura generalizado de Hoek-Brown, RocLab permite obtener los parámetros de resistencia del macizo rocoso. Partiendo del rango de resistencia a la compresión de la roca intacta, el GSI, los parámetros específicos de la roca de Hoek y Brown (mi, a y s), el factor de disturbancia (factor de daño en voladura) y el módulo de deformabilidad, este software calcula los parámetros de resistencia de la masa de roca y también permite el cálculo de la capacidad portante de las cimentaciones en roca, presentando un informe detallado de cálculo con resultados tanto gráficos como numéricos.

A continuación, se muestran los resultados que se pueden obtener modelizando el macizo rocoso, indicando los valores de entrada que se han de elegir para las condiciones en que se encuentra el macizo rocoso en campo y algunos datos de laboratorio:

Y con mayor detalle, se observa que el programa arroja dos resultados de UCS. Uno para la roca intacta y otro para el macizo rocoso:

A la hora de aplicar estos valores o parámetros geotécnicos, como por ejemplo establecer la carga de hundimiento en macizos rocosos según el Método de Serrano y Olalla (2001), habría que tener en cuenta los parámetros del macizo rocoso (Rock Mass Parameters). Este método es el utilizado por GEOTECNIA CONSULTORES en la realización de los estudios geotécnicos. Para ello, se realiza excelso trabajo de campo para comprobar in situ las condiciones del Macizo Rocoso (Se calculan los Índices RMR, GSI, SMR y se realiza en ensayo de resistencia con el martillo esclerométrico) y se combinan, en la mayoría de las veces, con ensayos de laboratorio (UCS).

Se presenta a continuación un ejemplo de un Estudio Geotécnico para cimentación en Roca tipo Mármol:

Como se puede observar, el resultado de la RCS (UCS) del testigo de roca en laboratorio (14 MPa) es superior al resultado de la RCS (UCS) del macizo rocoso determinado en el software RocLab (7,576 MPa)

 

Este artículo ha sido desarrollado por:

JOSE ANTONIO BUENO MORENO

Licenciado en Ciencias Geológicas. Universidad de Granada

Master en Ingenieria Geológica. Ilustre Colegio de Geólogos de Andalucia.

jabm@geotecniaconsultores.com

 

Jose Antonio Bueno Moreno, cuenta con casi 20 años de experiencia en el área de la Geotecnia a nivel internacional y colabora en GEOTECNIA CONSULTORES desde 2021