UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO Facultad de Ingeniería de Minas
TEMA: DISCONTINUIDADES EN Curso : MECANICA DE ROCAS Ing. Oscar Llanque Maquera
In!luencia en el c"#$"rta#ient" c"#$"rta#ient" del #aci%" r"c"s"
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MÉTODOS SUGERIDOS PARA LA DESCRIPCION CUANTIT CUANTI TATIV TIVA A DE LAS DISCONT DISCONTINUIDAD INUIDADES ES DE LA MASA ROCOSA &'
Orientaci(n )' Es$acia#ient" *' Persistencia +' Rug"sidad ,' Resistencia de las $aredes -' A$ertura .' Rellen" /' Filtraci"nes 0' N1#er" de !a#ilias 2siste#as3 &4' Ta#a5" de 6l"7ues
TIPOS DE DISCONTINUIDADES
DISCONTINUIDADES DE LA MASA ROCOSA
•
Planos de estratificación.- dividen en caas o es!ra!os a las rocas sedi"en!arias.
son fracturas que han tenido . menores que se presentan en áreas locales de la mina o estructuras muy importantes que pueden atravesar toda la mina.
•
Diaclasas.- Deno"inadas #un!as$ son %rac!uras que no &an !enido desla'a"ien!o ( las que ")s co"*n"en!e se resen!an en la "asa rocosa.
Características de las disc"ntinuidades
1. ORIENTACION N a
rumbo = a° Buzamiento = °
RUMBO Y BUZAMIENTO
ORIENTACION8 DIRECCI9N DE UAMIENTO ; UAMIENTO N a
rumbo = a° ° dirección de buzamiento = a°+90°
a N
=
=
dirección de buzamiento
buzamiento
vector buzamiento
°
ORIENTACION
2
N 20°
1 3
1. 2.
200° / 10° 230° / 85°
3.
095° / 90°
4.
180° / 86°
1
2
SISTEMAS O FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES VISTA PERSPETIVA Y SU RELACION A UNA ESTRUCTURA DE INGENIERIA
ORIENTACION
1
(b) 3
2
N 90°
1. .
055° / 85° ° °
3.
030° / 32°
90°
150°
SISTEMAS O FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES VISTA PERSPETIVA Y SU RELACION A UNA ESTRUCTURA DE INGENIERIA
ORIENTACION
N 1 35°
1. 2.
200° / 88° 130° / 15°
3.
285° / 85°
2 3
R
SISTEMAS O FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES DIAGRAMA DE BLOQUES QUE PROPORCIONA UN CUADRO CUALITATIVO DEL DIACLASAMIENTO
ORIENTACION
SISTEMAS O FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES CASO REAL DE UN MACIZO ROCOSO CON 3 SISTEMAS TIPICOS DE DISCONTINUIDADES
ORIENTACION
TECNICAS DE PROYECCION ESTEREOGRÁFICA PARA DETERMINAR LAS CARACTERISTICAS ORIENTACIONALES DE LAS DISCONTINUIDADES
ORIENTACION
TECNICAS DE PROYECCION ESTEREOGRÁFICA PARA DETERMINAR LAS CARACTERISTICAS ORIENTACIONALES DE LAS DISCONTINUIDADES
ORIENTACION Condestable 2 Zona Prioridad 1
EQUAL AREA LOWER HEMISPHERE
N
CONTOUR LEGEND SCHMIDT POLE CONCENTRATIONS % of total per 1.0 % area
1m
Minimum Contour Contour Interval Max.Concentration
2m
= 1 = 1 = 6.89
MAJOR PLANES 3m
ORIENTATIONS # DIP/DIR. 1 m 77/132 2 m 64/053 3 m 36/240
1m 3m 2m
S
Composito General de Estructuras
784 747
Poles Plotted Data Entries
ARREGLO ESTRUCTURAL GENERAL DE LA MASA ROCOSA DE UN YACIMIENTO DEL PERU
ORIENTACION
REPRESENTACION DE DATOS ESTRUCTURALES RELACIONADOS A CUATRO DE TALUDES, PLOTEADOS SOBRE UNA RED EQUIAREAL DE SCHMIDT
ORIENTACION
FORMACION DE CUÑAS EN EXCAVACIONES SUBTERRANEAS POR EL ARREGLO ESTRUCTURAL DE LA MASA ROCOSA
ESPACIAMIENTO S2 2
S
e l b i s e c c a n i a r a c
d2 cinta
ca. 90°
S1
S2
set n° 1 set n° 2
S2
S1
S 2 = d 2 sin
set n° 3 2
Terminología Espaciamiento extremadamente cercano Espaciamiento muy cercano Espaciamiento cercano Espaciamiento moderado Espaciamiento amplio Espaciamiento muy amplio Espaciamiento extremadamente amplio
< 20 mm 20 - 60 mm 60 - 200 mm 200 - 600 mm 600 - 2000 mm 2000 - 6000 mm > 6000 mm
ESPACIAMIENTO APARENTE Y VERDADERO EN LA CARA ACCESIBLE CORRECCION PARA DETERMINAR EL ESPACIAMIENTO VERDADERO
APERTURA a
b
apertura
Discontinuidad cerrada
c
ancho
Discontinuidad abierta
Discontinuidad rellenada
DIAGRAMAS QUE MUESTRAN LA DEFINICION DE LA APERTURA DE LAS DISCONTINIDADES Y EL ANCHO DE LAS DICONTINUIDADES RELLENAS
APERTURA __________________________________________________________________ Apertura Descripción __________________________________________________________________ < 0.10 mm Muy cerrado 0.10 – 0.250 mm Cerrado Rasgos “cerrados” 0.25 – 0.5 mm Parcialmente abierto 0.50 – 2.5 mm Abierto 2.50 – 10 mm Moderadamente am lio Ras os “semiabiertos” Amplio > 10 mm 1 – 10 cm Muy amplio 10 – 100 cm Extremadamente amplio Rasgos “abiertos” Cavernoso > 1 m __________________________________________________________________
TERMINOLOGIA DE LA APERTURA
PERSISTENCIA
(a)
(c)
(b)
(d)
ESQUEMAS SIMPLES QUE INDICAN LA PERSISTENCIA RELATIVA DE VARIOS SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES
PERSISTENCIA
TERMINOLOGIA Persistencia muy baja 0 – 1 m – Persistencia media 3 – 10 m Persistencia alta 10 – 20 m Persistencia muy alta > 20 m
N o- p e r si s t e n te
n t e i s t e s r P e
DIAGRAMAS DE BLOQUE QUE INDICAN LA PERSISTENCIA RELATIVA DE VARIOS SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES
PERSISTENCIA
2
1
puente intacto puente intacto
3
1
plano de falla
2
falla escalonada ´2D´
3
falla escalonada ´3D´
sistema sub-persistente
sistema no-persistente sistema persistente
EJEMPLOS IDEALIZADOS DE PLANOS POTENCIALES DE FALLA QUE MUESTRAN LA IMPORTANCIA DE LOS “PUENTES INTACTOS” Y DEL “ESCALONAMIENTO HACIA ABAJO”
RUGOSIDAD 1
1
Ensayo de corte de laboratorio
2
Ensayo de corte in-situ
2
o n d u l a c i ó n
i
LAS DIFERENTES ESCALAS DE RUGOSIDAD DE LAS DISCONTINUIDADES SON MUESTREADAS PARA DIFERENTES ESCALAS DE ENSAYOS LA ONDULACION ES CARACTERIZADA POR EL ANGULO (i)
RUGOSIDAD P e r f il d e rugosidad azimut =
30°
Escala
y
y peque a piedra
punto alto
'
buzamiento aparente
l a m i ta d n o u t il iz a d a d e u n a r e g l a p le g a b l e de 2 m
UN METODO PARA REGISTRAR LA RUGOSIDAD DE LAS DISCONTINUIDADES EN DOS DIMENSIONES, A LO LARGO DE LA DIRECCION ESTIMADA DE DESLIZAMIENTO POTENCIAL
RUGOSIDAD Brujula Burbuja d e n i v el
D i s c o m e t a lic o
Lectura de buzamiento
i
2
a
1
-40
-20 40 cm diam.
20 cm diam.
0
10
20
30
40
50
Decimetro de la placa cm. -20
10 cm diam.
5 cm. 10 cm. 20 cm. 40 cm.
5 cm diam.
b
Direccion del Deslizamiento potencial
-40
c
UN METODO PARA REGISTRAR LA RUGOSIDAD DE LAS DISCONTINUIDADES EN TRES DIMENSIONES, PARA CASOS DONDE LA DIRECCION DEL DESLIZAMIENTO NO ES AUN CONOCIDA
RUGOSIDAD I
rugoso
liso
II espejo de falla
III escalonado
rugoso
IV liso
V es e o de falla
VI ondulado rugoso
VII liso
VIII IX
espejo de falla
planar
PERFILES TIPICOS DE RUGOSIDAD Y NOMENCLATURA SUGERIDA LONGITUD DE CADA PERFIL EN EL RANGO DE 1 A 10 M LAS ESCALAS VERTICAL Y HORIZONTAL SON IGUALES
RUGOSIDAD 1
0-2
2
2-4
3
4-6
4
6-8
5
8 - 10
6
10 - 12
7
12 - 14
8
14 - 16
9
16 - 18
10
18 - 20 0
5
10 cm
ESCALE
PERFILES DE RUGOSIDAD Y RANGOS CORRESPONDIENTES DE VALORES “JRC” ASOCIADOS CON CADA UNO DE ELLOS
RELLENO •Minerología del material de relleno •Gradación del tamaño de partículas •Relación de sobre-consolidación •Contenido de agua y permeabilidad •Desplazamientos de corte previos •Rugosidad de las paredes • nc o •Fracturamiento o trituramiento de la roca de las paredes
FACTORES IMPORTANTES DEL COMPORTAMIENTO FISICO DEL RELLENO
RELLENO
EJEMPLOS DE ESQUEMAS DE CAMPO DE DISCONTINUIDADES CON RELLENO
Proiedades de las discon!inuidades
FILTRACIONES
FILTRACIONES EN LA PARED ROCOSA DE UNA GALERIA SUBTERRANEA
FILTRACIONES ________________________________________________________________
Valoración de la filtración Descripción ________________________________________________________________ I La discontinuidad está muy cerrada y seca, el flujo de agua a través de ellas no parece posible. II La discontinuidad esta seca sin evidencia de flujo de agua. III La discontinuidad esta seca pero muestra evidencias de flujo de agua, es decir, está teñida por la corrosión. libre. V La discontinuidad muestra fitración, ocacionalmente goteo de agua, pero sin flujo continuo. VI La discontinuidad muestra un flujo continuo de agua. (Estimar l/min y describir la presión como baja, media, alta). ______________________________________________________________
FILTRACIONES A TRAVES DE DISCONTINUIDADES SIN RELLENO
FILTRACIONES _____________________________________________________________ Valoración de la filtración Descripción ___________________________________________________________________ I Los materiales de relleno están severamente consolidados y secos, flujos significativos parecen improbables debido a la muy baja permeabilidad. II Los materiales de relleno están húmedos, pero no hay presencia de agua libre. III Los materiales de relleno están húmedos, ocasionalmente goteo de agua. , continuo de agua (estimar en l/min.). V Los materiales de relleno están lavados localmente, flujo de agua considerable a lo largo de los canales de lavado (estimar l/min y describir la presión: baja, mediana, alta). VI Los materiales de relleno están lavados completamente, se experimentan presiones de agua muy altas, especialmente en la primera exposición (estimar l/min y describir la presión).
_______________________________________________
FILTRACIONES A TRAVES DE DISCONTINUIDADES CON RELLENO
8. FILTRACIONES ____________________________________________________________________ Valoración de la filtración Descripción ____________________________________________________________________ I Paredes y techo secos, filtraciones no detectables. II Filtraciones menores, especificar goteos en las discontinuidades. III Afluencias medianas, especificar las discontinuidades con flujo continuo (estimar l/min/10 m de longitud de excavación). IV Afluencias mayores, especificar las discontinuidades con fuertes . V Flujo excepcionalmente alto, especificar las fuentes de flujos excepcionales (estimar l/min/10 m de longitud de excavación). ____________________________________________________________________
FILTRACIONES EN MASA ROCOSA: EJEMPLO, EN LA PARED DE UN TUNEL
NUMERO DE FAMILIAS O DE SISTEMAS
Terminología I masiva, ocacionalmente juntas aleatorias II una familia de juntas III una familia de juntas mas juntas aleatorias IV dos familias de juntas V dos familias de juntas mas juntas aleatorias VI tres familias de juntas VII tres familias de juntas mas juntas aleatorias VIII cuatro o mas familias de juntas IX roca triturada, como tierra COMPORTAMIENTO MECANICO Y APARIENCIA DE LA MASA ROCOSA
TAMAÑO DE BLOQUES TERMINOLOGIA _______________________________________________ Descripción J v (juntas/m3) _______________________________________________ Bloques muy grandes < 1.0 Bloques grandes 1-3 Bloques de tamaño mediano 3 - 10 Bloques pequeños 10 - 30 Bloques muy pequeños > 30 _______________________________________________ Valores de J v > 60 podría representar roca triturada, típico de zonas trituradas libres de arcillas. Según Palsmtrom (1974), el RQD y el J v están relacionados así: RQD = 115 – 3.3 J v RQD = 100 para J v < 4.5 TAMAÑO Y FORMA DE BLOQUES = pocas juntas o espaciamiento muy amplio Masivo bloqueado = aproximadamente equidimensional Tabular = una dimensión considerablemente mas pequeña que las otras dos columnar = una dimensión considerablemente mas grande que las otras dos irregular = amplia variación del tamaño y forma de los bloques Triturado = severamente fracturado, tipo “cubo de azúcar”
TAMAÑO DE BLOQUES
ESQUEMAS DE FORMAS DE BLOQUES: a) bloqueado, b) irregular, c) tabular y d) columnar.
