DISCONTINUIDADES Son superfcies de debilidad que imparten a la roca una condición de anisotropía de resistencia, es decir, denotan una interrupción en la interidad mec!nica de la roca" #ara fnes descripti$os se utili%a el t&rmino en&rico, discontinuidad, con el ob'eto de re(erirse indistintamente a diaclasas, (allas, (oliaciones ) estratifcaciones, teniendo en cuenta que la resistencia al ci%allamiento en estas superfcies, siempre es menor que la resistencia de la roca intacta que constitu)e el maci%o *Salcedo, +--." Una discontinuidad estratir!fca es la ausencia del reistro estratir!fco correspondiente a un período determinado" Entre dos secuencias separadas por una discontinuidad /a) un inter$alo de tiempo de la /istoria de la Tierra que no est! representado por sedimentos 0a) $arios tipos de discontinuidades1 DISCORDANCIA ANGULAR
Discontinuidad entre una serie estratir!fca m!s antiua, que se pleó ) se erosionó al quedar los estratos e2puestos a la intemperie, ) una serie estratir!fca m!s moderna" DISCONFORMIDAD
Discontinuidad entre una serie estratir!fca antiua, que (ue sometida a una periodo erosi$o, ) la serie estratir!fca m!s moderna, que se depositó tras ese proceso" INCONFORMIDAD
Discontinuidad entre una serie antiua, constituida por rocas rocas erosionadas *por e'emplo, ranito., ) los estratos sedimentarios m!s modernos" PARACONFORMIDAD
Discontinuidad entre una serie antiua, depositada /ace muc/os millones mil lones de a3os, tras la cual, /ubo una interrupción de la sedimentación durante millones de a3os, ) la serie estratir!fca m!s moderna"
Características de las discontinuidades discontinuidades
4as discontinuidades condicionan de una (orma defniti$a las propiedades ) el comportamiento resistente, de(ormacional e /idr!ulico de los maci%os rocosos" 4a resistencia al corte de las discontinuidades es el aspecto m!s importante en la determinación de la resistencia de los maci%os rocosos duros (racturados, ) para su estimación es necesario ne cesario defnir las características ) propiedades de los planos de discontinuidad" En el Apartado 5"6 del Capítulo 5 se describen los tipos de discontinuidades ) se defnen los par!metros par!me tros (ísicos ) eom&tricos que condicionan sus propiedades ) su comportamiento mec!nico" 4a descripción ) medida de estos par!metros para cada (amilia debe ser reali%ada en campo1 7 Orientación 7 Espaciado 7 Continuidad o persistencia 7 8uosidad 7 8esistencia de las paredes 7 Abertura 7 8elleno 7 9iltraciones Alunos de estos par!metros, como la ruosidad, resistencia de las paredes, apertura ) relleno, determi:nan el comportamiento mec!nico ) la resistencia al corte de las discontinuidades" Orientación
Las discon discontin tinuid uidade ades s sistem sistemáti áticas cas se presen presentan tan en famil familias ias con orien orientac tació ión n y características más o menos homogéneas. La orientación relativa y el espaciado de las diferentes familias de un macizo rocoso definen la forma de los bloques que confor conforma man n el macizo macizo.. La orient orientaci ación ón de las las disco disconti ntinui nuidad dades es con respec respecto to a las estructuras u obras de ingeniería condiciona la presencia de inestabilidades y roturas a su favor. En la Figura .!" del #apítulo se presentan e$emplos de la influencia de la orientación de los planos de debilidad en obras como taludes% presas y t&neles. La orientación de una discontinuidad en el espacio queda definida por su dirección de buzamiento 'direc(ción de la línea de má)ima pendiente del plano de discontinuidad respecto al norte* y por su buzamiento 'inclinación respecto a la horizontal de dicha línea*. +u medida se realiza mediante la br&$ula con clinó(metro o con el diaclasímetro. La dirección de buzamiento se mide siguiendo la dirección de las agu$as del relo$ desde el norte% y varía entre ,- y !,-. E buzamiento buzamiento se mide mediante el clinómetro% con valores entre ,- 'capa horizontal* horizontal* y /,- 'capa vertical*. Los valores de dirección de buzamiento y buzamiento se suelen registrar en este orden en los estadillos% indicando el tipo de discontinuidad al que corresponden los valores. 0or e$emplo% la notación + ,
12,-3!,- indica un plano de estratificación con un buzamiento de !,- seg&n una dirección de 12,-.
Fig.4 - Representación esquemática de las propiedades geométricas de las discontinuidades (Hudson, 1989.
Tambi&n Tambi&n puede defnirse la orientación de un plano de de discontinuidad por su rumbo o dirección *!nulo que (orma una línea /ori%ontal tra%ada sobre el plano de discontinuidad con el norte man&tico, midiendo /acia el este. ) su bu%amiento, debiendo indicar en este caso el sentido del bu%amiento *norte, sur, este, oeste." 4a dirección del plano ) la dirección de bu%amiento (orman un !nulo de ;< *9iura 6." E'emplo1 la notación = > +56 con una dirección de +56< respecto al norte ) /acia el este ) con un bu%amiento de 6;< /acia el suroeste la orientación de este mismo plano tambi&n queda defnida por 5+6
Fig. ! " #edida de la orientación de discontinuidades
4a representación r!fca de la orientación de las di(erentes (amilias de discontinuidades puede reali%arse mediante1 7 #ro)ección estereor!fca, representando los polos o planos con $alores medios de las di(erentes (amilias" 7 Diaramas de rosetas, que permiten representar un ran nmero nme ro de medidas de orientación de (orma cuantitati$a *9iura *9iura ." 7 loques diarama, permitiendo una $isión eneral de las (amilias ) sus orientaciones respecti$as, como se muestra en la 9iura 5"FF del Capítulo 5" 7 Símbolos en mapas eolóicos, que indican los $alores medios de dirección ) la dirección ) $alor del bu%amiento para los di(erentes tipos de discontinuidades *'untas, (allas, (oliación, etc"." e tc"."
Fig.$ - Representación de datos de orientación en un diagrama de rosetas seg%n dos métodos (&'R#. 1981. Espaciado
El espaciado entre los planos de discontinuidad condiciona el tama3o de los bloques de matri% rocosa ), por tanto, defne el papel que &sta tendr! en el comportamiento mec!nico del maci%o rocoso, ) su impor:tancia con respecto a la inGuencia de las discontinuidades" En maci%os rocosos con espaciados randes, de $arios metros, en los procesos de de(ormación de( ormación ) rotura pre$alecer!n las propiedades de la matri% rocosa o de los planos de discontinuidad sen la escala de traba'o considerada ) la situación de la obra de ineniería con respecto a las discontinuidades si los espaciados son menores, de $arios decímetros a + ó > metros, el comportamiento del maci%o lo determinar!n los planos de debilidad por ltimo, si el espaciado es mu) peque3o el maci%o estar! mu) (racturado ) presentar! un comportamiento Hisótropo, controlado por las propiedades del con'unto de bloques m!s o menos uni(ormes" El espaciado se defne como la l a distancia entre dos planos de discontinuidad de una misma (amilia, medi:da en la dirección perpendicular a dic/os planos" Normalmente este $alor se refere al espaciado medio o modal de los $alores medidos para las discontinuidades de una misma (amilia" 4a medida del espaciado se reali%a con una cinta m&trica, en una lonitud sufcientemente representati$a de la (recuencia de discontinuidades, al menos de tres metros" Como norma eneral, la lonitud de me:dida debe ser unas die% $eces superior al espaciado" 4a cinta debe colocarse perpendicularmente a los planos, reistr!ndose la distancia entre discontinuidades ad)acentes"
Fig. - #edida del espaciado en una cara e)puesta del a*oramiento (&'R#. 1981.
#or lo eneral, las superfcies e2puestas de los aGoramientos rocosos no permiten reali%ar las medidas del espaciado en la dirección perpendicular a las superfcies, ) lo que se miden son espaciados aparentes, debi&ndose aplicar las correcciones necesarias para obtener el espaciado real" 4a 9iura 9iura F representa una cara de un aGoramiento en la que nicamente se pueden medir los espaciados aparentes de tres (amilias de discontinuidades" Colocando la cinta m&trica perpendicular a las tra%as de los planos de cada (amilia, se mide la distancia d, que deber! ser correida para calcular el espaciado real1 e J d senK
siendo e el espaciado real, d la distancia media medida con la cinta ) K el !nulo entre la línea de medi:ción ) la dirección de la (amilia" El espaciado se describe sen los t&rminos del Cuadro " En la 9iura - se presentan e'emplos de discontinuidades con di(erentes espaciados"
Fig. 8 - +emplos de espaciados de discontinuidades en a*oramientos. a +spaciado mu unto/ (! cm en la 0amilia principal de discontinuidades con dirección perpendicular a la regla 2 #aci3o cali3o con dos 0amilias principales de discontinuidades, discontinuidades, una una ertical con con continuidad media/ media/ una 5ori3ontal con continuidad mu 2aa/, am2as con espaciado mu unto/ 0ormando 2loques mu peque6os/ c #aci3o cuarc7tico de 2uena calidad con discontinuidades 5ori3ontales erticales separadas/, separadas/, con espaciados del orden de ,!-1 metro.
Descripción
Espaciado
E2tremadamente 'unto
L >; mm
Mu) 'unto
>;:; mm
=unto
;:>;; mm
Moderadamente 'unto
>;;:;; mm
Separado
;;:>";;; mm
Mu) separado
>";;;:";;; mm
E2tremadamente separado
";;; mm
Cuadro " Descripción del espaciado
Continuidad
4a continuidad o persistencia de un plano de discontinuidad es su e2tensión superfcial, medida por la lonitud sen la dirección del plano ) sen su bu%amiento" Es un par!metro de ran importancia pero de di(ícil cuantifcación a partir de la obser$ación de aGoramientos, en los que normalmente se $en las tra%as de los planos de discontinuidad sen un bu%amiento aparente" 4a medida de la continuidad se reali%a con una cinta m&trica" Si el aGoramiento permite la obser$ación tridimensional de los planos de discontinuidad, deber!n medirse las lonitudes a lo laro de la dirección ) del bu%amiento" 4as discontinuidades pueden o no terminar contra otra discontinuidad, debiendo indicarse en la descripción" Es importante i mportante destacar las (amilias m!s continuas, )a que por lo eneral ser!n &stas las que condicionen principalmente los planos de rotura del maci%o rocoso" 4a continuidad se describe sen el Cuadro F" #or lo eneral, las discontinuidades sinulares, como las (allas ) los diques, suelen ser mu) continuas, ) representan los ma)ores planos de debilidad en el maci%o rocoso, por lo que deben ser caracteri%adas ) descritas con especial atención" Continuidad
4onitud
Mu) ba'a continuidad
L+m
a'a continuidad
+5m
Continuidad media
5 :+; m
Alta continuidad
+; :>; m
Mu) alta continuidad
>; m
uadro " :escripción de la continuidad (&'R#, 1981 Rugosidad
4a descripción ) medida de la ruosidad tiene como principal fnalidad la e$aluación de la resistencia al corte de los planos, P, que para discontinuidades sin co/esión puede ser estimada a partir de datos de campo ) de e2presiones empíricas, como se describe en el Apartado 5"6 del Capítulo 5 ) en el 8ecuadro B"+, al fnal de este apartado" 4a ruosidad aumenta la resistencia al corte, que decrece con el aumento de la abertura ), por lo eneral, con el espesor de relleno"
Fig. 9 - :iagramas mostrando distintos modelos de continuidad o persistencia de de arias 0amilias de discontinuidades discontinuidades (&'R#. (&'R#. 1981. 1981.
EI t&rmino ruosidad se emplea en sentido amplio para /acer re(erencia tanto a la ondulacin de las superfcies de discontinuidad, como a las irreularidades o rugosidades a peque3a escala de los planos, defnidas en ocasiones como de +Q ) >Q orden respecti$amente" 4a descripción de la ruosidad requiere, pues, dos escalas de obser$ación *9iura +;.1 7 Escala decim&trica ) m&trica para la ondulación de las superfcies1 superfcies planas, onduladas o escalonadas" 7 Escala milim&trica ) centim&trica para la ruosidad o irreularidad1 superfcies pulidas, lisas o ruosas" 4a ruosidad puede ser medida en campo con di$ersos m&todos, dependiendo de la e2actitud requerida, de la escala de medida o de la accesibilidad al aGoramiento, inc+u)endo desde estimaciones cualitati$as /asta medidas cuantitati$as" EI m&todo m!s sencillo ) r!pido es la comparación $isual de la disconti:nuidad con los per!les est"ndar de
rugosidad de la 9iura B"++" Cualitati$amente un plano de disconti:nuidad
puede ser, por e'emplo, ondulado:liso, planoruosos o ondulado:ruoso"
Fig. 1 - ;ndulación rugosidad de una super
En las 9iuras B"+> ) 5"F- del Capítulo 5 se presentan di(erentes e'emplos de descripción de la ruosidad r uosidad ) otros par!metros de las superfcies de discontinuidad" E2isten otros m&todos m!s precisos que permiten reali%ar medidas cuantitati$as de la ondulación ) la ruosidad1 7 8eali%ación de per!les lineales " #ara ello se apo)a una reia sobre las ruosidades m!s sa:lientes ) se reistra, a inter$alos reulares, la distancia entre la reia ) la superfcie de la dis:continuidad *considerando &sta como la dirección media del plano., obteni&ndose así un reistro detallado de $alores )- a partir de los cuales se pueden obtener los !nulos de ruosidad u ondulación" 4a distancia de medida depende de la escala de las ruosidades, desde alunos decímetros para la ruosidad a peque3a escala /asta alunos metros para las de escala decim&trica o m&trica" 7 M#todo de los discos$ Este m&todo se utili%a para medir los !nulos de ruosidad del plano de discontinuidad en $arias direcciones, mu) til cuando no se conoce la posible dirección de mo$imiento" 4os resultados aportan las $ariaciones locales de la superfcie de discontinuidad respecto a su bu%amiento eneral" EI m&todo consiste en colocar unos discos planos de di(erente di!metro *6, +;, >; ó B; cm sen la escala de traba'o. sobre distintas %onas de la discontinuidad, ) medir con una br'ula la dirección ) bu%amiento del disco" Cuando el disco utili%ado es rande *por e'emplo de B; cm., el !nulo de ruosidad medido ser! menor que con discos menores, como se obser$a en la 9iura B"+5" 4os resultados se pueden representar estereor!fcamente con respecto a di(erentes posibles direcciones de desli%amiento o mo$imiento sobre el plano"
Fig. 11 - =era longitud de los per
4as medidas deben ser reali%adas sobre perfles representati$os de la ruosidad de los planos" #ara establecer los $alores de los l os !nulos de ruosidad ) de ondulación se recomienda lle$ar a cabo un ran nmero de medidas" Si se conoce o presume p resume la dirección de desli%amiento potencial a (a$or de una discontinuidad, ser! a lo laro de &sta donde deber! ser estimada la ruosidad" Si esta dirección es desconocida, deber!n
caracteri%arse las ruosidades para $arias $ari as posibles direcciones de desli%amiento en el plano de discontinuidad"
Fig. 1? - a :iscontinuidad ondulada-lisa/ ondulada-lisa/ con alta continuidad/ en un maci3o olcánico 2 discontinuidad di scontinuidad plana-rugosa/ plana-rugosa/ en cuarcitas. >os elementos de escala de las 0otogra07as corresponden a ? m @ cm respectiamente.
Fig.1@ - #étodo de los discos para medida de la rugosidad en discontinuidades (&'R#. 1981.
Fig. 1? - Alteración por o)idación en las super
4a resistencia de la pared de una discontinuidad inGu)e en su resistencia al corte ) en su de(ormabilidad" Depende del tipo de matri% rocosa, del rado de alteración ) de la e2istencia o no de relleno" En dis:continuidades sanas ) limpias, la resistencia sería la misma de la matri% rocosa, pero eneralmente es menor debido a la meteori%ación de las paredes1 los procesos de alteración a(ectan en ma)or rado a los planos de discontinuidad que a la matri% rocosa *9iura *9iura +B." #or este moti$o, 'unto a la medida de la re: sistencia de las paredes de la discontinuidad debe ser estimado el rado de meteori%ación de la matri% rocosa, sen el Cuadro B" 4a resistencia puede estimarse en campo con el %artillo Sc&%idt' aplic!ndolo directamente sobre la discontinuidad, siuiendo el procedimiento descrito en el Apartado "6 del Capítulo para medir la resis: tencia de la matri% rocosa, o a partir de los índices de ca%po del Cuadro 5"F del Capítulo 5, donde, en eneral, la resistencia de la pared rocosa estar! comprendida entre los rados R a R$. En ambos casos las medidas deben reali%arse sobre paredes representati$as representati$as del estado de alteración de las discontinuidades, considerando tambi&n las discontinuidades m!s (recuentes o m!s sinifcati$as en el maci%o rocoso" A(ertura
4a abertura es la distancia perpendicular que separa las paredes de la discontinuidad cuando no e2iste relleno *9iura *9iura +6a." Este par!metro puede ser mu) $ariable en di(erentes %onas de un mismo maci%o ro:coso1 mientras que en superfcie la abertura puede ser alta, &sta se reduce con la pro(undidad, pudiendo llear a cerrarse" 4a inGuencia de la abertura en la
resistencia al corte de la discontinuidad es importante incluso en discontinuidades mu) cerradas, al modifcar las tensiones e(ecti$as que actan sobre las paredes" 4os procesos de despla%amiento en la discontinuidad o de disolución pueden dar luar a aberturas importantes" Su medida se reali%a directamente con una reia raduada en milímetros" Cuando la separación es mu) peque3a se puede emplear un calibre que se introduce en la abertura" Debe indicarse si la abertura de una discontinuidad presenta $ariaciones, reali%!ndose medidas a lo laro al menos de 5 m" 4a descripción se reali%a sen la terminoloía del Cuadro -" 4as medidas /an de reali%arse para cada (amilia de discontinuidades, adoptando los $alores medias m!s representati$os de cada una de ellas" Descripcin de la a(ertura
Abertura
Descripción
L;,+ mm
Mu) cerrada
;,+:;,>6 mm
Cerrada
;,>6:;,6 mm
#arcialmente abierta
;,6:>,6 mm
Abierta
>,6:+; mm
Moderadamente anc/a
+;mm
Anc/a
+:+; cm
Mu) anc/a
+;:+;; cm
E2tremadamente anc/a
+m
Ca$ernosa
uadro 8 " descripción de la a2ertura(&'R#, 1981 Relleno
4as discontinuidades pueden aparecer rellenas de un material de naturale%a distinta a la roca de las paredes" E2iste ran $ariedad de materiales de relleno con propiedades (ísicas ) mec!nicas mu) $ariables" 4a presencia de relleno obierna el comportamiento de la discontinuidad, por lo que deben ser reconocidos ) descritos todos los aspectos re(erentes a sus propiedades ) estado" Debe tenerse en cuenta que si se trata de materiales blandos o alterados, &stos pueden su(rir $ariaciones importantes i mportantes en sus propiedades resistentes a corto pla%o si cambia su contenido en /umedad o si tiene luar aln mo$imiento a lo laro de las 'untas" 4as características principales del relleno que deben describirse en el aGoramiento son1 su naturale%a, espesor o anc/ura, resistencia al corte ) permeabilidad *los dos ltimos par!metros de (orma indirecta o cualitati$a.1 7 4a anc/ura se mide directamente con una rela raduada en mm"
7 4a descripción del relleno inclu)e la identifcación del material, descripción mineralóica ) tama3o de rana" Si el relleno pro$iene de la descomposición ) alteración del material de las paredes de la discontinuidad, deber! ser e$aluado su rado de meteori%ación, que normalmente ser! descompuesto o desinterado *Cuadro B"B." 7 4a resistencia se puede estimar mediante los Rndices de campo del Cuadro 5"F del Capítulo 5 *si el relleno es blando corresponder! a los rados S + a S., o mediante la utili%ación del esclerómetro o martillo de Sc/midt, cu)o procedimiento de medida se detalla en el Apartado "6 del Capítulo " 7 Debe indicarse el rado de /umedad, ) estimarse cualitati$amente la permeabilidad del material de relleno" 7 En caso de poder reconocerlo, se indicar! si /a e2istido despla%amiento por corte a (a$or del relleno, en cu)o caso sus propiedades ) estructura mineralóica /abr!n su(rido cambios con respecto al estado inicial" En la 9iura +6 se presentan e'emplos de discontinuidades con rellenos"
Fig.1! - a :iscontinuidad de a2ertura mu anc5a/ sin relleno, en areniscas 2 :iscontinuidad plana rugosa/, con a2ertura anc5a/ relleno arcilloso seco c :iscontinuidad ondulada-rugosa/ ondulada-rugosa/ en cali3as con a2ertura mu anc5a/ relleno arcilloso, >os elementos de escala de las 0otogra07as corresponden a .! m (a @ cm (2 c (cortes7a de =rospección Beotecnia
Fig. 1$ - irculación de agua a 0aor de discontinuidades en un maci3o rocoso mu meteori3ado de areniscas (cortes7a de =rospección Beotecnia. Filtraciones
EI aua en el interior de un maci%o rocoso procede eneralmente del Gu'o que circula por las discontinui:dades *permeabilidad secundaria., aunque en ciertas rocas permeables las fltraciones a tra$&s de la matri% rocosa *permeabilidad primaria. pueden ser tambi&n importantes" 4as obser$aciones respecto a las fltraciones en discontinuidades, tanto si se presentan rellenas como si aparecen limpias, pueden seuir las descripciones del Cuadro "
uadro 9 " :escripción de las
