En esta entrada del blog repasaremos dos conceptos básicos en mecánica de rocas como son el de la roca intacta y el del macizo rocoso. Al realizar una estación geomecánica en 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. Estos índices son:
• 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 (pattern o distribución y longitud de estos)
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 pueden provocar una mala ejecución de los tests 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. Por este motivo, se han de distinguir y tener perfectamente claros los resultados del ensayo de UCS para roca intacta Vs para macizo rocoso.
Hay un software diseñado por Rocscience que es el RSData que mejora el antiguo RocLab, también distribuido por la misma empresa, aunque este último era gratuito. Nos centraremos en este por aquello de los derechos de autor.
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, que era distribuido gratuitamente por la empresa Rocscience para su uso con fines no comerciales.
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), 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.
El criterio de rotura de Hoek-Brown se muestra a
continuación:
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 parámetros o valores en geotecnia,
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 que aplica la
Empresa Geotecnia Consultores S.L. en sus 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 un ejemplo de un Estudio Geotécnico para
cimentación en Roca Mármol:
RESULTADOS DE LABORATORIO
MODELIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO CON EL SOFTWARE ROCLAB
Como se puede observar, el resultado de la RCS (UCS) del
laboratorio es sensiblemente mayor que el resultado de la RCS (UCS) del macizo
rocoso: 14 MPa frente a 7.576 MPa
