Clasificación Geomecánica y Caracterización de Macizos Rocosos

Sistemas de Clasificación Geomecánica

Sistema de calificación RQD (Rock Quality Designation): Su principal característica es que representa y califica el macizo respecto a las discontinuidades que presenta el macizo rocoso.

RMR (Rock Mass Rating): Su característica es que califica el macizo por medio de puntajes según el RQD presente, la resistencia UCS (Uniaxial Compressive Strength), el espaciamiento de juntas, y las condiciones y orientaciones de las discontinuidades.

Q (Rock Quality Index): Evalúa el macizo rocoso ponderando respecto al tamaño de bloque, resistencia al corte y esfuerzos activos del bloque. Agrega parámetros como el SRF (Stress Reduction Factor) y la presión de poros.

Q' (Q prima): Evalúa el macizo haciendo redundante el SRF y el Jw (para cálculos de estabilidad y ecuaciones de continuidad). Refleja de mejor manera la naturaleza del macizo rocoso.

GSI (Geological Strength Index): Escala el macizo rocoso dependiendo de su blocosidad e integridad presente. Se evalúa en rangos y se basa en el factor de perturbación para estimar el criterio de falla de Hoek-Brown (H-B).

¿Por qué se clasifican los macizos rocosos?

Se clasifican con el objetivo de determinar las propiedades mecánicas de un macizo, para evaluar su estabilidad ante posibles desarrollos o explotaciones de este, y para adoptar distintos criterios de diseño. Estos sistemas:

• Proveen información de diseño.
• Fomentan un mejor juicio ingenieril.
• Permiten predecir el comportamiento del macizo rocoso.
• Establecen una relación de experiencia de condiciones de roca en sitios distintos.

Limitaciones del RQD

Existen tres razones principales por las cuales el RQD no es suficiente por sí solo:

1. No aporta información para macizos muy fracturados (con espaciamientos menores a 10 cm).
2. Varía significativamente dependiendo de la direccionalidad de la calificación (según el eje del sondaje).
3. No aporta información sobre la resistencia UCS, los esfuerzos o las condiciones de la junta, entre otros factores.

Puntuación en el RMR

El parámetro que aporta más puntaje es la condición de discontinuidad. Esto se debe a que el RMR se centra en describir el estado de las juntas, ya que estas son de suma importancia ante las posibles fallas o debilidades que presente el macizo rocoso.

Estimación del GSI

Para la estimación del GSI, se utiliza la observación cuidadosa del macizo (método cualitativo). Este se estima mediante rangos y factores que dependen del valor de la integridad y la blocosidad (condiciones de discontinuidad). Es un parámetro muy importante para el criterio de Hoek-Brown, para el módulo de deformación del macizo rocoso y para evaluar la calidad de la tronadura.

Ajuste del RMR para producir el MRMR

El RMR se ajusta para producir el MRMR (Mining Rock Mass Rating) con el fin de considerar los esfuerzos in situ e inducidos, los efectos de la tronadura y las alteraciones naturales. Es un modelo utilizado para block caving y se ajusta para que el MRMR refleje de forma realista la resistencia del macizo rocoso bajo condiciones de minería.

Efecto Escala y REV

Efecto escala: El mecanismo de falla varía con la escala (desde roca intacta hasta macizo discontinuo), donde la resistencia disminuye a medida que el tamaño de la muestra aumenta. Las discontinuidades presentan una menor resistencia y rigidez que la roca intacta. La resistencia disminuye a medida que aumenta el tamaño de la región hasta llegar a un volumen representativo.

REV (Representative Elementary Volume): Se refiere al volumen representativo del elemento, el cual muestra las propiedades físicas respecto al volumen ensayado.

Diferencia entre Espaciamiento y RQD en el RMR

El RMR considera por separado el espaciamiento y el RQD debido a que el RQD otorga puntaje por el fracturamiento observado en testigos, mientras que el espaciamiento considera el espacio real entre discontinuidades in situ.

Aplicabilidad del Criterio de Hoek-Brown y GSI

El criterio de Hoek-Brown se ocupa cuando el macizo rocoso y la roca intacta son isótropos y homogéneos; no se aplica a macizos rocosos estratificados o con rellenos. El GSI cumple la función de ayudar a calcular las constantes de la roca s y a para la aplicación del criterio, así como para definir los parámetros del macizo rocoso.

Mejora de la Correlación entre Q y RMR

Para mejorar la correlación entre los sistemas Q y RMR, se debe aumentar el intervalo de confianza (suavizando la recta) de manera más precisa, para que el análisis resultante sea de mayor calidad.