Evaluación y Caracterización de Macizos Rocosos: Índices Geomecánicos

Índice RMR (Rock Mass Rating)

Para determinar la calidad del macizo rocoso, este se divide en dominios estructurales, es decir, en zonas delimitadas por discontinuidades geológicas dentro de las cuales la estructura es prácticamente homogénea.

La estructura del macizo comprende el conjunto de fallas, diaclasas, pliegues y demás características geológicas propias de una determinada región.

El índice RMR evalúa la calidad del macizo rocoso a partir de 6 parámetros:

1. Resistencia de la roca intacta
2. RQD (Rock Quality Designation)
3. Espaciado de las discontinuidades
4. Condición de las discontinuidades
5. Condiciones hidrológicas
6. Ajuste por orientación de las juntas

Los resultados obtenidos son: el valor de RMR, clase, descripción del macizo rocoso y la guía para la excavación y sostenimiento de túneles dependiendo del RMR.

Índice Q de Barton

En esta clasificación se catalogan los macizos según el índice de calidad Q basado en los 6 parámetros siguientes:

1. RQD (Rock Quality Designation)
2. Número de familias de juntas (Jn)
3. Rugosidad de las juntas (Jr)
4. Meteorización de las juntas (Ja)
5. Presencia de agua (Jw)
6. SRF (Stress Reduction Factor)

Los resultados obtenidos son: la dimensión equivalente, el valor Q, calidad del macizo rocoso y tipo de sostenimiento recomendado para el túnel dependiendo del valor Q.

Fórmula del Índice Q: Q = (RQD / Jn) * (Jr / Ja) * (Jw / SRF)

Índice SMR (Slope Mass Rating)

Se obtiene del índice RMR (Rock Mass Rating) básico de Bieniawski, sumando un factor de ajuste, que es función de la orientación de las juntas y un factor de excavación que depende del método utilizado.

Fórmula del Índice SMR: SMR = RMR + (F1 * F2 * F3) + F4

• F1: Depende del paralelismo entre el rumbo de las juntas y de la cara del talud.
• F2: Depende del buzamiento de la junta en la rotura plana.
• F3: Refleja la relación entre los buzamientos de la junta y el talud.
• F4: Factor de excavación.

Caracterización del Macizo Rocoso

Para poder caracterizar el macizo rocoso se debe conocer en primer lugar, la matriz rocosa que lo constituye, determinando:

• Minerales integrantes
• Grado de cristalización
• Tamaño y forma de los minerales
• Cementación de los minerales
• Naturaleza del cemento

En segundo lugar, se deberán conocer las alteraciones que modifican y cambian las propiedades de las rocas estableciendo su grado de meteorización.

En tercer lugar, conocer la estructura del afloramiento del macizo rocoso y la presencia de discontinuidades.

Por último, determinar los principales factores que determinan el comportamiento geomecánico del macizo rocoso para poder establecer los índices geomecánicos que se utilizan en Ingeniería Civil.

Resistencia a Compresión Simple (RCS) o Resistencia Uniaxial

Es el máximo esfuerzo que soporta una roca sometida a compresión uniaxial, determinada sobre una probeta cilíndrica sin confinar.

Fórmula: σc = Fc / A

Descripción de las Discontinuidades y Juntas

Se describen diversas propiedades:

• Rugosidad de los planos de discontinuidades
• Estado superficial de todas las discontinuidades, estratificación y juntas
• Apertura de las juntas
• Relleno de discontinuidades
• Espaciado de discontinuidades
• Índice de fracturación por unidad de longitud
• Grado de fracturación
• Índice RQD (Rock Quality Designation)
• Índice de resistencia (determinado en laboratorio mediante ensayos de compresión uniaxial)