Fundamentos de Geomecánica y Comportamiento de Macizos Rocosos

Componentes de un Macizo Rocoso

• Fallas

• Diaclasas

• Fallamiento microscópico

• Vetas y planos de estratificación

Tipos de Fallas Geológicas

Falla Normal

Plano inclinado a favor de la dirección del bloque hundido.

Falla Inversa

Plano de falla inclinado hacia el bloque elevado.

Falla Horizontal (o de Rumbo)

Solo hay desplazamiento horizontal y desvío.

Falla de Cabalgamiento

Un bloque se monta sobre el otro, generalmente con bajo ángulo de inclinación.

Redes Estereográficas: Wulff y Schmidt

Red de Wulff

Se utiliza para determinar el ángulo de intersección entre dos fallas. Es una red equiangular (o equidistante), lo que significa que proporciona ángulos correctos y áreas incorrectas.

Red de Schmidt

A diferencia de la de Wulff, es una red equiareal, lo que implica que ofrece áreas correctas y ángulos incorrectos.

Macizo Rocoso Heterogéneo y Discontinuo

Un macizo rocoso heterogéneo y discontinuo está formado por más de una unidad litológica, cada una con propiedades distintas (como la densidad). Además, se encuentra limitado por planos de discontinuidad (como fallas o diaclasas) que definen y limitan las propiedades índice y mecánicas entre estas discontinuidades.

Método NATM (New Austrian Tunneling Method)

El Método NATM (New Austrian Tunneling Method) es una técnica de construcción de túneles que busca maximizar la capacidad de resistencia del propio macizo rocoso. Consiste en las siguientes fases:

• Tronadura (Voladura)

  Proceso inicial de excavación.

• Fortificación Primaria

  También conocida como sostenimiento temporal o fortificación básica. Incluye elementos como mallas y pernos.

• Observación

  Fase crucial donde se espera que el macizo rocoso se acomode. Se monitorea el comportamiento y la deformación del macizo rocoso durante un periodo de tiempo para entender su respuesta.

• Fortificación Final

  Se adecúa un método de soporte más permanente y adecuado, basándose en el comportamiento observado del macizo rocoso. Esta fase puede incluir:

  • Lechada

  • Pernos

  • Mallas

Contribuciones y Críticas a los Métodos de Lauffer y Deere

Lauffer

Ventajas

• Introdujo el concepto de tiempo de estabilidad para una luz o dimensión libre.

Críticas

• La clasificación de la roca no se basa en datos geológicos o geotécnicos intrínsecos, sino en su respuesta a la construcción.

Deere

Ventajas

• Desarrolló el Índice de Calidad de Roca (RQD), ampliamente utilizado en la actualidad y categorizable en 5 clases.

• Es un componente fundamental en clasificaciones geotécnicas más modernas como RMR, GSI, MRMR, entre otras.

Críticas

• Es inaplicable para trozos de roca menores a 10 cm, lo que lo hace ineficiente en ciertos contextos.

• No considera factores importantes como el relleno de juntas, la presencia de agua o la orientación de las discontinuidades.

Conceptos Clave en Geomecánica y Mecánica de Rocas

Terzaghi

Se refiere a un método antiguo que integra principios de la mecánica de rocas y la mecánica de suelos.

Error del Martillo Geológico

El error asociado al uso del martillo geológico para estimaciones de resistencia puede oscilar entre el 12% y el 20%.

Validación de Patton

Patton validó la ecuación de Mohr-Coulomb en el contexto de la mecánica de rocas.

Criterio de Barton-Chowbey

Es un modelo empírico que se obtiene mediante el ensayo de "tilt test" o ensayo de inclinación.

Ensayo de Inclinación (Tilt Test)

Este ensayo mide el desplazamiento de la superficie que presenta una estratificación o discontinuidad.

Descripción de Maksimovic

Maksimovic describe una envolvente no lineal de falla de tipo hiperbólica en términos de tensiones efectivas.