1

Clasificacin Geomecnica de Bieniawski o RMR

Este sistema fue desarrollado por Z.T. Bieniawski en los aos 70 siendo reformado en numerosas ocasiones y siendo la actual por el momento la de 1989.

Se basa en la suma de una serie de factores o parmetros del macizo rocoso para su clasificacin geomecnica.

Factor Signo Descripcin del parmetro Clasificacin Valuacin

1. (+) Resistencia a la compresin simple de la roca inalterada

B

s i

c a

0 a 15

2. (+) RQD (existe un sistema basado en este mismo parmetro) 3 a 20 3. (+) Espaciamiento de las discontinuidades (fisuras, diaclasas) 5 a 20 4. (+) Estado de las discontinuidades 0 a 30 5. (+) Presencia de agua subterrnea 0 a 15 6. ( ) Orientacin de las discontinuidades respecto al eje de desarrollo Ajuste 0 a -12

Clasificacin Geomecnica RMR SUMA = Valuacin Total

Valuacin (RMR) = (1) + (2) + (3) + (4) + (5) [(6) Correcciones]

Clasificacin geomecnica del macizo rocoso, segn el total de valuacin

Valuacin o Valoracin 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 < 20

Clasificacin I II III IV V

Descripcin de la roca Muy buena Buena Media o Regular Mala Muy mala

1. Resistencia a la compresin simple de la roca. Se realiza una serie de ensayos (laboratorio o campo) de la roca matriz (roca sana e inalterada) para determinar su resistencia.

2. RQD (Rock Quality Designation: Indice de Calidad de la Roca). Es una recuperacin modificada del testigo o ncleos obtenidos en un barreno a diamante (DDH). Se basa en el

porcentaje de ncleo recuperado en el que la roca se encuentra relativamente intacta.

Pueden usarse mtodos indirectos para su determinacin como el de discontinuidades volumtricas (Jv). En el anlisis de macizos rocosos, se presentan bloques de roca delimitados por un sistema tridimensional de planos de discontinuidad.

Se entiende por discontinuidad a todas aquellas estructuras geolgicas (fallas, fracturas, diaclasas, estratificacin, foliacin, etc.) que forman dichos planos, los que comnmente se conoce como fbrica estructural del macizo rocoso.

3. Espaciamiento de las discontinuidades. Es una valoracin del espaciamiento o separacin entre las discontinuidades (juntas, diaclasas, fisuras, fracturas...); regularmente se consulta la descripcin de las mismas en la tabla general de factores.

4. Estado de las discontinuidades. Este parmetro es fundamental se puede usar con la tabla general aunque para mayor precisin se recomienda la tabla gua especial: Gua para valorar el estado de las discontinuidades.

5. Presencia de agua. El agua en las discontinuidades es un factor que genera una gran inestabilidad no solo por la presin hidrosttica que puede ejercer sino tambin por las alteraciones que puede provocar en las discontinuidades (disolucin, deslizamientos...).

6. Orientacin de la discontinuidad principal vs direccin del la obra. Orientacin de la(s) discontinuidad(es) principal(es) (rumbo, inclinacin y echado) respecto a la direccin del eje longitudinal de desarrollo de la obra (v.g. tnel). Que puede acrecentar el riesgo de deslizamientos o por el contrario disminuirlo. Se usa la gua especial para su valor.

Longitud de los ncleos 0.10 m (%) 100

Longitud de barrenacin en m

RQD

2

Clasificacin RMR Geomecnica de Bieniawski 1989: Parmetros de clasificacin

PARAMETRO ESTIMACION Y ESCALA DE VALORES

1

Resistencia

de la

roca sana

Carga puntual

MPa Kg/cm (aprox)

> 10

100

4 10 40 - 100

2 4 20 - 40

1 2 10 - 20

nicamente

Compresin

Simple

Compr. Simple

MPa Kg/cm (aprox)

> 250

>2 500

100 250 1 000-2 500

50 100 500 1 000

25 50 250 - 500

5-25 50-250

1-5 10-50

< 1 2 m 0,6 2 m 0,2 0,6 m 0,06 0,2 m < 0,06 m

V a l o r a c i n 20 15 10 8 5

4

Estado de las

discontinuidades (ver gua especial)

Muy rugosas.

Discontinuas.

Sin separaciones.

Borde sano y duro.

Ligeramente

rugosas.

Abertura 5

mm

Diaclasa Continua

V a l o r a c i n 30 25 20 10 0

5

Presencia

de agua

Caudal por 10 m

de tnel Nulo < 10 L/min 10 25 L/min 25 125 L/min >125 L/min

Relacin entre la

presin de agua y

la mayor del

terreno

w / 1

0 0 0,1 0,1 0,2 0,2 0,5 > 0,5

Estado general Seco Ligeramente

Hmedo Hmedo Goteando Fluyendo

V a l o r a c i n 15 10 7 4 0

6

Correccin por orientacin de las discontinuidades (ver gua especial)

Direccin y Buzamiento Muy

favorable Favorable

Medio o

regular Desfavorable

Muy

desfavorable

Valoracin para

Tneles 0 - 2 - 5 - 10 - 12

Cimentacin 0 - 2 - 7 - 15 - 25

Taludes 0 - 5 - 25 - 50 - 60

Gua especial para valorar el factor 4. Valoracin del estado de las discontinuidades.

P a r m e t r o V a l o r a c i n

Longitud de la discontinuidad

(Persistencia)

< 1 m 1 3 m 3 10 m 10 20 m > 20 m

6 4 2 1 0

Abertura Nada < 0,1 mm 0,1 1,0 mm 1 5 mm > 5 mm

6 5 3 1 0

Rugosidad

Muy

rugosa Rugosa Ligeramente rugosa Ondulada Suave

6 5 3 1 0

Relleno Ninguno

Relleno duro Relleno duro Relleno

blando

Relleno

blando

< 5 mm > 5 mm < 5 mm > 5 mm

6 4 2 2 0

Alteracin Inalterado

Ligeramente

alterado

Moderadamente

alterado

Muy

alterado Descompuesto

6 5 3 1 0

3

Gua especial para valorar el factor 6. Direccin (rumbo, inclinacin y buzamiento) de las discontinuidades principales respecto a la orientacin de la obra.

Inclinacin >20

Rumbo de las discontinuidades: perpendicular al eje de la obra

Inclinacin >20

Rumbo de las discontinuidades: paralelo

al eje de la obra

Inclinacin 20 Rumbo y buzamiento de

las discontinuidades:

cualquiera Excavacin con el buzamiento Excavacin contra el buzamiento

Incl. 45 - 90 Incl. 20 - 45 Incl. 45 - 90 Incl. 20 - 45 Incl. 45 - 90 Incl. 20 - 45 Inclinacin 0-20

Muy favorable Favorable Media o regular Desfavorable Muy desfavorable Media o regular Desfavorable

Clasificacin y Valoracin Geomecnica RMR de Bieniawski y Caractersticas.

Va lo ra c i n RM R 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 < 20

C l a s e I I I I I I I V V

Ca l ida d Muy Buena Buena Media o regular Mala Muy mala

Tiempo de sostenimiento y longitud de claro (inicial 1979)

10 aos con

15 m de claro

6 meses con 8 m

de claro

1 semana con 5 m

de claro

10 horas con 2,5

m de claro

30 min con 1 m

de claro

Tiempo de sostenimiento y longitud de claro (Bieniawski, 1989)

20 aos con 15

m de claro

1 ao con

10 m de claro igual igual igual

Cohesin de la roca MPa kg/cm2

>0,4

> 4

0,3 0,4 3 - 4

0,2 0,3 2 - 3

0,1 0,2 1 - 2

< 0,1

< 1

ngulo de rozamiento interno > 45 35 45 25 35 15 25 < 15

Estimacin de las necesidades de sostenimiento segn Bieniawski.

RMR Excavacin

Anclas ( 20 mm) Co mple ta mente Cementadas

Concreto

Lanzado Marcos

Consideraciones de excavacin y sostenimiento para tneles de luz mxima a 10 m. (Clasificacin RMR-Bieniawski 1989)

I

> 81

Avance a seccin

completa de 3 m Innecesario a excepcin de

bloques sueltos (ancla ocasional)

Para otros claros:

L=1.4 + (0.18W) Innecesario Innecesario

II 61 80

Avance a seccin

completa de 1 1,5 m. Soporte a 20 m del tope

Anclado local en la bveda de 2 a

3 m de largo y espaciado de 2.0 a

2.5 m con malla ocasional.

L=1.4 + (0.18W)

L/e = 1.75 a 2.0

5 cm en bveda

para

impermeabilizacin Innecesario

III

41 60

Avance y desborde (cabeza

y banqueo) de 1,5 a 3 m en

cabeza. Comenzar soporte por disparo. Sostenimiento

completo a 10 m del tope

Anclado sistemtico en la bveda y tablas de 3 a 4 m de largo y

espaciado 1.5 a 2.0 m con malla

en techo.

L=1.8 + (0.18W)

L/e = 1.75 a 2.0

5 a 10 cm en bveda

o corona, 3cm en tablas

Innecesario

IV

21 40

Avance y desborde (cabeza

y banqueo) 1,0 a 1,5 m en cabeza. Instalar soporte al

mismo tiempo con la

excavacin a 10 m del tope

Anclado sistemtico en la bveda y tablas de 4 a 5 m de largo y

espaciado 1 a 1,5 m con malla

L=2 + (0.18 W)

L/e = 2.0

10 a 15 cm en bveda y 10 cm en

tablas

Ligeros a medianos

con espaciamiento

de 1,5 m, donde se requieran

V

20

Avance por partes (mltiples

fases), avances de 0,5 a 1,5

m en cabeza. Instalar soporte al mismo

tiempo con la excavacin.

Concreto lanzado tan pronto como sea posible despus de

la voladura.

Anclado sistemtico en la bveda y tablas de 5 a 6 m de largo y

espaciado 1 a 1,5 m con malla.

Contra bveda anclada.

L=3 + (0.18 W)

L/e = 2.0 Donde en (m):

L= Longitud de ancla

W= claro Luz

e= Espaciamiento

15 a 20 cm en

corona, 15 en tablas y 5 cm en el frente o

tope, inmediata

despus de cada avance.

Medianos a pesados con espaciamiento

de 0,75 , botadores y

forro.

Longitud de avance y tiempo de estabilidad sin soporte

4

Correlaciones RMR empricas de inters:

Carga o Presin sobre el

sostenimiento

P = [(100 RMR)/100]b Unal (1983) Presin en sostenimiento: P (t/m2)

Ancho del tnel: b (m)

Densidad de la roca: (t/m3)

Mdulo de deformacin emprico E en (GPa)

Para

10< RMR 50; Em = 10 [(RMR-10)/40] Serafn y Pereira (1983)

RMR> 50-55; Em = 2RMR 100 Bieniawski (1978)

RMi = 10 ((RMR-40)/15)

GSI = RMR89 - 5

Correlacin RMR con Q

Bieniawski

RMR = 9lnQ + 44

Abad

RMR = 10,5lnQ + 42

Rutledge

RMR = 13,5lnQ + 43

Parmetros de la roca de Hoek y Brown

Roca excavada por medios mecnicos

m = mi e ((RMR-100) / 28)

s = e ((RMR-100)/ 9)

Roca excavada mediante voladura.

m = mi e ((RMR-100) / 14)

s = e ((RMR-100) / 6)

Siendo m y s parmetros de la roca alterada y mi y si los parmetros de rotura de la

roca de Hoek y Brown en el laboratorio.

Diaclasado: ndice de diaclasas (JP) JP = {10 ((RMR-40)/15)}/ c

Otras correlaciones empricas RMR

Choquet y Hadjigeorgiou (1993).

RMR=5lnQ + 60,8 (S. AFRICA - tneles)

Para Espaa:

RMR =43,89 - 9,19lnQ (minado en roca suave)

RMR =10,5lnQ + 41,8 (minado en roca dura)

Canad:

RMR =12,11logQ + 50,81 (minado en roca dura)

RMR =8,7lnQ + 38 (tneles roca sedimentaria)

RMR =10lnQ + 39 (minado de roca dura)

Para minas Subterrneas:

RMR=40logQ + 44

RMR =12,5logQ + 55,2

Tamao de las anclas segn clase RMR:

I MUY BUENA 81-100 Anclas ocasionales L=1,4 + (0,18xW)

II BUENA 61-80 Anclas locales L=1,4 + (0,18xW)

III NORMAL 41-60 Anclas sistemticas L=1,8 + (0,18xW)

IV MALA 21-40 Anclas sistemticas L=2 + (0,18 x W)

V MUY MALA < 20 Marcos y anclaje L=3 + (0,18 x W)

Longitud / Espaciamiento (L/e) = 2.0

e = espaciamiento entre anclas (m); L = longitud de ancla (m); W=

ancho del tnel (m).

NOTA: Nomenclatura de acuerdo a Sistema Internacional de Unidades (SI) establecido mediante la Norma Oficial Mexicana (mayo 2004). NOM-008-SCFI-2002.