PREGUNTAS SELECCIONADAS CUESTIONARIO REVISIN CONCEPTUAL

JOSE RICARDO PINEDA RODRIGUEZ COD: 2127610

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS FISICO MECANICAS

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL MAESTRIA EN GEOTECNIA

BUCARAMANGA, OCTUBRE 2012

PREGUNTAS SELECCIONADAS CUESTIONARIO REVISIN CONCEPTUAL

33. Una muestra de roca intacta de arenisca cementada presenta =30; So= 1000 Psi y To = 400 psi. La envolvente de falla para un plano de fracturacin orientado 75 respecto de la horizontal, est regido por: = 15 So= 600Psi y To = 200 Psi. Al aplicar al macizo rocoso los siguientes esfuerzos: 1 = -1800 Psi 3 = -6200 Psi. Asumiendo las siguientes convenciones:

Esfuerzos negativos: Esfuerzos positivos:

Debe esperarse que:

1. El crculo de Mohr formado con los esfuerzos principales aplicados sea interceptado por la envolvente de falla de de la roca intacta. 2. La muestra rocosa no colapse 3. Al interceptar el crculo de Mohr formado con los esfuerzos principales aplicados, la envolvente de falla de la roca intacta defina una zona potencial de deslizamiento. 4. La envolvente de falla del plano de debilidad intercepte el crculo de Mohr formado con los esfuerzos principales aplicados y defina con este una cua de falla 5. La roca falle.

Solucin:

Se asume que 1 y 3 son esfuerzos principales sobre los planos vertical y horizontal. Se acostumbra en la nomenclatura que 1 sea mayor que 3 lo cual no ocurre en este caso. Para el caso que 1=1800 sea vertical y 3=6200 sea horizontal, el polo queda en 3 a la derecha del circulo. En el caso de que 1 sea horizontal y 3 sea vertical el polo queda en 1 a la izquierda del crculo. Los esfuerzos en el macizo rocoso, representados por el crculo de Mohr en color negro no interceptan la envolvente de falla de la roca intacta lo cual descarta las respuestas 1 y 3. Los esfuerzos sobre el plano de fracturacin a 75, considerando 1 horizontal son trazados desde el polo en 1 con una linea a 75, estos valores son n=2094 y =1100, los cuales no llegan a sobrepasar la envolvente de falla del plano de fracturacin. Si se considera a 3 como esfuerzo horizontal los valores por el plano a 75 trazado desde el polo en 3 dan n=5905 y =1100 los cuales tampoco interceptan la envolvente de falla del plano de fracturacin. Por lo tanto los esfuerzos aplicados al macizo no exceden la resistencia del plano de fracturacin, lo cual descarta la opcin 4, adems no se cuenta sino con informacin de un plano de fracturacin, y se requieren por lo menos dos planos para formar una cua. Al no contarse con ms informacin en el problema, los esfuerzos aplicados no generan falla ni en la roca intacta, ni sobre el plano de fracturacin por lo que se selecciona la respuesta 2 (la roca no colapsa) sobre la respuesta 5 (La roca falle).

59. En una muestra de roca saturada con Gs =2.5 y n=0.5, a. e=0.5 b. w=0.4 c. w= 0.5 d. e = 0.4 e. Ninguno de los datos anteriores es correcto

Solucin: e= n/(1-n) = 0.5/(1-0.5) e=1.0 eS=wGs como esta saturado S=1 y w=e/Gs w = 1 / 2.5 w=0.4

64. En la figura 1, no es evidenciable: a. Erosin elica b. Buzamiento del plano de sedimentacin c. El origen de las rocas d. Carcter discontinuo de las rocas e. Cada de rocas

figura 1. No se evidencian planos de estratificacin por lo que la respuesta es la b. Si se observa erosin elica, discontinuidades y cada de rocas, la falta de estratificacin y textura observada da una idea del origen de la roca.

Figura 1

65. Por las caractersticas del macizo rocoso mostrado en la Figura 1, lo ms probables es que se trate de a. Una lutita b. Una arcillolita c. Una arenisca d. Una caliza e. Un granito

La falta de planos de estratificacin descarta a las rocas sedimentarias, por lo que la nica opcion disponible es el granito (roca ignea). La textura observada tambin se asemeja a la de los granitos.

66. El nmero de familias de discontinuidades presentes en el macizo rocoso ilustrado en la figura 1, es:

a. Dos b. Una c. Tres d. Cuatro e. Ms de cuatro

Figura 1

La familia 1 en rojo y la 2 en verde son perpediculares al plano de observacin, la familia 3 en azul es paralela al plano de observacin y corresponde al plano expuesto.

67. En la figura 1, el bloque con posicin ms elevada tiene alta probabilidad de fallar

a. Segn falla planar b. Segn falla por cua c. Segn falla por rotacin d. Por cada e. Por esparcimiento lateral

Est suelto en la parte superior y es probable que por erosin de la base, la fuerza del viento o un evento ssmico sufra una cada, ya que es un bloque aislado, el cual no se va a deslizar sobre algn plano predeterminado por alguna discontinuidad o de falla dentro del macizo rocoso.

Responder las preguntas 72 a 78 con base en la Figura 2

Figura 2

72. La discontinuidad sealada con 1, puede definirse como: a. Plano de sedimentacin b. Plano de diaclasa c. Plano de falla d. Espejo de falla e. Fractura

No corresponde a un plano de sedimentacin, plano o espejo de falla, como es una discontinuidad planar, sin desplazamiento apreciables, sistemtica y repetida en el macizo, coincide con la descripcin de una diaclasa, respuesta b.

73. El elemento rocoso sealado con el nmero 2, puede ser: a. Una geoda b. Una concrecin c Un bloque de roca que ha ganado esfericidad por accin elica d. Un canto redondeado artificialmente y puesto en el sitio e. Un canto redondeado durante un largo trayecto de transporte aluvial

No es geoda, concrecin o un canto por trasporte aluvial, de las opciones restantes la ms lgica es al c, si se considera la redondez del resto de elementos expuestos en la parte superior.

74. El bloque indicado como 3 es crtico por a. Ser infinito b. Por ser muy grande c. Por carecer de friccin lateral d. Por estar desplazado e. Por estar erosionado

Es un bloque crtico porque se puede caer ya que se encuentra aislado, sin friccin lateral.

75. Es altamente probable que el bloque indicado como 3 a. Cae libremente b. Cae friccionando c. No cae d. Se desintegra in situ e. Por friccin lateral puede ser estable

Como se indic en la respuesta anterior es un bloque que tiene amenaza por cada, al no tener confinamiento ni friccin lateral que lo mantenga en su sitio.

76. La zona marcada con el numeral 4 revela concentracin de: a. Humedad b. xidos c. cidos d. Sales e. Todas las anteriores

Se observan unas manchas o costras tpicas de crecimiento de lquenes, lo cual indica alguna concentracin de agua en esta zona.

77. El bloque indicado como 5

a. Est deslizado pero no volcado b. Esta volcado y deslizado c. Est volcado pero no deslizado d. No est volcado ni deslizado e. Est rotado alrededor de su eje y desplazado hacia afuera del macizo

Es un bloque que presenta fuerte erosin de las discontinuidades adyacentes pero se encuentra aun en su sitio, por lo tanto la respuesta es la d.

78. Al comparar los bloques 5 y 6, se infiere como hiptesis del comportamiento cinemtico que a. El bloque 5 ascendi mientras que el 6 permaneci en su sitio b. El bloque 6 descendi y el movimiento del 5 se volc c. Los dos bloques se movieron en simultnea pero en direcciones contrarias d. No existe informacin suficiente para suponer una hiptesis de falla e. El bloque 6 rot y el bloque 5 ascendi

Son bloques que estn en su sitio y no se han movido, por lo que la opcin d queda como solucin por descarte. Sin embargo si se puede suponer como hiptesis de falla a futuro la cada de rocas en especial del bloque 5.

106. La toma de datos in situ de un macizo rocoso registra NJ/L (nmero de discontinuidades contabilizadas en una longitud L): 7/10, 20/10, 8/5, 4/10, 6/5. El tamao del bloque del macizo rocoso, segn ISRM , 1981, es: a. Muy grande b. Muy pequeo c. Grande d. Medio e. Pequeo

Jv= 7/10 +20/10 +8/5+4/10+6/5 = 5.9 En la tabla ISRM 1981 para Jv entre 3 y 10 se tiene bloques de tamao medio.

107. La longitud del 70% del ncleo recuperado en una perforacin de 45 m de profundidad fue superior a 10 cm. Si la longitud total del ncleo recuperado fue del 80% del total perforado, el RQD describe al macizo como: a. Malo b. Medio c. Bueno d. Muy malo e. Muy bueno

Lo = 45 m; Longitud recuperada 80% = 0.8*45= 36m; Longitud>10 cm= 0.70*36 = 25.2 m RQD= 25.2/45 = 0.56 RQD=56% en el rango de 50 a 75% categora Media

Resuelva las preguntas 147 y 148 con base en la figura

147. El bloque que est con deslizamiento pero sin volcamiento es a. C b. D c. A d. B e. Todos Solo se ha movido paralelo al plano inferior.

148. De la figura se intuye que el bloque crtico es a. B b. C c. A d. D e. Todos El bloque b en el extremo inferior derecho es crtico, ya que se encuentra soportando a los bloques superiores.

Para los problemas 151 y 152 utilizar la figura

151. La figura ilustra la aptitud de una estructura geolgica respecto de la direccin de un tnel. De acuerdo con los diagramas mostrados, la premisa correcta es: a. El diagrama D muestra una falla que corta paralelamente el tnel

b. El diagrama C es menos favorable para la estabilidad del tnel que la falla A c. Los diagramas B y D son similares y guardan el mismo carcter de favorabilidad respecto al flujo del agua hacia el interior del tnel d. El diagrama F ofrece mejor condicin de soporte que el diagrama G e. Se espera que el diagrama C sea ms favorable que A debido a que la franja de fracturamiento intenso donde el tnel requiere entibacin es slo una fraccin del tnel.

En la respuesta a., la falla no corta el tunel, la b contradice la e, la c es falsa porque la falla en la parte superior puede generar mas problemas de inestabilidad geotcnica y flujo de agua. La d tambin puede ser cierta ya que son mas estable cortar en un anticlinal que en un sinclinal, pero es mas correcta la respuesta e.

152. De los diagramas ilustrados no es cierto que a. En los diagramas E y F el tnel cruza plegamientos tipo anticlinal b. En los diagramas G y H el tnel cruza plegamientos tipo sinclinal c. En los diagramas G y H hay alta posibilidad de ocurrencia de procesos de fluencia plstica del material de las paredes hacia el piso del tnel d. El diagrama G muestra la condicin ms crtica en aporte de agua hacia el interior del tnel e. Todos los diagramas mostrados presentan igual grado dificultad constructiva y similar nivel de desfavorabilidad para la estabilidad de la obra La e no es cierta, ya que cada diagrama no muestra que existe un grado de dificultad diferente para el tnel.

Para la solucin de las preguntas 153 a 154 apoyarse en la figura

153. Con referencia a la estabilidad de los taludes mostrados en los diagramas A y B, el talud ms estable es a. A b. B c. A y B tienen igual grado de estabilidad d. Ninguno de los dos cortes ejecutados es estable e. El talud A presenta mayor desfavorabilidad en materia de estabilidad que el talud B

El buzamiento de los estratos contrario a la pendiente del talud, favorece la estabilidad. Respuesta la a.

154. No es correcto afirmar que

a. En el diagrama B el mecanismo de falla del talud sera la falla planar b. La falla del talud A puede ocurrir si se socava el pie o se registran grietas de retraccin en corona c. Los sedimentos que eventualmente se desprendan de las partes altas de los cortes [corona] forman depsitos de talus d. El agua hace mayor efecto de inestabilidad en el corte B que en el A e. En anlisis cinemtico de los taludes mostrados puede llevarse a cabo con el mtodo de talud infinito

El talud infinito se usa en suelos y no toma en cuenta las discontinuidades que es la condicin ms crtica en este caso.

155. La figura revela la seccin de un tnel con bloques crticos [que pueden potencialmente desprenderse]. Una observacin detallada de los mismos, permite pronosticar con relativa aceptacin que:

a. Todos los bloques indicados son potencialmente estables b. El boque 6 puede desarrollar cada libre c. El bloque 5 forma una cua con planos convergentes en el interior de la masa ptrea d. El bloque 3 no es removible e. El bloque 4 est cuado lo cual le da cierta estabilidad

Existen bloques potencialmente inestables, pero el 6 es estable y el cinco forma planos divergentes hacia el interior de la masa, el bloque 3 es removible. La opcin correcta es la e.

156. Los bloques removibles y finitos son los marcados como a. 1, 2 y 3 b. 4,5 y 6 c. Todos son removibles d. Ninguno es removible e. Slo el 3

Existen algunos bloques removibles. 1,2 y 3 son los bloques que se pueden remover. El 5 es infinito, el 6 no tiene cada libre.

157. Debido a friccin y geometra, presentan incertidumbre de estabilidad los bloques

a. 1, 2 y 3 b. 4,5 y 6 c. Todos son removibles d. Ninguno es removible e. Slo el 3

Los bloques 4, 5 y 6 son los mas estables, solo algunos son removibles y el 3 no es el nico comprometido con estabilidad por friccin y geometra, por lo tanto la respuesta es la a.

158. Son bloques estables debido a condiciones gravitacionales los marcados con: a. 5 y 6 b. 3 y 4 c. 1 y 2 d. 2 y 3 e. Todos los bloques 2 de techo y 2 de pared, requieren fuerzas actuantes para ser desplazados, igual ocurre con el bloque 3.

160. El bloque 2 de techo debe su estabilidad a: a. Que es removible b. A su geometra, accin de la gravedad y a la friccin c. A que est aflorando en el techo d. Tiene espacio para cada libre e. Es infinito El bloque 2 no es infinito y el hecho de ser removible, estar en el techo y tener espacio para caer no son parmetros que se consideren en el anlisis de estabilidad, por lo tanto la respuesta es la b que si considera elementos que definen la estabilidad cinemtica.

161. Son bloques que pueden tener estabilidad garantizada si se les adiciona una fuerza actuante a. El 2 b. El 1 de la derecha c. El 3 d. El 5 e. El 4

El 1 de la derecha cae libremente por lo tanto es muy crtico, el 3, 4 y 5 no son criticos para cada, el 2 de techo y 2 a la derecha pueden ser anclados para mantenerlos estables.

162. De todos los bloques indicados, el ms susceptible a cada libre es: a. 5 b. 1 de la izquierda c. 1 de la derecha d. 2 de la pared

e. 2 del techo El bloque1 a la derecha tiene una superficie de contacto vertical al desplazarse, por lo tanto la resistencia por friccin es mnima y caer libremente.

178. En la notacin

a. El rumbo es de 20 al sureste b. El buzamiento es de 20 al noreste c. El buzamiento es de 20 al NW d. El rumbo es de 45 al NE e. No se puede establecer la orientacin cardinal del estrato

Asumiendo como en un plano, el norte hacia la parte superior del papel, el buzamiento es de 20 grados SE y el rumbo tiene direccin NE o SW. Esto descarta las respuestas a, b, c, la d se descarta porque no se indica en este tipo de nomenclatura el valor del rumbo por lo cual el valor de 45 no se puede confirmar con certeza, por descarte solo queda la respuesta e.

204. Una toma de datos en el terreno con Martillo Schmidt produjo las siguientes lecturas: 27-34-20-43-36-40-32-28-35-37. El valor no corregido de ndice de rebote es a. 33 b. 28 c. 38 d. 39 e. 34

Descartando los 5 menores R= (43+40+37+36+35)/5 = 38.2

210. Si el RQD obtenido a partir de ncleo de perforacin es del 75%, la relacin de las velocidades ssmicas de campo a laboratorio ser aproximadamente: a. 0.75 b. 0.56 c. 0.87 d. 10 e. 3.3

RQD = v2campo / v2laboratorio x 100 75 = v2campo / v2laboratorio x 100 0.75 = v2campo / v2laboratorio

vcampo / vlaboratorio = 0.75 = 0.866 0.87

231. La relacin de velocidades de ondas compresionales, medidas en campo sobre el afloramiento y en laboratorio sobre muestras rocosas, para el macizo del problema 230 es aproximadamente: a. 0.75 b. 0.87 c. 0.56 d. 1.0 e. 0.6

Jv= 12 (problema 229); RQD=115-3.3 Jv = 115 3.3x12 = 75.4

RQD = v2campo / v2laboratorio x 100 75.4 = v2campo / v2laboratorio x 100 0.754 = v2campo / v2laboratorio

vcampo / vlaboratorio = 0.754 = 0.868 0.87

232. De conformidad con Terzaghi, la carga mnima de diseo para la fortificacin del techo de un tnel en un macizo rocoso moderadamente fracturado y fisurado, en funcin de las dimensiones de la boca de acceso del tnel es:

a. 0.5B b. 0.25B c. 0.35B d. 1.1B e. 0.25[Ht+B]

Segn el mtodo de Rock Load Factor de Terzaghi para una condicin de la roca: moderadamente fragmentada y fisurada la carga del terreno vara de 0.25B a 0.35(B+Ht) por lo tanto la respuesta es la b.

233. Si el tnel del problema anterior mide 5 m de ancho, 4m de altura, y se emplaza a 100m de profundidad respecto del nivel del terreno, en el macizo rocoso descrito, el cual presenta un ngulo de friccin interna de 30 y un peso unitario de 2.5 ton/m3. El coeficiente de presin de tierras a reposo se asume igual a 0.5. La sobrecarga, en Ton/m2, ser: a. 2.5 b. 4.38 c. 3.5 d. 7.88 e. Ninguna de las anteriores

Carga Hp vara de 0.25B a 0.35(B+Ht). B= 5 m Ht=4m Hpmin= 0.25*B = 0.25*5 = 1.25 m Hpmax=0.35 *(B+Ht) =0.35*(5+4) = 3.15 m

Presin sobrecarga Pv= p Pvmin= pmin = 2.5*1.25 = 3.125 ton/m2 Pvmax= pmax = 2.5*3.15 = 7.875 ton/m2

El valor de 3.5 cae dentro del rango esperado de Presin de sobrecarga Pv, por lo tanto la respuesta es la c Para el valor de Pv=3.5 ton/m2 Hp= 3.5/2.5= 1.4 m

234. La carga indicada en el problema 21 actuar sobre el techo del tnel en un ancho igual a: a. 10m b. 10.78m c. 9m d. 7.3m e. 9.62m Pars los problemas 234, 235 y 236 se asume que el problema 21 es el problema 233 Terzaghi propone para la roca totalmente triturada un valor B1=B+Ht = 5+4 = 9 m

235. El esfuerzo horizontal, en Ton/m2, para efectos de clculo del empuje de diseo de la fortificacin lateral, actuante en el pie del arco de entrada al tnel del problema 21, ser de: a. 12.5 b. 10 c. 5 d. 6.25 e. 3.50 Terzaghi toma el empuje sobre las paredes siguiendo la teora clsica de empuje de suelos:

h inf = Ka (Ht+Hp)

h sup= Ka (Hp)

h= (h sup+h inf) Ht

v inf = (Ht+Hp)

v sup= (Hp)

h

DIAGRAMA DE ESFUERZOS HORIZONTALES

DIAGRAMA DE ESFUERZOS VERTICALES

De la figura y tomando Ka= tan2(45-/2) = tan2(45-30/2) =0.333 Para Hpmin=1.25 m presin horizonta hmin= Ka (Ht+Hpmin) = 0.333*2.5*(4+1.25) = 4.37 ton/m2 Para Hpmax=3.15m presin horizontal hmax= Ka (Ht+Hpmax) = 0.333*2.5*(4+3.15) = 5.95 ton/m2 Se toma el valor de 5, respuesta c, que cae en el rango de la carga Hp esperada para este tunel. Este sera un valor crtico para la roca totalmente fracturada alrededor del tunel, ya que Terzaghi en su tabla de clasificacin considera que para roca moderadamente fracturada y fisurada no hay presin lateral y rara vez ser requiere ademe lateral y nunca en el piso.

236. El valor del Empuje activo actuante, en funcin del coeficiente de presin de tierras activa,Ka, ser a. 10Ka b. 12.5Ka c. 15.5Ka d. 3.5Ka e. 7Ka

Para Hpmin= 1.25 m Presion horizontal inferior hinf= Ka (Ht+Hpmin) = 0.333*2.5*(4+1.25) = 4.37 ton/m2 Presion horizontal superior hsup= Ka (Hpmin) = 0.333*2.5*(4+1.25) = 1.04 ton/m2 Empuje horizontal Eh= Ht(hinf+ hsup)/2 = 4 *(4.37 +1.04) = 10.82 ton/m2 En trminos de Ka Eh/Ka = 10.82/Ka = 10.82 / 0.333 = 32.5 Eh = 32.5 Ka

Para Hpmax= 3.15 m Presion horizontal inferior hinf= Ka (Ht+Hpmaax) = 0.333*2.5*(4+3.15) = 5.95 ton/m2 Presion horizontal superior hsup= Ka (Hpmax) = 0.333*2.5*(3.15) = 2.62 ton/m2 Empuje horizontal Eh= Ht(hinf+ hsup)/2 = 4 *(5.95 +2.62) = 17.15 ton/m2 En trminos de Ka Eh/Ka = 17.15/Ka = 17.15 / 0.333 = 51.5 Eh = 51.5 Ka

Ninguna de las respuestas cae en el rango de 32.5Ka a 51.5 Ka.

Sin embargo si consideramos el trmino Empuje como la presin en la base y no el empuje sobre los hastiales la respuesta para una presin de 5 ton/m2 del problema 235, sera la c, en trminos de Ka. h/Ka= 5/0.333 = 15 h=15 Ka

238. La evaluacin del RSR [Wickham] de un macizo rocoso result ser 60, en consecuencia el recubrimiento con concreto lanzado necesario para fortificar el tnel es aproximadamente: a. 60 cm b. 6.5 cm c. 5.08 cm d. 2,54 cm f. 3 cm valor correspondiente a 2 pulg. de shotcrete en la grfica del RSR para un valor de 60.