Libro Ingeniera de Tneles - Asociacin de Ingenieros de Minas del Ecuador (AIME)

Ttulo: INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE TNELES

Clasificacin bibliogrfica

Ingeniera, Geotecnia y Geomecnica

Resumen

Este texto le ofrece al lector los conceptos bsicos a ser considerados cuando se disean tneles y labores subterrneas, ya sea en obras civiles, como en minera. Los temas abordados en el ttulo de esta publicacin son presentados de manera sucesiva y ordenada para facilitar su comprensin. La temtica planteada parte del conocimiento geolgico empleado en la caracterizacin de macizos rocosos, revisa los principales sistemas de clasificacin geomecnica y proporciona principios bsicos y actualizados para comprender el comportamiento geomecnico del macizo rocoso frente a procesos de construccin. Esta publicacin est recomendada a estudiantes y profesionales en Geologa, Ingeniera de Minas, Ingeniera Civil e Ingeniera Mecnica que deseen afianzar, actualizar e incrementar sus conocimientos en temas relacionados con la Ingeniera de Tneles.

Edicin Asociacin de Ingenieros de Minas del Ecuador (AIME) Fecha de publicacin Tercera reimpresin, 2007 Autores Hernn Gavilanes Jimnez

Byron Andrade Haro Pginas 340 (A4) Introduccin

Caracterizacin de macizos rocosos Clasificaciones Geomecnicas Anlisis de tensiones Deformacin y relaciones tenso-deformacionales Estado de tensin de los macizos rocosos Resistencia de los macizos rocosos Principios del diseo de excavaciones subterrneas Nociones del dimensionamiento del sostenimiento en roca Nociones de los mtodos numricos empleados en Geomecnica

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CONTENIDO Captulo 1 INTRODUCCIN

1.1 MODELO GEOLGICO........................................................................... 1.2 MODELO GEOMECNICO...................................................................... 15 1.3 MODELO NUMRICO.............................................................................. 17 1.4 CARACTERIZACIN Y ANLISIS GEOMECNICO DE MACIZOS ROCOSOS EN LA INGENIERA DE TNELES............ 17 1.5 ORGANIZACIN Y ALCANCE DE ESTA PUBLICACIN.............. 18

I PARTE (CARACTERIZACIN Y DESCRIPCIN) Autor: Byron Andrade Haro

Captulo 2 CARACTERIZACIN DE MACIZOS ROCOSOS

2.1 INTRODUCCIN....................................................................................... 21 2.2 DEFINICIN DE ROCA Y SU CLASIFICACIN................................. 21 2.2.1 Clasificacin por el origen o gnesis............................................ . 23 2.2.1.1 Rocas gneas..................................................................... 23 2.2.1.2 Rocas sedimentarias......................................................... 24 2.2.1.3 Rocas metamrficas.......................................................... 25 2.2.2 Clasificacin geolgica o litolgica................................................ 25 2.2.3 Clasificacin ingenieril................................................................... 30 2.3 EL MACIZO ROCOSO COMO MATERIAL INGENIERIL................ 30 2.4 TERMINOLOGA....................................................................................... 32 2.4.1 Discontinuidades........................................................................... 32 2.4.2 Fracturas....................................................................................... 32 2.4.3 Diaclasas....................................................................................... 32 2.4.4 Fallas............................................................................................. 33 2.4.5 Grietas........................................................................................... 33 2.4.6 Fisuras........................................................................................... 33 2.4.7 Estratificacin................................................................................ 33 2.4.8 Foliacin o esquistosidad.............................................................. 33 2.4.9 Pizarrosidad.................................................................................. 34 2.4.10 Zonas de cizalla............................................................................ 34 2.4.11 Pliegues........................................................................................ 34 2.4.12 Dominio estructural y estructura del macizo rocoso..................... 34 2.5 CARACTERIZACIN Y DESCRIPCIN DE AFLORAMIENTOS ROCOSOS................................................................................................. 35 2.5.1 Caracterizacin de la roca intacta................................................. 35 2.5.1.1 Mineraloga y litologa........................................................ 35 2.5.1.2 Grado de meteorizacin.................................................... 35 2.5.2 Descripcin de las discontinuidades............................................. 36 2.5.2.1 Orientacin........................................................................ 36 2.5.2.2 Espaciado.......................................................................... 37 2.5.2.3 Persistencia....................................................................... 38

Introduccin a la Ingeniera de Tneles

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2.5.2.4 Rugosidad......................................................................... 39 2.5.2.5 Resistencia de la pared de la discontinuidad.................... 43 2.5.2.6 Abertura............................................................................. 44 2.5.2.7 Relleno.............................................................................. 45 2.5.2.8 Flujo................................................................................... 47 2.5.3 Caracterizacin del macizo rocoso................................................ 48 2.5.3.1 Grado de meteorizacin del macizo rocoso...................... 48 2.5.3.2 Nmero de familias (sets) de discontinuidades................. 48 2.5.3.3 Tamao de bloque y grado de fracturacin del macizo rocoso............................................................................... 49 2.6 CARACTERIZACIN Y DESCRIPCIN DE MACIZOS POR SONDAJES............................................................................................... 52 2.6.1 Toma de datos............................................................................... 52 2.6.2 Porcentaje de recuperacin........................................................... 52 2.6.3 Frecuencia de fracturas................................................................. 53 2.6.4 R.Q.D (Rock Quality Designation)................................................. 53 2.6.5 Orientacin.................................................................................... 53 2.6.6 Espaciado...................................................................................... 54 2.6.7 Tamao de las discontinuidades................................................... 54 2.6.8 Rugosidad..................................................................................... 54 2.6.9 Resistencia de las paredes de la discontinuidad.......................... 54 2.6.10 Abertura........................................................................................ 54 2.6.11 Relleno.......................................................................................... 55 2.6.12 Circulacin de agua....................................................................... 55 2.6.13 Nmero de familias........................................................................ 55 2.6.14 Tamao de los bloques................................................................. 55 2.7 HIDROGEOLOGA.................................................................................... 55 2.7.1 Conceptos generales.................................................................... 55 2.7.2 Caractersticas y factores geolgicos importantes........................ 56 2.7.3 Caractersticas hidrolgicas de algunos ambientes geolgicos..................................................................................... 56 2.7.3.1 Rocas gneas y metamrficas.......................................... 56 2.7.3.2 Rocas sedimentarias consolidadas................................... 57 2.7.3.3 Rocas volcnicas.............................................................. 57 2.7.3.4 Efecto de fallas y diques................................................... 57 2.7.3.5 Rocas sujetas de disolucin.............................................. 57 2.7.3.6 Aguas termales.................................................................. 57 2.7.3.7 Anlisis del flujo de agua................................................... 58 2.8 MTODOS GEOFSICOS......................................................................... 58

II PARTE (CLASIFICACIN GEOMECNICA) Autor: Byron Andrade Haro

Captulo 3 CLASIFICACIONES GEOMECNICAS

3.1 INTRODUCCIN....................................................................................... 63 3.2 CARACTERSTICAS ESTRUCTURALES DEL MACIZO ROCOSO................................................................................................... 63 3.3 INGENIERA DE LA CLASIFICACIN DE MACIZOS ROCOSOS 64

Contenido

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3.4 CLASIFICACIONES PRELIMINARES..................................................... 66 3.4.1 Clasificacin de Terzaghi.............................................................. 66 3.4.2 Clasificacin de Lauffer................................................................. 67 3.4.3 ndice de Calidad de la Roca (R.Q.D).....