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DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA

POR EL METODO RMR
Ing. Juan F. Calla Fernndez
INTRODUCCION
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
Las clasificaciones Geomecanica tienen por objeto caracterizar un determinado macizo
rocoso en funcin de una serie de parmetros a los que se les asigna un cierto valor. Por
medio de la clasificacin se llega a calcular un ndice caracterstico de la roca, que permite
describir numricamente la calidad de la misma. Es una herramienta muy til en el diseo y
construccin de obras subterrneas, pero debe ser usada con cuidado para su correcta
aplicacin, pues exige conocimientos y experiencia por parte de quien la utiliza. Las
clasificaciones pueden ser usadas en la etapa de Proyecto y tambin durante la Obra. En la
etapa de Proyecto, permiten estimar el sostenimiento necesario en base a las propuestas del
autor de cada sistema de clasificacin, mientras que durante la Obra, permiten evaluar la
calidad del terreno que se va atravesando conforme avanza la excavacin del tnel y aplicar
el sostenimiento correcto en cada caso.

Hay varios mtodos para para la determinacin de calidad de roca estos metodos se clasifican :

RQD (Rock Quality Designation): mide largo de trozos recuperados mayores a 10 cm,
dividido por largo total del testigo
RSR (Rock Structure Rating): integra geologa + geometra + aguas subterrneas y
condicin de discontinuidades
RMR (Rock Mass Rating): integra UCS + RQD + espaciamiento, condicin y orientacin
de discontinuidades + aguas subterrneas
MRMR (Modified RMR): agrega esfuerzos in situ e inducidos y efectos de tronadura y
alteracin por exposicin
Q (Rock Tunneling Quality Index): RQD + nmero de sistemas, alteracin, rugosidad y
presencia de agua en discontinuidades + SRF (stress reduction factor)
GSI (Geological Strength Index)


FUNDAMENTO TERICO

se basa en la recuperacin modificada de un testigo (el
porcentaje de la recuperacin del testigo de un sondeo)
depende indirectamente del nmero de fracturas y del
grado de la alteracin del macizo rocoso.
Se cuenta solamente fragmentos iguales o superiores a
100 mm de longitud.
El dimetro del testigo tiene que ser igual o superior a
57.4 mm y tiene que ser perforado con un doble tubo de
extraccin de testigo

DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
NDICE DE CALIDAD DE LAS ROCAS,
RQD
Para determinar la calidad del macizo rocoso, se divide ste en dominios
estructurales, es decir, en zonas delimitadas por discontinuidades
geolgicas dentro de las cuales la estructura es prcticamente homognea.
La estructura del macizo comprende el conjunto de fallas, diaclasas,
pliegues y dems caractersticas geolgicas propias de una determinada
regin. El parmetro que define la clasificacin es el denominado ndice
RMR (Rock Mass Rating), que evala la calidad del macizo rocoso a partir
de seis parmetros siguientes:

DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR

FUNDAMENTO TERICO

CLASIFICACION DE BIENIAWSKI
(R.M.R)
El sistema de clasificacin Rock Mass Rating o sistema RMR fue
desarrollado por Z.T. Bieniawski durante los aos 1972- 73, y ha
sido modificado en 1976 y 1979, en base a ms de 300 casos
reales de tneles, cavernas, taludes y cimentaciones.
Actualmente se usa la edicin de 1989, que coincide
sustancialmente la con de 1979.
Resistencia de la roca intacta
R.Q.D. Rock Quality Designation
Espaciado de las discontinuidades
Condicin de las discontinuidades
Condiciones hidrolgicas
Ajuste por orientacin de las juntas



DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
Los resultados obtenidos son: el valor del RMR, clase y
descripcin del macizo rocoso y la gua para la
excavacin y sostenimiento de tneles dependiendo del
RMR.
1. RESISTENCIA DE LA ROCA.- Tiene una valoracin mxima de
15 puntos, y puede utilizarse como criterio el resultado del ensayo
de resistencia a compresin simple o bien el ensayo de carga
puntual (Point Load).
2. RQD.- Tiene una valoracin mxima de 20 puntos. Se denomina
RQD de un cierto tramo de un sondeo a la relacin en tanto por
ciento entre la suma de las longitudes de los trozos de testigo
mayores de 10 cm y la longitud total del sondeo.
3. SEPARACION ENTRE DISCONTINUIDADES.- Tiene una
valoracin mxima de 20 puntos. El parmetro considerado es la
separacin en metros entre juntas de la familia principal de
diaclasas la de roca (se mide en testigos)

DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
4. Condicin de discontinuidades
a. Descripcin de aspereza de la superficie
b. Material de relleno
c. Usar el ms liso y desfavorable
5. Aguas subterrneas
a. Flujo de agua en excavacin subterrnea (si est disponible)
b. Presin de agua en discontinuidades
c. Se puede usar tambin el testigo
6. Orientacin de discontinuidades
a. Depende de aplicacin
b. No es fcil de determinar
i. Cmaras en sondajes
ii. Mapeo de piques
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
CALIDAD DE ROCA POR EL METODO R.M.R
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
Un valor numrico es asignado a cada factor, de acuerdo a los rangos
dados. La suma de los valores encontrados para los seis factores indicar
el tipo o clase de macizo rocoso.

RMR = A1 + A2 + A3 + A4 + A5 + B

Basado en la relacin anterior y los parmetros que se describen en las
pginas siguientes, el Dr. Bieniawski propuso la siguiente clasificacin de
los macizos rocosos:
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
TABLA I. (Clases de macizos rocosos segn el RMR)
TABLA I. Clases de macizos rocosos segn el RMR
Clase
Macizo
Rocoso
Descripcin RMR
I Macizo rocoso de excelente calidad 81-100
II Macizo rocoso de buena calidad 61-80
III Macizo rocoso de calidad regular 41-60
IV Macizo rocoso de mala calidad 21-40
V Macizo rocoso de muy mala calidad 0-21
Clase
Macizo
Rocoso
Clase
Macizo
Rocoso
Descripcin Descripcin RMR RMR
II Macizo rocoso de excelente calidad Macizo rocoso de excelente calidad 81-100 81-100
II II Macizo rocoso de buena calidad Macizo rocoso de buena calidad 61-80 61-80
III III Macizo rocoso de calidad regular Macizo rocoso de calidad regular 41-60 41-60
IV IV Macizo rocoso de mala calidad Macizo rocoso de mala calidad 21-40 21-40
VV Macizo rocoso de muy mala calidad Macizo rocoso de muy mala calidad 0-21 0-21
Nota: Bieniawski (1989) sugiere que trabajos de voladuras de pobre calidad
reducen el RMR en un 20%
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
Al aplicarse el RMR, la masa rocosa se divide en un
cierto nmero de regiones estructurales de manera que
varios rasgos son comunes o caractersticos de cada
regin, aunque por experiencia sabemos que todas las
masas rocosas son por naturaleza discontinuas. Sin
embargo, stas pueden mostrar cierta uniformidad en
algunas zonas. Por ejemplo: pudiesen contener el
mismo tipo de roca, o similar espaciamiento entre
discontinuidades. Es conveniente que los lmites de las
diferentes zonas estn delimitados por rasgos
estructurales notorios, tales como fallas, diques, zonas
de cortante, etc.
Factor A1, resistencia material de roca intacta

La resistencia del material de roca intacta puede obtenerse en el
laboratorio por medio de la prueba de compresin uniaxial, o bien, por el
ndice de carga.

Figura 3. Prueba puntual sobre una muestra de roca de mas o menos 42 mm de dimetro.
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
TABLA II. (Valores resistencia roca)
A1 12
TABLA II. Valores resistencia roca
Resistencia a compresin
uniaxial
(MPa)
ndice prueba
puntual
(MPa)
Factor
A1
> 250 > 10 15
100-250 4-10 12
50-100 2-4 7
25-50 1-2 4
5-25 n/a 2
1-5 n/a 1
Resistencia a compresin
uniaxial
(MPa)
ndice prueba
puntual
(MPa)
Factor
A1
> 250 > 10 15
100-250 4-10 12
50-100 2-4 7
25-50 1-2 4
5-25 n/a 2
1-5 n/a 1
Resistencia a compresin
uniaxial
(MPa)
Resistencia a compresin
uniaxial
(MPa)
ndice prueba
puntual
(MPa)
ndice prueba
puntual
(MPa)
Factor
A1
Factor
A1
> 250 > 250 > 10 > 10 15 15
100-250 100-250 4-10 4-10 12 12
50-100 50-100 2-4 2-4 77
25-50 25-50 1-2 1-2 44
5-25 5-25 n/a n/a 22
1-5 1-5 n/a n/a 11

El ndice de calidad de la roca fue dado a conocer por D.U. Deere en
1963 y se basa en la recuperacin modificada del lingote recuperado
en un barreno a diamante con dimetro NQ o mayor. Esta
recuperacin se relaciona indirectamente con el nmero de fracturas
por pie o metro, y a su vez se asocia con el grado de alteracin de la
roca, que se puede estudiar en los testigos extrados. El criterio
difiere del usado normalmente por los gelogos, en que, en la
recuperacin del barreno slo se consideran aquellos que midan 10
cm ms y no estn fuertemente alterados. Segn el valor de la
recuperacin modificada obtenida, la roca se clasifica en 5 tipos:
Factor A2, ndice de recuperacin modificada o RQD
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
Figura 1. Mtodo
convencional para
determinar el RQD a partir
de un ncleo de barreno a
diamante
TABLA III (Valores ndice de Recuperacin Modificada)
En caso de no disponer de testigos de roca, el RQD se puede estimar del
levantamiento de las fracturas expuestas en una tabla o pilar. Se coloca una
regla de 2.0 m de longitud en varias direcciones. Es importante no
considerar las fracturas frescas creadas con las voladuras o por las
concentraciones de esfuerzos.
Figura 5.
Estimacin
del RQD
(RQDw) a
partir de la
separacin
de las
fracturas
expuestas
en la tabla.
Figura 5.
Estimacin
del RQD
(RQDw) a
partir de la
separacin
de las
fracturas
expuestas
en la tabla.
Figura 2
Estimacin del RQD
a partir de la
separacin de las
fracturas expuestas
en la tabla.

Por lo comn, entre ms prximas estn entre s las fracturas, ms
dbil o inestable ser el techo o los respaldos de una obra. En el
otro extremo, entre ms separadas estn las fracturas, la roca ser
ms competente. Se recomienda calcular el ancho promedio real
de cada juego de fracturas. Se toma el valor ms pequeo para
seleccionar el valor del factor A3.
TABLA VII. (Espaciamiento)
Factor A3, espaciamiento entre fracturas

Basndose en una informacin limitada respecto al carcter
de las superficies de las fracturas y empleando las amplias
categoras de la tabla VI, se puede llevar a cabo un estimado
del factor A4.

Si se dispone tanto de suficiente informacin como de la
calidad de sta, se podr garantizar un grado mayor de
certeza, sobre todo por la gran importancia o peso que tiene
el factor A4 dentro del RMR. El valor de A4 se obtiene
considerando en forma separada cada subfactor, y
posteriormente se suman los cinco: A4 = E1 + E2 + E3 + E4
+ E5.
Factor A4, condicin de las fracturas
TABLA IV. (Descripcin generalizada de las condiciones de las fracturas)
TABLA V. (Tabla con valores ms especficos
sobre la condicin fsica de las fracturas)
Factor B, ajuste orientacin fracturamiento

El valor bsico del RMR, se emplea para estimar las propiedades de rigidez y
resistencia y para llevar a cabo la clasificacin de los macizos rocosos,
independientemente del propsito de la excavacin. Lo anterior considera slo
los cinco primeros factores (A1-A5).
Para los casos en que el RMR se empleara para determinar los requerimientos
de soporte, o para evaluar la estabilidad general de una obra, es necesario tener
en cuenta la orientacin relativa de los patrones de fracturamiento
predominantes.
TABLA VI. (Criterios orientacin del fracturamiento con relacin a la
estabilidad de las obras)

La persistencia del agua a profundidad, puede jugar un papel
importante en el comportamiento de los macizos rocosos, ya
que con el tiempo puede alterar la superficie de la roca.
Tambin puede dar lugar a la presin de poro, la cual al penetrar
a travs de las fracturas tiende a separarlas y reducir el
coeficiente de friccin.
TABLA VI. (Parmetros para determinar el factor A5)
Factor A5, presencia de agua subterrnea
El valor bsico del RMR, se emplea para estimar las propiedades de rigidez y
resistencia y para llevar a cabo la clasificacin de los macizos rocosos,
independientemente del propsito de la excavacin. Lo anterior considera slo
los cinco primeros factores (A1-A5).
Para los casos en que el RMR se empleara para determinar los requerimientos
de soporte, o para evaluar la estabilidad general de una obra, es necesario tener
en cuenta la orientacin relativa de los patrones de fracturamiento
predominantes.
TABLA VII. (Criterios orientacin del fracturamiento con relacin a la
estabilidad de las obras)
Factor B, ajuste orientacin fracturamiento
PEOLES
E
x
c
e
p
.

B
u
e
n
a
0
20
40
60
80
100
0.01 0.1 1 10 100 1000
Rockmass Tunnelling Quality Index, Q
R
o
c
k

M
a
s
s

R
a
t
i
n
g
,

R
M
R
RMR = 9 RMR = 9 LnQ LnQ + 44 + 44
Muy Pobre
Pobre
Regular
Buena
Muy Buena
M
u
y

B
u
e
n
a
E
x
t
.

B
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b
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e
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b
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Relaci Relaci n entre Sistemas Q y RMR n entre Sistemas Q y RMR
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c
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Rockmass Tunnelling Quality Index, Q
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RMR = 9 RMR = 9 LnQ LnQ + 44 + 44
Muy Pobre
Pobre
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Buena
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Relaci Relaci n entre Sistemas Q y RMR n entre Sistemas Q y RMR
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Muy Pobre
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Relaci Relaci n entre Sistemas Q y RMR n entre Sistemas Q y RMR
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RMR = 9 RMR = 9 LnQ LnQ + 44 + 44
Muy Pobre
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Relaci Relaci n entre Sistemas Q y RMR n entre Sistemas Q y RMR
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
(Parmetros de calificacin roca masa)
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
(Parmetros de calificacin roca masa)
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
TABLA IV. ( Calificacin de Bieniawski RMR)
ESTIMACION DE SOSTENIMIENTOS POR METODOS EMPIRICOS
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
El calculo del sostenimiento de un tnel se puede efectuar por algunos de los
siguiente mtodos: analticos, numricos, empricos y observacionales. Los
mtodos analticos parten de la hiptesis de la elasticidad y suponen que el
comportamiento Del tnel es elstico hasta que se alcanza una cierta presin
interna critica, para la cual se produce la plastificacin. Se acepta que hay una
correspondencia entre la presin interna y la deformacin radial de la excavacin
segn una curva caracterstica (tambin denominada lnea caracterstica ). El
sostenimiento elegido debe ser capaz de resistir la citada presin interna. Como
la ley de presin /deformacin del sostenimiento es conocida, el punto de
encuentro entre ambas curvas define la situacin de equilibrio

Sostenimiento a partir del ndice RMR
La clasificacion RMR (Bieniawski,1979 y1989) indica explicitamente los tipos de
Sostenimiento a emplear segn se muestra en el cuadro 10.7 . En caso de utilizar SRC
Se emplea este valor en lugar del RMR.
A partir de RMRpuede estimarse la longitud de pase (longitud de avance sin
Sostenimiento. Figura 10.11). Por ejemplo, para un RMR=60 se obtiene una longitud
de pase de 2m para un tiempo de estabilidad sin soporte de 41 das
DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
Bibliografa
http://html.rincondelvago.com/mecanica-de-
rocas.html
Libro ingenieria geologica del autor Luis I
Gonzales de Vallejo
http://www.scribd.com/doc/53172059/Taludes-
Macizos-Debiles

DETERMINACION DE CALIDAD DE ROCA POR EL METODO RMR
Gracia por su
atencin
Dios es el camino de la verdad,
bendiciones