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Fco. Javier Alonso Rodríguez (Abr. 2007) Ingeniería geológica: Caracterización de macizos rocosos CARACTERIZACIÓN DE MACIZOS ROCOSOS Resumido y modificado de: 1.- M. FERRER y L. GONZÁLEZ DE VALLEJO (1999). Manual de campo para la descripción y caracterización de macizos rocosos en afloramientos. IGME, Madrid, 107 p.
  Fco. Javier Alonso Rodríguez (Abr. 2007) Ingeniería geológica: Caracterización de macizos rocosos   Facultad de Geología (Petrología y Geoquímica). Universidad de Oviedo. Página 1 de 14   CARACTERIZACIÓN DE MACIZOS ROCOSOS Resumido y modificado de: 1.- M. FERRER y L. GONZÁLEZ DE VALLEJO (1999). Manual de campo para la descripción y caracterización de macizos rocosos en afloramientos . IGME, Madrid, 107 p. 2.- L. GONZÁLEZ DE VALLEJO, M. FERRER, L. ORTUÑO y C. OTEO (2002). I ngeniería geológica . Prentice Hall. Madrid, 715 p. Definiciones:   ã   Roca: agregado natural de partículas de uno o más minerales, con fuerte unión cohesiva permanente, que constituyen masas geológicamente independientes y cartografiables. ã   Suelo: agregado natural de partículas minerales granulares y cohesivas, separables por medios mecánicos de baja energía o por agitación en agua. ã   Macizo rocoso: conjunto de matriz rocosa y discontinuidades. Presenta carácter heterogéneo, comportamiento discontinuo y normalmente anisótropo, consecuencia de la naturaleza, frecuencia y orientación de los planos de discontinuidad, que condicionan su comportamiento geomecánico e hidráulico. ã   Matriz rocosa = Roca matriz = Roca intacta: material rocoso sin discontinuidades, o bloques de roca entre discontinuidades. (Se caracteriza por su densidad, deformabilidad y resistencia; por su localización geográfica; y por su litología, ya sea ésta única o variada). ã   Discontinuidad: cualquier plano de srcen mecánico o sedimentario en un macizo rocoso, con una resistencia a la tracción nula o muy baja. (Genera comportamiento no continuo de la matriz rocosa, y normalmente anisótropo). Factores del comportamiento mecánico de los macizos rocosos (objetivos del estudio): -   Matriz rocosa: litología (características petrográficas y propiedades) -   Discontinuidades: fracturación (tipo y frecuencia) -   Estructuras geológicas no discontinuas (sedimentarias, téctonicas: pliegues…) -   Tensiones naturales (estado tensional o de esfuerzos, sismicidad, movimientos…) -   Factores geoambientales: -   Grado de meteorización, susceptibilidad a la meteorización -   Condiciones hidrogeológicas (nivel freático y sus variaciones, contenido en humedad, circulación de agua…) Aplicaciones geotécnicas de la descripción y caracterización de macizos rocosos: -   cimentación de edificios -   estabilidad de taludes: escavados o naturales -   construcción de muros y anclajes, escolleras -   terraplenes, pedraplenes y presas de tierra -   excavaciones a cielo abierto o superficiales -   excavaciones subterráneas y túneles -   obtención de materiales de construcción (balasto, macadam, áridos, piedra natural) -   mejora geotécnica de terrenos -   control de filtraciones y drenajes  Fco. Javier Alonso Rodríguez (Abr. 2007) Ingeniería geológica: Caracterización de macizos rocosos   Facultad de Geología (Petrología y Geoquímica). Universidad de Oviedo. Página 2 de 14   1. DESCRIPCIÓN DE MACIZOS ROCOSOS EN AFLORAMIENTOS: METODOLOGÍA Las descripciones en general son subjetivas, procurar evitarlo con descripciones objetivas: -   utilizar nomenclatura y clasificación normalizada, -   realizar observaciones y toma de datos sistemáticas. Condiciones, procedimiento o requisitos de una buena descripción: -   examinar todos los factores según una secuencia lógica, -   no omitir ningún tipo de información básica, -   la descripción debe comunicar una imagen mental precisa, -   un usuario debe obtener la información relevante que precise. El objetivo es que distintos observadores lleguen a la misma descripción. Etapas en la descripción: 1)   Descripción general del afloramiento y división en zonas (visión general): - identificación, características y condiciones del afloramiento en conjunto, - descripción de cada componente: rocas, suelos, agua, singularidades… - división del afloramiento en zonas (partes más homogéneas) 2)   Descripción de cada una de las zonas: - descripciones objetivas y normalizadas de sus elementos estructurales (matriz rocosa y discontinuidades) y de sus propiedades 3)   Descripción y caracterización del macizo rocoso en su conjunto: - síntesis de conocimientos (a partir de las observaciones y descripciones): perfiles geológico-geotécnicos y clasificaciones geomecánicas, - integración del emplazamiento en la geología regional. 1. Características generales del macizo: Descripción del afloramiento y división en zonas - Presentar en forma de ficha: tipo de trabajo, fase de estudio, elemento, observador, fecha… ã   Identificación  del macizo rocoso: - denominación: litología - localización geográfica: localidad, topónimo - localización geológica: edad, formación - rasgos estructurales generales: estratificación, fallas, fracturas… ã   División en zonas homogéneas , según distintos criterios: - litológicos, estructurales, hidrológicos, meteorización, fallas, brechas… ã   Registro gráfico  de afloramiento (fotografías, dibujos, esquemas), incluyendo: - descripción geológica general (geomorfología, litología…) y grandes estructuras - diferenciación y características básicas de cada zona ã   Descripción general de cada zona , incluyendo: - litología, edad, meteorización, fracturas, presencia de agua… - una visión general del macizo y justificar su división en zonas (sin detalles respecto a la matriz rocosa o discontinuidades). ã   Identificación de zonas singulares  o estructuras lineales (fallas, diques…) - afectan mucho al comportamiento geomecánico, - precisan tratamiento individual, incluyendo: su problemática específica y su influencia en el comportamiento del macizo.  Fco. Javier Alonso Rodríguez (Abr. 2007) Ingeniería geológica: Caracterización de macizos rocosos   Facultad de Geología (Petrología y Geoquímica). Universidad de Oviedo. Página 3 de 14   2. Descripción detallada de cada zona: Matriz rocosa y discontinuidades - La toma de datos requiere una sistemática precisa y su presentación en forma de ficha: proyecto, autor, fecha, localización, estación, planos, fotos… - En zonas extensas tomar datos en varios puntos o estaciones de medida, para que los datos sean representativos del macizo. - A partir de los datos, obtener parámetros relativos a la matriz rocosa y a las discontinuidades (número de familias de discontinuidades, su orientación y sus características). ã   Matriz rocosa : −   Identificación: - litología: naturaleza, potencia, localización geológica (formación, edad) - formaciones superficiales: naturaleza, textura, morfología, espesor - estructura: pliegues, fallas, otros… - fracturación: parámetro Jv, juntas por m 3  (6 clases) −   Meteorización: grados de meteorización (6 clases) −   Resistencia: índices de campo (7 clases + valores R del esclerómetro) −   Hidrogeología: grados de humedad (5 clases, valor del caudal) ã   Discontinuidades : −   Identificación: tipo de plano  (estratificación: S 0 , esquistosidad: S 1 , juntas: J 1 , J 2 ,, fallas: F 1 , F 2 ,)   −   Características (para cada tipo o familia de discontinuidades): - orientación: dirección y buzamiento (valores) - espaciado, en mm (7 clases) - continuidad según dirección y buzamiento, en m (5 clases) - rugosidad, establecer tipos y clases en cada tipo (3 x 3 clases) - apertura, en mm (9 clases) - relleno: - composición (8 tipos) - espesor, en mm - grado de meteorización (6 clases) - filtraciones, discontinuidades con o sin relleno (4 clases) - resistencia a la compresión de las paredes (discontinuidades con o sin relleno): - índices de campo (6 clases) - valor del penetrómetro de bolsillo −   Resistencia al corte (parámetro cuantitativo) 3. Caracterización global: Parámetros del macizo rocoso y clasificación geomecánica - En la descripción del macizo rocoso se toman datos cualitativos y si es posible cuantitativos. - Por ello, los métodos de caracterización tienden normalmente a obtener valores numéricos. - En este sentido, existen tablas donde se establecen clases (escalas con valores de referencia, criterios) que permiten cuantificar dichas características y obtener parámetros. - Dichos parámetros son necesarios en la clasificación geomecánica de los macizos rocosos. ã   Parámetros del macizo rocoso  (elementos que proporcionan los parámetros   utilizados para definir y caracterizar el macizo en su conjunto o sus diferentes zonas): −   Número de familias de discontinuidades −   Tamaño de bloque −   Intensidad de fracturación −   Meteorización −   Resistencia  Fco. Javier Alonso Rodríguez (Abr. 2007) Ingeniería geológica: Caracterización de macizos rocosos   Facultad de Geología (Petrología y Geoquímica). Universidad de Oviedo. Página 4 de 14   2. CARACTERIZACIÓN DE LA ROCA MATRIZ (Trabajo de campo y de laboratorio)   - La descripción de rocas con fines ingenieriles, requiere seleccionar propiedades básicas y obtener parámetros (“propiedades índice”) para su clasificación geomecánica. - Las “propiedades índice” pueden ser obtenidas mediante ensayos de campo o de laboratorio, sobre muestras o probetas de roca matriz (roca intacta). Normas: EUROCÓDIGO 7-2; ISRM Doc Nº 6 1977; BS 5930:1981; UNE-EN 932-3:1979; UNE-EN 14689-1:2005; UNE-EN 12407:2001; UNE-EN 932-3:1997; UNE 83108:1990 1) Litología: identificación y descripción    Identificación: clasificación ▬   Clasificación petrológica o petrográfica Existen distintos criterio de clasificación: - genéticos: ígneas, sedimentarias, metamórficas… - petrográficos: - composicionales: silíceas, carbonatadas, arcillosas… - texturales: - tipos: clásticas (compactadas, cementadas), cristalinas… - elementos: tamaño de grano (grueso, fino…) - porosidad: porosas, fisuradas… →  Clasificación y denominación de la roca [2, pag. 243]    Geometría, estructura y relaciones de campo ▬   Geometría (forma del cuerpo rocoso); tamaño… ▬   Estructura (masiva, foliada...); estructuras sedimentarias, tectónicas… ▬   Relaciones espaciales y temporales con otras rocas. →  Determinación: análisis de campo, en afloramientos naturales, calicatas…    Descripción petrográfica   ▬   Composición: identificación de minerales esenciales y accesorios (silicatos, carbonatos...) ▬   Textura: tipo de textura (clástica, cristalina…), elementos texturales (tamaño, forma…) ▬   Porosidad: tipo de espacios vacíos, elementos (tamaño, forma…) →  Determinación: análisis en laboratorio, “de visu”, láminas delgadas…    Parámetros litológicos esenciales: ▬   Color (atender al color de la roca matriz, sin capas de alteración): - relación con la mineralogía: minerales con color propio o accidental (debido a impurezas). - relación con el grado de meteorización: produce variaciones de color, cambios selectivos... →  Determinación: por comparación con cartas de colores (escala Munsell de color). ▬   Tamaño de grano : - elemento principal en la caracterización de la textura de la roca, incluye dos conceptos: tamaño medio de grano y variación de tamaño (calibrado, heterometría) ã   Clasificación del tamaño medio de grano : Término (clase) Tamaño (escala) Equivalencia Grano muy grueso (canto) > 60 mm Grava gruesa Grano grueso 60 a 2mm Grava Grano medio 2 a 0,06 mm Arena Grano fino 0,06 a 0,002 mm Limo Grano muy fino (partícula) < 0,002 mm Arcilla →  Determinación: con una regla o por comparación con cartas de tamaños.
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