El documento describe las propiedades de los macizos rocosos y cómo evaluar su resistencia. Explica el criterio de falla de Hoek-Brown para rocas e introduce el índice de calidad geotécnica GSI para caracterizar la calidad de los macizos rocosos fracturados. También presenta tablas con valores típicos del parámetro mi para diferentes tipos de roca y una guía para estimar valores de GSI en función de la estructura del macizo y condición de las discontinuidades.

1. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 1
PROPIEDADES DEL
MACIZO ROCOSO
Dr Ing Antonio Karzulovic
Julio 2006

2. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 2
Propiedades de la Roca
Laboratorio
V ≈ 10 -3 m 3
Propiedades del Macizo Rocoso
Terreno
V ≈ 10 3 a 10 10 m 3
“Escalamiento”
en función de la
“calidad geotécnica”
del macizo rocoso
Uso de los Índices de Calificación Geotécnica

3. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 3
Criterio de Hoek-Brown

4. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 4
Criterio de Falla de Hoek-Brown (roca):
a
c
c s
m ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
=
σ
σ
σ
σ
σ 3
3
1
σ1 Esfuerzo efectivo principal mayor en la condición de falla
σ3 Esfuerzo efectivo principal menor en la condición de falla
σc Resistencia en compresión uniaxial de la roca
m Coeficiente que depende del material. En la roca m = mi
s Coeficiente que depende del material. En la roca s = 1
a Coeficiente que depende del material. En la roca a = 0.50

5. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 5
Tabla 2.1
DESCRIPCIÓN DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIÓN UNIAXIAL DE LOS MATERIALES GEOTÉCNICOS
Clase Descripción Identificación de Terreno UCS (MPa)
S1 Finos muy blandos El puño cerrado puede indentarse fácilmente varios cm en el material. < 0.025
S2 Finos blandos El pulgar puede indentarse fácilmente varios cm en el material. 0.025 a 0.05
S3 Finos firmes Se requiere una presión moderada para indentar el pulgar en el material. 0.05 a 0.10
S4 Finos rígidos Se requiere una fuerte presión para indentar el pulgar en el material. 0.10 a 0.25
S5 Finos muy rígidos
El material no puede indentarse con el dedo pero si puede marcarse con la
uña.
0.25 a 0.50
S6
MATERIALES
TIPO
SUELOS
COHESIVOS
Finos duros Es difícil marcar el material con la uña y se requiere presión para lograrlo. > 0.50
R0
Rocas extremadamente
blandas
El material se puede marcar con la uña. 0.25 a 1.0
R1 Rocas muy blandas
El material se desmenuza al ser golpeado con la punta del martillo geológico.
Con un cortaplumas es fácil tallar el material.
1.0 a 5.0
R2 Rocas blandas
Al golpear con la punta del martillo geológico se producen pequeñas marcas
en el material. Es difícil tallar el material con un cortaplumas.
5.0 a 25
R3
Rocas moderadamente
duras
No se puede tallar el material con un cortaplumas. Se requiere un golpe
fuerte del martillo geológico para fracturar el material.
25 a 50
R4 Rocas duras
Se requiere más de un golpe con el martillo geológico para fracturar el
material.
50 a 100
R5 Rocas muy duras
Se requiere muchos golpes con el martillo geológico para fracturar el
material.
100 a 250
R6
MATERIALES
TIPO
ROCA
Rocas extremadamente
duras
Al golpear el material con el martillo geológico éste no se fractura, y solo
saltan esquirlas.
> 250
Modificada de Brown (1981)

6. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 6
Tabla 2.2
RANGOS TÍPICOS DEL PARÁMETRO mi PARA DISTINTOS TIPOS DE ROCA
Textura
Tipo de
Roca
Clase Grupo
Gruesa ( > 2 mm ) Media ( 0.6 a 2 mm ) Fina ( 0.2 a 0.6 mm ) Muy Fina ( < 0.2 mm )
←- Conglomerados (*) → ←-------------------- Areniscas (17 ± 4) ----------------→ ←- Limolitas (7 ± 2) -→
←----- Brechas (*) ----→ ←-------- Grauvacas (18 ± 3) -----→ ←- Arcillolitas (4 ± 2) -→
Clásticas
←----------------- Margas (7 ± 2) -------------→
←--- Calizas Cristalinas (12 ± 3) -→ ←--- Calizas Micríticas (9 ± 2) --→
←------- Calizas Esparíticas (10 ± 2) -------→
Carbonatos
←------------------------------------- Dolomitas (9 ± 3) -------------------------------------→
Evaporitas ←----------- Yeso (8 ± 2) ----------→ ← Anhidrita (12 ± 2) -→
SEDIMENTARIAS
No
Clásticas
Orgánicas ← Creta / Tiza (7 ± 2) →
←--------------------------------------- Mármol (9 ± 3) --------------------------------------→
←-------- Cuarcitas (20 ± 3) -------→
No Foliadas
←--- Meta-Areniscas (19 ± 3) ---→
←------------------------ Gneiss (28 ± 5) -------------------→
←-------------------- Anfibolitas (26 ± 6) -----------------→
Levemente Foliadas
←------- Migmatitas (29 ± 3) -----→
←--------- Pizarras (7 ± 4) --------→ ←---- Filitas (7 ± 3) ---→
METAMÓRFICAS
Foliadas
←-------- Esquistos (12 ± 3) ------→
←--------- Granitos (32 ± 3) ------→ ←---------- Dioritas (25 ± 5) --------→
Claras
←------------ Granodioritas (29 ± 3) ----------→
←-- Noritas (20 ± 5) --→ ←-------- Gabros (27 ± 3) --------→
Intrusivas
Oscuras
←-------- Doleritas (16 ± 5) ------→
←------- Peridotitas (25 ± 5) ------→ ←-------- Diabasas (15 ± 5) ------→
Hipabisales
←---------------------------------------- Pórfidos (20 ± 5) ------------------------------------→
←----------- Riolitas (25 ± 5) --------→ ←------- Basaltos (25 ± 5) --------→ ←- Obsidianas (19 ± 3) →
Lavas
←--------- Dacitas (25 ± 3) -------→ ←-------- Andesitas (25 ± 5) ------→
←----- Aglomerados (19 ± 3) -----→ ←----------------- Tobas (13 ± 5) ---------------→
ÍGNEAS
Volcánicas
Piroclásticas
←--------- Brechas (19 ± 5) -------→
Notas: Los valores en color rojo corresponden a estimaciones y/o se apoyan en un limitado numero de ensayos triaxiales.
Los valores en color negro se apoyan en información proveniente de numerosos ensayos triaxiales.
Los conglomerados y brechas sedimentarias pueden presentar un amplio rango de valores de mi, dependiendo de la naturaleza del cementante y el grado de
cementación. Estos valores pueden variar desde valores similares a los de una arenisca a valores propios de sedimentos de grano fino (incluso llegando a
ser menores que 10).
En el caso de las rocas foliadas los valores de mi se refieren a la dirección normal a los planos de foliación. En la dirección paralela a la foliación los
valores de mi pueden ser notoriamente diferentes (la falla puede ocurrir según un plano de foliación).

7. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 7
Criterio de Falla de Hoek-Brown (macizo rocoso):
a
c
c s
m ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
=
σ
σ
σ
σ
σ 3
3
1
σ1 Esfuerzo efectivo principal mayor en la condición de falla
σ3 Esfuerzo efectivo principal menor en la condición de falla
σc Resistencia en compresión uniaxial de la roca
m Coeficiente que depende del material. En el macizo rocoso m = mb ≤ mi
s Coeficiente que depende del material. En el macizo rocoso 0 ≤ s ≤ 1
a Coeficiente que depende del material. En el macizo rocoso 0.50 ≤ a ≤ 0.67

8. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 8
Intact Rock
Specimens
One Joint Set
Many Joints
Heavily Jointed Rock Mass
Two Joint Sets
Hoek (1983)

9. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 9
Intact Rock
Specimens
Use the HB Criterion
One Joint Set
Do NOT use the
HB Criterion
Many Joints
Use the HB criterion
with caution
Heavily Jointed Rock Mass
Use the HB criterion
Two Joint Sets
Do NOT use the
HB criterion
Hoek (1983)

10. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 10
Criterio de Falla de Hoek-Brown:
Roca
Macizo Rocoso
0.5
c
i
c 1
m ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
=
σ
σ
σ
σ
σ 3
3
1
a
c
b
c s
m ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
=
σ
σ
σ
σ
σ 3
3
1

11. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 11
Criterio de Falla de Hoek-Brown (macizo rocoso):
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
−
=
D
GSI
m
m i
b
14
28
100
exp
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
−
=
D
GSI
s
3
9
100
exp
( )
3
/
20
15
/
6
1
2
1 −
−
−
+
= e
e
a GSI

12. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 12
INTACTA o MASIVA
Probetas de roca intacta.
Macizos masivos o con pocas y muy
espaciadas estructuras.
BLOCOSA
Macizos con 3 sets de estructuras, que
definen bloques cúbicos, bien trabados
entre sí.
MUY BLOCOSA
Macizos con 4 sets de estructuras, o
más, que definen bloques angulosos y
trabados, pero que están parcialmente
perturbados.
BLOCOSA VETEADA
Macizos plegados y con bloques angu-
losos formados por la intersección de
muchas estructuras. Los planos de es-
tratificación y/o esquistosidad son per-
sistentes.
LAMINADA / CIZALLADA
Macizo con planos débiles (cizalle y/o
esquistosidad), muy poco espaciados
entre si y que no definen bloques.
DESINTEGRADA
Macizo fuertemente fracturado, con una
mezcla de bloques angulosos y redon-
deados, pobremente trabados.
MUY
BUENA
Muy
rugosas,
cajas
frescas
o
no
intemperizadas
BUENA
Rugosas,
cajas
ligeramente
intemperizadas
y
akgo
oxidadas.
REGULAR
Lisas,
cajas
moderadamente
intemperizadas
y
algo
alteradas
MALA
Pulidas,
cajas
meteorizadas,
con
pátinas
o
con
rellenos
y/o
fragmentos
angulosos
MUY
MALA
Pulidas,
cajas
muy
meteorizadas,
con
pátinas
o
con
rellenos
de
arcilla
blanda
CONDICION
DE
LAS
ESTRUCTURAS
ESTRUCTURA DEL MACIZO
INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA
MACIZOS ROCOSOSO FRACTURADOS
(Marinos & Hoek (2000))
Estime el valor tipico de GSI considerando el tipo
de roca, la estructura del macizo rocoso, y la con-
dición de las discontinuidades.
NO trate de ser demasiado preciso. De hecho, el
considerar 33 ≤ GSI ≤ 37 es más realista que con-
siderar GSI = 35. Note que esta tabla NO es apli-
cable a problemas con control estructural. Si hay
estructuras desfavorablemente orientadas, ellas
controlarán el comportamiento del macizo rocoso.
En aquellos casos en que la resistencia al corte
de las estructuras podria ser afectada por la hu-
medad, deberá considerarse la eventual presen-
cia de agua. Esto puede hacerse “desplazando
hacia la derecha” el rango estimado para GSI.
La presión del agua no se considera al evaluar el
rango de GSI; ya que la misma se incorpora pos-
teriormente en los análisis geotécnicos, los que
se desarrollan considerando esfuerzos efectivos.
DISMINUYE
TRABAZON
ENTRE
BLOQUES
DISMINUYE LA CALIDAD
90
80
70
60
50 40
30
20
10
N/A N/A
N/A N/A
INTACTA o MASIVA
Probetas de roca intacta.
Macizos masivos o con pocas y muy
espaciadas estructuras.
BLOCOSA
Macizos con 3 sets de estructuras, que
definen bloques cúbicos, bien trabados
entre sí.
MUY BLOCOSA
Macizos con 4 sets de estructuras, o
más, que definen bloques angulosos y
trabados, pero que están parcialmente
perturbados.
BLOCOSA VETEADA
Macizos plegados y con bloques angu-
losos formados por la intersección de
muchas estructuras. Los planos de es-
tratificación y/o esquistosidad son per-
sistentes.
LAMINADA / CIZALLADA
Macizo con planos débiles (cizalle y/o
esquistosidad), muy poco espaciados
entre si y que no definen bloques.
DESINTEGRADA
Macizo fuertemente fracturado, con una
mezcla de bloques angulosos y redon-
deados, pobremente trabados.
MUY
BUENA
Muy
rugosas,
cajas
frescas
o
no
intemperizadas
BUENA
Rugosas,
cajas
ligeramente
intemperizadas
y
akgo
oxidadas.
REGULAR
Lisas,
cajas
moderadamente
intemperizadas
y
algo
alteradas
MALA
Pulidas,
cajas
meteorizadas,
con
pátinas
o
con
rellenos
y/o
fragmentos
angulosos
MUY
MALA
Pulidas,
cajas
muy
meteorizadas,
con
pátinas
o
con
rellenos
de
arcilla
blanda
CONDICION
DE
LAS
ESTRUCTURAS
ESTRUCTURA DEL MACIZO
INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA
MACIZOS ROCOSOSO FRACTURADOS
(Marinos & Hoek (2000))
Estime el valor tipico de GSI considerando el tipo
de roca, la estructura del macizo rocoso, y la con-
dición de las discontinuidades.
NO trate de ser demasiado preciso. De hecho, el
considerar 33 ≤ GSI ≤ 37 es más realista que con-
siderar GSI = 35. Note que esta tabla NO es apli-
cable a problemas con control estructural. Si hay
estructuras desfavorablemente orientadas, ellas
controlarán el comportamiento del macizo rocoso.
En aquellos casos en que la resistencia al corte
de las estructuras podria ser afectada por la hu-
medad, deberá considerarse la eventual presen-
cia de agua. Esto puede hacerse “desplazando
hacia la derecha” el rango estimado para GSI.
La presión del agua no se considera al evaluar el
rango de GSI; ya que la misma se incorpora pos-
teriormente en los análisis geotécnicos, los que
se desarrollan considerando esfuerzos efectivos.
DISMINUYE
TRABAZON
ENTRE
BLOQUES
DISMINUYE LA CALIDAD
90
80
70
60
50 40
30
20
10
N/A N/A
N/A N/A
INTACTA o MASIVA
Probetas de roca intacta.
Macizos masivos o con pocas y muy
espaciadas estructuras.
BLOCOSA
Macizos con 3 sets de estructuras, que
definen bloques cúbicos, bien trabados
entre sí.
MUY BLOCOSA
Macizos con 4 sets de estructuras, o
más, que definen bloques angulosos y
trabados, pero que están parcialmente
perturbados.
BLOCOSA VETEADA
Macizos plegados y con bloques angu-
losos formados por la intersección de
muchas estructuras. Los planos de es-
tratificación y/o esquistosidad son per-
sistentes.
LAMINADA / CIZALLADA
Macizo con planos débiles (cizalle y/o
esquistosidad), muy poco espaciados
entre si y que no definen bloques.
DESINTEGRADA
Macizo fuertemente fracturado, con una
mezcla de bloques angulosos y redon-
deados, pobremente trabados.
MUY
BUENA
Muy
rugosas,
cajas
frescas
o
no
intemperizadas
BUENA
Rugosas,
cajas
ligeramente
intemperizadas
y
akgo
oxidadas.
REGULAR
Lisas,
cajas
moderadamente
intemperizadas
y
algo
alteradas
MALA
Pulidas,
cajas
meteorizadas,
con
pátinas
o
con
rellenos
y/o
fragmentos
angulosos
MUY
MALA
Pulidas,
cajas
muy
meteorizadas,
con
pátinas
o
con
rellenos
de
arcilla
blanda
CONDICION
DE
LAS
ESTRUCTURAS
ESTRUCTURA DEL MACIZO
INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA
MACIZOS ROCOSOSO FRACTURADOS
(Marinos & Hoek (2000))
Estime el valor tipico de GSI considerando el tipo
de roca, la estructura del macizo rocoso, y la con-
dición de las discontinuidades.
NO trate de ser demasiado preciso. De hecho, el
considerar 33 ≤ GSI ≤ 37 es más realista que con-
siderar GSI = 35. Note que esta tabla NO es apli-
cable a problemas con control estructural. Si hay
estructuras desfavorablemente orientadas, ellas
controlarán el comportamiento del macizo rocoso.
En aquellos casos en que la resistencia al corte
de las estructuras podria ser afectada por la hu-
medad, deberá considerarse la eventual presen-
cia de agua. Esto puede hacerse “desplazando
hacia la derecha” el rango estimado para GSI.
La presión del agua no se considera al evaluar el
rango de GSI; ya que la misma se incorpora pos-
teriormente en los análisis geotécnicos, los que
se desarrollan considerando esfuerzos efectivos.
DISMINUYE
TRABAZON
ENTRE
BLOQUES
DISMINUYE LA CALIDAD
90
80
70
60
50 40
30
20
10
INTACTA o MASIVA
Probetas de roca intacta.
Macizos masivos o con pocas y muy
espaciadas estructuras.
BLOCOSA
Macizos con 3 sets de estructuras, que
definen bloques cúbicos, bien trabados
entre sí.
MUY BLOCOSA
Macizos con 4 sets de estructuras, o
más, que definen bloques angulosos y
trabados, pero que están parcialmente
perturbados.
BLOCOSA VETEADA
Macizos plegados y con bloques angu-
losos formados por la intersección de
muchas estructuras. Los planos de es-
tratificación y/o esquistosidad son per-
sistentes.
LAMINADA / CIZALLADA
Macizo con planos débiles (cizalle y/o
esquistosidad), muy poco espaciados
entre si y que no definen bloques.
DESINTEGRADA
Macizo fuertemente fracturado, con una
mezcla de bloques angulosos y redon-
deados, pobremente trabados.
INTACTA o MASIVA
Probetas de roca intacta.
Macizos masivos o con pocas y muy
espaciadas estructuras.
BLOCOSA
Macizos con 3 sets de estructuras, que
definen bloques cúbicos, bien trabados
entre sí.
MUY BLOCOSA
Macizos con 4 sets de estructuras, o
más, que definen bloques angulosos y
trabados, pero que están parcialmente
perturbados.
BLOCOSA VETEADA
Macizos plegados y con bloques angu-
losos formados por la intersección de
muchas estructuras. Los planos de es-
tratificación y/o esquistosidad son per-
sistentes.
LAMINADA / CIZALLADA
Macizo con planos débiles (cizalle y/o
esquistosidad), muy poco espaciados
entre si y que no definen bloques.
DESINTEGRADA
Macizo fuertemente fracturado, con una
mezcla de bloques angulosos y redon-
deados, pobremente trabados.
MUY
BUENA
Muy
rugosas,
cajas
frescas
o
no
intemperizadas
BUENA
Rugosas,
cajas
ligeramente
intemperizadas
y
akgo
oxidadas.
REGULAR
Lisas,
cajas
moderadamente
intemperizadas
y
algo
alteradas
MALA
Pulidas,
cajas
meteorizadas,
con
pátinas
o
con
rellenos
y/o
fragmentos
angulosos
MUY
MALA
Pulidas,
cajas
muy
meteorizadas,
con
pátinas
o
con
rellenos
de
arcilla
blanda
MUY
BUENA
Muy
rugosas,
cajas
frescas
o
no
intemperizadas
BUENA
Rugosas,
cajas
ligeramente
intemperizadas
y
akgo
oxidadas.
REGULAR
Lisas,
cajas
moderadamente
intemperizadas
y
algo
alteradas
MALA
Pulidas,
cajas
meteorizadas,
con
pátinas
o
con
rellenos
y/o
fragmentos
angulosos
MUY
MALA
Pulidas,
cajas
muy
meteorizadas,
con
pátinas
o
con
rellenos
de
arcilla
blanda
CONDICION
DE
LAS
ESTRUCTURAS
ESTRUCTURA DEL MACIZO
INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA
MACIZOS ROCOSOSO FRACTURADOS
(Marinos & Hoek (2000))
Estime el valor tipico de GSI considerando el tipo
de roca, la estructura del macizo rocoso, y la con-
dición de las discontinuidades.
NO trate de ser demasiado preciso. De hecho, el
considerar 33 ≤ GSI ≤ 37 es más realista que con-
siderar GSI = 35. Note que esta tabla NO es apli-
cable a problemas con control estructural. Si hay
estructuras desfavorablemente orientadas, ellas
controlarán el comportamiento del macizo rocoso.
En aquellos casos en que la resistencia al corte
de las estructuras podria ser afectada por la hu-
medad, deberá considerarse la eventual presen-
cia de agua. Esto puede hacerse “desplazando
hacia la derecha” el rango estimado para GSI.
La presión del agua no se considera al evaluar el
rango de GSI; ya que la misma se incorpora pos-
teriormente en los análisis geotécnicos, los que
se desarrollan considerando esfuerzos efectivos.
CONDICION
DE
LAS
ESTRUCTURAS
ESTRUCTURA DEL MACIZO
INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA
MACIZOS ROCOSOSO FRACTURADOS
(Marinos & Hoek (2000))
Estime el valor tipico de GSI considerando el tipo
de roca, la estructura del macizo rocoso, y la con-
dición de las discontinuidades.
NO trate de ser demasiado preciso. De hecho, el
considerar 33 ≤ GSI ≤ 37 es más realista que con-
siderar GSI = 35. Note que esta tabla NO es apli-
cable a problemas con control estructural. Si hay
estructuras desfavorablemente orientadas, ellas
controlarán el comportamiento del macizo rocoso.
En aquellos casos en que la resistencia al corte
de las estructuras podria ser afectada por la hu-
medad, deberá considerarse la eventual presen-
cia de agua. Esto puede hacerse “desplazando
hacia la derecha” el rango estimado para GSI.
La presión del agua no se considera al evaluar el
rango de GSI; ya que la misma se incorpora pos-
teriormente en los análisis geotécnicos, los que
se desarrollan considerando esfuerzos efectivos.
DISMINUYE
TRABAZON
ENTRE
BLOQUES
DISMINUYE
TRABAZON
ENTRE
BLOQUES
DISMINUYE LA CALIDAD
DISMINUYE LA CALIDAD
90
90
80
80
70
70
60
60
50
50 40
40
30
30
20
20
10
10
N/A N/A
N/A N/A

13. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 13
0.8
Tronaduras de muy poca calidad en túneles en roca dura, lo que resulta
en daños locales severos que pueden afectar el macizo rocoso en la
periferia de la excavación subterránea en una zona de 2 a 3 m de
espesor.
0.0
0.5
(sin piso)
Excavación mecánica o manual en macizos de mala calidad geotécnica
(sin tronadura), lo que resulta en una mínima perturbación del macizo
rocoso en la periferia de la excavación subterránea.
Cuando ocurren problemas de flujo plástico (squeezing), con un
levantamiento notorio del piso, la perturbación del macizo rocoso
puede ser importante a menos que se coloque (al menos temporalmente)
fortificación de piso como se muestra en la fotografía..
0.0
Tronaduras controladas de excelente calidad o excavación con
máquina tunelera, lo que resulta en una mínima perturbación del
macizo rocoso en la periferia de la excavación subterránea.
D
Descripción de la Condición
Condición
Guías para Evaluar el Parámetro D en el caso de Excavaciones Subterráneas
Hoek et al. (2002)

14. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 14
1.0
Tronaduras de Producción
0.7
Excavación Mecánica
Los taludes mineros en rajos profundos sufren daños
importantes debido a las tronaduras de producción,
como también al desconfinamiento asociado al
desarrollo del rajo.
En el caso de algunas rocas blandas la excavación
puede hacerse sin tronadura (eg con bulldozer), lo que
reduce significativamente el daño inducido en el macizo
rocoso.
0.7
Buena Tronadura
1.0
Mala Tronadura
Tronaduras pequeñas en taludes de obras civiles
inducen poco daño en el macizo rocoso, especialmente si
se usan tronaduras controladas para minimizar el daño,
como se muestra en la fotografía. Sin embargo, siempre
se produce algún grado de perturbación debido al
desconfinamiento del macizo rocoso.
D
Descripción de la Condición
Condición
Guías para Evaluar el Parámetro D en el caso de Taludes
Hoek et al. (2002)

15. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 15
Hoek & Karzulovic (2001)
El criterio de Hoek-Brown supone comportamiento isotrópico de la roca y del
macizo rocoso, por lo que solo debe aplicarse en aquellos macizos rocosos
suficientemente fracturados como para que la suposición de comportamiento
isotrópico sea válida.
Cuando la obra analizada es de gran tamaño respecto al “bloque típico” el
macizo rocoso puede suponerse como un material tipo Hoek-Brown.
Cuando el tamaño del “bloque típico” es similar al de la obra analizada y/o
cuando existe un sistema estructural claramente predominante, no debe
utilizarse el criterio de the Hoek-Brown.
En estos casos la estabilidad de la obra debe analizarse considerando
mecanismos de falla que consideren los desplazamientos y rotaciones de los
bloques definidos por las estructuras geológicas.

16. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 16
Intact Rock
Specimens
Use the HB Criterion
One Joint Set
Do NOT use the
HB Criterion
Many Joints
Use the HB criterion
with caution
Heavily Jointed Rock Mass
Use the HB criterion
Two Joint Sets
Do NOT use the
HB criterion
Hoek (1983)

17. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 17
10
50
40
30
20
10
-5 0 5
σ ’
1
σ ’
3
a
ci
b
ci s
m ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
=
'
3
'
3
'
1
σ
σ
σ
σ
σ
'
3
'
1
sin
1
sin
1
sin
1
cos
2
σ
φ
φ
φ
φ
σ
−
+
+
−
=
c
t
σ
'
max
3
σ
10
50
40
30
20
10
-5 0 5
σ ’
1
σ ’
3
10
50
40
30
20
10
-5 0 5
σ ’
1
σ ’
1
σ ’
3
σ ’
3
a
ci
b
ci s
m ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
=
'
3
'
3
'
1
σ
σ
σ
σ
σ
'
3
'
1
sin
1
sin
1
sin
1
cos
2
σ
φ
φ
φ
φ
σ
−
+
+
−
=
c
t
σ
'
max
3
σ
Ajustando una envolvente lineal a la de Hoek-Brown, como se muestra en
la figura, es posible determinar valores para la cohesión, c, y el ángulo de
fricción, φ, del macizo rocoso como:
( )
( )( ) ( ) ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
+
+
+
= −
−
−
1
'
3
1
'
3
1
6
2
1
2
6
sin a
b
b
a
b
b
m
s
am
a
a
m
s
am
σ
σ
φ
( ) ( )
( )( )
( )( ) ( )
( )( )
2
1
6
1
2
1
1
2
1
1
'
3
1
'
3
'
3
a
a
m
s
am
a
a
m
s
m
a
s
a
c
a
n
b
b
a
n
b
b
ci
+
+
+
+
+
+
+
−
+
+
=
−
−
σ
σ
σ
σ
donde:
ci
n
σ
σ
σ
'
max
3
3 =
y σ’3max corresponde al límite superior del rango de esfuerzos de
confinamiento considerado. Hoek et al. (2002) discuten la selección del
valor más apropiado para este límite superior. Conocidos c y φ es posible
definir la envolvente de Mohr-Coulomb para el macizo rocoso:
'
3
'
1
sin
1
sin
1
sin
1
cos
2
σ
φ
φ
φ
φ
σ
−
+
+
−
=
c
Esto permite definir una resistencia “global” en compresión uniaxial
para el macizo rocoso (Hoek & Brown (1997)), como:
( )
( )( )
a
a
s
m
s
m
a
s
m
c
a
b
b
b
ci
cm
2
1
2
4
8
4
sin
1
cos
2
1
+
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
−
−
+
=
−
=
−
σ
φ
φ
σ
Hoek et al. (2002)

18. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 18
Macizos Muy Fracturados
Rocas Argilicas

19. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 19
Hoek & Bray (1977)
Hoek & Bray (1977)
Hoek & Bray (1977)

20. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 20
10 15 20 25 30
Rock Mass Friction Angle (degrees)
0
50
100
150
200
Rock
Mass
Cohesion
(kPa)
Argillic
Rhyolite
Argillic
Andesite
Argillic
Porphyry
Clay
Gouge
Shear Strength of Weak Argillic Rock Masses from some Chilean Open Pits
Karzulovic (2006)

21. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 21
Resistencia Direccional

22. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 22
“PUENTE”
DE ROCA
INCLINACION DEL “PLANO” CRITICO DE DESLIZAMIENTO
(ESTRUCTURA EQUIVALENTE)
ESTRUCTURAS SISTEMA 1
ESTRUCTURAS
SISTEMA 2
SUPERFICIE CRITICA DE
DESLIZAMIENTO
(ESTRUCTURA EQUIVALENTE)

23. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 23
Hoek & Bray (1977)

24. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 24
Hoek & Bray (1977)

25. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 25
Hoek & Bray (1977)

26. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 26
S
J
3
S
J
1
SJ 2
S
J
3
S
J
1
SJ 2
SJ 2
SJ 3
SJ 1
SJ 2
SJ 3
SJ 3
SJ 1
90°
90°
-90° -90°
0°
0°
Dirección
(Angular)
Resistencia
Direccional
Resistencia del macizo rocoso
Resistencia de las estructuras JS1
Resistencia de las estructuras JS2
Resistencia de las estructuras JS3

27. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 27

28. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 28

29. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 29

30. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 30

31. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 31
Deformabilidad

32. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 32
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
VFIELD / VLAB , RQD
EFIELD / ELAB
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
VFIELD / VLAB , RQD
EFIELD / ELAB
Deere et al. (1967)

33. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 33
Serafim & Pereira (1983)
Barton (2000)
Read et al. (1999)
Hoek et al. (2002)
Vazquez (2001)
Bieniawski (1978)
Mitri et al. (1994)
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
= 40
10
10
RMR
E
3
10
1
.
0 ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
×
=
RMR
E
3
1
100
10 ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
×
= ci
E
σ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
×
= 3
100
6
100
9
exp
3
2
GSI
GSI
E
E i
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
×
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
×
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
= 40
10
2
1
10
100
2
1
GSI
ci
D
E
σ
100
2 −
×
= RMR
E
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
×
=
100
cos
1
2
RMR
E
E i
π
Q
E log
25
=
Barton et al. (1980)
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
×
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
= 40
10
2
1
10
100
GSI
ci
E
σ
Hoek & Brown (1997)

34. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 34
Bieniawski (1978)
100
2 −
×
= RMR
E
Bieniawski (1978)
Indice RMR de calidad geotécnica del macizo rocoso
Modulo
de
deformabilidad
del
macizo
rocoso,
E
(GPa)

35. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 35
Q
E log
25
=
Bieniawski (1978)
Serafim & Pereira (1983)
Indice RMR de calidad geotécnica del macizo rocoso
Modulo
de
deformabilidad
del
macizo
rocoso,
E
(GPa)
Indice Q de calidad geotécnica del macizo rocoso
Hoek et al. (1995)
100
2 −
×
= RMR
E
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
= 40
10
10
RMR
E

36. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 36
Propiedades del Macizo Rocoso
Deformabilidad del Macizo Rocoso
( )
( )
( )⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
+
+
−
+
=
GSI
D
D
E
E i
rm
11
/
15
60
exp
1
2
/
1
02
.
0
GSI
rm ×
−
= 0015
.
0
32
.
0
υ
( )
rm
rm
rm
E
B
υ
2
1
3 −
=
( )
rm
rm
rm
E
G
υ
+
=
1
2

37. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 37
Hoek & Diederichs (2006)

38. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 38
Hoek & Diederichs (2006)

39. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 39
Hoek & Diederichs (2006)

40. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 40
Hoek & Diederichs (2006)

41. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 41
Hoek & Diederichs (2006)

42. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 42
Hoek & Diederichs (2006)

43. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 43
Hoek & Diederichs (2006)

44. Dr Ing Antonio Karzulovic
PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO 44
FIN