Geología aplicado a lo civil

1. UNIVERSIDAD PRIVADA
DOMINGO SAVIO
TEMA 2: EL MACIZO ROCOSO
ASIGNATURA: GEOLOGÍA APLICADA A CIVIL
DOCENTE: ING. EDITH OMAYRA ZENTENO
BURGOS

2. 2. EL MACIZO ROCOSO
1. DEFINICIÓN
2. HOMOGENEIDAD E ISOTROPÍA
3. CONTINUIDAD
4. CARACTERÍSITICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LAS
DISCONTINUIDADES
5. CLASIFICACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES
6. ANÁLISIS DE SISTEMAS DE FRACTURAS
7. PERMEABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO
8. VELOCIDAD SÍSMICA EN EL MACIZO ROCOSO
9. DESIGNACIÓN DE CALIDAD DE LAS ROCAS (RDQ)
10. CLASIFICACIÓN MECÁNICA DE LOS MACIZOS ROCOSOS

3. 2.1. DEFINICIÓN
Las masas rocosas se presentan en la naturaleza afectadas por una serie de SUPERFICIES
DE DISCONTINUIDAD que separan bloques de roca (MATRIZ ROCOSA),formando los
MACIZOS ROCOSOS.
Macizo Rocoso: Matriz Rocosa y
Discontinuidades. Macizo rocoso, de
naturaleza granítica, afectado por
discontinuidades (fracturas).
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
varidad).
Una DISCONTINUIDAD es cualquier superficie, de
origen mecánico o sedimentario,que separa o
independiza bloques de roca (matriz rocosa) en un
macizo rocoso. Los tipos desuperficies de
discontinuidad más importantes son las superficies de
fractura, las superficiesde estratificación y las
superficies de foliación
.

5. 2.2. HOMOGENEIDAD E ISOTROPÍA
Un macizo rocoso es un medio discontinuo, anisótropo y heterogéneo conformado en conjunto tanto por
bloques de matriz rocosa y distintos tipos de discontinuidades que afectan al medio rocoso, mecánicamente
los macizos rocosos pueden considerarse que presentan resistencia a la tracción nula.
La característica de anisotropía ocurre por la presencia de discontinuidades (planos de debilidad) con
orientación preferencial (estratificación, clivaje, foliación, laminación, familias de diaclasas tectónicas), las
discontinuidades generan diferente comportamiento mecánico en el macizo rocoso en función de la dirección
considerada.
La heterogeneidad que se presenta en el macizo rocoso se relaciona a la variabilidad de propiedades físicas
y mecánicas en distintas zonas del macizo rocoso controlado por cambios de la matriz rocosa y las
discontinuidades geológicas (discontinuidades de las rocas).

6. 2.3. CONTINUIDAD
Las discontinuidades geológicas o discontinuidades de las rocas constituyen planos de debilidad
(planos de estratificación, foliación, diaclasas, clivaje, orientación de minerales, etc) que controlan, el
comportamiento geomecánico de los macizos rocosos, porque condicionan el mecanismo de deformación y
rotura ante los esfuerzos.
Las discontinuidades que ocurren en los macizos rocosos son planos de debilidad que pueden tener origen
mecánico o tectónico (diaclasas tectónicas), sedimentario (planos de estratificación), enfriamiento de rocas
(diaclasas deenfriamiento) y metamórfico (foliación), las discontinuiades independizan los bloques de matriz
rocosa.
Generalmente la resistencia a la tracción de los planos de discontinuidad es muy baja o nula, es así que, su
comportamiento mecánico es caracterizado por su resistencia al corte o, en su caso, por la del material de
relleno.

7. 2.4. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LAS
DISCONTINUIDADES
Físicamente las discontinuidades pueden describirse a partir de:
• Orientación
• Espaciado
• Continuidad o persistencia
• Rugosidad
• Resistencia de las paredes de la discontinuidad
• Abertura
• Relleno
• Filtraciones

8. Orientación
La orientación de las discontinuidades se mide o
define por su rumbo y buzamiento y corresponde a
la posición espacial de los planos de debilidad (juntas,
diaclasas, fallas, estratificación, etc), es así que cuando
un grupo de discontinuidades presentan similitudes o
son paralelas entre sí se dice que son familias de
discontinuidades.
Espaciado
El espaciado corresponde a la distancia perpendicular
entre discontinuidades adyacentes, es así que, entre
menos espaciado los bloques de matriz rocosa (roca
intacta) serán mas pequeños y entre más espaciado, los
bloques de matriz rocosa serán mas grandes.

9. Persistencia o continuidad
La persistencia o continuidad corresponde a la
extensión en área o tamaño de una
discontinuidad en el macizo rocoso, es así que
cuanto menor sea la persistencia, la estabilidad
de la masa rocosa es mayor y si la persistencia
es mayor, la estabilidad del macizo rocoso es
menor.
Rugosidad
La rugosidad corresponde a la aspereza o irregularidad
que ocurre en la superficie de las discontinuidades, es
así que, entre menor rugosidad tenga una
discontinuidad, la competencia del macizo rocoso es
menor y entre mayor rugosidad tenga la discontinuidad,
la competencia del macizo rocoso es mayor.

10. Abertura o apertura
La abertura o apertura corresponde a la
separación que existe entre las paredes o
superficies rocosas de una discontinuidad,
es así que, a menor abertura, la estabilidad
y condición del macizo rocoso será mayor y
a mayor abertura, la estabilidad y condición
del macizo rocoso será menor.
Relleno
El relleno corresponde a los materiales que se
alojan en los espacios de las discontinuidades, es
así que, cuando los materiales de relleno son
suaves (arcillas), la competencia del macizo rocoso
es menor y cuando el relleno consiste de materiales
duros (sílice), la competencia del macizo rocoso es
mayor.

11. RESISTENCIA DE LAS PAREDES DE LA DISCONTINUIDAD
La resistencia a compresiónsimple de las paredes de una discontinuidad influye
en la resistencia al corte y en la deformabilidad de dicha superficie, sobre todo en
ausencia de relleno o cuando aparece cerrada. Su valor suele ser inferior al de la
roca intacta debido a la meteorización (alteración) de las paredes (las
discontinuidades constituyen superficies preferentes de alteración). Este valor se
obtiene a partir de datos tomados en campo con el martillo de Schmidt

13. En cuanto a las propiedades mecánicas de las discontinuides: Las discontinuidades
marcan el comportamiento de los macizos rocosos, por ello es fundamental conocer como
se comportan.
RESISTENCIA AL CORTE
Las discontinuidades condicionan de forma definitiva las propiedades y el comportamiento resistente de los macizos rocosos. El
aspecto más importante es su RESISTENCIA AL CORTE: Resistencia que ofrecen las discontinuidades a la rotura y al
posterior desplazamiento a favor de las mismas. Depende de la fricción de los planos y de la cohesión.
Esta propiedad se determina en laboratorio mediante el Ensayo de Resistencia al Corte, consistente en aplicar esfuerzos
tangenciales τ a una muestra de roca que contenga la discontinuidad a ensayar, hasta provocar el desplazamiento relativo de
las dos partesdefinidas por la misma. Durante el ensayo, la muestra se mantiene bajo los efectosde una carga normal
constante σn.
Inicialmente se aplica la carga normal, hasta alcanzar el valor seleccionado para el ensayo, y a continuación se aplica el
esfuerzo cortante, que irá aumentando gradualmente hasta que se produzca la rotura. El ensayo se repite con diferentes
muestras con la misma discontinuidad a ensayar, variando la carga normal aplicada. A partir de los máximos esfuerzosde cizalla
τ obtenidos en los diferentes ensayos y de los valores correspondientes de carga normal σn, se obtienen los valores de
cohesión c y de fricción φ de la discontinuidad ensayada.
.

14. 5. CLASIFICACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES
Las DISCONTINUIDADES pueden ser sistemáticas, cuando aparecen en familias, o singulares, cuando aparece un
único plano que atraviesa el macizo. Mientras que las discontinuidades sistemáticas quedan caracterizadas por una
orientación media y por sus características generales, las discontinuidades singulares requieren una descripción
particular y un tratamiento individualizado.
TIPOS DE DISCONTINUIDADES:
Superficies de Fractura (diaclasas y fallas): Superficies de rotura provocadas en las rocas generalmente por la
actuación de esfuerzos. Pueden tratarse de DIACLASAS (superficies de fractura sin desplazamiento relativo de los
bloques) o de FALLAS (superficies de fractura con desplazamiento relativo de los bloques). Las primeras son
discontinuidades sistemáticas mientras que las segundas son singulares. Pueden afectar a macizos de cualquier tipo:
Ígneos, Sedimentarios y Metamórficos

15. SUPERFICIES DE ESTRATIFICACIÓN: Superficies
que limitan y separan los sucesivos cuerpos o
estratos de rocas sedimentarias o de rocas
metamórficas de procedencia sedimentaria. Son
discontinuidades sistemáticas, con continuidad
elevada y espaciados que oscilan de pocos
centímetros a varios metros. Aparecen en Macizos
Sedimentarios y Metamórficos
SUPERFICIES DE FOLIACIÓN: Superficies presentes en rocas
metamórficas en cuya génesis ha habido intervención de
presiones. Son discontinuidades sistemáticas, generalmente de
alta continuidad, alta frecuencia y espaciados milimétricos.
Aparecen en Macizos Metamórficos de Rocas Foliadas.

16. 6. DESIGNACIÓN DE CALIDAD DE LAS ROCAS (RQD)
Sobre la fracturación de un macizo rocoso, se puede medir el grado de fracturación utilizando el índice RQD
(Rock Quality Designation). El RQD se define como la relación entre la suma de las longitudes de los fragmentos
de testigo mayores de 10 cm y la longitud total del tramo considerado. Un RQD bajo, menor a 25, indica una mala
calidad del macizo rocoso, mientras que uno alto, entre 90 a 100) indica una buena calidad. Sin embargo, se
menciona que el índice no es suficiente para describir completamente las características de la fracturación de un
macizo rocoso, y que otros factores, como la orientación y la separación de las discontinuidades, también son
importantes. Además, se proporciona una fórmula para estimar el RQD cuando no se tienen datos de sondeo.

17. 7. PERMEABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO
La permeabilidad en roca puede ser de dos formas:
Permeabilidad primaria, es la permeabilidad de la matriz rocosa.
Permeabilidad secundaria, Es la permeabilidad del macizo rocoso
Matriz Rocosa + Discontinuidades = Macizo Rocoso
Permeabilidad primaria Permeabilidad secundaria
En la mayoría de las aplicaciones ingenieriles, la permeabilidad secundaria es la más relevante. En
algunos casos, como geología e ingeniería del petróleo, es de interés la permeabilidad primaria.

18. Permeabilidad primaria Permeabilidad Secundaria
Está fuertemente influenciada por el fracturamiento y las
características del macizo rocoso, en especial:
La cantidad (frecuencia) y orientación de
fracturas
La abertura y rugosidad de las fracturas
El relleno
El estado de esfuerzos
En general, a mayor profundidad, mayores son los
esfuerzos normales a las fracturas, estas son más
cerradas, y la permeabilidad secundaria es menor y más
similar a la primaria.

19. 8. VELOCIDAD SÍSMICA EN EL MACIZO
ROCOSO
La velocidad con la que se propagan las ondas elásticas a través de los
materiales rocosos es una propiedad utilizada en la caracterización de los
mismos, especialmente desde el punto de vista de su calidad o grado de alteración.
Por ello es debido a su relación con las características petrográfcas y más
específcamente con los espacios vacíos.
Las ondas sísmicas producidas por la detonación de una carga explosiva o
porcualquier otro sistema se transmite a través de la tierra en forma de vibraciones
u ondas que transitan a diferentes velocidades, estas velocidades están
in!uenciadas por" la litología, profundidad, porosidad del material,compactación,
litifcación, contenido de fuidos, entre otros. Estas velocidades dependen del módulo
elástico y de la densidad.
Tales parámetros son importantes para el análisis de la velocidad en la
interpretación de datos sísmicos. A continuación se presenta una tabla de
velocidades de propagación de ondas sísmicas, estas velocidades se refiren a las
ondas longitudinales.

20. 2.9. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MACIZOS ROCOSOS
1. Resistencia a la Compresión Simple
2. Resistencia a la tracción
3. Velocidad de propagación de las ondas elásticas
4. Resistencia y Deformabilidad
1. Resistencia a la Compresión Simple
Es una medida de resistencia de la matriz rocosa, la cual
representa el esfuerzo de compresión axial máximo que puede
soportar una muestra de material antes de fracturarse.
Generalmente el ensayo se realiza sobre cubos o probetas
cilindricas de roca intacta con un diámetro recomendable de 50
milimetros.