Se abarcan los sistemas más utilizados y conocidos, además de aplicaciones a partir de las calificaciones y clasificaciones obtenidas según los sistemas utilizados como por ejemplo brindar un sistema de soporte en un túnel. [En construcción]

1. Profesor: Juan Jarufe
Ayudantes: Víctor Yelicich, Ivo Fritzler
Autor: Ivo Fritzler
2017
Mecánica de Rocas I
Ayudantía 6: “Caracterización de Macizo Rocoso”

2. Contenido
• Idea General
• Teoría
– RMR de Bieniawski
– IRMR de Laubscher
• MRMR
– Q de Barton
• RQD
– GSI
– Relaciones entre índices
• Ejercicios
• Referencias

3. Características tales como:
Grado de fracturamiento, familias
estructurales, condición de agua,
condición esfuerzos, etc.
Con la calificación y clasificación
obtenida, esta nos permitirá determinar
la calidad del macizo o estructura y en
algunos casos brindar un sistema de
soporte, tiempo de autosoporte, etc.,
dependiendo del sistema utilizado (no
todos los sistemas brindan
recomendaciones en fortificación).
Idea General
Clasificar un Macizo
Rocoso acorde a la
calificación obtenida y
según el sistema utilizado
Calificar un macizo rocoso
en función de sus
características geológicas
mediante algún sistema de
Clasificación Geomecánico
Sistemas como:
RMR, Q, GSI, MRMR, IRMR, RQD, etc.

4. Teoría
• RMR (Rock Mass Rating),
Bieniawski, Sudáfrica, 1989
Índice de calidad geotécnica del
macizo rocoso, la idea principal del
método de Bieniawski (1973) tiene por
finalidad calificar y clasificar un Macizo
Rocoso, también permite estimar la
fortificación en túneles a partir del
RMR obtenido o tiempo de
estabilidad del túnel sin soporte, cabe
destacar que esta versión considera
más parámetros que la original.
RMR89 IN SITU = P UCS + P RQD + P s + P JC + P WC
RMR89 = RMR89 IN SITU − ∆ RMR89
Donde:
∆ RMR89: Ajuste por orientación de estructuras en un tipo de labor.
P(x): Puntaje asociado a parámetro x.
UCS: Resistencia a la compresión uniaxial de la roca intacta,
puntaje varía de 0 a 15.
RQD: Calidad de la roca, puntaje varía de 3 a 20.
s: Espaciamiento entre estructuras, puntaje varía de 5 a 20.
JC: Condición de las estructuras, puntaje varía de 0 a 30.
WC: Condición de agua, puntaje varía de 0 a 15.

5. Teoría
• Puntuación por UCS
A partir de ensayos UCS en terreno o
laboratorio realizados al sector de interés,
acorde a la magnitud de este, se puede
dar un puntaje asociado.

6. Teoría
• Puntuación por RQD
Dependiendo del % RQD obtenido por
sondajes en el sector de interés, se otorga
una puntuación.

7. Teoría
• Puntuación por espaciamiento “s”
Para el espaciamiento entre estructuras
pertenecientes a una familia relevante, se entrega
un puntaje, cabe destacar que este procedimiento
es subjetivo, dependiendo de la persona que mide y
son valores “medios”.

8. Teoría
**En caso de desconocer RQD o Espaciamiento entre estructuras “s”**

9. Teoría
• Puntuación por condición de estructuras JC
Opción 1. Evaluación rápida (escasez de información) Opción 2. Evaluación detallada

10. Teoría
• Puntuación por Condición de aguas WC
Qw: Cantidad de flujo que se infiltra en un tramo de túnel de 10 m de longitud
pw: Presión del agua
S1: Esfuerzo principal mayor

11. Teoría
• Ajuste de 𝑹𝑴𝑹 𝟖𝟗 “in situ” por orientación de estructuras (∆ 𝑹𝑴𝑹 𝟖𝟗)
RMR89 = RMR89 IN SITU − ∆ RMR89

12. Teoría
• Categorías de 𝑹𝑴𝑹 𝟖𝟗
Calidad de Macizo Rocoso Clase Rango 𝐑𝐌𝐑 𝟖𝟗 Precisión
Muy Mala V 𝟎 ≤ 𝐑𝐌𝐑 𝟖𝟗 ≤ 𝟐𝟎 ±8
Mala IV 𝟐𝟎 < 𝐑𝐌𝐑 𝟖𝟗 ≤ 𝟒𝟎 ±6
Regular III 𝟒𝟎 < 𝐑𝐌𝐑 𝟖𝟗 ≤ 𝟔𝟎 ±5
Buena II 𝟔𝟎 < 𝐑𝐌𝐑 𝟖𝟗 ≤ 𝟖𝟎 ±5
Muy Buena I 𝟖𝟎 < 𝐑𝐌𝐑 𝟖𝟗 ≤ 𝟏𝟎𝟎 ±5

13. Teoría
• Selección de sistema de soporte
Clasificación de Macizo Rocoso Excavación
Apernado en roca
(20 mm de diámetro, completamente resinado)
Hormigón proyectado Conjuntos de aceros
I – Roca muy buena
RMR: 81 - 100
Frente completa, 3 m de avance Generalmente no requiere soporte, excepto apernado.
II – Roca buena
RMR: 61 - 80
Frente completa, 1 -1.5 m de avance. Soporte
completo a 20 m de la frente
Localmente, apernado en corona de 3 m de largo,
espaciado 2.5 m con mallado de alambre ocasional.
50 mm en corona, donde
sea requerido.
Ninguno
III – Roca regular
RMR: 41 - 60
Encabezado superior y banco
Avance de 1.5 a 3 m en encabezado superior.
Comenzar soporte después de cada tronada.
Soporte completo a 10 m de la frente.
Apernado sistemático de 4 m de largo, espaciado de 1.5
a 2 m en coronas y murallas, con mallado de alambre en
techo.
50 a 100 mm en frente y 30
mm en lados.
Ninguno
IV – Roca pobre
RMR: 21 - 40
Encabezado superior y banco
Avance de 1 a 1.5 m en corona.
Instalar soporte al mismo tiempo que se
genera excavación, a 10 m de la frente.
Apernado sistemático de 4 a 5 m de longitud,
espaciados de 1 a 1.5 m en corona y murallas, con
mallado de alambre.
100 a 150 mm en corona y
100 mm en lados.
Costillas livianas a medias,
espaciadas 1.5 m donde se requiera.
V – Roca muy pobre
RMR: < 20
Múltiples desvíos, de 0.5 a 1.5 m de avance
en encabezado superior.
Instalar soporte al mismo tiempo que se
genera la excavación. Hormigón proyectado
tan pronto como sea posible después de la
tronada.
Apernado sistemático de 5 a 6 m de longitud, espaciado
de 1 a 1.5 m en corona y murallas, con mallado de
alambre. Pernos invertidos.
150 a 200 mm en corona,
150 mm en lados y 50 mm
sobre frente.
Costillas medias a pesadas,
espaciadas 0.75 m con
revestimiento de acero y tablestacas
si se requiere. Invertido cerrado.
Condición:
- Span: 10 m
- σv < 25 MPa, equivalente a una
profundidad < 900 m, considerando
una densidad de 2.7 t/m3
Fuente: Engineering Rock Mass Classification, Z. T. Bieniawski, 1989

14. Teoría
• Tiempo de Autosoporte
(Stand Up Time)
– Versión mejorada de la original
(Lauffer, H. 1958) que incluye el
Índice RMR de Bieniawski
correlacionado con el Índice Q de
Nick Barton
LuzLibre(Span)enm
Tiempo de Autosoporte
Horas

15. Teoría
• IRMR (In-Situ Rock Mass Rating),
Laubscher & Jakubec, Sudáfrica, 2001
También conocido como RMR de Laubscher
(1975), variante del método de Bieniawski, define
calidad geotécnica del macizo rocoso in situ, con
la particularidad de que se puede ajustar y
obtener un índice de calidad geotécnico-minero
MRMR (Minning Rock Mass Rating).
IRMR = P BS + P JS + P JC
Donde:
P(x): Puntaje asociado a parámetro x.
BS: Resistencia a la compresión uniaxial (denominado IRS en el método de Laubscher),
puntaje varía de 0 a 25.
JS: Espaciamiento de estructuras abiertas, puntaje varía de 3 a 3.
JC: Condición de estructuras, puntaje varía de 4 a 40.

16. Teoría
• Puntuación por BS
1. Cálculo de IRS
• Si macizo rocoso es homogéneo → IRS=UCS
• Si macizo rocoso es heterogéneo
– Se entra a tabla con % de volumen de roca débil en
macizo rocoso (eje Y), luego se intersecta con razón
porcentual entre UCS menor y mayor (curva)
presentes en la génesis del macizo estudiado, luego
en la intersección de estos se traza una vertical hacia
el eje X inferior y se determina el valor de IRS
“Representativo”.

17. • Puntuación por BS
2. Cálculo de valor de BS
• No presencia de estructuras menores
BS = 0.8 ∙ IRS
• Presencia de estructuras menores
BS = 0.8 ∙ ABS ∙ IRS
Teoría
ABS: Factor de ajuste para BS, obtenido por
gráfico e ingresando con Input:
FF/Dureza de Relleno (Eje X)

18. Teoría
• Puntuación por BS
3. Asignación de puntaje
• Se ingresa con valor de BS y se
intercepta con curva, desde ahí
trazar una horizontal hacia eje Y para
determinar puntuación por BS.

19. Teoría
• Puntuación por espaciamiento de
estructuras JS
1. Definir n° de sets estructurales presentes en
macizo rocoso
2. Determinar espaciamiento entre estructuras
(abiertas o que formen bloques)
3. A partir de valores 1 y 2, obtener rating
según tabla para P0(JS)
4. Se ajusta P0(JS), considerando estructuras
rellanas (relleno más débil que macizo
rocoso) obteniendo AJC (Factor de Ajuste)
5. Obtención de puntaje para P(JS)
𝑃(𝐽𝑆) = 𝐴𝐽𝐶 ∙ 𝑃0(𝐽𝑆)
Tabla 1. Puntuación por sets y espaciamientos de estructuras (abiertas o formadoras de bloques)
Tabla 2. Factor de ajuste por estructuras con relleno más débil que macizo rocoso

20. • Puntuación por condición de estructuras JS
1. Si macizo presenta único set de estructuras,
usar tabla 1 para determinar factor de ajuste,
dicho factor puede ser AJC = A ∙ B ∙ C ∙ D ∙ E,
pero no necesariamente, dependerá de
información obtenida. Luego puntuación por
JS será:
2. Si presenta más de un set, utilizar gráfico
(siguiente diapositiva).
Teoría
P JS = AJC ∙ 40

21. Teoría
1. De todos los sets, se utiliza el mejor y el peor,
discriminar por puntuación P(JC) (Se asume
que para cada set se determinó un P(JC))
2. Determinar la razón de % P(JC) menor y
mayor
3. Determinar el % que representan el peor set
referente al total de estructuras.
4. Ingresar a tabla por eje Y (paso 3), intersectar
con curva de razón porcentual (paso 2) y
trazar una vertical al eje X inferior, se obtendrá
un % de P(JC) mayor.
5. Finalmente Puntuación por JC para más de un
set estructural estará dado por:
P JC = %P(JC)mayor ∙ P(JC)mayor

22. Teoría
• Luego con la suma de todos los parámetros se obtiene el IRMR
IRMR = P BS + P JS + P JC
Rating por estructuras
presentes en Macizo
Rocoso

23. Teoría
• MRMR (Minning Rock Mass Rating),
Laubscher, Sudáfrica, 2000
• Factores de ajuste
– Intemperización 𝐀 𝐖𝐄𝐀𝐓𝐇𝐄𝐑

24. Teoría
– Orientación de estructuras 𝑨 𝑱𝑶𝑰𝑵𝑻𝑺
• Casos especiales (agregar a 𝐴𝐽𝑂𝐼𝑁𝑇𝑆)
– Si galerías de mina subterránea son
intersectadas por zonas de cizalle, se
debe considerar ajuste por ángulo de
intersección:
– Desarrollo de galerías en dirección del
manteo de plano de cizalle → Ajuste
por 0.90
Ángulo de intersección Ajuste
0° a 15° 0.76
16° a 45° 0.84
46° a 75° 0.92

25. Teoría
Condición Factor de Ajuste
Esfuerzos de gran magnitud normales al
plano de estructuras
1.20
Esfuerzos de gran magnitud casi paralelos
a plano de estructuras
0.70
Caso práctico, comparar sectores en
condición “normal” vs con concentración
de altos esfuerzos (abutment stress)
IRMRnormal
IRMRaltos esfuerzos
– Esfuerzos inducidos por minería 𝐀 𝐒𝐓𝐑𝐄𝐒𝐒
– Tronadura 𝐀 𝐁𝐋𝐀𝐒𝐓
– Condición de aguas 𝐀 𝐖𝐀𝐓𝐄𝐑

26. Teoría
• Luego el índice geotécnico-minero MRMR será:
MRMR = IRMR ∙ Factores de ajuste
MRMR = IRMR ∙ AWEATHER ∙ AJOINTS ∙ ASTRESS ∙ ABLAST ∙ AWATER
No necesariamente se deben tener todos los factores de ajuste, dependerá de
información que se disponga (en caso de faltar alguno, considerarlo 1)

27. Teoría
• Categorías de IRMR-MRMR
Calidad de Macizo Rocoso Clase Rango 𝐈𝐑𝐌𝐑 − 𝐌𝐑𝐌𝐑 Precisión ΔIRMR
Muy Mala V 𝟎 ≤ 𝐈𝐑𝐌𝐑 𝐨 𝐌𝐑𝐌𝐑 ≤ 𝟐𝟎 ±8
Mala IV 𝟐𝟎 < 𝐈𝐑𝐌𝐑 𝐨 𝐌𝐑𝐌𝐑 ≤ 𝟒𝟎 ±6
Regular III 𝟒𝟎 < 𝐈𝐑𝐌𝐑 𝐨 𝐌𝐑𝐌𝐑 ≤ 𝟔𝟎 ±5
Buena II 𝟔𝟎 < 𝐈𝐑𝐌𝐑 𝐨 𝐌𝐑𝐌𝐑 ≤ 𝟖𝟎 ±5
Muy Buena I 𝟖𝟎 < 𝐈𝐑𝐌𝐑 𝐨 𝐌𝐑𝐌𝐑 ≤ 𝟏𝟎𝟎 ±5

28. Teoría
• Índice de Calidad Túnelera Q,
Barton, N., Noruega, 2002
Desde su invención por Barton, Lien & Lunde
(1974), su principal función fue poder recomendar a
partir de valores obtenidos, un sistema de soporte
para excavaciones (túneles, no necesariamente con
fines mineros), pero también se puede clasificar el
macizo rocoso y correlacionar con otros sistemas.
Q =
RQD
Jn
∙
Jr
Ja
∙
Jw
SRF
Q = Q′ ∙
Jw
SRF
Donde:
RQD: Designación de calidad de la roca (Deere et al. 1967), varía de 0 a 100.
Jn: Número de sets estructurales presentes en macizo rocoso, varía de 0.5 a 20.
Jr: Rugosidad de estructuras presentes en macizo rocoso, varía de 0.5 a 5.
Ja: Alteración de estructuras presentes en macizo rocoso, varía de 0.75 a 20.
Jw: Condición de aguas en las estructuras presentes en macizo rocoso, varía de 0.05 a 1.
SRF: Asociado a posible efecto de la condición de esfuerzos en el macizo rocoso, varía de 005 a 400

29. Teoría
• Puntuación por RQD
• RQD (Rock Quality Designation),
Deere, et al., Estados Unidos, 1967
- Es un sistema independiente, pero el índice
Q lo integra a su estructura al igual que
otros sistemas.
- Permite estimar la calidad del macizo rocoso,
a partir del grado de fracturamiento de este.
- Se puede obtener a través de sondajes o en
terreno. (midiendo la frecuencia de fractura
por metro o metro cúbico)
Métodos
- Sondajes
- ff/m
- ff/m3
RQD =
σ Trozos de longitud ≥10 cm
Longutid total de sondaje
x100(%)
RQD = 100e−0.1∙λ ∙ 0.1λ + 1
RQD = 110 − 2.5 ∙ Jv, Jv = ෍
i=1
N 1
si
Palmström, 2005
Priest & Hudson, 1976

30. • Puntuación por sets estructurales 𝑱 𝒏
– Considerar
• Si es una intersección en el túnel
3 ∙ Jn
• Si es un portal
2 ∙ Jn
Teoría

31. • Puntuación por rugosidad de estructuras 𝑱 𝒓
– Se calcula en función de rugosidad de
estructuras más débiles y más
desfavorablemente orientadas.
– Condiciones
• Si espaciamiento de estructuras en set
considerado es mayor a 3 m
Jr+1
• Para estructuras planas y pulidas que presenten
lineamientos (favorablemente orientados)
Jr = 0.5
Teoría

32. Teoría
• Puntuación por alteración
de estructuras 𝑱 𝒂
– Se calcula en función de set
estructurales más débiles y mas
desfavorables.
– ∅ 𝑟𝑒𝑠 : valor aproximado de
ángulo de fricción residual que
tendrían las estructuras.

33. Teoría
• Puntuación por condición de aguas 𝑱 𝒘
– Valor Jw puede aumentar si se implementan medidas de drenaje (Casos de C a F)
– Congelamiento de aguas y formación de hielos no se consideran

34. Teoría
• Puntuación por condición de esfuerzos
SRF
• Puede representar
– Presión causada por material suelto (caso
túnel que atraviesa zona de cizalle o un
macizo rocoso arcilloso y de mala calidad
geotécnica)
– Concentración de esfuerzos en la periferia de
túneles excavados en macizos rocosos
competentes.
– Presiones asociadas a flujo plástico
(squeezing) o hinchamiento (swelling) que
encuentran túneles que cruzan macizos
rocosos arcillosos poco competentes bajo un
estado tensional importante o macizos
rocosos arcillosa y expansivos.

35. Teoría
• Puntuación por condición de esfuerzos SRF
– Consideraciones en cálculo SRF
• Valores de SRF se deben reducir en un 25% a 50% si zonas de cizalle relevantes sólo
influencian el túnel, pero no lo intersectan.
• Si estado tensional es muy anisótropo
– Si 𝟓 ≤ 𝐒 𝟏/𝐒 𝟑 ≤ 𝟏𝟎 : Disminuir en 20% valor de ensayos UCS y Tracción usados
para evaluar SRF
– Si 𝟏𝟎 < 𝐒 𝟏/𝐒 𝟑 : Disminuir en 40% valor de ensayos UCS y Tracción usados
para evaluar SRF
• Si profundidad del techo del túnel respecto de superficie es menor que el ancho del
túnel incrementar SRF de 2.5 a 5 (ver H)

36. Teoría
• Ábaco “Calidad de Macizo rocoso y soporte en roca”

37. Teoría
• Recomendaciones a partir de ábaco

38. Teoría
• Dimensión equivalente
• ESR (Excavation Support Ratio)
– La razón de soporte de excavación, corresponde a un factor de seguridad que
se asume a partir de la importancia de la labor.
De =
Tramo sin fortificar ( Span), altura o diámetro de excavación
ESR

39. Teoría
• GSI (Geological Strength Index),
Hoek & Marinos, Canada, 2000
– Su invención fue en 1994 por Hoek
– Generalmente se estima de manera
visual en terreno, se analiza la
blocosidad en el macizo rocoso y la
condición de las discontinuidades que
lo conforman
– Permite escalar propiedades de roca
intacta a macizo rocoso

41. Teoría
• Categorías de GSI
Calidad de Macizo Rocoso Clase Rango 𝐆𝐒𝐈 Precisión ΔGSI
Muy Mala V 𝟎 ≤ 𝐆𝐒𝐈 ≤ 𝟐𝟎 ±8
Mala IV 𝟐𝟎 < 𝐆𝐒𝐈 ≤ 𝟒𝟎 ±6
Regular III 𝟒𝟎 < 𝐆𝐒𝐈 ≤ 𝟔𝟎 ±5
Buena II 𝟔𝟎 < 𝐆𝐒𝐈 ≤ 𝟖𝟎 ±5
Muy Buena I 𝟖𝟎 < 𝐆𝐒𝐈 ≤ 𝟏𝟎𝟎 ±5

42. Teoría
• Relaciones entre Índices
– Relación GSI-RMR (Hoek, 1995), para RMR89 ≥ 23, caso contrario no es
confiable
– Relación RMR-Q
• Bieniawski, 1989
• Barton, 1995
GSI = RMR89 − 5
RMR89 = 15 log Q′ + 50
RMR89 = 9 ln Q′ ± 18

43. Ejercicio
• Se ha realizado una caracterización de un sector en
un macizo rocoso competente con la finalidad de
determinar un sistema de soporte para la realización
de un socavón horizontal que servirá de ingreso a un
futuro yacimiento, obteniendo como resultado un
GSI de 60, RQD de 40, UCS de 90 MPa, densidad de
2.7 t/m3, en el sector no hay presencia de agua, en la
futura frente se determinaron 3 familias estructurales
(Tabla 1), las estructuras se presentan sin alteración, el
estado tensional se asume hidrostático, los detalles
del emplazamiento de la labor se pueden apreciar en
la Figura 1. (Asuma una gravedad de 10 m/s2
)
• Se solicita determinar
a. Sistema de soporte según índice de calidad túnelera
Q de Barton (considere portal y extensión del túnel
por separado)
b. Sistema de soporte según RMR Bieniaswki 1989
Figura 1. Perfil de socavón EW a realizar

44. Ejercicio
Familias Espaciamiento Orientación Rugosidad Relleno Largo
S1 50 mm N85E/62
Lisas y Ondulosas Sin relleno 2-3 m aprox.S2 55 mm S80E/50
S3 40 mm N88E/53
Tabla 1. Mapeo geológico de estructuras

45. a. Índice de calidad túnelera Q de Nick Barton
1. RQD = 40 (obtenido por análisis de sondajes)
2. Jn = 9 (3 familias estructurales)
3. Jr = 2 (Lisas y ondulosas)
4. Ja = 1 (No alteradas, sin relleno)
5. Jw = 1 (Sin presencia de agua)
6. 𝐒𝐑𝐅 = ?? (debemos analizar comportamiento de esfuerzos)
7. ESR = 1.6 (socavón de ingreso a futura mina)
Desarrollo

46. Desarrollo
• SRF
Como se desconoce y es un macizo rocoso competente, analizaremos el
comportamiento de los esfuerzos
– Esfuerzo Vertical σV
– Condición Hidrostática
– Determinar σθ (esfuerzo tangencial máximo, θ = 0°) y un a=r (Simula UCS en socavón)
• Ecuación Kirsch, condición Hidrostática
– Determinar σ1 in situ
– Determinar σc
σV = h ∙ g ∙ ρ = 300m ∙
10 m
s2
∙
2.7 t
m3
∙
1000 kg
1000000 unidades
= 8.1 MPa
K = 1 → σV = σH = σNS = 8.1 MPa
σθ= 2σV = 2 ∙ 8.1 MPa = 16.2 MPa
σc = UCS (Podría ser σci) = 90 MPa
σ1 =
16.2
2
MPa = 8.1 MPa

47. Desarrollo
• SFR
ൗUCS
σ1
= 11.11 MPa, ൗ
σθ
UCS = 0.18 MPa

48. Desarrollo
• Recopilando info
1. RQD = 40 (obtenido por análisis de sondajes)
2. Jn = 9 (3 familias estructurales)
3. Jr = 2 (Lisas y ondulosas)
4. Ja = 1 (No alteradas, sin relleno)
5. Jw = 1 (Sin presencia de agua)
6. 𝐒𝐑𝐅 = 1
7. ESR = 1.6 (socavón de ingreso a futura mina)

49. Desarrollo
• Índice Q y ábaco
*𝐐 =
𝐑𝐐𝐃
𝐉 𝐧
∙
𝐉 𝐫
𝐉 𝐚
∙
𝐉 𝐰
𝐒𝐑𝐅
=
𝟒𝟎
𝟗
∙
𝟐
𝟏
∙
𝟏
𝟏
= 𝟖. 𝟖𝟖 𝐂𝐚𝐬𝐨 𝐬𝐨𝐜𝐚𝐯ó𝐧
*𝐐 =
𝐑𝐐𝐃
𝐉 𝐧
∙
𝐉 𝐫
𝐉 𝐚
∙
𝐉 𝐰
𝐒𝐑𝐅
=
𝟒𝟎
𝟐∙𝟗
∙
𝟐
𝟏
∙
𝟏
𝟏
= 𝟒. 𝟒𝟒 𝐂𝐚𝐬𝐨 𝐩𝐨𝐫𝐭𝐚𝐥
*ESR = 1.6
*Altura exc.: 6 m
*𝐃 𝐞 = 𝟑. 𝟕𝟓

50. Desarrollo
• Recomendación de soporte según Q
– Socavón (extensión)
Patrón de apernado: 2.3 m, no requiere soporte sólo apernado
– Portal
Patrón de apernado: 2.1 m, no requiere soporte sólo apernado
* Largo de Pernos para ambos casos considerando pared y techo 2.5 m aprox.
(Barton, N., et al., 1974)

51. Desarrollo
b. Índice RMR 1989 de Bieniawski
(a) Cinco parámetros básicos de Clasificación de Macizo Rocoso con sus calificaciones
1. Esfuerzos en
materiales de roca
intacta
Índice de carga puntual > 10 4 - 10 2 – 4 1 - 2 > 1
Compresión Uniaxial > 250 100 - 250 50 – 100 25 - 50 5 - 25 1 - 5 < 1
Calificación 15 12 7 4 2 1 0
2. RQD (%) 90 - 100 75 - 90 50 – 75 25 – 50 < 25
Calificación 20 17 13 8 3
3. Espaciamiento de
estructuras (m)
> 2 0.6 - 2 0.2 - 0.6 0.06 - 0.2 < 0.06
Calificación 20 15 10 8 5
4. Condición de
estructuras
No continua, superficie
muy rugosa, estructura
inalterada, junta.
Superficie ligeramente alterada,
estructura ligeramente alterada,
separación < 1 mm
Superficie ligeramente
rugosa, estructura
ligeramente alterada,
separación < 1 mm
Continua, superficies
pulidas o salbanda < 5
mm de grosor o
separación de 1 a 5 mm
Estructuras continuas,
salbanda > a 5 mm de grosor
o separación > 5 mm
Calificación 30 25 20 10 0
5. Flujo de agua
subterránea para 10 m
de largo en túnel
(1/min)
No aplica < 10 10 – 25 25 – 125 > 125
Presión de agua en
estructura/ mayor
esfuerzo in situ
0 0 - 0.1 0.1 - 0.2 0.2 - 0.5 > 0.5
Condiciones generales
en excavación superficial
Completamente seco Húmedo Mojado Goteo Flujo
Calificación 15 10 7 4 0

52. (b) Guía para clasificar las condiciones de las discontinuidades
1. Largo de discontinuidad (persistencia) < 1 m 1 a 3 m 3 a 10 m 10 a 20 m > 20 m
Calificación 6 4 2 1 0
2. Separación (apertura) Sin separación < 0.1 mm 0.1 - 1.0 mm 1 - 5 mm > 5 mm
Calificación 6 5 4 1 0
3. Rugosidad Muy rugoso rugoso Ligeramente rugoso Liso Pulido
Calificación 6 5 3 1 0
4. Relleno (salbanda)
Relleno duro Relleno blando
No aplica < 5 mm > 5 mm < 5 mm > 5 mm
Calificación 6 4 2 2 0
5. Alteración Inalterada Ligeramente alterada Moderadamente alterada Altamente alterada Descompuesta
Calificación 6 5 3 1 0
(c) Efecto de las orientaciones de las estructuras en túneles
Rumbo perpendicular al eje del túnel
Rumbo paralelo al eje del túnel Manteo de 0° a 20°
En dirección a manteo En contra de manteo
Dip 45° - 90° Dip 20° - 45° Dip 45° - 90° Dip 20° - 45° Dip 45° - 90° Dip 20° - 45° independiente del rumbo
Muy favorable favorable Regular desfavorable Muy desfavorable Regular Regular
(d) Ajuste por orientación de estructuras
Orientación de rumbo y manteo de estructuras Muy favorable Favorable Regular Desfavorable Muy desfavorable
Calificaciones
Túneles 0 -2 -5 -10 -12
Fundaciones 0 -2 -7 -15 -25
Taludes 0 -5 -25 -50 -60

53. Desarrollo
• Índice RMR 89
T(a)+T(b)+T(d)=35+17+(-12)=40
• Recomendación de soporte según RMR 89
Clasificación de Macizo
Rocoso
Excavación
Apernado en roca
(20 mm de diámetro,
completamente resinado)
Hormigón
proyectado
Conjuntos de aceros
IV – Roca pobre
RMR: 21 - 40
Encabezado superior y banco
Avance de 1 a 1.5 m en
corona.
Instalar soporte al mismo
tiempo que se genera
excavación, a 10 m de la
frente.
Apernado sistemático de 4 a 5 m de
longitud, espaciados de 1 a 1.5 m
en corona y murallas, con mallado
de alambre.
100 a 150 mm en
corona y 100 mm
en lados.
Costillas livianas a
medias, espaciadas 1.5
m donde se requiera.

54. Ejercicio Propuesto
• Mediante un mapeo geológico de un túnel NS de
dimensiones 3x4 m, se estimó un RMR de 60, con
presencia de agua ocasional, además la excavación se
encuentra emplazada 200 metros bajo la superficie
en roca competente, con una densidad de 2.8 t/m3,
referente al estado tensional presenta una constante
de esfuerzos horizontales K=1.2 y por ensayos de
laboratorio se estimó un UCS de 80 MPa, las cajas de
las estructuras se presentan compactas entre si,
suaves y onduladas con rellenos duros de cuarzo.
• Se solicita determinar
a. Designación de calidad porcentual de roca en base al
fracturamiento
b. Índice de calidad túnelera
c. Índice de resistencia geológica
d. ¿Qué calidad de roca conforma el macizo rocoso?,
considere un termino medio en base a los sistemas
utilizados anteriormente (de ser necesario).
Figura 1. Frente de túnel (líneas rojas representan las
estructuras identificadas)

55. Respuestas
a. 66%
b. 12
c. 55
d. Roca de regular calidad
** siendo conservador **

56. Referencias
• Barindelli, G. (2016). Dimensionamiento Empírico del Soporte [Material de Clase]. Sistemas de
Soporte en Minería. Universidad de Santiago de Chile, Región Metropolitana, Santiago.
• Barton, N., Lien, R. & Lunde, J. (1974). "Engineering classification of rock masses for the design of
tunnel support". Rock Mechanics and Rock Engineering. Springer. 6 (4): 189–236
• Domcke, M. (2006). Cap 8 Clasificación de Macizos Rocosos. En Ayudantías Fundamentos de Geotecnia
(pp.75-86). Santiago, Chile: Edición propia del autor.
• Karsulovic, A. (2006). Sistemas de Calificación y Clasificación Geotécnica de Macizos Rocosos. Chile:
Edición propia del autor.
• Palmström, A. (2005). Measurements of and Correlations between Block Size and Rock Quality
Designation (RQD). Tunnels and Underground Space Technology, 20, 362-377.
• Priest, S. & Hudson, J. (1976) Discontinuty Spacing in Rocks. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech,
13, 135-148.