geomecanica de rocas

INGENIERÍA GEOLOGICA GEOMÉCANICA DE ROCAS
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN
Como sabemos la mecánica de rocas de ocupa del estudio teórico y practico de las propiedades
y comportamiento mecánico de los materiales rocosos, y de su respuesta ante la acción de
fuerzas aplicadas en su entorno físico.
El desarrollo de la mecánica de rocas se inició como consecuencia de la utilización del medio
geológico para obras superficiales y subterráneas y explotación de recursos mineros.
Los distintos ámbitos de aplicación de la mecánica de rocas se pueden agrupar en aquellos en
que el material rocoso constituye la estructura (excavación de tuneles, galerías, taludes, etc),
aquellos en que la roca es el soporte de otras estructuras (cimentaciones de edificios, presas,
etc).
El presente informe tiene como objetivo principal hallar las propiedades del comportamiento
mecánico del macizo rocoso por medio del RQD, así como también hallando el rumbo y
buzamiento de las fallas, fracturas, diaclasas, estratificación y descripción de la geología
general.
Se analizó su geomorfología, estructural, estratigrafía y sedimentología. Y se llegó a una
conclusión enlazando todos estos resultados.
1. GENERALIDADES
1.1 UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD
La zona de estudio se encuentra ubicada al Noreste de la ciudad del
Cusco, denominado “Abra de Corao”.
UBICACIÓN GEOGRÁFICA:
- ZONA: 19L
- COORDENADAS: 182182 E
8506982 N
A la zona de estudio es posible acceder por la carretera Cusco – Pisac, a
10 minutos del centro arqueológico Q´enqo.
1.2 OBJETIVOS
 El objetivo principal del presente trabajo de campo es zonificar,
describir, evaluar e identificar el macizo rocoso con sus respectivas
características.
 Hallar el RQD y de acuerdo al resultado indicar si es posible construir
un túnel por dicha zona.
1.3 METODOLOGIA DE TRABAJO
 Trabajo de Gabinete: Primeramente se recopilo bibliografía
(Cuadrángulo de Calca, libros, folletos) también se consiguió los planos
topográficos y geológicos de dicha zona. Después de realizar el trabajo
de campo se procesó los datos adquiridos hallando ahí el RQD y las
direcciones del buzamiento.
 Trabajo de Campo: En esta parte se realizó todo lo concerniente a la
toma de datos (rumbo, buzamiento, tipo de talud, caracterización del

macizo rocoso así como también de la matriz rocosa), para luego
realizar los cálculos en gabinete.
1.4 INSTRUMENTOS Y MATERIALES
INTRUMENTOS
 Brújula
 GPS
 Picota
 Wincha
 Rayador
 Lupa
MATERIALES
 Escalimetro
 Plano geológico
 Plano topográfico
 Esquema de trabajo
 Lápiz
 Tablero

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
MECÁNICA DE ROCAS.- se ocupa del estudio teórico y práctico de las propiedades y
comportamiento mecánico de los materiales rocosos, y de su respuesta ante la acción de
fuerzas aplicadas en su entorno físico.
MATRIZ ROCOSA es el material rocoso exento de discontinuidades, o los bloques de <<roca
intacta> que quedan entre ellas. Mecánicamente queda caracterizada por su peso específico,
resistencia y deformabilidad.
Valores típicos del peso específico y porosidad de las rocas
ROCA PESO ESPECIFICO(g/cm³) POROSIDAD (%)
Andesita
Anfibolita
arenisca
basalto
caliza
carbón
cuarcita
creta
diabasa
diorita
dolomía
esquisto
gabro
gneis
granito
grauvaca
mármol
lutita
pizarra
riolita
sal
toba
yeso
2,2-2,35
2.9-3.0
2.3-2.6
2.7-2.9
2.3-2.6
1.0-2.0
2.6-2.7
1.7-2.3
2.9
2.7-2.85
2.5-2.6
2.5-2.8
3.0-3.1
2.7-3.0
2.6-2.7
2.8
2.6-2.8
2.2-2.6
2.5-2.7
2.4-2.6
2.1-2.2
1.9-2.3
2.3
10-15
------
5-25 (16,0)
0,1-2
5-20 (1 1,0)
10
0,1-0,5
30
0,1
-----
0,5l-0
3
0,1-0,2
0,51- ,5
0,5-1,5(0 ,9)
3
0,3-2 (0,6)
2-15
0,1-1
4-6
5
14-40
5

Propiedades de la matriz rocosa y métodos para su determinación
PROPIEDADES METODOS DE
DETERMINACION
PROPIEDADES DE
IDENTIFICACION Y
CLASIFICACION
Composion mineralogica.
Fabrica y textura
Tamaño de grano
Color.
Porosidad(n)
Peso especifico(ɣ)
Contenido en humedad
Permeabilidad(coeficiente
de permeabilidad,k)
Durabilidad.
Alterabilidad(indice de
alterabilidad)
Descripcion visual
Microscopia optica y
electronica.
Difraccion de rayos x
Tecnicas de laboratorio
Ensayo de permeabilidad
Ensayos de alterabilidad
PROPIEDADES
MECANICAS
Resistencia a comprension
simple(σc.)
Resistencia a traccion(σp)
Velocidad de ondas
sonicas(vp, vs)
Resistencia (parametros c
y φ)
Deformabilidad(modulos
de deformacion elasticas
estaticas o dinamicas:E,v)
Ensayo de comprensioin
uniaxial.
Ensayo de carga puntual
Martillo d schmindt.
Ensayo de traccion
directa.
Ensayo de traccion
indirecta
Medida de velocidad de
ondas elasticas en
laboratorio
Ensayo de comprension
triaxial
Ensayo de comprension
uniaxial
Ensayo de velocidad
sonica.
MACIZO ROCOSO.- es el conjunto de los bloques de matriz rocosa y de las discontinuidades
de diverso tipo que afectan al medio rocoso. Mecánicamente los macizos rocosos son medios
discontinuos, anisótropos y heterogéneos. Prácticamente puede considerarse que presentan
una resistencia a la tracción nula.
 ANISOTROPÍA: la presencia de planos de debilidad de orientaciones preferentes
(estratificación, laminación, familias de diaclasas tectónicas) implica diferentes
propiedades y comportamiento mecánico en función de la dirección considerada.
 DISCONTINUIDAD.- es cualquier plano de origen mecánico o sedimentario que
independiza o separa los bloques de matriz rocosa en un macizo rocoso.

Su comportamiento mecánico queda caracterizado por su resistencia al corte o, en su caso, por
la del material de relleno.
TIPOS DE DISCONTINUIDADES:
ESPACIAMIENTO (S).- El espaciamiento de las discontinuidades es la distancia media
entre dos planos de discontinuidad del macizo rocoso en dirección perpendicular a los
planos de discontinuidad.
RUGOSIDAD.- Conocido también como el grado de aspereza de las superficies de
discontinuidad, es un parámetro importante que caracteriza la condición de la
discontinuidad.
ABERTURA.- Es la distancia perpendicular entre paredes adyacentes de una
discontinuidad, cuyo espacio intermediario puede estar contenido con relleno o sin ello.
PERSISTENCIA.- Influyen en la magnitud en que el material rocoso y la separación de
las discontinuidades afectan el comportamiento del macizo rocoso.
ALTERACIÓN.- El grado de alteración de las superficies de las discontinuidades, esto
es clasificado de acuerdo a la recomendación del ISRM:
RELLENO.- Tiene doble influencia en el comportamiento, el espesor del relleno que
evita que se cierren las asperezas de la fractura y posee su propia característica como
es la resistencia al corte, permeabilidad y características deformacionales.
TAMAÑO DE BLOQUE.- El macizo rocoso es conceptuado como bloques discretos
limitados por delgadas discontinuidades, y su comportamiento es gobernado por la
combinación de las características del bloque y discontinuidades.
ÍNDICE DE LA CALIDAD DE LA ROCA.- índice cuantitativo que nos muestra la relación de
longitudes mayores de 10 cm de un testigo de perforación entre la longitud total perforada
(LP)
RQD
(%)
Designación Jv
(disc/m3)
Designación
100 Roca fuerte y masiva <1.0 Bloques muy grandes
90-100 excelente 1-3 Bloques grandes
75-90 buena 3-10 Bloques de tamaño medio
50-75 regular 10-30 Bloques pequeños
25-50 pobre >30 Bloques muy pequeños
<25
Muy pobre >60 Roca “triturada”
NÚMERO DE FAMILIAS.- Es el número de familias que componen un sistema de
discontinuidades. El macizo también puede contener discontinuidades individuales.

CANTIDAD VOLUMÉTRICA DE DISCONTINUIDADES (JV).- Una densidad real o
volumétrica puede ser expresada en términos del número de discontinuidades por unidad de
área o unidad de volumen del macizo rocoso.
Se presenta una relación entre el RQD y el Jv.
RQD = 115 – 3.3Jv
HETEROGENEIDAD: las zonas con diferente litología, grado de alteración o meteorización,
contenido en agua, etc., pueden presentar propiedades muy diferentes.
Estimación aproximada y clasificación de la resistencia a compresión simple de suelos y rocas a partir de
índices de campo.

CAPÍTULO III: ESTRATIGRAFÍA
GRUPO SAN JERÓNIMO:
La Formación Kayra (eoceno inferior)
Aflora ampliamente al sur de la ciudad del Cusco, donde forma parte del sinclinal de
Anahuarqui y anticlinal de Puquín, al oeste. Igualmente lo hace en el sinclinal de Ancaschaca, en
Yaurisque-Paruro, en el sinclinal de San Lorenzo y en el sector de Cusibamba-Sanka.
Esta esencialmente constituida por areniscas feldespáticas, intercaladas con niveles de
lutitas rojas; este conjunto se desarrolló en un medio fluvial entrelazado y llanura de
inundación. La parte media superior es más gruesa y está compuesta por areniscas
feldespáticas y microconglomerados con clastos volcánicos y cuarciticos de un medio fluvial
altamente entrelazado. La formación acaba con facies areno-peliticas de llanura de inundación
y canales divagantes. Las paleocorrientes indican una procedencia de aportes del S y SO.
Esta formación está al norte de la falla Tambomachay y ha sido dividida en 8 secuencias de
tercer orden grano-estrato crecientes.

CAPÍTULO IV: GEOMORFOLOGÍA
CAPÍTULO V: GEOLOGÍA ESTRUCTURAL
Falla Tambomachay: Es la mayor estructura de deformación frágil que establece todo un
comportamiento dinámico en la región. Inicialmente esta falla se ha comportado como inversa
en contacto fallado al grupo San Jerónimo (Capas Rojas) (piso) con la formación Yuncaypata
techo posteriormente a fines del terciario e inicios del cuaternario esta falla ha rejugado en
falla transcurrente (falla de Rumbo o de desgarre) dando lugar a la abertura de la cuenca del
Cusco y la posterior formación y deformación de la falla Kenco y todo un sistema enrrejado de
fallas E-W y SE- NW.
El comportamiento actual parece del tipo normal (sebrier et.al 1982 Cabrera J. 1984 E.
Hauman 1986).

Estudio Sismotectónico de la Falla Tambomachay – Cusco: La sismotectónica de las fallas
activas del Cusco es poco conocida, y dentro de los temas de Investigación encaminados para el
año 2013, se viene analizando la microsismcidad registrada por una red sísmica local compuesta
por 6 estaciones de banda ancha, instalados sobre la falla Tambomachay, además de la estación
sísmica CUS de la Red Sísmica Nacional. A la fecha se ha registrado importante actividad
microsísmica (Octubre 2012 a Enero 2013) con posible origen en esta falla, así como de otros
que sugieren la existencia de áreas de deformación local que serán monitoreadas
posteriormente. El sistema de fallas del Cusco han dado origen a importantes sismos en el
pasado (por ejemplo, 5 de abril de 1986, M=5.5) y que han producido daños importantes en las
localidades entorno a las zonas epicentrales.
Fallas Post – Sedimentarias: Después de la sedimentación de la cuenca Pillao de los esfuerzos
de compresión y la cuenca San Sebastián y activándose las fallas Cusco , Tankarpata, Kenco,
Huancaro , Saphy, Salineras y Pumamarca todos estos controlados a la estructura mayor de la
falla de Tambomachay.
La presencia de estructuras regionales de deformación y dislocación, han creado desde
tiempos remotos, un conjunto de estructuras con un relieve inconfundible, que en la mayoría
de los casos ha inestabilizado los bordes superior e inferior, modificando la morfología,
creando cuencas de sedimentación, variando la escorrentía de las aguas superficiales y
subterráneas así como condicionando la tectónica de la región. Por ejemplo podemos decir que
la presencia de la falla Tambomachay ha dado lugar a la formación de la cuenca Plio –
cuaternaria Cusco, ha condicionado la existencia de todo un sistema de deformación como la
flexura San Sebastián, sistema de fallas Kenko y el intrincado sistema de fallas menores.
Igualmente la falla Tancarpata ha desplazado largamente las líneas de crestas de los cerros
Huanacaure y Molleorco y quizá haya creado las condiciones para la formación del valle del
mismo Nombre.

CAPÍTULO VI: DATOS
DIACLASAS
1°tramo 1° fam. N 334 81 NE
N 341 82 NE
N 336 83 NE
2° fam. N 44 70 NW
N 60 83 NW
N 40 74 NW
3° fam. N 19 13 E
N 09 13 E
N 12 20 E
4° fam. N 350 50 W
2°tramo 1° fam.
2° fam.
3° fam.
3°tramo 1° fam. N 40 85 NW
N 37 72 NW
N 48 87 NW
2° fam. N 289 71 NW
N 291 86 NW
N 292 78 NW
3° fam. N 24 13 SE
N 15 20 SE
N 16 15 SE
4°tramo 1° fam.
2° fam.
3° fam.
FALLAS
1 N 351 81 W
2 N 21 85 NW
3
4
5
6
7

CAPITULO VII: ANALISIS DE DATOS:
PROYECCIONES ESTEREOGRÁFICAS:
RQD:
CAPITULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
 La resistencia mecánica de éstos materiales disminuye según el contenido de finos que
poseen en sus horizontes, y en la zona estudiada se encuentran estos finos en gran
cantidad.
 Hay mucha fracturación de la roca por lo que no serviría para hacer excavaciones, o en
todo caso se necesitaría un buen soporte haciendo mas costoso el proyecto.


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