Diagrama ilustrativo de los parámetros clave del Modelo Geomecánico, incluyendo el índice RQD y los sistemas de clasificación RMR y Q.
Publicado enGeometalurgia - PUCP

Sesión 3 – Modelo Geomecánico

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Geometalurgia y minería

Clasificación y Calidad de la Roca Descubre los secretos para evaluar la calidad del macizo rocoso en proyectos de geometalurgia y minería con esta guía esencial. Exploraremos en detalle el Índice de Calidad de la Roca (RQD), su desarrollo por Deere en 1967 y las fórmulas alternativas para su cálculo cuando no se dispone de sondeos, incluyendo el uso del número de juntas volumétrico (Jv).

Bieniawski (RMR)

Sistemas de Clasificación Geomecánica Sumérgete en el mundo de la clasificación geomecánica con el renombrado sistema Bieniawski (RMR), comprendiendo cómo se evalúan la resistencia de la roca intacta, la densidad y condición de las discontinuidades, la presencia de agua subterránea y la orientación de las discontinuidades para obtener una valoración integral del macizo rocoso.

Sistema de Clasificación Barton Q

Además, desentrañaremos el Sistema de Clasificación Barton Q (1974), una herramienta poderosa que considera parámetros como el RQD, el índice de número de familias de fracturas (Jn), el índice de rugosidad (Jr), el índice de alteración de las paredes de las fracturas (Ja), el índice de flujo de agua (Jw) y el índice del estado de tensión del macizo rocoso (SRF).

Planificación minera

Este documento te ofrece una visión profunda de las metodologías clave para la caracterización geomecánica, fundamental para la planificación minera, el diseño de túneles y galerías, la estabilidad de taludes en operaciones a tajo abierto y la selección de sistemas de sostenimiento adecuados. Aprende cómo aplicar estos índices en la práctica, desde la estimación del RQD mediante mapeo de fracturas expuestas hasta la correlación entre el RMR y el Q, optimizando así la seguridad y rentabilidad de tus proyectos mineros.

Contenido Detallado:

3. Índice de Calidad de la Roca (RQD)

  • Desarrollo: El RQD fue desarrollado por Deere en 1967 como una estimación cuantitativa de la calidad del macizo rocoso a partir de registros de perforaciones diamantinas.
  • Cálculo con sondeos: Se basa en el registro de la longitud de los trozos de testigo de roca mayores de 10 cm recuperados en una perforación.
  • Fórmula alternativa sin sondeos: Cuando no se dispone de núcleos de perforación, el RQD puede estimarse utilizando la fórmula: RQD = 115 – 3.3 Jv, donde Jv es el número de juntas identificadas por metro cúbico en el macizo rocoso. Jv se calcula como la suma de la frecuencia de juntas en las tres direcciones principales (Jx + Jy + Jz).
  • Estimación a partir de mapeo: El RQD también puede estimarse a partir del levantamiento de fracturas expuestas en paredes, frentes de galería o pilares, utilizando reglas de longitud definida (ej., 2.0 m) y evitando considerar fracturas recientes creadas por voladuras o concentraciones de esfuerzos.
  • Ejemplo de cálculo de Jv: Se proporciona un ejemplo práctico para calcular Jv a partir de la identificación de diaclasas en diferentes tramos.
  • Fórmula empírica para mapeos en líneas: Se presenta una fórmula empírica para calcular el RQD a partir de la separación de fracturas expuestas en un frente de galería.

4. Sistema de Clasificación Barton Q (1974)

  • Parámetros del sistema Q: El sistema Q utiliza seis parámetros para clasificar la calidad del macizo rocoso:
    • RQD: Parámetro definido por Deere.
    • Jn: Índice de número de familias de fracturas.
    • Jr: Índice de rugosidad de las discontinuidades (se muestra una escala típica de perfiles de rugosidad con valores JRC).
    • Ja: Índice de alteración de las paredes de las fracturas.
    • Jw: Índice de flujo de agua.
    • SRF: Índice del estado de tensión del macizo rocoso (Stress Reduction Factor).
  • Fórmula del índice Q: Q = (RQD / Jn) x (Jr / Ja) x (Jw / SRF).
  • Aplicación en sostenimiento: El sistema Q se utiliza para la selección de sostenimiento en túneles, considerando la dimensión equivalente (Diámetro o altura / ESR – Excavation Support Ratio). Se mencionan diferentes categorías de refuerzo basadas en el valor de Q y el uso de pernos de anclaje y concreto lanzado (simple o reforzado con fibras).
  • Correlación con RMR: Se menciona la existencia de una correlación entre el RMR de Bieniawski y el sistema Q de Barton (Bieniawski 1976).

3. Clasificación Bieniawski (RMR)

  • Parámetros del RMR básico: El RMR básico se calcula a partir de cinco parámetros, cada uno con una valoración específica:
    • Resistencia de la roca intacta (Valoración 0-15).
    • Densidad de las discontinuidades (RQD: 0-20; Espaciamiento: 0-20; Valoración total 0-40).
    • Condición de las discontinuidades (Valoración 0-30), incluyendo la rugosidad (JRC), relleno, etc..
    • Condición del agua subterránea (Valoración 0-15).
  • Ajuste por orientación de discontinuidades: Se realiza un ajuste a la valoración del RMR básico en función de la orientación de las discontinuidades con respecto a la obra (túneles, cimentaciones, taludes).
  • Valoración final del RMR: El RMR final se obtiene sumando el RMR básico y el ajuste por orientación, con un rango de 0 a 100. Se presentan ejemplos de cálculos de RMR.

Aplicación en Túneles y Galerías

  • Se muestran ejemplos de valores de RMR y su interpretación para la calidad del macizo rocoso.

Introducción a la Estabilidad de Taludes

  • Importancia: La estabilidad de taludes es fundamental para la seguridad y rentabilidad de las operaciones a tajo abierto.
  • Objetivo: Lograr un talud seguro, previniendo caída y deslizamiento de materiales, colapsos parciales o generales.
  • Recomendaciones: Diseño adecuado, control y mantenimiento, control de voladuras, aplicación de sistemas de drenaje y revisión de materiales sueltos.
  • Tipos de falla en roca: Se mencionan fallas planares, en cuña y por volteo.
  • Análisis: Se utiliza la proyección estereográfica de planos de falla y programas como DIPS.
  • Configuración del talud: Se definen parámetros geométricos como el ángulo de cara de banco, ángulo interrampa, ángulo global, altura de banco, altura interrampa y ancho de berma.
  • Factor de seguridad (FS): Se introduce el concepto de factor de seguridad para deslizamientos planos, considerando la cohesión, fricción y área del plano de bloque. Se mencionan FS estático y pseudoestático (considerando un coeficiente sísmico). Se proporcionan valores de aceleración pico instrumental y efectiva para diseño sísmico en Perú. Se muestran valores de FS aceptados para diferentes zonas de presas.
  • Métodos de análisis: Se mencionan métodos como Bishop – Dovelas y software como Swedge, RocPlane y SLIDE.
  • Aplicaciones: Se alude a la relación entre el ángulo del talud y el tipo de roca.

Autor y Fecha de Publicación:

  • Docente: ABDEL ARROYO AGUILAR
  • Fecha: 24 de junio de 2017

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