La calificación de masa de pendiente ( SMR ) es un esquema de clasificación de masa de roca desarrollado por Manuel Romana [1] [2] [3] para describir la resistencia de un afloramiento o talud de roca individual. El sistema se basa en el esquema RMR más ampliamente utilizado , [4] que se modifica con pautas cuantitativas para medir la influencia de las orientaciones adversas de las juntas (por ejemplo, juntas que se inclinan abruptamente fuera de la pendiente).
Definición
Los esquemas de clasificación de macizos rocosos están diseñados para tener en cuenta una serie de factores que influyen en la resistencia y deformabilidad de un macizo rocoso (por ejemplo, orientaciones de juntas, densidad de fracturas, resistencia intacta) y pueden utilizarse para cuantificar la competencia de un afloramiento o material geológico particular. Las puntuaciones suelen oscilar entre 0 y 100, siendo 100 el macizo rocoso más competente. El término macizo rocoso incorpora la influencia tanto del material intacto como de las discontinuidades en la resistencia general y el comportamiento de un medio rocoso discontinuo. Si bien es relativamente sencillo probar las propiedades mecánicas de roca intacta o juntas individualmente, describir su interacción es difícil y varios esquemas de calificación empíricos (como RMR y SMR) están disponibles para este propósito.
Cálculo del índice SMR
SMR utiliza las mismas cinco primeras categorías de puntuación que RMR :
- Resistencia a la compresión uniaxial de roca intacta,
- Designación de calidad de roca (o RQD),
- Espaciamiento de juntas,
- Condición conjunta (la suma de cinco subpuntuaciones) y
- Condiciones de las aguas subterráneas.
La última sexta categoría es un ajuste de calificación o penalización por orientaciones de juntas adversas, lo cual es particularmente importante para evaluar la competencia de un talud de roca. SMR proporciona pautas cuantitativas para evaluar esta penalización de calificación en forma de cuatro subcategorías, tres que describen la pendiente de la roca relativa y las geometrías del conjunto de juntas y una cuarta que explica el método de excavación de talud. SMR aborda los modos de falla tanto por deslizamiento plano como por volcamiento; originalmente, no se hizo ninguna consideración adicional para el deslizamiento en múltiples planos de juntas. Sin embargo, Anbalagan et al. [5] adaptó la clasificación original para el modo de falla de la cuña.
La calificación SMR final se obtiene mediante la siguiente expresión:
dónde:
- RMR b es el índice RMR resultante de la Clasificación de masas rocosas de Bieniawski sin ninguna corrección.
- F 1 depende del paralelismo entre la discontinuidad, α j (o la línea de intersección, α i , en el caso de rotura de la cuña) y la dirección del echado de la pendiente.
- F 2 depende de la caída de discontinuidad (β j ) en el caso de falla plana y la caída, β i de la línea de intersección en falla de cuña. En cuanto al fallo de vuelco, este parámetro toma el valor 1.0. Este parámetro está relacionado con la probabilidad de discontinuidad de la resistencia al corte.
- F 3 depende de la relación entre la pendiente (β s ) y las caídas de discontinuidad (β j ) (casos de caída o falla plana) o la caída de la línea de inmersión (β i ) (caso de falla de la cuña). Este parámetro retiene los factores de ajuste de Bieniawski que varían de 0 a −60 puntos y expresan la probabilidad de que la discontinuidad aflore en la cara del talud para fallas planas y de cuña.
- F 4 es un factor de corrección que depende del método de excavación utilizado.
Aunque SMR se utiliza en todo el mundo, a veces se cometen algunas malas interpretaciones e imprecisiones cuando se aplican. La mayoría de las inexactitudes observadas están relacionadas con el cálculo de las relaciones angulares auxiliares entre los bujes y las direcciones de buzamiento de las discontinuidades y la pendiente requerida para determinar los factores F 1 , F 2 y F 3 . Se puede encontrar una definición completa de estas relaciones angulares en. [8]
Modificaciones del índice SMR
Tomás et al. [9] propuso funciones continuas alternativas para el cálculo de los parámetros de corrección F 1 , F 2 y F 3 . Estas funciones muestran diferencias absolutas máximas con funciones discretas inferiores a 7 puntos y reducen significativamente las interpretaciones subjetivas. Además, las funciones propuestas para el cálculo de factores de corrección SMR reducen las dudas sobre qué puntuación asignar a los valores cercanos al borde de la clasificación discreta.
La función continua F 1 propuesta que se ajusta mejor a los valores discretos es:
donde el parámetro A es el ángulo formado entre la discontinuidad y los golpes de pendiente para los modos de falla plana y volcadura y el ángulo formado entre la intersección de las dos discontinuidades (la dirección de inmersión) y la dirección de inmersión de la pendiente para la falla de la cuña. La función arcangente se expresa en grados.
donde el parámetro B es la caída de discontinuidad en grados para falla plana y la caída de la intersección para falla de cuña. Tenga en cuenta que la función arcotangente también se expresa en grados.
donde C depende de la relación entre las caídas de la pendiente y la discontinuidad (casos de derrumbe o falla plana) o la caída de la pendiente y la caída de la línea de inmersión para el caso de falla de la cuña. Las funciones arcangentes se expresan en grados.
Alternativamente, Tomás et al. [10] también propuso un método gráfico basado en la representación estereográfica de las discontinuidades y la pendiente para obtener parámetros de corrección de la SMR (F 1 , F 2 y F 3 ). Este método permite obtener fácilmente los factores de corrección SMR para un talud simple o para varias aplicaciones prácticas como taludes de infraestructuras lineales, minería a cielo abierto o excavaciones de zanjas.
Un análisis visual en cuatro dimensiones de la clasificación geomecánica SMR, realizado por Tomás et al. [11] mediante la metodología Mundos dentro de Mundos para explorar, analizar y visualizar la relación entre los principales parámetros de control de esta clasificación geomecánica, reveló que existen varios casos donde la relación geométrica pendiente-discontinuidad apenas afecta la estabilidad de la pendiente (es decir, F 1 × F 2 × F 3 ≃0) y, como consecuencia, la SMR se puede calcular corrigiendo la RMR básica solo con el factor F 4 utilizando la siguiente ecuación con un error máximo inferior a nueve puntos:
Estos casos en los que la influencia de la geometría de la pendiente y las discontinuidades es despreciable (es decir, F 1 × F 2 × F 3 ≃0) son:
a) Para fallas planas
- β s <β j ;
- Un valor superior a 30º y β j <20º
b) Por falla de cuña
- β s <β i ;
- Un valor superior a 30º y β i ; <20 ° C) Para fallas de vuelco
- β j <30º
- Un valor superior a 30º
- β j + β s ≤ 120º
Donde β s es el ángulo de la pendiente, β j es la caída de la discontinuidad, β i es la caída de la línea de intersección entre dos discontinuidades y A es el paralelismo entre la discontinuidad (o la línea de intersección para las cuñas) y las direcciones de la pendiente de la pendiente.
Se han propuesto otros enfoques para adaptar SMR a diferentes situaciones como pendientes altas, formaciones de flysch o incluso materiales heterogéneos. [12] [13]
Aplicación del índice SMR
El índice SMR se puede calcular a través del software de código abierto SMRTool , [14] que permite calcular SMR a partir de los datos geomecánicos del macizo rocoso y la orientación de la pendiente y las discontinuidades. Este software se utilizó para calcular el índice SMR utilizando nubes de puntos 3D. [15]
Algunos autores han propuesto diferentes metodologías para mapear la susceptibilidad a fallas en taludes rocosos calculando el índice SMR usando un Sistema de Información Geográfica (SIG). [16] [17] [18]
Ver también
Referencias
- ^ Romana M. (1985). Nuevas calificaciones de ajuste para la aplicación de la clasificación de Bieniawski a pendientes. Proc. En t. Symp. sobre el papel de la mecánica de rocas: 49-53.
- ^ Romana M. (1995). La clasificación geomecánica SMR para la corrección de pendientes. Proc. En t. Congreso de Mecánica de Rocas 3: 1085-1092.
- ^ STMR. "STMR Servicio Técnico de Mecánica de Rocas" . www.stmr.es (en español) . Consultado el 31 de marzo de 2016 .
- ^ Bieniawski, ZT (1989). Clasificaciones de ingeniería de masas rocosas: un manual completo para ingenieros y geólogos en ingeniería minera, civil y petrolera . John Wiley e hijos. ISBN 978-0-471-60172-2.
- ^ Anbalagan R, Sharma S, Raghuvanshi TK. Evaluación de la estabilidad del macizo rocoso mediante el método SMR modificado. En: Proceedings of 6th nat symp rock mech, Bangalore, India, 1992. p. 258–68.
- ^ Romana M. El papel de las clasificaciones geomecánicas en el estudio de la estabilidad de taludes. En: del IV Simposio Nacional sobre taludes y laderas inestables, vol. 3; 1997: 955–1011.
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- ^ Tomás, R .; Delgado, J .; Serón, JB (1 de octubre de 2007). "Modificación del índice de masa de talud (SMR) mediante funciones continuas". Revista Internacional de Mecánica de Rocas y Ciencias Mineras . 44 (7): 1062–1069. doi : 10.1016 / j.ijrmms.2007.02.004 .
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