DIPLOMADO EN GEOMECANICA SUBTERRANEA YSUPERFICIAL INFORME TECNICO DE SUSTENTACION DE CURSO VIRTUAL OFFLINE (ITSCVO) CURSO SOFTWARE ROCK DATA PROYECTO TUNEL DE ACCESO PRINCIPAL CGI PRESENTADO POR: ING. PEDELY C. CLEMENTE VALVAS DOCENTE: ING. GUILLERMO RODRIGUEZ CAYLLAHUA LIMA-PERÚ, MARZO DE 2017 1 INDICE 1. INTRODUCCION ...............................................................................................................3 2. RESUMEN EJECUTIVO ......................................................................................................4 3. OBJETIVOS Y ALCANCES .................................................................................................4 3.1 OBJETIVO GENERAL ...................................................................................................4 3.2 OBJETIVO ESPECIFICO ..............................................................................................4 3.3 ALCANCE ........................................................................................................................5 4. UBICACIÓN DEL PROYECTO ...........................................................................................5 5. ASPECTOS GEOLOGICOS................................................................................................5 6. ESTIMACION DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LA MASA ROCOSA.........6 6.1 INVESTIGACIONES BASICAS Y RECOPILACION DE DATOS DE CAMPO .......6 6.1.1 CASO I: TUNEL SUR, NV - 500 ................................................................................6 6.1.2 CASO II: TUNEL CGI, NV - 400 ................................................................................7 6.2 ESTIMACION DE PROPIEDADES MECANICAS Y CRITERIOS DE FALLA PARA LA MASA ROCOSA ..................................................................................................8 6.2.1 CASO I: TUNEL SUR, NV - 500 ................................................................................8 6.2.1.1 Criterio falla Generalizado Hoek & Brown ............................................................8 6.2.1.2 Criterio falla Mohr - Coulomb ................................................................................10 6.2.1.3 Criterio falla Barton y Bandis ................................................................................11 6.2.2 CASO II: TUNEL CGI, NV - 400 ..............................................................................13 6.2.2.1 Criterio falla Generalizado Hoek & Brown ..........................................................13 6.2.2.2 Criterio falla Mohr - Coulomb ................................................................................16 7. CONCLUSIONES ...............................................................................................................19 8. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................19 9 ANEXOS ...............................................................................................................................19 2 en los modelos matemáticos recientes (Hoek. 3 . evaluando los diversos tipos de criterio de falla (Hoek . et. 1. efectos del daño producido a la roca por efectos de voladura(D). y estos han sufrido modificaciones y variaciones desde su formulación.al. todo ello sumado a modelos de ensayos triaxiales y corte directo en rocas. de modo que nos permita asegurar la estabilidad de la excavación. 2002. han logrado que la estimación de las propiedades mecánicas. diseñado para tal fin. el comportamiento de la masa rocosa.Bandis).Coulomb. requiere de un complejo cálculo de modelos matemáticos para la estimación de las propiedades mecánicas de la roca intacta y la masa rocosa. la introducción de nuevas clasificaciones geomecánicas(GSI). INTRODUCCION El diseño. desarrollo y ejecución de excavaciones subterráneas. El presente informe “ROCK DATA”.).Brown. Mohr . Barton . Los primeros modelos matemáticos que permitieron la estimación de dichas propiedades se formularon en 1980 (Hoek & Brown). nos permitirá estimar las propiedades mecánicas del macizo rocoso a través de la aplicación del software geomecánico. sean los más confiables y realistas de modo que se vea reflejado el comportamiento in situ de la masa rocosa. y las constantes de la roca intacta a partir de ensayos triaxiales y de corte directo. Dando como resultados valores de resistencia compresiva (σcm). GSI. Estimar propiedades mecánicas. y el comportamiento mecánico de la masa rocosa. 4 . se tuvo que realizar 02 investigaciones de campo.2. el segundo dominio está definido por granitos. 3. Angulo de fricción interna (ᶲ).1 OBJETIVO GENERAL Estimación de las propiedades mecánicas del macizo rocoso. Región Ancash. 3. para los distintos criterios de falla. Para el desarrollo del presente estudio. RESUMEN EJECUTIVO El informe. aplicado para la estimación de las propiedades mecánicas del macizo rocoso en el proyecto “Tunel de Acceso Principal CGI”. el primer dominio lo define las granodioritas. y esfuerzo tangencial (σθ). “Rock Data”. En ambos casos con la información recopilada de campo y la obtenida a partir de los ensayos de laboratorio se realizó la estimación de los parámetros mecánicos del macizo rocoso con la aplicación de Rock Data. módulo de elasticidad (Em). JRC. En dicha área del proyecto se ha podido establecer dos dominios litológicos que definirán el comportamiento litológico para la excavación del proyecto. Para el segundo caso se realizó el ensayo triaxial de un testigo obtenido en campo de muestra de granito. el cual se encuentra ubicado en la provincia de Sihuas. realizándose ensayos de corte directo de la muestra rocosa. obteniéndose parámetros de cohesión (C). OBJETIVOS Y ALCANCES 3. dentro del proyecto para estimar las propiedades mecánicas. El primer caso se llevó a cabo en el dominio litológico de granodioritas. resistencia a la tracción (σtm) del macizo rocoso.2 OBJETIVO ESPECIFICO Definir dominios litológicos. que definieron 2 casos de estudio y análisis. para el diseño del proyecto “Túnel de Acceso principal CGI”. y recopilación de datos de campo como. Túnel de Acceso CGI Figura 1. Provincia : SIHUAS. Estimar las propiedades mecánicas de la masa rocosa para los diversos tipos de criterios de falla (Hoek – Brown. ASPECTOS GEOLOGICOS La litología del área de proyecto se encuentra definida por 02 dominios litológicos. Departamento : ANCASH. Región : ANCASH. para el Tunel Sur Nv-500. la litología presente se define por una granodiorita de rumbo NW – SE. 4. Barton – Bandis). con 5 . UBICACIÓN DEL PROYECTO El proyecto de encuentra ubicado en: País : PERU. Ubicación Proyecto 5.3 ALCANCE Diseño y ejecución del “Tunel de Acceso principal CGI”. así como las envolventes de falla. 500. Realizar el análisis e interpretación de los diversos tipos de criterio de falla. Mohr – Coulomb. y el Tunel CGI Nv-400. Distrito : CASHAPAMPA. 3. el primer dominio litológico donde se desarrollará el Túnel Sur Nv. SE BUZAMIENTO 50° .1 CASO I: TUNEL SUR. según la litología del área que involucra el desarrollo del proyecto. cuya información se muestra en la siguiente tabla: NOMBRE TUNEL Túnel Sur NV 500 FACTOR SEGURIDAD 1. 6. siendo estas: 6.25 Mpa ANGULO DE FRICCION (ᶲ) 32° ESFUERZO TANGENCIAL 0.1 INVESTIGACIONES BASICAS Y RECOPILACION DE DATOS DE CAMPO Para la estimación y análisis de datos campo se estableció 02 casos de estudio. con buzamientos de 45° – 55° SW. ESTIMACION DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LA MASA ROCOSA 6.3 TIPO DE ROCA GRANODIORITA RUMBO NW .85 Ton/m3 PESO ESPECIFICO (0. en la litología definida por la GRANODIORITA.65 JRC 15 CONDICION VOLADURA BUENA PROFUNFIDAD TUNEL 100 m Tabla 01.1. NV . Datos Túnel Sur Nv 500 6 .0279 MN/m3) UCS (σc) 95 Mpa GSI 55 COHESION ( c ) 25. 400 la litología está definida por un granito está definido por un grantito de rumbo NW – SE.60° SW.500 Para este caso las investigaciones y la recolección de datos de campo se realizaron.buzamientos de 50° .60° SW 2. El segundo dominio litológico donde se desarrollará el Túnel CGI Nv. 2997 20 20 85.400 Para este caso las investigaciones y la recolección de datos de campo se realizaron.179 13 13 68. Ensayo triaxial de testigo .1045 6 6 46.051 7 7 48.6905 14 14 70.SE BUZAMIENTO 45° .7438 8 8 53.5449 5 5 42. Datos Túnel CGI Nv 400 TIPO DE ENSAYO TRIAXIAL N° Sigma 3 Sigma 1 1 1 25.GRANITO 7 .1557 15 15 73. cuya información se muestra en las siguientes tablas: NOMBRE TUNEL Túnel CGI NV 400 TIPO DE ROCA GRANITO RUMBO NW .1663 2 2 30.55° SW 2.9217 19 19 83.041 4 4 39.4477 10 10 59. NV .6.8403 12 12 63.95 Ton/m3 PESO ESPECIFICO (0.8566 3 3 35.2 CASO II: TUNEL CGI.8122 16 16 76.7659 Tabla 03. en la litología definida por el GRANITO.3829 11 11 62.0544 18 18 80.0938 17 17 79.1.1259 9 9 55.0289 MN/m3) GSI 65 CONDICION VOLADURA REGULAR Tabla 02. 6.500 6.1 Criterio falla Generalizado Hoek & Brown La estimación de los parámetros mecánicos de la masa rocosa se realiza en base al siguiente modelo matemático formulado por Hoek – Brown. según criterio de Hoek-Brown.2. Resultados: Análisis La estimación de propiedades mecánicas.028 MN/m3 Tunnel Depth 100 m 8 .1 CASO I: TUNEL SUR.2.1. Datos de entrada para criterio Hoek – Brown parámetros de roca intacta/ ROCDATA.2 ESTIMACION DE PROPIEDADES MECANICAS Y CRITERIOS DE FALLA PARA LA MASA ROCOSA 6.813 s 0.50405 Alcance de la envolvente de falla Application Tunnels sig3max 1. NV .0279 MN/m3 Tunnel Depth 100 m Tabla 04.00674 a 0. con los siguientes datos de entrada: 𝜎3 𝑎 𝜎1 = 𝜎3 + 𝜎𝑐𝑖 [𝑚𝑏 + 𝑠] 𝜎𝑐𝑖 Datos de entrada: DATOS DE ENTRADA CRITERIO HOEK - BROWN sigci 95 MPa GSI 55 mi 29 D 0 Ei (sigci*MR) 40375 Mpa MR (Modulo Ratio) 425 Unit Weight 0.514 MPa Unit Weight 0. para el dominio litológico de granodiorita se muestra en la siguiente tabla: Constantes de la masa rocosa Hoek-Brown mb 5. la masa rocosa presenta un comportamiento de rotura frágil.71 MPa Erm 16484.litología GRANODIORITA / ROCDATA. Parámetros Mohr-Coulomb c 1. Estimación de propiedades mecánicas de la masa rocosa .191 MPa Phi (ᵩ) 61. Envolvente de rotura según Hoek – Brown / Línea de Mogi´s. Nota: Para el presente caso. 9 .64 MPa sigcm 30.64 degrees PROPIEDADES MECÁNICAS LA MASA ROCOSA sigt -0.3 MPa Tabla 05. Análisis Grafico y Línea de Mogi´s Línea de Mogi´s Rotura Frágil Rotura Dúctil Figura 1.11 MPa sigc 7. 028 MN/m3 Tunnel Depth 100 m PROPIEDADES MECANICAS DE LA MASA ROCOSA uniaxial compressive strength 91.65 MPa Unit Weight 0.616 MPa Unit Weight 0. según criterio de Mohr . 6. Estimación de propiedades mecánicas de la masa rocosa .Coulomb. Datos de entrada para criterio Mohr – Coulomb parámetros de roca intacta / ROCDATA. con los siguientes datos de entrada: 2𝑐 𝑐𝑜𝑠∅ 1 + 𝑠𝑒𝑛∅ 𝜎1 = + 𝜎 1 − 𝑠𝑒𝑛∅ 1 − 𝑠𝑒𝑛∅ 3 𝜏 = 𝑐 + 𝜎𝑛 𝑡𝑎𝑛∅ Datos de entrada: DATOS DE ENTRADA CRITERIO MOHR - COULOMB cohesión 25.2.25 MPa friction angle 32 degrees tensile strength -0.2 Criterio falla Mohr . Resultados: Análisis La estimación de propiedades mecánicas.Coulomb La estimación de los parámetros mecánicos de la masa rocosa se realiza en base a la ecuación de Mohr – Coulomb.litología GRANODIORITA / ROCDATA.0279 MN/m3 Tunnel Depth 100 m Tabla 06. 10 .1.92 degrees Tabla 07.10 MPa alpha 72. para el dominio litológico de granodiorita se muestra en la siguiente tabla: Alcance de la envolvente de falla Application Tunnels sig3max 1. la masa rocosa presenta un comportamiento de rotura frágil.1. Envolvente de rotura según Mohr .2. con los siguientes datos de entrada: 𝐽𝐶𝑆 𝜏 = 𝜎𝑛 𝑡𝑎𝑛 [𝐽𝑅𝐶𝐿𝑜𝑔10 ( ) + ∅𝑟 ] 𝜎𝑛 11 . 6.Coulomb / Línea de Mogi´s. Análisis Grafico y Línea de Mogi´s Línea de Mogi´s Figura 2. Nota: Para el presente caso.3 Criterio falla Barton y Bandis La estimación de los parámetros mecánicos de la masa rocosa se realiza en base a la ecuación de formulada por barton & Bandis. Datos de entrada: DATOS DE ENTRADA CRITERIO BARTON & BANDIS basic friction angle 32 degrees joint roughness coefficient (JRC) 15 joint compressive strength (JCS) 95 MPa Unit Weight 0.028 MN/m3 Tunnel Depth 100 m PROPIEDADES MECANICAS DE LA MASA ROCOSA AJUSTE Mohr-Coulomb c 0. Datos de ingreso para criterio Barton & Bandis parámetros de roca intacta / ROCDATA. Resultados: Análisis La estimación de propiedades mecánicas. 12 . para el dominio litológico de granodiorita se muestra en la siguiente tabla: Alcance de la envolvente de falla Application Tunnels signmax 3.584 MPa phi 51. según criterio de Barton & Bandis. Estimación de propiedades mecánicas de la masa rocosa .028 MN/m3 Tunnel Depth 100 m Tabla 08.litología GRANODIORITA / ROCDATA.06 degrees Tabla 09.044 MPa Unit Weight 0. 2.2.400 6. 6.2 CASO II: TUNEL CGI. Envolvente de rotura según Barton & Bandis / Línea de Mogi´s. la masa rocosa presenta un comportamiento de rotura frágil. Nota: Para el presente caso. 13 . ingresando los datos del ensayo triaxial de laboratorio para el testigo de la muestra de granito. Análisis Grafico y Línea de Mogi´s Línea de Mogi´s Figura 3.2.1 Criterio falla Generalizado Hoek & Brown Para el presente caso se realizó la estimación de las propiedades mecánicas de la masa rocosa. NV . 387 MPa GSI 65 mi 9. mediante el método de ajuste de curva LEVENBERG- MARQUARDT.727 D 0 Unit Weight 0. DATOS DE ENTRADA CRITERIO HOEK - BROWN sigci 20. Datos de entrada para criterio Hoek – Brown parámetros de roca intacta y ensayo triaxial / ROCDATA.029 MN/m3 Tunnel Depth 100 m Tabla 10. Datos de entrada: Figura 4. 14 . del ensayo triaxial. Datos de entrada para el ROCDATA. 664 MPa phi 45.968 MPa Erm 10707. 15 .11 (Residuals) Current fit method = LEVENBERG - MARQUARDT Tabla 11.020 a 0. Resultados: Análisis Constantes de la masa rocosa Hoek-Brown mb 2.150 MPa sigc 2.894 MPa sigcm 4.029 MN/m3 Tunnel Depth 100 m Parámetros Mohr-Coulomb c 0.787 s 0.502 Alcance de la envolvente de falla Application Tunnels sig3max 1.litología GRANITO / ROCDATA – ENSAYO TRIAXIAL.2 MPa DATOS DE LABORATORIO Number of Tests 20 Sum square of errors 8.403 MPa Unit Weight 0. Estimación de propiedades mecánicas de la masa rocosa .02 degrees PROPIEDADES MECANICAS DE LA MASA ROCOSA sigt -0. 2.Coulomb Para la estimación de las propiedades mecánicas de la masa rocosa. se ingresaron los datos del ensayo triaxial de laboratorio para el testigo de la muestra de granito. la masa rocosa presenta un comportamiento de rotura frágil.2 Criterio falla Mohr . 6.2. Análisis Grafico y Línea de Mogi´s Línea de Mogi´s Figura 1. Envolvente de rotura según Hoek – Brown / Línea de Mogi´s. Nota: Para el presente caso. 16 . 502 MPa friction angle 30.81 degrees tensile strength 0 MPa uniaxial compressive 26. mediante el método de ajuste de curva LEVENBERG- MARQUARDT. del ensayo triaxial. Resultados: Análisis PROPIEDADES MECANICAS MASA ROCOSA CRITERIO Mohr-Coulomb cohesion 7.551 MPa Unit Weight 0.417 MPa strength alpha 72. Datos de entrada para el ROCDATA.029 MN/m3 Tunnel Depth 100 m 17 . Datos de entrada: Figura 5.121 degrees Alcance de la envolvente de falla Application Tunnels sig3max 1. la masa rocosa presenta un comportamiento de rotura frágil. Análisis Grafico y Línea de Mogi´s Línea de Mogi´s Figura 1. 18 . Nota: Para el presente caso. Envolvente de rotura según Mohr . DATOS DE LABORATORIO Number of Tests 20 sum square of errors 56.48 (Residuals) Current fit method = LEVENBERG- MARQUARDT Tabla 11.litología GRANITO / ROCDATA – ENSAYO TRIAXIAL. Estimación de propiedades mecánicas de la masa rocosa .Coulomb / Línea de Mogi´s. Cohesion de 0. (2002). ensayo triaxial. Hoek.S. A Brief History of the Hoek-Brown Failure Criterion. Caso I: Data y resultados del software RocData – Criterio Hoek & Brown. The shear strength of rock joints in theory and practice. Los dominios litológicos de granito y granodiorita presentan un comportamiento a posibles roturas y/o fallamientos de tipo FRAGIL. Esfuerzo a tracción de 0. (2006). 19 .R.R.664 Mpa. www. M. Caso II: Data y resultados del software RocData – Criterio Hoek & Brown.C. 8. (1977).91 Mpa. and Choubey. Evert (2007). para la litología granodioritica.97 Mpa.3 Mpa.11 Mpa. Esfuerzo a tracción de 0. Caso I: Data y resultados del software RocData – Criterio Barton & Bandis.com 9 ANEXOS Anexo 1. se estima una resistencia compresiva global de 4. y un angulo de friccion de 61.2 Mpa. available on the Rocscience website. las propiedades mecánicas de la masa rocosa. Modulo de deformación de 10707. N. las propiedades mecánicas de la masa rocosa. Practical Rock Engineering. y un angulo de friccion de 45. P. (2006). and Bandis. (1990). Caso I: Data y resultados del software RocData – Criterio Mohr - Coulomb. CONCLUSIONES Según el criterio de Hoek-Brown. ensayo triaxial.7. E. Según el criterio de Hoek-Brown. Hoek.rocscience.02°. and Corkum.15 Mpa. Carranza-Torres. C. Hoek-Brown Failure Criterion – 2002 Edition.64°. BIBLIOGRAFIA Barton. Empirical estimation of rock mass modulus. Cohesion de 1. B. Anexo 4. Anexo 5. V. and Marinos. Anexo 2. E. Caso II: Data y resultados del software RocData – Criterio Mohr & Coulomb.71 Mpa.. S. Review of predictive capabilities of JRC-JCS model in engineering practice. Hoek. Hoek. se estima una resistencia compresiva global de 30. E. Barton. Modulo de deformación de 16484. para la litología del granito. N. and Diederichs. Anexo 3. 20 . Caso I: Data y resultados del software RocData – Criterio Hoek & Brown.Anexo 1. 21 .Coulomb. Caso I: Data y resultados del software RocData – Criterio Mohr .Anexo 2. Caso I: Data y resultados del software RocData – Criterio Barton & Bandis. 22 .Anexo 3. Anexo 4. Caso II: Data y resultados del software RocData – Criterio Hoek & Brown. 23 . ensayo triaxial. 24 .Anexo 5. Caso II: Data y resultados del software RocData – Criterio Mohr & Coulomb. ensayo triaxial.