Caracterización y clasificación geomecánica del macizo rocoso del sector la sierra, Sogamoso, Boyacá, Colombia (página 2)

Análisis macroscópico

De acuerdo a la clasificación Folk 1970 y según las características, es una arenisca lodosa conglomeratica, pobremente seleccionada, que dentro de su composición se encuentra un 65% de cuarzo, 30% de matriz arenosa y 5% cemento arcilloso (figura 3).

Análisis microscópico

Según la clasificación textural de Folk 1970 se determino que el espécimen # 2 corresponde a una arenisca lodosa conglomeratica, que de a cuerdo a la composición contiene un 65% de arenas, 25% gravas y 10% de lodos. En la muestra se pudo observar un alto fracturamiento en los clastos de cuarzo lo cual indica una intensa deformación causada por el plegamiento, cizallamiento y afectación tectónica que presenta la zona. A demás se presentan fragmentos líticos metamórficos, óxidos de hierro (limolita) como alteración, se encuentran algunas inclusiones de circón y turmalina. (Figura 4–6)

FIGURA 6. C: CIRCON

RESULTADOS DE LOS ANALISIS FISICOS.

Propiedades físicas.

Con una serie de análisis de laboratorio se obtuvieron los datos de las propiedades físicas de los especímenes en estudio como: densidad, peso específico, humedad, porosidad, etc. Para la obtención de estos datos se procedió de la siguiente forma:

• Con una muestra representativa tomada en campo se procedió a fragmentar la roca en dimensiones tales que se pudieran sumergir posteriormente en una probeta.

• Las muestras fueron pesadas y cubiertas con papel aluminio para su posterior secado en el horno durante 24 horas, después se sacan y se toma nuevamente su peso, con el fin de hallar la humedad y densidad natural de los especímenes.

• Se determina el volumen de las muestras por desplazamiento en agua.

• Posteriormente las muestras son sumergidas en agua durante 24 horas para su saturación, con el fin de hallar el índice de porosidad de la roca.

Análisis granulométrico

Según la curva granulométrica tenemos que la arena cuarzosa según clasificación (U.S.C.S), es SC: arenas arcillosas mal gradadas. Y la arena conglomeratica es SC: arenas arcillosas mal gradadas.

PROPIEDADES HIDRAULICAS

Desleimiento

Procedimiento basado en el libro de "caracterización de rocas y ensayo de laboratorio", Álvaro De La Cruz Correa Arroyave, Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniería, Santa fe de Bogotá. Capitulo 2 (Pág. 75).

Arenisca cuarzosa: índice de desleimiento (%) 1er ciclo 96.52% Arenisca conglomeratica: índice de desleimiento (%) 2do ciclo 41.32%.

PROPIEDADES MECANICAS

ANGULO DE REPOSO

Para obtener los datos se hace pasar el material por los diferentes tamices (cada tamaño de grano). Este material se dejar caer el material por una pequeña rampa y cuidadosamente, se toma la altura más alta y la distancia más corta horizontalmente, esto generara un triángulo recto y con ayuda de formulas se halla el ángulo de reposo.

COMPRESIÓN SIMPLE

Para el ensayo de compresión se tomaron muestras de tamaños representativos de las cuales se extrajeron los testigos utilizados para los ensayos de compresión simple, carga por punta axial y diametral para cada uno de los especímenes.

Cada uno de los testigos se preparo con las especificaciones necesarias para desarrollar el ensayo. En las cuales se identificaba la base y el techo. Se fallaron 7 muestras para cada espécimen (arenisca cuarzosa y arenisca conglomeratica).

CARGA POR PUNTA, AXIAL Y DIAMETRAL

Estos ensayos se desarrollan sobre especímenes regulares e irregulares, aplicando la carga ya sea de forma axial o diametral. La maquina del ensayo consta de un sistema de carga, un sistema para medir la carga P requerida para mover el espécimen y un sistema para medir la distancia D entre los dos puntos de contacto de las puntas cónicas de los cilindros, la capacidad de carga debe ser suficiente para fallar el espécimen más grande y fuerte que deba ensayarse. Luego se insertan las muestras en la maquina y se acercan las puntas de tal forma que entren en contacto a lo largo de un diámetro de la muestra, posteriormente se incrementa la carga a una tasa estable hasta que se presente la falla, registrar la carga de falla P. Las muestras para el ensayo deben tener su contenido natural de humedad.

MODELO GEOLOGICO

CARACTERIZACIÓN DE LA MATRIZ ROCOSA

IDENTIFICACIÓN

Según la clasificación de la roca para usos geotécnicos, la matriz rocosa del área de estudio es una arenisca compuesta de granos de cuarzo dendrítico; presenta alto grado de meteorización, matriz arcillo arenosa de grano fino a grano grueso; con intercalaciones de cemento ferruginoso.

El tamaño de grano encontrado es medio oscilando su tamaño entre 0.06 y 2 mm, fácilmente distinguible en muestra de mano. El color es de blanco a amarillo y en algunos casos rojizo producto de la meteorización.

METEORIZACIÓN

La meteorización presente en la roca se clasifica como decolorada, aclarando que los minerales constituyentes no han sufrido cambios en su estructura química, pero si algo en la física evidenciado en una matriz de poca consistencia.

RESISTENCIA

Según los ensayos realizados en laboratorio y tomando en cuenta el promedio de los valores obtenidos la resistencia a compresión simple, la roca se encuentra entre los rangos de 5 a 25 lo cual la clasifica como blanda.

CLASIFICACIÓN DE FAMILIAS POR MEDIO DEL SOFTWARE DIPS

DIAGRAMA DE DENSIDADES

DIAGRAMA DE POLOS

EVALUACION Y CARACTERIZACION DE LAS DISCONTINUIDADES DIAGRAMA DE ROSETAS

Orientación

ESPACIADO

RUGOSIDAD

ABERTURA

CONTINUIDAD

INFILTRACIONES FAMILIAS 1 Y 2

CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS

ÍNDICE DE CALIDAD DE LAS ROCAS, RQD

LA CLASIFICACIÓN RMR DE BIENIAWSKI

Según la clasificación de Bieniawski se obtuvo una puntuación de 41, la cual hace que el macizo se encuentre definido dentro de la clase III, lo cual indica que este presenta una calidad media.

LA CLASIFICACIÓN Q DE BARTON

CONCLUSIONES

– De acuerdo a los datos tomados en campo y mediante la utilización del software Dips se determinaron dos familias de discontinuidades en el macizo, las cuales se pueden observar en los diagramas de polos, frecuencias y rosetas.

– Las direcciones que predominan en la familia número 1 del macizo son: N40E, N44E, N45E, N46E. Las direcciones de buzamiento que predominan en la familia número 2 del macizo rocoso son: N64W, N63W, N62W, N60W.

– El espaciado característico para la familia numero 1 son: muy junto (20 y 60 mm) y junto (60 a 200). El espaciado que predomina en la familia número 2 es moderadamente junto (MJ).

– Las rugosidades que predominan en el macizo son escalonada rugosa (EI) y escalonada lisa (EII).

– Las aberturas que predominan en la familia número 1 son: Muy cerrada (MC) y Parcialmente abierta (PA). La abertura que predomina en la familia número 2 es: parcialmente abierta (PA).

– De acuerdo con los resultados obtenidos se determino que este presenta una alta infiltración.

– La continuidad que predomina en la familia número 1 es una continuidad media (CM). Las continuidades que predominan en la familia número 2 son: alta continuidad (AC) y muy alta continuidad (MC).

– Según las clasificaciones RMR, Q, y el índice de calidad de la roca RQD, las propiedades geomecánicas del macizo tienden a ser de mala calidad.

BIBLIOGRAFÍA

– GONZÁLEZ DE VALLEJO, Luís I. Ingeniería geológica. Pearson Prentice Hall, Madrid 2002.

– GOODMAN, Richard E, Introduction to rock mechanics, second edition 1989.

– HOEK, E; KAISER, FK, Support of underground excavations in hard rock 1995.

– ITGE. Mecánica de rocas aplicada a la minería metálica subterránea 1991.

– PHILLIPS. La proyección estereográfica en geología estructural 1975.

Autor:

Albarracín Sepúlveda Olga Lucía

Gómez Acevedo Diana Carolina

Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Sede Sogamoso, Boyacá, Colombia