Clasificación de masa rocosa

El sistema de clasificación de macizos rocosos ( RMR ) es un sistema de clasificación geomecánica para rocas , desarrollado por ZT Bieniawski entre 1972 y 1973. ^{[ 1 ]} Desde entonces, ha sufrido múltiples modificaciones, de las cuales, RMR89 ^{[ 1 ]} es la más utilizada. Recientemente, se ha propuesto RMR14 ^{[ 2 ]} para mejorar el rendimiento de RMR mediante la incorporación de nuevas experiencias de prácticas de túneles. Kundu también ha propuesto funciones continuas y un software "QuickRMR" para RMR89 y RMR14. ^{[ 3 ]} RMR combina los parámetros geológicos más significativos de influencia y los representa con un índice global integral de calidad del macizo rocoso, que se utiliza para el diseño y la construcción de excavaciones en roca, tales como túneles, minas, taludes y cimentaciones.

Los siguientes seis parámetros se utilizan para clasificar una masa rocosa mediante el sistema RMR.

1. Resistencia a la compresión uniaxial del material rocoso
2. Designación de calidad de la roca (RQD)
3. Espaciamiento de discontinuidades
4. Condición de discontinuidades.
5. Condiciones del agua subterránea
6. Orientación de las discontinuidades

A cada uno de los seis parámetros se le asigna un valor que corresponde a las características de la roca. Estos valores se obtienen a partir de estudios de campo y ensayos de laboratorio. La suma de los seis parámetros es el "valor RMR", que oscila entre 0 y 100.

A continuación se muestra la tabla de clasificación del sistema RMR.

Los detalles para calcular el RMR son proporcionados por Edumine ^{[ 4 ]} y ofrecen una serie de tablas para su determinación, mientras que los gráficos más recientes para el mismo propósito se encuentran en las referencias y lecturas adicionales. En particular, los gráficos adjuntos aquí para los parámetros RMR de resistencia de roca intacta y los parámetros combinados RQD y espaciamiento de discontinuidades (representado por el número de discontinuidades por metro), muestran la ventaja de usar los gráficos para una mayor precisión, en lugar de confiar en las tablas que muestran las calificaciones promedio para los rangos de cada parámetro RMR. Las calificaciones globales para cada parámetro dificultan que el personal menos experimentado determine el RMR con precisión. También existen parámetros subjetivos como la rugosidad y la meteorización que pueden presentar dificultades en la asignación de calificaciones. Kundu et al. han propuesto funciones continuas para cada parámetro de RMR89 y RMR14, incluyendo la rugosidad y la meteorización. ^{[ 3 ]} También han desarrollado un software "QuickRMR" basado en las funciones continuas para calcular el RMR con entradas cuantitativas.

El sistema de clasificación de macizos rocosos (RMR) ha encontrado amplias aplicaciones en diversos tipos de proyectos de ingeniería , como túneles, taludes, cimentaciones y minas. También es adaptable a sistemas expertos basados ​​en el conocimiento. Los ingenieros clasifican informalmente la estructura de la roca en dos categorías generales: continua, homogénea, isotrópica, lineal y elástica (lo que la mayoría de los ingenieros geotécnicos desearían encontrar) y discontinua, inhomogénea, anisotrópica y no elástica (lo que caracteriza a la mayoría de los macizos rocosos in situ). Un sistema de clasificación de macizos rocosos proporciona un método para incorporar algunos de los complejos mecanismos de las rocas reales en el diseño de ingeniería.

Además, el sistema fue el primero en permitir la estimación de propiedades de la masa rocosa, como el módulo de deformación , además de proporcionar directrices de soporte de túneles y el tiempo de puesta en pie de las excavaciones subterráneas. ^{[ 5 ]}

Recientemente, tras más de 40 años de uso, se ha vuelto a prestar atención al sistema RMR debido a sus aplicaciones en la evaluación de la excavabilidad de la masa rocosa (RME) y, especialmente, a su correlación directa con la energía específica de excavación (SEE) para tuneladoras, que se utiliza eficazmente para detectar cambios en las condiciones de excavación del túnel en tiempo real, sirviendo así como alerta de condiciones adversas a medida que avanza la construcción. ^{[ 6 ]}

La clasificación de macizos rocosos presenta algunas dificultades cuando se aplica a taludes rocosos, ya que el parámetro que toma en cuenta la influencia de la orientación de las discontinuidades se introduce en detalle para cimentaciones de presas y túneles, pero no para taludes. ^{[ 7 ]} Para abordar este problema, Romana ^{[ 8 ]} definió un esquema de clasificación de macizos rocosos que se basa en los parámetros originales de Bieniawski, pero que incluye una definición rigurosa de los parámetros que considera el efecto de la orientación de las discontinuidades.

Para facilitar el diseño de túneles, se incluyen tres gráficos que se utilizan habitualmente para estimar estas propiedades esenciales de la masa rocosa: tiempo de reposo , módulo de deformabilidad de la masa rocosa Em y resistencia de la masa rocosa .

En el segundo gráfico, se presenta una relación mejorada para el rango de RMR mayor que 56. Esto refleja la idea de que, con un RMR alto, las deformaciones estarán dominadas por el módulo intacto, mientras que con un RMR menor, la meteorización y el relleno de juntas controlarán en gran medida la deformación. Este enfoque tiene la ventaja de que los valores del módulo NO se sobreestiman en el rango superior ni se subestiman o sobreestiman en el rango inferior. Esto resulta más realista que basarse en una única ecuación sigmoidal.

Se han propuesto varias ecuaciones sigmoideas que proporcionan el módulo de elasticidad de la masa rocosa en función del módulo de elasticidad intacto y la clasificación de la masa rocosa. Estas ecuaciones pueden ofrecer una buena estimación del módulo con los datos de entrada correctos; sin embargo, es difícil obtener valores fiables de resistencia o módulo de elasticidad intacto a partir de ensayos de laboratorio en muestras de masas rocosas muy alteradas. Debido a esta limitación, en la práctica se suele basar los valores del módulo de elasticidad intacto en los resultados de ensayos realizados en buenas muestras de roca intacta procedentes de zonas con roca competente, utilizando mediciones de laboratorio del módulo de elasticidad intacto o una relación supuesta entre la resistencia intacta y el módulo de elasticidad para un tipo de roca específico. Esto ignora la posibilidad de que el material en zonas con roca de baja calidad esté a menudo muy meteorizado, e ignora la posibilidad de que, incluso sin meteorización, una zona de roca de baja calidad represente simplemente una roca con menor resistencia intacta, razón por la cual se alteró mientras que zonas de roca más resistente en el mismo proyecto permanecieron intactas.

Las directrices de sostenimiento de túneles basadas en RMR se presentaron originalmente en forma de tabla con recomendaciones para un túnel de 10 metros de longitud y diámetro. Debido a la mejora de la tecnología en el anclaje de roca, el hormigón proyectado y las nervaduras de acero, los diseñadores de túneles tuvieron que adaptar estas directrices a otros tamaños, lo cual cumplió su función. Hoy, tras 40 años de uso, resulta evidente que sería conveniente para los diseñadores de túneles disponer de tablas para la selección del sostenimiento de roca en función del tamaño del túnel y la calidad de la masa rocosa. Esto se ilustra en la tabla siguiente (véase Lawson, 2013).

• Parámetros de recuperación del núcleo
• Clasificación SMR

• ASTM (1988). "Guía estándar para el uso del sistema de clasificación de macizos rocosos (RMR) (clasificación geomecánica) en prácticas de ingeniería". Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales, Libro de Normas D5878-08, v.04.09, Filadelfia, PA.

• Lowson, A. (2013). "Evaluación crítica de las prácticas de diseño de túneles basadas en RMR". Actas de RETC . Washington DC: Society of Mining Engineers. pp. 180–198 . 
• Pantelidis L. (2009) "Evaluación de la estabilidad de taludes rocosos mediante sistemas de clasificación de macizos rocosos" Int. J.Rock Mech. Min.Sci., 46(2):315–325.

• Calculadora RMR en línea