«Los 10 Mandamientos de las Clasificaciones Geomecánicas RMR y Q», según Bieniawski

Las clasificaciones geomecánicas son una gran ayuda a la hora de caracterizar las propiedades de un macizo rocoso… siempre y cuando se utilicen de forma adecuada, evidentemente. En caso de duda, he aquí los “diez mandamientos” para un uso correcto de las clasificaciones geomecánicas RMR y Q, según R. Z. Bieniawski Von Preinl.

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I. Asegúrate de que los parámetros de la clasificación son cuantitativos (están medidos, no sólo descritos), adecuados, provienen de ensayos normalizados, pertenecen a cada región estructural geológica, y se basan en sondeos, galerías de exploración y cartografía geológica de superficie, además de en sísmica de refracción que permita interpolar entre el inevitablemente escaso número de sondeos.

II. Sigue los procedimientos establecidos para clasificar los macizos rocosos con el RMR y el Q y determina los rangos de variación típicos y los valores medios.

III. Utiliza las dos clasificaciones y comprueba los valores obtenidos con las correlaciones publicadas entre Bieniawski (1976) y Barton (2008).

IV. Estima las propiedades del macizo rocoso, en particular el módulo del macizo (para su uso en modelos numéricos) y el tiempo de autoestabilidad. No olvides incluir un ajuste para los túneles construidos con TBM.

V. Estima las necesidades preliminares de sostenimiento aplicando las dos correlaciones en la selección.

VI. Utiliza la modelización numérica, obteniendo factores de seguridad, y comprueba que se dispone de suficiente información. Usa por lo menos dos criterios de comparación y coteja los resultados proporcionados por el criterio de Hoek-Brown.

VII. Si no se dispone de información suficiente, admite que el método de diseño iterativo requiere de una exploración geológica más intensiva y de nuevos ensayos, por ejemplo medidas del estado tensional, si fuera necesario.

VIII. Ten en cuenta el proceso constructivo, y en el caso de los estudios de viabilidad de las tuneladoras, estima las velocidades de avance usando el QTBM y el Índice de Excavabilidad de macizos rocosos RME.

IX. Asegúrate de que toda la información sobre la caracterización del macizo rocoso esté incluida en un Informe Geotécnico para Especificaciones del Diseño que trate sobre la metodología de diseño, las hipótesis y estimaciones asumidas y las desviaciones estándar de los datos.

X. Realiza los levantamientos del RMR y el Q a medida que avance la construcción, de manera que puedan compararse las condiciones previstas con las reales con objeto de verificar el diseño o realizar las modificaciones oportunas.

Bonus: Naturalmente, no es necesario resaltar que deben incluirse ensayos de laboratorio que estén de acuerdo con la normativa y cuenten con un presupuesto adecuado. Los ingenieros y los geólogos deberían trabajar en equipo y comunicarse regularmente entre ellos y con el cliente.

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Puedes ampliar la información en el post dedicado al artículo sobre «Errores en la aplicación de las Clasificaciones Geomecánicas y su corrección», de R. Z. Bieniawski.


Manual de Geomecánica aplicada a la prevención de accidentes por caída de rocas en minería subterránea

Aprovechando que estos días me encuentro en Lima voy a enlazar un documento hecho en Perú, el interesante “Manual de Geomecánica aplicada a la prevención de accidentes por caída de rocas en minería subterránea“.

Manual-Geomecanica-Aplicada-Prevencion-Accidentes-Caida-Rocas

Editado por la Sociedad Nacional de Minería, Petroleo y Energía en junio de 2004 con el propósito de “contribuir al esfuerzo que realizan las empresas mineras y sus trabajadores por lograr una minería segura en el Perú“, el manual está estructurado en cinco capítulos dedicados a conocer la roca (1), identificar los problemas del terreno (2), controlar la estabilidad (3), sostenimiento (4), zonificación geomecánica del Perú (5), y el desatado de rocas (Anexo), todo ello a lo largo de 240 páginas.

Frente a otros libros con un planteamiento mucho más técnico (como el de mecánica de rocas del IGME, p.ej.), la intención de este manual es llamar la atención sobre los puntos más importantes, especialmente los relacionados con las clasificaciones geomecánicas RMR y GSI y la seguridad, y la verdad es que lo consigue, gracias a fotografías, esquemas y dibujos muy buenos.

Manual de geomecánica aplicada a la prevención de accidentes por caída de rocas en minería subterráneaManual de Geomecánica aplicada a la prevención de accidentes por caída de rocas en minería subterránea [pdf – 78 MB]

«Los 5 errores de concepto más frecuentes en la Ingeniería Geomecánica», según Bieniawski

Un listado de errores de concepto que te interesa conocer si te dedicas a la geotecnia o ingeniería geomecánica en temas de mecánica de rocas, clasificaciones geomecánicas, taludes, túneles, cimentaciones, etc.

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1) Los túneles pueden diseñarse usando bien las clasificaciones geomecánicas, bien los modelos numéricos, o bien a partir de los datos de la instrumentación

No es cierto. Hacerlo así es un grave error. Es primordial evitar elegir un único método de diseño justificándolo con “no teníamos el tiempo y el dinero” para afrontar la aproximación correcta. Los tres métodos señalados son: el empírico (por ejemplo la clasificación RMR o la Q), el analítico (por ejemplo, las soluciones concretas que se obtienen en los modelos numéricos de ordenador), y el observacional (por ejemplo, las mediciones que se realizan durante la construcción o el Nuevo Método Austriaco NMA).

 

2) Para macizos rocosos de muy mala calidad, no es aplicable la categoría inferior de la clasificación RMR

No es cierto, son ideas equivocadas sobre los hechos. Los hechos son que el RMR continua usándose con éxito incluso para “rocas de muy mala calidad”, Clase 5 con RMR<20, cuando los datos se determinan de manera adecuada.

Este mito se deriva de hábitos erróneos que utilizan las clasificaciones geomecánicas como un “libro de cocina” del que se espera obtener “recetas” válidas para todas las situaciones de proyecto.

 

3) El criterio de Hoek-Brown y el criterio de Mohr-Coulomb son los únicos para estimar la resistencia de los macizos rocosos y el factor de seguridad

No es cierto, el criterio de Mohr-Coulomb, que se remonta a 1773 (!!), sirve para bastantes cosas, en particular para el análisis de la estabilidad de taludes, pero existen otros criterios de resistencia de pico -igualmente efectivos- por ejemplo, el criterio de Yudhbir-Bieniawski (1983) que se utiliza para cotejar los resultados del criterio de Hoek-Brown.

 

4) La mejor forma de estimar el módulo de deformación es a partir de cualquiera de las correlaciones que se encuentran en la literatura de la mecánica de rocas

No es cierto, unas correlaciones están mejor sustentadas que otras, y algunas correlaciones deben evitarse si no se confirman con ensayos in situ. Pero hay una gran diferencia entre “determinar” y “estimar” la deformabilidad del macizo rocoso: determinar es muy deseable; estimar se hace en ausencia de datos in situ fiables y para diseños preliminares.

 

5) Es suficiente con basarse en ejemplos estudiados y desarrollados en el campo de la ingeniería civil de túneles

¡ Una gran equivocación ! Hay gran cantidad de valiosa información que obtener de “nuestros primos” los ingenieros de minas, para aplicarla a la ingeniería civil.

Tanto los ingenieros civiles como los de minas tienen gran tradición y suficientes logros en su haber en el diseño y construcción de túneles de obras civiles y galerías mineras, cavernas y chimeneas. Sin embargo, llama la atención la escasa interacción entre las dos disciplinas, y esto es particularmente evidente en lo que se refiere a las clasificaciones del macizo rocoso.

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Todo esto y mucho más en el post dedicado al artículo «Errores en la aplicación de las Clasificaciones Geomecánicas y su corrección», de R. Z. Bieniawski (que además está en castellano, para que no te quejes).


Bieniawski – «Errores en la aplicación de las Clasificaciones Geomecánicas y su corrección»

Las discusiones sobre la mayor o menor conveniencia de las Clasificaciones Geomecánicas (RMR, Q, SMR, SRC, etc.) son muy habituales en mecánica de rocas. Dependiendo del interlocutor las quejas recaen sobre el usuario (que no sabe), el método (que no vale), el terreno (que no se ajusta al método) e incluso sobre el ordenador (doy fe, una vez me encontré un talud con un SMR mayor de 100 y todas las culpas eran para el pobre ordenador, que se limitaba a calcular lo que le habían pedido).

¿Tiene sentido culpar al método?, ¿es mejor una versátil llave inglesa que una exacta llave fija, que nos obliga a cargar con todos los tamaños intermedios?, ¿justifican versatilidad y comodidad, la ignorancia o incluso la pereza por aprender y aplicar otros métodos?

El tema daría para mucho, pero para discutir ya están los foros, yo me voy a limitar a enlazar este artículo de R. Z. Bieniawski Von Preinl que va un paso más allá, definiendo los cinco errores de concepto más frecuentes de la ingeniería geomecánica (todos ellos derivados de un uso incorrecto del método) y los diez mandamientos para usar las clasificaciones RMR y Q.

Es el punto de vista del “padre” de la Clasificación Geomecánica RMR, está en castellano y se lee muy bien (demasiado, cuando habla de Hoek y el GSI). ¿No me crees?, descarga el documento, ponte cómodo y empieza a leer.

Bieniawski - Errores en la aplicación de las Clasificaciones Geomecánicas y su corrección


«El colapso de la estación de Pinheiros de enero de 2007», por Nick Barton

Otra conferencia o Keynote Lecture del Eurock 2009, esta vez a cargo de Nick Barton, muy conocido por la Clasificación Geomecánica Q de Barton, Lien y Lunde, y que en esta ocasión estudia el colapso producido en la estación de Pinheiros, en la línea 4 del metro de Sao Paulo, en enero de 2007.

Se trata de un problema recurrente, los túneles de metro profundos no gustan, la gente ya no quiere bajar tramos y más tramos de escaleras hasta el centro de la tierra, están pasados de moda, ahora se buscan estaciones poco profundas, amplias, luminosas y diáfanas, lo cual resulta problemático porque eso implica hacerlas muy superficiales, y ya se sabe que los niveles más superficiales del terreno suelen ser también los más alterados, por no mencionar que son también los niveles ocupados por las cimentaciones más próximas. 

En este caso, el colapso afectó a una longitud de 40 metros con una luz de 19 metros, se llevo por delante a siete personas y se parece mucho a otros colapsos de frente… quizá demasiado.

La conferencia lleva por título “Metro construction at the most unfavourable depth caused a major metro station collapse in Brazil due to a unique sub-surface structure” y está disponible también como artículo [pdf comprimido en zip, 2,17 MB]. Tiene una duración de 42 minutos y habría ganado mucho si hubieran apagado la luz, francamente.

Si alguien quiere más información, tiene más datos en esta presentación [pdf – 10 MB] y algunas fotografías interesantes en esta cuenta de Flickr.