El perfilómetro y la rugosidad de la junta

En mecánica de rocas, la rugosidad de las juntas desempeña un papel muy importante, especialmente cuando se trata de juntas cerradas. A mayor rugosidad, mayor resistencia a corte, lo cual permite, junto con la cohesión (o resistencia a corte bajo tensión normal nula) y los “puentes de roca”, que cosas como ésta puedan mantenerse en su sitio sin caer sobre la calzada:

Carretera A-2403 cerca del Parque Geológico de Aliaga, en Teruel

Los primeros criterios de rotura de mecánica de rocas, como los de Patton (1966), Ladanyi y Archambault (1969) o Jaeger (1971), trataban la rugosidad de la junta como un incremento del ángulo de rozamiento pero, poco a poco, la rugosidad fue ganando importancia hasta convertirse en el parámetro JRC (Joint Roughness Coefficient) del criterio de Barton (1973 → 1990), o el Jr de la clasificación geomecánica Q de Barton, Lien y Lunde (1974 → 2002).

Dependiendo de la escala se habla de aspereza o de rugosidad propiamente dicha. A pequeña escala (milimétrica o centimétrica), la aspereza de una junta puede ser rugosa, suave o pulida. A mayor escala (decimétrica o métrica), la rugosidad puede ser plana, ondulada o escalonada. Así, dependiendo del problema, la rugosidad debería calcularse teniendo en cuenta el factor de escala existente entre la muestra y el macizo (sin olvidar el sentido común) pero, ¿cómo cuantificamos la rugosidad de la muestra?

Hay varios métodos, los perfiles tipo de Barton y Choubey de la figura superior (con el JRC para longitudes de junta de 20 cm y 1 m), barras graduadas, discos con brújula, ensayos in situ -como el de inclinación o Tilt test-, ensayos de corte directo y, por supuesto, métodos modernos mediante fotointerpretación, laser escáner y análisis fractal de imagen… pero si no estamos muy seguros, siempre podemos hacer uso de métodos simplificados como, por ejemplo, el perfilómetro, también llamado «peine de Barton».

Como se puede ver, el perfilómetro no es ninguna maravilla de la tecnología, pero ayuda en esos casos en los que la observación visual resulta complicada, permitiendo “calcar” el perfil real de la junta para estudiarlo con tranquilidad y ver si se ajusta a alguno de los perfiles tipo o requiere un cálculo más detallado.

Aunque en ciertos catálogos especializados se pueden ver perfilómetros con precios comprendidos entre 30 y 90 €, la verdad es que el sofisticado perfilómetro de las fotografías me costó algo menos de 2 € en una oferta de unos grandes almacenes de bricolaje… evidentemente, no es de la mejor calidad, pero no vale la pena afinar tanto, si te sobra el dinero mejor compra deuda pública.

«Tunnelling in Overstressed Rock», por Evert Hoek

Siguiendo con las conferencias “on line” del Eurock 2009, llegamos ahora a los túneles en rocas sometidas a grandes tensiones, una conferencia de Evert Hoek, que se resiste a la jubilación, por lo que se ve, y Paul Marinos, de la National Technical University of Athens, aunque la charla corre a cargo de Evert Hoek, únicamente.

Evert Hoek es un nombre clave de la mecánica de rocas. A mediados de los 70 escribió con John Bray uno de los libros de cabecera de la estabilidad de taludes en roca, el “Rock Slope Engineering”, y unos años después, con Edwin Brown, el “Underground Excavations in Rock”, en el que aparecía ya el famoso criterio de rotura de Hoek-Brown.

Este criterio permitía, con las debidas precauciones, «asimilar» el comportamiento de un macizo rocoso al de un suelo. En principio con el parámetro RMR de Bieniawski y, a partir de 1995, con el Geological Strength Index o GSI, aunque posteriormente, a raíz de los trabajos de Paul Marinos en el metro de Atenas, ha modificado un poco el método.

El criterio de Hoek-Brown representó un cambio positivo, al eliminar parte del empirismo que rodeaba a la mecánica de rocas, pero también negativo, ya que introdujo la “calculitis”, esa preocupante «fe ciega» en los números al margen de la realidad que tantos problemas nos está dando, especialmente cuando el aumento de exactitud se compensa con un menor reconocimiento del terreno, una preocupación que subyace entre líneas en los artículos de Hoek, por cierto.

[Puede que los puristas no esten del todo de acuerdo con esta entrada, pero sólo quiero presentar el vídeo, no discutir quién hizo qué primero. El propio Hoek ha reconocido que hay criterios de rotura para hormigones de los años 30 del siglo XX idénticos al suyo, pero ya habrá tiempo de discutir eso otro día]

La charla dura 27 minutos y tiene versión en pdf [2,24 MB], que la disfrutéis.

Eduardo Alonso: «Las catástrofes y el progreso de la geotecnia»

He puesto ya por aquí dos discursos inaugurales de la Real Academia de Ingeniería, el de Aforismos Estructurales, de Javier Rui-Wamba (1998) y el de Uniones en Estructuras de Madera, de Ramón Argüelles (2010), creo que es hora de enlazar uno sobre geotecnia, el de Eduardo Alonso Pérez de Ágreda sobre Las Catástrofes y el Progreso de la Geotecnia del año 2005, todo un disfrute de lectura si, como a mi, te gustan la geotecnia y la historia a partes iguales.

Alonso, profesor en la ETSICCP de la UPC, disecciona de un modo notable tres paradigmas clásicos de la mecánica de suelos: la ley de resistencia a esfuerzo cortante de Coulomb (s. XVIII), el principio de tensiones efectivas de Terzaghi (~1936) y el modelo de estado crítico (~1968), aprovechando el recorrido histórico para estudiar algunas catástrofes (entendiendo por catástrofe algo no previsto) en las que estos tres paradigmas tienen algo que decir.

Los casos analizados son:

1959 – La rotura de la presa bóveda de Malpasset (Francia)
1963 – El desastre de Vaiont (Italia)
1976 – La rotura de la presa de Teton (USA)
1978 – El deslizamiento de Rissa (Noruega)
1985-88 – La reactivación del deslizamiento de Cortes de Pallás (Valencia)
1998 – La rotura de la presa de Aznalcóllar (Sevilla)
y los asientos diferidos de la catedral de México y la Torre de Pisa.

Vista aérea del deslizamiento de Cortes de Pallás, Valencia (Iberpix)

Las Catástrofes y el Progreso de la Geotecnia. Eduardo Alonso [pdf – 1,48 MB]

Como único aspecto negativo hay que decir que la calidad de las imágenes deja bastante que desear, como también le ocurría al discurso de Javier Rui-Wamba, ¿es el precio a pagar por disponer del documento gratis o quizá sólo un simple error a la hora de compilar el pdf?, ni idea, pero si alguien está interesado, también puede comprarlo en papel.

Ensayo SPT, ¿hasta rechazo o hasta rotura?

Cuando fijamos un clavo en la pared hay tres criterios (por lo menos) para dejar de dar golpes; atravesar la pared (a veces pasa); que todavía pueda entrar más pero ya esté bien sujeto; y que ya no se clave más por muchos golpes que le sigamos dando, bien, pues ese “deja-de-pegarle-que-ya-está-bien” es lo que se denomina “rechazo” en los ensayos de penetración.

Si de algo vamos sobrados en geotecnia es de ensayos de penetración, el más conocido es el ensayo SPT, pero los tenemos de todos los gustos y colores, CPT, CPTu, SCPT, SCPTu, RCPT, RCPTu, DPL, DPM, DPH, DPSH, Borro, Delft, Meurisse, de sonda lastrada, PANDA, DCP, Gouda, Becker, Begemann, Mackintosh, DPZ, HSC, etc… los hay antiguos y modernos, estáticos y dinámicos, mecánicos y eléctricos, sísmicos y resistivos, en presiones totales y en presiones efectivas, por punta y por fuste, con toma de muestras y sin toma de muestras, baratos y muy caros, normalizados y fuera de la ley, con conteo manual y conteo automatizado, útiles e inútiles, reales y falsos… vamos, por pedir, incluso los hay con cámara de vídeo incorporada, por no mencionar los pilotes hincados, ensayos de penetración a escala 1:1 en su mismidad.

Sobre la protección de las cabezas de los pilotes hincados ya escribí hace unos meses, al hablar de la Punta de Oslo, esta vez le toca al ensayo SPT, que también sufre sus particulares migrañas.

cabeza de tomamuestras de ensayo SPT abollada

Pues si, en el caso del ensayo SPT, la norma UNE 103-800-92 establece que el “rechazo” se produce en dos circunstancias, cuando el tomamuestras necesita más de 50 golpes para penetrar 15 cm en el terreno o cuando la suma de dos tramos alcanza los 50 golpes pero, claro, golpe a golpe y verso a verso, la cabeza del SPT termina deformándose… falseando al alza los resultados del ensayo, cual puntaza miope.

cabeza de tomamuestras de ensayo SPT abollada

Conferencia: «Stresses in Rock Masses», por John Hudson

Hace unos meses se celebró en Croacia el Eurock2009, el Simposio Europeo de la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas (ISRM). Normalmente las conferencias de estos eventos no están disponibles al público pero en esta ocasión si lo están, así que será cuestión de aprovecharlo, digo yo.

La primera que añado al blog es la de John Hudson, profesor emérito del Imperial College y actual presidente de la ISRM, al que muchos conocerán por los dos tomos del “Engineering Rock Mechanics”, con John Harrison de coautor, y por sus artículos sobre tensiones en roca, principalmente en el “International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences”.

El tema de su charla es justamente ese, “Stresses in Rock Masses: A Review of Key Points” o, lo que es lo mismo, “Tensiones en Macizos Rocosos: Repaso de Puntos Clave”. Poneos cómodos, son 40 minutos de conferencia.