LA IMPORTANCIA DE LAS DISCONTINUIDADES EN EL ESTUDIO DE MACIZOS ROCOSOS Y TALUDES

A excepción del caso poco frecuente de una unidad de roca completamente no fracturada, la mayoría de los macizos rocosos pueden considerarse conjuntos de bloques de roca intactos delineados en tres dimensiones por un sistema de discontinuidades. Estas discontinuidades pueden presentarse como características únicas orientadas aleatoriamente o como miembros repetidos de un conjunto de discontinuidades. Este sistema de discontinuidades estructurales se conoce generalmente como la estructura estructural del macizo rocoso y puede consistir en superficies de estratificación, diaclasas, foliación o cualquier otra ruptura natural en la roca. En la mayoría de los casos, las propiedades de ingeniería de los macizos rocosos fracturados, como la resistencia, la permeabilidad y la deformabilidad, dependen más de la naturaleza de la estructura estructural que de las propiedades de la roca intacta.

Por esta razón, los profesionales en el campo de la mecánica de rocas han desarrollado los siguientes parámetros para caracterizar la naturaleza de las discontinuidades que conforman la estructura estructural:

Orientación: La orientación de una discontinuidad se define mejor mediante dos parámetros angulares: inclinación y dirección de inclinación.

Persistencia: La persistencia se refiere a la continuidad o extensión superficial de una discontinuidad y es particularmente importante porque define el volumen potencial de la masa de falla. La persistencia es difícil de cuantificar; el único medio confiable es el mapeo de las exposiciones del lecho rocoso.

Espaciamiento: La distancia entre dos discontinuidades del mismo conjunto medida normal a las superficies de la discontinuidad se denomina espaciamiento. Juntos, la persistencia y el espaciamiento de las discontinuidades definen el tamaño de los bloques. También influyen en la dilatación de la masa rocosa durante el desplazamiento por corte y determinan hasta qué punto las propiedades mecánicas de la roca intacta regirán el comportamiento de la masa rocosa.

Propiedades de la superficie: La forma y la rugosidad de la discontinuidad constituyen sus propiedades de superficie, que tienen un efecto directo en la resistencia al corte.

Rellenos: Los minerales u otros materiales que se encuentran entre las paredes de roca intacta de las discontinuidades se denominan rellenos. Su presencia puede afectar la permeabilidad y la resistencia al corte de una discontinuidad. Los minerales secundarios, como la calcita o el cuarzo, pueden proporcionar una cohesión significativa a lo largo de las discontinuidades. Sin embargo, estos rellenos delgados son susceptibles a sufrir daños por voladuras, lo que da como resultado una pérdida total de la cohesión.

Para todos los materiales rocosos, excepto los muy débiles, el análisis de la estabilidad de los taludes rocosos es fundamentalmente un proceso de dos partes. El primer paso es analizar la estructura del yacimiento para determinar si la orientación de las discontinuidades podría dar como resultado la inestabilidad del talud en cuestión. Esta determinación se realiza generalmente por medio de un análisis estereográfico de la estructura y a menudo se lo denomina análisis cinemático (Piteau y Peckover 1978). Una vez que se ha determinado que existe un modo de falla cinemáticamente posible, el segundo paso requiere un análisis de estabilidad de equilibrio límite para comparar las fuerzas que resisten la falla con las fuerzas que la causan. La relación entre estos dos conjuntos de fuerzas se denomina factor de seguridad, FS.