RMR de Beniawski vs Q de Barton

En esta ocasión vemos uno de los errores que se dan en la utilización de las clasificaciones geomecánicas y en concreto en el abuso de la correlación entre el RMR de Beniawski y el índice Q de Barton. En la construcción de un túnel para la conducción de agua en una central hidroeléctrica aquí en Bolivia, surgió la discusión de si era necesario para el macizo rocoso de tipo I el bulonado sistemático en toda la zona que el túnel atravesaba este tipo de macizo.

Esto me lo plantearon para que mediante un informe diera mi punto de vista al respecto ya que de no ser necesario el bulonado sistemático, el ahorro de tiempo y dinero para la empresa constructora sería considerable.

Para ello en primer lugar fije mi atención en la clasificación que se había adoptado para los 5 tipos o clases de macizos rocosos posibles en la zona de construcción del túnel, estas quedan resumidas en la siguiente tabla:

De esta primera tabla aclarar que el RMR se ha obtenido de la correlación establecida con el indice Q mediante la expresión:

RMR= 12.50*log Q+52.50

Una vez conocidos los límites en que nos movemos veamos las recomendaciones de sostenimiento de cada tipo de clasificación de macizos rocosos:

1) Recomendación de sostenimiento de Nick Barton:

Para utilizar el ábaco de Barton, calculamos el diámetro equivalente como valor del eje Y, el cual es el resultado de dividir la altura de la excavación entre el ESR (Excavation suport Ratio), este término lo sacamos de la siguiente tabla:

Al ser un túnel para conducción de agua para obras hidroelectricas adoptamos el valor de 1.6. La altura la obtenemos de los planos de diseño siendo de 4.25 metros.

En consecuencia el diámetro equivalente es:

De= 4.25/1,6 = 2.65

Si entramos con dicho valor y con el valor de Q=10 o Q>10 vemos que se recomienda que no es necesario sostenimiento.

2) Recomendación de sostenimiento de Beniawski:

Según la tabla vemos que para un RMR de 65 si es necesario el bulonado hasta un valor de RMR de 70 a partir del cual Beniawski recomienda bulonado ocasional y sin sostenimiento a partir de un RMR de 90.

Esto nos lleva a afirmar que las correlaciones no deben utilizarse de modo sistemático sino que debemos calcular ambos índices de clasificación geomecánica.

En primer lugar debemos conocer el indice Q, si este es mayor o igual a 10, nos fijaremos en el valor del RMR, si este esta entre 61 y 70 emplearemos el sostenimiento recomendado como tipo I, y un avance de 3 m, en los casos marcados en la tabla siguiente:

En caso de que sea mayor de 70, no se aplica sostenimiento de modo sistemático, no obstante y dada el espesor importante de cobertera debe realizarse el control geotecnico siguiente:

1) Medición de convergencias: Los pernos de convergencia irán antes de la colocación de la malla, en la roca fijados con resina epoxi, colocando 1 en la bóveda y 2 en los hastiales (uno en cada uno). Los pernos de convergencia deben colocarse del frente a una distancia igual al avance propuesto y en el caso del macizo rocoso de tipo I distantes entre si 50 metros entre cada sistema de convergencia. Debemos realizar la primera lectura a las 4, 8, 12 y 24 horas después de colocar los pernos de convergencia, seguidamente se realizaran lecturas siguiendo esta tabla:

Representaremos las convergencias en un gráfico convergencia (mm) vs tiempo (días) y en el caso del sostenimiento de tipo I y para Q=10 o Q>10 con RMR>70, tomaremos la decisión de reforzar la zona afectada por convergencia con pernos apoyados en la siguiente tabla:

2) Control de las discontinuidades: Se representara en proyección estereográfica la dirección y buzamiento de las discontinuidades mediante el software DIPS, analizando cinemáticamente la estabilidad de las posibles cuñas que puedan formarse. En caso de detectar inestabilidad de la cuña, podemos apoyarnos para su análisis en el software undwedge, se reforzara mediante pernos de anclaje dicha zona.

Lo planteado es un error muy frecuente, como es el de utilizar una de las clasificaciones para decidir que tipo de sostenimiento utilizar y aplicar una correlación con el otro método para obtener su valor. Lo adecuado siempre ha de ser los siguiente:

Realizar las dos clasificaciones, RMR y Q en todos los frentes de excavación y con los datos mediante tratamiento estadístico, regresión, deducir la ecuación que correlaciona ambas clasificaciones para el túnel que se este construyendo. Aunque existen ecuaciones que lo correlacionan y una aceptada de modo general a nivel mundial como RMR = 9*ln Q+44

si se quiere establecer una correlación entre ambos valores para estar seguros de cual sostenimiento aplicar o para realizar modelizaciones que utilicen un valor u otro, se debe siempre realizar el tratamiento estadístico ya que como se evidencia en este proyecto no se puede aplicar a la ligera cualquier ecuación.

A este respecto como se plantea debe realizarse el apoyo adecuado en las convergencias para discernir si se debe cambiar el tipo de sostenimiento o mejorar el existente. Así mismo es conocida la influencia de las cuñas en la estabilidad de la excavación del túnel las cuales deben de ser identificadas y hacer su seguimiento adecuado para ver si es necesaria la implantación de bulones o no en la zona donde se detecten las mismas

Finalmente, comentar que sería interesante crear una base de datos de los valores de RMR y Q en toda la zona andina que permita establecer una ecuación que correlacione estos para un cada tipo de roca o macizo rocoso según sea conveniente.