Caracterización de Discontinuidades Geológicas y Modelos Geotécnicos

Tipos de Discontinuidades Geológicas

Estas se agrupan en varios tipos y difieren en su origen y, por consiguiente, presentan diferentes características.

Diaclasas

Son discontinuidades sin movimiento relativo entre las caras. Estas se producen por liberación de tensiones a tracción, enfriamiento del macizo rocoso con disminución de volumen, movimiento de capas ascendentes, etc.

Fallas

Son discontinuidades donde sí hay movimientos relativos entre las caras, producidos por movimientos regionales tectónicos (fuerzas internas).

Estratificación

Tienen un origen sedimentario. Los sedimentos se depositan formando planos de estratificación que, al momento de compactarse, forman planos de debilidad o, más bien, planos de estratificación.

Esquistosidad

Tiene un origen metamórfico. Esto se produce a nivel estructural y molecular, producto de las grandes presiones de los distintos tipos de metamorfismo, produciendo así un reordenamiento de minerales (estructura molecular).

Orientación de Discontinuidades: Definiciones Clave

• Rumbo (Strike): Ángulo que forma la recta de intersección (entre el plano que representa la discontinuidad y un plano horizontal) con la dirección Norte-Sur (0° < α < 360°).
• Buzamiento (Dip): Es el ángulo formado entre el plano horizontal y la recta de máxima pendiente contenida en el plano de la discontinuidad (0° < γ < 90°).
• Dirección (Trend): Es el ángulo formado entre la proyección de una recta (en un plano horizontal) con la dirección Norte-Sur.
• Inclinación (Plunge): Buzamiento de una recta.

Análisis de Discontinuidades en Taludes

1. El primer paso para el estudio de discontinuidades en taludes es determinar su orientación.
2. Se recomienda utilizar la terminología Dip y Dip Direction.

Definiciones Recomendadas:

• Dip: Máxima inclinación de la discontinuidad respecto a la horizontal.
• Dip Direction (o Dip Azimuth): Es la dirección del manteo, es decir, hacia dónde inclina el plano o la proyección horizontal de la línea de máxima pendiente.

Proyecciones Estereográficas

Son una representación de una junta o discontinuidad en dos dimensiones, donde puntos o líneas son representados en forma de planos.

Limitación: Las proyecciones estereográficas consideran relaciones sólo angulares entre líneas y planos, y no representan la posición o el tamaño.

La proyección estereográfica consta de una referencia esférica en la que su plano ecuatorial es horizontal, y su orientación se fija con respecto al Norte.

Tipos de Proyecciones Estereográficas

Los dos tipos de proyecciones estereográficas utilizados en geología estructural son las proyecciones ecuatoriales y polares.

• Equiangular (Red de Wulff): Representa ángulos correctos, pero distancias falsas. Se usa esta proyección en la cristalografía para definir los ángulos en un cristal.
• Equidistancial o Equiareal (Red de Schmidt): Representa distancias correctas, pero ángulos falsos. Esta proyección sirve para la geología estructural porque permite trabajar estadísticamente.

Método Basado en la Ecuación Diferencial de la Línea Elástica

El método se basa en la determinación de la deformada en una viga recta sometida a flexión simple. Busca conocer la deformada de la intersección de la superficie neutra y el plano medio, también llamada línea media. A esta curva resultante se le llama línea elástica.

¿Qué es una Red Estereográfica?

Una red estereográfica es una representación en 2 dimensiones de una esfera en la que es posible ubicar estructuras planares como fallas, fracturas, diaclasas, etc. Para esto, basta con tener una buena medición del rumbo y manteo (buzamiento) de la estructura.

Modelo Geotécnico

Para realizar un análisis de estabilidad o diseño minero, el primer paso es caracterizar al macizo rocoso y desarrollar un modelo geotécnico.

• El modelo geotécnico es una idealización conceptual del macizo rocoso, que permite dividirlo en dominios geotécnicos donde se espera que el comportamiento sea parecido.
• Los parámetros que describen el comportamiento de un dominio geotécnico son considerados constantes dentro de ese dominio.
• Los bordes de un dominio geotécnico pueden o no coincidir con contactos litológicos.
• Existen varios métodos de investigación de sitio que permiten cuantificar aspectos de los macizos rocosos, especialmente las discontinuidades, que controlan la estabilidad de un macizo rocoso.