Criterios de ripabilidad de materiales rocosos

Ripabilidad de materiales rocosos

Determinar la ripabilidad de un macizo rocoso es una de las características más importantes a determinar en taludes y túneles de vías de comunicación como carreteras o ferrocarriles ya que determina en gran medida el método constructivo y sobre todo los costes del movimiento de tierras.

Se puede definir la ripabilidad como el proceso por el cual una roca puede ser fragmentada del terreno donde se encuentra mediante el uso de ripper o escarificador. El ripper es arrastrado por un tractor potente montado sobre orugas o también llamado bulldozer, escarificador o ripadora.

La imagen de la portada es un buen ejemplo de un antiguo escarificador. No obstante, hoy en día los bulldóceres han ganada en potencia y en prestaciones. Uno de los más utilizados y que normalmente sirve de referencia es el bulldozer D10 de Caterpillar como el mostrado en la imagen siguiente cuya potencia ronda los 500 KW  y pesa 50 t.

 

En función de la excavabilidad/ripabilidad pueden definirse tres grandes grupos de rocas:

– Rocas excavables: Las rocas son excavables mediante medios mecánicos como palas o excavadoras. Sólo es posible en rocas muy meteorizadas o intensamente diaclasadas y fracturadas. Por ejemplo suelos residuales, lutitas muy finas, jabres, etc.

– Rocas ripables: Las rocas son excavables mediante el uso de medios mecánicos como el ripper pero sin el uso de explosivos. La mayoría de las rocas estratificadas en bancos de reducido espesor o rocas meteorizadas como por ejemplo esquistos, pizarras, areniscas, etc.

– Rocas que requieren voladura: Se trata de aquellas rocas que solo pueden ser excavables mediante el uso de explosivos. Se trata de la mayoría de las rocas sanas y resistentes como por ejemplo granitos, gneis, calizas, gabros, dolomías, etc.

El proceso de ripado de materiales depende de la resistencia de la roca y de la distribución de diaclasas además y por supuesto, de la potencia del escarificador empleado. Como es obvio, cuanto mayor sea la potencia del bulldozer mayor será la potencia de arranque de material.

En algunos casos para aumentar la potencia de arranque se disponen dos tractores en tándem.

Más concretamente, la excavación en roca mediante ripper depende de las siguientes propiedades del macizo rocoso:

• Velocidad de propagación de las ondas sísmicas
• RQD o grado de fracturación del macizo rocoso
• Resistencia a compresión simple de la roca
• Resistencia a tracción.
• Características de la red de diaclasado (abertura, espaciado espesor, persistencia, etc) así como la estructura de los niveles o orientación de los mismos.

No obstante, a pesar de lo anterior, el criterio más comúnmente utilizado para valorar la ripabilidad de un terreno es mediante la velocidad de las ondas sísmicas.

Por ello en el siguiente gráfico, se presenta los rangos de excavabilidad de distintos tipos de rocas en función de la velocidad de las ondas P basados en un bulldozer D-10R.

Como puede verse, en abscisas se muestra la velocidad de las ondas P mientras que en ordenadas los distintos tipos de rocas más comunes.

A partir de una velocidad de ondas P de 2500 m/s las rocas difícilmente puedes ser ripables. En el otro extremo rocas con velocidades inferiores a 1000 m/s pueden ser excavables mediante maquinaria convencional.

Es un gráfico muy sencillo para conocer rápidamente en que rango nos encontramos y de este modo conocer si la roca va a ser ripable o no.

Otro de los criterios más empleados para valorar la ripabilidad de un terreno es mediante el criterio de excavabilidad de Franklin (1974) el cual tiene en cuenta la resistencia de la roca matriz mediante la resistencia a compresión simple, resistencia a carga puntual o martillo de Smith frente al espaciamiento entre fracturas.

A continuación puede verse, en el gráfico, el criterio de excavabilidad de Franklin:

Criterio de excavabilidad de Franklin (1974)

El criterio clasifica los materiales en cuatro grandes grupos: excavación, escarificado, prevoladura y voladura. Cada uno definido por unos rangos de resistencia de la matriz rocosa y por otro del espaciamiento de las fracturas.

No obstante, ambos criterios hay que tomarlos con cierta precaución ya que por un lado no tienen en cuenta la orientación de las diaclasas o estratificación de los materiales así como la potencia o espesor de los estratos. No es lo mismo escarificar bancos de areniscas de igual espaciamiento de fracturas y resistencia a compresión simple de 20 cm de espesor que bancos de 2 m de potencia. 

Para saber más, puedes recurrir al apartado de cursos geotécnicos. En breve, habrá nuevos cursos de geotecnia disponibles.

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