Grado de Meteorización ISRM, 1981

Grado Meteorización de macizos rocosos según ISRM, 1981

Los macizos rocosos son elementos naturales, que conllevan una gran dificultad y complejidad, por ello la importancia de clasificarlos para realizar cualquier tipo de obra de ingeniería.

Por tal razón surgen las clasificaciones geomecánicas que determinan sus parámetros, para obtener los valores necesarios para el diseño y construcción de túneles, excavaciones, estructuras de elevadas cargas, entre otras.

Existen diversas clasificaciones geomecánicas como la Q de Barton muy aplicada a túneles, la clasificación geomecánica RMR de Bieniawski o la clasificación geomecánica SMR de Manuel Romana aplicada a taludes.

Uno de los factores que más afecta al macizo rocoso y, por tanto, a estas clasificaciones es el grado de meteorización del macizo rocoso.

Definición meteorización rocas

La meteorización consiste en el proceso de alteración de las rocas mediante procesos físicos, químicos o biológicos.

• La meterorización física produce la fracturación y disgregación de la roca mediante la abertura de fracturas preexistentes o creación de nuevas discontinuidades.
• En cambio la meteorización química de la roca produce la descomposición de la roca y la modificación de los minerales constituyentes.
• Por último la meteorización biológica es producida por los seres vivos y más frecuentemente por microorganiscmos que producen la destrucción y descomposición de las rocas.

Los efectos de la meteorización no afectan por igual a todos los tipos de rocas sino que dependen de la composición mineralógica y de la textura y estructura de la roca así como del grado de fracturación que facilite la alteración.

Al final del post, explicaremos detalladamente los distintos tipos de meteorización:

Clasificación grado de meteorización

Existen diversas clasificaciones para cuantificar el grado de meterorización de una roca siendo la más práctica y utilizada la clasificación del grado de meteorización de la ISRM de 1981.

Otras clasificaciones también usadas son la de Moye, 1955 o Waltham, 1994. En posteriores post incluiremos dichas clasificaciones.

La clasificación del ISRM para la meteorización se basa básicamente en la decoloración de la roca y en la descomposición o desintegración de la misma.

El término decoloración hace referencia a si la roca experimenta cambios respecto al color original.

Cabe indicar que el grado de meteorización no debe aplicarse a una zona puntual sino al macizo rocoso o área en su conjunto siendo muy necesario y recomendable fracturar el macizo rocoso y roca para ver como se encuentra en su interior.

A continuación se presenta la clasificación de la meteorización según el ISRM.

Grado de meteorización	Tipo	Descripción meteorización
I	Roca sana	No se observan signos visibles de meteorización en la roca. Quizás una decoloración leve sobre las superficies de las mayores discontinuidades.
II	Levemente meteorizada	Se presenta decoloración en la roca y en las superficies de discontinuidad. La roca puede estar decolorada totalmente por la meteorización y puede estar externamente algo más débil que en su condición sana.
III	Moderadamente meteorizada	Menos de la mitad de la roca esta descompuesta y/o desintegrada a suelo. La roca sana o decolorada se puede presentar como capas o testigos continuos.
IV	Muy meteorizada	Más de la mitad de la roca esta descompuesta y/o desintegrada a suelo. La roca sana o decolorada se puede presentar como capas testigos discontinuos.
V	Completamente meteorizada	Toda la roca esta descompuesta y/o desintegrada a suelo. La estructura original del macizo rocoso aún se mantiene en gran parte intacta.
VI	Suelo residual	Toda la roca está convertida a suelo. La estructura del macizo rocoso y la fábrica del material están destruidas. Existe un gran cambio de volumen, sin embargo, el suelo no ha sido transportado significativamente.

Grado de meteorización según ISRM, 1981.

 

Velocidad de meteorización

Se entiende como el tiempo que tarda en efectuarse el proceso de meteorización del macizo rocoso, en el cual intervienen el tipo de roca, sus características y el clima.

Depende en gran medida del tamaño de la partícula, es decir, mientras más pequeñas sean, el proceso es más rápido que con las rocas grandes.

También de la composición del mineral y el factor ambiental como puede ser la temperatura y humedad, siendo más rápida la alteración de las rocas cuanto mayor sea la humedad y temperatura.

Por ejemplo, en climas tropicales, existen potentes suelos mientras que en climas áridos prácticamente la roca aflora en superficie.

Tipos de Meteorización

Como se ha comentado anteriormente, se pueden distinguir varios tipos de meteorización: física, química y biológica. La meteorización física se produce fundamentalmente por acción de los cambios de temperatura y humedad, en la meteorización química la acción del agua consigue que se altere la naturaleza de las rocas y la meteorización biológica consiste en la disgregación de las rocas por acción de los seres vivos. A continuación vamos a centrarnos en las dos primeras, la meteorización física y química.

Meteorización física

En este tipo de alteración de la roca,  la composición química de las rocas no se ve comprometida. Se produce la fracturación de la roca en proporciones más pequeñas del material posibilitando el proceso de erosión y transporte. De este modo se mantienen las propiedades químicas, mientras que su tamaño cambia.

Se produce por agentes ambientales como el agua, temperatura, sales, etc. que actúan de la siguiente manera:

• Descompresión: las rocas que se forman a cierta profundidad, al disminuirles la presión litostática a la que estaban sometidas por procesos de erosión, excavaciones, etc se expanden y fragmentan mediante diaclasas a tráves del macizo rocoso.
• Termoclastia: son dilataciones producidas por las variaciones de la temperatura. Las rocas cuando se enfrían se expanden apareciendo las fisuras.
• Gelifracción: fracturas que se producen por la presión ejercida por el agua que se halla en las grietas de las rocas al congelarse.
• Haloclastia: similar a la gelifracción pero se produce al cristalizar las sales que penetran con el agua en las fisuras o grietas causando la fragmentación rocosa.
• Hidratación: Determinados minerales (minerales de la arcilla, yesos) cambian de volumen al absorver agua creando grandes presiones que pueden fractura y disgregar la roca.

Meteorización química

Involucra una alteración de la composición química de las rocas generando o modificando nuevos minerales a través de los existentes. Es especialmente intensa en climas húmedos y calurosos. Los principales procesos que se originan son:

• Oxidación: algunos minerales de las rocas al entrar en contacto con el oxígeno dan lugar a otros minerales como consecuencia de la fijación de oxígeno en su estructura química y la liberación de otros átomos o iones.
• Reducción: en este caso la reacción química produce la perdida de oxígeno y la toma de uno o más electrones.
• Disolución: provocada por la acción de minerales solubles (cloruros, sulfatos, carbonatos, nitratos, …).
• Hidratación: al introducirse las moléculas de agua en la estructura de un mineral provoca la creación de nuevos minerales.
• Hidrólisis: produce el desdoblamiento o o descomposición de un compuesto químico por la acción del agua.