Índice de Resistencia Geológica GSI (Geological Strength Index)

¿Qué es el Índice GSI?

El índice de resistencia geológica GSI o método de clasificación GSI es un sistema de caracterización de las propiedades geomecánicas de los macizos rocosos, a través de la fácil identificación por evaluación visual de las propiedades geológicas en el campo.

Puede ser realizada por un geólogo o ingeniero geólogo o geotécnico. Las observaciones se basan en la apreciación del macizo a nivel estructural y de las condiciones presentes en su superficie (discontinuidades), por lo cual, el criterio toma en cuenta el nivel de alteración – meteorización de las rocas, su historia geológica y condiciones de formación, estado de fracturación presente en ellas así como la disposición de las juntas o discontinuidades.

La determinación de los parámetros del GSI se diferencia de los clasificación RMR (Rock Mass Rating), sistema Q de Barton y RMi, por tener como base una evaluación cualitativa en vez de una cuantitativa.

El método GSI se creó en base a la necesidad de estimar las propiedades intactas de la roca, contemplando especialmente aquellas de baja calidad con un RMR menor a 20.

El índice de resistencia geológica fue presentado por Hoek et l (1995) como complemento del criterio de falla generalizado en roca, para la estimación de los parámetros “s” y “m”, ya que el sistema RMR se había vuelto altamente inadecuado para el caso específico de rocas débiles (se obtenían valores de s y m poco representativos de la realidad).

Los valores de las constantes, se obtienen como se muestra a continuación:

• El valor de m, se obtiene con la siguiente expresión:

m = mi*exp((GSI-100)/28)

Los valores de s y α se obtienen de distintas expresiones, dependiendo de si el valor de GSI es mayor o menor que 25 (valor arbitrario) donde los valores mayores a 25 representan macizos rocosos de media a buena calidad y los menores a 25 de mala a muy mala calidad. Las expresiones son las siguientes:

• Macizos rocosos con GSI > 25

s=exp((GSI-100)/9)

α=0,5

• Macizos rocosos con GSI < 25

s=0

α=0,65-(GSI/200)

Para macizos rocosos con un valor de GSI mayor a 25, se puede establecer una relación entre GSI y el RMR₈₉ seco con la siguiente ecuación:

GSI=RMR₈₉-5

¿Cómo se mide el GSI?

El índice de resistencia geológica (GSI) tiene valores desde 1 hasta 100.

Los valores más pequeños corresponden a macizos débiles o de menor calidad, donde su superficie se encuentra visiblemente meteorizada y altamente fragmentada, en muchos casos las juntas presentan rellenos de arcilla blanda.

Por otro lado, los valores cercanos a 100 hacen referencia a macizos de muy buena calidad con una estructura sin superficies afectadas por la meteorización de la roca y con fragmentación poco significativa.

La determinación del GSI se hace a partir de una tabla a la que se ingresa desde 2 puntos de vista distintos, el horizontal y el vertical.

El primero hace referencia a la estructura y composición de las rocas, evaluando el tamaño y la trabazón de los bloques entre sí, mientras que el segundo hace referencia a las características de las discontinuidades. Al ingresar desde los dos puntos de vista, se converge en un puto medio diagonal que da el valor del índice.

Luego teniendo el valor numérico del GSI, este se puede ingresar en distintas ecuaciones empíricas para la estimación de las propiedades de la masa rocosa, que puede ser usados como datos de entrada en análisis numéricos y soluciones cerradas.

A continuación, se muestra la gráfica de caracterización del macizo rocoso en función de los bloques, la trabazón y las condiciones de las juntas. Adaptada de Hoek (2006):

El gráfico con el que consiguen los valores del GSI ha sido extendido para adaptarse a la mayor variedad de macizos rocosos, incluyendo rocas de muy baja calidad, por lo cual, para macizos heterogéneos como los flysch se utiliza la siguiente grafica adaptada de Hoek (2006):

Consideraciones en la aplicación índice GSI y criterio de Hoek-Brown

• El criterio GSI se basa en la suposición de que el macizo rocoso tiene un número significativo de discontinuidades orientadas al azar, por lo que se comporta como una masa isotrópica heterogénea, es decir, el comportamiento de la roca es independiente de la dirección de las cargas aplicadas. 
• El sistema GSI no debe ser aplicado a macizos rocosos con una orientación estructural dominante claramente definida. Sin embargo, en situación extenuantes si se comprueba que la falla de los macizos rocosos no está controlada por esta anisotropía, se pueden considerar una opción viable la utilización del gráfico GSI y del criterio de rotura Hoek-Brown.
• El valor de GSI está basado en estimaciones cualitativas por lo cual no se apega en su totalidad a la realidad.
• Se recomienda verificar los resultados obtenidos con datos de campo y análisis posteriores.

¿Te ha gustado el artículo? Déjanos un comentario con tus impresiones.