Metodos de Classificação Maciço Rochoso

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Classificação do Maciço Rochoso e sua 
utilização na estimação de suportes em 
escavações subterrâneas
Métodos:
¾RMR – Z.T Bieniawski
¾Q – Nick Barton
¾RMi – Arild Palmstrom
Classificação do Maciço Rochoso
¾ Pode ser uma estimativa do comportamento 
complexo do maciço.
¾ Avalia a qualidade de maciço rochoso levando 
em consideração características que vão muito 
além do que uma simples análise da resistência 
a compressão da rocha intacta. 
¾ Correlaciona características de um local com 
características e experiências de outros locais.
Classificação do Maciço Rochoso
¾ São sistemas simples, relativamente 
baratos e práticos.
¾ Fornece o tipo e a quantidade de suporte 
necessário para estabilizar a escavação 
subterrânea (empírico). 
Sistema -Q
¾ Desenvolvido em 1974 envolve 6 características do maciço:
• RQD
• Jn- quantidade e a maneira com que as fraturas se 
correlacionam.
• Jr – rugosidade das fraturas.
• Ja- grau de alteração das fraturas.
• Jw – considera a pressão de água.
• SRF – considera as tensões no local.
¾ Q = (RQD/Jn).(Jr/Ja).(Jw/SRF)
¾ RQD/Jn – avalia o tamanho dos blocos.
¾ Jr/Ja – avalia a resistência de cisalhamento entre os blocos. 
¾ Jw/SRF – avalia as tensões. 
Sistema Q- Tabelas
Q = (RQD/Jn). (Jr/Ja). (Jw/SRF) 
Table 1. Parameter RQD 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Table 2. Parameter Jn 
2. Joint set number Jn 
A. Massive, no or few joints 0,5 – 1,0 
B. One joint set 2 
C. One joint set plus random 3 
D. Two joint sets 4 
E. Two joint sets plus random 6 
F.Three joint sets 9 
G. Three joint sets plus random 12 
H. Four or more joint sets, random, heavily 
jointed, “sugar cube’’ etc. 15 
J. Crushed rock, earthlike 20 
Note: (i) For intersections use (3.0x Jn) 
Note: (ii) For portals use (2.0xJn) 
A.Very poor 0-25 
B.Poor 25-50 
C.Fair 50-75 
D.Good 75-90 
E.Excellent 90-100 
Note: (i) Where RQD is reported or meansured as = 
10, (including 0) a nominal value of 10 is used to 
evaluate Q in equation (1). 
(ii) RQD intervals of 5, i.e. 100,95,90, etc. are 
sufficiently accurate. 
Sistema Q - Tabelas
Table 3. Parameter Jr Q = (RQD/Jn). (Jr/Ja). (Jw/SRF) 
 
 
3. Joint Roughness Number 
(a) Rock Wall contact and 
(b) Rock Wall contact before 10 cms 
shear 
Jr 
A. Discontinuous joints 4 
B. Rough or irregular, undulating 3 
C. Smooth, undulating 2 
D. Slickensided,undulating 1.5 
E. Rough or irregular, planar 1.5 
F. Smooth, planar 1.0 
G. Slickensided, planar 0.5 
Note: (i) Descriptions refer to small scale 
features and intermediate scale features, in 
that order. 
 
 (c) No rock wall contact when sheared 
H. Zone containig clay minerals thinch 
enough to prevent rock wall contact 1.0 
Continua.... 
 
 
2
Sistema Q - Tabelas
... 
Table 6. Parameter SRF 
σc – Resistência a compressão 
uniaxial. 
σt – Resistência a tração. 
σ1 – Maior tensão in-situ 
 
 
..... 
(b) Competent rock, rock stress problems σc/σ1 σt/σ1 SRF 
H. Low sress, near surface >200 >13 2.5 
J. Medium stresses 200-10 13-0.66 1.0 
K. High stress, very tight structure (usually 
favourable to sbalility, may be 
unfavourable for wall stability) 
10-5 0.66-
0.33 
0.5-2 
L. Mild Rock Burst (massive rock) 5-2.5 0.33-.16 5-10 
M. Heavy rock burst (massive rock) <2.5 <0.16 10-20 
Note: (ii) ... 
Exemplo 1.
Granito, RQD=90
Q=10 (Fair/good)
Exemplo 2.
Granito, RQD=70
Q=9.2 Fair
Exemplo 3.
Granito, RQD=0
Q=0.009 Exceptionally poor
Sistema RMR
¾ Desenvolvido em 1973 por Bieniawski foi primeiramente 
desenvolvido para túneis e posteriormente utilizado em 
fundações de barragens, taludes, entre outros.
¾ Envolve 6 parâmetros:
• Resistência da rocha intacta.
• RQD
• Espaçamento entre as descontinuidades.
• Condição da descontinuidades.
• Condição das águas.
• Orientação das descontinuidades. 
¾ Utilizando as tabelas obtemos um somatório de 
valores.
Sistema - RMR
¾ A nota do maciço rochoso é relacionada 
com o SPAN através de um gráfico, 
resultando num tempo de estabilidade, o 
stand-up time.
¾ O conceito stand-up time é uma média de 
tempo em que um determinado SPAN 
sem suporte leva para entrar em ruptura.
3
Sistema RMR- Tabela 
 
. RMR 
Parameter Ranges of Values 
Strength 
of intact 
rock 
material 
Point- Load strength 
index > 8 MPa 4-8 MPa 2-4 MPa 1 –2 MPa 
For this low range 
Uniaxial 
compressive test 
is preferred 
 Uniaxial 
compressive 
strength 
> 200 Mpa 100- 200 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa 
10-
25 
MPa 
3-10 
MPa 
1-3 
MPa 
1 
Rating 15 12 7 4 2 1 0 
Drill core quality 
RQD 90%-100% 75%-90% 50%-75% 25%-50% <25% 2 
Rating 20 17 13 8 3 
Spacing of joints > 3m 1-3 m 0,3-1m 50-300 mm <50mm 3 
Rating 30 25 20 10 5 
Conditions of 
joints 
Very rough 
surfaces. 
Not continuous. 
No separation. 
Hard joint wall 
rock. 
Slightly rough 
surfaces. 
Separetion < 
1mm 
Hard joint wall 
rock. 
Slightly rough 
surfaces. 
Separation < 1 mm 
Soft joint wall rock. 
Slickensided 
surfaces OR 
Gouge<5mm 
thick OR 
Joints open 1-5 
mm. 
Continuous joints. 
Soft gouge> 5mm 
thick OR 
Joints open > 5mm. 
Continuous joints. 
4 
Rating 25 20 12 6 0 
Inflow per 10m 
tunnel length None .. ... 
 
... 
Ratio joint water 
pessure/ major 
principal stress 
0 ... ... ... 5 
Groun
d water 
General 
conditions Completely Dry Moist only 
Water under 
moderate pressure 
Severe water 
problems 
Rating 10 7 4 0 
 
Sistema RMR – Ajustes e estimativas do 
tempo de estabilidade, coesão e ângulo de atrito
Rating adjustment for joint orientations 
Strike abd dip orientations of joints Very favourable Favourable Fair unfavourable 
Very 
Unfavourable 
Tunnels 0 -2 -5 -10 -12 
Foundatios ... .... ...... ..... ... Ratings 
Slopes 
 
 
C. Classes determinadas 
 
Rating 100-81 80-61 60-41 40-21 <20 
Class I II III IV V 
Description Very good rock Good rock Fair rock Poor rock Very poor rock 
 
 
D.Significado das classes 
 
Class I II III IV V 
Average stand –up 
time 
10 years for 5m 
span 
... ... ... 10 minutes for 
0.5 span 
Cohesion of the 
rock mass 
>300 KPa 200-300 KPa 150-200 KPa .... ... 
Friction angle of 
the rock mass 
>45° 40 -45° 35-40° .... .... 
 
RMR e uma comparação com outras 
classificações de maciços rochosos Correlação entre RMR e Q
¾ Um total de 111 casos da Escandinávia, 
África do Sul, Europa, Austrália, E.U.A e 
Canadá foram analisados resultando na 
seguinte equação:
• RMR = 9.ln Q + 44
Comparações entre Q e RMR
¾ O RMR enfatiza a orientação das 
descontinuidades.
Considera a resistência da rocha 
diretamente nos seus parâmetros ao 
contrário do sistema Q.
¾ O Q leva em consideração as tensões da 
rocha ao contrário do RMR.
¾ RMR é claramente mais simples.
Utilização da classificação do maciço 
rochoso no cálculo de suportes
4
Estimativa de suportes utilizando 
o sistema Q
¾ Um total de 200 casos foram analisados 
com o intuito de encontrar o tipo e a 
quantidade de suporte que deve ser 
utilizado num determinado local. 
¾ Utiliza os valores de Q, RQD/JN, Jr/Ja, e 
SPAN/ESR, sendo SPAN a maior 
dimensão da escavação e ESR função do 
tipo de escavação (exemplo: mina 
temporária ESR=3-5 e Túneis em 
estradas ESR=1.0).
Estimativa de suportes utilizando 
o sistema Q
¾ Fornece 38 categorias de suportes.
¾ Utiliza como suportes o concreto 
projetado, chumbadores (passivos), 
tirantes (tensionados), telas soldadas, 
malha de dupla torção, arcos de concreto 
simples e armado. 
Sistema-Q
Estimativa de suportes Suportes para Q entre 1-10
Suportes para Maciços rochosos de "Fair" e "Poor" qualidade 
Para Q entre 10 -1 
Categorias 
de 
suportes 
FatoresRQD/Jn Jr/Ja SPAN/ESR Tipo de suporte Notas 
>30 - - Chumbadores passivos em locais claramente definidos. I 
≥10 e ≤30 - - Chumbadores passivos.1-1.5 m I 
<10 - ≥6m Chumbadores passivos.1-1.5 m +2-3cm de concreto projetado I 
17 
<10 - <6m Concreto projetado 2-3 cm I 
>5 - ≥10m Tirantes ativos 1-1.5m +tela dupla torção. I,III 
>5 - <10m Chumbadores passivos 1-1.5m +tela dupla torção. I 
≤5 - ≥10m Tirantes ativos 1-1.5m + 2-3cm de concreto projetado. I,III 
18 
≤5 - <10m Chumbadores passivos 1-1.5m + concreto projetado de 2-3 cm. I 
- - ≥20m 
Tirantes ativos 1-2m + 10-15cm de 
concreto projetado com malha 
eletro solda. 
I,II e III 
19 
- - <20m 
Tirantes ativos 1-1.5m + 5-10cm de 
concreto projetado com malha 
eletrosoldada. 
I,II e III 
Continua...
.. 
 
Aplicação de concreto projetado primário, 
chumbadores, drenagem e malha dupla 
torção
Aplicação de concreto projetado primário, 
chumbadores, e malha dupla torção
5
Aplicação de concreto projetado primário, 
chumbadores, tela soldada e malha dupla 
torção Sistema- RMi
¾ Desenvolvido 1995 o RMi expressa a 
resistência a compressão uniaxial do 
maciço rochoso.
¾ O RMi utiliza o tamanho dos blocos, 
características das fraturas, e a 
resistência a compressão uniaxial da 
rocha intacta.
• Para rochas fraturadas- RMi= σc.JP
• Para rochas maciças – RMi = σc.fσ
Cálculo de RMi
¾ Para rochas fraturadas- RMi= σc.JP
¾ Para rochas maciças – RMi = σc.fσ
¾ Onde:
• JP= 0,2.(jC)^½.Vb^D
• fσ = (0,05/Db)^0,2 
• Vb = volume do bloco.
• Db = diâmetro do bloco.
• D = 0,37.jC^-0,2
RMi no cálculo de suportes 
¾ Utilizando o RMi e fatores de ajustes como o 
nível de tensões, orientação das fraturas, 
inclinação do teto e paredes da escavação é 
possível estimar o tipo e a quantidade de 
suportes. 
¾ Fator de condição geotécnica:
• Gc = RMi.(SL.C)
• Sr = Dt/Db.Co/Nj
• Onde:
• SL,C, Nj e Co são ajustes descritos 
anteriormente.
• Dt:SPAN da escavação.
RMi
 
 
 
 
 INPUT PARAMETERS TO THE RMi 
Uniaxial Compressive strength, σc of intact rock Value (in MPa) 
Block Volume, Vb Value (in m³) 
Joint Condition Factor, jC jC =jR.jL/jA 
Joint Roughness Factor (jR) 
Large scale waviness of joint plane 
 Planar Slighty undulating Undulating 
Strongly 
undulating 
Stepped or 
interlocking 
Very rough 2 3 4 6 1 
Rough 1.5 2 3 4.5 2 
Smooth 1 1.5 2 3 4 
Small 
scale 
smoothnes
s of joint 
surface 
Polished or 
slickensided 0.5 1 1.5 2 3 
For filled joints jR = 1 For irregular joints a rating of jR = 5 is suggested. 
RMi
 
 
 
 
Joint Alteration Factor jA 
Joint wall character Condition Wall contact 
Healed or 
welded joints Filling of quartz, epidote, etc. 0.75 
Fresh joint 
walls No coating or filling, except stainig(rust) 1 
-one grade higher alteration than the rock 2 
Clean joints: 
Altered joint 
walls - two grades higher ateration than the rock 4 
Friction 
materials Sand, silt calcite, etc. Without content of clay 3 
Contact 
Between 
joint walls 
Coating or thin 
filling of: Cohesive 
materials Clay, chlorite,talk, etc.. 4 
Filling of: Type 
Partly wall 
contact. 
Thin filling <5 
mm 
No wall 
contact. 
Thick filling 
Friction 
materials Sand, silt calcite, etc. 4 8 
 ... ... ... 
 .... ... ... 
Partly or no 
wall contact
Swelling clay 
materials Filling material.... 8-12 13-20 
The Joint Size Factor 
Type Length Size Continuous joints 
Discont. 
Joints 
Bedding or 
foliation 
partings 
Joints 
... ... .... .. ... ... 
6
Sistema-RMi
Fatores utilizados o cálculo de suporte
 
 
 
 
Rock Support Adjustament Factors 
Stress 
Level 
Approx. 
overburden 
Rating 
SL 
NUmber of 
joint sets 
Rating 
Nj Number of joint sets 
Rating 
Nj 
Very low <10 0.1 One set 3 Three sets 1 
Low 10-35 0.5 One set + random 2 Three sets + random 0.85 
Moderate 35-350 1 Two sets 1.5 Four sets 0.75 
High <350 1.5 Two sets + randow 1.2 Four sets + random 0.65 
Orientation of joints Inclination of Roof or walls Rating C 
In wall In roof Horizontal roof 1 
For 
strike 
> 30 
For 
strike 
<30 
For all 
strikes 
Term 
Rating 
Co and Co
30 inclination 1.5 
... ... ... ... 1 45 ... 
.. ... ... ... 1.5 ... ... 
 
Sistema – RMi
Tabela de suportes
Comparação entre os métodos
Sim-SimDimensão do túnel
Sim-SimTensões na Rocha
-SimSimPresença de água
SimSim-Orientação das fraturas
SimSimSimPreenchimento da fratura
SimSim-Tamanho da fratura
Sim-SimGeometria das fraturas
SimSimSimRugosidade da fratura
SimSim-Resistência da Rocha
Sim--Resistência do maciço
SimSim-Espaço entre as fraturas 
SimSimSimNível de fraturamento
RMiRMRQParâmetro
Colocação de chumbadores e tela 
soldada em talude de solo
Aplicação de concreto projetado Aplicação de concreto projetado
7
Vista do ombro do talude e do 
bombeamento do concreto projetado
Tratamento do talude em fase 
inicial-colocação de chumbadores
Tratamento do talude em fase de 
término