ABSTRACT

The rock mass of Monteagudo has been studied by conducting a de-tailed geological mapping and description of families of joints to know themost likely type of failure, which in this case is the planar type.Also we havecalculated the value of Slope Mass Rating (SMR) using continuous functions.From the result obtained, planar failure is not probable but wedge failuremay occur, especially if one considers the seismic action.

Key-words: Monteagudo, rock mass, discontinuities, slope Mass Rating,Planar failure.

RESUMEN

Con el objetivo de conocer el grado de estabilidad del macizo rocoso deMonteagudo (Murcia) y el potencial peligro de desprendimiento de rocas ensu talud sur, se ha realizado un estudio de estabilidad del mismo usando lastécnicas geológicas de cartografía detallada, determinación de las caracte-rísticas necesarias para su clasificación geomecánica según el criterio delSlope Mass Rating (SMR) y análisis de la orientación de las juntas. Han sidodefinidos cuatro familias de juntas en un macizo rocoso de buena calidad.No es probable que se produzca rotura de tipo planar, aunque sí de tipo encuña, pero de manera esporádica y aislada máxime cuando se sitúa en zonasísmica.

Palabras clave:Monteagudo, macizo rocoso, discontinuidades, Slope MassRating, Rotura Planar.

Geogaceta, 54 (2013), 151-154. Fecha de recepción: 29 de octubre de 2013ISSN (versión impresa): 0213-683X Fecha de revisión: 25 de abril de 2013ISSN (Internet): 2173-6545 Fecha de aceptación: 24 de mayo de 2013

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GEOGACETA, 54, 2013

Introducción

Es bien sabido que todas aquellas rocassometidas a la acción de los agentes at-mosféricos sufren una cierta degradaciónque merma sus propiedades geomecánicas.Las características intrínsecas de cada aflo-ramiento son el reflejo de la actividad tec-tónica de la zona y de la propia naturalezarocoso del lugar, (González de Vallejo et al.,2002). Estas consideraciones, junto con lasacciones gravitatorias y sísmicas, puedendar lugar a una serie de inestabilidades queconstituyen riesgos geológicos potencialescuando afectan a actividades humanas(Alonso-Chaves et al., 2008).

La zona estudiada se sitúa a 3 km alnoroeste de la ciudad de Murcia (Fig. 1A)configurando un relieve aislado en el bordenorte del valle del río Segura a cuyo pie seubica la localidad de Monteagudo.

Se pretende en este estudio: a) conocerla geología de detalle del macizo rocoso, b)describir el número de juntas y su orienta-ción, c) determinar el tipo de rotura másprobable de los bloques rocosos, e) clasifi-car geomecánicamente el macizo rocoso. Fi-nalmente, con todos los datos extraídos seefectúa una evaluación de la posibilidad derotura y desprendimiento de los bloques deroca hacia la zona habitada.

Características geológicas

Desde el punto vista geológico, la zonaobjeto de estudio se encuadra en el Domi-nio Alpujárride, perteneciente a las ZonasInternas de la Cordillera Bética (Vera, 2004).La columna litológica de Monteagudoconsta de un primer tramo basal compuestopor metapelitas, cuarcitas y esquistos de co-lores claros. Presentan una clara estratifica-

ción y, hacia techo, son patentes muchospliegues y micropliegues. Se trata de un se-dimento depositado en un medio continen-tal o marino proximal, de edad Permo-Triá-sica. Destaca la presencia de una intercala-ción o dique de roca subvolcánica (gabro)de textura ofítica y color verde característicocon mineralizaciones de hematites de há-bito especularítico y un característico colormetálico brillante. La potencia de este pri-mer nivel es mayor de 50 m, no apreciandosu nivel de base en el cerro de Monteagudo,aunque sí en la sierra de Orihuela (Martín-Rojas et al., 2007). Por encima se reconoceun paquete de transición formado por cal-coesquistos de edad Landiense, de coloresamarillentos con intercalaciones de filitasazules, una capa característica de dolomíasazules y niveles calcáreos con nódulos desílex negro. Su potencia varía lateralmente,habiendo medido al menos 10 m en la cara

Caracterización geomecánica y análisis de la estabilidad del taludsur del macizo rocoso de Monteagudo (Murcia, España)

Geomechanical characterization and analisys of rock mass stability of the south talus ofMonteagudo (Murcia, Spain)

Andrés Mira1, Antonio Alcántara2 y Fernando Gutiérrez2

1 Consultor, Apartado 135, 30520-Jumilla, Murcia, España. geoandres@outlook.com2 AG Soil, Av. Primo de Rivera 13, Enlo. B. 30008-Murcia, España. ag.soil@gmail.com

GEOGACETA, 54, 2013 A. Mira, A. Alcántara y F. Gutiérrez

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Fig. 1.- A) Esquema geológico regional, modificado de Tomás et al. (2010). B) Mapa geológico de detalle. C) Fotografía de la estación geomecánica EG-1.Obsérvese el descalce favorecido por la estratificación D) Corte geológico x-y.

Fig. 1.- A) Regional geological frameworks, modified from Tomás et al. (2010). B) Geological map.CD) Picture of geomechanics station 1. The fall is favoreddue the stratification. D) Cross section x-y.

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Caracterización geomecánica y análisis de la estabilidad del talud sur del macizo rocoso de Monteagudo(Murcia, España)

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suroeste del cerro. De manera puntualpuede contener yesos que provocan la apa-rición de concreciones y eflorescencias blan-cas en superficie.

Debido a la milonitización, que han su-frido para adecuarse a los esfuerzos tectó-nicos, y a su propia naturaleza, rica en filo-silicatos, los calcoesquistos han sido ero-sionados más fácilmente que las dolomías,proporcionando un relieve alomado.

Finalmente, se sitúan unas calizas dolo-míticas de color gris azulado, con 43 m depotencia medida. Sus estratos son de ta-maño métrico bien definidos. En las zonasde menor pendiente, se ha desarrollado unaincipiente kastificación debida a la disolu-ción de la matriz carbonática por acción deaguas saturadas en dióxido de carbono. Elmuro de esta capa, en su contacto con elnivel de transición infrayacente, muestra es-tructuras de corrientes, siendo un contactoneto. Los primeros 5 m presentan un as-pecto muy poroso (travertínico) y son decolor rojizo, apreciándose en los bancosmás compactos una típica laminación algar.

Desde la mitad de la serie, las calizas y do-lomías están marmorizadas y en la zona su-perior aparecen intercaladas capas de mar-gas blancas entre las dolomías, en una claratendencia de profundización de la serie.

La estructura tectónica del cerro es ungran sinclinal de dirección aproximada E-W,con un flanco sur fallado que pone en con-tacto las dolomías marmorizadas con loscalcoesquistos amarillentos de la serie detransición. Con dirección N-S se disponeotra serie de pliegues menores en la zonamás oriental (Figs. 1B y 1C

Clasificación geomecánica delmacizo rocoso

Se han levantado dos estaciones geo-mecánicas en el talud sur del cerro. Con losdatos obtenidos se ha llevado a cabo unarepresentación estereográfica de los planosy polos medidos (Fig. 2). En total se han re-conocido cuatro juegos de planos presen-tes en el talud investigado: S0, J1 y J2, J3 y J4.Constituyen los planos de debilidad princi-pales, los cuales, al interferir en el espacio,producen la individualización de bloques ro-cosos.

El primero de ellos corresponde con laestratificación (S0) con una dirección de bu-zamiento 356º (±1º) y un buzamiento entre25º y 31º. La familia de juntas J1 y J2 sonplanos conjugados de buzamiento práctica-mente subvertical (entre 74º y 89º) y direc-ciones de buzamiento medio de 103º paralas juntas J1 y 291º para las J2. El juego defracturas J3 es el que conforma el talud na-tural del escarpe. Su inclinación varía deunos puntos a otros de tal forma que en laszonas con menos pendiente el buzamientomedido ha sido de 58ºS, superando los 80ºSen la mayoría del talud. Su orientación esprácticamente E-W (dirección de buza-miento 190 ±2º). El grupo de juntas deno-minado J4, tiene una persistencia menordentro del macizo rocoso. Su continuidad ydesarrollo es muy limitado, con planos demenos de 10 m de longitud y espaciadosmuy variables (de menos de 1 m hasta másde 10 m, no intersectando ninguna discon-tinuidad). La orientación de la dirección debuzamiento es de 300º y con su buza-miento variable entre 39ºNW y 80ºNW.

El índice volumétrico de juntas, Jv obte-nido ha sido 45 para los gabros verdosos yde 13 a 17 en el resto de materiales.

La abertura de las discontinuidadesvaría en función de la familia analizada y,

sobre todo, desde la superficie hacia el in-terior. Así, en los planos de estratificaciónvaría desde 200 mm hasta menos de 0.1mm en los primeros 20 o 30 cm desde lasuperficie del terreno. El mismo hechoacaece en el resto de familias de planos,aunque en éstos las aberturas sólo llegan aestar cerradas 0.1 mm.

El relleno de las discontinuidades estáconstituido por capas de calcita, aunque enlas zonas con vegetación cercana hay pe-queñas zonas de discontinuidades rellenascon limos y gravas rojizas. El espesor deestas capas de calcita varía entre 0.1 y 200mm pudiendo haber zonas con un engrosa-miento del mismo y superar los 2 cm. Su du-reza varía según el grado de alteraciónentre roca moderadamente dura y roca muydura.

No hay filtraciones en el macizo. Sola-mente se produce una circulación de aguade lluvia a través de los planos de debilidadproduciendo una ligera precipitación de óxi-dos de hierro y manganeso que originaleves pátinas de tonos marrones. Este hechoes más patente en las zonas inferiores delcerro, allí donde la pendiente del terreno esmenor. No afecta a la zona de rocas carbo-natadas.

La alteración de las rocas se puede cla-sificar en grados del I (menos alterados) alV o VI (más alteradas) según la clasificaciónde la Sociedad Internacional de Mecánicade Rocas (ISRM, 1978), habiendo determi-nado que el grado de alteración del macizoes tipo II, levemente meteorizado.

A partir de los datos de la Tabla I, el ma-cizo rocoso ha sido clasificado como Bueno(Tipo II), según su RMR básico, rock massrating, (Beniawski, 1989). Se trata de unmacizo rocoso duro, relativamente pocofracturado, sin filtraciones de importancia ydébilmente meteorizado (González de Va-llejo et al., 2002). El valor corresponde alRMR básico calculado a partir de funcionescontinuas (Sen y Sadagah, 2003; Tomás etal., 2004a,b, 2006), que tiene la ventaja deeliminar las posibles variaciones debidas ala subjetividad del observador.

A partir del RMR básico se estima el ín-dice SMR (Slope Mass Rating; Romana,1985), que define unos factores de ajustepor orientación de las discontinuidades ysegún el tipo de excavación que se realizaráo si se trata de un talud natural. Se utiliza-ron para su determinación las expresionesajustadas por Tomás et al. (2006) parapoder ser calculadas mediante funciones

Fig. 2.- Diagramas de planos y polos de las es-taciones geomecánicas 1 (A) y 2 (B).

Fig. 2.- Diagrams of planes and poles of geo-mechanical stations 1 (A) and 2 (B).

continuas. Los valores calculados han sidode 67 puntos para una rotura por vuelco,que equivaldría a una clase de estabilidadbuena tipo II, y entre 37 y 67 para roturaplanar (Tabla II). Estos datos no son desde-ñables ya que la zona estudiada se encuen-tra ubicada en una zona de riesgo sísmicocon una aceleración sísmica básica ab =0.15g (NCSE-02).

Propiedad Resultadomedido

Resistencia acompresión simple 105 MPa

RQD 76Separación entre juntas 0,53 mEstado de las juntas: Persistente aContinuidad SubpersistenteApertura 2– 12 mm

Rugosa - Ligera-Rugosidad y relleno mente rugosa.

Relleno duroMeteorización Ligeramente alteradaFlujo de agua en lasjuntas Seco

RMR básico 67

Tabla I. Valoración de parámetros para la clasi-ficación RMR básico.

Table I.Values used in basic RMR classification.

Análisis cinemático deestabilidad

Los diferentes tipos de rotura estaráncondicionados por las características defracturación del macizo rocoso, es decir, laorientación, tipo y características de las dis-continuidades, y el grado de rotura y dis-gregación del mismo (Beniawski, 1989). Eneste caso, al tratarse de un macizo rocosoduro, la situación de los planos de rotura es-tará determinada por las discontinuidades.

La orientación del plano del talud res-pecto a la de cada discontinuidad indicaque no se produciría rotura de tipo planaral no cumplirse las condiciones para quese produzca: a) la discontinuidad ha deaflorar en la superficie del talud y debepenetrar en el talud individualizando un

bloque, siendo el ángulo del talud mayorque el del buzamiento de las discontinui-dades; b) la dirección del plano ha de sersubparalelo al talud y c) el buzamiento dela discontinuidad ha de ser mayor que suángulo de rozamiento interno. Tampoco seproduciría rotura por cuña ya que las lí-neas de intersección entre los distintosplanos inclinan en sentido opuesto altalud. Este hecho no se cumple cuando lapendiente del talud supera al buzamientodel juego de discontinuidades J3 y existealgún descalce debido a heterogeneida-des litológicas favorecida por la familia S0(Fig. 1 C).

Discontinuidad SMR SMRplanar vuelco

S0 41 67J1 67 67J2 65 67J3 38 67J4 37 67

Tabla II. Valor calculado del SMR para roturaplana y por vuelco.

Table II. Calculated SMR values for planar andtoppling failure.

Conclusiones

El cerro de Monteagudo está formadopor una serie de materiales metamórficos yvolcánicos que, de techo a muro son: es-quistos y calcoesquistos con intercalacionesde gabros y por encima unas calizas dolo-mitizadas. Éstas últimas conforman un re-lieve abrupto en el que se han descrito cua-tro familias de discontinuidades cuyo estu-dio ha permitido conocer que el tipo de ro-tura más probable será por cuña. Según lasclases de estabilidad definidas por Romana(1985), para los valores de SMR obtenidos,no es probable la ocurrencia de roturas pla-nas aunque pudieran producirse esporádi-camente desprendimientos por rotura encuña, como así ha sido puesto de mani-fiesto.

Una futura investigación debería cen-trarse en estudiar la trayectoria de una hi-potética caída de bloques para un posteriordiseño de medidas correctoras o de con-tención.

Agradecimientos

Se agradece al Dr. Iván Martín Rojas porsus comentarios sobre la geología del aflo-ramiento y a un revisor anónimo por sus co-mentarios.

Referencias

Alonso-Chaves, J.M., García-Navarro, E., Cama-cho, M.A. y Mantero, E.Mª. (2008). Geoga-ceta 44, 43-46.

Bieniawski, Z.T. (1989). Engineering Rock MassClassification. Wiley, Chichester, 251 p.

González de Vallejo, L.I., Ferrer, M., Ortuño, L. yOteo, C. (2002). Ingeniería Geológica. Ed. Pe-arson, Madrid, 744 p.

ISRM (1978). International Journal of Rock Me-chanics and Mining Sciences. 15, 319–368.

Martín-Rojas, I., Estévez, A., Martín-Martín, M.,Delgado, F. y García-Tortosa, F.J. (2007). Jour-nal of Iberian Geology 33. 311-318

NCSE-02 (2002). Norma de construcción Sismo-resistente. Real Decreto 977/2002, 27 deseptiembre. 244 p.

Romana, M. (1985). En: International Sympo-sium of the role of rock mechanics ISRM Pro-ceedings, 49-53.

Sen, Z. y Sadagah, H. (2003). Engineering Geol-ogy 67, 269-280

Tomás, R., Cuenca, A. y Delgado, J. (2004a). In-geniería Civil 133, 89-100.

Tomás, R., Cuenca, A. y Delgado, J. (2004b). In-geniería Civil 134, 17-24.

Tomás, R., Cano, M., Cañaveras, J.C., Cuenca,A.,Delgado, J., Estévez, A. y Pina, J.A. (2006).Revista de la Sociedad Geológica 19, 87-97.

Tomás, R., Herrera, G., Delgado, J., López-Sán-chez, J.M., Mallorquí, J.J. y Mulas, J. (2010).Engineering Geology 111, 19-30.

Vera, J.A. (Ed.) (2004). Geologia de España. SGE-IGME, Madrid, 890 p.

GEOGACETA, 54, 2013 A. Mira, A. Alcántara y F. Gutiérrez

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