criterio de barton



Revisión de las capacidades predictivas de modelos JRC-JCS en Ingeniería práctica.
N. Barton & S. Bandis.
La base de datos usada en el desarrollo del modelo de junta de Barton Bandis es revisada. Se demuestra como las muestras de inclinación para obtener JRC son extrapoladas en términos de esfuerzos y tamaños de muestra. Mediciones de campo de JRC son mostradas así como las relaciones conJr en el sistema Q son desarrolladas. Modelos constitutivos de esfuerzo cortante-desplazamiento, dilatación y cortante reversible son también descritos.
1. Introducción.
El JRC-JCS o modelo de junta Barton Bandis comenzó discretamente hace unos 20 años como un medio para describir el esfuerzo cortante pico de más de 200 fracturas de tensión artificiales. Estas fueron desarrolladas con unaguillotina en varios materiales modelo débiles, los cuales tenían esfuerzos de compresión no confinada (σc) tan bajo como 0.5 MPa.
Graficas lineales de ángulo de fricción pico (contra ángulo de dilatación pico (dn) indicado en la siguiente expresión:

Fue encontrado que el ángulo de dilatación pico era proporcional al logaritmo de la relación :

Por eliminación, la siguiente formula fue obtenidaPor tanto, la primera forma del modelo JRC-JCS fue en realidad el modelo “20-𝜎c” donde el coeficiente de rugosidad (JRC) fue igual a 20 para estas fracturas de tensión ásperas. La resistencia de la pared de la junta (JCS) era igual a 𝜎c (resistencia a la compresión sin confinar). La forma original de la ecuación es por lo tanto perfectamente consistente con la ecuación de hoy en día:

Yrepresentan los 3 valores límite de los tres parámetros de entrada p.e.
JRC= 20 (juntas más ásperas posibles sin medidas reales).
JCS= 𝜎c (menos posible el grado de meteorización p.e. fracturas recientes)
φr= φb (fracturas recientes sin intemperizar con ángulos de fricción en el rango 28.5 a 31.5°)
Adicionalmente, el tamaño pequeño de las muestras (60 mm de longitud) significa que ambos JRC y JCSverdaderamente fueron parámetros de escala de laboratorio y hoy en día serían dados los subíndices JRC0 y JCS0 (Barton et al. (1985)) para distinguirlos de la escala corregida, los valores de la escala completa JRCn y JCSn.
2. Resistencia pico de junta y su predicción.
La fig. 1 ilustra el resultado de pruebas de corte directo, en 130 juntas rocosas, reportadas por Barton y Choubey (1977). Ochotipo de rocas fueron representadas. Las estadísticas para JRC, JCS y φr están dadas en la fig. 2
Los valores medios de estos parámetros
JRC= 8.9 JCS= 92 MPa φr=28°
Fueron usados como parámetros de entrada para obtener la envolvente central de esfuerzo en fig. 1. Un aspecto central de este estudio fue el descubrimiento del peso propio en la prueba de inclinación.

Como la ilustradaen la fig.3 podría ser usada para predecir el esfuerzo cortante pico. Basado en las pruebas de inclinación de las 57 muestras de junta con JRC≤ 8, un valor medio del ángulo de fricción pico de 40.3° fue predecido por las 57 pruebas de corte directo que siguieron la prueba de inclinación. El valor medio medido fue de 40.5° un 0.2° de error.
La inclinación muestreada en las juntas generalmentealcanza la falla cuando el esfuerzo normal es tan bajo como 0.001 MPa. Notablemente, la ecuación 4 da una razonable estimación del ángulo de fricción pico hasta niveles de esfuerzo cercanos a cinco órdenes de magnitud más alta.
En niveles de esfuerzo aproximados al nivel de σc o (JCS), sustitución del esfuerzo confinante (σ1-σ3) en ecuación 4 en lugar de 𝜎c o (JCS) da un muy buen ajuste para elesfuerzo cortante de fallas recientes.
Las asperezas desarrollan aparentemente mayor fuerza debido a que incrementaron su confinamiento con las mayores áreas de contacto (Barton, 1976).

La forma logarítmica de las ecuaciones 4 y 5 significa que el ángulo de fricción pico incrementa por grados de JRC para cada orden de reducción de magnitud en el esfuerzo normal.
La tabla 1 ilustra esto con...