geotecnia I

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GEOTECNIA I 
Año Académico 2023-2024
Dr. Lorenzo Borselli
Instituto de Geología
Fac. De Ingeniería, UASLP
lborselli@gmail.com
www.lorenzo-borselli.eu
mailto:lborselli@gmail.com
http://www.lorenzo-borselli.eu/
Parte II 
Clasificación ingenieril 
de los suelos y de los 
macizos rocosos
Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update 14-09-2023
Objetivo de las clasificaciones ingenieril de los 
Geomateriales:
• Desarrollar una forma sistemática de describir, 
caracterizar y clasificar los geomateriales
• Agrupar geomateriales de características y 
propiedades geotécnicas similares.
• Correlaciones entre categorías de clasificación 
y propiedades geotécnicas relevantes.
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A) Clasificaciones de los Suelos
Foto: Hoyos Patiño 2006
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Clasificaciones de los Suelos
Hay dos sistemas de clasificación de suelos de uso común para 
propósitos de ingeniería. 1) el Sistema Unificado de Clasificación del 
suelo (SUCS o USCS) que se utiliza para casi todos los trabajos de 
ingeniería geotécnica; 2) el sistema de clasificación AASHTO que se 
usa por la construcción de carreteras y terraplenes. 
Ambos sistemas utilizan los resultados del análisis granulométrico y 
la determinación de los límites de Atterberg ( LL, LP, IP) para 
determinar la clasificación del suelo. 
Las fracciones texturales del suelo son: grava, arena, limo, 
arcilla. A un suelo que comprende uno o más de estos 
componentes se le da un nombre descriptivo y una designación que 
consta de letras o números y letras. Estas letras dependen de las 
proporciones relativas de los componentes y de las características 
de plasticidad del suelo.
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Arcilla Limo Arena Bloques
75
mm
4.75
mm
0.075
mm
Grava
0.002
mm
Mas finos Mas grueso
Fracción gruesa Fracción fina 
Clasificación USCS(separación en componente fina y gruesa.) 
Diametro
de los granos 
Diametro
de los granos 
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El sistema de clasificación USCS o SUCS 
El Sistema Unificado de Clasificación del suelo (USCS o SUCS) se 
basa en el sistema de clasificación desarrollado por Casagrande durante 
la Segunda Guerra Mundial. Con algunas modificaciones fue aprobado 
conjuntamente por varias agencias de gobierno de los EE.UU. en 1952. 
Refinamientos adicionales fueron hechas y actualmente está 
estandarizado como la norma ASTM D 2487-93. 
Se utiliza en los EE.UU. y gran parte del mundo para trabajos 
geotécnicos que no sean los caminos y carreteras.
los suelos de un sistema unificado se designan por un símbolo de dos 
letras: el primero considera que el principal componente de la tierra, y 
la segunda describe informaciónes de la curva granulometrica o 
características de plasticidad. 
Por ejemplo: la arena pobremente graduada se denomina SP y arcilla 
con baja plasticidad es CL. 
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SUCS – UCS: se utilizan los símbolos de cinco letras: 
G por grava (gravel)
S por arena (sand)
M por limo (silt)
C por arcilla (clay)
O por suelos organico (organic soil)
P for turba (peat soils)
Regla n. 1 
Si menor del 50% del suelo pasa la malla No. 200 (0.075 mm), el suelo es de 
grano grueso, y la primera letra será G o S;
Regla. 2 
si más del 50% pasa la malla No. 200(0.075 mm), el suelo es de grano fino y 
la primera letra será M o C
Regla n. 3 
Arenas y gravas limpias (con menos del 5% que pasa la malla No. 200): se les da una 
segunda letra P si están mal graduadas o W si bien graduadas. Arenas y gravas, con 
más de 12% en peso que pasa la malla No. 200: se les da una segunda letra M si son 
limosas o C, si son arcillosos. 
Arenas y gravas que tienen entre 5 y 12%: se dan clasificaciones dual como SP-SM. 
Limos, arcillas y suelos orgánicos se les da la segunda letra H o L para designar a la 
plasticidad de alta o baja.
Las normas específicas para la clasificación se describen detalladamente en la norma 
ASTM D 2487 (se vea también la sucesiva imagen..)
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Segunda letraPrimera letra
Símbolos que se usan en el sistema SUCS
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Suelos finos – Carta de Casagrande – con y características de plasticidad 
Limos, arcillas y suelos orgánicos se les da la segunda letra H o L para indicar la 
plasticidad alta (H) o baja (L) dependiendo si el valor de LL es >=50% o <50%
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Grafico de clasificación de suelos finos (en ingles) 
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Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update 14-09-2023
Grafico de clasificación de suelos finos - ORGANICOS (en ingles) 
Se indican como Suelos orgánicos de grano fino en 
el USCS cuando el límite líquido LL del suelo 
secado en horno (24h a 105°C) es inferior al 75 
por ciento del límite líquido del suelo no secado 
en horno 
75.0
Hornoen secado No
Hornoen secado 
LL
LL
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Grafo de clasificación de suelos finos y orgánicos
Se indican como Suelos orgánicos de grano fino en 
el USCS cuando el límite líquido LL del suelo 
secado en horno (24h a 105°C) es inferior al 75 
por ciento del límite líquido del suelo no secado 
en horno 
75.0
Hornoen secado No
Hornoen secado 
LL
LL
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Suelos gruesos : menor del 50% de suelo pasa la malla No. 200 (0.075 mm) 
10
60
D
D
Cu =
El coeficiente de 
uniformidad Cu
( )
1060
2
30
DD
D
Cc =
EL coeficiente 
de curvatura 
Cc
100
50
0
Distribución cumulada % en masa pasante a dato tamizado d en mm
D60D30D10
Log d (in mm)
60%
30%
(%)
10%
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Ejemplo de distribución granulométrica de suelos gruesos
Como Ejercicio: calcular Cc y Cu de los diferentes suelos….
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Grafico de clasificación de suelos gruesos (en ingles) 
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Grafico de clasificación de suelos gruesos 
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FI
N
O
S
G
R
U
ES
O
S
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FI
N
O
S
G
R
U
ES
O
S
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Ejemplo resuelto 1 
Clasificar el suelo de la muestra D que tiene estos valores de propiedad índice : 
LL=55, IP=32
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Ejemplo 1 
LL=55, IP=32
Arriba de linea A
In
d
ic
e 
p
la
st
ic
o
 (
IP
)
( LL )
OH
Alta 
plasticidad
Baja
plasticidad
% finos <0.075 mm = 72%
28 % fracción gruesa
Fracion gruesa 
28% arena
0% grava
Clasificación: CH (arcilla densa con arena, con alta plasticidad)
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Ejemplo resuelto 2 
Clasificar el suelo de la muestra A que tiene esto valores de propiedad 
índice : LL=25, IP=10
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Ejemplo 2 
LL=25, IP=10
abajo de línea A
In
d
ic
e 
pla
st
ic
o
 (
IP
)
( LL )
OH
Alta 
plasticidad
Baja
plasticidad
% finos <0.075 mm = 48%
52 % fracción gruesa
Fracción gruesa 
46% arena
6% grava
Clasificación: SC (arena arcillosa, con baja plasticidad)
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Muestra 1
(LL= 22 ; IP=8) 
Muestra 2
(LL= 28 ; IP 15) 
Ejercicio propuesto 1 
Clasificar e suelo de las 
muestras 1 y 2
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Muestra 3
(LL= 45 ; IP 20) 
Ejercicio propuesto 2 
Clasificar el suelo de la 
muestra 3
IMPORTANTE: para ejercicios adicionales .. estudiar y ver ejercicios en el 
capitulo 5 de Das & Sobhan (Principles of Geotechnical Engineering) 
(2018). (exemplos 5.7, 5.8, 5.9)
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B) Clasificaciones de los macizos rocosos
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Propiedades que influyen en el comportamiento mecánico de 
un macizo rocoso:
Da: 
http://lmrwww.epfl.ch/en/.../Rock.../ENS_080312_EN_JZ_Notes_Chapter_6.pdf
Parámetros discontinuidades 
• Numero de discontinuidades
• Orientación 
• Espaciado
• Abertura 
• Rugosidad 
• Alteración (intemperismo)
Parámetros del material 
• Resistencia a la 
compresión
• Modulo de 
elasticidad (o 
deformación)
Condiciones en 
alrededor
• Flujo de agua y 
presión de agua
• Presión geostatica en 
sitio (stress)
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Distribución de tamaño de bloques en un macizo rocoso 
Discontinuidades y términos técnicos… 
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González de Vallejo, L. I., Ferrer, M., Ortuño, L., & Oteo, C. A. R. L. O. S. (2002). 
Ingeniería geológica.
Distribución de tamaño de bloques en un macizo rocoso 
Discontinuidades y escala de medición 
Las frecuencia de discontinuidad tienes una grande 
efecto en la características mecánica y hidráulica de un 
macizo rocoso
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FERRER, Mercedes; DE VALLEJO, Luis I. González (ed.). Manual de campo para la 
descripción y caracterización de macizos rocosos en afloramientos. Instituto 
Tecnológico Geominero de España, 1999.
González de Vallejo, L. I., Ferrer, M., Ortuño, L., & Oteo, C. A. R. L. O. S. (2002). 
Ingeniería geológica.
Ferrer et al. 1999
Ferrer et al. 1999
Distribución de tamaño de bloques en un macizo rocoso 
Unas de las características mas importante es la medición de frecuencia de la 
discontinuidad y esto está relacionados inmediatamente a la dimensión de 
bloque de rocas intacta.
Generalmente hay varias familias de discontinuidades: 
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Ferrer et al. 1999
Distribución de tamaño de bloques en un macizo rocoso 
Familias de discontinuidad: 
Afloramiento con 3 
familias principales 
de discontinuidad 
1
2
3
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Ferrer et al. 1999
González de Vallejo, L. I., Ferrer, M., Ortuño, L., & Oteo, C. A. R. L. O. S. (2002). 
Ingeniería geológica.
Modelo de clasificaciones que vamos a tratar:
• RMR (rock mass rating, Beniawski (1989)
• GSI (Geological Strenght Index , Hoek 1994, 2002, 2006)
Modelo RMR
RMR= suma de puntuación de 5 factores que son 
los parámetros base la clasificación : 
Nota bien: La suma de estos factores es entre 0 y 100
• Resistencia a compresión simple de la roca intacta
• RQD
• Espaciado de las discontinuidades
• Condición de las discontinuidades (continuidad , rugosidad y 
alteración) 
• Condiciones de agua subterránea
• Orientación de las discontinuidades
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Clasificacion final RMR y propriedades mecanicas promedia
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Da:
http://lmrwww.epfl.ch/en/.../Rock.../ENS_08031
2_EN_JZ_Notes_Chapter_6.pdf
Tablas de clasificación 
RMR (en ingles)
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Dos ejemplos de aplicación 
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RMR Ejemplo 1
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Ferrer et al. 1999 Ferrer et al. 1999
RMR Ejemplo 2
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Ferrer et al. 1999 Ferrer et al. 1999
RMR Ejemplo 3
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Ferrer et al. 1999 Ferrer et al. 1999
Em = 10(RMR − 10) / 40
Correlación …. simplificada 
El RMR está correlacionado empíricamente con el 
módulo de deformación del macizo rocoso - Em:
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Correlación 
estadística mas 
precisa 
El RMR está 
correlacionado 
empíricamente 
con el módulo de 
deformación del 
macizo rocoso 
Em (roca intacta 
y discontinuidad )
Por RMR>55 (de 
media a alta 
calidad 
En este caso se 
considera el 
modulo de 
elasticidad de la 
roca intacta
http://en.wikipedia.org/wiki/Rock_mass_rating
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http://en.wikipedia.org/wiki/Rock_mass_rating
Ejercicio propuesto 3: calcular el índice RMR 
usando las tablas RMR de clasificación:
• Resistencia a compresión simple = 65 MPa
• RQD=41%
• Longitud promedia discontinuidad =3.0 m
• Espaciado promedio discontinuidad =0.05 m
• Discontinuidad continuas y abertura 1-5 mm
• Discontinuidad Muy rugosa
• Relleno blando
• Discontinuidad. Muy alterada
• Flujo de agua 50 l/min
Sugerencia: para ejercicios adicionales 
.. estudiar y ver ejemplos en el capitulo 
12 (Hudson & Harrison 1997) (en las 
secciones 12.1 y 12.4)
Y Hunt (2007), capitulo 1 (secciones 
1.2.6 y 1.2.7)
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Clasificación GSI (Hoek, 1994; Hoek et al. 1995;Hoek et al. 2002)
El GSI es un sistema para la estimación de las propiedades 
geomecánicas del macizo rocoso a partir de observaciones 
geológicas de campo.
Las observaciones de campo miran a la apariencia del macizo a nivel 
de estructura y a nivel de condición de la superficies de 
discontinuidad.
A nivel de estructura se tiene en cuenta el nivel de alteración que 
sufren las rocas, la discontinuidades, la alteración y así la resistencia 
a la compresión uniaxial (UCS) . Para las condiciones de la superficie, 
se tiene en cuenta si esta ésta alterada. Si considera también si he 
sufrido disturbo mecánico (excavación mecánica , acción de 
explosivos etc.) 
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Pagina web con software para la clasificación GSI:
ORMAS 1.0 - http://www.roozbehgm.com/codes/ormas/ormas.html
http://www.roozbehgm.com/codes/ormas/ormas.html
Parametro 
GSI
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Ferrer et al. 1999
Ferrer et al. 1999
Parametro GSI por formaciones geologicas en facies de flysh
( Facies turbiditica con estratos alternos ad es. de arenisca y lutite..) 
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Pagina web con software para la clasificación GSI:
ORMAS 1.0 http://www.roozbehgm.com/codes/ormas/ormas.htmlhttp://www.roozbehgm.com/codes/ormas/ormas.html
da Russo. (2009)
GSI da volume 
promedio Vb
de los bloques
Y index Jc
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da Russo. (2009)
GSI da volume 
promedio Vb
de los bloques
Y index Jc
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*
JL
Jc JR
JA
=
da Cai & Kaiser (2006)
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Ferrer et al. 1999 Ferrer et al. 1999
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Ferrer et al. 1999 Ferrer et al. 1999
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Ferrer et al. 1999 Ferrer et al. 1999
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Modulo de deformación a nivel de macizo rocoso según las varias clasificaciones 
Granodoriorite
muy alterada
Motozintla – CHIAPAS 
Mexico, 2003
GSI 35
1 m
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da Russo. (2009)
GSI da volume 
promedio Vb
de los bloques
Y index Jc
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Vol promedio
Vb= 10000 cm3
Jc = 0.7-0.6
Contacto tectonico graniti /micascisti
Breccia di falla
GSI = 15
1 m
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Tonalite roca ignea
muy resistente 
Pero muy fracturada
GSI= 45
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Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update 14-09-2023
da Russo. (2009)
GSI da volume 
promedio Vb
de los bloques
Y index Jc
Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update 14-09-2023
Vol promedio
Vb= 50000-15000 cm3
Jc = 1.0-0.4
Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update 14-09-2023
Software QuickRMR (Freeware) : https://jkundu.com/quickrmr
Links con mas detalles acerca el sistema de clasificación GSI:
Geological Strength Index - an overview | ScienceDirect Topics
Geotechnical classification of weak and complex rock masses
The-GSI-Applications-and-Limitations.pdf - Rocscience
https://jkundu.com/quickrmr
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/geological-strength-index
https://www.cfms-sols.org/sites/default/files/journee-20210318/Marinos-Geotechnical%20Classification%20of%20Weak%20and%20Complex%20Rock%20Masses_GSI.pdf
https://static.rocscience.cloud/assets/resources/learning/hoek/2005-The-GSI-Applications-and-Limitations.pdf
GSI= 45
Matriz fina cementada
bloques
GSI=??
Block and ash flow deposit
Volcan Tacanà Chiapas :
Depositos volcanoclastico
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C) Identificación de suelos en campo
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Método determinación rápida del contenido de arena, arcilla y limo del suelo 
Material necesario:
Un puñado de tierra seca.
Un poco de agua.
Forma de hacerlo:
a) Toma la cantidad de tierra que cabe en el puño y desmenúzala con un cuchillo o espátula
b) Añade muy poco a poco agua, amasándola simultáneamente con la espátula o cuchillo, hasta llegar al punto 
de adherencia o pegasidad, (no debe tener exceso de agua)
c) Con las manos intenta hacer un churro de 3 milímetros de diámetro.
Si esto no es posible la muestra contiene mas de del 80% de arena, no es plástica ni se pega cuando está 
húmeda.
d) Si se han conseguido hacer el cilindro de 3 mm, intenta reducir su diámetro a un 1 mm de diámetro.
Si es imposible crear el de 1 mm la muestra tiene entre un 65 y un 80% de arena.
e) Si se puede crear el cilindro de 1 mm, intenta formar un circulo con el cilindro de 3 mmm y 10 centímetros de 
longitud.
Si el aparecen grietas en la superficie del circulo, la muestra tiene entre un 40 y un 65% de arena.
f) Si se puede crear un anillo de 3 mm es posible, intenta formar un anillo con el de 1 mm. Si el anillo se agrieta, 
la muestra tiene un mas limo que arcilla en caso contrario mas arcilla que limo
g) Si dejamos secar el anillo, en los de arcilla el circulo es mas duro y consistente, y al romperlo no se tiende a 
disgregarse, cosa que si ocurre con los que tienen predominancia de limo Si predomina el limo, es untuosa. Al 
humedecerla no es plástica y cuando se seca no se endurece tanto como la arcilla. La arcilla en seco forma 
agregados muy duros que no se rompen entre el pulgar y el índice. Cuando está húmeda es muy plástica, 
adherente entre los dedos.
Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update 14-09-2023
Método para evaluar la textura de un suelo de una manera 
aproximada: Material didáctico audiovisual:
[1] http://www.youtube.com/watch?v=GWZwbVJCNec&NR=1
[2] https://www.youtube.com/watch?v=fufeaLBLGlk
Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update 14-09-2023
http://www.youtube.com/watch?v=GWZwbVJCNec&NR=1
https://www.youtube.com/watch?v=fufeaLBLGlk
SUCS clasificación sistema de identificación de campo de fracción dominante 
gruesa
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SUCS clasificación sistema de identificación de campo de fracción dominante 
fina
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Ejercicios adicionales
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A: LL=45 , IP =20 D: LL=38,IP =7D: LL=30,IP =9
Clasificar 
los suelos 
A,D y E
Usando 
los 
gráficos en 
las 
dispositiva 
siguientes
http://www.yourarticlelibrary.com/soil/soil-classification-and-identification-with-diagram/45407
http://www.yourarticlelibrary.com/soil/soil-classification-and-identification-with-diagram/45407
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Suelos finos 
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Suelos gruesos
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• UCS=40 Mpa
• RQD=65%
• Espaciado discontinuidad = 0.2 m
• Long discontinuidad : 2 m
• Abertura: 2mm
• Rugosidad: mediamente rugosa
• Relleno: sin relleno
• Alteracion: moderadamente 
alterada
• Agua: completamente seco
RMR= ??
https://www.researchgate.net/profile/Quan_Jiang3/publication/303392918/figure/fig11/
AS:668525127540738@1536400219070/Rock-mass-with-discontinuities.png
0.5 m
Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update 14-09-2023
GSI=?
https://www.researchgate.net/profile/Quan_Jiang3/publication/303392918/figure/fig11/
AS:668525127540738@1536400219070/Rock-mass-with-discontinuities.png
0.5 m
Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update 14-09-2023
http://blogs.agu.org/mountainbeltway/2012/05/
18/friday-fold-bedford-canyon-fm-california/
• UCS=10 Mpa
• RQD=45%
• Espaciado 
discontinuidad = 0.05 
m
• Long discontinuidad : 
<1m
• Abertura: >5mm
• Rugosidad: lisa
• Relleno: blando >5mm
• Alteracion: 
mediamente alterada
• Agua: completamente 
seco
RMR= ??
10 cm 
Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update 14-09-2023
http://blogs.agu.org/mountainbeltway/2012/05/
18/friday-fold-bedford-canyon-fm-california/
GSI=?? 
10 cm 
Geotecnia I (2023/2024) – Docente: Dr. Lorenzo BorselliVersión 2.4 Last update14-09-2023
http://www.rci.rutgers.edu/~schlisch/structureslides/rubblizedbasalt.html
Breccia de falla RMR = Seguramente 
en este caso muy 
difícil da evaluar..
Porque??
GSI=?
http://www.rci.rutgers.edu/~schlisch/structureslides/rubblizedbasalt.html