UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMACFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

MECANICA DE ROCAS

PRACTICA 06: ENSAYO DE CARGA PUNTUAL.

DOCENTE : ING. WILBER ROBLES DEZA.

ALUMNO : CLETO ALARCON ROBLES

CODIGO : 071105

ABANCAY-APURIMACOBJETIVO

La finalidad de este ensayo es determinar la resistencia a la compresión simple de la roca de una forma simple, pudiéndose realizar en el campo. En este ensayo se rompen trozos de testigo o rocas de forma irregular aplicando la carga entre dos piezas cónicas con puntas esféricas.El ensayo de la carga puntual debe ser entendido como un método indicativo para la roca, que proporciona una evaluación aproximada de la resistencia a los esfuerzos de especímenes de roca, que puede ser empleado para la clasificación de las rocas de acuerdo a su resistencia. Con el objetivo de determinar el índice de resistencia a la carga puntual (Compresión Franklin y, tracción Louis).

EQUIPO:

APARATO DE CARGA CONCENTRADA

Acepta tamaños de muestra hasta 101.6 mm (4 pulg) de diámetro. La presión es indicada directamente en dos cuadrantes de gran

diámetro. Protección de sobrecarga del indicador de goma alta. Práctico maletín para facilitar su trasporte.

La resistencia de una roca se puede determinar rápidamente en el campo mediante el aparato de Carga Concentrada utilizando muestras de núcleo o de terrenos irregulares.El bastidor, el gato de carga y los indicadores componen una unidad integral montada sobre la base de la caja de transporte. Se pueden aplicar presiones de cargas de hasta 55 KN (13000 lbf) sobre especímenes de hasta 101.6 mm (4 pulg.) de diámetro. Una escala montada sobre el bastidor proporciona la información referente al diámetro de la muestra que se utiliza para los cálculos del índice de resistencia a la carga concentrada, el Aparato de Carga Concentrada se suministra montado y listo para su puesta en servicio, incluyendo dos anteojos resistentes homógrafo y gráfico de corrección.

EQUIPO DE PROTECCION PERSONAL.

Guantes, casco, lentes, zapatos de seguridad, chaleco, refractante.

ETAPAS DE TRABAJO.

a.- preparación de testigob.- Ensayo de la carga y lectura.c.- Llenar planilla de carga puntual

RIESGOS POTENCIALES.

Cortes en la mano, evitar golpes por salto de partículas del testigo al momento de la ruptura.

Deterioro y alergias en las manos, por efecto de aditivos y lavado continuo de muestras.

Afección visual y de la piel por exposición prolongada a rayos solares en el campo.

Fatiga física y mental (stress). Proyección de fragmentos de roca en la ruptura.

PROCEDIMIENTO DE ENSA YO

A) CLASIFICACION DE LAS ROCAS.

Las rocas al ser clasificadas deben ser primero divididas en unidades, cada unidad es considerada de acuerdo a una inspección preliminar de tal forma que sean similares litológicamente o que tengan una resistencia similar. La muestra obtenida corresponde a una corrida, de cada 5 metros, de perforación diamantina, son de forma cilíndrica.

B) ENSAYO DIAMETRAL.

Los testigos cilíndricos, obtenidos a partir de perforaciones diamantinas, deben tener una relación longitud/diámetro mayor que 1.4. Es preferible realizar por lo menos 10 ensayos, dependiendo de la calidad de testigos disponible y de la uniformidad de la roca en la muestra. El espécimen es insertado en la máquina de ensayo y las platinas cerradas de forma que hagan contacto en ambos lados de su diámetro, asegurándose que la distancia L entre el punto de contacto y la cara libre más cercana sea por lo menos 0.70. Donde D, es el diámetro del testigo. La distancia D se registra en la planilla de índice de carga puntual y la carga se incrementa progresivamente hasta que el espécimen rompa. La carga de ruptura es registrada y el procedimiento se repite para el resto de especímenes de muestra.

C) ENSAYO AXIAL.

Para el ensayo se debe emplear especímenes obtenidos a partir de sondajes diamantinos, de relación L/D de 1.1 0.05, en caso se obtiene especímenes con una tolerancia de 1.1 0.04 se puede obtener resultados satisfactorio que pueden ser empleados corrigiendo el valor del índice obtenido (Is) por un factor (F), es decir.

iI= Is*FSe requiere un espécimen de la corrida de 5.00mts, con características que haya salido de la muestra del ensayo diametral. El espécimen es introducido en la máquina de ensayo, se registra la longitud axial que es observada en la regla, luego se aplica la carga y se incrementa hasta que falle el espécimen, la carga de falla P, es registrado en la pantalla de carga puntual así como el tipo de roca, diámetro de ruptura D’ y tipo de fractura; el procedimiento se repite para todos los ensayos.

CALCULOS DE CARGA PUNTUAL.

INDICE DE RESISTENCIA A LA CARGA PUNTUAL (IS)

El índice se calcula por la siguiente relación:

IS = P/D2 Donde:

P = Fuerza aplicada o carga de falla, KN.D = Distancia entre los dos puntas cónicas en el momento de rotura, mm.

La relación entre Is y c, según Bieniaswski, viene dada por:c = 23 Is. Con Testigo de 50mm de diámetro para roca dura. c = 18 Is. Para roca blanda. Is > 10kg/cm2, este índice pierde su validez.

Para obtener valores confiables de Is, es mejor utilizar ensayos diametrales en testigos cercanos a 50 mm – la corrección por tamaño es:

F = (D/50) 0.45

Para testigos de diámetro cerrado a los 50 mm es posible utilizar

F = (D/50) 0.5

Si los ensayos se realizan sobre bloques o pedazos irregulares de roca, el índice a la resistencia e la compresión simple de roca se le calcula

Is = P/Wd

D

l

DDe

(b)0.3W<D>W

(a)L>0.5D Testigo equivalente

W

D

LW

De

CL>0.5D

0.3<D>W

Testigo equivalente

L

(d)L>0.5D

D

W2

W1

De

0.3W<D>D

Testigo equivalente

0.3W<D>W

W= W1 +W2/2

4.5 cm 5 cm

5.5 cm

FORMATO DEL ÍNDICE DE CARGA PUNTUAL

Nº

MUEST

RA

Profundi

dad de

taladro

(m)

TIPO DE ROCA DIRE

C. DE

LA

CAR

G.

D/A

GEOMETRIA. DE LA

MUESTRA

FUERZA

APLICAD

A (KN)

D’

RUPTURA

(mm)

TIPODE

FRACTU

RA

σc

W (mm) D (mm)

1 Supef. caliza 0.0525 0.045 6.32 5 E 48152.38

0

Dirección de la carga D = diametralA = axial

Tipo de fracturaM = matriz (roca intacta)E = estructural (ya tiene fractura)F = fracturado

CÁLCULOS DE CARGA PUNTUAL: Las cargas puntuales son axiales.

Índice de resistencia a la carga puntual (Is)

Is = P/WD

Dónde: P= Fuerza aplicada o carga de falla, KND= Distancia entre los dos puntos cónicos en el momento de ruptura (mm)W= Longitud promedio de las muestras irregulares.

MUESTRA Nº 01: Caliza (poco alterada, masiva irregular compacta)

Is = P/WD: P = 6.32 KND = 4.5 cm x 1 m = 0.045 m.

100 cm

W = W 1+W 2

2

W = 5+5.5

2W = 5.25 cm x 1 m = 0.0525 m.

100 cm

Is = 6.32 KN Is = 2675.132 KN/m2

(0.045 x 0.0525)

Luego el c según Bienaswski, viene dada por:

c = 18 x Is ; para una roca dura de granodiorita según la fuerza aplicada en el ensayo

c = 18 (2675.132 KPa)

c = 48152.380 KPa.

CONCLUSIONES:

Se realizó el ensayo de carga puntual axial en cuerpos irregulares casi cúbicos.

Este tipo de ensayo nos permitió poder determinar la resistencia de la compresión cuando la roca es sometida a ciertas cargas

Para el cálculo de la resistencia se empleó el diámetro de rotura y la longitud de promedio de la muestra ensayada.

Los cuerpos de prueba empleados han sido irregulares y de la superficie.

La resistencia de la compreson de muestra de roca analizada es de 48152.380 KPa.