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Mecánica de Rocas
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Prosecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas
USACH
Preparado por:
Luis A. Quiones Avaria
CURSO MECANICA DE ROCAS I
AO 2012
CAPITULO I
Prosecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas
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MACIZO ROCOSO COMO UN MATERIAL
TIPOS DE MATERIAL Y MODELOS GEOMECNICOS
QU ES LA MECNICA DE ROCAS?
Mecnica de rocas es la ciencia terica y aplicada del comportamiento mecnico de la roca; es la rama de la mecnica relacionada con la respuesta de la roca al campo de esfuerzos de su entorno
(JUUD (1964), Commite on Rock Mechanics of the Geological Society of America)
En la prctica se relaciona ms con el macizo rocoso debido a la escala de los trabajos y proyectos de Ingeniera Civil y Minera. Luego, debe ser entendida como la disciplina que estudia el comportamiento y las propiedades fsicas de macizos rocosos bajo esfuerzos y condiciones de borde especficas.
OBJETIVOS DE LA MECNICA DE ROCAS
Caracterizacin del comportamiento Mecnico de la Roca Intacta, Discontinuidades Geolgicas y Macizo Rocoso.
Anlisis de Esfuerzo, Deformaciones, Energa almacenada para Macizos Rocosos en condiciones estticas y/o dinmicas.
Diseo y evaluacin de estabilidad de excavaciones superficiales y/o subterrneas en el Macizo Rocoso.
INTRODUCCIN
Prosecucin de Estudios Ingeniera
Civil de minasUSACH
EFECTO DE ESCALA
Corresponde al cambio que experimentan las magnitudes de las propiedades de una muestra de roca en la medida que aumenta el volumen o tamao de la misma.
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CAPITULO II
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Un punto
Sin esfuerzos en Z
h/L
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y=FA
y=Nw=PaA
CONVENCIN DE SIGNOS
COMPRESIN POSITIVA
+
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ESFUERZOS DIBIMENSIONALES
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Anlisis de Esfuerzos BidimensionalProsecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas
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Rotacin de EjesProsecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas
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Invariantes de Esfuerzo I1 y I2
Si se suma los esfuerzos se obtiene I1
Multiplicando y sumando se obtiene I2
I1 y I2 son invariantes del esfuerzo en dos dimensiones
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Arreglando:
ESFUERZOS PRINCIPALES
Si
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Cizalle Mximo
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CIRCULO DE MOHR
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oProsecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas
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ESFUERZOS TRIDIMENCIONALES
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xy
z
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lx = cos cos
ly = sen cos
lz = sen
l
N
E
azimut
B
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=ESFUERZOS PRINCIPALES
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ORIENTACIONES PRINCIPALES
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Para las otras orientaciones se reemplaza 2 y 3 en A, B y C
Manteo : Arcseno (z1)Azimut : Arctang (y1/x1) Definido en el cuadrante
y1 (+,-) x1(+,-)
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EJEMPLO PRCTICOEJEMPLO PRCTICO
16.5 16.5 --1.2 1.2 --1.7 1.7
--1.2 10.5 0.2 1.2 10.5 0.2
--1.7 0.2 11.4 1.7 0.2 11.4
xyz == ZZ
X X (E)(E)
Y (N)Y (N)
XXYY
GaleraGalera
0,707 0,707 --0,707 00,707 0
0,707 0,707 00,707 0,707 0
0 0 10 0 1
L =L =
x' -45 0
y' 45 0
z' 0 90
xyzxyz = L = L xyzxyz LLTT14,7 3,0 14,7 3,0 --1,341,34
3,0 12,3 3,0 12,3 --1,061,06
--1,34 1,34 --1.06 11,41.06 11,4
xyzxyz ==
ZZ
X X (E)(E)
Y (N)Y (N)
XX
GaleraGalera
ZZ
XX
11,411,4
14,714,7
14,7 MPa14,7 MPa
11,4Pa11,4Pa
yy
DEFORMACIONES
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CONCEPTOS BASICOS
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DEFORMACIONES BIDIMENCIONALES
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Se aplica a , sen =sen (+90)
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x`= (x +y)+( x-y) cos2 +xysen22 2 2
X`Y` Y
X
y`= (x +y)-( x-y) cos2 -xysen22 2 2
xy`= -( x-y) sen2 +xycos22 2
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DEFORMACIONES TRIDIMENSIONALES
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*[*]= [R][][R]T
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lx = cos cos
ly = sen cos
lz = sen
l
N
E
azimut
B
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=0
DEFORMACIONES PRINCIPALES 1,2 y 3Prosecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas
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CAPITULO III
APLICACIONES DE LA TEORIA ELASTICA
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Razn de Poisson
Modulo de Young
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RELACIONES ESFUERZO VS DEFORMACIN EN ROCASProsecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas
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-
Z,
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=deformacin volumtricaCte. de Lame
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USACHA F
ESFUERZOS INDUCIDOS POR EXCAVACIONES
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ESFUERZOS INDUCIDOS POR EXCAVACIONES
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Ecuaciones de Esfuerzos
Ecuaciones de Deformacin
COORDENADAS POLARES
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ru
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Hoek & Brown
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CAPITULO IV
ESFUERZOS IN-SITU
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Nota: Extrado de informe Evaluacin y Diseo
Frente de Avance, III Panel Mina Ro Blanco (2001),
A. Karzulovic & Asoc. Ltda.
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Nota: Extrado de informe Evaluacin y Diseo
Frente de Avance, III Panel Mina Ro Blanco (2001),
A. Karzulovic & Asoc. Ltda.
MEDICIONES DE ESFUERZOS IN-SITU
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MEDICIONES DE ESFUERZOS
METODOS DE RELAJACION
-METODO USBM
-METODO DOORSTOPPER
-METODO HOLLOW INCLUSION
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Celda USBM
=6
=1,5
METODO USBM
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METODO DOORSTOPPER
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Celda HI
METODO HOLLOW INCLUSION (HI)
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CAPITULO V
RELACIONES CONSTITUTIVAS
RELACIONES ESFUERZO VS DEFORMACIN EN ROCASProsecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas
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Razn de Poisson
Modulo de Young
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RELACIONES CONSTITUTIVAS DE LOS MATERILES
Cuando un material es sometido aun Esfuerzo, unadeformacin ocurre, la naturaleza de esta deformacin estagobernado por las Leyes Constitutivas del material
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