La rigidez o firmeza (strength) de los materiales geolgicos

Se debe entender por firmeza o rigidez de los materiales el esfuerzo necesario que se requiere para producir una deformacin permanente de manera significativa; o bien la rigidez es el esfuerzo que produce la falla.

Para establecer la relacin que existe entre la densidad de los materiales geolgicos y la estructura que describe su comportamiento mecnico, se hace un desarrollo de lo que son las fuerzas de cuerpo, inerciales, la ecuacin de movimiento, la dependencia de la propagacin de las ondas elsticas de los mdulos elsticos dinmicos como es el de Rigidez y el de Bulk, y su evaluacin en campo.

G = Vs2Ecuaciones para las ondas P y S, y velocidades Vp y VsLas velocidades de propagacin de las ondas de cuerpo estn reguladas por los mdulos elsticos K y G que representan las medidas cuantitativas de la capacidad de los materiales geolgicos para resistir el cambio de volumen y forma cuando se someten a cambios de esfuerzo. Las velocidades de las ondas son:

La diferencia entre las ecs 21 y 22 ayuda en la exploracin geofsica; Vp solo depende de la K y de G, mientras que la onda Vs nicamente de G; pero ambas estn intrnsecamente relacionadas con la densidad .Las ondas S son insensibles al tipo del fluido de poro, excepto en la medida en que ste afecta la densidad; como no se pueden propagar en el fluido, la ec 21 toma la forma:

Los mdulos de Bulk y Rigidez son constantes de proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformacin, son parmetros elsticos, mientras que la relacin de Poisson representa la maleabilidad del material. La relacin de Poisson est dado por:

Pestana, ., (2002) encontr una relacin entre el mdulo de Rigidez Dinmico y la relacin de vacos ( e ) de materiales granulares como son gravas y arenas, tal y como aparece en la figura:

Asociacin entre la relacin de vacos y el Mdulo de Rigidez Dinmico, segn Pestana J., (2002)

MODULO DE BULK O DE INCOMPRENSIBILIDAD

K = E/3(1 - 2)

Vp: Velocidad de la onda PE: Mdulo de Young dinmico: relacin de Poisson: densidad del material

Y sirve para estimar la proyeccin de la roca, pues la presin de los gases que dentro de las grietas empujan a la roca hacia el frente libre es funcin del mdulo de Bulk.

Conclusiones

Los materiales geolgicos con la profundidad se convierten en ms compactos debido a la presin litosttica, por tanto, resulta en un incremento de la rigidez y un incremento en la velocidad de propagacin de las ondas elsticas.

Las ondas S producen un cambio de forma, pero no de volumen, y solamente dependen de la rigidez.

Bibliografa

Pestana Nascimento J. (2003). Dynamics properties of soils. 2nd Internacional Course onComputacional Geotechnics. Santiago de Quertaro, Qro. SMMS.