propiedades de La Roca Matriz

PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LAS ROCAS

PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LAS ROCAS

Roca Intacta
Una Discontinuidad
Dos discontinuidades
Varias discontinuidades
Masa Rocosa
Excavación
Subterránea
b. Las propiedades del macizo rocoso están determinadas por las discontinidades!

c$ E,cepc!ones-
Cons"rucc!ones a %ran pro#und!dad .pro#und!dad / 0(111 m para rocas dura2$
Per#orac!ones ' e,ca3ac!ones$

NATURALEZA DISCONTINUA DE LAS ROCAS

NATURALEZA DISCONTINUA DE LAS ROCAS
e. !o#es $e roca ro$ea$os por p!anos $%&i!es $e 'ormas irre(#!ares.
)#ntas en #n t*ne!.

#$ Comparac!&n de al%unas prop!edades
Res!s"enc!a-
Permeab!l!dad-
De#ormab!l!dad-

LAS ROCAS
Metamórficas
Ígneas
Desde el pun"o de 3!s"a de su "e,"ura (según Goodman). Esta clasificación resulta más adecuada en ingeniería, en la evaluación del comortamiento mecánico. I$ 8e,"ura cr!s"al!na
II$ 8e,"ura cls"!ca
I9$ Rocas or%n!cas
I. TE/T0RA CRISTALIA Crista!es '#ertemente entre!aza$os1 $e si!icatos1 car&onatos1
s#!'atos # otras sa!es.
I. TE/T0RA CRISTALIA Crista!es '#ertemente entre!aza$os1 $e si!icatos1 car&onatos1
s#!'atos # otras sa!es.
Car&onatos 2 sa!es so!#&!esCar&onatos 2 sa!es so!#&!es Ca!iza1 $o!omita1 rocas sa!inas1 m3rmo!1 2eso. Ca!iza1 $o!omita1 rocas sa!inas1 m3rmo!1 2eso.
Mica # otros minera!es $e 'orma p!ana en &an$as contin#as .
Mica # otros minera!es $e 'orma p!ana en &an$as contin#as .
Es#istos $e mica1 c!orita1 (ra'ito. Es#istos $e mica1 c!orita1 (ra'ito.
Si!icatos 'orman$o &an$as1 sin !3minas contin#as $e mica. Si!icatos 'orman$o &an$as1 sin !3minas contin#as $e mica.
4neiss.4neiss.
Si!icatos $e tama5o $e (rano #ni'orme orienta$os 2 $istri&#i$os a!eatoriamente. Si!icatos $e tama5o $e (rano #ni'orme orienta$os 2 $istri&#i$os a!eatoriamente. 4ranito1 $iorita1 (a&ro1 sienita.4ranito1 $iorita1 (a&ro1 sienita.

2 'ino1 con ca6i$a$es.

asa!to1 rio!ita1 otras rocas 6o!c3nicas. asa!to1 rio!ita1 otras rocas 6o!c3nicas.

CLASI$ICACI%N DE ROCAS
I I. TE/T0RA CLSTICA !o#es $e 6arios tipos 2 (ranos $e minera!es $i6ersos1 c#2as propie$a$es
6ienen $etermina$as por e! tipo $e cementación #e #ne !os $istintos e!ementos.
I I. TE/T0RA CLSTICA !o#es $e 6arios tipos 2 (ranos $e minera!es $i6ersos1 c#2as propie$a$es
6ienen $etermina$as por e! tipo $e cementación #e #ne !os $istintos e!ementos.
Cementaci&n estableCementaci&n estable Areniscas con matriz si!8cea 2 areniscas !imosas Areniscas con matriz si!8cea 2 areniscas !imosas
Cementaci&n li'eramente solble. Cementaci&n li'eramente solble.
Areniscas 2 con(!omera$os $e matriz $e ca!cita Areniscas 2 con(!omera$os $e matriz $e ca!cita
Cementaci&n altamente solble Cementaci&n altamente solble
Areniscas 2 con(!omera$os con matriz $e 2eso. Areniscas 2 con(!omera$os con matriz $e 2eso.
Cementaci&n incompleta o d(bil. Cementaci&n incompleta o d(bil.
Arenisca $esmen#za&!e1 To&a. Arenisca $esmen#za&!e1 To&a.

III. ROCAS DE 4RAO M09 +IO Comp#estas principa!mente $e arci!!as o !imos con $e'orma&i!i$a$1 resistencia1 $#ra&i!i$a$ 2 tenaci$a$ m#2 6aria&!e.
III. ROCAS DE 4RAO M09 +IO Comp#estas principa!mente $e arci!!as o !imos con $e'orma&i!i$a$1 resistencia1 $#ra&i!i$a$ 2 tenaci$a$ m#2 6aria&!e.
Rocas dras) is&tropasRocas dras) is&tropas Corneana1 a!(#nos &asa!tos.Corneana1 a!(#nos &asa!tos.
Rocas dras) macroscopicamente anis&tropas pero is&tropas *icroscopicamente.
Rocas dras) macroscopicamente anis&tropas pero is&tropas

Rocas dras microsc&picamente anis&tropas.
Rocas dras microsc&picamente

I:. ROCAS OR4ICAS P#e$en ser $e comportamiento 6iscoso1 p!3stico o E!3stico. I:. ROCAS OR4ICAS P#e$en ser $e comportamiento 6iscoso1 p!3stico o E!3stico.
Carb&n blando.Carb&n blando. Areniscas con matriz si!8cea 2 areniscas !imosas. Areniscas con matriz si!8cea 2 areniscas !imosas.
Carb&n dro.Carb&n dro.
"Oil s,ale-."Oil s,ale-.
Al#itrán arenoso. Al#itrán arenoso.

IDENTI$ICACI%N /SICA 0 1NDICES
Prop!edades de las rocas son mu' 3ar!ables . 3ar!edad de es"ruc"uras ' componen"es 2$


ÍNDICES ÍNDICES -

Poros!dad Poros!dad - Es la proporc!&n del 3olumen de huecos con relac!&n al 3olumen "o"al-
% n = (v p /vt ) x 100 9alores ")p!cos-
8)p!camen"e ms ba<os 4ue en suelos$ Rocas Sed!men"ar!as-

Rocas Í%neas ' Me"am&r#!cas- Fac"or responsable- #!suras Normalmen"e( n 6 ?$
naumen"a con la edad .des%as"e2 has"a n @ 1 ? o ms$
Poros!dad )nd!ce de la cal!dad de la roca$2 Med!da-

RELACIN ÍNDICE DE POROS J EDAD
ÍNDICE DE POROSIDAD 9ERSHS LA EDAD DE ESKHIS8OS(
MARAS( NEÍS( E8C$

9ELOCIDAD SÍSMICA DE8ERMINADA EN LAORA8ORIO 9ERSHS EL ÍNDICE DE POROSIDAD
.an"es de Duncan e" al( >2

Índ!ce de Poros!dad 3ersus 8ens!&n de Compres!&n ' 8racc!&n del ran!"o
.an"es de Sera#!m ' L&pe+( >2

Es#uer+o de Compres!&n( c para los Carbona"os
.an"es de R+he3s' ' No3!( >Q2
RELACIN POROSIDAD J RESIS8ENCIA
E#ec"o de la Poros!dad sobre el Es#uer+o de "racc!&n de las
Aren!scas
O Seco
:medo
E s # u e r + o d e 8 r a c c ! & n (
T % # $ U c m D $
Poros!dad( ?
n( ?
8ÍPICAS( CONSIDERANDO
SCILLER-
TOVALSTI-
SMORIDO9-
c
Dens!dad Dens!dad -
El ran%o de 3ar!ab!l!dad de la dens!dad de las rocas es mucho ma'or 4ue la de los suelos$

ra3edad Espec)#!cara3edad Espec)#!ca Es#uer+o de 8racc!&n( 1 Es#uer+o de 8racc!&n( 1 00 lb#$U!nlb#$U!n $$
DENSIDADDENSIDAD ESPECÍFICAESPECÍFICA vs. RESISTENCIA
E s # u e r + o d e C o m p r e s ! & n (
A 1 0 l b
# $ U ! n D $
σ t
r a 3 e d a d E s p e c ) # ! c a
r a 3 e d a d E s p e c ) # ! c a

DENSIDAD ESPECÍFICADENSIDAD ESPECÍFICA VS. VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DE ONDAS
9 e l o c ! d a d L o n % ! " u d ! n a l ( A 1 0 l # " $
U s $
9 l
9 e l o c ! d a d 8 r a n s 3 e r s a l ( A 1 0 l # " $
U s $
9
s 9 b
9 e l o c ! d a d b o r ( A 1 0 l # " $
U s $

DENSIDAD ESPECÍFICADENSIDAD ESPECÍFICA VS. CONSTANTES ELÁSTICAS
M & d u l o d e Y o u n % (
A 1 0 l b
# $ U ! n D $
E

T%$Um0$
MANER ' CLART( >2
T%$Um0$
MANER ' CLART( >2
9ELOCIDAD DE 8RANSMISIN DE ONDAS 9ELOCIDAD DE 8RANSMISIN DE ONDAS -
Rela"!3amen"e #c!l de de"erm!nar( "an"o ondas "rans3ersales como lon%!"ud!nales$
La 3eloc!dad de "ransm!s!&n depende en "eor)a :n!camen"e de las prop!edades els"!cas ' de la dens!dad $

9ELOCIDAD DE 8RANSMISIN DE ONDAS 9ELOCIDAD DE 8RANSMISIN DE ONDAS -
Índ!ce de cal!dad-

9ALORES 8ÍPICOS DE LA 9ELOCIDAD DE9ALORES 8ÍPICOS DE LA 9ELOCIDAD DE 8RANSMISIN DE ONDAS DE MHES8RAS SIN8RANSMISIN DE ONDAS DE MHES8RAS SIN
POROS NI FISHRAS PARA ROCAS POROS NI FISHRAS PARA ROCAS
8IPO DE ROCA8IPO DE ROCA : : l l ;; m U sm U s abroabro Q(111 Q(111
asal"oasal"o (B11 J Q(111 (B11 J Q(111
Cal!+aCal!+a (111 J (B11 (111 J (B11
Dolom!"aDolom!"a (B11 J Q(111 (B11 J Q(111
Aren!sca ' Cuarc!"a Aren!sca ' Cuarc!"a (111 (111


ÁACO DEL ÍNDICE DE POROSIDAD PARA CLASIFICAR MHES8RAS DE ROCA SEN SH RADO DE FISHRACIN
I 3
S ! n F ! s u r a s
L ! % e r a m e n " e F ! s u r a d a
M o d e r a d a m
e n " e F ! s u r a d a
F u e r " e m e n " e F ! s u r a d a
E , " r e m a d a m

Permeab!l!dad Permeab!l!dad -
Impor"an"e en casos prc"!cos- E,"racc!&n por bombeo de a%ua( pe"r&leo( %as( $$$ Almacena<e de res!duos en #ormac!ones porosas Almacena<e de #lu!dos en ca3ernas$ Es"!mac!&n de la capac!dad de re"enc!&n del a%ua en embalses El!m!nac!&n de a%ua en ca3ernas pro#undas

Permeab!l!dad Permeab!l!dad -
El camb!o en la permeab!l!dad ocas!onado por camb!os en las "ens!ones normales .espec!almen"e compres!&n J "racc!&n2 perm!"e es"!mar el %rado de #!surac!&n .#!suras planas se 3en a#ec"adas( poros es#7r!cos no2$ Le' de Darc' 3l!da en la ma'or)a de los casos$ Ensa'os de labora"or!o-

Durab!l!dad Durab!l!dad -
La durab!l!dad es #undamen"al en "odas las apl!cac!ones prc"!cas en !n%en!er)a$ Las prop!edades de la roca se 3en al"eradas deb!do a e,#ol!ac!&n( h!dra"ac!&n( o,!dac!&n( abras!&n( e"c$

Durab!l!dad Durab!l!dad -
peso inicial)peso inicial)
C!clo- – Secado en es"u#a a 1B\ – 11 3uel"as en "ambor en 1 m!n$
Se suelen usar dos c!clos$

Nombre del Grupo
!eso Seco "ase#
Mu' Al"a Durab!l!dad 5 >> 5 > Al"a Durab!l!dad > G >> >B G > Durab!l!dad Med!a Al"a >B G > B G >B
Med!ana Durab!l!dad B G >B 1 G B
a<a Durab!l!dad 1 G B 01 G 1
Mu' a<a Durab!l!dad 6 1 6 01

ENSA@O DE DURAILIDAD 4SLAE DURAILIT@ TEST6

Res!s"enc!aRes!s"enc!a-
La res!s"enc!a es una prop!edad mu' !mpor"an"e D!sponer de un )nd!ce de res!s"enc!a es de %ran 3alor$

Res!s"enc!aRes!s"enc!a-
Probe"as c!l)ndr!cas de B1 mm( conB una lon%!"ud al menos de $B 3eces el d!me"ro( pero no se e,!%e n!n%una preparac!&n espec!al de las caras del "es"!%o$
No es adecuado para rocas blandas$
Fc!l de real!+ar Z!n s!"u[$

ENSA@O UNTUAL
El )nd!ce de res!s"enc!a 4ue se ob"!ene . I S 2 se de#!ne como$
S!endo-
D- La d!s"anc!a en"re las pun"as de los
conos$
ENSA@O UNTUAL
El )nd!ce I S se relac!ona con la res!s"enc!a a compres!&n por d!#eren"es e,pres!ones( por e<emplo-
; C < => I S . !en!a]s!2
El )nd!ce de res!s"enc!a R se ob"!ene por la e,pres!&n$
R < P R ?@
P R- Car%a de rup"ura de la mues"raX T%#$
- Es el peso de cada peda+o de roca ensa'ada(
?@- Masa 9olum7"r!ca de la roca ( %Ucm0
El 3alor del )nd!ce R ob"en!do se relac!ona con la res!s"enc!a l!neal a compres!&n por med!o de la e,pres!&n-
R < 1F a 1G H ; C

MA8ERIALMA8ERIAL

ÍNDICE DE CARAÍNDICE DE CARA PHN8HAL .MPa2PHN8HAL .MPa2
Arenisca Terciaria) Arenisca Terciaria) ne+sne+s

. — . —

. — . —

Es4u!s"oEs4u!s"o

Dolom!"aDolom!"a

Índ!ce de Car%a Pun"ual
I I ss @ P UD@ P UD

ENSAYO DE CARGA PUNTUAL (CORRELACIONES Y CLASIFICACIÓN)
Í n d ! c e d e c a r % a p u n " u a l I S . M p a 2
Res!s"enc!a a Comprens!&n S!mple( 4 u .Mpa2

Res!s"enc!a a Comprens!&n S!mple( 4 u .MNUm 2

OTROS ENSA@OS DE RESISTENCIA INSITU
O"ro m7"odo 4ue perm!"e real!+ar #c!lmen"e( un %ran n:mero de ensa'os( es el 4ue se basa en el empleo de mues"ras !rre%ulares$
Las mues"ras se preparan con c!ncel ' mar"!llo$
Para el ensa'o se emplea peda+os de roca 4ue debe "ener un 3olumen apro,!mado de 11 cm0 ' las 0 d!mens!ones perpend!culares en"re s) 4ue no se d!#erenc!an en ms de (B$

Ca!i$a$ $e !a roca entre 2 .
asa$o en cinco par3metros #ni6ersa!es
. Resistencia $e !a roca.
. Con$iciones $e! a(#a en e! terreno.
>. Separación $e N#ntas 2 'is#ras.
. Caracter8sticas $e !as N#ntas.

$* RESIS8ENCIA DE LA ROCA

$* CALIDAD DE HN 8ES8IO PERFORADO

ó
Caudal por cadaCaudal por cada 1 m de lon%!"ud1 m de lon%!"ud
de ":nel de ":nel . . lUm!n$lUm!n$ 2 2

Caudal por cadaCaudal por cada 1 m de lon%!"ud1 m de lon%!"ud
de ":nel de ":nel . . lUm!n$lUm!n$ 2 2
Con"r!buc!&nCon"r!buc!&n

0$* CONDICIONES DEL AHA EN EL 8ERRENO

Incremen"os de RMR deb!dos a las cond!c!ones deIncremen"os de RMR deb!dos a las cond!c!ones de a%ua en el "errenoa%ua en el "erreno
Cond!c!onesCond!c!ones eneralesenerales
:medo:medo

A%ua ba<o pres!&n A%ua ba<o pres!&n moderadamoderada

Problemas se3erosProblemas se3eros deb!dos al a%uadeb!dos al a%ua
Pres!&n de a%uaPres!&n de a%ua en las <un"asen las <un"as
d!3!d!da por lad!3!d!da por la "ens!&n pr!nc!pal"ens!&n pr!nc!pal
ma'or ma'or

Pres!&n de a%uaPres!&n de a%ua en las <un"asen las <un"as
d!3!d!da por lad!3!d!da por la "ens!&n pr!nc!pal"ens!&n pr!nc!pal
ma'or ma'or
1 1

1$B 1$B

$* SEPARACIN DE _HN8AS Y FISHRAS

Aprec!ac!&n de la Aprec!ac!&n de la In#luenc!a de laIn#luenc!a de la
Or!en"ac!&nOr!en"ac!&n

Aprec!ac!&n de la Aprec!ac!&n de la In#luenc!a de laIn#luenc!a de la
Or!en"ac!&nOr!en"ac!&n
c!men"ac!onesc!men"ac!ones
c!men"ac!onesc!men"ac!ones

B$* CARAC8ERÍS8ICAS DE LAS _HN8AS

Incremen"os de RMR para la or!en"ac!&n de las <un"asIncremen"os de RMR para la or!en"ac!&n de las <un"as
Con"r!buc!&nCon"r!buc!&n para 8:neles para 8:neles

1 1

Con"r!buc!&nCon"r!buc!&n

==

1 1

_un"as ab!er"as rellenas con ms de B_un"as ab!er"as rellenas con ms de B mm$( aper"ura ma'or de B mm$X <un"asmm$( aper"ura ma'or de B mm$X <un"as de 3ar!os me"ros de lon%!"ud$de 3ar!os me"ros de lon%!"ud$
1 1
B$* CARAC8ERÍS8ICAS DE LAS _HN8AS

Descr!pc!&n delDescr!pc!&n del mac!+o rocosomac!+o rocoso
Roca mu' buenaRoca mu' buena

Roca buenaRoca buena

ROT0RA

FLEIN

J 0
J 0 J 0 FLHENCIA

ENSAYO DE COMPRESIN SIMPLE
El ensa'o se real!+a con mues"ras c:b!cas o usando "es"!%os c!l)ndr!cos( apl!cando e !ncremen"ando el 3alor de la car%a en una prensa h!drul!ca has"a produc!r la ro"ura de la probe"a . 0 @ 1 2$

En"re los #ac"ores 4ue a#ec"an los resul"ados del ensa'o de compres!&n s!mple por las cond!c!ones de ensa'o( "enemos-
Cond!c!ones de borde de la mues"ra$
Ro+am!en"o prensa U mues"ra$
Relac!&n lon%!"ud U d!me"ro de la mues"ra L U D$
8ama;o de la mues"ra$
9eloc!dad de car%a$
R!%!de+ de la prensa . pos"*ro"ura 2$

RELACIN LONI8HD U DIÁME8RO DE LA MHES8RA
S! se ensa'an "es"!%os de roca con 3alores L U D pe4ue;os( es probable 4ue no se puedan #ormar los planos de cor"e en la mues"ra s!n a"ra3esar el plano #ormado por la base de la mues"ra ' la prensa produce un e#ec"o de con#!nam!en"o o "r!a,!al 4ue aumen"a la res!s"enc!a ob"en!da$ Hna relac!&n emp)r!ca 4ue relac!ona la res!s"enc!a a compres!&n med!a c con la esbel"e+ L U D-
σ c = σ c1 .!!" # .$$$ %&.'c $
L ' D ( )
Donde-
c - Res!s"enc!a a compres!&n para L U D '
c- Res!s"enc!a a compres!&n para L U D @ $

9eloc!dad de Car%a del Ensa'o

El ensa'o cons!s"e en apl!car una car%a compres!3a con"!nua ' paula"!namen"e en aumen"o sobre la probe"a( has"a produc!r su rup"ura$
S! la ra+&n L U D es !n#er!or a se apl!ca la s!%u!en"e ecuac!&n de a<us"e -
$c $c & '0()) * 0(+, - D &.#/

CONDICIONES DE ORDE DE LA MHES8RA

9ARIACIN DE LA 9ELOCIDAD SNICA

RESIS8ENCIA A LA 8RACCIN


P(-)
La probe"a es adher!da en ambos e,"remos a bases me"l!cas med!an"e res!na e,pos!ca$


ENSAYO RASILEO ENSAYO DE 8RACCIN INDIREC8AENSAYO DE 8RACCIN INDIREC8A
Cons!s"e en apl!car una car%a de compres!&n a una mues"ra con #orma de d!sco( de d!me"ro ma'or o !%ual a B mm$ Y espesor !%ual a un rad!o( has"a produc!r su rup"ura por es#uer+os de "racc!&n perpend!culares a la d!recc!&n de la car%a 3er"!cal apl!cada$
Donde- " - Res!s"enc!a a la "racc!&n !nd!rec"a .T%Ucm 2
P- Car%a de rup"ura .T%$2
D- D!me"ro del d!sco de roca .cm$2
8- Espesor del d!sco de roca .cm$2
D
t = $ P

Hn se%undo m7"odo !nd!rec"o es el ensa'o de "racc!&n con car%a pun"ual( es"e se de"erm!na apl!cando car%as de compres!&n pun"uales a la super#!c!e la"eral de un "es"!%o con el e<e en pos!c!&n hor!+on"al$ Las car%as pun"uales se apl!can med!an"e una prensa a "ra37s de rod!llos de acero endurec!do de pe4ue;o d!me"ro( normales al e<e del "es"!%o$ Es"a car%a produce "racc!ones perpend!culares al e<e de car%aX la res!s"enc!a a "racc!&n " 3!ene dada por la e,pres!&n emp)r!ca-
σt = 0.0675 P / D2
Donde-
D: D!me"ro del "es"!%o en cm$
8en!endo en cuen"a los resul"ados de ensa'os real!+ados con es"e m7"odo se ha encon"rado 4ue la res!s"enc!a a "racc!&n med!a " es"a relac!onada con la res!s"enc!a a compres!&n s!mple c por la ecuac!&n-
σc = σt +1 T%$UcmD

Res!s"enc!a a la 8racc!&n
Para #!nes prc"!cos( probablemen"e es su#!c!en"emen"e e,ac"o en la ma'or)a de los casos el suponer una res!s"enc!a a "racc!&n del B al 1 ? de la res!s"enc!a a compres!&n s!mple$
Hna de"erm!nac!&n ms e,ac"a puede no es"ar <us"!#!cada deb!do a la ampl)a 3ar!ac!&n de res!s"enc!as a "racc!&n obser3adas en cual4u!er ser!e de mues"ras de roca$

RESIS8ENCIA AL COR8AN8E
Se anal!+a el m7"odo conoc!do como cor"e con compres!&n$
Se recom!enda el empleo de mues"ras con un d!me"ro de 1 a B mm$ ' al"ura de Q1 mm$
Para es"e ensa'o se u"!l!+a una !ns"alac!&n 4ue posee un <ue%o de ma"r!ces 4ue perm!"e 3ar!ar su n%ulo de !ncl!nac!&nα respec"o a la hor!+on"al$

Se "oman como 3alores pr!nc!pales los de 01 ( B ( ' 1 %rados$ Las "ens!ones normales . ; 2 ' "an%enc!al . Q 2 se de"erm!nan-
S!endo- P- Car%a ac"uan"e( T%#$
A- Área de cor"e de la mues"ra( cmD $ El ensa'o se debe real!+ar por lo menos 0 3eces para cada 3alor de α ele%!do$
; < Psen α AQ < Pcos α
A
RESIS8ENCIA A LA FLEIN
Para es"e ensa'o son empleados d!#eren"es es4uemas( los ms comunes son-

COMPOR8AMIEN8O A_O CARAS COMINADAS

COMPOR8AMIEN8O A_O CARAS COMINADAS

DIARAMA DE MOR
Med!an"e ensa'os real!+ados con una ampl!a %ama de pres!ones( suele ser pos!ble apro,!mar la cur3a de res!s"enc!a !n"r)nseca med!an"e una l)nea rec"a$ En es"e caso( el n%ulo 4ue la en3ol3en"e #orma con el e<e de absc!sas se denom!na n%ulo ro+am!en"o !n"erno φ( ' la ordenada en el or!%en es la llamada cohes!&n c $ La relac!&n en"re las "ens!ones pr!nc!pales ma'or ' menor en ro"ura puede e,presarse en #unc!&n de los parme"ros de Mohr J Coulomb por-
@ 0 φ ` c f φ

-+ $"
560 1120 1680 2240 2810
560
1120
1680
2240
8ens!&n Normal( .T%$Ucm 2
T / 0 s 1 2 0 T 3 0 & / 0 c 1 3 4 5 Q
( % & . ' c $ )

Debe ad3er"!rse 4ue los parme"ros de res!s"enc!a al cor"e de Mohr* Coulomb c ' φ 3ar)an en las rocas con la pres!&n ' s&lo represen"an una apro,!mac!&n de la cur3a de res!s"enc!a !n"r)nseca den"ro de c!er"a %ama de "ens!ones normales al plano de ro"ura po"enc!al$
D!a%rama de Mohr
DIARAMA DE RESIS8ENCIA * MOR




A la represen"ac!&n %r#!ca de la en3ol3en"e( se le denom!na pasapor"e de res!s"enc!a$
En el %r#!co se represen"a una en3ol3en"e l!neal$ En la par"e !+4u!erda se represen"a la ma%n!"ud de la "racc!&n ' en la derecha la compres!&n l!neal$
τ = K + σ tanφ

CONS8RHCCIN DEL DIARAMA DE RESIS8ENCIA * MOR
$ M7"odo a par"!r del ensa'o "r!a,!al$ $ M7"odo basado en la de"erm!nac!&n
de c ' g .caso s!mple de en3ol3en"e l!neal2$

El clculo de las "ens!ones ' τ en el plano de cor"e se real!+a ba<o la supos!c!&n de 4ue la d!s"r!buc!&n de es"as "ens!ones en d!cho plano es un!#orme$

* M7"odo de Clculo de Pro"od!aono3 $ Par"e del cr!"er!o de 4ue e,!s"e una #orma :n!ca de en3ol3en"e para "odas las rocas$
Y @ Y m, $
` a
S!endo- Y - Q 8ens!&n "an%enc!al en el plano de
des"rucc!&n$
8 iii ` c Y m,$ / τm,$ Res!s"enc!a m,!ma de la
roca al cor"e$


Coe#!c!en"e ' Án%ulo de Fr!cc!&n In"ernaCoe#!c!en"e ' Án%ulo de Fr!cc!&n In"erna fo = tan φ ' o depende de ; n
La ma%n!"ud de ' o se puede de"erm!nar con el empleo del "r!b&me"ro$
Como es conoc!do el n%ulo de #r!cc!&n !n"erna es un parme"ro mu' !mpor"an"e( 'a 4ue !n#lu'e s!%n!#!ca"!3amen"e en el l!m!"e de res!s"enc!a al cor"an"e de las rocas suel"as o desl!%adas
ττcc== ττii ++ σσnn tan φtan φ

S!endo-
Q i Res!s"enc!a al cor"e de la roca deb!da a la cohes!&n( 4ue en es"e caso es mu' pe4ue;a$
Para las rocas l!%adasPara las rocas l!%adas
τ = C + σn tan φ – Los 3alores de φ' C pueden ser de"erm!nados por 3)a anal)"!ca usando las conoc!das e,pres!ones de res!s"enc!a de Ma"er!ales$
Tan φ = (σC — σT ) / 2 √σC σT C =( √ σC σT ) / 2

LAS ROCAS
Índ!ces de De#ormac!&n de las Rocas

PROPIEDADES ELÁS8ICAS

Para un es"ado de#ormac!onal els"!co( por deba<o del l)m!"e de elas"!c!dad de la roca( E se corresponde con el modelo de Elas"!c!dad$
EE == σσ// εε 'G se e,presa como-
GG == ττ // δδ

Para es"ados de#ormac!onales no l!neales μ ≠≠ constante' no se denom!na Coe#!c!en"e deCoe#!c!en"e de Po!ssonPo!sson$ Las carac"er)s"!cas els"!cas es"n relac!onadas en"re s! por lo 4ue( conoc!endo dos de ellas se pueden calcular las dems$ G = E / 2 (1 + μ ) K = E / 3 (1 2μ )

E9 = /E σ9 μ ( σ / + σ Z )
EZ = /E σ Z μ ( σ / + σ9 )
δ X9 = /ε (τ /9 )
δ9 Z = /ε(τ9Z )

CHR9AS CARAC8ERÍS8ICAS DE LAS ROCAS



DEFORMACIONES DHRAN8E EL 8RANSCHRSO DEL PROCESO DE CARA DE LAS ROCAS
2 De#ormac!ones els"!cas l!neales$ Se producen !nmed!a"amen"e despu7s de apl!car el es#uer+o ac"uan"e( es"as de#ormac!ones "!enen un carc"er re3ers!ble$
Es"e "!po de de#ormac!&n es" represen"ado en la cur3a .2.2 del %r#!co an"er!or$
Podemos calcular la 3eloc!dad de es"e "!po de de#ormac!&n por la #&rmula-
V == √ √ E g // γ


02 De#ormac!ones pls"!cas$ Es"as de#ormac!ones dependen de la ma%n!"ud( "!empo 4ue ac":an ' 3eloc!dad de apl!cac!&n de las car%as ac"uan"es( as) como el "!po de car%a ac"uan"e$

DIARAMA 8O8AL DE DEFORMACIN

Pos"er!ormen"e a es"o( la roca se s!%ue de#ormando como consecuenc!a de la compres!&n els"!ca de su es4uele"o
Es"e sec"or "!ene un carc"er l!neal .B2.B2$




TESI, DE+ORMACI,
σ
T67 I 5 /s 86c7 9/ 47s :3s347s5 c;3<c3s5 93:3s3s5
97473 c34>3s /?</393/0/ 9;<3s.

σ

σ
T67 III5 /s 86c7 9/ 43 3</0sc35 &<3075 /s;s7s

σ

σ

σ

ITEROS 9 E/TEROS E LAS PROPIEDADES
ELSTICAS DE LAS ROCAS

INFLHENCIA DE LOS FAC8ORES IN8ERNOS Y E8ERNOS EN LAS PROPIEDADES ELÁS8ICAS DE LAS ROCAS
La compos!c!&n m!neral&%!ca se man!#!es"a ms en rocas !s&"ropas poco porosa( aun4ue cas! nunca es s!%n!#!ca"!3a$ Al pasar las rocas de c!das a bs!ca ' ul"ra bs!ca se obser3a un aumen"o de

En rocas es"ra"!#!cadas se obser3a una d!#erenc!a de las E ' G se%:n se m!den paralelas o perpend!culares a las capas$ A lo lar%o de las capas E es ma'or 4ue perpend!cular a ella( con una relac!&n para la ma'or)a de las rocas de ( a (1$ Hna %ran !n#luenc!a sobre la prop!edad els"!ca de las rocas e<erce la poros!dad( lo cual se puede e,presar por la s!%u!en"e dependenc!a-
E == Ee ((1 -- A AP ) )2

S!endo- P- Poros!dad$
Ee- M&dulo de elas"!c!dad de la par"e s&l!da de la roca$
A- Índ!ce de #orma de los poros( 4ue depende de la Poros!dad .3ar!a de $B a 2


PROPIEDADES PLÁS8ICAS

Para una e3aluac!&n cuan"!"a"!3a del %rado de plas"!c!dad de la roca no e,!s"e un :n!co parme"ro acep"ado por "odos( aun4ue en la ma'or)a de los casos( se u"!l!+a el denom!nado coe#!c!en"e de plas"!c!dad . . T T 2 2( 4ue se ob"!ene de la relac!&n en"re el "raba<o "o"al !n3er"!do para la des"rucc!&n de la roca . . Ades" 2 2 ' el "raba<o %as"ado en la de#ormac!&n els"!ca . . Aelas" 2 2$
Es"e coe#!c!en"e es ma'or 4ue la un!dad( e,cep"uando el caso de rocas "o"almen"e #r%!les( en la 4ue K @@ 1
K == Adestdest Aelstelst

DE8ERMINACI N DE EE' μμ

DEFORMACIN DE LA ROCA CON EL 8IEMPO . . PROPIEDADES REOLICAS PROPIEDADES REOLICAS 2 2
Es conoc!do( en la prc"!ca m!nera( 4ue la de#ormac!&n en las rocas 3ar)a con el "!empo$ Por e<emplo-
Los despla+am!en"os de las rocas denudadas 4ue con"ornean las e,ca3ac!ones "!enden a desarrollarse con el "!empo$ Los despla+am!en"os en las rocas del "echo de los #ren"es lar%os en las e,ca3ac!ones de arran4ue dependen( en"re o"ros #ac"ores( de la 3eloc!dad de a3ance del #ren"e de "raba<o$
As) podemos menc!onar o"ros e<emplos$

Es por ello 4ue para resol3er muchos problemas en m!ner)a ' la cons"rucc!&n sub"errnea( el conoc!m!en"o de las carac"er)s"!cas els"!cas ' pls"!cas de las rocas ob"en!das con ensa'os de car%as apl!cadas en cor"o "!empo( resul"a !nsu#!c!en"e ' se hace necesar!o conocer el compor"am!en"o de la roca ba<o la acc!&n de car%as apl!cadas un lar%o per)odo de "!empo$ Las prop!edades reol&%!cas son las 4ue carac"er!+an el compor"am!en"o de las rocas al de#ormarse con el "!empo$ Para la carac"er!+ac!&n de las prop!edades reol&%!cas de las rocas son mu' u"!l!+ados los concep"os de escurr!m!en"o de las de#ormac!ones ' rela<am!en"o de las "ens!ones$

ESCHRRIMIEN8O DE LAS DEFORMACIONES



En su #orma ms comple"a el carc"er de de#ormac!&n de rocas con el "!empo( puede ser carac"er!+ada por la cur3a de escurr!m!en"o represen"ada en su #orma ms %eneral$ En es"a cur3a se pueden d!#erenc!ar e"apas de de#ormac!&n$ A par"!r de lo e,pues"o el escurr!m!en"o "o"al de las rocas en su #orma ms %eneral!+ada( puede carac"er!+arse por la s!%u!en"e e,pres!&n$
ε == ε0 ++ε1 ++ε2 ++ε3


RELA_AMIEN8O DE LAS 8ENSIONES

M8ODOS DE LOS MODELOS ES8RHC8HRALES


A par"!r de es"os elemen"os se hace la comb!nac!&n deseada( o sea el modelo es"ruc"ural( buscando 4ue( las prop!edades %enerales del modelo( se correspondan con la de la roca 4ue se es"ud!a$

ACUSTICOS DE LAS ROCAS
OSCILACIONES ELÁS8ICAS



VT == √ √ G // γ == √ √ G // γ ((1++μ ) )
VS == 0,92 VT VL//VT == √ √ 2 ((1-- μ ) / ) / 1-- 2μ
Al 3ar!arμdesde 1( has"a 1(B la relac!&n
VL // VT aumen"a desde (B a 0(0$

Osc!lac!ones Els"!cas

Osc!lac!ones Els"!cas
La ampl!"ud de las osc!lac!ones els"!cas H se relac!ona con la d!s"anc!a , recorr!da por la onda( se%:n una dependenc!a e,ponenc!al$
H @@ H o e J J 3 ,
Donde-
H o-- Es la ampl!"ud !n!c!al$

ÍNDICES 8ECNOLICOS DE LAS ROCAS

FOR8ALEÂ DE LA ROCA

' ' << ; c V V 11 & ' < ' < ; c V V 1
Para rocas #uer"es ' mu' #uer"es se recom!enda emplear$
' ' << ; c V V 011 ` WW ; c V V 01

DHREÂ DE LA ROCA

DHREÂ DE LA ROCA
En dependenc!a de la #orma en 4ue se produ+ca la acc!&n sobre la roca( o sea s! es %radual o med!an"e un %olpe( se d!#erenc!a la dure+a es""!ca ' la d!nm!ca$

DHREÂ DE LA ROCA

DHREÂ DE LA ROCA

DHREÂ DE LA ROCA
La res!s"enc!a a compres!&n s!mple ' el m&dulo de elas"!c!dad se relac!onan me<or con el produc"o de la dure+a .3alor Shore o Schm!d"2 por la dens!dad seca de la roca$

DESIDAD SECA

Las l)neas de "ra+os mues"ran 4ue para un %ne)s con una dure+a Schm!d" R @@ ' una dens!dad seca γa @@ (1 (1 " U U m0( puede pre3erse una res!s"enc!a a compres!&n s!mple de (B1 (B1 T%$ U U cm $

ARASI9IDAD DE LA ROCA

d e M ,
! m a R
e s ! s "
d e R e
s ! s " e n
c ! a R e
s ! d u a
l
R e s ! s " e n c ! a a l C o r " e (
R e s ! s " e n c ! a a l C o r " e ( τ
τ
Car%a Normal(Car%a Normal( N N

φφ
N
τ
R e s ! s " e n c ! a a l C o r " e (
R e s ! s " e n c ! a a l C o r " e ( τ
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A
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