Estabilidad de Taludes Parte 09

168

INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

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335

1. Análisis de estabilidad: Introducción y método observativo

2. Factores litológicos, tipos de roca y alteración de las rocas

INDICE GENERAL DEL MODULO

3. Propiedades de las rocas y de los suelos

4. Tipos de deslizamientos

5. Criterios de rotura

6. Proyección estereográfica

7 Falla estructuralmente controlada (planar cuña)

Mg. Miguel Llorente Isidro - Consultor Intercade

7. Falla estructuralmente controlada (planar, cuña)

8. Falla no estructuralmente controlada (ciruclar, mixta, pandeo)

9. Métodos numéricos

10.Taller

336












10.Taller

169


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337

Resistencia y rotura

Mecanismos de rotura

INDICE

Mecanismos de rotura

Relaciones tenso-deformación de las rocas

Criterios de resistencia

Criterios de rotura

Ensayos de laboratorio


338

RESISTENCIA Y ROTURA


170


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339

Las fuerzas ejercidas sobre las rocas generan tensioneso esfuerzos pueden producir deformaciones y roturasdependiendo de la resistencia de las mismas y de otras

INTRODUCCION

dependiendo de la resistencia de las mismas y de otrascondiciones extrínsecas al propio material rocoso.

25 TON 25 TON


25 TON 25 TON

340

Deformación: cambio de forma o configuración de uncuerpo como consecuencia de los desplazamientos que

DEFORMACION

p p qsufre la roca al soportarla carga.

Debido a la complejidad para medir los deslazamientosmuy pequeños la deformación se expresa mediantecomparación del estado final con el estado inicial.


Para ello vamos a ver los tipos de esfuerzos que puedesufrir una roca para provocar una deformación.

171


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341

Tracción: las fuerzas tienen a estirarlo.

TIPOS DE ESFUERZOS

Compresión: si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo.


342

Flexión: las cargas tienden a doblarlo.

TIPOS DE ESFUERZOS

Torsión: las fuerzas tienden a retorcerlo.


172


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343

Cizallamiento: las fuerzas aplicadas tienen a cortarla odesgarrarla.

TIPOS DE ESFUERZOS


344

Una vez revisados los tipos de esfuerzos se hace un recordatorio de los tipos de deformación.

TIPOS DE DEFORMACIONES

Tipos de deformación:

(Traslación)

Elástica


Plástica

Frágil

173


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345

Deformación elástica: una vez retirada la fuerza elmaterial recupera su estado original.



346

Deformación plástica: una vez retirada la fuerza elmaterial no recupera su estado original, aunque a vecespresentan una recuperación parcial.



174


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347

Frágil: el material no es capaz de soportar todo el esfuerzoya que se supera la resistencia del mismo y se rompe.


Es el objetivo de muchos ensayos, para evitar llegar asuperar la resistencia de la roca


348

Para analizar el tipo de deformación se utilizan dosconceptos muy importantes:


Elongación o deformación longitudinal como al variaciónde la longitud entre dos partículas en dos estadosmecánicos diferentes:

D f ió l ét i dil t ió l l ió t

= (l - l )/ l = l / lfi i


Deformación volumétrica o dilatación: es la relación entreel cambio de volumen de un cuerpo y su volumen inicial.

= (V - V )/ V = V / Vfi i

175


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349

Al contrario que los esfuerzos, que indican una condiciónde la roca en un instante, la deformación compara lascondiciones en dos instantes y concierne únicamente a


la configuración de los cuerpos.

xEsfuerzo

Región plástica

Fractura


Deformación

Región elástica

350

En mecánica de rocas hay que distinguir:

RESISTENCIA

Resistencia: el esfuerzo que la roca puede soportar paraunas ciertas condiciones de deformación.

Resistencia de pico: el esfuerzo máximo que se puedealcanzar ( deformación de pico).

Resistencia resid al es el alor al q e cae la resistencia


Resistencia residual: es el valor al que cae la resistenciade algunas rocas para deformaciones elevadas. Seproduce después de sobrepasar la resistencia de pico.

176


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351

RESISTENCIA

TENSION DE RESISTENCIA DE PICODE

CORTERESISTENCIA DE PICO

RESISTENCIARESIDUAL


DEFORMACION

352

La resistencia de un material no es un valor intrínseco de la roca, sino que dependen de varios parámetros:

RESISTENCIA

Cohesión

Angulo de rozamiento

Factores externos:


• Magnitud de los esfuerzos• Ciclos de carga-descarga• Presencia de agua

177


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353

Tipo de rocaResistencia a

compresión kg/cm2Resistencia a la

tracción en kg/cm2

Resistencia al cizallamiento en

kg/cm2

Basalto 1500 - 4500 150 300

Granito de grano fino

2000 - 3790 30 - 115 100 - 300

Pórfido de cuarzo 1500 - 3500 65 150

Cuarcita 260 - 3200

Marmol 310 - 3000 30 - 90 100 - 300

Caliza en general 60 - 3600 10 - 117 35- 200

Caliza porosa 400 - 800

Dolomia 790 - 1300 16 - 28 70 -75


Arenisca en general

100 - 3000 10 - 43 46 -150

Arcilla esquistosa 600 - 3130 250 50 - 250

Gneis 810 - 3270 <650

354

La resistencia compresiva es la más fácil de obtener. Sepuede conocer fácilmente a través de algunos ensayos quese verán más adelante.

DEFORMACION. RESISTENCIA

La resistencia también depende del tipo de roca:

16 16 16

8 8 8

4 4 4

d,

E(k

g/c

m

x 1

0

)

, E

(kg

/cm

x

10

)

, E

(kg

/cm

x

10

)

2 2 2

5 5 5ROCAS METAMORFICAS ROCAS SEDIMENTARIAS ROCAS IGNEASCuarcitas

Calizas y dolomías

Diabasa

GranitoAreniscas


2 2 2

1 1 1

0,5 0,5 0,5

0,25 0,25 0,2575 75 75

Mó

du

lo d

e e

last

icid

ad

Mó

dulo

de

ela

stic

ida

d

Mó

du

lo d

e e

last

icid

ad

Resistencia a compresión simple, (kg/cm ) Resistencia a compresión simple, (kg/cm ) Resistencia a compresión simple, (kg/cm )c c c2 2 2

125 125 125250 250 250500 500 5001.000 1.000 1.0002.000 2.000 2.000

Gneisses

Esquistos

Basalto yotras rocasvolcánicas

Lutitas

500

500

500

200

200

200

178


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355

La rotura es un fenómeno que se produce cuando la rocano puede soportar las fuerzas aplicadas y alcanza el valor

RESISTENCIA

p p p yde esfuerzo correspondiente a la resistencia de pico dematerial.

Se supone que la rotura se produce al sobrepasar laresistencia de pico, pero esto es una simplificación.


La fractura es la formación de planos de separación en laroca, rompiéndose los enlaces de las partículas para crearunas nuevas superficies.

356

La rotura va acompañado de la generación de planos defractura La dirección de dichos planos depende de:

RESISTENCIA

fractura. La dirección de dichos planos depende de:

La dirección de aplicación de las fuerzas.

Las anisotropías presentes en el material rocoso a nivelmicroscópico y macroscópico.


Puede crear planos nuevos de rotura, a favor de roturaspreexistentes o puede formarse la creación de planosmixtos.

179


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357

MECANISMOS DE ROTURA


358

Es un proceso


Es un procesocomplejo y variado.

Engloba varios tiposde fenómenos demanera conjunta.


Intervienen múltiplesfactores.

180


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359

Los mecanismos de rotura existentes son:

Rotura por esfuerzo contante: una superficie de una


roca esta sometida a esfuerzos de corte suficientementealtos como para que una cara de la superficie deslicecon respecto a la otra.


Discontinuidad

360

Rotura porcompresión oc rre


compresión: ocurrecuando la roca sufreesfuerzos a compresión.Se producen grietas detracción y planos decorte que avanzan por elinterior de la roca Típico


interior de la roca. Típicoen pilares de excavaciónminera.

181


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361

Rotura por flexión: se produce cuando una sección dela roca está sometida a momentos flectores.


Marga

Marga

Arenisca

Arenisca


Marga

Arenisca

362

Rotura por tracción: Se produce cuando la disposición oestructura del macizo rocoso hace que una cierta secciónde la roca este sometida a una tracción pura o casi pura.



Rotura por colapso: Se produce cuando el material recibecompresiones en todas las direcciones del espacio,rompiendo la estructura molecular y pasando a ser suelo.

182


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363

RELACIONES TENSO-DEFORMACION DE LAS ROCAS


364

Relaciones tenso-deformación en las rocas

El comportamiento tensión-deformación de un cuerpoviene definido por como varía la resistencia delmaterial para determinados niveles de deformaciones:material para determinados niveles de deformaciones:

El comportamiento antes de llegar a la rotura.

La forma en que se produce la rotura.

El comportamiento después de la rotura.


p p

183


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365


Si supera la resistencia de pico de una roca puede ocurrir:

Comportamiento frágil: la resistencia de la roca disminuyed á ti t I li é did i t tá d ldrásticamente. Implica una pérdida instantánea de laresistencia de la roca a través de un plano sin casideformación plástica.

r


r

r

1. Comportamiento frágil. 2. Comportamiento frágil - dúctil

Modelo teórico = resistencia de pico

Curvas reales = resistencia residual

3. Comportamiento dúctil

366


Si supera la resistencia de pico de una roca puede ocurrir:

Comportamiento frágil-dúctil: la resistencia de la rocad h t i t l d é d h b l ddecrece hasta un cierto valor después de haberse alcanzadodeformaciones importantes.

Comportamiento dúctil: la deformación sigue aumentandosin que se pierda resistencia. Se da en materiales blandos.


r

r

r

1. Comportamiento frágil. 2. Comportamiento frágil - dúctil

Modelo teórico = resistencia de pico

Curvas reales = resistencia residual

3. Comportamiento dúctil

184


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367


En la gran mayoría de las rocas la rama ascendente de lacurva presenta un comportamiento lineal. En estos casos,cuando se tiene un comportamiento elástico, la deformación

i l l f l l l ióes proporcional al esfuerzo y se cumple la relación:

E es el módulo de young o módulo de elasticidad querelaciona el esfuerzo con la deformación axial

E = σ / εax


relaciona el esfuerzo con la deformación axial.

368


En el ensayo de compresión simple se puede obtenerfácilmente el módulo de Young:

ax

pax

ax

Deformación axial

t

l

ax

ers

al,

Esf

uer

zo a

xial

, t


ax

Deformación axial,

E =

= =l t

l t

v =

i i

Def

orm

aci

ón t

ran

sve

ax

ax

ax

ax

ax

t

t

t

185


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369


El coeficiente de Poisson relaciona la deformacióntransversal de la probeta de la roca ensayada con ladeformación axial:

En el comportamiento elástico las deformaciones producidaspor una determinada fuerza se recuperan parcial ototalmente las deformaciones hasta llegar a un punto dondela relación entre la fuerza aplicada y la deformación no es

v = εt / εax


la relación entre la fuerza aplicada y la deformación no eslineal, este punto es el límite de elasticidad, que es el puntoa partir del cual las deformaciones ya no se recuperantotalmente.

370


Es importante tener en cuenta el factor tiempo. Las rocas sepueden comportar de manera distinta con el tiempo almantenerse unas condiciones de esfuerzo mantenidas a largoplazo:plazo:

Fluencia o creep: aumento de las deformaciones con eltiempo. (sales)

v = εt / εax

reep


Relajación: disminución de las deformaciones a presionesconstantes.

Minimum creep rate

Time

Cr

186


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371

CRITERIOS DE RESISTENCIA


372

Si se conocen las relaciones entre las tensiones y lasdeformaciones podremos predecir el comportamiento delmaterial para un estado de esfuerzos determinado A esta


material para un estado de esfuerzos determinado. A estarelación se le llama Ley de comportamiento, con ella sepuede predecir:

Valor de la resistencia de pico del material. La resistencia residual. La resistencia del límite de elasticidad


La resistencia del límite de elasticidad. El inicio de la generación de la fractura. Las deformaciones sufridas por el material. La energía del proceso de rotura y deformación.

187


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373

En la práctica es imposible conseguir conocer la ley decomportamiento por lo cual se emplean una serie de criterios


de rotura o resistencia obtenidos empíricamente.

Son modelos simples que permiten estimar la resistencia delmaterial en base a los esfuerzos aplicados y poder predecircuando ocurre la rotura.

Resistencia f(σ σ σ k)


Resistencia= f(σ1,σ2, σ3, ki)

Siendo sigma los esfueros principales y k los parámetrosrepresentativos de las rocas.

374

La resistencia de las rocas estáen función de:

PARAMETROS RESISTENTESValores típicos de c y para roca sana

Roca Cohesiónc (kp/cm )

Ángulo defricción básico

(grados)2b

Cohesión: fuerza de unión entrelaspartículas.

Angulo de fricción interna: es elángulo de rozamiento entre dosplanos de la misma roca


Otros factores: presencia deagua en los poros, la magnitudde los esfuerzos, velocidad deaplicación de la carga,…

188


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375

La anisotropía juega un papel muy importante en la dirección más favorable para que se produzca la rotura:

PARAMETROS RESISTENTES

= 45º + / 2

1 1 1

0º < < 90º = 0º = 90º

= 90º = 0º


c cc = 0º = 90º = 45º + /2

Máximo valor

Máximo valor

Mínimo valor de dede

376

Curva de resistencia teórica d i ót


a)

de una roca anisótropa.

Curva: porción correspondientea la rotura por planos de debilidad.

1 3


Recta: rotura a través del material rocoso.

0º 45º + /2 90º

189


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377

Curvas de laboratorio para diferentes valores de rotura.


b))

1 3


0º 30º 60º 90º

378

La evaluación de la resistencia de la matriz rocosa en funciónde la dirección de la anisotropía puede realizarse de dos


de la dirección de la anisotropía puede realizarse de dosformas fundamentalmente:

Ensayos de laboratorio en probetas con diferentesorientaciones de los planos de debilidad.

Aplicación de criterios de rotura.


Aplicación de criterios de rotura.

190


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379

CRITERIOS DE ROTURA


380

Criterio Mohr-Coulomb: Es un criterio lineal.

Criterio Hoek y Brown: criterio no lineal.

CRITERIOS DE ROTURA

ROTURA

NO ROTURARelaciónlineal


Relaciónno lineal

Área de resistenciaaparente

Cohesiónaparente

1 n2

191


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381

Expresa la resistenciaal corte a lo largo deun plano en un estado

CRITERIOS DE MOHR-COULOMB

1

ptriaxial de tensiones.

Se obtiene unarelación entre losesfuerzos normal ytangencial

1 3p p

Kp

c= K K c’+


3 = c + tg ( )

382


c + tgn

c 2

= c +

= f (

)

3

3

1

1

1

n


3

c

192


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383

Este método nos permite varias resistencias:

En cualquier plano:


132c + [sen2 + tag (1 - cos2 )]

sen 2 - tag (1 + cos 2 )=

Para plano crítico de rotura (θ=45º+/2)

Compresión simple (σ3=0)

sen 2 tag (1 cos 2 )

132c cos + (1+sen )

(1 - sen )=

c12c cos

1= =


Resistencia a tracción:

c1 1 - sen

1

2c cos

1 + sen=

384

Inconvenientes:

Las envolventes reales de la resistencia de la roca no son


Las envolventes reales de la resistencia de la roca no son lineales.

La dirección de los planos no coincide siempre con los resultados experimentales.

El criterio sobrevalora la resistencia a tracción


El criterio sobrevalora la resistencia a tracción.

193


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385

Surge porque las envolventes reales de la resistencia de laroca no son lineales.

CRITERIOS DE HOEK Y BROWN

Criterio de Hoek y Bray es un criterio empírico de rotura nolineal para evaluar la resistencia de la matriz rocosa isótropaen condiciones triaxiales.

1 32cici 3i= + +m


El valor de σci se determina mediante ensayos delaboratorio.

386

El valor de mi puede obtenerse: por ensayo triaxial en roca o porestimación en tabla.



194


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387

CRITERIOS DE HOEK Y BROWN1

l

11

c

33

3t c 1

Compresióntriaxial

Compresiónuniaxial

2

Ten

sió

n t

ang

en

cial


t3

n

Compresión

Tracción

Tracción

Tensión normal

Compresión

Tracción

388

Relaciones entre esfuerzos normalizados


55

4

3

2

1c


1

0,2 0,4 0,6 0,83 c

195


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389

ENSAYOS DE LABORATORIO


390

Los ensayos en rocas deben ser interpretados conociendo laslimitaciones y el grado de representatividad de cada ensayo.


Se utilizan para conocer la relación entre los esfuerzos y lasdeformaciones.

Se deben realizar un número de ensayos suficiente para tener unarepresentatividad de la roca a estudiar.

I t t t l t l t d di l


Importante tener claramente lo que se pretende medir y valorar.

Ensayos de forma sistemática y análisis estadístico de datos.

196


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391

Los parámetros más utilizados y los ensayos paraobtenerlos son:


Ensayos de laboratorio de resistencia y deformabilidad

Ensayos

Resistencia

Compresión simple

Compresión triaxial

Tracción directa

Resistencia a la compresión simple,

Cohesión (c ),ángulo de rozamiento interno de pico( ) y ángulo de rozamiento residual ( )

Resistencia a la tracción,

Parámetros que se obtienen

p

c

t

r


Tracción indirecta

Compresión simple

Velocidad sónica

Resistencia a la tracción,

Módulos de deformación estáticos, E y v

Módulos de deformación dinámicos, E y vDeformabilidad

t

d d

392

Permite obtener:

ENSAYO UNIAXIAL O COMPRESION SIMPLE

La resistencia a la compresión simple.

Constantes elásticas: • Coeficiente de Poisson • Módulo de Young.


197


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393

Procedimiento:

Realización de probetas:Relación L/D (largo/diámetro)= 2,5-3 maquina multiensayos


si la relación es menor: sobrestima si la relación es mayor subestimaBordes de la probeta planoso ensayamos las irregularidaes!


394

Variación de la resistencia en función de la forma de laprobeta


La resistencia decreceal aumentar la esbeltez La resistencia decrece

al aumentar el tamaño

Forma de la


muestra Tamaño

198


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395

Procedimiento:

Las deformaciones axiales sevan midiendo con comparadores


po bandas extensiometricas (sólopara investigación)

La magnitud de la fuerzaaplicada y la velocidad deaplicación se introducen en unprograma informático


g(normalizado; ES UNE, América:ASTM)

Todo el proceso se encuentrainformatizado.

396

Interpretación:

Rama ascendentehasta la resistencia de


Rotura

Post-picoE =Pre-pico

p c=

axhasta la resistencia depico.

Rama descendente porpérdida de resistencia.

Resistencia a compresión

v =

1

Comportamientolineal

p

t

ax

ax


psimple es la relación entrela fuerza máxima y el áreade la probeta.

1Comparadores

Bandas extensométricas

t

t

tax ax

199


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397

Interpretación:


Se sabe que el proceso derotura comienza entre el 50%y el 95% de la resistencia ala compresión simple con lacreación de microfracturas(que se ven y oyen).


La rotura suele producirsesiguiendo planos dedebilidad existentes.

398

Interpretación:

En la rama ascendente donde la relación entre la cargaaplicada y la deformación producida es lineal sigue la ley


aplicada y la deformación producida es lineal, sigue la leyde Hooke.

E = σ / ε = constante


E es el módulo de Young y es una constante elástica.

200


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399

Interpretación: Determinación del módulo de Young

Módulo medio Em:


Módulo medio Em:

Ten

sió

n

p


E =m

400


Módulo tangente Et:


gp

50%


E =t

201


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401


Módulo secante Es:


da valores menosrepresentativos, esel que menos seusa.

p


E =s

402

Interpretación: Determinación del coeficiente de Poisson


p = 90 Mpa

Mp

a)

ax

axtp

ax

/2

E = /

v = /

(M


-0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,4(%)(%) axt

0,3

202


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403

Factores que afectan al resultado:


Forma y volumen de la probeta.

Preparación y tallado de la probeta.

Dirección de la aplicación de la carga.como se coge la muestra, inclinacion del sondeo....


Velocidad de carga (cada vez menos importante por la informatización)

404


Clasificación de las rocas a partir de su resistencia a compresión simple

Resistencia a la compresión

simple (Mpa)

ISRM(1981)

Geological Societyof London (1970)

Bieniawski(1973)

Ejemplos

< 1

1 - 5

5-12,5

12,5-25

25-50Moderadamente

dura

Moderadamente dura

Blanda

Blanda> 1,25

Suelos

Muy baja

Baja

Muy blanda

Moderadamente blanda


50-100

100-200

> 200

> 250Extremadamente

dura

Extremadamentedura

Muy duraMuy dura

Media

Alta

Muy alta Cuarcita, gabro, basalto.

Dura Dura

203


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405

Representan las condiciones insitu sometidas a esfuerzosconfinantes aplicando una presión

ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL

Asientos esféricosde acero

p phidráulica uniforme.

Permite determinar la envolvente de resistencia del material ensayado.

Ensayo muy caro.

Célula de acero

Probeta de roca

Entrada de aceite

Bandasextensométricas

Membranade caucho


Se obtienen sus parámetrosresistentes:

• Cohesión.• Angulo de fricción.

406

Se realiza en probetas similares a lacompresión simple, pero se introducenen cilindros en cuyo interior se aplicauna presión hidráulica sobre las


1

una presión hidráulica sobre lasparedes.

Se aplican la carga axial y la presiónconfinante simultáneamente.

Una vez se tiene la carga confinante seaplica la carga axial hasta conseguir al

3 3

Oil


aplica la carga axial hasta conseguir alrotura de la probeta.

Se registran los datos de la carga oesfuerzo axial, las deformaciones.

204


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407

Interpretación:

Están muy influenciados por la presión


1 3

confinante aplicada.

Compresión: al inicio por la presiónconfinante.

Dilatación: por fracturación interna.

ax

ax0t

Dilatación

Inicio de la dilatación


+

Contracción

Inicio de la dilataciónInicio de la fracturación

1

p3

=

=

cF

A

Fc: Fuerza de compresión aplicadaA : Sección de la probeta p : Presión del confinamiento (fluido)

408

Interpretación:

La presión de pico depende de la presión confinantell d i h t l t i t d l


llegando a variar hasta el comportamiento de la roca.

3

3

3

D

Dúctil

Frágil

ón

axi

al = C

= B


3

3

3

Deformación axial

Tens

ió = B

= A

= 0

205


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409

Factores condicionantes del ensayo:

La presión confinante: su aumento provoca:A t d l i t i d i ( li l)


• Aumento de la resistencia de pico (no es lineal)• Transición de comportamiento frágil a dúctil.• La zona correspondiente al pico se suaviza y alarga.• La región postpico se reduce llegando a desaparecer

para presiones confinantes altas.

La presión confinante no influye

-0,6

-0,4

0 2

ilata

ció

n

= 2,0 Mpa3


La presión confinante no influye sobre la orientación del plano de fractura

0

-0,2

0,2

0,4cont

racc

ión

d

0,5

= 5,0 Mpa

= 10,0 Mpa

vol

ax

3

3

(%)

(%)

1,0 1,5 2,0 2,5

410

Factores condicionantes del ensayo:

La presión intersticial en rocas permeables contrarresta la


La presión intersticial en rocas permeables contrarresta lainfluencia de la presión confinante. Esto provoca:

• Disminución de la resistencia de pico con unincremento de la presión confinante.

u = 0

u = A

1

u


Deformación axial,

Ten

sió

n a

xia

l, u = A

u = B

u = C

u = D

3

ax

1

u =

206


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411

Factores condicionantes delensayo:


2000

25ºC 500N mm3

-2=

La temperatura: incremento de temperatura descenso de la resistencia de pico y de la presión de transición frágil-dúctil.

25ºC 500N mm

13

2

-2

300ºC

500ºC

1500

1000

5000

N m

m


La presencia de microfisuras. 800ºC

Strain %

5000

0 5 10 15

412

Calculo de los parámetros resistentes:

Se realizan varios ensayos para obtener la recta del criterio de ruptura.Cada semicírculo es A, la resistencia de pico; y a la de confinamiento


, p ; y(ídem con B,b y C,c). Con los tres puntos se obtiene una recta, con eleje de la tau obtengo la cohesión y con la pendiente de la recta elángulo de rozamiento.

1 1 1

p

p

= B

= C


3 3 3

ax ax ax

p = A

= a = b = c

207


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413

Calculo de los parámetros resistentes:

Con los tres puntos se obtiene una recta, con el eje de la tau obtengo la


cohesión y con la pendiente de la recta el ángulo de rozamiento


nCBc A

c

ba

414

Mide la resistencia a tracción de la roca.

Se sustentan la roca por ambos lados y se

ENSAYO DE RESISTENCIA A TRACCION DIRECTA

Se sustentan la roca por ambos lados y serompe.

Relación L/D 2,5-3 y diámetro > 54 mm.

Se aplica la fuerza traccional de formacontinua y con un rango uniforme.

Mordazas

Probeta

Resina


Resistencia traccional: relación entre lafuerza aplicada y el área circular de laprobeta.

Mínimo 5 ensayos.

Tracción directa

208


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415

Mide la resistencia a tracción de la roca

ENSAYO DE RESISTENCIA A TRACCION INDIRECTA O BRASILEÑO

P

Mide la resistencia a tracción de la roca.

Se dispone el testigo horizontal y se leaplica una fuerza vertical hasta la rotura.

P=carga que produce la rotura.

D


D=diámetro de la probeta.

L=longitud de la probeta.

t

PTracción indirecta

= 2P/ DL

416

ENSAYO DE RESISTENCIA A TRACCION INDIRECTA O BRASILEÑO

PBastidor de carga

Testigo

Gato

Manómetro

D


No es útil para rocas blandas

Gato

Bombahidráulica

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417

Permite medir la velocidad de las ondas elásticas longitudinales ytransversales al atravesar una probeta de roca.

VELOCIDAD DE ONDAS SONICAS

A partir de ellos se obtienen los módulos de deformación.

Se trata de transmitir ondas longitudinales y transversales mediantecompresión ultrasónica y medir el tiempo que tardan las ondas enatravesar la probeta.

Las velocidad Vp y Vs se calculan en función de los tiempos de


llegada.

La mínima dimensión de la probeta debe ser de, al menos, 10 veces lalongitud de la onda.

418

Obtención de los módulos elásticos dinámicos:


E = V(1 - 2v )(1 + v )

E = 2 V (1 + v )(1 - v )d

d d

dd

p2

s d2

V =

V =E

E

1 - v

1

(1 + v )(1 - 2v )

(V / V ) - 2

2[(V /V ) - 1]d

d

d

pd

d d

½

½

p

p

p

2

2

s

s


V =

V =

V (1 - v )

(1 - 2v )

2 (1 + v )

2

ds

s

p d

d

d

½

210


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419

Relación de la compresión siempre con la velocidad de lasondas sísmicas:


350 Velocidad de propagación de las ondas

300

250

200

150

100

Roca sanaVelocidad de propagación

de las ondas V (m/s)

Velocidad de propagación de las ondaslongitudinales en rocas

Arenisca 1.400-4.200Basalto 4.500-6.500Caliza 2.500-6.000Conglomerado 2.500-5.000Cuarcita 5.000-6.500Diabasa 5.500-7.000Dolerita 4.500-6.500Dolomía 5.000-6.000G b 4 500 6 500

p

nci

a a

com

pre

sió

n si

mp

le (

Mpa

)


100

50

01.000 2.500 4.000 5.500

Gabro 4.500-6.500Gneiss 3.100-5.500Granito sano 4.500-6.000Lutita 1.400-3.000Marga 1.800-3.200Mármol 3.500-6.000Pizarra 3.500-5.000Sal 4.500-6.000Yeso 3.000-4.000

Velocidad de ondas P (m/s)

Res

iste

n

420

El tipo y número de ensayo a realizar depende de la finalidad

LIMITACIONES DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO

de las investigaciones y del tipo de proyecto.

Los ensayos de laboratorio no proporcionan las propiedades de los macizos rocosos aunque pueden correlacionarse con las propiedades fundamentales de los mismos.


Son más económicos que los ensayos de campo.

211


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421

Representatividad: las muestras corresponden a puntosaislados. Para minorizarlo requiere realizar una cantidad

LIMITACIONES DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO

qsuficiente de ensayos.

Escala: se ensayan pequeñas porciones de material y seextrapolan a zonas mucho mayores.


Velocidad: en el laboratorio los procesos de rotura no duranmas de unos minutos, en la naturaleza puede tardarmuchísimo más.

422



3 P i d d d l d l l











10.Taller

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423



3 P i d d d l d l l











10.Taller

424

Introducción a la proyección estereográfica

Tipos de falsillas

INDICE

Tipos de falsillas

Toma de datos en geología, planos y líneas

Representación en falsillas, recta, plano; beta, pi

Medir con falsillas; ángulos, giros, intersecciones

Aplicación de las falsillas, diagramas de densidad, rotura


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425

INTRODUCCION A LAINTRODUCCION A LA PROYECCION ESTEREOGRAFICA


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Permite que los datos de orientación tri-dimensionales (vectores yplanos) sean representados y manipulados fácilmente.

Permite procesar datos girarlos y analizarlos por medio de

PROYECCION ESTEREOGRAFICA

Permite procesar datos, girarlos y analizarlos por medio dediversas construcciones geométricas normales.

Proporciona una manera gráfica de desplegar los datosrecopilados esencial para el reconocimiento e interpretación demodelos de orientación preferente.

N N


N=40

contornos: 2.5%, 5%, 7.5%, para un área del 1%

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427

Proyección de un solo polo, ecuatorial o no Proyección con dos polos, ecuatorial. Proyección inclinada: polo no centrado

TIPOS DE PROYECCIONES ESTEREOGRAFICAS

Proyección inclinada: polo no centrado.

EW

Z

N


Na

S

428

Proyección de un solo polo, ecuatorial o no Proyección con dos polos, ecuatorial. Proyección inclinada: polo no centrado.

TIPOS DE PROYECCIONES ESTEREOGRAFICAS

B

EW

Z

N

y p


A

Na

S

Engineering

Estabilidad de Taludes Parte 09