ELEMENTOS

DE MECANICA

DE ROCAS

Profesor: SR. MILTON TAPIA

Ayudante: SR. ALBINO VARGAS

Alumno: SR. MARCELO SANTIBAEZ

FUNDAMENTOS DE MECANICA DE ROCAS

1. Se debe Considerar macizos rocosos (MR) son siempre medios

discontinuos:

M.R continuo o discontinuo

Afecta el modo de ruptura de la roca

2. Considera los (MR) son materiales "pretensionados" (cargado de energa)

Qu tipo de esfuerzos:

1. Peso propio (esfuerzo) de los estratos de rocas que sobreyacente

al elemento de rocas (r1).

2. Esfuerzos horizontales H2 y

3 movimiento tectnico (mar de placas).

MATRIZ

ROCOSA

Rompimiento

violento

explosivo

Falla / Diaclasa

3. Obras de ingeniera de minas (como botaderos, pilas, edificios).

Caracterizacin de un macizo rocoso debe necesariamente ser estudiado

desde un punto de vista "Estadstico".

Siempre en mecnica de rocas se habla de tendencias

Estadsticas

Problema discontinuidad (1)

N muestras "muestreo"

Los puntos 1 - 2 y 3 (resume los fundamentos de mecnica de rocas)

PLACA

CONTINENTA

L

FOSA

OCEANICA

CONO DE FRICCION

11

Problema de Mecnica de Rocas

a. Problema de escala Cuntas muestras a tomar en un macizo rocoso?

Respuesta : Teoestadstica Teo geoestadstica

b. Problema de costo asociado al problema de escala los ensayos de mecnica de rocas es caro (algunos).

Ensayo corte directo = 15 UF

Ensayo compresin triaxial = 2.5 UF

c. Problemas de mecnica de rocas siempre hace uso de principios frmulas y teoras que han sido desarrolladas en otras reas de

ingeniera.

Postulados, mecnica de suelos

M de rocas

Postulados mecnica de slidos

ngulo talud mina

Estudios E.T fs

Evaluaciones hechas en

mecnica de rocas, deben

ser corregidas por

factores de seguridad (No es exacta)

PROBLEMAS QUE ESTUDIA LA MECNICA DE ROCAS

1. Esfuerzos que soportan los macizos rocosos.

Esfuerzos compresivos

Esfuerzos traccin

Esfuerzos corte

Esfuerzos de pandeo

2. Deformaciones producidas por los esfuerzos aplicados

1+2 Teora o Principio de causa y efecto en teora "Elasticidad".

A. Deformaciones lineales

Mdulo Elasticidad E : Mdulo Young : Mdulo Poisson

E150.000 A 850.000 [Kgs/cm2]

N < z

N Ez

E= N/z

Por definicin x o y

z

- x - y

z z

Convencionalmente Fc (+) ; FT(-)

(compresin) (fraccin)

Deformaciones angulares

x

y z

bloque

N

Distorsin angular

Deformacin angular ()

=f(G) G= mdulo de rigidez.

= deformacin angular J= Esfuerzo de corte que genera una

Distorsin o deformacin angular

=J/G

TAREA N1 1. Averige que se entiende por mdulo de compresin Isotrpico y

por mdulo compresin confinada.

2. Establezca las relaciones matemticas entre E,, (libro Schaum "mecnica de slidos", "Resistencia Materiales")

3. Clasifique las rocas gneas segn S1O2

TODO MACIZO ROCOSO TIENE UNA CURVA

ESFUERZO DEFORMACIN CARACTERSTICA

LEY DE HOOK = E * y Tramo OA Las rocas tienen comportamiento elstica

Sellado de Poros, grietas y/o fisuras observadas en la roca, debido a los esfuerzos que soportan.

A

A

B

C Zona fluencia RUPTURA

ZONA PLASTICIDAD

COMPORTAMIENTO

ELASTICO ROCA

Tramo AA' Las rocas tienen un comportamiento "Elastoplstico"

Tramo A'B Las rocas tienen comportamiento plstico zona de fluencia

Tramo BC Zona de ruptura

Rocas duras (competentes)

B

A B A

C C

CLASIFICACIN TIPOS DE ROCAS

Estos tipos de rocas, suelen tener distintos "comportamiento

geomecnicos".

Densidad Friccin Cohesin Dureza

ROCAS IGNEAS

ROCAS FRAGILES

Otros

Rocas sedimentarias 70 a 75 %

Rocas gneas 20 a 25 %

Rocas metamrficas 5 a 15 %

Rocas Sedimentarias

Relacin de estas rocas con la formacin previa de suelos

Roca

Suelo

Meteorizacin

Agentes Meteorizante

Ambiente sequedad

Ambiente humedad

Ambiente congelamiento

Ambiente descongelacin

Cambio de temperatura

1. Meteorizacin Fsica: Problema y presencia del agua

Fragmentos de rocas que pueden ser transportados acumulados

(compactos) y litificados, origen a un suelo.

TAREA

TIPOS DE SUELOS Y SISTEMAS DE CLASIFICACIN

Los tipos de suelos que se forman a partir de los agentes meteorizantes, se basan en el criterio utilizado en la mecnica de suelos, desde un principio, e incluso antes de la etapa moderna de esta ciencia; es el lmite de tamao de las partculas que constituyen un suelo. Originalmente se dividir en 3 4 secciones, de a cuerdo a lo complicado de los procedimientos disponibles de separacin de tamaos. Posteriormente con la tcnica del Cribado, fue posible efectuar el trazo de curvas granulomtricas. Actualmente, se pueden ampliar notablemente las curvas en los tamaos finos, gracias a la aplicacin de tcnicas de anlisis de suspensiones.

Algunas clasificaciones granulomtricas de los suecos segn su tamao, son las siguientes. a) CLASIFICACION INTERNACIONAL:

TAMAO EN mm

ARENA

GRUESA ARENA

FINA LIMO ARCILLA ULTRA ARCILLA

(COLOIDALES)

2.0 0.2 0.02 0.002 0.0002

b) CLASIFICACIN M.I.T.:

() FUE PROPUESTA POR G. GILBOY Y ADOPTADA POR EL MASSACHUSETTS INSTITU OF TECHNOLOGY

MATERIAL CARACTERISTICA TAMAO (mm)

PIEDRA ---- MAYOR DE 70 GRAVA GRUESA

MEDIA FINA

30-70 5-30 2-5

ARENA GRUESA 1-2 MEDIA 0.2-1 FINA 0.1-0.2

POLVO GRUESO 0.05-0.1 FINO 0.02-0.05

LIMO

GRUESO FINO

0.006-0.02 0.002-0.006

ARCILLA GRUESA FINA

0.0006-0.002 0.0002-0.0006

ULTRA ARCILLA ---- 0.00002-0.0002

() CLASIFICACION UTILIZADA A PARTIR DE 1936, BASADA EN UNA PROPOSICION ORIGINAL DE KOPECKY.

ARENA

GRUESA LIMO ARCILLA

2.0 0.06 0.02 0.006 0.0002

0.6 0.2 0.002 0.0006 (mm)

1. METEORIZACIN FSICA

Suelos no residuales compactados (rocas sedimentarias)

2.METEORIZACIN QUMICA

Rocas que afectan a los minerales formadores de rocas.

Oxidacin Hidratacin Carbonizacin Disolucin

3.METEORIZACIN ORGANICA: Ramas de planta

Rx Proceso

Meteorizacin Suelo

Rxs sedimentarias formadas a

partir de suelos "no residuales"

Rxs sedimentarias formadas a

partir de suelos "Residuales

Transformados"

M.F. M.Q. M.O.

Esquemticamente: Transportados por agentes de la naturaleza

Accin Elica viento

Accin Fluvial de H2O

Accin Gravedad

Accin de Glaciales

DEPSITOS DE SUELOS TRANSPORTADOS:

1. DUNAS (Acumulaciones Arena) LOEES (Acumulaciones Arena + Arcilla)

2.

3.

ARCILLAS

Y

LIMOS

GRAVAS

Y

ARENAS

DIQUES

ESCOMBROS DE

FALDAS

ACUMULACION:

GRAVAS ARENAS ARCILLAS

4.

Se observa a travs de los esquemas (1) - (2) - (3) y (4) la formacin de

depsitos de suelos llamados "GRAVAS", "ARENA", "ARCILLA",

"LIMOS". De este modo que estos tipos de suelos convenientemente

Compactado y litificados dan origen a importantes formaciones de rocas

sedimentarias que muchas veces contienen importantes mineralizaciones.

Observemos que suelos como: gravas y arenas son llamadas Suelos gramos

gruesos.

Las arcillas y limos son conocidos como suelos de gravo fino.

Grava pxs > 4.75 mm Arena pxs < 4.75 mm > 0.074 mm

Arcillas, limos o materiales coloidales < 10E-3 y 10E-5 mm

Rocas sedimentarias clsicas

(importante por ser mecnica de rocas)

Lutitas Arcillas consolidadas y litificadas Areniscas Arenas consolidadas y litificadas Conglomerados Gravas + Arenas consolidadas y litificadas Calizas pxs de tamao medio con un alto contenido de CaCo3 Evaporita pxs de tamao fino con alto contenido de sales.

n

DEPOSITOS MORRENAS (LIMOS Y ARCILLAS

P y T elevadas Metamorfismo Rx. Metamrficas

- Pizarras - Esquistos (SiO2) - Esquistos micaceos - Gneis - Dolomitas

Propiedades geomecnicas importantes: - Friccin

- Cohesin

- Densidad

- Resistencia

- Deformaciones

Rxs Igneas (libro petrografas)

Intrusivas

Extrusivas

Conclusin : (1) Todos estos tipos de rocas tienen propiedades ndices que

afectan directamente los esfuerzos y deformaciones que experimentan.

Cmo podemos evaluar estas propiedades ndices?

Qu es una propiedad ndice?

Es aquella propiedad que mide la naturaleza y comportamiento de una roca

(I-S-M) Estas propiedades ndices tienen caractersticas importantes: a. Deben tener un grado de significacin b. Deben ser fciles de realizar c. Bajo costo d. Reproducible e. Estn sujetas a errores

Metamorfismo

( P y T)

Rocas

Sedimentarias

Rocas

Igneas

Meteorizacin

Metamorfismo (P y T) elevado

ROCAS

METAMORFICAS

Qu propiedades ndice interesan?

Propiedades ndices cualitativas

Texturas a. Textura equis granular b. Texturas porfricos

suave - spera - harinosa

Estructura a. Macizas consolidadas

b. Foliadas

ROCAS

SOLIDAS PUNTOS

VINCULOS

Consistencia

Rocas Frgiles Rocas Plsticas Rocas Dctil Rocas competentes

Propiedades ndice cuantitativas

PUEDE SER MODERADO LINEALMENTE COMO SIGUE.

PARTICULAS

DE AIRE

PARTICULAS

DE AGUA

Va

Vw

Vs

Wa

Ww

Ws

V W

Partculas de

aire

Partculas de

agua

Fase slida

El esquema lineal propuesto permite definir propiedades ndices

cualitativas.

1- Porosidad()

= VH (volumen hueco) VT (volumen total)

WT = WS + WN + Wa WT = Ws + WN

VT = VS + VW + Va VT = VS + VH

VH

RXS Natural Inducida (grietas y fisuras)

2-Indice de huecos (e)

e = VH 100 VS

3- Piso especfico de slido

Gs = s = peso unitario slido

w peso unitario H2O

o = ws oW = Ww vs Vw

4- Grado de saturacin (Sr)

Sr = Vw 100 VH

5- Humedad

W = Ww 100 Ws

6- Peso unitario total (peso unitario saturado)

o sat = WT VT

7- Peso unitario seco (o d):

o d = WS VT

DETERMINACION DE ESFUERZOS EN MECANICA DE ROCAS

Todos los esfuerzos que actan sobre el elemento de roca, pueden

representarse (X-Y-Z) de la siguiente forma:

dz

dx

dy

x

y

z Z

y

x

* La solucin y clculo de los 18 tipos de esfuerzos, es un sistema de difcil

solucin matemtica una representacin de estos esfuerzos es a travs de: TENSORES ESTADO TENSIONAL

Consideraciones para resolver el problema a- Usar una equivalencia establecida y demostrada en Mecnica de

slidos para metales.

Jxy Jyx

Jzx Jxz Reduce los 18 esfuerzos (6)

Jyz Jzy

b- Se define y demuestra en mecnica de slidos el concepto de estado plano de esfuerzos en el cual los esfuerzos es una direccin especfica del espacio (X-Y-Z) son nulos.

Por ejemplo:

Si usamos la direccin Z, entonces:

z Jxz = Jyz = 0.0 Esta consideracin reduce las (6) componentes de esfuerzos a solo (4) x, y, z, Jxy, Jyx Lo anterior permite observar que 1 problema complejo de (18) componentes

de esfuerzos en mecnica de rocas y haciendo uso de las consideraciones

anteriores (1) y (2) se transform en un problema Bidimensional.

Todas las conclusiones de esfuerzos que se observen en un plano Bidimensional por ejemplo (X-Y) son vlidas por extrapolacin para

otros planos Bidimensionales (X-Z; Y-Z) por simetra de las muestras que se sometern a estudio.

Todo lo indicado puede ser aplicado a 1 muestra ms desde el punto de vista minero.

Por comodidad pedaggica se tomar una planta (X-Y)

H

N

N

A

B

De que dependern las secciones (1) y (2) o de los puntos (A) y (B).

Cohesin de la Roca (Co) (Roca competente o dura)

Densidad de la roca Friccin (entre partculas) ()

A- Simple o Moderada

PLANO DE FALLA

1

2

A B

1

2

B- Intensa

= mineral + E.T

E.T = Efecto Trabazn

E.T = Rugosidad

El parmetro rugosidad puede en la prctica ser interpretado segn un factor

(J.R.C) Indice de Brown (1985)

10 cm

Distintos tipos de rugosidades:

Onduladas Escalonadas Lisas

TAREA : Investigue valores de J.R.C

El anlisis anterior sirve para demostrar las Invariantes de Esfuerzos observados en mecnica de rocas.

1

2

A

B

n

n

ds

Jyx

y

x

Jxy

En resumen para generar el plano de falla interesa evaluar dos esfuerzos

importantes:

F(x,y,Jxy,Jyx) (Naturaleza compresiva o traccionante)

J F(x,y,Jxy,Jyx) (naturaleza corte o cizalle)

Donde (x,y,Jxy,Jyx) son los estados de: Esfuerzos parciales que

estn actuando punto a punto para producir plano falla Ruptura.

Finalmente:

= 1/2(x + y) +1/2 (x-y)cos2 +Jxy sen2

J = 1/2(x+y)sen2 +Jxycos2

y J Representan los esfuerzos que producen la ruptura a partir de Estados de Esfuerzos parciales que se observan al aplicar un esfuerzo

sobre un testigo de roca.

y J permiten calcular las Invariantes de mecnica de rocas.

INVARIANTES DE MECANICA DE ROCAS

1- (x + y) = (1 + 3)

1 = Esfuerzo principal mayor

3 = Esfuerzo principal menor

1 = 1/2(x+y) + 1/4(x-y) +Jxy

3 = 1/2(x+y) - 1/4(x-y) +Jxy

2- J mx de corte = 1/2(1+3)

esfuerzo corte mxima

J mx = 1/4(x-y) +Jxy

3- El plano en que actan (1) y (mx), Siempre, forma un ngulo de

= 45 4

4- El plano en que actan (1) y (3), forma siempre un ngulo de = 90 2

Todas las Invariantes de mecnica de rocas pueden ser representados y

evaluados grficamente en el (crculo de Mohr)

TAREA: Demuestre ecuacin del crculo de MOHR

= 1/2(x+y) + 1/2(x-y)cos 2 +Jxy sen2

J = 1/2(x-y)sen2 +Jxy cos2

= 1/2(x+y) + 1/2(x-y)cos 2 +Jxy sen2 /

J = 1/2(x-y)sen2 +Jxy cos2 / Resolviendo cuadrados de binomio y sumando (1) y (2) eliminando trminos se llega a demostrar la ecuacin siguiente:

(x-a) + (y-b) =r (circunferencia con origen desfasado)

a =1/2(x+y) b=0.0 r= (x-y) +Jxy

10/09/01

= 0.37 Jd = 2.66[gr/cc]

s=

= e e = = = 0.587 1+e 1- 1-0.37

VT= VS +VH =VS + eVs = VS(1+e)

Jd = Js Js=Jd(1+e) = 2.66 (1+0.587) 1+e Js=4.22 (gr./cc)

Jd = s s=Jd(1+e) = 2.66 (1+1.587) 1+e s=4.22 (gr/cc)

3- Jo d= 1.6 [gr/cc]

s=2.67 W=

Para tener Sr=89%

Jo d= Ws = Ws = s VT Vs(1+e) 1+e

r

r

3 11

Jmx

Jmn (x+y)

(1+e) Jo d = s

e = s - 1 Jo d

e= VH ; W= Ww =Vw/Jo w = Vw Jos

Vs Ws Vs/Jo s Jo w Vs

= Sr VH s Vs

Sr = Vw SrVH = Vw VH

W = Sr es

6- Para una probeta de roca que ha sido ensayada en el laboratorio se

observa que los esfuerzos parciales x = 40 [kg/cm] y y=15[kg/cm]. Determine que el valor del esfuerzo Jxy J mx = 60[kg/cm]

x=40[kg/cm]

y=15[kg/cm]

Aplicando (J-1)

1+3 = x+y

1+3 =40+15

1+3 = 55[kg/cm]

Aplicando segunda invariante

Jmx = 1/2(1-3)

120= 1-3 175 = 21 55 = 1+3 1 = 87.5 [kg./cm.]

3 =32.5 [kg/cm]

Por convencin de signos

(+) Compresivos

(-) traccin

1 = 1/2(x+y) + 1/4(x-y) +Jxy

1 = 55/2 +1/4 (40-15) +Jxy

1 = 27.5 + (40-15) +Jxy 87.5 27.5 = (40-15) +Jxy 60= 156.3 + Jxy 3600-156.3 = Jxy

Jxy = 58.7[kg./cm ] Una probeta de roca fue ensayada en laboratorio observando el siguiente

estado:

Jxy = 40[kg/cm

x=60[kg/cm]

y=10[kg/cm] Cmo dibujar el crculo de Mohr para estos esfuerzos y como determina valores para estos esfuerzos mayor y menor.

PROCEDIMIENTO PARA DIBUJAR CIRCULO DE MOHR

1- Identificar los pares (x, Jxy)

(x, Jxy) 2- Si Jxy apunta en la direccin de las manecillas del reloj, entonces el par

se dibuja por debajo del eje (J) lado negativo.

3- Si Jxy apunta en sentido contrario a las manecillas del reloj, entonces el par se dibuja en el lado positivo del eje (J).

4- Debe determinarse el centro del crculo de Mohr, segn procedimiento.

5- Identifique valores del 1, 3 y Jmx.

Jyx = 40

y = 10

x = 60

Jxy = 40

10 20 30 40 50 60

50

40

30

20

10

10

20

30

40

50

A

B

3 1

CENTRO CIRCULO DE MOHR

J

1=1/2(x+y) + 1/4(x-y) +Jxy

J mx = 1/2(1-3)

J mx= 1/2(x-y) +Jxy

TAREA 1 Mdulo de Compresin Isotpica:

Pueden producirse grandes deformaciones volumtricas durante la compresin isotrpica como resultados del colapso de agrupaciones de partculas.

Cada uno de estos colapsos produce la rodadura y el deslizamiento entre partculas y, como resultado, se originan fuerzas tangenciales en los puntos de contacto.

Jyx = 40

y = 10

x = 60

Jxy = 40

Aqu se muestran un elemento de suelo sometido a una carga tridimensional, para el caso especial en el que el esfuerzo aplicado en las 3 direcciones principales es el mismo, es decir, se aplica un esfuerzo uniforme o Isotrpico.

1

1

3

2

3

1=3

Mdulo de Compresin de confinamiento: La compresin de confinamiento es un caso muy corriente en la naturaleza, se produce durante la formacin de un suelo por sedimentacin y cuando se aplican cargas verticales de gran extensin en los estratos de suelo. MODULO DE YOUNG: E

MODULO DE POISON: MODULO DE RIGIDEZ: G

G= E

2(1+)

CLASIFICACIN DE LAS ROCAS GNEAS, SEGN SU CONTENIDO DE SiO2

Rocas gneas: Las rocas gneas generadas de consolidacin de magmas, se clasifican en funcin de su ambiente de formacin pudiendo consolidarse en el interior de la corteza y zonas profundas, rocas plutnicas, o en la superficie terrestre y zonas prximas, rocas volcnicas. Actualmente, las clasificaciones ms utilizadas son las descriptivas, las qumicas (estiman la concentracin de elementos u xidos) y las modales (basadas en la proporcin de fases minerales presentes en la roca).

Clasificacin descriptiva.-

Tamao de grado de la roca Para muestra de mano Fanertica : Los cristales se reconocen a simple vista Afantica: No se reconocen los cristales por su pequeo tamao Vtrea: No aparecen cristales

Color El color se identifica mediante el llamado ndice de coloracin (M= porcentaje en minerales mficos o ferromagnesianos) M = 0 -35% leucocrtica M = 35-65% Mesocratica M= 65-90% Melanocratica M = 90-100% Ultramfica

Fbrica Las clasificaciones basadas en el conjunto de propiedades estructurales y textuales (fbrica de rocas gneas). Se utiliza para discriminar el carcter plutnico, volcnico o filomiano de la roca. Plutnico :Cristalizacin en forma homognea Filonianas: Presenta todas las texturas intermedias y extremos entre rocas plutnicas y volcnicas. CLASIFICACION QUIMICA Una de las clasificaciones qumicas usadas se basa en el % en peso de SiO2 de la roca: 0-45% Ultrabsica: suelen ser rocas muy densas y de color oscuro (peridotita), el color depende de la cantidad de minerales ferro-magnesiano que aparezcan. 45-52% Bsicas: Rocas densas y bastante oscuras (basaltos y gabros) 52-66% Intermedia: Rocas poco densas (diorita) >66% Acidas: Son generalmente rocas claras y poco densas.

ACIDAS %SiO2>66%

INTERMEDIAS 52%-66%

BASICAS 45%-52%

ULTRABASICAS %SiO2

01/10/2001 CARACTERISTICA DE MACIZOS ROCOSOS

Propiedad Indices (aquella propiedad que trataba de evaluar el comportamiento de un macizo rocoso). Tomar muestras bajo (1) teora estadstica (A) REGULARIZADAS (B) NO-REGULARIZADAS (A) MUESTRAS REGULARIZADAS: Proviene de 1 sondaje de exploracin.

T1

T2

T3

T4

NOTA: LA REGULARIZACION

DEBE REALIZARSE EN

LABORATORIO

L

(B) MUESTRAS NO-REGULARIZADAS: COLPAS DE TAMAO VARIABLE Ensayos de mecnica de roca sirven para determinar propiedades Indices de rocas sirven para caracterizar 1 macizo rocoso Actan sobre muestra del tipo (A) y (B) Observacin: Los ensayos de mecnica de rocas pueden clasificarse en 2 categoras importantes

1. Ensayo de mecnica de rocas NO-DESTRUCTIVO (LA MUESTRA DE ROCAS NO SE ROMPE)

ESTE ENSAYO ACTUA SOBRE MUESTRAS DELTIPO (A) Y (B)

2. Ensayo de mecnica de rocas DESTRUCTIVA (LA MUESTRA SE ROMPE DURANTE LA PRUEBA DE CONTROL DE CALIDAD)

ESTE ENSAYO ACTUA SOBRE MUESTRAS DELTIPO (A) Y (B) ENSAYOS DE MECANICADE ROCA NO-DESTRUCTIVOS

Objetivos Evaluar una propiedad ndice Condicin la muestra resulta intacta Ejemplos de ensayos no destructivos

A) DETERMINACION DENSIDADES B) DETERMINACION POROSIDAD C) DETERMINACION HUMEDAD D) DETERMINACION DUREZA (MARTILLO

SMITH).

E) DETERMINACION MODULOS ELASTICIDAD (YOUNG-POISSON // ESTATICA DINAMICA)

A) DENSIDADES: (peso unitario grs/cc)

Rectitud (Evitar problemas en la cmara triaxial para que no queden cmaras de aire).

Paralelismo (para realizar un buen ensayo de traccin al colocar anillos traccionantes).

Mide la competencia de (1) roca o macizo rocoso Densidad = medida indirecta de la dureza de la roca

FACTORES DE LOS CUALES DEPENDE LA DENSIDAD DE LA ROCA 1. TIPO DE ROCA: - GRANODIORITA

- MONZONITA CUARCIFERA - BASALTO - RIOLITA

2. POROSIDAD: - POROSIDAD NATURAL

- POROSIDAD INDUCIDA (FALLAS, CLIVAJES, DIACLASADOS, POROS, ETC.)

3. GRADO SATURACION: - DENSIDAD SECA - DENSIDAD HUMEDA 4. PROFUNDIDAD: 5. TIPO DE ALTERACIONES: (Porque ayuda a determinar los posibles daos que tenga el macizo rocoso). ** USO DENSIDAD: 1. Evaluacin y estimacin de reservas tonelajes. 2. Evaluacin y actualizacin de inventario de minerales.

IGNEA

DURAS

COMPACTAS

** METODOLOGIAS PARA EVALUAR DENSIDADES:

Mtodo Geomtrico: (tiene muchos problemas de medicin debido a pie de metro o regla (paralelismo rectitud), lo cual induce a errores).

Mtodo de inmersin: (es de mayor confianza en su calculo)

Mtodo Geomtrico: muestras regularizadas

Densidad(r) = Pseco/V [grs/cc]

* Peso seco = Ps = segn norma A.T.S.M. o I.R.M. Indican secar la muestra por 24 horas a 110C y pesar en prensa romana c/ precisin +-0.01 grs.

V= 0.25 d L Donde: d= dimetro promedio L= largo promedio

SEGUNA LAS NORMAS A.T.S.M. e I.R.M. EL Y L SON TOMADOS SOBRE UN PROMEDIO DE 2 O 3 MEDIDAS.

Por ejemplo: A. Dimetro: medida afectada por la rectitud 1 2 3

= 1 + 2 + 3 3

B. Largo:

PARA DETERMINAR UNA DENSIDAD SATURADA

NO SECAR

05 Noviembre 2001

METODO DE INMERSION Frmula bsica a emplear en el mtodo:

P seco = Debe determinarse en una romana con precisin 0.01 (gramos), segn normas (ASTM) y (ISRM) secado por 24 horas a 110 C. P sumergido = Basado en el principio de Arqumedes Equivalencia entre volumen desplazado v/s peso sumergido. P saturado = Este peso puede ser determinado en condiciones de saturacin parcial y total.

SATURACIN PARCIAL 0% < Sr < 100% peso en romana con error de precisin de 0.01 (gramos).

SATURACION TOTAL Sr=100% saturar la muestra por espacio de 48 horas en agua destilada y pesar en una romana de precisin con error de 0.01 (gramos).

H2 H3

H1

L = H1 + H 2 + H3

3

L = H1 + H2

2

roca = P seco [grs/cc] (P sat. P sumergido)

CONCLUSION

roca Mtodo Inmersin CALCULO DE HUMEDAD: Objetivos: Es evaluar la cantidad de agua que satura poros, grietas o fisuras. la determinacin de la humedad influye en:

Peso de la roca.

Estabilidad de estructura.

Ejerce presin de poros. FRMULA BSICA PARA EVALUAR (W)

W(%)= Ww / Ws = (Wt Ws) / Ws = [(Wt / Ws) 1] 100 = w (%) donde: Wt = Peso total muestra regularizada y no regularizada efectuada en una

romana con precisin 0.01 (gramos). Ws = Peso seco secado por 24 horas a t = 110 C

sat.= (1+ w) d POROSIDAD: Se determina experimentalmente a travs de la frmula siguiente:

= (P saturado P seco) (P saturado P sumergido)

rocas = (2-12 %)

suelos = (30-55%)

(A) en saturacin parcial Se debe impermeabilizar la muestra en una solucin

(Agua + Aceite)

(B) en saturacin total Se debe saturara la muestra por espacio de 48 horas en agua

destilada y pesar en romana de precisin con

un error de 0.01 (gramos).

Las rocas en general tienen dos tipos de porosidad:

A. Porosidad natural B. Porosidad inducida.

Importancia de ():

1. Resistencia dinmica de la roca. 2. Densidad de la roca. 3. Fragmentacin de rocas (tronaduras) 4. Permeabilidad:

Geofisico

Hidrlogo.

- Densidad = 0.35 uf (p/m) - Porosidad = 0.35-0.40 uf (p/m)

MEDICION DE LOS MODULOS DE ELASTICIDAD DE

YOUNG (E) Y POISSON () Estos mdulos pueden ser evaluados en laboratorio en forma dinmica F.D., haciendo uso de las propiedades ultrasnicas de las rocas P.U. P.U.: Permiten el paso de las ondas sonoras. F.D.: Que son mediciones continuas a lo largo del testigo. Estos ensayos y los resultados que se obtienen son validos cuando se supone que las rocas son Isotrpicas Homogneas, cuando los testigos son reducidos en tamaos. Para efectuar el ensayo debe disponer de los equipos siguientes:

Generados de pulso (ruido).

Amplificados: aumentan la amplitud de las ondas sonoras.

Emisor: transforma una onda sonora en una onda mecnica tipo ssmico que viaja a travs del testigo de roca.

En condiciones de saturacin parcial 0% < Sr < 100%

En condiciones de saturacin total Sr = 100%

Receptor: Transforma la onda mecnica en una seal pulso que captura el osciloscpio.

Amplificador: optativo.

Osciloscopio: Puede trabajar anexado a un computador Sismograma Experimental.

SISMOGRAMA EXPERIMENTAL EN OSCILOSCOPIO Tp = Tiempo de arribo (segundos), para lo que llamamos ondas primarias sonoras, por similitud corresponden a ondas ssmicas compresionales. Ts = Tiempo de arribo (segundos), para lo que llamamos ondas secundarias sonoras, por similitud corresponden a ondas ssmicas de corte. Ap y As = Amplitudes mximas para las ondas P y S respectivamente. De modo que:

Ap As

Tp

Ts

Y Amplitud (mm)

X

segundos

Vp = Ap (mms./seg.)

Tp

Vs = As (mms./seg.)

Ts

E = roca Vs [3 Vp - 4 Vs] 150.000 a 1.000.000 [kgs/cm] [Vp - Vs]

= [Vp - 2 Vs] (0.03 a 0.5) 2 [Vp - Vs]

FACTORES QUE AFECTAN A Vp y Vs

1. Densidad de la roca 2. Grado de saturacin. 3. Atenuacin inelastica factor de correccin para las amplitudes de

las ondas.

= Determinacin inelstica de las rocas y suelos X= Distancia que recorre una onda sonora (ssmica)

Obsrvese que est afectado por un factor de friccin al pasar una onda sonora a travs de las partculas de suelos de rocas. Una roca que presenta una isotropa de partculas ordenamiento de partculas tiene una menor atenuacin inelstica que cuando la roca presenta anisotropa desorden de partculas. a) b)

Apc Ap e (-x) Vpc

Asc As e (-x) Vsc

f1 = e(-x)

4. - Factor de divergencia geometra Corrige el hecho de considerar que las ondas sonoras (ssmicas) son cuerpos de ondas esfricos En las rocas y suelos los cuerpos de ondas son heterogneasIntroducir un factor correccin (F2) F2 = 1/x x: Distancia que recorre una onda sonora (ssmica) 5.- Factor de Reflexin generalizado Todos los rebotes de reflexin y refraccin de ondas sonoras (ssmicas) que viajan a travs de una roca o suelo. Se estima que este factor de reflexin generalizado hace perder a las ondas sonoras ssmicas entre un 15 a 20% de su energa (amplitud). F3 = (0.15 0.20)

Apc = Ap f1f2f3

Asc = As f1f2f3

TAREA 1. R.Q.D.: El parmetro Rock Quality Designation (R.Q.D.), corresponde a un factor numrico que mide la calidad de la roca desde el punto de vista de la fragmentacin.

Para el clculo de R.Q.D. se anotan todos los trozos de testigos superiores a (0.10-0.15) mt, para luego sumar todos los trozos y dividirlos por la longitud del tramo regularizado que es 1.5 mt.

%R.Q.D.= trozos (0.10-0.15) 100 1.5 mt.

De esta manera podemos relacionar este porcentaje con la clasificacin de calidad de roca que se muestra en la tabla:

% R.Q.D. CALIDAD ROCA

25 MUY MALA 25-50 MALA 50-75 MEDIA 75-90 BUENA 90-100 MUY BUENA

Dependiendo de la calidad y del estado en que venga el testigo se realiza una discriminacin de las fracturas considerando si estas son de origen natural o bien si han sido causadas por una mala operacin. Si se rompe el testigo durante el manejo o en el proceso de perforacin, o sea, si las fracturas son frescas ms que superficies naturales, se colocan todos los trozos rotos juntos y se cuenta como una sola muestra.

2. FACTOR DE FRECUENCIA: (F.F.) Se define como el nmero de fracturas naturales existentes o interceptan un tramo regularizado de 1,5 mts. Las fracturas se chequean en forma visual utilizando un aparato de 1,5 metros de longitud y que posee 5 divisiones de 30 centmetros cada una, el cual se coloca sobre la caja que contiene un sondaje regularizado, obtenindose 5 tramos de mediciones. Para contabilizar el nmero de fracturas, se asigna un valor 0 a aquel tramo que no presentado fractura y un valor 13 como mximo al tramo que se encuentra finamente particulado.

T1 T2 T3 T4 T5 Donde T1,... , T5 son tramos de mediciones

3. R.M.R. (ROCK MASS RAITING): El sistema de clasificacin minera del macizo rocoso (R.M.R.) es un mtodo que utiliza todos los parmetros relevantes del macizo rocoso, el cual sirve de apoyo a los procedimientos de diseo minero. El R.M.R. tiene un porcentaje de 0 a 100. Los parmetros de clasificacin para evaluar el R.M.R., en terreno con sus rangos asociados son:

PARAMETRO RANGO

Resistencia a la roca intacta (I.R.S.) 0-20 Designacin de calidad roca (R.Q.D.) 0-15 Espaciamiento de fracturas (J.S.) 0-25 Frecuencia de fracturas (F.F.) 0-40 Condiciones de fracturas 0-40 Esta clasificacin se ajusta tomando en cuenta la influencia de la meteorizacin, orientacin de estructuras, esfuerzos inducidos por procesos mineros y efectos de tronadura. Los posibles porcentajes de ajustes son:

METEORIZACION 30-100%

ORIENTACION 63-100%

TENSION INDUCIDA 60-120%

TRONADURA 80-100%

El deterioro anticipado del macizo rocoso una vez expuesta en el rajo, se prev con estos ajustes.

El ngulo de talud determinado mediante esta tcnica es usado

solamente para evaluacin preliminar.

EXTENSOMETROS Es un aparato de alta precisin diseado para medir los movimientos o desplazamientos relativos segn la direccin del taladro. Es capaz de registrar desplazamientos menores a 1 micra Para obtener dichos desplazamientos es necesario disponer de un punto fijo, que puede ser el anclaje de fondo del estensmetro. As pues, los desplazamientos medidos tanto de los restantes anclajes como de la cabeza del extensmetro, se refieran a dicho punto. Conocido lo desplazamientos entre anclajes y cabeza, pueden fcilmente calcularse los desplazamientos o deformaciones, velocidad y aceleracin de deformacin Todos los extensometros obedecen a unas generalidades en cuanto a elementos necesarios se refiere, de los cuales podemos mencionar:

SONDEO: Todos los extensometros necesitan de una taladro de instalacin.

ANCLAJES: Puede ser del tipo mecnico o expansivo, con mortero o cemento, y de tipo qumico (con resina epoxy).

ELEMENTOS DE TRANSMISION DE DESPLAZAMIENTO: Consiste por lo general en varillas, hilos o un sistema mixto de ambos.

CABEZA LECTORA: En ella se detectan y miden los desplazamientos sufridos por cada anclaje.

El desplazamiento se calcula con la siguiente expresin:

L - Lo = K (F Fo)

Donde: L-Lo = Incremento del desplazamiento entre 2 situaciones Separadas en el tiempo. K = Constante del sensor. F y Fo = Frecuencias actual e inicial respectivamente.

IMPORTANCIA DE LA DENSIDAD IMPORTANCIA DE LA DENSIDAD EN EL MODELO DE BLOQUES: Esta relacionado con la estimacin de reservas, la que repercute en toda la planificacin que involucre movimiento de materiales e incidiendo en la produccin. La correcta determinacin de la densidad, de cada sector o dominio de la mina, puede evitar la diferencia entre los tonelajes planificados para la extraccin y los cargados realmente debido a que los clculos del tonelaje del bloque, han sido realizados a travs de una densidad histrica, la cual no es representativa en el mayor de los casos. Una mala asignacin o determinacin puede ocasionar un margen de utilidades del proyecto mayor al considerado en su fase de estudio; o que las reservas reales no guardan concordancia con las reservas estimadas y que el proyecto posiblemente no sea rentable, significando la necesidad de replantear el proyecto original.

ANCLAJES

LECHADA

DE

CEMENTO

VARILLAS

CENTRADORES

CABEZA DE

LECTURA

T bloque = V insitu V = A L H H =altura del banco IMPORTANCIA DE LA DENSIDAD EN OPERACIONES MINERAS DE EXTRACCION:

Las operaciones que tienen directa relacin con la densidad son el carguo y el transporte. Para asegurar la adecuada capacidad volumtrica de un equipo puede transformarse la carga nominal en unidad de peso a unidad de volumen (m3), dividiendo por la densidad del material esponjado, ya que una sobrecarga en claro disminuye notablemente el rendimiento del equipo de carga y transporte. Queda en claro que el conocimiento y control de los rendimientos son importantes para determinar la capacidad de produccin posible de alcanzar, efectividad rentabilidad econmica del proyecto.

RENDIMIENTO DE UNA PALA

Rp = Kp Cp esp [ton/horas] Cp: capacidad nominal (m3) Kp: factor de rendimiento

esp: densidad esponjada

A

L

H

RENDIMIENTO DE UN CAMION

Rc = Kc Cc esp [ton/horas] Cc: capacidad nominal tolva (m3) Kp: factor de rendimiento

esp: densidad esponjada

DETERMINACION INDIRECTA DE LA DUREZA

Procedimiento de usar el martillo de smith de tal forma de correlacionar el valor de rebote de smith (R), con las resistencias a la compresin.

Equipo usado:

Martillo smith propiamente tal.

Piedra Anvil (calibracin). METODOLOGIAS PARA EVALUAR (R): Frmula Bsica: Donde: rj = N de datos o rebotes a realizar. N = N de datos. Ra = La mejor moda de los datos muestreados. METODOLOGIAS PARA EVALUAR (R): A. Procedimientos sobre testigos (laboratorio):

R = (j=1;n) rj 64 N Ra

R (moda)

45 45 90

Testigo de roca

Hacer a lo menos 10, mediciones en testigos de rocas (no es necesario que se encuentren normalizadas.

Se descarta la prueba si el testigo se rompe. B. Procedimientos sobre colpas en terreno: C. Procedimiento para mediciones en tneles o sectores de minas de cielo abierto.

45 45 90

20 cms

Se establece en esta superficie hacer 20 mediciones y descartar

el 50% de los valores ms bajos

R (moda) Debe buscarse una superficie

estable (20 cms) y libre de

polvos y fragmentos de rocas

(segn A.S.T.M. y I.S.R.M.)

C1

C2 C3

(B)

C1

C2

C3

(A)

L

SECTOR MINA

Cada celda en promedio puede tener una longitud de 50 a 100 metros.

En cada celda deben seleccionarse a lo menos 20 puntos y en cada punto tomar a los menos 5 mediciones.

La mayor moda es la medida de R para (A) o (B). USO DEL VALOR R:

1. Es correlacionar R c/r c 2. Modulo de Young (E):

E = 6.95 R + 1.1410e6

ENSAYOS DESTRUCTIVOS EN MECANICA DE ROCAS

Obtener el valor de una propiedad ndice implica la destruccin de la muestra. Estos tipos de ensayos operan sobre muestras regularizadas y no regularizadas en algunos casos.

1. ENSAYO DE COMPRESIN UNIAXIAL OENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIN SIMPLE (R.C.S.): Objetivo: * Su objetivo es evaluar propiedades de las rocas como:

A. Dureza R.C.S. Indice de smith. B. Propiedades resistivas.

Friccin ()

Cohesin (Co)

C. Determinar mdulos elsticos de E y estticos. Equipos usados: 1. Prensa de carga universal.

2. Anillos de carga

3. Manmetro para medir presin. [kg/cm] o [Mpa]

Log c =88 10e-5 R + 1.01

El ensayo de compresin simple permite obtener un tabla de control como la siguiente:

CARGA APLICADA c INCREMENTO DE CARGA c 200 0 400 200 600 200 800 200

1000 200

El ensayo de compresin simple puede tener 2 tipos de interpretaciones:

A.- Interpretacin Analtica c falla = 1 0; 2 = 3 = 0.0 B.- Interpretacin grfica en l circulo de mohr:

Unidad fija compresora

Unidad mvil

compresora

Anillos de carga

Toma meza apoyo

TESTIGO DE ROCA

NORMALIZADO A

ENSAYAR

MANOMETRO

Rompi el testigo c falla

Circulo de mohr

Trayectoria de ruptura

CRITERIOS DE RUPTURA DE MOHR COULOMB Refirindonos a Mohr solamente:

Establece que las rocas se rompen debido a un esfuerzo compresivo, el cual es capaz de inducir una superficie de corte, segn un esfuerzo de corte. (J)

Establece que un especmen de roca puede romperse cuando sobre sta acta un esfuerzo de traccin mximo.

Las observaciones de Mohr permitieron establecer una funcin:

J = F()

La cual es un espacio J v/s divide en dos zonas. Una zona estable y una zona de total inestabilidad, como se explica en la figura:

n

= f ()

ZONA DE ESTABILIDAD

ZONA DE INESTABILIDAD

La funcin J = F(), no tiene solucin matemtica sin embargo Coulomb, propuso una solucin aproximada, en el cual se supone que la

funcin J = F() es una lnea recta.

La recta de coulomb tiene por ecuacin:

= (Co + n tg)

= Co + n tg

Criterios ruptura = f() (MOHR COULOMB)

Co

2

3 1 c de falla

2 = 90 +

= 45 + /2

Co

Observemos que en el punto de falla puede hallarse y demostrarse que

1, 2, y Co, quedan relacionados a travs de lo que llamamos Ecuaciones de fluencias

1.- 1 = N + 1 + sen 3

1 - sen

2.- N = 2Co Co

1 - sen N = N de fluencia

17/11/2001

ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL Simula las condiciones de confinamiento que se observan para las rocas en el campo prctico.

Como reproducimos en laboratorio estas condiciones de confinamiento extremasequipamiento

Equipamiento.-

Celda triaxial

Prensa compresin universal

Juego de fundas de goma

Lectura de deformaciones tipo STRATM CAGE

ETAPAS QUE CONSIDERA UN E.C.T Comprende 2 etapas: 1- Etapa compresin isotrpica confinamiento Isotrpico

1 = 2 = 3 = Presin cmara (Rango de variacin2 a 20 [kg./cm] 2- Etapa de ruptura El testigo o muestra de roca puesto en la cmara se

rompe

1 > 3 1 > 2

1 falla

1 (1- 3)

= incremento de carga de 1(c/r) 3 Presin desviadora Esfrico desviador Obtencin en laboratorio del confinamiento Isotrpico Celda triaxial Est compuesta de 3 unidades

1- Tapa superior que permite aplicar un esfuerzo axial normal (1) 2- Tapa inferior la cual est provista de 1 vlvula que permite drenar el agua

que pueda contener la muestra a ensayar 3- Cuerpo de la celda triaxial

Vlvula para el

ingreso de aceite

hidrulico Cuerpo de

Celda

Tapa

superior

H = 25-30 cms

20-25 cms

e ACERO INOXIDABLE

Dentro de la celda debe ubicarse la nuestra normalizado a ensayar. Debe disponerse sobre el testigo de roca una funda de goma Testigo Funda de goma El sistema preparado para el ensayo es de la forma que se indica. TABLA DE CONTROL.-

3=2=? 1 y sin incremento 50 kg./cm 50 kg./cm

1000

2000

350

360

1100

REPRESENTACION GRAFICA E.C.T

1 falla

3 falla Co

CIRCULO MOHR DE FALLA

falla

O

O = Origen del plano

(1 3)

= 45 + /2 Grfica de dos ensayos E.T Tipos de ensayo de C.T 2 tipos de ensayos a- E.C.T drenado b- E.C.T no drenado a- En A hay una disipacin de la presin del agua (se conoce como presin de

poros) = 0.0

b- En B no hay disipacin de la presin de poros 0

Entonces a cada esfuerzo observado en un E.C.T (1 y 3) debe introducirse un factor de correccin debido al agua.

1 = 1 - Esfuerzo efectivos que consideran correccin por

3 = 3 -

= Presin de poros del agua

n

Co Co

Uso de la deformacin de un E.C.T: Esta informacin puede utilizarse para definir el criterio de ruptura de HOEK y BRAKEN Profesores del Imperial College Inglaterra (1985)

El criterio propone graficar 1 v/s 3 Para el macizo rocoso podra tener k muestras y k resultados de E.C.T es

decir tendra k valores de 1 y 3

c = Es la resistencia a la compresin simple que se observa en el laboratorio

1 = Esfuerzo principal mayor

3 = Esfuerzo principal menor

Co Co

3

3 1 1

CIRCULO DE MOHR E.C.T. DRENADO

CIRCULO DE MOHR E.C.T. NO DRENADO

m y s = Constantes de Hoke y Braken que sirven para calificar geotcnicamente la calidad de un macizo rocoso. La constante m y s estn tabulados para distintos tipos de macizos rocosos. Hoke y Braken proponen

1 = 3 + m3c + cS

S 3 = 0

1 = c S para macizos rocosos inalterados

S = 1.0 1 = c Formas de evaluar m y s

Estadsticamente se puede obtener m y s haciendo el arreglo 1 - 3 =

m3c + cS

(1 - 3) = m3c + cS

Llamando y = (1 - 3) y X = 3 Y = mx + bo

Y = (1 - 3)

X = 3

M = mc

b0=Sc

Conocido M y bo por ajuste de mnimos cuadrados;

m = M / c S = bo / c Con el par m y s conocido tabla caracterizo el macizo rocoso sobre el cual estoy trabajando.

Conocido m, s y c Entonces encontr una funcin

1 = f(3)

1 = 3 + m3c + cS

1 = 3 + 28.53 + 1.12

Si podemos simular valores de 1 y 3

1 3

11

12

1k

2 3

10

Valores simulados de E.C.T

Valores simulados de 1 y 3

12.11.01

ENSAYOS DE COMPRESION SIMPLE PARA EVALUAR

E Y EN FORMA ESTATICA

Fundamentos.- Evaluar en un testigo de roca normalizado, sometido a un ensayo de resistencia de compresin simple, las deformaciones axiales y

diametrales que experimenta este testigo de roca, para evaluar finalmente E y en forma esttica. Las deformaciones axiales y diametrales pueden ser capturadas usando estampillas elctricas medir un cambio de resistencia y hacerlo equivalente a un cambio de longitud. La ecuacin bsica que rige este proceso es la siguiente:

R L R = G L R L R L

Co

Mtodo Strain Gage, para evaluar E y en forma esttica a partir de un ensayo R.C.S G =constante propia de la resistencia elctrica G depende de:

Grosor del alambre

Naturaleza o tipo alambre

N de espiras que tiene la resistencia elctrica

Materiales a usar en el ensayo 1- Materiales universal de esfuerzo 2- Estampilla elctrica 3- Resinas epxicas 4- Mquina registra cambios de voltajes

PREPARACION DE LA MUESTRA

N

VARIACIONES VOLTAJE

LECTOR VOLTAJE

RESINA

EPOXICO

PEGAMENTO

ESTAMPILLA

ELECTRICA

DEF. AXIAL

DIF.

DIAMETRAL

N C

Mtodo Strain Gage permite medir deformaciones del orden de 10E-2 a 10E-5

El ensayo permite obtener 2 tablas de valores

1- c v/s E (def. axial)

2- c v/s (def. diametrales)

E = L testigo (Vo Vj) = testigo ( Vo Vj) Fc Fc j = 1,2,3...k Vo =voltaje inicial Vj = voltaje (j) para cada incremento carga Fc = Factor calibracin de voltaje del equipo de medida

1- c v/s E

Tg = m = E

150.000 a 1.000.000 [kgs/cm]

E

c

2- c v/s

ENSAYO DE CARGA PUNTUAL Es una medida indirecta de la dureza de la roca. El ensayo busca obtener

mediante el valor de carga puntual, una correlacin con R.C.S (c).

Correlacin c = f (Ip)

EQUIPOS UTILIZADOS 1- Mquina de carga puntual 2- Muestras normalizadas o irregulares

VALOR DEL INDICE DE CARGA PUNTUAL (Ip)

Ip = Q Q = Carga aplicada [kg.] d d = Dimetro muestra [cm]

Tg = m =

c

0,02 a 0,5

INDICE DE CARGA PUNTUAL PARA MUESTRAS NO REGULARIZADAS

Ip = fc Q fc = factor correctivo por tamao deq fc = SQR (d/s) d = dimetro testigo deq = factor de correccin por forma 1-

2- deq = 4 d

3-

deq = d

2

Deq= 4 1 + 2 d

2

ENSAYO DE TRACCION Este ensayo puede realizarse bajo 2 procedimientos: a- Ensayo de traccin indirecta Mtodos Brasileos (Sao Paulo) b- Ensayo de traccin directa El objetivo del ensayo es evaluar y estimar un valor de la traccin en rocas. Este valor es importante para tronadura. a- e = espesor D = dimetro G = carga normal aplicada

Caractersticas ensayo traccin directa Equipos usados 1- Prensa universal de traccin 2- Juegos de anillos de carga

NO

NO

SI

N

e = 1 [cm]

T = 2 G

De

32 mm

15 a 10 mm

3- Juegos de estrobos de traccin de acceso para aplicar carga traccin. 3- Resina epoxica de pegamento (tiempo secado de muestras = 48 hrs)

T = Q A

T = [kg/cm]

(3 a 4) * 32 mm

T

H

(A)

Interpretacin en el crculo de Mohr ensayo de traccin

ENSAYO DE CORTE DIRECTO Uso.- En la estimacin y estudio de estabilidad de taludes, sobre todo cuando un talud de mina aparece comprometida su estabilidad por medio de D.G. (Discontinuidad geolgica). 1- 2-

O

J

Esf. Traccin = (-)

Esf. Compresin = (+)

falla

D.G N

Criterio ruptura de Mohr Coulombs

Mejor alternativa para evaluar talud.

diaclasado

FUNDAMENTOS E.C.D

Es evaluar la resistencia friccional de una D.G artificial y natural cuando ella D.G est sometida a un esfuerzo corte inducido por un esfuerzo normal

Es evaluar el desplazamiento horizontal (prefijado) y desplazamiento vertical (dilatancia) de un D.G natural o artificial, cuando se encuentra sometida a un esfuerzo de corte, inducidos por esfuerzos normales.

VARIBLES QUE EVALUA UN E.C.D Aspecto geomtrico

Resistividad de cementante

CLASIFICACION DE TIPOS DE E.C.D

1

2 = N + E.T

Friccin ()

Cohesin (Co)

Rugosidad

(J.R.C)

E.C.D

1- E.C.D sobre una discontinuidad

geolgica (natural) ( residual) y

(Co)

2- E.C.D sobre una

discontinuidad artificial (

bsica) y (Co=0,0)

Ensayo de corte directo

hecho sobre un corte en

sierra B

PROCEDIMIENTO LABORATORIO Exige contar con el siguiente equipamiento 1- Prensa de compresin universal 2- Celda Hoek de corte 3- Manmetro para medir esfuerzos 4- Sensores para medir desplazamientos

CELDA HOEK Est compuesta de 2 moldes rectangulares de modo que la muestra a ensayar debe ubicarse dentro de los moldes. ESQUEMA CELDA HOEK 1- 3- Colpa a ensayar en laboratorio conteniendo una D.G (debe tallarse)

Colpa de terreno tallado

Sistema abrazadera (2)

Cementante =Agua + ripio +arena +cemento +yeso amarillo de alto fraguado

D.G. Natural

Colpa

Sistema

abrazadera

T = 48 (horas)

Colpa

N Prensa universal aplica esfuerzo normal N

Molde 1

D.G

Molde 2

Cementante

Sensor

DH

Sensor (DV = Dilatancia)

Esfuerzo de corte (J) a travs

de 1 sistema de gatos

hidrulicos

N

DH = corte

Recomendaciones para el ensayo:

1- Deben aplicarse los dos esfuerzos (J) gradualmente (lentitud)

2- En laboratorio N debiera variar

entre

El ensayo de corte directo proporciona 2 tablas tpicas:

A- J v/s D.H

J DH

J1 J2

Js

DH1 DH2

DHs

B- J v/s N J N J1 J2

Js

N1

N2

Ns A-

DH

J

J mx

J residual

DHo DHr

B-

r = Friccin residual (D.G) Co = Cohesin (D.G)

B =r - dilatancia Dilatancia = J:R:S J:R:S Plana Onduladas Escalonadas

J = Q N = QN A A

Co

J.R.S

0

20

A = rea de corte

TAREA

1- Buscar una relacin entre B y rebote smith (r) 2- Explicar la relacin METODO EQUILIBRIO LIMITE Y E.C.D El mtodo de equilibrio lmites, es el procedimiento normalizado para evaluar estabilidad de taludes, para explicar esto consideremos el siguiente esquema:

= Manteo o buzamiento- Rumbo El grfico propuesto puede ser modelado como el caso de un bloque de roca

deslizando a travs de un plano inclinado con ngulo ().

Tg B =1,155 = ngulo de una mena deslizante

Tg

D.G

Plano de una D.G

X

W

N

Y

J

R

Wy

En equilibrio esttico

J R = 0 J = R

Pero se asume que la posible falla est controlada por el criterio de Mohr-Coulomb.

J = Co + N tg R = Co +Ntg

Definiendo un nmero de estabilidad que seale lo cerca que est el talud de fallar y llamando factor de seguridad (fs):