caracterizaciÓn fÍsico mecÁnica de rocas para propÓsitos de ingenierÍa en la regiÓn llanos...
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CARACTERIZACIÓN FÍSICO
- MECÁNICA DE ROCAS
PARA PROPÓSITOS DE
INGENIERÍA EN LA REGIÓN
LLANOS
TORRES H. Jenny Carolina
Universidad Santo Tomas - Sede Bogotá
BAQUERO E. Vivian Yineth
Universidad Santo Tomas - Sede Bogotá
BARBOSA H. Camila Andrea
Universidad Santo Tomas - Sede Bogotá
ZONA DE EXTRACCIÓN
MUNICIPIO DE MITÚ
DEPARTAMENTO DE VAUPÉS
MATERIAL EN ESTUDIO
No Nombre de la muestra Código Tipo de roca Clase de roca
1 17VA-443-024-RM M1 Migmatita ígnea
2 12VA-443-022-RN M2 Migmatita ígnea
3 VA-PO-RI-018-PANTANO M3 Migmatita ígnea
4 9VA-443-020-RI M4 Migmatita ígnea
Localización: Vaupés - afloramiento del complejo migmatico
• Caracterización básica:
TÉCNICAS EXPERIMENTALES
Contenido de agua
Porosidad,
Absorción
Densidad
Normas ASTM
Especificaciones ISRM
Secciones delgadas se obtuvo la composición
mineralógica de las rocas en estudio.
• Mineralogía
TÉCNICAS EXPERIMENTALES
Se realizaron ensayos de
compresión uniaxial y
velocidad de ultrasonido
para hacer la
interpretación de las
propiedades de los
materiales a través de las
constantes elásticas y los
valores de la ondas de
compresión (P) y las
ondas de cortante (S).
Código muestra Contenido de agua (%W) Densidad r (g/cm3) Porosidad (% n)
M1 0,12 2,64 0,44
M2 0,12 2,63 1,06
M3 0,11 2,62 1,12
M4 0,11 2,60 2,15
Tabla 4. Propiedades físicas de las muestras
Tabla 5. Composición mineralógica esencial de las muestras y su densidad.
Tabla 3. Composición mineralógica de una Migmatita en porcentaje
36,8 19,9 32,8 7,4 2,9 TR
Cuarzo Plagioclasas Feldespato
PotásicoBiotitas Opacos
Zircón y
Rutilos
Migmatita
M1 107,75
M2 80,59
M3 62,81
M4 67,64
Resistencia a la compresión
Simple, RC (MPa)Muestra
Tabla 6. Resistencia a la compresión simple
la composición mineralógica de la roca sugiere una
resistencia admisible en el rango entre 78 MPa y 265
MPa.
Resistencia a la compresión
simple (RC)
Módulo de Elasticidad (𝑬)
• De acuerdo con Farmer (1968), el rango de valores
para rocas graníticas para el módulo de elasticidad
se encuentra entre 19000MPa y 59000MPa
Tabla 7. Módulo de Elasticidad
M1 75781
M2 46461
M3 27223
M4 33020
Muestra Módulo de elasticidad, E (MPa)
M1
M2
M3
M4
Figura 1. Clasificación ingenieril de roca intacta en términos de su rigidez y resistencia.
Adaptado de correa (2002) tomado de stagg-zienkiewicz (1970)
Granito 5200 3000
Basalto 6400 3200
Calizas 2400 1350
Areniscas 3500 2150
Velocidad de onda S,
Vs(m/s)Muestra
Velocidad de onda P,
Vp(m/s)
Tabla 9. Velocidad de onda en diferentes tipos de roca. (Bautista, 2011)
Tabla 8. Velocidad de onda en las muestras
M1 5268 2622
M2 4522 3044
M3 4058 2631
M4 4420 2866
MuestraVelocidad de onda P,
Vp(m/s)
Velocidad de onda S,
Vs(m/s)
Figura 2. Rangos de velocidad de ondas de compresión (Vp) y
ondas de corte (Vs) de diferentes tipos de roca (Shön, 1996)
Figura 2. Rangos de velocidad de ondas de compresión (Vp) y
ondas de corte (Vs) de diferentes tipos de roca (Shön, 1996)
Tabla 10. Módulo de Elasticidad usando ensayo de compresión
simple y correlación en ensayo de velocidad de ondas sónicas.
Velocidad de onda Compresión simple Variación
M1 48511 75781 36%
M2 52820 46461 14%
M3 41305 27223 52%
M4 48497 33020 47%
MuestraMódulo de elasticidad, E (MPa)
Teniendo los módulos de Elasticidad y la resistencia a
la compresión simple se realiza la clasificación
definida por Deere y Miller (1969).
Tabla 11. Clasificación de las rocas según Deere y Miller
M1 107,75 75781 CH-2
M2 80,59 46461 CH-2
M3 62,81 27223 DM-3
M4 67,64 33020 CM-3
MuestraResistencia a la compresión
Simple, RC (MPa)
Módulo de
elasticidad, E (MPa)Clasificación
Tabla 12. Variables elásticas obtenidas por medio del ensayo de
ultrasonido, para definir la roca.
M1 0,335 48511 18165
M2 0,086 52820 24318
M3 0,137 41305 18160
M4 0,137 48497 21325
MuestraRelación de Poisson (n)
Módulo de
elasticidad, E (MPa)
Módulo de
corte, G (MPa)
Relación de Poisson (𝝂)
(v)
Relación Módulo de Young - Velocidad de
onda P
La relación entre la velocidad de onda P y el módulo de
Elasticidad de las muestras presenta un aumento de rigidez del
material conforme aumenta la velocidad de onda de
compresión.
FORMAS DE FRACTURA EN ENSAYOS DE
COMPRESIÓN SIMPLE.
Figura 7 a. M1. b. M2. c. M3. d. M4.
USOS DE LOS MATERIALES ESTUDIADOS
CONCLUSIONES
rt,E,n,
Variaciones de E
Diferencias en el
tamaño de granos
Composición
mineralógica
Valores bajos de n y
absorción
Roca de buena
calidad
M3 Y M4 < 78Mpa
RC
Alta resistencia Graníticas
Micro fisuras en el
núcleo antes de la
falla
Baja alteración por
meteorización
M1
Valores de V(P) y
V(s)
CONCLUSIONES
M1
Comportamiento
>rigidez
>resistencia Roca de excelente
calidad
Uso de las muestras en
ingeniería
No se tiene
información
mineralógica.
Ventajas Desventajas
Excelente material de
construcción
Difícil extracción y
labrado
REFERENCIAS
Akbar, Anwar Huser; Brown, Tim; Delgado, Roger; Lee, Don; Marsden, Rob;
Prado-Velarde, Erling; Ramsey, Lee; Spooner, Dave; Stone, Terry; Stouffer,
Tim. (2003). Observación del cambio de las rocas: modelado mecánico del
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Water (Moisture) Content of Soil and Rock by Mass. Annual book of ASTM
standards. American Society for Testing and Materials. ASTM, Philadelphia.
ASTM. D2845-08. 2014. Standard Test Method for Laboratory Determination of
Pulse Velocities and Ultrasonic Elastic Constants of Rock. Annual book of
ASTM standards. American Society for Testing and Materials. ASTM,
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Strength of Intact Rock Core Specimens. Annual book of ASTM standards.
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Benavente, D. 2006. Propiedades físicas y utilización de rocas ornamentales. Pág
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Canoba, Carlos. A.; Fraga, Héctor R. 2004. Propiedades elásticas de las rocas
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294, University Press. Princeton.
ISRM Suggested Method for Determination of the Uniaxial Compressive Strength of
Rock Materials.
ISRM Suggested Methods for Determining Sound Velocity
ISRM Suggested Methods for Determining Water Content, Porosity, Density,
Absorption and Related Properties.
Plaza, Oscar. 2010. Geología aplicada. Universidad Politécnica de Madrid.
Siegesmund, S. and Snethlage, R. (eds.), Stone in Architecture,DOI: 10.1007/978-3-
642-45155-3_3, [1] Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014.
REFERENCIAS
GRACIAS