FUNDAMENTOS DE MECNICA DE ROCA

FUNDAMENTOS DE MECNICA DE ROCA

Profesor: Juan Araya SProfesin: Ingeniero en Minas

IntroduccinEl estudio de los procesos que ocurren en el macizo rocoso durante la explotacin de los minerales posee una gran importancia lo que permite:

Condiciones de seguridad del trabajoAumentar su productividadLa efectividad econmicaDisminucin del impacto.

Los macizos rocosos se diferencian entre s por las condiciones de:

Composicin (qumica y mineralgica)EstructuraFuerza de cohesin entre sus partes componentesExistencia de defectos estructurales y otros factores.

IntroduccinSegn su constitucin los macizos rocosos pueden ser continuos, discontinuos y combinados.

Para cada una de estas formas de comportamiento del macizo se pueden mencionar diferentes tipos y stos, desde nuestro punto de vista, resulta til la divisin teniendo en cuenta sus caractersticas geo - estructurales en:

Macizos homogneos.Estratificados.Bloque muy agrietados y mixtos.

Rotura frgil de la rocaLas microgrietas poros e inclusiones de una roca pueden, en un campo tensional, dar nacimiento a nuevas grietas. Si stas alcanzan la superficie de la probeta o si crecen de modo notable al interactuar unas con otras, se puede producir la rotura de la muestra.

Elasticidad de la rocaLa deformacin inducida sobre un cuerpo debida a la accin de un campo de fuerzas exteriores puede serelsticaoplstica.

Deformacin Elstica: Cuando el cuerpo recupera su forma y volumen iniciales una vez cesada la accin de las fuerzas externas.

Deformacin Plstica : Cuando el cuerpo se rompe su forma y volumen, en donde no puede volver a su estado normal.

Deformacin sea elstica o plstica depende de la naturaleza del cuerpo, de la temperatura, grado y tasa (velocidad) de deformacin al que ha sido sometido.

A temperatura constante, los materiales se comportan normalmente como elsticos cuando los esfuerzos aplicados son pequeos, si bien se tornan plsticos cuando los esfuerzos superan un cierto lmite.

Elasticidad de la rocaLa elasticidad es una propiedad de un material ideal y podemos vincularla con los materiales que se utilizan en ingeniera, incluyendo a las rocas en mayor o menor grado y en funcin de cuanto estos materiales se acercan al ideal. Prcticamente esto depende de tres factores principales:

HomogeneidadIsotropaContinuidad

Istropo: Es una medida de las propiedades direccionales de un material. Un cuerpo granular ser istropo si todos sus granos tienen una orientacin al azar y cuando un plano de dimensiones equivalentes lo intercepta, en cualquier direccin, corta al mismo en un nmero igual o equivalente de granos.

Anistropo: Cuando la propiedad vara segn la direccin considerada. En este caso, la propiedad esvectorial.

Primer caso las propiedades fsicas son las misma independiente de la direccin.Segundo caso las propiedades fsicas del medio cambian de acuerdo con la direccin analizarla.

Elasticidad de la roca

Homogneo: Significa que tiene un aspecto uniforme y a simple vista, no se observan componente diferentes.Elasticidad de la rocaHeterogneo: Significa que tiene un aspecto uniforme y a simple vista, no se observan componente diferentes.

La homogeneidad depende en gran medida de la escala y podra ser posible describir una roca masiva de grano muy fino corno homognea. Mientras que una roca de grano muy grueso dentro de dimensiones limitadas debe ser considerada no homognea.

Unadiaclasa es una fractura en las rocasque no va acompaada de deslizamiento de los bloques que determina, no siendo el desplazamiento ms que una mnima separacin transversal. Se distinguen as de las fallas, fracturas en las que s hay deslizamiento de los bloques. Son estructuras muy abundantes. Son deformaciones frgiles de las rocas.

Elasticidad de la roca

Continuidad: Puede ser considerada como una referencia de:

PorosidadCantidad de diaclasasFallas en un cuerpo rocoso particular.

Grado de continuidad: Afectar su cohesin y por lo tanto la diferente distribucin de tensiones a travs de todo el cuerpo.

Los extremo al considerar la continuidad de una roca. Estarn entre una masa rocosa fracturada. La cual es completamente discontinua y un cuerpo rocoso masivo de grano muy fino con un diaclasamiento muy espaciado, con lo cual es prcticamente continuo.Elasticidad de la roca

Curva esfuerzo deformacin para compresin con tramos elstico y plsticos

Curvas esquemticas esfuerzo y deformacin para materiales

Obviamente la mayora de las rocas elsticas deben ser de grano fino, masivas y compactas, una propiedad de las rocas extrusivas . Estas rocas se aproximan de muchas formas a las propiedades de un material elstico, frgil, que tiene una relacin cuasi - lineal entre tensin / deformacin hacia el punto de ruptura. por lo cual se las puede denominar rocas casi - elstica.Rocas de menor elasticidad, son las rocas gneas de grano grueso y sedimentos compactados de grano fino, con baja porosidad y una razonable cohesin, por lo que se l as denomina rocas semi-elsticas. Un peligro similar existe en obtener datos para un tercer tipo de relacin tensin/deformacin por medio de mtodos en laboratorio, lista categora incluye las rocas cohesivas, con mucha porosidad. Comprendiendo a la mayora de las rocas sedimentarias dbiles. Estas son plsticas y cualquier anlisis apoyado en criterios de plasticidad podra ser peligroso. Dctil: No debe confundirse dctil con blando, ya que la ductilidad es una propiedad que como tal se manifiesta una vez que el material est soportando una fuerza considerable.

Deformacin frgil y dctil compresin, torsin y extensin

Efecto de confinamiento

Confinamiento aumenta la resistencia de las rocas

Desplazamiento normal a planos de debilidad se hace ms difcil si hay presin de confinamiento

Resistencia puede llegar a ser 10 veces el aumento en el esfuerzo istropoDctil: No debe confundirse dctil con blando, ya que la ductilidad es una propiedad que como tal se manifiesta una vez que el material est soportando una fuerza considerable.

Deformacin frgil y dctil compresin, torsin y extensin