fundamentos mecanica de rocaparte1

Prosecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas

USACH

Preparado por:

Luis A. Quiones Avaria

CURSO MECANICA DE ROCAS I

AO 2012

CAPITULO I


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MACIZO ROCOSO COMO UN MATERIAL

TIPOS DE MATERIAL Y MODELOS GEOMECNICOS

QU ES LA MECNICA DE ROCAS?

Mecnica de rocas es la ciencia terica y aplicada del comportamiento mecnico de la roca; es la rama de la mecnica relacionada con la respuesta de la roca al campo de esfuerzos de su entorno

(JUUD (1964), Commite on Rock Mechanics of the Geological Society of America)

En la prctica se relaciona ms con el macizo rocoso debido a la escala de los trabajos y proyectos de Ingeniera Civil y Minera. Luego, debe ser entendida como la disciplina que estudia el comportamiento y las propiedades fsicas de macizos rocosos bajo esfuerzos y condiciones de borde especficas.

OBJETIVOS DE LA MECNICA DE ROCAS

Caracterizacin del comportamiento Mecnico de la Roca Intacta, Discontinuidades Geolgicas y Macizo Rocoso.

Anlisis de Esfuerzo, Deformaciones, Energa almacenada para Macizos Rocosos en condiciones estticas y/o dinmicas.

Diseo y evaluacin de estabilidad de excavaciones superficiales y/o subterrneas en el Macizo Rocoso.

INTRODUCCIN

Prosecucin de Estudios Ingeniera

Civil de minasUSACH

EFECTO DE ESCALA

Corresponde al cambio que experimentan las magnitudes de las propiedades de una muestra de roca en la medida que aumenta el volumen o tamao de la misma.


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CAPITULO II


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Un punto

Sin esfuerzos en Z

h/L


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y=FA

y=Nw=PaA

CONVENCIN DE SIGNOS

COMPRESIN POSITIVA

+


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ESFUERZOS DIBIMENSIONALES


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Anlisis de Esfuerzos BidimensionalProsecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas

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Rotacin de EjesProsecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas

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Invariantes de Esfuerzo I1 y I2

Si se suma los esfuerzos se obtiene I1

Multiplicando y sumando se obtiene I2

I1 y I2 son invariantes del esfuerzo en dos dimensiones


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Arreglando:

ESFUERZOS PRINCIPALES

Si


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Cizalle Mximo


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CIRCULO DE MOHR


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oProsecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas

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ESFUERZOS TRIDIMENCIONALES


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xy

z


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lx = cos cos

ly = sen cos

lz = sen

l

N

E

azimut

B


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=ESFUERZOS PRINCIPALES


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ORIENTACIONES PRINCIPALES


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Para las otras orientaciones se reemplaza 2 y 3 en A, B y C

Manteo : Arcseno (z1)Azimut : Arctang (y1/x1) Definido en el cuadrante

y1 (+,-) x1(+,-)


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EJEMPLO PRCTICOEJEMPLO PRCTICO

16.5 16.5 --1.2 1.2 --1.7 1.7

--1.2 10.5 0.2 1.2 10.5 0.2

--1.7 0.2 11.4 1.7 0.2 11.4

xyz == ZZ

X X (E)(E)

Y (N)Y (N)

XXYY

GaleraGalera

0,707 0,707 --0,707 00,707 0

0,707 0,707 00,707 0,707 0

0 0 10 0 1

L =L =

x' -45 0

y' 45 0

z' 0 90

xyzxyz = L = L xyzxyz LLTT14,7 3,0 14,7 3,0 --1,341,34

3,0 12,3 3,0 12,3 --1,061,06

--1,34 1,34 --1.06 11,41.06 11,4

xyzxyz ==

ZZ

X X (E)(E)

Y (N)Y (N)

XX

GaleraGalera

ZZ

XX

11,411,4

14,714,7

14,7 MPa14,7 MPa

11,4Pa11,4Pa

yy

DEFORMACIONES


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CONCEPTOS BASICOS


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DEFORMACIONES BIDIMENCIONALES


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Se aplica a , sen =sen (+90)


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x`= (x +y)+( x-y) cos2 +xysen22 2 2

X`Y` Y

X

y`= (x +y)-( x-y) cos2 -xysen22 2 2

xy`= -( x-y) sen2 +xycos22 2


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DEFORMACIONES TRIDIMENSIONALES


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*[*]= [R][][R]T


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lx = cos cos

ly = sen cos

lz = sen

l

N

E

azimut

B


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=0

DEFORMACIONES PRINCIPALES 1,2 y 3Prosecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas

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CAPITULO III

APLICACIONES DE LA TEORIA ELASTICA


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Razn de Poisson

Modulo de Young


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RELACIONES ESFUERZO VS DEFORMACIN EN ROCASProsecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas

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-

Z,


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=deformacin volumtricaCte. de Lame


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USACHA F

ESFUERZOS INDUCIDOS POR EXCAVACIONES


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Ecuaciones de Esfuerzos

Ecuaciones de Deformacin

COORDENADAS POLARES


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ru


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Hoek & Brown


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CAPITULO IV

ESFUERZOS IN-SITU


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Nota: Extrado de informe Evaluacin y Diseo

Frente de Avance, III Panel Mina Ro Blanco (2001),

A. Karzulovic & Asoc. Ltda.


USACH

Nota: Extrado de informe Evaluacin y Diseo

Frente de Avance, III Panel Mina Ro Blanco (2001),

A. Karzulovic & Asoc. Ltda.

MEDICIONES DE ESFUERZOS IN-SITU


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MEDICIONES DE ESFUERZOS

METODOS DE RELAJACION

-METODO USBM

-METODO DOORSTOPPER

-METODO HOLLOW INCLUSION


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Celda USBM

=6

=1,5

METODO USBM


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METODO DOORSTOPPER


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Celda HI

METODO HOLLOW INCLUSION (HI)


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CAPITULO V

RELACIONES CONSTITUTIVAS

RELACIONES ESFUERZO VS DEFORMACIN EN ROCASProsecucin de Estudios Ingeniera Civil de minas

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Razn de Poisson

Modulo de Young


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RELACIONES CONSTITUTIVAS DE LOS MATERILES

Cuando un material es sometido aun Esfuerzo, unadeformacin ocurre, la naturaleza de esta deformacin estagobernado por las Leyes Constitutivas del material


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