guia de laboratorios de mecanica de rocas

8/16/2019 Guia de Laboratorios de Mecanica de Rocas

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GUIA DE LABORATORIOS DE MECANICA DE ROCASCONTENIDOIntroducción al laboratorio de Mecánica de RocasLaboratorio N°1Descripción petrográfica de lasrocasLaboratorio N°2Determinación de las propiedades físicas de las rocas: umedad!porosidad!densidad seca " absorciónLaboratorio N°#$nsa"o de compresión simple$nsa"o de tracciónindirectaLaboratorio N°%Logueo geomecánicoLaboratorio N°&'lasificación del maci(o rocoso " m)todos

de sostenimientoLaboratorio N°*'arga puntualLaboratorio N°+$nsa"o de compresión tria,ialLaboratorioN°-$nsa"o de corte directoLaboratorio N°.$nsa"o para la determinación de las constantes elásticas/módulo de0oung " relación de oissonLaboratorio N°13Mecánica de suelosINTRODUCCION AL LABORATORIO DE MECANICA DE ROCASLa disciplina Mecánica de Rocas estudia las propiedades " comportamientomecánico de la roca! con el fin dedise4ar " construir con criterios de ingenieríaobras temporales /generalmente mineras u obras permanentes/generalmenteci5iles! empleando la roca como material estructural6La ma"oría de las e,ca5aciones mineras sonde carácter temporal! tal como es elcaso de ta7eos8 mientras se mantenga un acceso seguro durante eltiemponecesario para e,traer el mineral circundante " el comportamiento posterior de lae,ca5ación no sea unobstáculo para las demás operaciones8 estas de7an de serimportantes luego de un tiempo corto69in embargo!podemos citar e,ca5aciones subterráneas mineras de carácterpermanente8 ue además de sus grandesdimensiones! son el centro de traba7o depersonal " euipo costoso! debiendo permanecer operati5as durante la5ida ;til dela mina! tal es el caso de piues! galerías "


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LABORATORIO N°1DESCRIPCION PETROGRAFICA DE LAS ROCASObjetivoara la Mecánica de Rocas la descripción petrográfica de una muestra tiene porob7eto estimar las característicasmecánicas de la roca /apro,imar los 5alores deresistencia6Teor!'onsta de dos partes:Descripción macroscópica'onsiste en acer una descripción de las propiedades de la rocaue pueden serimportantes para estimar el comportamiento mecánico de la roca " ue sondeterminadas pormedio de una inspección 5isual directa o con la a"uda de unlente de poco aumento6$sto inclu"e:@ color@tenacidad@ te,tura@ grado de alteración o intemperismo@ tama4o de grano@ análisis cuantitati5o " cualitati5o del


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fracturamiento! sistemas " redes defracturas@ material de relleno de las fracturas@ porosidad@ reaccionesuímicas ue permitan la determinación de algunos de losminerales! por e7emplo: reacción del ácido clorídricocon carbonato de calcio6Descripción microscópicaLa descripción microscópica inclu"e la determinación de todoslos parámetros ueno se pueden determinar en el estudio macroscópico de la muestra de roca! comoson:contenido de mineral! tama4o de grano " te,tura de la roca6$l m)todo empleado en el estudio microscópico demateriales transl;cidos es eluso de secciones delgadas " lu( refractaria8 los materiales opacos pueden

sercortados " pulidos " luego usar t)cnicas de lu( refle7ada6ara asegurar una correcta clasificación el primer pasoes a5eriguar lacomposición mineralógica " la te,tura de la roca6 In5estigaciones más completasincluirán el arregloo fábrica de minerales " análisis mineralógico en caso de rocasfuertemente anisotrópicas! la determinación delgrado de alteración ointemperismo! tama4o " forma del grano! microfracturamiento " porosidad6Pr"#ti#!9e entregará a los alumnos una muestra de roca para obser5ar! determinar "registrar! la tenacidad! te,tura! gradode alteración! tama4o de grano! e,istencia

de discontinuidades! material de relleno! reacción uímica! minerales e,istentes "posible nombre de roca6I$%or&e@ rocedencia de la muestra@ Aipo de roca@ Descripción macroscópica de la roca LABORATORIO N°'DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES FISICAS DE LASROCAS()*&e+!+, -oro.i+!+, +e$.i+!+ .e#! / !b.or#i0$Objetivo

Determinar las propiedades físicas de las rocas utili(ando el rincipio de=ruímedes para la determinación del5olumen6U.oDurante todos los ensa"os ue se reali(an en laboratorio es importante determinarel 5alor de umedad de la rocapara luego anotarla en el informe "a ue losresultados pueden 5ariar seg;n el contenido de agua6La presencia deporos en la estructura de un material de roca ace ue decre(casu resistencia " se incremente su deformabilidad6Bna peue4a fracción de5olumen de poros puede producir un efecto apreciable en las propiedadesmecánicas delas rocas6$n algunos casos el 5alor de porosidad es suficiente pero para una descripcióncompleta se reueriráademás del 5alor de densidad6 Bn 5alor ba7o en la densidadseca de la roca generalmente concuerda con un 5alorde porosidad alto6$l 5alor de densidad es utili(ado para obtener el peso /AM9 a partir delconocimiento del5olumen /m# en el cálculo de reser5as de mineral " como datoa introducir en los modelos num)ricos6$l 5alor de absorción nos

da una idea de cuanta agua puede introducirse en unaroca " por lo tanto cuanto puede aumentar la presión deporos! lo cual ace uedecre(can los 5alores de resistencia " esfuer(o en las rocas6Teor!Aoda roca tiene en su estructura interior una cierta cantidad de espacios libres! loscuales normalmente estánrellenos con líuidos "


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RJ'= M9SATURADOa =IR$ M

aF =HB= MFsRJ'= M9TRES FASES5 =IR$ M

asRJ'= MsSECO


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orosidadKE 5 /GRelación de 5acíos e E

5sDensidad >bul? /másicaE M E /Ms M5 /g


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@ Bn orno capa( de mantener una temperatura de 13&°' con una 5ariación de#°' por un periodo de 2% oras6@ Bnabalan(a con capacidad adecuada /1&33 gr6! capa( de determinar el pesocon una apro,imación de 3631 gr6@ Bnacanastilla de alambre suspendida desde la balan(a por un alambredelgado de manera ue solo el alambreintercepte a la superficie de agua delba4o de inmersión6@ Bn ba4o de inmersión de manera ue la canastilla uede sumergida en agua "pueda estar librementesuspendida desde la balan(a para lograr determinar elpeso saturado sumergido@ Recipientes de material no

corrosible6@ Bn recipiente con agua para saturar las muestras6Pro#e+i&ie$to@ La muestra debe ser representati5a " estar conformada como mínimo de #peda(os de roca de geometríairregular o regular! cada uno debe pesar por lomenos &3 gr6 o tener una dimensión de por lo menos 13 5eces eltama4omá,imo del grano! escogiendo el ue sea el ma"or6@ 9e limpia para eliminar el pol5o ue se encuentreaderido a ella " luego sepesa determinandoM6@ 9e sumerge en el recipiente con agua por un periodo de por lo menos una oraagitándola periódicamente demanera ue se remue5a el aire atrapado en laroca6@ La muestra se coloca en la canasta de inmersión " sedetermina la masaM.*b4

9e retira del ba4o de inmersión " se seca superficialmente con un pa4o;medo! teniendo cuidado de retirar soloel agua superficial " no se pierdanfragmentos de roca6 9e pesa obteniendoM.!t4 @ La muestra es colocada dentro de un recipiente limpio " seco e introducido enel orno a una temperatura de13&°'6 9e seca por un día " luego se pesa lamuestra obteniendoM.4 @ Repetir todo el procedimiento para cada peda(o de la muestra6C"5#*5o.9e calcula los siguientes 5alores para cada muestra: E Msat @M

sub /5olumen total

w

5E Msat OMs /5olumen de 5acios

w

E M @ Ms , 133G /contenido de aguaMsK

E 5, 133G /porosidad


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dE Ms/densidad seca

=bsorción E Msat OMs , 133GMs 'on los 5alores encontrados calculamos el 5alor promedio para la umedad!porosidad! densidad seca! "absorción6I$%or&e$l informe debe incluir:@ Bna tabla indicando nombre " n;mero de muestra " los 5alores de: M! Msat!M

sub!Ms!! 5!K!!d" absorción de cada testigo6@ Pallar los 5alores promedios de umedad! porosidad! densidad seca "absorción de

la muestra6@ resentar una tabla resumen indicando el nombre de la muestra " los 5alorespromedios deumedad! densidad seca! porosidad " absorción6@ $specificar el m)todo con el cual se a obtenido el 5olumen dela muestra6@ Las precauciones tomadas para conser5ar el contenido natural de umedaddurante el almacena7edeben ser especificadas6@ Los 5alores de densidad seca deben ser anotados con una apro,imación de13 g


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de asiento6 La máuina de ensa"os está euipada con dos blouesde asiento en forma de disco! de acero condure(a RocFell PR' &-6 Bno delos bloues! el inferior! tiene una base esf)rica " el otro! el superior! unabaserígida6 $l centro del asiento esf)rico debe coincidir con el centro del testigo ueserá colocado sobre el6 $lasiento esf)rico debe estar siempre lubricado conaceite mineral o grasa de manera ue gire libremente sobre subase6Pre-!r!#i0$ +e te.ti2o. (ASTM D 8986

@ Los testigos deben ser cilindros rectos circulares con una relación longitud@diámetro /L


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t en la en5ol5ente de esfuer(os6Teor!$n este ensa"o! el disco de roca es sometido a una carga lineal de compresiónactuando sobre un diámetro6 $lresultado de este esfuer(o de compresión es unatensión ori(ontal " un esfuer(o de compresión 5ertical

5ariable6'erca de los bordes de contacto! los esfuer(os compresi5os toman 5aloresmá,imos! lo ue puedecausar un fracturamiento local6 $sta anomalía se reduceempleando testigos con relación espesor


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$l logueo geot)cnico tiene por finalidad estimar la calidad de la roca " laresistencia del maci(o a partir deperforaciones diamantinas /cores6Teor! Las propiedades geot)cnicas obser5adas están en relación con el esfuer(o delmaterial! intensidad de lasfracturas " condiciones generales del material intacto "de las discontinuidades6$l logueo se reali(a para tramosmas o menos constantes en estructura " litología!al aber un cambio brusco! se debe anotar " reali(ar las

anotaciones necesarias6$s importante acer notar ue los me7ores datos pueden ser recolectados en elmismolugar de perforación antes ue el core sea cortado o se pierda informaciónpor un e,ceso de manipulación! dera7aduras o por la p)rdida de agua69e utili(a un formato ue luego será lle5ado a un plano en donde sepuededelinear las diferentes (onas geot)cnicas de acuerdo al logueo eco para todoslos taladros6Losparámetros ue debemos anotar son los siguientes:16I$%or&!#i0$ b".i#! +e5 +ri55D =$l RWD es definido como el porcenta7e de taladro en cada corrida en elcual el espaciamiento entre fracturasnaturales es ma"or a 13 cm6 $simportante diferenciar las roturas ocasionadas por la perforación! "a ue)stasdeben ser ignoradas en el cálculo6 9i el esfuer(o no confinado de la roca esestimado en menor a 1 M!entonces "a no se calcula el RWD! se coloca el5alor de 3 /roca con dure(a menor a R1C!5i+!+ +e ro#! b!.!+! e$ e5 R>Dorcenta7e RWD 'alidad de roca3 O2& Mu" pobre2& O &3 obre&3 O +& Media+& O .3 Cuena.3@ 133$,celente&6

Fre#*e$#i! +e j*$t!.=$l n;mero de 7untas o fracturas en cada corrida! esanotado! con ello calcularemos la frecuencia de 7untas6 $nrocas sedimentariasel n;mero de 7untas de estratificación tambi)n se anotará separadamente6*6Co$+i#i0$ +e j*$t!.=ara establecer )ste parámetro! de la tabla de laclasificación de CienaFs" /1.+* se considera un 5alor!dependiendo de lascondiciones ue obser5emos6 La condición puede 5ariar entre 5alores del 3@2&" se calculapara cada corrida6+6Gr!+o +e rot*r!=$l grado de rotura es una estimación 5isual " algo sub7eti5ade la calidad de la roca en donde se obser5an lasfracturas o rompimiento6 Laclasificación adecuada se da mediante tabla o la ilustración fotográfica6-6Gr!+o +e i$te&-eri.&o=Las alteraciones presentes en la roca puedenocasionar una reducción significati5a en la competencia de la roca6'on )sta5aluación se da una apreciación cualitati5a de los efectos de los procesosnaturales sobre la roca6 9e

utili(a la siguiente clasificación:V


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= : 9uelo residual! roca madre destruida6VC : 'ompletamente alterada < intemperi(ada! suelo pro5eniente de la rocamadre! a;n uedan residuos deestructuras! pero la roca está destruida "terrosa6V' : =ltamente alterada! la roca está decolorada " el esfuer(o se a reducidonotablemente por el intemperismo6

VD : Moderadamente alterada! La roca está decolorada pero el esfuer(o sóloestá ligeramente alterado!discontinuidades intemperi(adas6V$ : Ligeramente alterada < intemperi(ada: $l esfuer(o de la roca no cambia!sólo se presenta intemperismo sobrelas 7untas6VS : Sresca e inalterada! la alteración puede ocasionar un aumento en lacompetencia de la roca /silicificación

9e podrá utili(ar el


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I9RM 9uggested Metods for te uantitati5e description of discontinuities inroc masses6 LABORATORIO N° ENSAYO DE COMPRESION TRIAIALObjetivo$ste ensa"o determina la resistencia a la compresión de un testigo cilíndrico deroca en estado no drenado ba7ouna presión de confinamiento6Nos pro5ee de los 5alores necesarios para graficar la en5ol5ente de

esfuer(os/Mor " a partir de )sta calcular el 5alor del ángulo de fricción interna " lacoesión aparente de la roca6U.o'omo sabemos la roca a profundidad se comporta en función de la presión deconfinamiento e,istente en elterreno6 $l ensa"o de compresión tria,ial escom;nmente usado para simular las condiciones ue e,isten en lamasa rocosasubterránea6Teor!$n un ensa"o de compresión tria,ial la carga a,ial " su esfuer(o principalcorrespondiente simulan el esfuer(oprincipal ma"or ue act;a en la corte(a /T1!mientras ue la tensión radial producida por la presión idráulica representa elesfuer(o principal menor T64

'uando se indica un 5alor de resistencia a la compresión tria,ial! abrá uemencionar necesariamente la presiónde confinamiento /p ue se aplicó duranteel ensa"o6 ara encontrar una relación entreT1 f/T6! dondeT6es la presión deconfinamiento "T

1la resistencia a la compresión tria,ial! abrá ue reali(ar 5ariosensa"os! en cada uno de los cuales se aplicarándiferentes presiones deconfinamiento6'ada par de 5aloresT1" T6sir5en para construir dos tipos de gráficos6 $l primertipo representa el lugar geom)trico de la relación e,istenteentreT1

" T6/figura 16$l segundo tipo de gráfico nos permite construir los círculos de Mor en los e7esT@ Xpara luego tra(ar la en5ol5ente de Mor /figura 26E3*i-o$l euipo consiste de tres partes: Bna celda tria,ial! un euipo de carga " uneuipo para generar presión deconfinamiento6

Celda triaxial (figura 3)


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:@ $l cuerpo de la celda debe tener dos cone,iones: uno para la entrada delaceite " otro para la salida del aire6@Bna caueta impermeable " fle,ible de cauco ue debe tener el mismodiámetro ue el del testigo6 $l testigouedará dentro de la caueta totalmenterodeado por el aceite sin ue )ste penetre en la roca6@ Dos platinas conasientos esf)ricos " dure(a RocFell &- PR' se colocan aambos lados del testigo6 $l diámetro de las platinasserá de D " el espesor depor lo menos Db?

-'on m " b obtenemos el ángulo de fricción Y " el 5alor de coesión aparente 'usando:YE arc sin / m @1 m1' E b / 1 O sin Y 2 cos YBna forma más directa de allar Y" ' es graficar la en5ol5ente de los círculos deMor:T

1

y T


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3en las abscisas " la resistencia al corte en las ordenadas /figura 26Aambi)n será necesario el 5alor de tracciónindirecta " compresión simple6 Luegose tra(a una recta tangente a los círculos6 $l ángulo ue forma esta recta conele7e de las abscisas será el 5alor deY" la intersección de la recta con el e7e de lasordenadas será el 5alor de '6

I$%or&e @ Nombre del pro"ecto! tipo de roca " lugar de procedencia de la muestra6@ Seca de recepción de la muestra6@Seca de e7ecución del ensa"o6@ N;mero de testigos ensa"ados6@ 'ondición de la umedad de la muestra almomento del ensa"o@ N;mero! longitud! diámetro! área! carga má,ima! resistencia a la compresióntria,ial "presión de confinamiento6@ HráficoT5s6X ó 'írculos de Mor6@ Los 5alores de ' "Y 7unto con el rango de presiones en el ue son 5álidos6@ Dibu7o esuemático del tipo de falla6Re%ere$#i!.

=9AM D 2**%@-*I9RM 9uggested Metods for Determining te 9trengt of Roc Materials inAria,ial'ompression6 LABORATORIO N° ENSAYO DE CORTE DIRECTOObjetivo$l ensa"o de corte directo tiene como finalidad encontrar el 5alor del ángulo defricción residual /Yr en testigos de roca ue an sido pre5iamente fracturados6$ste ensa"o se puede aplicar en rocas duras oblandas " en testigos de roca uecontengan planos de falla o discontinuidades naturales o artificiales/[email protected] determinación del esfuer(o cortante de un testigo de roca es importante en eldise4o de estructuras como:taludes de roca! cimentaciones de presas! t;neles!piues o cimeneas de minas subterráneas! almacenes

subterráneos " otros6=unue se sabe ue la predicción e,acta del comportamiento del maci(o rocosoesimposible6Teor!$s necesario distinguir dos conceptos: ángulo de fricción interna " ángulo defricción residual6 $l ángulo de friccióninterna act;a mientras la roca no a falladomientras ue el ángulo de fricción residual act;a cuando se aproducido la falla6$n mucas estructuras rocosas se puede obser5ar ue la roca se encuentrafracturada8 sinembargo! no se aprecia problemas de sostenimiento! debido a ueno se a producido mo5imiento relati5o entrelas partes falladas " esto se debeprincipalmente a la fricción residual de la roca6La figura 1 nos muestra una rocaue contiene una discontinuidad6 $stadiscontinuidad esta toda5ía cementada! es decir abría ue aplicar unafuer(a detensión para ue las dos mitades de la muestra! una a cada lado de ladiscontinuidad! se separen6Ladiscontinuidad es absolutamente planar! no tiene ondulaciones ni rugosidades" la sometemos a un esfuer(onormal /T

! aplicado perpendicularmente a susuperficie " a un esfuer(o cortante /X suficiente para causar un despla(amiento/Z6 $ntonces obtendremos el gráfico esfuer(o cortante 5s6 despla(amientocortante para un esfuer(o normalconstante! resultando una cur5a como la ue semuestra en la figura 26 ara peue4os despla(amientos! el testigose comportaelásticamente " el esfuer(o cortante se incrementa linealmente con eldespla(amiento6 = medida uelas fuer(as ue resisten al mo5imiento 5ancediendo! la cur5a se 5uel5e no lineal " entonces el esfuer(o cortantealcan(a unpico ue es el 5alor má,imo6 Despu)s de esto el esfuer(o cortante reuerido paracausardespla(amiento cortante cae rápidamente " entonces el 5alor de esfuer(ocortante se mantiene constante6 = este5alor constante llamamos esfuer(ocortante residual69i acemos un gráfico esfuer(os cortantes má,imos 5s6esfuer(o normalesaplicados en cada ensa"o obtenemos el gráfico de la figura #6 $sta cur5aapro,imadamente lineal! tiene una pendiente igual al ángulo de fricción má,imo eintercepta al e7e de esfuer(os

cortantes en 'ma,


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! fuer(a de coesión del materialcementante6 $ste componente de coesión del esfuer(o cortante esindependientedel esfuer(o normal pero el componente friccional aumenta con el incremento deesfuer(o normalcomo se muestra en la siguiente ecuación:XE 'ma,

Ttan Yma,9i graficamos el esfuer(o cortante residual contra el esfuer(o normal constantepara cada ensa"o obtenemos elgráfico de la figura % " la ecuación:X

ETtan Yr La ecuación nos indica ue el material cementante se a perdido /'

r E36E3*i-oMáuina de ensa"oBn euipo para aplicar " registrar fuer(a normal " fuer(a cortante sobre el testigo/5er figura &6$ste euipo consiste de una ca7a partida diagonalmente6 La mitadsuperior euipada con un pistón 5ertical paraaplicar la fuer(a normal " la mitadinferior euipada con un pistón ori(ontal para la aplicación de unafuer(acortante6 La ca7a está dise4ada para aceptar testigos de roca con dimensiones noma"ores de 11& mm ,12& mm o si es un testigo cilíndrico su diámetro debe serno ma"or de 132 mm " su longitud no ma"or de 123mm6La fuer(a aplicada por el pisón 5ertical es transmitida por medio de una bombaidráulica de operaciónmanual " es registrada en un medidor de fuer(a conescala graduada en 362& N " con capacidad de medirfuer(as asta 11 N6 Lafuer(a aplicada por el pisón ori(ontal es transmitida por medio de una bombaidráulicade operación manual " es registrada en un medidor de fuer(a conescala graduada en 361 N " con capacidad demedir fuer(as asta &6& N6 $stasfuer(as deberán estar alineadas con el centro del plano de corte6Molde6Bn

molde especialmente dise4ado para ue enca7e en el euipo perfectamente/5er figura *a " ue será utili(adopara encapsular el testigo en una me(cla deconcreto de secado rápido6 $ste molde consta de dos mitades uetienen lamisma forma " dimensiones ue la ca7a del euipo de ensa"o6Medidor de despla(amientos6Bnaditamento para medir el despla(amiento ori(ontal /dirección de aplicación dela fuer(a cortante con escalagraduada en 3631 mm con un círculo de graduaciónde 133 unidades con capacidad de medir asta 2& mm6Pre-!r!#i0$ +e te.ti2o.

a 9e pueden emplear testigos cilíndricos o bloues de roca de geometríaregular6 $l testigo debe tener lasdimensiones adecuadas para ue pueda sercolocado en el molde6 Los testigos no reuieren de ning;ntratamientosuperficial ni estar su7etos a condiciones de paralelismo6b 9eleccionar la discontinuidad o plano de fallaa ser ensa"ado! luego prepararel testigo cortándolo en dos partes de %3 a *3 mm de longitud a cada lado dela(ona seleccionada6 Luego unir las dos partes con cinta adesi5a de maneraue se tenga un solo testigo

nue5amente6c 9e prepara una me(cla de arena! cemento " agua de secado rápido "resistencia media6 Laproporción en 5olumen de arena@cemento es de # a 2 "se emplea +33 ml de agua para la preparación de unmolde6d 9e coloca el su7etador de testigo sobre el molde " se coloca entre susagarraderas el testigo teniendocuidado ue el plano cortante propuesto est)alineado con la posición del plano ori(ontal de aplicación de la cargacortante" el e7e de aplicación de la carga normal6 9e a7usta el su7etador de manera ueel testigo no se mue5a de laposición deseada /5er figura *b6e 9e cubre el interior del molde con una película de grasa para facilitar remo5ereltestigo despu)s del secado de la me(cla6 erter la me(cla en una mitad delmolde con la cantidad suficiente paraue cuando se introdu(ca el testigollegue al borde superior del molde6 Luego 5ol5er a colocar el su7etador coneltestigo introduciendo en la me(cla la mitad inferior6 ibrar el molde de maneraue se logre compactar la me(claalrededor del testigo sin tocar el plano defalla6 9e de7a endurecer la me(cla por 2% oras6f 9e remue5en los ladosdel molde " se arma la otra mitad6 Aambi)n se retira elsu7etador6 =l igual ue la otra parte la engrasamos "llenamos el molde con lacantidad suficiente de me(cla para ue cuando se introdu(ca el testigo no seanecesarioaumentar o retirar una cantidad considerable de me(cla "a ue elacceso será difícil6 La mitad ue contiene el

testigo la 5olteamos " lacolocamos apropiadamente sobre la mitad ue acabamos de preparar luegoa7ustamoslos tornillos del molde para asegurar el alineamiento reuerido6 9ea4ade o remue5e peue4as cantidades de


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me(cla con una paleta a tra5)s dela ranura6 De7ar secar los moldes tres días como mínimo6g Luego se desmoldael testigo " se separan las dos partes cortando la cintaadesi5a! entonces el testigo estará listo para ser ensa"ado/figura *c6Pro#e+i&ie$toa 9e registra el diámetro o las dimensiones de la (ona escogida para calcular elárea de desli(amiento6b 9eacen las cone,iones idráulicas de la manera como se ilustra en elesuema de la figura &6c 9e coloca el testigo

/encapsulado en la me(cla en la parte inferior de la ca7a "se coloca la parte superior de la ca7a sobre ella6 9eacen coincidir las partescortadas en forma manual6 9e empe(ará el ensa"o aplicando una carga normalpeue4apara mantener la posición6d 9e fi7a el medidor de despla(amientos en la parte superior como se muestra enlafigura & para lograr registrar los mo5imientos ori(ontales6e 9e aplica la carga normal reuerida con la bomba manual! se registra " semantiene constante! luego se aplicala carga cortante gradualmente6 9eregistran los despla(amientos ori(ontales " las cargas cortantesrespecti5as6=l llegar al má,imo 5alor de fuer(a cortante se registra este 5alor " sudespla(amiento6 9e sigueaplicando carga cortante asta ue )sta se mantieneconstante! entonces abremos allado el 5alor de esfuer(ocortante residual6f 9e repite este proceso incrementando la carga normal con una ra(ónconstante6 ol5emos acolocar el testigo en su posición inicial! teniendocuidado ue el detrito producido por el corte no se pierda del planode ensa"o6Jbtenemos en cada ensa"o los 5alores correspondientes al esfuer(o cortantemá,imo " residual6C"5#*5o.9e calcula el área de ensa"o del testigo /=6 Bsando las medidas de las áreas "las cargas se calculan los 5alores

de esfuer(o:@$sfuer(o normal TE N donde N es la fuer(a normal =@$sfuer(o cortante residualX

E S donde S es la fuer(a cortante

=Las unidades empleadas serán:ara esfuer(os: Maara cargas o fuer(as: g6ara áreas o superficies: cm2 ara despla(amientos: mm , 13 O2Lle5ar a un gráfico el registro de esfuer(os cortantes 5s6 despla(amientosori(ontalesLle5ar a un diagramaT[X!

los 5alores de esfuer(os normales " suscorrespondientes esfuer(os cortantes residuales6 $stos puntos tienden ageneraruna línea recta6 La pendiente de esta recta es el coeficiente de fricción residual "su ángulo es el ángulo defricción residual /Yr

6I$%or&e@ Nombre del pro"ecto! tipo de roca " lugar de procedencia de la muestra6@ Seca de recepción de la muestra6@Seca de e7ecución del ensa"o6@ N;mero de testigos ensa"ados6@ 'ondición de la umedad de la muestra almomento del ensa"o@ Dimensiones del área ensa"ada! 5alor del área! esfuer(o normal constante!cargascortantes " despla(amientos para cada ensa"o6@ Hráfico despla(amiento de corte 5s6 esfuer(o de corte6@ Hráficoesfuer(o normal 5s6 esfuer(o de corte6@ =ngulo de fricción residual / Yr 6@ Me(cla utili(ada para el encapsulamiento del testigo6@ Incluir fotografías antes " despu)s del ensa"o6 Re%ere$#i!. =9AM D &*3+@.&I9RM 9uggested Metod for In 9itu Determination of Direct 9ear 9trengt6LABORATORIO N°9CLASIFICACI7N GEOMECNICA Y METODOS DE

SOSTENIMIENTOGe$er!5i+!+e.


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olcan 'ompa4ía Minera 96=6=6 es una empresa de dimensión internacional! conespeciali(ación de \inc " ocupael cuarto lugar en el raning mundial de este producto6olcan 'ompa4ía Minera 9:=:= en su B6$6=6 'ungar!opera una "acimiento polimetálico5eticular desde 1.*- " actualmente esta compuesta por dos sistemas deminado:subterráneo /#2!333 tms4/5er cuadro N°2$sta basado en una e5aluación num)rica de sus parámetros! relacionadosentre sí! de acuerdo ala siguiente e,presión:W E / RWD , / ]r , / ]F ]n ]a9RSDonde:RWD E Indice seg;n la 5aluación de Deere6]r E Indice seg;n el n;mero de fracturas6]n E Indiceseg;n la forma de la superficie de las fracturas6]aE Indice seg;n la alteración en la superficie de las fracturas osu relleno6]F E 'oeficiente reductor por presencia deagua69RS E /9tress reduction factor coeficiente dependiente del estadotensional del maci(o rocoso6=sociados)stos parámetros en grupo! obtenemos ue:/ RWD E Representa el tama4o del bloue6]n/ ]r E Representa laresistencia al corte de bloue6]W / ]F E Representa la influencia del estado tensional69RS


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1464 I$+i#e G4S4I4 (Geo5o2i#!5 Stre$2t< I$+e4/5er cuadro N°# $ste índice a sido introducido como un eui5alente del RMR para ue sir5acomo un medio de incluir lainformación geológica en la aplicación del criteriode falla generali(ada de Poe @ CroFn! especialmentepara rocas de mala amu" mala calidad /mu" alterada " con ele5ado contenido de finos6$n la determinación delH696I6 el primer paso a seguir es! definir en formaempírica la resistencia " deformabilidad de la masa rocosa!basándose en lascondiciones estructurales /grado de fracturamiento " de superficie /alteración!forma de fracturas!relleno! seg;n apreciaciones de campo6La clasificación seg;n su estructura 5aría de:

Le5emente fracturada6 /LS

Sracturada /S

Mu" fracturada6 /MSIntensamente fracturada6 /IS

Ariturada /ALa clasificación seg;n sus condiciones superficiales 5aría de:

Mu" buena6 /MC

Cuena /C

Regular /R

obre /

Mu" pobre6 /M9u aplicación permite obtener una clasificación geológica mu" simple como pore7emplo:fracturada! regular /S


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ernos 9plit@set /de +? " 13?6 /5er figura N°139on pernos de acero ranurado ue es introducido a presión "traba7anpor fricción en las paredes del taladro8 se acomodan a lasdeformaciones iniciales de la roca! pero son mu"sensibles al diámetrodel taladro " a sus irregularidades6^ernos de 'abe(a $,pansi5a6 /5er figura N°119on pernos ue traba7an a tensión! a7ustando capas de roca d)bila unacapa competente6 $stos pernos pueden refor(arce cementándolosposteriormente! lo ue >congela?

la tensión aflorada " los protege contrala corrosión de largo pla(o6^ernos 'ementados con Resina o con In"ección de 'emento6 /5er figura N°129on pernos consistentes en5arillas de fierro corrugado! asegurados a laroca con resina o in"ección de cemento8 son mu" dependientes delaforma del taladro " se reuiere ue est)n completamente llenados paraue se comporten adecuadamente6'4'4 M!55! +e Re%*er?o4/er figuras 1# " 1%9e utili(a para e5itar la caída de fragmentos en el área sin influencia de lospernos8 puede serde acero gal5ani(ado /malla de gallinero fácilmentemoldeable a la forma de la e,ca5ación! de fierroelectrosoldado ue presentama"or rigide(! o de fierro corrugado de 1UE PASA MALLA >UE PASA1


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De acuerdo a la distribución de la planta se almacenará los agregados finos! grueso "el cemento! utili(ando elcargador frontal para el manipuleo! carga de materiales "me(cla6

Deberá tenerse una criba para eliminar el material grueso ma"or de 1


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16 Dos postes26 Bn sombrero#6 Dos tirantes%6 Bna solerab Ti-o. +e C*!+ro4$,isten dos tipos generales de cuadros de madera616 'uadro Recto: $s el tipo sencillo8 consta de un sombrerosoportado por dos postes5erticales! los cuales tambi)n resisten los empu7es laterales de las ca7as6 9uprincipal5enta7a es su simple(a! su fácil preparación e instalación " ofrece un buensostenimiento en terrenos

medios626 'uadro 'ónico: 'uando las presiones del teco son importantes se reduce lalongitud del sombrero!inclinando los postes8 el cuadro tiene entonces una formatrape(oidal! distribución mu" conocida en la mineríaperuana6# E.-!#i!&ie$to +e C*!+ro.4La longitud de los tirantes determina la distancia entre cuadros de la labor6$l espaciamiento dependeprincipalmente de la clase de terreno de ue setrate6 = manera de guía solamente! daremos las distanciassiguientes:

Aerreno Sracturado : * a & pies

Aerreno Wuebrado : % a # pies

Aerreno Molido " =rcilloso : # a 2 pies

LABORATORIO N°ENSAYO DE CARGA PUNTUALObjetivo$l ensa"o determina el Indice de ResistenciaI. (9Kentestigos de roca uereuieren de poca preparación " ue pueden tener formas regulares o irregulares6U.o9e utili(a en la clasificación de materiales rocosos6 Aambi)n para estimar otrosparámetros de esfuer(o como pore7emplo: Aracción unia,ial o compresiónunia,ial6E3*i-o

$l euipo utili(ado es la 5ersión portátil ue consta de:@ 9istema de carga@ Lector de carga@ Lector de distanciaSistema de cargaMarco de carga@ $l marco de carga esta dise4ado " construido de manera ue por la aplicaciónrepetida de lacarga no se des5íe " las puntas cónicas permane(can coa,ialescon una des5iación má,ima de 362 mm6@ 9epuede fi7ar en posiciones ue permitan la colocación de testigos de rocacon diferentes dimensiones6Heneralmente estas dimensiones 5arían de 1& a133 mm6Dos puntas cónicas@ Las puntas cónicas deben tenerasientos rígidos de manera ue no e,istanproblemas de desli(amientos cuando los testigos de geometría irregular seanensa"ados6@ Bna de ellas está fi7a al marco de carga " la otra está situada en el cilindroidráulico6@ Las puntasson conos esf)ricamente truncados6 $l cono es de *3°" el radio dela esfera es de & mm " deben coincidirtangencialmente6 /figura 1'ilindro idráulico$l cilindro idráulico es accionado mediante una bomba idráulicamanual a tra5)sdel cual se aplica la carga de compresión sobre la muestra6Lector de cargaDos manómetros calibrados con agu7a de arrastre para registrar la carga má,imade falla6

Lector de distanciaBn sistema de medición instalado sobre el marco de carga ue registra ladistancia entre los puntos de contacto delas puntas cónicas con el testigo6 Calibración$l euipo debe ser calibrado periódicamente usando una celda de cargacertificada " un 7uego de bloues paraceuear ue las lecturas de " D est)ndentro de los rangos pre5iamente establecidos para este ensa"o6Se5e##i0$ +e &*e.tr!.@ Los testigos pueden tener las siguientes formas:/a testigos cilíndricos de roca /ensa"o a,ial o diametral/bbloues cortados /ensa"o de bloues/c peda(os irregulares /ensa"os de peda(os irregulares@ Bna muestraestá definida por un grupo de testigos de similares característicasgeológicas " mecánicas para el cual sedeterminara un solo 5alor de índice deresistenciaI

. (9K4


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@ La muestra debe contener suficientes testigos con las medidas " formasreueridas para el ensa"o diametral!a,ial! de bloues o de peda(osirregulares6Pro#e+i&ie$to$nsa"o diametral /figura 2aa Los testigos de forma cilíndrica apropiados para este ensa"o son los uetienenrelación longitud< diámetro ma"or ue 16b Deben ser por lo menos 13 testigos por muestra " más si la muestraeseterog)nea o anisotrópica6c $l testigo es colocado en la máuina de ensa"o " las puntas cónicas

deben 7untarse asta acer contacto con un diámetro del testigo! asegurando ue ladistancia L entre el punto decontacto " la base libre más cercana sea 36&5eces el diámetro D o ma"or6d 9i la muestra es de material blandode manera ue se produ(ca unasignificati5a penetración de las puntas en el momento de la falla! deberegistrarseesta distancia como D6e La distancia D es registrada con apro,imación al mm6f La carga es aplicadabombeando en forma constante de manera ue la fallaocurra dentro de los 13 o *3 segundos de iniciada lacarga6g 9e anota la carga de ruptura 6 9i la superficie de falla pasa solo a tra5)s de un punto de carga! elensa"o noserá considerado 5álido6i $l procedimiento será repetido para el resto de los testigos de lamuestra6$nsa"o a,ial /figura 2ba Las testigos cilíndricos utili(ados en este ensa"o deben cumplir con larelaciónlongitud


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en el ensa"o a,ial! de bloues " peda(os irregulares! por eso se debeaplicar una corrección para obtener un 5alor;nico de esfuer(o de cargapuntual para una muestra de roca6 " para ue este 5alor pueda ser usadoparapropósitos de clasificación de la roca6@ $l 5alor de esfuer(o de carga puntual corregidoI. (9Kde un testigo o muestrade roca está definido como el 5alor

I.medido en un ensa"o diametral condiámetro DE &3mm6 @ $l m)todo más efecti5o de obtener I. (9Kes e7ecutar ensa"os diametrales mu"cerca de DE&3mm6 La corrección entonces no será necesaria o seintroduciráun mínimo de error /p6e6 en el caso de ensa"os diametrales de testigoscilíndricos N_ con DE&%mm! lacorrección no es necesaria6 9in embargo notodos los ensa"os de carga puntual son e7ecutados con estos testigos por loue la siguiente corrección debe seraplicada: I

. (9K F I

.donde el factor S es la siguiente e,presión:F (De H9KK489@ ara testigos con medidas cerca del estándar &3 mm! un peue4o error seráintroducido si se usa la e,presión:F (De H9KK49

@ Los resultados finalesI. (9Kserán calculados eliminando los dos 5alores másaltos " los dos más ba7os de una muestra de 13 o más ensa"os5álidos "calculando el promedio con los 5alores restantes6 9i los ensa"os 5álidos fueranpocos solo se eliminará elma"or " el menor " se calculará el promedio con losrestantes6@ Los resultados de los ensa"os diametrales! a,iales!de bloues " peda(osirregulares deben ser calculados separadamente6@ = partir del índice de carga puntualcorregidoI. (9Kse puede utili(ar la formulade $6 Croc " ]6 =6 Sranlin para estimar la resistencia a la compresión noconfinada: TTTT

# '8 I. (9KI$%or&e@ rocedencia! ubicación " tipo de roca6@ 'ontenido de agua de la roca al momento del ensa"o6@ Bna tabla con los5alores de ! D! Q! De!De2! Is!S!

Is /&3


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" tipo de ensa"o uese aplicó de cada testigo6@ Determinar elTTTT#de la muestra de roca ensa"ada6Ob.erv!#io$e.

'uando se introdu7o el ensa"o de carga puntual se usó principalmente parapredecir el esfuer(o de compresiónunia,ial ue en ese entonces era el ensa"oestablecido para la clasificación de la roca6=ora el esfuer(o de cargapuntual puede reempla(ar al ensa"o de compresiónunia,ial si se reali(a siguiendo las normas establecidas6Re%ere$#i!. =9AM D &+#1@.&I9RM 9uggested Metod for Determining oint Load 9trengt LABORATORIO N°ENSAYO DE DETERMINACION DE LAS CONSTANTESELASTICAS(M0+*5o +e Yo*$2 / Re5!#i0$ +e Poi..o$Objetivo$ste m)todo de ensa"o determina las cur5as de esfuer(o 5s6 deformación! elmódulo de 0oung /$ " la relación deoisson / ` en un ensa"o de compresiónunia,ial de un testigo de roca de geometría regular /asumiendo uncomportamientoelástico6U.o

$l Módulo de 0oung /$ " la relación de oisson / ` estiman el comportamiento delos esfuer(os " las deformaciones en el maci(o rocoso6 $stos 5alores seempleangeneralmente en el dise4o de e,ca5aciones en roca utili(ando m)todos de cálculonum)rico6Teor! La elasticidad es una propiedad ue se asume posee todo material ideal " uealgunas rocas presentan en ma"or o menor grado " para lo cual deben tenerse encuenta tres factores principales: omogeneidad! isotropía "continuidad6@ Pomogeneidad es una medida de la continuidad física de un cuerpo uedepende de la escala!pudiendo una roca masi5a de grano fino ser consideradacomo omog)nea6@ Isotropía es una medida delcomportamiento del material en diferentesdirecciones6 $l grado de isotropía de una roca definirá las diferentesreaccionesde )sta a la acción de fuer(as e,ternas o internas6@ 'ontinuidad se refiere a la cantidad de diaclasas!fallas " espacios porosos ueposeen las rocas6'omo "a sabemos un material se comporta elásticamente cuandoluego de retirarla carga aplicada recupera su estado inicial! es decir la deformación esdirectamente proporcional al

esfuer(o aplicado6 $sta constante deproporcionalidad es el módulo de elasticidad o de 0oung /$6$ ET a$ E módulo de elasticidad /g


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apro,imación! "a ue las rocas muestran frecuentemente característicasmecánicas no lineales6$l otro parámetroimportante en la teoría de la elasticidad es la relación deoisson6 / `!la cual representa la relación in5ersa entre la deformación en ladirección del esfuer(o aplicado " la deformaciónue ocurre en una direcciónperpendicular a )sta69e e,presa por: ` E

da ` Erelación de oissondE deformación unitaria en la dirección perpendicular a la carga aplicadaaE deformación unitaria en la dirección a la carga aplicadaE3*i-o @ $l euipo es el mismo ue se utili(a en el ensa"o de compresión simple "debe cumplir con los reuerimientos

de la práctica =9AM $% o la norma Critis9tandard 1*136@ ara medir las deformaciones se utili(an medidores dedeformación deresistencia el)ctrica /strain gage6 La longitud de los strain gage es por lomenos 13 5eces eldiámetro del grano más grande de la roca6@ Bn softFare registra las cargas " deformaciones además de uegráficadirectamente las cur5as esfuer(o 5s6 deformación6Pre-!r!#i0$ +e te.ti2o.@ Los testigos deben ser cilíndricos circulares con una relación longitud@diámetro/L


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a " la deformación unitaria diametral /d sonregistradas directamente por el softFare a partir de las lecturas de los straingages6a Los 5alores de esfuer(os" deformaciones a,iales " diametrales se deberándibu7ar en un solo gráfico6 $stas cur5as muestran el

comportamiento típico delas rocas desde una tensión inicial cero asta la resistencia ;ltima de la roca6b $l móduloa,ial de 0oung /$ de un esp)cimen! puede ser calculadoempleando cualuiera de los siguientes m)todos: VMódulo tangente /$t: $s medido a un ni5el determinado de carga! e,presadocomo un porcenta7e de la resistencia ;ltima tra(ándoseuna recta tangente a lacur5a en ese punto6or lo general se toma el &3G de la resistencia de la roca a lacompresiónunia,ial!VMódulo promedio /$p : $s definido mediante la inclinación promedio de laspartes relati5amente rectas de la cur5a esfuer(o@deformación

a,iales6T

T

a

%R

c

R

c

at

E

TE

a

T

T

a

R

c

a p

E

TE

a

Sig 162 Módulo romedioSig 161 Módulo Aangente


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Ensayos geotécnicos de laboratorio

De Wiipedia! la enciclopedia libreSaltar a" na#egación! b$squeda

Los ensayos geotécnicos de laboratorio son pruebas reali%adas para la determinación de lascaracter&sticas geot'cnicas de un terreno! como parte de las t'cnicas de reconocimiento de unreconocimiento geot'cnico Estos ensayos se eecutan sobre las muestras pre#iamente obtenidas en elterreno y! dependiendo del tipo de ensayo! se exigen distintas calidades de muestra


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Clasificación de los ensayos[editar]

Columna de tamices para determinar la clasificación granulom'trica

*ara la determinación de las propiedades del suelo! los ensayos se clasifican en"

• Ensayos de identificación" son los $nicos (unto con los de compactación) que puedenreali%arse sobre muestras alteradas *ueden ser"

o +&sicos" granulometr&a! plasticidad o peso espec&fico de part&culas

o ,u&micos" contenido en sulfatos! carbonatos o materia org-nica

• Ensayos de estado" .umedad natural! peso espec&fico seco o aparente *roporcionan la situacióndel terreno en su estado natural Como excepción! pueden utili%arse muestras alteradas para laobtención de la .umedad natural! siempre que se protean de p'rdidas posteriores de .umedadnada m-s proceder a su obtención

• Ensayos de permeabilidad" en perme-metros de carga constante! de carga #ariable o en c'lulatriaxial

• Ensayos de cambio de volumen" compresibilidad edom'trica! expansi#idad (presión de.inc.amiento! .inc.amiento libre! &ndice de Lambe) y colapso

• Ensayos de resistencia" compresión simple! corte directo (CD! C/! //)! compresión triaxial(CD! C/! //)

• Otros ensayos sobre suelos o rocas"

o Compactación *róctor

o 0ndice de dispersi#idad *in12ole (sobre muestra alterada)

o Ensayos sobre rocas" compresión simple (con o sin galgas extensom'tricas)! carga puntual ( Point Load )! corte directo de diaclasas! &ndice de durabilidad Slae!compresión triaxial

• Ensayos químicos sobre agua freática" obtención de p2! de contenido en sales solubles o deelementos contaminantes

https://es.wikipedia.org/wiki/Ensayos_geot%C3%A9cnicos_de_laboratorio#mw-headhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ensayos_geot%C3%A9cnicos_de_laboratorio#p-searchhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ensayos_geot%C3%A9cnicos_de_laboratorio#p-searchhttps://es.wikipedia.org/wiki/Reconocimiento_geot%C3%A9cnicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Ensayos_geot%C3%A9cnicos_de_laboratorio#mw-head


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https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ensayos_geot%C3%A9cnicos_de_laboratorio&action=edit&section=1https://es.wikipedia.org/wiki/Clasificaci%C3%B3n_granulom%C3%A9tricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Granulometr%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Plasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)https://es.wikipedia.org/wiki/Perme%C3%A1metrohttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=%C3%8Dndice_de_Lambe&action=edit&redlink=1

guia de laboratorios de mecanica de rocas

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