mecánica de rocas 7, triaxial

7/21/2019 Mecánica de Rocas 7, TRIAXIAL

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2012-I2012-I

CURSO : MECÁNICA DE ROCASCURSO : MECÁNICA DE ROCAS

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELAUNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA

BASTIDAS DE APURIMACBASTIDAS DE APURIMAC

ESCUELA PROFESIONAL DEESCUELA PROFESIONAL DE

INGENIERIA DE MINASINGENIERIA DE MINAS

Dr. Leoncio T. Carnero

Carnero



RESISTENCIA A LA COMPRESIÓNRESISTENCIA A LA COMPRESIÓN TRIAXIALTRIAXIAL

Para los ensayos de compresión triaxial los cuerpos de pruebaPara los ensayos de compresión triaxial los cuerpos de pruebadeben ser cilíndricos de relación altura/diámetro de 2,0 y 2,5.deben ser cilíndricos de relación altura/diámetro de 2,0 y 2,5.l diámetro del cuerpo de prueba no debe ser in!erior a "#l diámetro del cuerpo de prueba no debe ser in!erior a "#$5% mm&.$5% mm&.'a super!icies de los cuerpos de prueba deben ser planas y ser'a super!icies de los cuerpos de prueba deben ser planas y ser perpendiculares al e(e lon)itudinal. perpendiculares al e(e lon)itudinal.*ateriales de cobertera o super!icie no deben ser utili+ados.*ateriales de cobertera o super!icie no deben ser utili+ados.l cuerpo de prueba es introducido en una clula triaxial, tall cuerpo de prueba es introducido en una clula triaxial, tal

como se puede er en la !i)ura de la si)uiente diapositia.como se puede er en la !i)ura de la si)uiente diapositia.imultáneamente se aplican las tensiones axial y con!inanteimultáneamente se aplican las tensiones axial y con!inante pro)resiamente, asta ue se de la ruptura del cuerpo de pro)resiamente, asta ue se de la ruptura del cuerpo de prueba en un tiempo de 5 a 10 minutos de car)a. prueba en un tiempo de 5 a 10 minutos de car)a.

'a aplicación de la car)a debe estar entre 0,5 a 1,0 *Pa/se).'a aplicación de la car)a debe estar entre 0,5 a 1,0 *Pa/se).



3ótula de acero. 3ótula de acero.

4 lula o celda.4 lula o celda.

uerpo de uerpo de

prueba. prueba.

6 ntrada de aceite6 ntrada de aceite

*edidores de *edidores de

de!ormación.de!ormación.

7 *embrana de (ebe7 *embrana de (ebe



CÁLCULO DEL ANGULO DE ROZAMIENTO YCÁLCULO DEL ANGULO DE ROZAMIENTO Y

COHESIÓNCOHESIÓN

l cálculo del án)ulo de ro+amiento y coesión se puede acer se)8n lal cálculo del án)ulo de ro+amiento y coesión se puede acer se)8n lateoría de *or teoría de *or oulomb, ue alinea la enoltoria de ci+allamiento.oulomb, ue alinea la enoltoria de ci+allamiento.

Para tensiones ba(as la !orma de cura es parabólica.Para tensiones ba(as la !orma de cura es parabólica.

e aplica otros criterios como de 9oe:; 4ro<n $1=>0& y reisiones de 1=>>,e aplica otros criterios como de 9oe:; 4ro<n $1=>0& y reisiones de 1=>>,

1==2 y 1==5, ue son modernamente aplicados.1==2 y 1==5, ue son modernamente aplicados.

6onde?6onde? @@ A án)ulo de ro+amientoA án)ulo de ro+amiento

c A coesiónc A coesión

b A coe!iciente linear de la recta axial x tensión con!inante b A coe!iciente linear de la recta axial x tensión con!inante

n A coe!iciente an)ular de la recta tensión axial x tensión con!inante.n A coe!iciente an)ular de la recta tensión axial x tensión con!inante.

φ

φ

φ

cos2

1.

1

1.

senbc

n

n senarc

−=

+

−=



RESISTENCIA AL CIZALLAMIENTO DIRECTORESISTENCIA AL CIZALLAMIENTO DIRECTO

l ensayo es aplicado para (untas, discontinuidades y rocasl ensayo es aplicado para (untas, discontinuidades y rocas

poco coerentes, especialmente en !undaciones de presas. poco coerentes, especialmente en !undaciones de presas. l ensayo está compuesto por?l ensayo está compuesto por?

- Bn cuadro metálico de reacción,- Bn cuadro metálico de reacción,

- 6os ca(as metálicas ue enuelen el cuerpo de prueba de- 6os ca(as metálicas ue enuelen el cuerpo de prueba de

dimensiones? 10x10x5 $mdimensiones? 10x10x5 $mCC

&; C0xC0x10m&; C0xC0x10mCC

ó D0xD0x15mó D0xD0x15mCC

-6os cilindros idráulicos, uno para aplicación de la !uer+a-6os cilindros idráulicos, uno para aplicación de la !uer+anormal y el otro para aplicar la !uer+a inclinada.normal y el otro para aplicar la !uer+a inclinada.

- Bna placa metálica con án)ulo de 20E, ue direcciona la- Bna placa metálica con án)ulo de 20E, ue direcciona la!uer+a inclinada.!uer+a inclinada.

- 6os rótulas para corrección de alineamiento de los cilindros.- 6os rótulas para corrección de alineamiento de los cilindros.

- 6os placas con rodillos de acero sobrepuestos a la ca(a- 6os placas con rodillos de acero sobrepuestos a la ca(asuperior para eliminar el ro+amiento del moimiento de cortesuperior para eliminar el ro+amiento del moimiento de corteo ci+allante.o ci+allante.



PREPARACIÓN Y ENSAYO DE CORTEPREPARACIÓN Y ENSAYO DE CORTE

olocado el cuerpo de prueba en las ca(as, los espacios acíosolocado el cuerpo de prueba en las ca(as, los espacios acíos

son rellenados con ar)amasa y arena, o resina.son rellenados con ar)amasa y arena, o resina. l ensayo es e(ecutado aplicándose pro)resiamente la !uer+al ensayo es e(ecutado aplicándose pro)resiamente la !uer+a

ertical asta alcan+ar le tensión normal pre-establecida.ertical asta alcan+ar le tensión normal pre-establecida. e)uidamente se aplica la !uer+a inclinada, ue ese)uidamente se aplica la !uer+a inclinada, ue es

descompuesta en dos !uer+as? una normal y la otra ori+ontaldescompuesta en dos !uer+as? una normal y la otra ori+ontalue )enerará las tensiones de corte o ci+allamiento en laue )enerará las tensiones de corte o ci+allamiento en lasuper!icie de discontinuidad.super!icie de discontinuidad.

'a !uer+a inclinada es aplicada asta ue se obsera la ruptura'a !uer+a inclinada es aplicada asta ue se obsera la rupturadel cuerpo de prueba, er la !i)ura en la si)uiente diapositia.del cuerpo de prueba, er la !i)ura en la si)uiente diapositia.

6urante el ensayo, son re)istradas las !uer+as normal e6urante el ensayo, son re)istradas las !uer+as normal einclinada y los despla+amientos erticales y ori+ontales de lainclinada y los despla+amientos erticales y ori+ontales de laca(a superior ue es móil, con re(istradores continuos.ca(a superior ue es móil, con re(istradores continuos.

demás son e(ecutados ensayos Fpos-rupturaG.demás son e(ecutados ensayos Fpos-rupturaG.



Esquema de Cizaamie!"# di$e%"#Esquema de Cizaamie!"# di$e%"#



CÁLCULO DE TENSIONESCÁLCULO DE TENSIONES& NORMAL Y& NORMAL YCIZALLANTECIZALLANTE

on calculadas por las si)uientes relaciones?on calculadas por las si)uientes relaciones?

6onde?6onde?

-- HHnA tensión normalnA tensión normal

-- A tensión de corte o ci+allamientoA tensión de corte o ci+allamiento

- 7nA !uer+a normal- 7nA !uer+a normal

- 7i A !uer+a inclinada 20E- 7i A !uer+a inclinada 20E

- A área de la sección transersal del cuerpo de prueba- A área de la sección transersal del cuerpo de prueba'a resistencia al ci+allamiento de la roca intacta es bastante eleada y no constituye'a resistencia al ci+allamiento de la roca intacta es bastante eleada y no constituye

preocupaciones. Pero si la roca contiene !isuras, !racturas, (untas o anisotropía preocupaciones. Pero si la roca contiene !isuras, !racturas, (untas o anisotropía!uerte $esuistocidad, estrati!icación, ex!oliación,etc&, su resistencia se reduce!uerte $esuistocidad, estrati!icación, ex!oliación,etc&, su resistencia se reducedrásticamente.drásticamente.

S

Fi

S

Fisen

S

Fnn

o

o

20cos

20

=

+=

τ

σ



IN'LUENCIA DE LA RUGOSIDAD EN LA RESISTENCIAIN'LUENCIA DE LA RUGOSIDAD EN LA RESISTENCIAAL CIZALLAMIENTOAL CIZALLAMIENTO

3IP'J; ' $1=K1& y LIM93$1=K%&, estudiaron el e!ecto de la3IP'J; ' $1=K1& y LIM93$1=K%&, estudiaron el e!ecto de la

ru)osidad de la super!icie rocosa en la resistencia al ci+allamiento.ru)osidad de la super!icie rocosa en la resistencia al ci+allamiento.



E m#(imie!"# de $esis"e!%iaE m#(imie!"# de $esis"e!%ia

s dado por la si)uiente relación?s dado por la si)uiente relación?

6onde?6onde?

- A resistencia al ci+allamiento o corte- A resistencia al ci+allamiento o corte

- " A !uer+a normal- " A !uer+a normal

-- @@u A án)ulo de ro+amiento residual $resistencia 8ltima&u A án)ulo de ro+amiento residual $resistencia 8ltima&

- i A inclinación de la ru)osidad en relación a la ori+ontal.- i A inclinación de la ru)osidad en relación a la ori+ontal.

uando las ru)osidades comien+an a ser ci+alladas, la enoltoria uiebrauando las ru)osidades comien+an a ser ci+alladas, la enoltoria uiebra bruscamente, lo ue indica cambio en el modo de ruptura. Para ese estado la bruscamente, lo ue indica cambio en el modo de ruptura. Para ese estado la

relación es?relación es?

6onde? c A es coesión aparente6onde? c A es coesión aparente

&$ iu Ntg S += φ

u Ntg cS φ +=



ENSAYO DE CIZALLAMIENTO DE PROTODYA)ONO*ENSAYO DE CIZALLAMIENTO DE PROTODYA)ONO*

s la tercera !orma presentada paras la tercera !orma presentada para

determinar la enoltoria dedeterminar la enoltoria deresistencia.resistencia.

l con(unto transmite las tensionesl con(unto transmite las tensiones

de ci+allamiento y normal a unde ci+allamiento y normal a un

plano predeterminado de plano predeterminado de

ci+allamiento, ue contiene el e(eci+allamiento, ue contiene el e(e

del cuerpo de prueba.del cuerpo de prueba.

tras de las ca(as de tras de las ca(as de

ci+allamiento se consi)ue di!erentesci+allamiento se consi)ue di!erentes

inclinaciones y alores de tensión.inclinaciones y alores de tensión.

n la práctica los án)ulos de ensayon la práctica los án)ulos de ensayo

son de 50E , K0E , K5E y D0E .son de 50E , K0E , K5E y D0E . "ormalmente se e(ecuta tres $C& "ormalmente se e(ecuta tres $C&

ensayos por inclinación, por lo ueensayos por inclinación, por lo ue

son necesarios de 12 a 15 ensayos.son necesarios de 12 a 15 ensayos.



CUR*AS CARACTER+STICAS DE TENSIÓN X DE'ORMACIÓN ENCUR*AS CARACTER+STICAS DE TENSIÓN X DE'ORMACIÓN ENENSAYOS DE ROCA INTACTAENSAYOS DE ROCA INTACTA

'as curas obtenidas a tras de ensayos proporcionan importante'as curas obtenidas a tras de ensayos proporcionan importante

in!ormación en relación al comportamiento mecánico del material.in!ormación en relación al comportamiento mecánico del material. xisten curas típicas de propiedades de materiales y a partir de ellas sexisten curas típicas de propiedades de materiales y a partir de ellas se

puede determinar otras propiedades como modulo de elasticidad y puede determinar otras propiedades como modulo de elasticidad ycoe!iciente de Poisson.coe!iciente de Poisson.

e puede eri!icar si el material se comporta elásticamente o plásticamente.e puede eri!icar si el material se comporta elásticamente o plásticamente.

n las rocas, las curas tensión N de!ormación son obtenidos de cuerposn las rocas, las curas tensión N de!ormación son obtenidos de cuerposde prueba de roca intacta.de prueba de roca intacta. tras de las curas se puede caracteri+ar dos tipos de rocas? 3oca 7rá)il tras de las curas se puede caracteri+ar dos tipos de rocas? 3oca 7rá)il

y 3oca 68ctil.y 3oca 68ctil. 3 7ra)il.- 'a capacidad de resistir las car)as disminuye con el aumento de3 7ra)il.- 'a capacidad de resistir las car)as disminuye con el aumento de

la de!ormación. 'as rocas se comportan !rá)iles cuando no presentanla de!ormación. 'as rocas se comportan !rá)iles cuando no presentan

de!ormación, pueden romper bruscamente F3oc: 4urstG .de!ormación, pueden romper bruscamente F3oc: 4urstG . 3. 6uctil.- uando el material puede presentar de!ormaciones3. 6uctil.- uando el material puede presentar de!ormaciones

permanentemente sin perder su capacidad de resistencia. 'a ductibilidad permanentemente sin perder su capacidad de resistencia. 'a ductibilidadaumenta con el aumento de las tensiones de con!inamiento y deaumenta con el aumento de las tensiones de con!inamiento y detemperatura., puede ocurrir en rocas alteradas, maci+os completamentetemperatura., puede ocurrir en rocas alteradas, maci+os completamente

!racturados y rocas dbiles como eaporitas.!racturados y rocas dbiles como eaporitas.



PADRONES DE CUR*AS CARACTER+STICASPADRONES DE CUR*AS CARACTER+STICAS

I- 4asalto, cuarcito, diabasa,I- 4asalto, cuarcito, diabasa,

cali+a rí(ida y )ranito sano.cali+a rí(ida y )ranito sano.

II- ali+a, tu!os.II- ali+a, tu!os.

III N Oranitos, esuistosIII N Oranitos, esuistos

$esuistocidad paralela a la$esuistocidad paralela a ladirección de compresión&.dirección de compresión&.

I N 3ocas metamór!icas.I N 3ocas metamór!icas.

N suistos con esuistocidad N suistos con esuistocidad

perpendicular a la dirección de perpendicular a la dirección de

compresión.compresión. I N aporitos.I N aporitos.



CUR*AS CARACTER+STICAS EN LA PRE Y PÓS,CUR*AS CARACTER+STICAS EN LA PRE Y PÓS,RUPTURARUPTURA

mecánica de rocas 7, triaxial

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