33
1 Universidad Nacional de Cajamarca FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERIA GEOLOGICA . Reinaldo Rodríguez C.
1
Universidad Nacional de CajamarcaFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERIA GEOLOGICA.
Reinaldo Rodríguez C.
2
1.Generalidades2.Definiciones3.Campos de Aplicación4.Características Determinables de las Rocas5.Clasificación de las Rocas por su Origen o Génesis6.Clasificación Geológica o Litológica7.Clasificación Ingenieril
CAPITULO I INTRODUCCION
3
Introducción a la Mecánica de Rocas
El estudio de la Mecánica de Rocas, es esencialmente el estudio de la acción de las fuerzas actuando sobre los macizos rocosos.
Algunas condiciones importantes, son asociadas con las rocas sometidas a esfuerzos, las cuales propician la formación del fenómeno de fracturamiento causada por los esfuerzos, deformación y la formación de la energía resultante.
4
El estudio de la mecánica de rocas principalmente trata del análisis de las cargas o las fuerzas aplicadas a los macizos rocosos y los efectos internos de estos; los cuales pueden ocasionar: Fracturas, deformaciones o el deslizamiento de estos, etc.
5
Los principales efectos de interés para el geólogo y geofísico son: Los cambios de las formas que pueden ocurrir. Dichos cambios de interés son los aspectos dinámicos
de las variaciones en volumen y forma.
Por ejemplo: Las ondas sísmicas.
6
Para el ingeniero de Minas y Geotécnico, su preocupación principal esta en la fenomenologìa que influencia la predicción de las fracturas y los deslizamientos con algunos cambios en el volumen y las formas de las rocas.
Entonces, el estudio de la mecánica de rocas abarca: El análisis de las cargas o las fuerzas que están siendo
aplicadas a las rocas. El análisis de los efectos internos en términos de los
esfuerzos, deformaciones y la energía almacenada.
Finalmente el análisis de las consecuencias de estos efectos internos como fracturas, fallamiento, deslizamientos o simplemente las deformaciones de las rocas.
7
Campos de aplicación de la mecánica de rocas.
Las aplicaciones de la mecánica de rocas que, a la fecha se están usando a nivel mundial son : Diseño de túneles, piques, frontones, cruceros,
casas de fuerza para operaciones subterráneas. Diseño de taludes para minería a tajo abierto,
canteras, presas, etc. Estudio de los procesos de conminucion. Diseño para trabajos mineros subterráneos, tales
como: Tajeos, métodos de explotación, cámaras y pilares, etc.
8
Sostenimiento para los tajeos y otros sistemas de sostenimiento.
Diseño para operaciones por hundimiento, por ejemplo para conseguir el hundimiento inicial, un eficiente acarreo y evitar los efectos perjudiciales de la subsidencia.
9
Diseño para instalaciones de defensa subterráneas, para soportar las ondas de choque producidas por los disparos primarios. así por ejemplo, los efectos de los esfuerzos y el movimiento de la deformación dinámica.
Diseño de cimentaciones para diques. Diseño de cimentaciones estructurales. Evaluación de los daños producidos por estallamiento de
rocas. Diseño optimo de las mallas de perforación y voladura y
el tipo y la cantidad de las mezclas explosivas comerciales a ser usadas.
10
11
Características importantes y determinables de las rocas para operaciones mineras y/o
construcción
De la revisión de las aplicaciones para efectuar trabajos de ingeniería haciendo uso de la ciencia de la mecánica de rocas, se mencionan las siguientes propiedades, que son las mas importantes :
12
Resistencia compresiva uniaxial de la roca
Esta propiedad indica, si la roca es suficientemente débil con respecto a la aplicación de una carga.
Se sabe que hay una pequeña correlación entre el modulo de deformación de la roca así como su esquistosidad con la resistencia compresiva. Finalmente esta propiedad puede ser fácilmente determinada.
13
Características de deformación antes del fallamiento de la roca
Esta propiedad indicará si el deslizamiento natural del material podría estar en el rango esperado y a los niveles de esfuerzos menores que los que son requeridos para causar la falla.
En casos extremos estos podrían también, indicar la posibilidad del esponjamiento del macizo rocoso.
14
SISTEMA DE ESTRUCTURAS
15
SISTEMAS DE ESTRUCTURAS
16
SISTEMAS DE ESTRUCTURAS
17
BLOQUE TIPICO EN INFRAESTRUCTURA MINERA
18
Las características del fallamiento de la roca
La naturaleza del fallamiento del material por ruptura o por deslizamiento tiene una influencia determinante en el factor de seguridad que es usado o calculado para ser utilizado en trabajos de diseño, así como para las precauciones que deben ser tomadas en cuenta durante las operaciones.
19
La densa homogeneidad e isotropía de la formación
El origen de la formación de las rocas gobierna con mayor magnitud, si el macizo rocoso en la naturaleza es generalmente isotrópico o anisotrópico.
Desde el punto de vista de mecánica es necesario conocer que tipo de macizo rocoso en general existe en la zona de trabajo.
20
La continuidad de la roca en la formación
La cual puede o no puede causar problemas. Las propiedades del macizo rocoso son de gran importancia.
Ya sea que la roca sea dividida en bloques de gran tamaño o en fragmentos pequeños, la continuidad será de mayor importancia que las propiedades mismas de la roca.
21
Roca en bloqueBasalto porfirìtico
Roca fracturada
22
Clasificación de las Rocas por su Origen o Génesis
La clasificación geológica de las rocas, de acuerdo a su origen ha sido el método mas común de describir a cualquier tipo de roca.
Es importante examinar este método de clasificación desde un punto de vista funcional con respecto a la ciencia de la mecánica de rocas.
Este sistema de clasificación es el siguiente:
23
Rocas Sedimentarías
Esta clasificación esta definida por el mecanismo de depositación de los sedimentos que determinan finalmente la textura y estructura final.
También se les puede considerar desde el punto de vista mecánico, químico y orgánico.
24
Rocas Sedimentarías
25
Rocas Sedimentarías
26
Rocas Ígneas : ácidas, intermedias y básicasIntrusivas : Cristalizadas lentamente a altas temperaturas . Hipabisales : Cristalizadas a profundidades intermedias.Extrusivas : Cristalizadas en superficie bajo condiciones de presión atmosférica.
27
Rocas Ígneas
28
Rocas MetamórficasSon productos del metamorfismo, el proceso modifica la composición mineralógica y la estructura, por cambios de presión y temperatura.
Los procesos básicos son : Grado de Metamorfismo, Zonas metamórfica, Facies metamórficas.
29
Rocas Metamórficas
30
Clasificación Geológica o Litológica
La información estructural, que es a menudo obtenida mediante mapeo geológico por supuesto provee información muy importante.
Por lo tanto, se debe mencionar que el trabajo realizado por los ingenieros geólogos para la determinación de una clasificación del macizo rocoso es muy importante en el modelo geológico.
31
Una descripción mas detallada de la roca, la cual incluiría datos litólógicos : Químicos, mineralógicos y petrográficos no contribuye con una información mas detallada para los propósitos de la mecánica de rocas.
El análisis petrográfico podría incluir información acerca de la textura y origen, lo mismo que de los minerales, la cual podría proveer información importante geologicamente.
32
Por ejemplo, de una manera indirecta la magnitud de la resistencia y la naturaleza de las propiedades de deformación pueden ser deducidas de este análisis.
Así se tiene, que las micro-fracturas pueden ser detectadas en los cristales de cuarzo en un granito, las cuales serian significativas con respecto a la resistencia del granito.
Sin embargo, este seria un método de alto costo para obtener tal información, cuando pruebas directas de resistencia podrían dar los mismos resultados y a un costo menor.
33
Clasificación IngenierilCreado por Deere (1968) y se basa en la propiedad ingenieril de la resistencia a la Compresión Uniaxial
