Laboratorio Mecanica Rocas

8/10/2019 Laboratorio Mecanica Rocas

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE GEOTECNIA

SALIDA LABORATORIO DE MECÁNICA DE

ROCAS FIGMM – UNI.

DOCENTE: ING. CARLOS HUAMAN

CURSO: MECÁNICA DE ROCAS

ESTUDIANTES:

23 de octubre del 2014





MECÁNICA DE ROCAS Página 2

INTRODUCCIÓN.

El Laboratorio de Mecánica de Rocas fue inaugurado en abril del 2001, siendo Decano elIng. Isaac Ríos Quinteros, en los ambientes del antiguo Laboratorio de Mecánica de Rocasdel INGEMMET, los enseres necesarios fueron obtenidos directamente del decanato.

A lo largo de estos años el Laboratorio de Mecánica de Rocas se ha posicionado en elsector minero y de construcción debido básicamente al nivel profesional de su personal.






LABORATORIO DE MECÁNICA DE ROCAS DE LA FIGMM – UNI.

SERVICIOS

Ensayo de propiedades físicas, con determinación de densidades seca y saturada,

contenido de humedad, porosidad y absorción. Ensayo de compresión simple, para la determinación de la resistencia compresiva

no confinada de la roca intacta. Ensayo de compresión triaxial, para la determinación de los parámetros de

resistencia al corte (cohesión y ángulo de fricción) de la roca intacta y determinaciónde la constante "m" del Criterio de Falla de Hoek & Brown.

Ensayo de constantes elásticas, para determinar el módulo de deformación y larelación de Poisson de la roca intacta.






Ensayo de tracción indirecta por el Método Brasilero, para la determinación de laresistencia a la tracción de la roca intacta.

Ensayo de flexión, para la determinación de la resistencia a la flexión de la rocaintacta.

Ensayo de corte directo sobre superficies de discontinuidad, para determinar los

parámetros de resistencia al corte (cohesión, ángulo de fricción básica y ángulo defricción residual) de las discontinuidades de la masa rocosa.

Ensayo de carga puntual, para determinar los índices de resistencia Franklin (encompresión diametral) y Louis (en compresión axial) de la roca intacta.

Ensayo de impacto con el esclerómetro Schmidt de dureza, para determinar elíndice de rebote de la roca e indirectamente la resistencia compresiva no confinadade la roca.

EQUIPOS

Sonda sacatestigos, para la preparación de testigos a partir de bloques rocosos. Cortador de disco diamantino, provisto de refrentador, para cortar y refrentar las

bases de las probetas cilíndricas a partir de los testigos rocosos. Máquina de compresión de rocas. Equipo de compresión triaxial.

Máquina de corte directo sobre superficies de discontinuidad.

Máquina de carga puntual. Esclerómetro Schmidt de dureza para rocas. Mecanismos de medición de deformaciones.

Polariscopio electrónico. Horno ventilado. Balanza de precisión






TIPOS DE ENSAYO EN ROCAS

El siguiente informe muestra los procedimientos adecuados, para los distintos tipos derocas, en los cuales en algunos se parecen mucho a los de suelo; a continuación sepresentan los tipos de ensayo que son 7 en total, los que nos demostraron, debiéndosetomar para cada ensayo foto antes y después de este, para así poder hacer la comparacióncorrespondiente y poder visualizar de qué forma fallan, en algunos casos el eje de falla esel correcto en otros no, lo cual implicaría volver a hacer el ensayo.

Tipos de Ensayos demostrados

1. Ensayo Uniaxial2. Ensayo Triaxial3. Ensayo de Carga Puntual4. Ensayo Elástico5. Ensayo de Tracción6. Ensayo de Corte Directo7. Ensayo de Prueba física de roca






1.-ENSAYO UNIAXIALEste ensayo permite determinar en el laboratorio la resistencia uniaxial no confinada de laroca, o resistencia a la compresión simple, σc. Es un ensayo para la clasificación de la roca

por su resistencia. La relación entre los esfuerzos aplicados en el ensayo es:

En este ensayo se deben cumplir las siguientes condiciones:

• Razón Largo/Ancho de la probeta debe ser 2.5 a 3.0:1

• Extr emos deben ser paralelos y pulidos, sin grietas.• Ancho de muestra debe ser >10 veces el tamaño medio del grano.

El ensayo trata de la aplicación gradual de una fuerza axial a un cilindro de roca, hasta quese produce su rotura, los datos obtenidos son: σ1 obtenido del ensayo, σ2, σ3. Con estos

datos se puede obtener σc (resistencia a la compresión simple)

Procedimiento

Concebir una idea general de la roca en cuanto a su litología y estructuras.

Identificar las muestras.

Medir las dimensiones de la muestra para validar si satisface las condiciones delensayo.

Se recubre la muestra con una membrana cuyo fin será el de evitar que al momentode fallar la roca no salten fragmentos y dañen a personas u objetos de alrededor.

Se sitúa el testigo de tal forma que el pistón de la máquina quede paralelo a las

caras transversales de la muestra. Una persona se encarga de medir la presión a la cual esta siendo sometida la

muestra mediante un manómetro conectado directamente a la prensa hidráulica, lapresión debe ser medida a cada instante ya que al momento de fallar, la aguja queindica el valor de la carga vuelve al punto de partida.

Una segunda persona será la encargada de ir aumentando paulatinamente lapresión en la prensa hidráulica.

Una vez falle el testigo se retira y se analizan las condiciones y modo de ruptura.

2.-ENSAYO TRIAXIALDebe guarda una proporción de diámetro vs altura de 1:2, se usan relojos calibradores loscuales miden las deformaciones (en mm) en los 3 ejes, también se usa con confinamientoaplicando la carga gradualmente, simulando la roca bajo superficie.Se debe tomar foto antes y después del ensayo.

La aplicación de la carga gradualmente es con los siguientes valores:1° 2MN/m22° 4MN/m23° 6MN/m2






Este ensayo representa las condiciones de las rocas in situ sometidas a esfuerzosconfinantes, mediante la aplicación de presión hidráulica uniforme alrededor de la probeta.Permite determinar la envolvente o línea de resistencia del material rocoso ensayado apartir de la que se obtienen los valores de sus parámetros resistentes cohesión (c) y ángulode fricción (phi). La relación entre los esfuerzos aplicados a la probeta es:

En este ensayo se deben cumplir las siguientes condiciones:

• Razón Largo/ancho de la probeta debe ser 2.0 a 2.5:1• Extremos deben ser paralelos y pulidos, sin grietas.

• Ancho de muestra debe ser >10 veces el tamaño medio del grano.

Procedimiento


Identificar las muestras. Medir las dimensiones de la muestra para validar si satisface las condiciones del

ensayo.

Se recubre la muestra con una membrana impermeable cuyo fin será el de evitar ellíquido usado para generar la presión de confinamiento no penetre en el testigo.

Se sitúa el testigo dentro de una cámara que será la encargada de mantener lamuestra con prensa hidráulica manipulada por el encargado de laboratorio cuyoúnico fin es inyectar líquido hidráulico a la cámara y de esta forma fijar la presión deconfinamiento

Una persona se encarga de medir la presión a la cual está siendo sometida la

muestra mediante un manómetro conectado directamente a la prensa hidráulica, lapresión debe ser medida a cada instante ya que al momento de fallar, la aguja queindica el valor de la carga vuelve al punto de partida.


Una tercera persona en este caso el encargado del laboratorio se dedica a regularla presión confinante manteniéndola constante durante todo el ensayo, esta presiónpuede ser cualquiera sin embargo es recomendado ir aumentándola de formaprogresiva dependiendo de la respuesta de la roca durante los ensayos.

Una vez falle el testigo se retira y se analizan las condiciones y modo de ruptura.

Finalmente usando los datos obtenidos en el ensayo de compresión triaxial se puedeconocer el ángulo de fricción y la cohesión de la roca intacta mediante el criterio de falla deMohr - Coulomb.






3.- ENSAYO DE CARGA PUNTUALLa máquina está diseñada para medir la carga en KNEste ensayo es para fines de cimentación, los cuales ensayan la roca extraída, lo ideal esque la línea de falla sea en lo posible horizontal.Se debe tomar foto antes y después del ensayo.El ensayo de carga puntual se utiliza para determinar la resistencia a la compresión simplede fragmentos irregulares de roca, testigos cilíndricos de sondajes o bloques, a partir del

índice de resistencia a la carga puntual (Is), de tal forma que el stress aplicado se conviertea valores aproximados de UCS, según el diámetro de la muestra. El procedimiento consisteen romper una muestra entre dos puntas cónicas metálicas accionadas por una prensa.Las ventajas de este ensayo son que se pueden usar muestras de roca irregulares sinpreparación previa alguna y que la máquina es portátil.

Procedimiento


Identificar las muestras.

Medir las dimensiones de la muestra. Dependiendo del tipo de muestra, se sitúa el testigo entre las puntas cónicas de la

máquina, resguardando que se cumplan las configuraciones de carga yrequerimientos de forma del testigo.

Se recubre la máquina con una bolsa resistente cuyo fin será el de evitar que almomento de fallar la roca no salten fragmentos y dañen a personas u objetos dealrededor.






Una persona se encarga de medir la presión a la cual está siendo sometida lamuestra mediante un manómetro conectado directamente a la prensa hidráulica.


Una vez falle el testigo se retira y se analizan las condiciones y modo de ruptura

4.- ENSAYO ELÁSTICOTambién debe guarda una proporción de diámetro vs altura de 1:2Se debe tomar foto antes y después del ensayo.

Equipos: Prensa hidráulica

Deformómetros

Procedimiento:

Preparación de la probeta de esbeltez 2. La probeta debe ser colocada en la prensa hidráulica de tal manera que los

deformómetros estén bien ubicados ya que de estos depende el éxito de la medición.

La carga axial que se le aplica de compresión debe ser en aumento constante y lento,la cuál va ocasionar la deformación longitudinal y diametral de la probeta. Los

deformómetros van a indicar ese incremento diametral y disminución axial. Se procedea tomar nota de la carga y deformación cada cierta variación de 2-5 kN hasta su rotura.

5.- ENSAYO DE TRACCIÓN Al contrario del ensayo triaxial la proporción de diámetro vs altura de 2:1, se coloca la rocaen forma horizontal; para que de esta manera al aplicar la carga se estire (traccione).Se debe tomar foto antes y después del ensayo.






Este ensayo consiste en someter a compresión diametral una probeta cilíndrica, igual a ladefinida en el ensayo Marshall, aplicando una carga de manera uniforme a lo largo de doslíneas o generatrices opuestas hasta alcanzar la roturaEsta configuración de carga provoca un esfuerzo de tracción relativamente uniforme entodo el diámetro del plano de carga vertical, y esta tracción es la que agota la probeta y

desencadena la rotura en el plano diametral

6.-ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Determinar la Cohesión y el Ángulo de Rozamiento Interno, que permitanestablecer la resistencia al corte de los suelos ensayados.

Equipos

Muestra de roca.

Cemento y arena. Molde de corte directo.

Máquina de corte Directo.El aparato de corte directo, consta de una caja de corte y dispositivos para aplicaciónde cargas verticales y horizontales, así como también deformimetros verticales yhorizontales.

Procedimiento:

Cortar la muestra probeta en la mitad, luego señalarla en su centro con un flecha. Pasar grasa sobre el molde para evitar que se quede pegado algo de cemento

en el molde. Colocar la probeta en el molde pero antes echar en el molde la mezcla de

cemento. Después de colocar la muestra en el molde de corte directo e inmovilizarla con

la ayuda de los seguros. Luego de haber asegurado la primera mitad del molde se deja fraguar el

cemento por unos días (en nuestro caso 3 días). Después se regresa al laboratorio para voltear la muestra. Después de unos días se regresa al laboratorio para realizar el ensayo. El ensayo consiste en primero cargar el esfuerzo normal y mantenerla constante,

para luego cargar el esfuerzo de corte que va a variar hasta que llegue a laresistencia pico en donde ya dejara de marcar así se siga desplazando.

Mientras se hace el ensayo se anotan los datos.






7.- ENSAYO DE PRUEBA FÍSICA DE ROCALa altura del espécimen cilíndrico debe ser de 2cmSe lleva al horno para eliminar las cantidades de agua, que aun no se conocen

A continuación se sumerge en agua para la prueba de absorción, entre este y el paso

anterior debe de esperarse un cierto intervalo de tiempo (1hr-2hr), de lo contrario la muestrareventaríaCuando la muestra es muy débil se corta en forma de paralelepípedoSe debe tomar foto antes y después del ensayo.

Determinación de los parámetros físicos:

Densidad

Porosidad Absorción Peso específico aparente

Equipos:

Balanza con precisión 0.01 gr

Horno ventilado 105o C Pie de metro

Pie de Metro: Es un instrumento para medir longitudes que permite lecturas en milímetrosy en fracciones de pulgada, a través de una escala llamada Nonio o Vernier.Se utiliza para hacer mediciones con rapidez, con grados de precisión de 0,05 mm, 0,02mm. 1/128”, 0,001”.

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