Mecánica de roca

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ROCA:
Volumen formado por uno o más minerales que dicho sólido ocupa un espacio grande en la corteza terrestre.

ROCA INTACTA

Trozo de roca en el cual no se observan discontinuidades visibles.

ESTRUCTURA

Cualquier discontinuidad que afecte a la roca.

MACIZO ROCOSO


Volumen de roca que se encuentra en un medio natural, éste estará compuesto por MINERALES y ESTRUCTURAS (fallas, diques, juntas), a su vez son DISCONTINUOS, y presentan propiedades HETEROGÉNEAS y/o AnísÓTROPAS. (DIANES en inglés que son Discontinuo, Heterogéneo, Anísótropo, No Elástico, Efecto escala) Ahora tendremos tres tipos de componentes:

  • ROCA INTACTA


    Volumen de roca que se encuentra ubicada en una zona de discontinuidades.

  • DISCONTINUIDADES

    Planos de debilidad pre – existentes. (fallas, diaclasas, planos de fractura)

  • FRACTURA


    Discontinuidades generadas por el proceso de carga.

SUELO


Material formado por partículas sólidas y poros rellenos de agua o aire, sin cementar o poco cementado, originado por la deformación de las rocas y en la cual se genera la mayor parte de la actividad humana y biológica.

LAS MUESTRAS DE ROCA ENSAYADAS A TRACCIÓN SUELEN ROMPERSE A NIVELES TENSIONALES DEL ORDEN DE DIEZ VECES MENORES QUE CUANDO SE ENSAYAN A COMPRESIÓN SIMPLE

El AGUA Subterránea influye en el comportamiento de las rocas de tres maneras distintas:


-TENSIÓN EFECTIVA en rocas porosas, debido a la segregación de esta en las rocas se logran juntar y crean una capa.


-REDUCCIÓN DE PRESIÓN EFECTIVA en rocas semi – porosas, ya que esta se mete entre las rocas y las empuja.


-ACCIÓN DEGRADANTE en diversas zonas del macizo rocoso, que deteriora la roca con el tiempo.

La importancia de la METEORIZACIÓN radica en su efecto sobre las propiedades mecánicas de los materiales a los que afecta, tal es la fricción de la roca.

FACTORES GEOLÓGICOS


ROCA INTACTA


Ésta está relacionada a la curva esfuerzo – deformación, cuyas componentes son: Límite de proporcionalidad o ley de Hooke, va desde cero hasta que pierde su tangente constante; Esfuerzo de fluencia, después de esta tangente fracturada, empieza una curva grande hasta antes de la cima; Resistencia peak, es lo máximo que puede soportar una roca la deformación antes de romperse. (la cima de la curva); Resistencia residual, es cuando ya cae la curva y esta se empieza a estabilizar.


–DISCONTINUIDAD


ESFUERZOS IN – SITU/PRE – EXISTENTES

Condiciones de la roca donde se puede suponer donde caerá o como romperá.–

AGUA


EFECTO ESCALA

Un trozo de roca que va fracturándose aumenta su volumen al expandirse por la deformación, pero su resistencia y rigidez se ve disminuida.

EL OBJETIVO DEL DISEÑO DE UNA MINA es el control de los desplazamientos de la roca hacia alrededor de la excavación minera, cuya estabilidad y diseño es tarea de la mecánica de rocas.

PROGRAMA DE DISEÑO DE EXCAVACIÓN DE MINA


*se parte del 1 al 5 y se vuelve con nuevos datos en el puesto 1, 2 y 3*

  1. Caracterización del sitio: Conocer las propiedades de resistencia y deformación, geométricas, ubicación y descripción, estimación in – situ (resistencia y tensión), hidrogeología del cuerpo y entorno.
  2. Formulación del modelo de mina: Conceptualizar los datos y modelos, datos que sirvan y selección de ellos, rasgos geomecánicos, resistencia y deformación “representativa”, geometría regular y propiedades de resistencia al corte promedio, representación de la tensión antes de la excavación.
  3. Análisis del diseño: Aplicación de los datos a ocupar de forma analítica y numérica, software ocupados y modelados, representación e interpretación de los datos.
  4. Control del comportamiento de la roca: Se espera la respuesta del comportamiento y se controla todo, compresión de carga – deformación, datos obtenidos por mediciones en puntos clave de la mina.
  5. Análisis retrospectivo: sacar el, ¿Por qué no funciónó?

STRAIN GAUGES


Cintas extensométricas que miden deformaciones en base a la resistencia eléctrica–

DIACLASAS/FAMILIA DE JUNTAS

Es la estructura más común y la más significativa desde el punto de vista geomecánico, estas no muestran desplazamiento paralelo al plano de fractura.

CarácterÍSTICAS GEOMECÁNICAS DE JUNTAS


ORIENTACIÓN DE LAS JUNTAS, ESPACIADO ENTRE FAMILIAS, DMENSIONES/PERSISTENCIA


(extensión del área ocupada por las familias)

, RESISTENCIA DE JUNTA

(JRC “Coeficiente de Rugosidad de la Junta” resistencia al corte que tiene una discontinuidad)

, RUGOSIDAD

(diferenciación de familias, distintas capas)

, APERTURA

(zona que se sitúa entre familias de juntas denominada “espesor de relleno”)

, RELLENO

(es un material que se sitúa entre familias de juntas y cuyo ancho es denominado ”espesor de relleno”)

, CIRCULACIÓN DE AGUA

(permeabilidad primaria, circula por poros; permeabilidad secundaria, circula por las discontinuidades)

, NÚMERO DE FAMILIAS, TAMAÑO DE LOS BLOQUES

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