Pruebas Mecánicas de Macizo Rocoso

  • Criterio de Ladanyi y Archambault Considerando las limitaciones de la envolvente bilineal, sugirieron una envolvente curva para reproducir la transición de los valores deducibles para tensiones bajas hasta los que se obtienen experimentalmente para tensiones elevadas.PRUEBAS MECANICAS DE MACIZO ROCOSO: definen la capacidad del material para resistir acciones externas o internas que implican la aplicación de fuerzas sobre el mismo. Esencialmente, estas fuerzas son de compresióntensión (o extensión), flexión y de impacto COMPRESION SIMPLE: La resistencia a compresión simple de las rocas se utilizan como revestimiento o como pavimentos, se determinan sobre formas paralelepipédicas en lugar de formas cilíndricas. Determinar la resistencia a compresión simple de cualquier material.PROCEDIMIENTO
    1. Concebir una idea general de la roca en cuanto a su litología y estructuras.
    2. Identificar las muestras.
    3. Medir las dimensiones de la muestra para validar si satisface las condiciones del ensayo.
    4. Se recubre la muestra con una membrana cuyo fin será el de evitar que al momento de fallar la roca no salten fragmentos y dañen a personas u objetos de alrededor.
    5. Se sitúa el testigo de tal forma que el pistón de la maquina quede paralelo a las caras transversales de la muestra.
    6. Una segunda personas será la encargada de ir aumentando paulatinamente la presión de la prensa hidráulica.
    7. Una vez falle el testigo se retira y se analizan las condiciones y modo de ruptura ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL: Determina la resistencia a la compresión de un testigo cilíndrico de roca en estado no drenado bajo una presión de confinamiento. Nos provee de los valores necesarios para graficar la envolvente de esfuerzos (Mohr) y a partir de esta calcular el valor del Angulo de fricción interna


  • y la cohesión aparente de la roca. la roca a profundidad se comporta en función de la presión de confinamiento existente en el terreno.El ensayo de compresión triaxial es comúnmente usado para simular las condiciones que existen en la masa rocosa subterráneas.Cuando se indica un valor de resistencia a la compresión triaxial, habrá que mencionar necesariamente la presión de confinamiento (p) que se aplicó durante el ensayo. Para encontrar una relación entre ∂1 = f (∂3), donde ∂3 es la presión de confinamiento y ∂1 la resistencia a la compresión triaxial, habrá que realizar varios ensayos, en cada uno de los cuales se aplicaran diferentes presiones de confinamiento. Cada par de valores ∂1 y ∂3 sirven para construir dos tipos de gráficos. El primer tipo representa el lugar geométrico de la relación existente entre ∂1 y∂3. El segundo tipo de grafico nos permite construir los círculos de Mohr en los ejes ∂-t para luego trazar la envolvente de Mohr.DESCRIPCION DE LA MUESTRA
    1. Los testigos deben ser cilíndricos circulares con una relación longitud-diámetro (L/D) entre 2 y 2.5.
    2. La superficie del testigo debe ser lisa y libre de irregularidades abruptas, con todos sus elementos alineados sin desviarse más de 0.5 mm a lo largo del testigo.
    3. Las bases deben ser paralelas entre sí, sin desviarse más de 0.025 mm y perpendiculares con respecto al eje longitudinal del cilindro sin apartarse más de 0.05 mm en 50 mm.
    4. No se permiten testigos que estén cubiertos con otro material o que tengan algún tratamiento superficial diferente al de la maquina refrendadora.
    5. El diámetro debe ser medio con aproximación a 0.1 mm y ser el promedio de las medidas de dos diámetros perpendiculares entre si y tomadas en tres partes del testigo: superior, medio, inferior.
    6. La altura debe ser tomada con aproximación al mm.
    7. La condición de humedad del testigo puede tener un efecto significativo en la resistencia que pueda alcanzar la roca. Los testigos no deben ser almacenados por más de 30 días. Una buena práctica es tratar de conservarlas condiciones de humedad natural del testigo hasta el momento del ensayo.

    Patton fue probablemente el primero que cuantifico los efectos de la rugosidad en la resistencia al corte. Además, realiza un esquema teórico para una discontinuidad inclinadas un ángulo i en la dirección del corte, se puede comprender a sometida a corte directo. Para rugosidades uniformemente base de criterios trigonométricos, suponiendo que las rugosidades son rígidas.

    •Patton comprobó que esta ecuación es válida para tensiones normales bajas, efectuando ensayos en juntas artificiales cuyas rugosidades fueron simuladas dentando regularmente las superficies de contacto.

    Patton sugirió que para representar la resistencia cortante de las juntas rugosas es conveniente una relación no lineal, bilineal.una forma bilineal sobre un espacio vectorial es una aplicación que asocia un escalar a cada par de vectores, tal que es lineal en


Criterio de Barton y Choubey (1976).  

•Desarrollaron un modelo empírico para poder estimar la resistencia al corte para discontinuidades con cualquier tipo de rugosidad.

•El criterio de Barton es un modelo empírico que se basa en la siguiente expresión

•De acuerdo a la publicación realizada por Barton y Choubey del 1977, los experimentos realizados por ellos sólo se aplicaron a juntas de roca sin relleno, es decir que sólo se consideraría la meteorización y la alteración de las juntas si las paredes de estas se encontraban en contacto entre ellas. Además, agregan que existe una gran diferencia en la resistencia al corte de las juntas con o sin relleno

•Una conclusión importante a la que se llegó en la publicación de Barton & Choubey (1977) es que: Al momento de utilizar el ángulo de fricción (básico o residual), se debe determinar y/o tomar en cuenta si la junta de roca de la que se analizará su resistencia es suave y plana, o si tiene señales de haber tenido un movimiento anterior, ya que no se puede confiar en tener ninguna componente de resistencia proveniente de las asperidades, debido a que pierde la resistencia por tener espacio para producirse la dilatancia interesando la pico, siendo esta aproximadamente a la que se alcanza el punto de resistencia al corte pico, de ahí su importancia. Por esta razón, se utiliza el ángulo de fricción residual ya que representa el mínimo esfuerzo a cortante.

Criterio de Maksimovic (1996).•Maksimovic desarrollo en el 1989 un criterio que le permitiría describir el Angulo de fricción como una función del esfuerzo normal efectivo para de esta forma poder saber la envolvente de falla real para cada nivel de esfuerzos y mantener la estabilidad de taludes. El mismo está relacionado al criterio de Barton a través de la expresión que abarca tres parámetros simples: ángulo básico de fricción, ángulo de rugosidad y ángulo de presión media, de aquí se derivan las componentes de fricción, dilatancia y de rotura de las asperidades



CORTE DIRECTO: El ensaye de corte directo tiene como finalidad encontrar el valor del Angulo de fricción residual (Angulo r) en testigos de roca que han sido previamente fracturados. Este ensayo se puede aplicar en rocas duras o blandas y en testigos de roca que contengan planos de falla o discontinuidades naturales o artificiales.DESCRIPCION DE LA MUESTRA Un modelo especialmente diseñado para que encaje en el equipo perfectamente y que será utilizado para encapsular el testigo en una mezcla de concreto de secado rápido. Este molde consta de dos mitades que tienen la misma forma y dimensiones que la caja del equipo de ensayo. CARGA PUNTUAL: El ensayo de resistencia a carga puntual es entendido como un ensayo índice para la clasificación de los materiales rocosos. También puede ser usado para predecir otros parámetros de resistencia mediante correlaciones. Este ensayo consiste en aplicar una carga concentrada sobre la muestra hasta que esta se rompa. Dependiendo de la forma de la muestra y la dirección de aplicación de la carga, se tienen diferentes modalidades de ensayo: Ensayo diametral: los núcleos a ensayar tienen una relación longitud/ diámetro > 1.0 Ensayo axial: los núcleos a ensayar tienen una relación longitud/ diámetro que varía entre 0.3 – 1.0 Ensayo de bloques: se ensayan bloques de 50 ±35mm. La relación alto/ancho debe estar entre 0.3 – 1.0.ESPDENSIDAD Y PESO ECÍFICO (ASTM #12-70): Tanto la densidad como el peso específico son propiedades que no dependen de la dirección de medida, esto es, son propiedades escalares.La densidad es la relación entre la masa y el volumen de la sustancia, midiéndose en unidades de masa/unidades de volumen (e.g., g/cc). El peso específico es la relación numérica entre el peso de un cuerpo y el

peso de igual volumen de agua a 4°C, esto es la relación entre las densidades del cuerpo y la del agua. Esta propiedad es adimensional (no se expresa en términos de unidades determinadas) ya que es la relación entre dos cantidades con la misma dimensión. Dado que el volumen del agua varía con la temperatura, se toma como referencia la densidad del agua a 4°C.POROSIDAD: es el volumen de espacios abiertos que contiene relativo a su volumen total. Los porosson pequeños espacios abiertos existentes en los materiales rellenos por soluciones acuosas y/o gaseosas (e.g., aire). }Los poros pueden estar abiertos (i.e., intercomunicados) o cerrados, y ser grandes o pequeños. El tamaño de poro medio y el grado de intercomunicación entre los poros determinan el tipo y grado de movimiento de soluciones líquidas y gaseosas por el interior de los materiales.Esto controla en gran parte su durabilidad. Los poros pueden clasificarse en función de su tamaño en: Megaporos:256-0.062 mmMacrocapilares:0.062-0.0001 mmMicrocapilares:<>Resistencia al corte: Medida que permite resistir el desplazamiento entre las partículas del mismo al ser sometido a una fuerza externa. Rotura plana: consiste en el desplazamiento de una maza de roca a lo largo de un plano de discontinuidad que ha quedado descalzado por la cara del taul.ROTURA POR CUÑAS: Esta situación se producecuando existen dos superficiesde discontinuidad y el bloqueque se forma tiene forma decuña y desliza bien a través dela intersección de ambosplanos o bien a través de unode los planos dediscontinuidad.ROTURA POR VUELCOLas roturas por vuelco detaludes aparecenprincipalmente cuando el rumbo del planodediscontinuidad: falla,estratificación, etc., coincideaproximadamente con el delplano deltalud y además tieneun fuerte buzamiento hacia elinterior del macizo rocoso.

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