Propiedades De Las Rocas

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Ambiente de depositación: Tamaño de grano, selección, estratificación, etc.

Diagénesis, grado de cementación

Historial de stresses

Grado de compactación

Posibles anisotropías

Metamorfismo

Magmatismo, cristalización

Meteorización

Tomado de González de Vallejo, 2002

 = ρ g

qx= caudal en la dirección x (volumen/tiempo)

h= altura hidráulica

A= sección normal a la dirección x, k

k= conductividad hidráulica

El material previamente fragmentado se somete a ciclos estándar de humedad-sequedad-desmoronamiento de 10 min. Los fragmentos son pesados después de secados al horno e introducirlos en un tambor. El tambor está sumergido en agua (u otro) hasta bajo el eje. Se rota el tambor un número determinado de veces. La muestra que permanece en el tambor se extrae, se seca y se pesa y se repite el ciclo.

El índice de durabilidad ID, representa el porcentaje de roca, en peso seco, que queda retenido en el tambor, después de uno o dos ciclos de desmoronamiento (ID1, ID2) y puede variar entre 0% y 100%

ID(%)= Peso seco después de uno o dos ciclos

Peso inicial de la muestra

La clasificación estándar se hace en base a dos ciclos (ID2). Rocas arcillosas con ID2

Durabilidad

% peso retenido después de 2 ciclos

Muy alta

>98

Alta

95 – 98

Media – alta

85 – 95

Media

60 – 85

Baja

30 – 60

Muy baja

Tipos de Resistencia en Roca Intacta

Al cizalle.

A la tracción.

A la compresión simple (carga uniaxial).

Tamaño del grano

Redondeamiento del grano

Esfericidad del grano

Contactos entre granos

Cementación

Tipo de cemento

Grado de cementación

Historia de Stress y presiones de confinamiento (especialmente en limolitas, lutitas, arcillolitas).

En estados de compresión triaxial, uniaxial o de tracción.

Deben simularse niveles de stresses in situ.

Preparación de la muestra puede influir notablemente en los resultados.

Todos los ensayos usan fuerzas compresivas.

Tracción

Uniaxial

(No confinado)

Triaxial

Condiciones no confinadas, s2=s3=0

Largo/Ancho debe ser 2.5 a 3.0:1 para evitar efectos de borde.

Extremos deben ser paralelos y pulidos, sin grietas.

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

Resistencia a la Compresión Uniaxial: UCS

Para roca intacta, se suele usar el modelo de Mohr-Coulomb para resistencia al cizalle, con sus parámetros:

Cohesion (aparente): Intersección de la envolvente de fractura en eje Y (normalmente en MPa para rocas, mientras para suelos en kPa).

Angulo de Fricción: Pendiente de la envolvente de fractura.

Usualmente en estado biaxial (s2=s3)

Razón Largo/ancho 2.0 a 2.5:1 para evitar efectos de borde

Extremos deben ser paralelos y pulidos, sin grietas.

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

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

Otra forma de ensayo uniaxial, s2=s3=0

Diámetro: largo debe ser aprox. 1:1

Extremos deben ser paralelos y pulidos, sin grietas.

Evolución de fracturamiento

Etapa 1: Desarrollo de strain elástico

Etapa 2: Microfracturamiento, strain no recuperable.

Etapa 3: Fracturamiento coalesce y se forma un plano discreto de fractura.

Etapa 4: Cizallamiento

Es posible estimar la resistencia de la roca en terreno.

Ensayo de carga puntual se puede hacer en terreno y laboratorio.

Clasificación de

Brown (ISRM, 1981)

Resistencia en terreno

Ensayo de carga puntual: El stress aplicado se convierte a valores aproximados de UCS, según el diámetro de la muestra.

La fábrica de la roca, puede tener una gran influencia en la resistencia de materiales rocosos.

Ej: efecto del clivaje en una pizarra.

¡¡Los materiales geológicos suelen ser anisotrópicos y heterogéneos!!

Presiones de poros reducen el stress efectivo,

se reducen los contactos entre granos y la resistencia friccional.

Induce procesos de meteorización.

Efecto de presiones de agua en una caliza.

s3= 69 MPa

A mayor presión de poros,baja la resistencia y el comportamiento es más frágil.

Otro parámetro que es función de las propiedades elásticas es la velocidad de ondas sísmicas (velocidad sónica o Vp, y Vs).

Curva típica, deformación frágil

Las rocas se deforman de manera diferente según sus características geológicas.

Algunas rocas, especialmente sales y carbonatos a alto s3, muestran un comportamiento dúctil.

El módulo de Young se ve afectado por: - grado de cementación- tamaño y forma del grano(L: largo de contacto, D: tamaño del grano)

También hay relaciones entre E y la porosidad de la roca.

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