Factores Influyentes En El Comportamientomecánico De Las Rocas

DEFINICIÓN E IMPORTANCIA DE LA I.G.

Es la ciencia aplicada al estudio y solución de los problemas de la Ingeniería y del Medio Ambiente, producidos como consecuencia de la interacción entre las actividades humanas y el medio geológico. Intenta asegurar que los factores geológicos condicionantes de las obras públicas sean interpretados y tendidos en cuenta, así como evitar o minimizar las condiciones de los riesgos geológicos .La importancia de la I.G. se manifiesta en los proyectos y obras de Ingeniería donde el terreno constituye el elemento de soporte (material de construcción, excavación, almacenamiento, …), y en la prevención y control de riesgos geológicos, así como los impactos ambientales de las obras públicas, actividades industriales, mineras o urbanas.

MECÁNICA DE ROCAS

La Mecánica de Rocas comienza con la aplicación de fuerzas sobre el terreno, modificando las condiciones que había y produciendo deformación y/o rotura. Es la ciencia teórica aplicada al estudio de las propiedades y comportamiento geomecánico de las rocas y de los macizos geológicos. Las fuerzas externas en un macizo rocoso es el aire (uniforme), y las internas (no uniformes) son el peso de la columna de material que hay por encima y las fuerzas del aire.

FACTORES INFLUYENTES EN EL COMPORTAMIENTOMECÁNICO DE LAS ROCAS

• Propiedades y características intrínsecas.

• Historia geológica o estado tensional.-

• Tensiones iniciales en las rocas (horizontales y verticales).-

• Estado de esfuerzas. Las fuerzas que actúan sobre el macizo rocoso.

• Factores ambientales (clima). Factores externos que actúan modificando las propiedades de las rocas.

PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LAS ROCAS

Peso específico:

Relación entre el peso del cuerpo y el volumen. En el caso de las rocas es el peso de la unidad volumétrica del esqueleto del mineral sólido de la roca.

Ejemplo:

Sal o yeso = 2.2 g/cm3; γ

Mármol o basalto = 2.7 g/cm3.

Porosidad:

Huecos existentes entre los granos componentes de la materia sólida o entre las paredes de las fisuras producidas en ella después de consolidados sus componentes mineralógicos.

La porosidad de los granitos y diabasas es de 01.15 y 30% en areniscas. Cuanto más porosa sea la roca, menos resistente será.

Permeabilidad:

Facultad de una roca para permitir que un fluido se mueva a través de sus poros. 10 -3

en areniscas y 10 -8 en granitos y lutitas. Cuanto más permeable sea más susceptible de alterarse será.

Velocidad sónica:

Velocidad de transmisión de ondas sísmicas en la roca. Más de5000 m/s en rocas duras y menos de 1000 m/s en suelos.

Alterabilidad:

Facilidad de una roca de alterarse. Se mide mediante el índice de alterabilidad (I D).

Resistencia:

Propiedad de una roca de oponerse a su destrucción bajo una carga exterior, estática o dinámica; es la máxima fuerza que aguanta una roca antes de romperse. Para rocas duras es superior a 250 Mpa; Trabajaremos con relaciones F/S, a lo que denominamos esfuerzo (σ).

Clasificación de las rocas en base a la resistencia

La resistencia de una roca depende esencialmente de su composición mineralógica, siendo el cuarzo el más sólido (más de 500 Mpa); los silicatos ferromagnesianos yaluminosilicatos varían de 200 a 500 Mpa; la calcita de 10 a 20 Mpa. Así, cuanto más cuarzo tenga una roca más resistente será. A mayor porosidad, menor resistencia; a mayor tamaño de grano, menor resistencia porque mayor será la porosidad. Las rocas sedimentarias más resistentes son las que tienen cemento silíceo, mientras que el cemento arcilloso disminuirá la resistencia.

MACIZOS ROCOSOS

Un macizo rocoso es el conjunto de la matriz rocosa (bloques de roca intacta) y las discontinuidades. En el estudio del macizo rocoso, se tiene en cuenta la caracterización de la matriz rocosa y discontinuidades, las tensiones naturales, los factores geoambientales y las estructuras tectónicas y sedimentarias singulares (Ej.: pliegues).

Material isótropo Material anisótropo Macizo rocoso muy machacado

σ ( e s f u e r z o ) θ (ángulo entre el esfuerzo principal y la normal al plano de discontinuidad

Elongación

Se denomina Elongación a la deformación lineal en una dimensión, se da en %, .La resistencia de la matriz rocosa depende de la cohesión (C: fuerza con la que se unen las partículas minerales) y de la fuerza de fricción (θ: ángulo de rozamiento interno a partir del cual se produce el deslizamiento entre un material y el mismo), que a su vez va a depender de la fuerza normal. Estos parámetros se miden con ensayos de resistencia:

- Ensayos de compresión simple

La resistencia de pico es la resistencia a la compresión simple de la roca.

- Ensayos de compresión triaxial (esfuerzo confinante)

Con este ensayo obtenemos la fuerza de cohesión y la fuerza de fricción. σ 1>σ 2 =σ 3 >0. En estos ensayos, cuesta más romper la roca; la resistencia de pico es mayor que en los ensayos de compresión simple.

INGENIERÍA GEOLÓGICA

5debajo del nivel freático, la arena fina y el limo pueden convertirse en movedizos, por disminución de las acciones mutuas de adherencia de partículas; en excavaciones bajo el nivel freático, existe el peligro de mantener en seco la excavación (sifonamiento).

Suelos cohesivos:

La consistencia, y con ella, su capacidad portante, depende del a humedad del suelo; hay que evitar que absorban agua. Debe evitarse, además, la desecación de los suelos húmedos, ya que puede producirse asientos por retracción del terreno; además, las grietas recogerían agua. Por su elevado volumen de poros, el asiento bajo carga, suele ser importante y muy lento, ya que el agua intersticial escapa con lentitud de los pequeños poros. El asentamiento depende principalmente de la compresibilidad de la arcilla que va ligada a su historia geológica, es decir, si está normalmente consolidada o consolidada. Los limos son malos terrenos de cimentación, pues una pequeña variación de la humedad es suficiente para modificar su consistencia. Los limos arcillosos tienen propiedades muy variables; los aluviales fangosos actuales suelen tener una compacidad baja y son muy compresibles. Las arcillas blandas o muy blandas son mal terreno de cimentación,

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