Q De BARTON

1. INTRODUCCION

El problema ingenieril del diseño estructural de excavaciones, ya sean subterráneas o a cielo abierto, que trata de resolver la mecánica de rocas es la predicción del comportamiento mecánico del macizo rocoso en una determinada obra o explotación sujeta a las cargas que se le apliquen a lo largo de toda su vida operativa (Brady y Brown, 1985); contemplada desde este punto devista la mecánica de rocas se debería llamar más propiamente ingeniería de los macizos rocosos.

La mecánica de rocas aplicada a la práctica minera y a la de ingeniería civil parte de la ingeniería mecánica clásica y de la mecánica de medios continuos, pero la naturaleza variable de los materiales que analiza, la confieren un elevado número de factores específicos que la identifican como unadisciplina diferente y coherente del campo de las ingenierías de minas y civil.

Una definición comúnmente aceptada de mecánica de rocas propuesta en 1974 por el comité americano de esta disciplina es:

“Mecánica de rocas es la ciencia teórica y aplicada que estudia el comportamiento de mecánico de las rocas y de los macizos rocosos. Sería pues la rama de la ingeniería dedicada al estudio de la respuestade las rocas y macizos rocosos al campo de fuerzas que actúan en su entorno”

Así definida, esta disciplina es básica para la minería y la ingeniería civil, ya que el hecho de realizar excavaciones modifica los campos de fuerza en el entorno físico de las rocas. Como se podrá ver en el desarrollo de este libro, el estudio de la respuesta de los materiales requiere la aplicación de un buen númerode técnicas analíticas desarrolladas específicamente para la materia y que hoy día forman parte de su cuerpo de doctrina. La mecánica de rocas forma a su vez parte de la geotecnia o geomecánica, que estudia el comportamiento de todos los materiales de origen geológicos por sí solos y en su interacción con estructuras y de la que también forma parte la mecánica de suelos.

La aplicación de losprincipios de la mecánica de rocas a la ingeniería de minas se basa en premisas simples y tal vez evidentes (Brady y Brown, 1985):

• El primer postulado sería suponer que a cualquier macizo rocoso se le pueden asignar un conjunto de propiedades mecánicas, que se pueden medir a través de ensayos estándar.

• El segundo principio sería aseverar que el proceso de excavación minera origina una estructurade roca superficial o subterránea formada por el macizo rocoso, huecos, elementos de sostenimiento y empotramientos, que se puede analizar a partir de los principios de la mecánica clásica.

• La tercera proposición es que la capacidad de predecir y controlar el comportamiento del macizo rocoso, en el que se realiza la operación minera, puede asegurar o incrementar la rentabilidad económica, loque se ha de traducir en la práctica en la eficiencia (máxima eficacia) de la explotación del recurso, medida en términos de recuperación de mineral (% de mineral extraído), de productividad o, directamente, de rentabilidad económica.

Desde una perspectiva mecánica, el objetivo final del diseño de un hueco en el terreno es el control de los desplazamientos de la roca hacia y alrededor del mismo.Los desplazamientos elásticos en el entorno de excavaciones son típicamente bastante pequeños. Los desplazamientos que más importan desde un punto de vista ingenieril suelen llevar consigo procesos como la fracturación de la roca sana, deslizamiento a través de caracteres estructurales de origen geológico como fallas, flexiones excesivas de las rocas de techo y muro de una explotación (por ejemplodebidas a la separación de estratos), o roturas inestables en el sistema como el estallido de pilares mediante la liberación repentina de energía potencial.

Estas posibles maneras de respuesta de la roca definen las principales componentes de una metodología que pretende sentar las bases geotécnicas del diseño de excavaciones. La metodología incluirá por tanto los elementos siguientes:

• La...