3 Reologia Y Comp Mecanico

Universidad de Salamanca

Tema 3- Reología, comportamiento mecánico de las rocas
Curso 2002/2003

Cilindros de mármol
deformados en un
experimento
de
deformación triaxial

3.-REOLOGÍA,

COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE LAS ROCAS
3.1.-CUERPOS TEÓRICOS Y ANALOGÍAS MECÁNICAS
Este capítulo trata del comportamiento de las rocas al serles aplicado un campo de esfuerzos. El
comportamiento se estudia en ellaboratorio en condiciones muy variadas, algunas de las cuales pretenden
simular las condiciones naturales, y se lleva a cabo sometiendo a las rocas a esfuerzos suficientes como
para producir deformación interna. En el capítulo anterior mencionábamos que la deformación dúctil
podía subdividirse en elástica y permanente y esta última, a su vez, en viscosa y plástica. En realidad, las
clases dedeformación elástica, viscosa y plástica son tipos de comportamiento de los cuerpos ante los
esfuerzos, que se pueden considerar como puros o ideales, siendo el comportamiento común de las
rocas una combinación de estos tipos.
Cada uno de los tipos de deformación dúctil puede compararse con un determinado elemento
mecánico y, a partir de esa comparación, establecer ecuaciones que relacionen en cada casoel esfuerzo
aplicado con la deformación obtenida. Son las denominadas analogías mecánicas de la deformación.
Las ecuaciones que relacionan el esfuerzo y la deformación para un determinado material en unas
condiciones dadas se denominan ecuaciones constitutivas o modelos reológicos. La reología es el
estudio de la deformación y el flujo de la materia y deriva de reodo (“rheid”), una substancia quepuede
fluir deformándose por debajo de su temperatura de fusión y que no es exactamente ni un sólido ni un
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Geología Estructural y Dinámica Global
José Ramón Martínez Catalán

líquido, sino algo intermedio entre estos dos estados. Las deformaciones naturales pueden compararse
con combinaciones de los elementos mecánicos de los tipos ideales, lo que permite obtener ecuaciones
constitutivasaproximadas también para ellas.
Comportamiento elástico
El comportamiento elástico, también denominado Hookeano o de Hooke, en honor al físico
que lo investigó, es aquel en el cual existe una relación linear, es decir, de proporcionalidad directa, entre
el esfuerzo aplicado y la deformación obtenida y, además, la respuesta es instantánea. Un cuerpo
perfectamente elástico que se deformase una ciertacantidad al serle aplicado un esfuerzo, se deformaría
exactamente el doble al serle aplicado un esfuerzo doble del anterior. Además, la deformación se alcanzaría
instantáneamente en cada caso. Si el esfuerzo dejase de aplicarse, la deformación desaparecería,
recuperando de nuevo el cuerpo su forma original.
El elemento mecánico que muestra un comportamiento similar es un muelle perfecto. Laecuación
constitutiva es en este caso:
σ=E.e
donde σ es el esfuerzo aplicado en una dirección, e la elongación en esa dirección y E una constante
de proporcionalidad característica de cada cuerpo elástico denominada módulo de Young. La relación
esfuerzo-deformación es linear y en un gráfico vendría representada por una recta que pasa por el origen
(Fig.3-1 A). La tangente de esa recta es el módulo deYoung. Las relaciones esfuerzo-tiempo y
deformación-tiempo están representadas en la Fig.3-2a y, como puede apreciarse, son semejantes. Es
importante destacar que la capacidad de deformación elástica de las rocas es muy limitada, por lo que
las elongaciones que pueden obtenerse mediante este comportamiento son mínimas, del orden de e =
0’001 (0’1%) como mucho.

Figura 3-1- Los cuerpos teóricoselementales y sus analogías mecánicas. A- comportamiento elástico. Bcomportamiento viscoso. C- comportamiento plástico.
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Tema 3- Reología, comportamiento mecánico de las rocas
Curso 2002/2003

Figura 3-2- Relaciones esfuerzo-tiempo y deformación-tiempo para los comportamientos elástico, viscoso,
elastoviscoso y viscoelástico (o firmoviscoso).

En la Fig.3-3 puede...