Guia de laboratorio ensayos de carga puntual y unixial en roca

LABORATORIO 1: RESISTENCIA Y PARÁMETROS RESISTENTES

El comportamiento mecánico de las rocas está definido por su resistencia y su
deformabilidad. La resistencia es el esfuerzo que soporta una roca para determinadas
deformaciones. Cuando la resistencia se mide en probetas de roca sin confinar se denomina
resistencia a compresión simple, y su valor se emplea para la clasificación geotécnicade
las rocas, en la tabla 1 se incluyen los valores típicos de este parámetro para diferentes tipos
de roca. Se obtiene mediante el ensayo de resistencia uniaxial o de compresión simple.
La resistencia es función de las fuerzas cohesivas y friccionales del material (además de
otros valores extrínsecos al material rocoso). La cohesión, c, es la fuerza de unión entre las
partículas minerales queforman la roca. El ángulo de fricción interna, phi, es el ángulo de
rozamiento entre dos planos de la misma roca, para la mayoría de las rocas éste ángulo
varía entre 25º y 45º.
La resistencia de la roca no es un valor único, ya que además de los valores c y phi,
depende de otras condiciones, como la magnitud de los esfuerzos confinantes, la presencia
de agua en los poros o la velocidad deaplicación de la carga de rotura. También, incluso en
rocas aparentemente isótropas y homogeneas, los valores de c y phi pueden variar según el
grado de cementación o variaciones en la composición mineralógica.
En la tabla 2 se incluyen valores característicos de la cohesión y ángulo de fricción de la
matriz rocosa. Ambos parámetros se determinan a partir del ensayo de compresión
triaxial delaboratorio.
Tabla 1: Valores de resistencia de la matriz rocosa sana

Tabla 2: Valores típicos de c y phi para roca intacta

Ensayo uniaxial o de compresión simple
Generalidades
Este ensayo permite determinar en el laboratorio la resistencia uniaxial no confinada de la
roca, o resistencia a la compresión simple, σc. Es un ensayo para la clasificación de la roca
por su resistencia. Larelación entre los esfuerzos aplicados en el ensayo es:

En este ensayo se deben cumplir las siguientes condiciones:
•
•
•

Razón Largo/Ancho de la probeta debe ser 2.5 a 3.0:1
Extremos deben ser paralelos y pulidos, sin grietas.
Ancho de muestra debe ser >10 veces el tamaño medio del grano.

El ensayo trata de la aplicación gradual de una fuerza axial a un cilindro de roca, hasta que
seproduce su rotura, los datos obtenidos son: σ1 obtenido del ensayo, σ2, σ3. Con estos
datos se puede obtener σc (resistencia a la compresión simple)
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 conuna 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 máquina quede paralelo a las caras
transversales de la muestra.
6. Una persona se encarga de medir la presión a la cual esta siendo sometida la
muestra mediante un manómetro conectado directamente a laprensa hidráulica, la
presión debe ser medida a cada instante ya que al momento de fallar, la aguja que
indica el valor de la carga vuelve al punto de partida.
7. Una segunda persona será la encargada de ir aumentando paulatinamente la presión
en la prensa hidráulica.
8. Una vez falle el testigo se retira y se analizan las condiciones y modo de ruptura.

Ensayo de compresión triaxialGeneralidades
Este ensayo representa las condiciones de las rocas in situ sometidas a esfuerzos
confinantes, mediante la aplicación de presión hidráulica uniforme alrededor de la probeta.
Permite determinar la envolvente o línea de resistencia del material rocoso ensayado a
partir de la que se obtienen los valores de sus parámetros resistentes cohesión (c) y ángulo
de fricción (phi). La...