influencia del tiempo en la rotura de las rocas

INFLUENCIA DEL TIEMPO EN LA ROTURA DE LAS ROCAS
La mayoría de las rocas, principalmente las evaporíticas (sal, potasa, yeso, etc.) pero también
las rocas arcillosas y algunas carbonatadas, muestran un comportamiento tensodeformacional
claramente dependiente del tiempo. Según la teoría de la elastoviscoplasticidad, la
deformación total sufrida por un cuerpo se puede describir como lasuperposición o suma de
una deformación elástica, reversible e independiente del tiempo, más una deformación plástica,
irreversible y dependiente del tiempo.
La magnitud de la tensión que ocasiona la rotura de una roca desciende exponencialmente a
un valor límite, denominado umbral de fluencia, cuando el tiempo tiende a infinito; este valor
puede ser prácticamente nulo en algunas evaporitas. Porotra parte está la capacidad de la
roca de soportar una tensión mayor que la que resiste en un ensayo de compresión uniaxial
pero durante un corto espacio de tiempo, por ejemplo, el tiempo de paso de la onda de tensión
producida por una voladura. Al realizar en el laboratorio un ensayo de compresión,
normalmente no se está en ninguna de estas dos situaciones límite mencionadas sino en unaintermedia.
El ensayo de compresión se realiza aplicando la carga sobre la muestra de una forma
progresiva, partiendo de cero. Estudiando una serie de ensayos llevados a cabo con distintas
velocidades de aplicación de la carga, se observa que se obtienen distintos valores para la
resistencia de la roca, de donde se desprende que es necesario normalizar la velocidad de
carga o la velocidad dedeformación. En general, cuanto más rápida sea la aplicación de la
carga, la roca será más resistente. Normalmente las velocidades de aplicación de las cargas en
las excavaciones subterráneas o a cielo abierto no alcanzan el límite a partir del cual habría
que tener en cuenta los efectos producidos por velocidades altas, sino más bien al contrario.
El hecho de que se produzca una reducción de laresistencia de la roca al disminuir la
velocidad de aplicación de la carga, se explica, según Manrique (1982), mediante la teoría de la
microfisuración de McClintock y Walsh (1962). Según dicho autor, al disminuir la velocidad de
aplicación de la carga disminuye también la velocidad de deslizamiento de las superficies de
las microfisuras ya cerradas, con lo cual aumenta su resistencia a lafricción y, como
consecuencia, la concentración de tensiones en los extremos de la microfisuras, lo que
favorece la propagación de éstas, haciendo que la resistencia de la roca sea menor.
La deformación dependiente del tiempo (“creep”), que afecta en mayor o menor grado a todas
las rocas, se entiende que es a carga constante. Generalmente no se puede volver a la
situación inicial cuando se eliminala carga, pasado un cierto tiempo, o sea, este tipo de
deformaciones tiene un carácter plástico, además de viscoso. Los efectos diferidos se
acentúan con el aumento de la temperatura, que reduce la viscosidad, y con el incremento de
las tensiones desviadoras.
En la mayoría de las rocas la fluencia bajo carga constante va acompañada de daños
irreversibles en la petrofábrica; en las rocasevaporíticas, sin embargo, solamente bajo ciertas

condiciones de tensiones y temperaturas los daños de la petrofábrica por microfacturación son
el mecanismo de deformación predominante.
Si se aplica de golpe una tensión a un material evaporítico, éste experimenta una deformación
elástica instantánea e (ver Figura 2.27). A continuación, si se mantiene la carga, el material
entra en la denominadaregión I, fluencia primaria o transitoria, en la cual la curva
deformacióntiempo es cóncava hacia abajo. Posteriormente, pasa a la región II en la que la
curva se transforma en una recta, es decir, tiene una pendiente constante: se trata de la
fluencia secundaria o estacionaria. Finalmente, en la región III, tiene lugar la fluencia terciaría,
que consiste en una deformación acelerada que...