Mecanismos de rotura de roca

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Capítulo 16

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MECANISMOS DE ROTURA DE LA ROCA

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--.J 1.
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INTRODUCCION

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Durante la detonación de una carga de explosivo en el interior de la roca, las condiciones de solicitación que se presentan están caracterizadas por dos fases de acción: 1.a fase: Se produce un fuerte impacto debido a la onda de choque, vinculada a laEnergía de Tensión, durante un corto espacio de tiempo. Actúan los gases producidos detrás de la zona de reacción que a alta presión y temperatura son portadores de la Energía Termodinámica o de Burbuja.

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2.a fase:

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miento de la carga a las paredes del barreno. Según Duvall y Atchison (1957) con explosivos de alta potencia y en rocas porosas puede llegar a tener unradio de hasta 8 D, pero lo normal es que oscile entre 2 y 4 D. En la Fig. 16.1, se muestra la variación de las tensiones de compresión generadas por dos cargas de explosivo acopladas. La trituración de la roca se produce a una presión de 4 GPa, por lo que la curva (A) del explosivo que produce en la pared del barreno una tensión de 7 GPa tiene un gradiente de caída muy acusado, debido al granaumento de superficie específica que tiene lugar durante la pulverización de la roca. Como el explosivo (B) no aumenta la superficie específica por trituración, presenta una pendiente de caída de tensión más atenuada que el (A).
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Desde la década de los años 50, se han desarrollado diversas teorías para explicar el comportamiento de las rocas bajo los efectos de una explosión,siendo aún hoy uno de los problemas a resolver y definir en la tecnolo.gía de aplicación de los explosivos al arranque. Prescindiendo de un análisis detallado de cada una de
esas teorías, se describen seguidamente los distintos mecanismos de rotura de la roca identificados en las voladuras en el estado actual de conocimiento.

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2.

MECANISMOS DE ROTURA DE LAROCA

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En la fragmentación de materiales rocosos confexplosivos intervienen, al menos, ocho mecanismos de rotura, con mayor o menor responsabilidad, pero partícipes todos en los resultados de las voladuras.

DISTANCIA

A LA

PARED

DEL

BARRENO

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Figura 16.1." Variación de la tensión de pico con la distancia a la pared del barreno (Hagan).

2.1.Trituración de la roca En los primeros instantes de la detonación, la presión en el frente de la onda de choque que se expande de forma cilíndrica alcanza valores que superan ampliamente la resistencia ainámica a compresión de la roca provocando la destrucción de su estructura intercristalina e intergranular. El tamaño del anillo de roca triturada aumenta con la presión de detonación del explosivo y con elacoplaSegún Hagan (1977) este mecanismo de rotura consume casi el 30% de la energía que transporta la onda de choque, colaborando en la fragmentación de la roca con un volumen muy pequeño, del orden del 0,1% del volumen total que corresponde al arranque normal de un barreno. No hay pues, ningún incentivo para utilizar explosivos potentes que generen tensiones en la roca de las paredes de losbarrenos muy elevadas, de ahí que en algunos casos se aconseje el desacoplamiento 209

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'-de las cargas y el aumento
«ET».

de la «ES»

a costa de la
FRACTURAS CREADAS POR OESCOSTRAMIENTO

'2.2. Agrietamiento radial
ZONA DE INTENSA FRACTURACIQN RADIAL

Durante la propagación de la onda de choque, la roca circundante al barreno es sometida a una intensa compresiónradial que induce componentes de tracción en los planos tangenciales del frente de dicha onda. Cuando las tensiones superan la resistencia dinámica a tracción de la roca se inicia la formación de una densa zona de grietas radiales alrededor de la zona triturada que rodea al barreno.

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JUNTA RELLENA DE AGUA FRACTURAS RADIALES INTERCEPTADAS POR UNA JUNTA

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Figura 16.3....