Propiedades Fisicas Y Mecanicas De Las Rocas

Propiedades físicas y mecánicas de la matriz rocosa y métodos para su determinación
Dr. Ing. Humberto Iván Pehovaz Alvarez

ivanpehovaz@gmail.com Lima, octubre 2011
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Propiedades de identificación y clasificación
Propiedades
Composición mineralógica Fábrica y textura Tamaño de grano Color Porosidad (ȃ) ȃ)

Método de determinación
Descripción visual Microscopía óptica y electrónicaDifracción de rayos X

Propiedades de Identificación y Clasificación

Peso específico (γ) Contenido de humedad Permeabilidad (coeficiente de permeabilidad, k) Durabilidad Alterabilidad (índice de alterabilidad)

Técnicas de laboratorio

Ensayo de permeabilidad Ensayos de alterabilidad

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Propiedades de identificación y clasificación (continuación)

Propiedades
Resistencia acompresión simple (σc)

Método de determinación
Ensayo de compresión simple Ensayo de carga puntual Martillo Schmidt Ensayo de tracción directa Ensayo de tracción indirecta Medida de velocidad de ondas elásticas en laboratorio Ensayo de compresión triaxial Ensayo de compresión uniaxial Ensayo de velocidad sónica

Resistencia a tracción (σt)

Propiedades mecánicas

Velocidad de ondas sónicas(Vp, Vs) Resistencia (parámetros c y ø) Deformabilidad (módulos de deformación elástica estáticos o dinámicos: E , ν)

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Propiedades de identificación y clasificación (continuación)
Porosidad: Proporción relativa de materia sólida y huecos. Densidad: Añade información acerca de la composición mineralógica. Velocidad de transmisión de ondas: Permite estimar el grado de fisuración (encombinación con un estudio petrográfico). Permeabilidad: Permite evaluar la interconexión relativa de los poros. Durabilidad: Indica la tendencia a la descomposición de los componentes o estructuras, con la consecuente degradación de la calidad de la roca. Resistencia: Determina la competencia de la matriz rocosa para mantener unidos sus componentes.
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Propiedades Físicas

Contenido de agua ohumedad
w = Ww x 100 (%) Ws

Grado de saturación
S = Vw x 100 (%) Vv

Porosidad
ɳ = Vv x 100 (%)
V

Relación de vacíos
e = Vv
Vs
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Propiedades Físicas (continuación)

Peso específico
γ = W = (Ws + Ww) (kg/m3) V V

Peso específico seco
γd = Ws (kg/m3) V

Peso específico de sólidos
γs = Ws (kg/m3) Vs
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Propiedades Mecánicas

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (σc)
σc = PA P: Fuerza aplicada en la roca A: Área sobre la cual es aplicada la fuerza P

Unidades de medida:
Kg/cm2 Ton/m2 MPa

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Propiedades Mecánicas (continuación)

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (σt)
σt = P A P: Fuerza aplicada en la roca A: Área sobre la cual es aplicada la fuerza P

Unidades de medida:
Kg/cm2 Ton/m2 MPa

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Propiedades Mecánicas (continuación)

MÓDULO DE YOUNG(E)
E = σc εy Constante de proporcionalidad, representa la rigidez del material Unidades de medida: Kg/cm2 , MPa

MÓDULO DE POISSON (ν)
ν = εx εy Relación entre deformación radial y deformación axial Unidades de medida: adimensional
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Propiedades Mecánicas (continuación)

CORTE
Esfuerzo generalmente aplicado sobre discontinuidades.

ÁNGULO DE FRICCIÓN
El ángulo que actúa sobre lasdiscontinuidades y hace que permanezcan sin desplazarse.

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Ensayos de laboratorio

Las propiedades obtenidas en el laboratorio dependen de las condiciones en las que se realiza el ensayo Por esta razón los ensayos se realizan siguiendo normas:
ASTM ISRM

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Ensayos de laboratorio (continuación)

Compresión simple Tracción directa Tracción indirecta Carga puntual Corte directoCompresión triaxial Propiedades elásticas ( E, ν )
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Ensayos de compresión simple

Muestras de forma cilíndrica de diámetro NX (54mm) o 10 veces el tamaño del mayor grano El testigo debe cumplir con las siguientes características.
Testigos cilíndricos con relación L/D=2 a 2.5 Bases paralelas entre sí y perpendiculares al eje del cilindro (0.02 mm de tolerancia) Superficies pulidas y...