1 cap-i-mr-2012-i- mecanica de rocas.pdf
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UNIVERSIDAD ANDINA
NESTOR CACERES VELASQUEZ
Escuela de Postgrado
MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL
INTRODUCCION Y CONCEPTOS
BASICOS
MG. ALFREDO ALARCON ATAHUACHI
Modulo de Mecnica de rocas
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CAPITULO I
INTRODUCCION
1. Generalidades
2. Definiciones
3. Campos de Aplicacin
4. Caractersticas Determinables de las Rocas
5. Clasificacin de las Rocas por su Origen o Gnesis
6. Clasificacin Geolgica o Litolgica
7. Clasificacin Ingenieril
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INTRODUCCIN A LA MECNICA DE ROCAS
El estudio de la Mecnica de Rocas, es esencialmente
el estudio de la accin de las fuerzas actuando sobre
los macizos rocosos.
Algunas condiciones importantes, son asociadas con
las rocas sometidas a esfuerzos, las cuales propician la
formacin del fenmeno de fracturamiento causada por
los esfuerzos, deformacin y la formacin de la energa
resultante.
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La disciplina Mecnica de Rocas estudia laspropiedades y comportamiento mecnico de la roca,
con el fin de disear y construir con criterios de
ingeniera obras temporales (generalmente
mineras) u obras permanentes (generalmente
civiles), empleando la roca como material
estructural.
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El estudio de la mecnica de rocasprincipalmente trata del anlisis de las cargas o
las fuerzas aplicadas a los macizos rocosos y los
efectos internos de estos; los cuales pueden
ocasionar: deformaciones, Fracturas y roturas o
el deslizamiento.
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Para el ingeniero geotcnico
Su preocupacin principal esta en la fenomenologa que
influencia la prediccin de las fracturas y los deslizamientos
con algunos cambios en el volumen y las formas de las
rocas.
Entonces, el estudio de la mecnica de rocas abarca:
El anlisis de las cargas o las fuerzas que estn siendoaplicadas a las rocas.
El anlisis de los efectos internos en trminos de losesfuerzos, deformaciones y la energa almacenada.
Finalmente el anlisis de las consecuencias de estos
efectos internos como discontinuidades, diaclasas, fracturas,
fallamiento, deslizamientos o simplemente las
deformaciones de las rocas.
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CAMPOS DE APLICACIN DE LA MECNICA DE
ROCAS
Las aplicaciones de la mecnica de rocas a nivel
mundial son :
Diseo de tneles, piques, frontones, cruceros, casasde fuerza para operaciones subterrneas.
Diseo de taludes para minera a tajo abierto,canteras, presas, etc.
Estudio de los procesos de conminucin.
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Diseo para trabajos mineros subterrneos,tales como: mtodos de explotacin, Tajeos,
cmaras, pilares, etc.
Sostenimiento para galeras principales,tajeos y otros sistemas de sostenimiento.
Diseo para operaciones por hundimiento,por ejemplo para conseguir el hundimiento
inicial, un eficiente acarreo y evitar los efectos
perjudiciales de la subsidencia.
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Diseo para instalaciones de defensa subterrneas,para soportar las ondas de choque producidas por los
disparos primarios. as por ejemplo, los efectos de los
esfuerzos y el movimiento de la deformacin dinmica.
Diseo de cimentaciones para diques, presas,canales.
Diseo de cimentaciones de obras estructurales.
Evaluacin de los daos producidos por estallamientode rocas.
Diseo optimo de las mallas de perforacin y voladuray el tipo y la cantidad de las mezclas explosivas
comerciales a ser usadas.
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CARACTERSTICAS IMPORTANTES Y
DETERMINABLES DE LAS ROCAS PARA
OPERACIONES MINERAS Y/O CONSTRUCCIN
De la revisin de las aplicaciones para efectuar
trabajos de ingeniera haciendo uso de la ciencia de la
mecnica de rocas, se mencionan las siguientes
propiedades, que son las mas importantes :
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Resistencia compresiva uniaxial de la roca
Esta propiedad indica, si la roca es suficientemente
resistente o dbil con respecto a la aplicacin de
una carga.
Se sabe que hay correlacin entre el modulo de
deformacin de la roca, su esquistosidad y la
resistencia compresiva.
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Caractersticas de deformacin antes del
fallamiento de la roca
Esta propiedad indicar si el deslizamiento natural del
material podra estar en el rango esperado y en los
niveles de esfuerzos menores que los que son
requeridos para causar la falla.
En casos extremos estos podran tambin, indicar la
posibilidad del esponjamiento del macizo rocoso.
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Las caractersticas del fallamiento de la roca
La naturaleza del fallamiento del material por
ruptura o por deslizamiento tiene una influencia
determinante en el factor de seguridad que es
usado o calculado para ser utilizado en trabajos
de diseo, as como para las precauciones que
deben ser tomadas en cuenta durante las
operaciones.
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La densidad, homogeneidad e isotropa de
la formacin
El origen de la formacin de las rocas gobierna con
mayor magnitud, si el macizo rocoso en la naturaleza
es generalmente isotrpico o anisotrpico.
Desde el punto de vista de la mecnica es necesario
conocer que tipo de macizo rocoso existe en la zona
de trabajo.
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La continuidad de la roca
La cual puede o no puede causar problemas. Las
propiedades del macizo rocoso son de gran
importancia.
Ya sea que la roca sea dividida en bloques de gran
tamao o en fragmentos pequeos, la continuidad ser
de mayor importancia que las propiedades mismas de
la roca.
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Roca en bloque Basalto Roca fracturada
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CLASIFICACIN DE LAS ROCAS POR SU ORIGEN
O GNESIS
La clasificacin geolgica de las rocas, de acuerdo a su
origen ha sido el mtodo mas comn de describir a
cualquier tipo de roca.
Es importante examinar este mtodo de clasificacin
desde un punto de vista funcional con respecto a la
ciencia de la mecnica de rocas.
Este sistema de clasificacin es el siguiente:
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Rocas Sedimentaras
Esta clasificacin esta definida por el mecanismo de
depositacin de los sedimentos que determinan
finalmente la textura y estructura final.
Tambin se les puede considerar desde el punto de vista
mecnico, qumico y orgnico.
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Rocas Sedimentaras
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Rocas Sedimentaras
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Rocas Sedimentaras
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Rocas Sedimentaras
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Rocas Sedimentaras
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Rocas gneas : cidas, intermedias y bsicas Intrusivas :
Cristalizadas lentamente a altas temperaturas.
Hipabisales : Cristalizadas a profundidades intermedias.
Extrusivas : Cristalizadas en superficie bajo condiciones de
presin atmosfrica.
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Rocas gneas
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Rocas gneas INTRUSIVAS
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Rocas gneas
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Rocas gneas
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Rocas gneas EXTRUSIVAS
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Rocas gneas
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Rocas gneas
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Rocas Metamrficas
Son productos del metamorfismo, el proceso modifica
la composicin mineralgica y la estructura, por
cambios de presin y temperatura.
Los procesos bsicos son : Grado de Metamorfismo,
Zonas metamrficas, Facies metamrficas.
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Rocas Metamrficas
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Rocas Metamrficas
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Rocas Metamrficas
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Rocas Metamrficas
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Rocas Metamrficas
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CLASIFICACIN GEOLGICA O LITOLGICA
La informacin estructural, que es a menudo
obtenida mediante mapeo geolgico por supuesto
provee informacin muy importante.
Por lo tanto, se debe mencionar que el trabajo
realizado por los ingenieros gelogos para la
determinacin de una clasificacin del macizo rocoso
es muy importante en el modelo geolgico.
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Una descripcin mas detallada de la roca, la cual
incluira datos litolgicos, Qumicos, mineralgicos
y petrogrficos, va a contribuir con una informacin
mas detallada para los propsitos de la mecnica
de rocas.
El anlisis petrogrfico y petrolgico, podra incluir
informacin acerca de la textura y origen, lo mismo
que la composicion de los minerales, la cual podra
proveer informacin importante geolgicamente.
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Por ejemplo, de una manera indirecta la magnitud de la
resistencia y la naturaleza de las propiedades de
deformacin pueden ser deducidas de este anlisis.
As se tiene, que las micro-fracturas pueden ser
detectadas en los cristales de cuarzo en un granito, las
cuales serian significativas con respecto a la resistencia
del granito.
Sin embargo, este seria un mtodo de alto costo para
obtener tal informacin, cuando pruebas directas de
resistencia podran dar los mismos resultados y a un
costo menor.
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CLASIFICACIN INGENIERIL
Creado por Deere (1968) y se basa en la propiedad
ingenieril de la resistencia a la Compresin Uniaxial
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CONCEPTOS
GEOMECANICOS
BASICOS.
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GRACIAS. GRACIAS.