Power sobre la deformación de las rocas

1. Fundamento Mecánica de Rocas
Semestre Otoño 2015
Daniela González Guerra
daniela.gonzalez91@inacapmail.cl

2. Ensayos
• Carga puntual (Franklin)
• Martillo de Schmidt
• Tracción Indirecta
• Triaxial
• Ensayo brazileño

5. • Para conocer el comportamiento mecánico de
un macizo rocoso se utilizan las propiedades
mecánicas:
– Deformidad
– Resistencia

6. Deformabilidad
• Se produce cuando un material está sujeto a
un esfuerzo
A comportamiento elástico;
B comportamiento plastoelástico;
C comportamiento elastoplástico; (heterogenea)
D comportamiento plasto-elastoplástico
Tensión vs esfuerzo

7. Elasticidad de las rocas
• Deformación recuperable instantáneamente al
remover el esfuerzo – analogía: resorte
• Homogeneidad
• Isotropía
• Continuidad

8. • Materia rocoso elástico: grano fino, masivo y
compacto (rocas extrusivas)
• Menor elasticidad: Rocas igneas de grano
grueso y sedimentos compactos de grano fino
(semi elasticas)

9. Conceptos previos
• Ley de Hooke
• Modulo de Young

10. Tensión deformación
• Para estudiar el comportamiento mecánico de
los materiales, se recurre a la experimentación
sometiendo a esfuerzos progresivos y
registrando la deformación resultante. Estos
datos se expresan en diagramas Tensión-
deformación - ley de Hooke

11. a: límite de proporcionalidad,
Será elástico
si se
disminuye el
lentamente
el esfuerzo
aplicado

12. Ley de Hooke
• Establece que el alargamiento unitario (ε) de
un material elástico es directamente
proporcional a la fuerza aplicada
• Un material isotrópico homogéneo elástico
obedece la Ley de Hooke
• σ = E * ε
E (Módulo de Young): mide la “firmeza” del material bajo experimentos de
elongación

14. Modulo de Young
• Parámetro que caracteriza el comportamiento
de un material elástico, según la dirección en
la que se aplica una fuerza.
E=σ/ε

15. • Recordemos…
• Esfuerzo (σ)= F t / At
• Deformación unitaria (ε )= Δl / Lo
Por lo tanto E: F*Lo
At* Δl
Lo
At
At: área transversal
Ft: Fuerza perpendicular a At
Lf
Δl
Ft

16. Factores de plasticidad y rigidez de las
rocas
• La temperatura
• La presión confinante
• Contenido en fluido de la roca. (humedad
disminuye la rigidez de las rocas y aumenta su
plasticidad)
• El tiempo de actuación de la fuerza (ductil-
fragil)
• Composición y estructura de la roca

17. Resistencia
• “La resistencia de los macizos rocosos es función
de la resistencia de la matriz rocosa, de las
discontinuidades y de las condiciones
geoambientales a las que se encuentra sometido
el macizo, como las tensiones naturales y las
condiciones hidrogeológicas”
• La resistencia del macizo rocoso queda expresada
en términos de las propiedades resistentes que el
mismo posea, cohesión C y ángulo de rozamiento
interno Ø.

18. Resistencia
• Se consideran 3 clases de esfuerzo:
• Compresión (reducción del volumen)
• Tensión (fracturas en el material)
• Cortantes (desplazamiento una con respecto a
la otra)

19. RESISTENCIA A LA COMPRESION
• Es la carga (o peso)
por unidad de área a
la que el material falla
(se rompe)
por fracturación por
cizalla o extensional

20. d: : punto de ruptura

21. • Al aumentar el esfuerzo se llega finalmente al
punto d, denominado punto de ruptura,
donde el cuerpo experimenta
una fracturación catastrófica por cizalla
o fisuración extensional. Este punto de
ruptura define, en términos del esfuerzo
compresivo, la resistencia a la compresión (R).

22. • la resistencia a la compresión aumenta a
medida que aumenta el tamaño de grano de
los materiales, a igualdad de otras variables
como composición mineral, estructura,
porosidad, cementación, etc.

23. RESISTENCIA A LA TENSION
• es el esfuerzo tensional por unidad de área a la
que el material falla (se rompe)
por fracturación extensional.
• es una indicación del grado de coherencia del
material para resistir fuerzas “tirantes”
Va a depende de la resistencia de los minerales,
del área interfacial entre granos en contacto y del
cemento intergranular e intragranular.

24. RESISTENCIA A LA FLEXION
• Es la resistencia de un material a ser doblado
(plegado) o flexurado.

25. RESISTENCIA A LA FLEXION