Trabajo de Grado: GENERACIÓN DE UNA BASE DE DATOS GEOMECÁNICOS DE LA SECUENCIA CRETÁCICA AFLORANTE EN EL SECTOR LA ROCA DEL MUNICIPIO ZEA, ESTADO MÉRIDA

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
MÉRIDA, EDO MÉRIDA
Mérida, Mayo de 2016.
GENERACIÓN DE UNA BASE DE DATOS
GEOMECÁNICOS DE LA SECUENCIA CRETÁCICA
AFLORANTE EN EL SECTOR LA ROCA, DEL
MUNICIPIO ZEA, ESTADO MÉRIDA.
__________________________________________________
___
Realizado por:
Br. MARIANA A. JIMÉNEZ Q.
Br. LIZ KENDY PEREIRA Z
Tutor Académico:
PHD. FRANCISCO I. BONGIORNO P.

Generación de una base de datos geomecánicos de la secuencia Cretácica
aflorante en el sector La Roca, del municipio Zea, estado Mérida.
Jiménez, M. y Pereira, L. ii
Dedicatoria

Jiménez, M. y Pereira, L. iii
Dedicatoria

Jiménez, M. y Pereira, L. iv
Agradecimientos
A Dios todopoderoso por concedernos la vida, darnos la salud, la perseverancia,
y ser nuestra guía en todo momento, gracias Diosito por ayudarnos a cumplir
nuestra más anhelada meta.
A la ilustre Universidad de Los Andes por ser nuestra casa de estudio, y de
forma muy especial a la escuela de Ingeniería Geológica y todos los profesores
que la conforman por brindarnos los conocimientos necesarios para formarnos
como profesionales de altura.
Al laboratorio de Materiales y Ensayos de la Universidad de Los Andes y al
personal que labora en él, de forma muy especial al técnico José Becerra por su
paciencia y apoyo brindado durante la realización de los ensayos necesarios para
el desarrollo de nuestra investigación, muchas gracias Joseito.
A nuestro tutor académico PHD Francisco Ignacio Bongiorno Ponzo, por ser
nuestra guía e impulsor durante el desarrollo de nuestro proyecto final de grado,
permitiéndonos culminar la carga académica para alcanzar nuestra meta, ser
ingenieros. Nuestros más sinceros agradecimientos futuro colega.
A la profesora PHD Norly Belandria por toda la ayuda y apoyo brindado durante
la realización de nuestra investigación, dándonos las bases y fundamentos
necesarios para desarrollarla con total éxito, infinitas gracias profe.
A quienes nos apoyaron a lo largo de la realización de nuestro trabajo final de
grado: Oscar Di Giusto, Leisbert Pereira, Iván Segovia, Angel Gómez y
Mariam Peña, gracias a ustedes muchachos por ayudarnos, incentivarnos y
colaborarnos con la culminación y alcance de nuestro sueño.

Jiménez, M. y Pereira, L. v
INDICE GENERAL
Dedicatoria............................................................................................................................. ii
Dedicatoria.............................................................................................................................iii
Agradecimientos ..................................................................................................................iv
INDICE GENERAL ................................................................................................................ v
ÍNDICE DE FIGURAS ..........................................................................................................xii
INDICE DE TABLAS..........................................................................................................xvii
ÍNDICE DE ECUACIONES..................................................................................................xx
ÍNDICE DE ANEXOS .........................................................................................................xxii
RESUMEN ...........................................................................................................................xxv
INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................xxvi
CAPÍTULO I. GENERALIDADES ....................................................................................... 1
I.1. Planteamiento del problema.................................................................................. 1
I.2. Objetivos..................................................................................................................... 2
I.2.1. Objetivo general .................................................................................... 2
I.2.2. Objetivos específicos........................................................................... 2
I.3. Justificación .............................................................................................................. 3
I.4. Alcances y limitaciones.......................................................................................... 4
I.4.1. Alcances .................................................................................................. 4
I.4.2. Limitaciones ........................................................................................... 4
CAPÍTULO II........................................................................................................................... 6
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO ...................................................................................... 7
II.1. Antecedentes ........................................................................................................... 7
II.2. Ubicación del área de estudio ............................................................................. 8
II.3. Bases teóricas ......................................................................................................... 9

Jiménez, M. y Pereira, L. vi
II.3.1. Definiciones básicas ........................................................................... 9
II.3.2. Propiedades físicas o índices de las rocas................................. 12
II.3.2.1. Propiedades físicas o índices descriptivas......................... 12
II.3.2.2.1. Peso específico o peso unitario (γm).............................. 18
II.3.2.2.2. Gravedad específica (Gs).................................................. 20
II.3.2.2.3. Relación de vacíos (e)........................................................ 21
II.3.2.2.4. Porosidad (n%)..................................................................... 21
II.3.2.2.5. Contenido de humedad (wsat%)........................................ 22
II.3.3. Propiedades mecánicas de las rocas........................................... 23
II.3.3.1. Resistencia de la roca ............................................................... 23
II.3.3.2. Módulo de Young o módulo de elasticidad (E)................... 24
II.3.3.3. Cohesión (c)................................................................................. 25
II.3.3.4. Ángulo de fricción interna ().................................................. 25
II.3.4. Clasificación de las características de las rocas ...................... 25
II.3.4.1. Valores de porosidad y peso específico típicos para
algunos tipos de roca ........................................................................................... 25
II.3.5. Criterios de rotura.............................................................................. 27
II.3.5.1. Criterio de Morh Coulomb........................................................ 27
II.3.6. Ensayos geomecánicos in situ y de núcleos ............................. 30
II.3.6.1. Los índices de campo................................................................ 30
II.3.6.2. Ensayo del Martillo de Schmidt (esclerómetro) ................. 30
II.3.6.3. Ensayo uniaxial o de compresión simple. ........................... 34
II.3.6.4. Ensayo de resistencia a tracción indirecta o brasileño. .. 36
II.3.7. GEOLOGÍA REGIONAL Y LOCAL .................................................. 37
II.3.7.1. Geología Regional ...................................................................... 37

Jiménez, M. y Pereira, L. vii
II.3.7.2. Geología Local............................................................................. 42
CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO.................................................................... 48
III.1. Tipo de investigación.......................................................................................... 48
III.2. Metodología de la investigación ..................................................................... 48
III.2.1. Fase I. Documentación.................................................................... 50
III.2.1.1. Etapa I. Recopilación y revisión ............................................ 50
III.2.1.2. Etapa II. Organización .............................................................. 50
II.2.2. Fase II. Desarrollo .............................................................................. 52
III.2.2.1. Etapa I: Reconocimiento del área ......................................... 52
III.2.2.2. Etapa II. Identificación de las formaciones del Cretácico52
III.2.2.3. Etapa III. Toma de muestras ................................................... 52
III.2.2.4. Etapa IV. Descripción petrológica de muestras de manos
.................................................................................................................................... 54
III.2.2.5. Etapa V. Realización de ensayos de campo....................... 54
III.2.3. Fase III. Análisis ................................................................................ 55
III.2.3.1. Etapa I. Laboratorio................................................................... 55
III.2.3.1.1. Ensayo para el cálculo de las propiedades físicas y/o
índices de la roca............................................................................................... 56
III.2.3.1.2. Ensayo martillo de Schmidt (Esclerómetro) ............... 60
III.2.3.1.3. Extracción de núcleos de rocas..................................... 63
III.2.3.1.4. Ensayo de compresión simple ....................................... 67
III.2.3.1.5. Ensayo de tracción indirecta o brasileño .................... 70
III.2.3.2. Etapa de oficina.......................................................................... 72
III.2.3.2.1. Propiedades físicas y/o índices de las rocas.............. 72
III.2.3.2.2. Cálculo de las propiedades mecánicas de las rocas 73

Jiménez, M. y Pereira, L. viii
III.2.3.2.2.1. Obtención de la resistencia a la compresión simple
por el ensayo Martillo de Schmidt o esclerómetro ............................... 73
III.2.3.2.2.2 Cálculo de las propiedades mecánicas por el
ensayo de compresión simple. .................................................................. 74
III.2.3.2.2.3 Cálculo de la Cohesión (c) y ángulo de fricción ().
............................................................................................................................ 75
III.2.3.2.2.4. Calculo de la resistencia a tracción por medio del
ensayo de tracción indirecta o brasileño. ............................................... 75
III.2.3.2.2.5 Obtención de las ecuaciones de la envolvente de
rotura y esfuerzos principales y cálculo de ángulo de rotura, ángulo
de fricción y cohesión de forma analítica. .............................................. 75
III.2.3.2.2.6. Discusión e interpretación de los resultados. ... 76
CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓNES ......................................................... 78
IV.1. Formación Río Negro (Neocomiense – Barremiense) ............................... 78
IV.1.1. Características petrológicas.......................................................... 78
IV.1.2. Propiedades físicas.......................................................................... 79
IV.1.3. Propiedades Mecánicas.................................................................. 79
IV.1.4. Tabla resumen de las propiedades físicas y mecánicas de la
matriz rocosa (arenisca) de la Formación Río Negro....................................... 85
IV.2. Formación Apón (Aptiense).............................................................................. 86
IV.2.1. Características petrológicas.......................................................... 86
IV.2.2. Propiedades físicas.......................................................................... 86
IV.2.3. Propiedades Mecánicas.................................................................. 86
matriz rocosa (caliza) de la Formación Apón..................................................... 93
IV.3. Formación Aguardiente (Albiense – Cenomaniense) ................................ 94
IV.3.1. Base de la Formación Aguardiente ............................................. 94

Jiménez, M. y Pereira, L. ix
IV.3.1.1. Características petrológicas .................................................. 94
IV.3.1.2 Propiedades físicas ................................................................... 94
IV.3.1.3. Propiedades mecánicas. ......................................................... 94
IV.3.1.4. Tabla resumen de las propiedades físicas y mecánicas de
la matriz rocosa (arenisca) de la base de la Formación Aguardiente). . 101
IV.3.2. Tope de la Formación Aguardiente ........................................... 102
IV.3.2.1. Características petrológicas ................................................ 102
IV.3.2.2. Propiedades físicas ................................................................ 102
.IV.3.2.3. Propiedades mecánicas ....................................................... 102
la Matriz rocosa (arenisca) del tope de la Formación Aguardiente........ 108
IV.4. Formación Capacho (Cenomaniense - Santoniense) .............................. 109
IV.4.1.Miembro Seboruco.......................................................................... 109
IV.4.1.1. Características petrológicas ................................................ 109
IV.4.1.2. Propiedades Físicas............................................................... 109
IV.4.1.3. Propiedades Mecánicas. ....................................................... 109
la matriz rocosa (lutita) del Miembro Seboruco de la Formación Capacho.
.................................................................................................................................. 110
IV.4.2. Miembro Guayacán. ....................................................................... 111
IV.4.2.1. Características petrológicas............................................... 111
IV.4.2.2. Propiedades físicas ................................................................ 111
IV.4.2.3. Propiedades Mecánicas ........................................................ 111
la matriz rocosa (caliza) del Miembro Guayacán de la Formación Capacho
.................................................................................................................................. 118

Jiménez, M. y Pereira, L. x
IV.5. Formación La Luna (Cenomaniense – Santoniense)............................... 119
IV.5.1. Características petrológicas........................................................ 119
IV.5.2. Propiedades Físicas ...................................................................... 119
IV.5.3. Propiedades Mecánicas................................................................ 119
matriz rocosa (caliza) de la Formación La Luna (Tabla 33). ......................... 126
IV.6. Formación Colón (Campaniense – Maastrichtiense) ............................... 127
IV.6.1. Características petrológicas........................................................ 127
IV.6.2. Propiedades Mecánicas................................................................ 127
IV.7 Base de datos de la secuencia cretácica ..................................................... 129
IV.7.1. Base de datos geomecánicos de la matriz rocosa de la
Formación Río Negro.............................................................................................. 130
Formación Apón....................................................................................................... 131
IV.7.3. Base de datos geomecánicos de la matriz rocosa de la base
de la Formación Aguardiente................................................................................ 132
IV.7.4. Base de datos geomecánicos de la matriz rocosa del tope de
la Formación Aguardiente ..................................................................................... 133
IV.7.5. Base de datos geomecánicos de la matriz rocosa del Miembro
Seboruco de la Formación Capacho .................................................................. 134
IV.7.6. Base de datos geomecánicos de la matriz rocosa del Miembro
Guayacán de la Formación Capacho.................................................................. 135
Formación La Luna.................................................................................................. 136
CAPITULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................... 138
V.1 Conclusiones ........................................................................................................ 138
V.2 Recomendaciones ............................................................................................... 142

Jiménez, M. y Pereira, L. xi
Referencias bibliográficas............................................................................................. 144
Anexos................................................................................................................................ 149

Jiménez, M. y Pereira, L. xii
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág
FIGURA 1. Ubicación relativa de la zona de estudio 9
FIGURA 2. Clasificación granulométrica 13
FIGURA 3. Tabla de colores de Munsell 14
FIGURA 4. Tablas comparativas 16
FIGURA 5. Criterio de rotura de Morh Coulomb 28
FIGURA 6. Linearización de la envolvente de Morh Coulomb 28
FIGURA 7. Gráfico de correlación del martillo de Schmidt 33
FIGURA 8. Esquema de una probeta sometida a compresión simple 34
FIGURA 9. Esquema del ensayo de tracción indirecta o brasileño 36
FIGURA 10. Columna estratigráfica del estado Mérida 42
FIGURA 11. Esquema de la metodología de la investigación 49
FIGURA 12. Equipo y herramienta de campo 51
FIGURA 13. Afloramiento y toma de muestra 53
FIGURA 14. Desarrollo de la toma de muestras 54
FIGURA 15. Muestras de mano de las diferentes formaciones 56
FIGURA 16. Obtención del peso natural 57
FIGURA 17. Muestras sumergidas en agua 57
FIGURA 18. Peso saturado 58
FIGURA 19. Peso sumergido 58
FIGURA 20. Muestra en el horno 59
FIGURA 21. Peso seco 60
FIGURA 22. Bloque de roca ser ensayada mediante el Martillo de
Schmidt 60
FIGURA 23. Preparación del bloque de roca 61
FIGURA 24. Cuadricula sobre la superficie de roca a ensayar 61
FIGURA 25. Angulo de impacto de 90° respecto a la superficie a
ensayar 62

Jiménez, M. y Pereira, L. xiii
FIGURA 26. Impacto del martillo de Schmidt sobre la superficie de la
roca 62
FIGURA 27. Lectura del rebote del Martillo de Schmidt 63
FIGURA 28. Procedimiento del corte de bloque de roca 64
FIGURA 29. Equipo para la extracción del núcleo de roca 64
FIGURA 30. Equipo instalado con el bloque de roca 65
FIGURA 31. Extracción de los núcleos de roca 65
FIGURA 32. Núcleo de roca obtenido 66
FIGURA 33. Peso y medida de longitud de núcleo de roca 66
FIGURA 34. Procedimiento para la preparación del núcleo mediante
el capping 67
FIGURA 35. Núcleo de roca con camisa y reloj extensómetro 68
FIGURA 36. Equipo para la realización del ensayo a compresión
simple 68
FIGURA 37. Ubicación de los cabezales de la maquina universal
alemana sobre la superficie plana del núcleo de roca 69
FIGURA 38. Aparato digital andina de tecnología y ensayo 69
FIGURA 39. Registro de valores de carga, desplazamiento y
medición de ángulo de rotura 70
FIGURA 40. Preparación del equipo para el ensayo de tracción
indirecta 70
FIGURA 41. Núcleo de roca a ensayar 71
FIGURA 42. Aplicación de la carga vertical sobre el núcleo de roca 71
FIGURA 43. Histograma de frecuencia de la Formación Río Negro 80
FIGURA 44. Valor estimado de la resistencia de la compresión
simple mediante el uso del Matillo de Schmidt de la Formación Río
Negro 81
FIGURA 45. Gráfico de esfuerzo – deformación de la Formación Rio
Negro
82

Jiménez, M. y Pereira, L. xiv
FIGURA 46. Envolvente de Morh Coulomb del núcleo de roca
LM-001-03 de la Formación Río negro 84
FIGURA 47. Envolvente de Morh Coulomb del núcleo de roca LM-
001-04 de la Formación Río negro 84
FIGURA 48. Histograma de frecuencia de la Formación Apón 88
simple mediante el uso del Matillo de Schmidt de la Formación Apón 88
FIGURA 50. Gráfico de esfuerzo – deformación de la Formación
Apón
90
LM-002-01 de la Formación Apón 91
FIGURA 54. Histograma de frecuencia de la base de la Formación
Aguardiente 96
simple mediante el uso del Matillo de Schmidt de la base de la
Formación Aguardiente 96
FIGURA 56. Gráfico de esfuerzo – deformación de la base de la
Formación Aguardiente
98
LM-003-01 de la base de la Formación Aguardiente 99
FIGURA 60. Histograma de frecuencia del tope de la Formación
Aguardiente 103

Jiménez, M. y Pereira, L. xv
simple mediante el uso del Matillo de Schmidt del tope de la
FIGURA 62. Gráfico de esfuerzo – deformación del tope de la
Formación Aguardiente
105
LM-004-01 del tope de la Formación Aguardiente 107
LM-004-02 del tope de la Formación Aguardiente 107
FIGURA 65. Histograma de frecuencia del Miembro Guayacán de la
Formación Capacho 113
simple mediante el uso del Matillo de Schmidt del Miembro
Guayacán de la Formación Capacho 114
FIGURA 67. Gráfico de esfuerzo – deformación del Miembro
Guayacán de la Formación Capacho
115
LM-005-01 del Miembro Guayacán de la Formación Capacho 116
LM-005-02 del Miembro Guayacán de la Formación Capacho 117
FIGURA 70. Histograma de frecuencia de la Formación La Luna 121
simple mediante el uso del Matillo de Schmidt de la Formación La
Luna 121
FIGURA 72. Gráfico de esfuerzo – deformación de la Formación La
Luna 123
LM-006-02 de la Formación La Luna 124
LM-006-04 de la Formación La Luna 125

Jiménez, M. y Pereira, L. xvi
FIGURA 75. Afloramiento Formación Colón 128
FIGURA 76. Muestra de mano de la Formación Colón 128

Jiménez, M. y Pereira, L. xvii
INDICE DE TABLAS
Pág
TABLA 1. Descripción del grado de meteorización
17
TABLA 2. Clasificación de las principales características de las rocas 26
TABLA 3. Valores de porosidad y peso específico seco para algunos
tipos de roca
26
TABLA 4. Estimación aproximada y clasificación de la resistencia a
compresión simple de suelos y rocas a partir de índices de campo 32
TABLA 5. Clasificación de la roca a partir de su resistencia a la
compresión simple 33
TABLA 6. Cronograma de actividades para el desarrollo de la fase II
de la investigación 51
TABLA 7. Códigos asignados para las muestras de mano a ensayar 56
TABLA 8. Aproximación y clasificación de la resistencia a
compresión simple mediante índices de campo de la Formación Río
Negro 79
TABLA 9. Datos del ensayo del martillo de Schmidt de la Formación
Río Negro 80
TABLA 10. Propiedades mecánicas obtenidas de manera analítica
de la Formación Río Negro 83
TABLA 11. Propiedades físicas y mecánicas de la Formación Río
Negro 85
TABLA 12. Aproximación y clasificación de la resistencia a la
compresión simple mediante índices de campo de la Formación
Apón 87
TABLA 13. Datos del ensayo del martillo de Schmidt de la
Formación Apón 87
de la Formación Apón 90
TABLA 15. Propiedades físicas y mecánicas de la Formación Apón 93

Jiménez, M. y Pereira, L. xviii
TABLA 16. Aproximación y clasificación de la resistencia a
compresión simple de suelos y rocas a partir de índices de campo de
la base de la Formación Aguardiente 95
TABLA 17. Datos del ensayo del martillo de Schmidt de la base de la
de la base de la Formación Aguardiente 98
TABLA 19. Propiedades físicas y mecánicas de la base de la
compresión simple mediante índices de campo del tope de la
TABLA 21. Datos del ensayo del martillo de Schmidt del tope de la
del tope de la Formación Aguardiente 106
TABLA 23. Propiedades físicas y mecánicas del tope de la
compresión simple mediante índices de campo del Miembro
Seboruco de la Formación Capacho 110
TABLA 25. Propiedades físicas y mecánicas del Miembro Seboruco
de la Formación Capacho 110
compresión simple mediante índices de campo del Miembro
TABLA 27. Datos del ensayo del martillo de Schmidt del Miembro
del Miembro Guayacán de la Formación Capacho 115

Jiménez, M. y Pereira, L. xix
TABLA 29. Propiedades físicas y mecánicas del Miembro Guayacán
de la Formación Capacho 118
compresión simple mediante índices de campo de la Formación La
Luna 119
TABLA 31. Datos del ensayo del martillo de Schmidt de la
Formación La Luna 120
de la Formación La Luna 123
TABLA 33. Propiedades físicas y mecánicas de la Formación La
Luna 126
compresión simple mediante índices de campo de la Formación
Colón 127
TABLA 35. Base de datos geomecánicos de la matriz rocosa de la
Formación Río Negro 130
Formación Apón 131
base de la Formación Aguardiente 132
TABLA 38. Base de datos geomecánicos de la matriz rocosa del
tope de la Formación Aguardiente 133
Miembro Seboruco de la Formación Capacho 134
Miembro Guayacán de la Formación Capacho 135

Jiménez, M. y Pereira, L. xx
ÍNDICE DE ECUACIONES
Pág
ECUACIÓN 1. Peso específico o peso unitario 18
ECUACIÓN 2. Volumen de la muestra 18
ECUACIÓN 3. Peso específico húmedo 19
ECUACIÓN 4. Peso específico saturado 19
ECUACIÓN 5. Peso específico seco 19
ECUACIÓN 6. Gravedad especifica 20
ECUACIÓN 7. Gravedad especifica por la relación peso específico
saturado seco 21
ECUACIÓN 8. Relación de vacíos 21
ECUACIÓN 9. Relación de vacíos en función del peso específico
saturado seco 21
ECUACIÓN 10. Porosidad 22
ECUACIÓN 11. Porosidad en función de la relación de vacíos 22
ECUACIÓN 12. Contenido de humedad saturado 23
ECUACIÓN 13. Peso del agua 23
ECUACIÓN 14. Resistencia a compresión simple 24
ECUACIÓN 15. Resistencia al corte 27
ECUACIÓN 16. Ángulo de rotura 29
ECUACIÓN 17. Criterio de Morh Coulomb en función de los
esfuerzos principales 29
ECUACIÓN 18. Resistencia a compresión simple 29
ECUACIÓN 19. Promedio o media 31
ECUACIÓN 20. Desplazamiento vertical 34
ECUACIÓN 21. Deformación 35
ECUACIÓN 22. Esfuerzo 35
ECUACIÓN 23. Módulo de Young 35
ECUACIÓN 24. Resistencia a tracción 37

Jiménez, M. y Pereira, L. xxi
ECUACIÓN 25. Esfuerzos principales y envolvente de rotura para la
muestra LM-001-03 de la Formación Río Negro 83
muestra LM-001-04 de la Formación Río Negro 83
muestra LM-002-01 de la Formación Apón 91
muestra LM-003-01 de la base de la Formación Aguardiente 99
muestra LM-004-01 del tope de la Formación Aguardiente 106
muestra LM-004-02 del tope de la Formación Aguardiente 107
muestra LM-005-01 del Miembro Guayacán de la Formación
Capacho 116
muestra LM-005-01 del Miembro Guayacán de la Formación
Capacho 116
muestra LM-006-02 de la Formación La Luna 124
muestra LM-006-04 de la Formación La Luna 124

Jiménez, M. y Pereira, L. xxii
ÍNDICE DE ANEXOS
Pág
Anexo 1. Planilla petrológica para roca clástica 150
Anexo 2. Planilla petrológica para roca lutita 151
Anexo 3. Planilla petrológicas para roca carbonáticas 151
Anexo 4. Peso y longitud de los cilindros de roca ensayados 152
Anexo 5. Planilla de las propiedades físicas de las rocas 153
Anexo 6. Planilla del ensayo de compresión simple 154
Anexo 7. Planilla del ensayo de tracción indirecta 154
Anexo 8. Propiedades petrológicas de la matriz rocosa de la
Formación Río Negro 155
Anexo 9. Propiedades físicas de la matriz rocosa de la Formación
Río Negro 156
Anexo 10. Datos y resultados del ensayo de compresión simple del
núcleo de roca LM-001-03 de la Formación Río Negro 157
Anexo 12. Datos y resultados del ensayo de tracción indirecta del
Formación Apón 159
Apón 160
núcleo de roca LM-002-01 de la Formación Apón 161

Jiménez, M. y Pereira, L. xxiii
Anexo 19. Propiedades petrológicas de la matriz rocosa de la base
de la Formación Aguardiente 165
Anexo 20. Propiedades físicas de la matriz rocosa de la base de la
núcleo de roca LM-003-01 de la base de la Formación Aguardiente 167
Anexo 25. Propiedades petrológicas de la matriz rocosa del tope de
la Formación Aguardiente 171
Anexo 26. Propiedades físicas de la matriz rocosa del tope de la
núcleo de roca LM-004-01 del tope de la Formación Aguardiente 173
núcleo de roca LM-004-02 del tope de la Formación Aguardiente 174
Anexo 30. Propiedades petrológicas de la matriz rocosa del Miembro
Anexo 31. Propiedades físicas de la matriz rocosa del Miembro
Anexo 32. Propiedades petrológicas de la matriz rocosa del Miembro

Jiménez, M. y Pereira, L. xxiv
Anexo 33. Propiedades físicas de la matriz rocosa del Miembro
núcleo de roca LM-005-01 del Miembro Guayacán de la Formación
Capacho 180
Capacho 181
Capacho 182
La Luna 184
núcleo de roca LM-006-02 de la Formación la Luna 185
Formación Colón 188

Jiménez, M. y Pereira, L. xxv
GENERACIÓN DE UNA BASE DE DATOS GEOMECÁNICOS DE LA
SECUENCIA CRETÁCICA AFLORANTE EN EL SECTOR LA ROCA DEL
MUNICIPIO ZEA, ESTADO MÉRIDA
Autores: Jiménez, Q. Mariana A. y Pereira, Z. Liz, K.
Tutor Académico: PHD. Bongiorno, P. Francisco, I.
RESUMEN
Este trabajo de investigación trata de establecer las propiedades físicas: peso
específico de la muestra (𝛾 𝑚), peso específico húmedo (𝛾ℎ), saturado (𝛾𝑠𝑎𝑡) y
seco (𝛾 𝑑), gravedad específica (Gs), relación de vacíos (e), porosidad (n) y
contenido de humedad (w) a través de ensayos de laboratorio, y las
propiedades mecánicas: resistencia a la compresión uniaxial o simple (σc) y
resistencia a tracción (σt) a través de ensayos de núcleos de roca, la cohesión
(c) y el ángulo de fricción interna () por medio del criterio de Morh – Coulomb,
y módulo de Young (E) a partir de las gráficas de esfuerzo - deformación.
Como resultado se obtuvo que los valores de porosidad (n%), relación de
vacíos (e) y contenido de humedad (w%) más altos de toda la secuencia
pertenecen a la arenisca de la Formación Río Negro. La caliza del Miembro
Guayacán de la Formación Capacho presenta el mayor rango de resistencia a
compresión de 71,47 - 102,40 MPa de toda la secuencia, mientras que la
arenisca de la Formación Río Negro presenta el menor rango de resistencia a
compresión 24,69 - 30,40 MPa. Mediante el criterio de Morh - Coulomb se
logró generar las ecuaciones de esfuerzos principales y envolvente de rotura
para cada matriz rocosa de las formaciones estudiadas. Por medio del criterio
de Morh - Coulomb se muestran resultados más precisos de ángulo de rotura
(α), cohesión (c) y ángulo de fricción () que los obtenidos experimentalmente.
La base de datos generada en este estudio servirá en el desarrollo de
proyectos ingenieriles, garantizando la confiablidad de los mismos.
Palabras claves: base de datos, secuencia cretácica, matriz rocosa,
propiedades físicas, propiedades mecánicas.

Jiménez, M. y Pereira, L. xxvi
INTRODUCCIÓN
La Mecánica de Rocas, es la ciencia que se ocupa del estudio teórico y
práctico de las propiedades y comportamiento mecánico del material rocoso,
y de su respuesta ante la acción de fuerzas aplicadas en su entorno físico.
El desarrollo de la Mecánica de Rocas nace como consecuencia de la
utilización del medio geológico para obras superficiales y subterráneas, y la
explotación de recursos mineros. Los distintos ámbitos de aplicación de esta
ciencia se pueden agrupar en aquellos donde el material rocoso sea la
estructura, cuando la roca es el soporte de otras estructuras y en el que la roca
es utilizada como material de construcción.
Por otra parte cuando se realizan proyectos ingenieriles de gran
envergadura, que involucran parámetros geológicos, por lo general se
consultan tablas de datos preestablecidas que contienen las características
físicas y mecánicas de los distintos tipos de rocas, sin tomar en consideración
la zona en la que se encuentra.
Es por esto que este trabajo de investigación se destina a la obtención de
las propiedades físicas y mecánicas propias de la secuencia Cretácica del
sector La Roca, del municipio Zea estado Mérida, con la finalidad de generar
una base de datos que contenga los parámetros necesarios a ser utilizados al
momento de realizar cualquier trabajo geológico en dicha área, ya que se
carecen de estudios de este tipo y la desinformación es la causa principal del
fracaso de la mayoría de los proyectos desarrollados. De esta forma se
pretende minimizar los márgenes de errores y asegurar la precisión y calidad
de los resultados al emplear dicha base.

Jiménez, M. y Pereira, L. xxvii
El sector La Roca constituye un punto de gran interés geológico dado que
en el aflora la secuencia Cretácica de la subcuenca de Uribante además dicho
sector es atravesado por la carretera que comunica a la población de Zea con
la cuidad de El Vigía y se emplea como vía alterna cuando la carretera Mérida
- El Vigía sufre cierre técnicos. Es por esto que con la investigación se lograra
un beneficio directo para la comunidad y el profesional en el área de ingeniería.

Jiménez, M. y Pereira, L. xxviii
CAPÍTULO I
Generalidades

Jiménez, M. y Pereira, L. 1
CAPÍTULO I. GENERALIDADES
Se plantean los aspectos fundamentales en los que se basa la
investigación, a partir de los objetivos que explican claramente lo que se desea
conseguir y las limitaciones que surgen durante el desarrollo de la misma.
I.1. Planteamiento del problema
El municipio Zea, en el Sector La Roca es un lugar de gran interés geológico
ya que en él aflora gran parte de la secuencia Cretácica de la sub-cuenca de
Uribante, representada por las formaciones: Río Negro, Apón, Aguardiente,
Capacho (Miembro Seboruco y Miembro Guayacán), La Luna y Colón; que
además se ubica la carretera que comunica a la población de Zea con la cuidad
de El Vigía, así como también a las ciudades de Santa Bárbara del Zulia,
Coloncito, San Cristóbal y Maracaibo, permitiendo el crecimiento económico y
turístico de la población de Zea; y que sirve como vía alterna para comunicar
el municipio de Tovar con el municipio Alberto Adriani cuando la Autopista
Regional Rafael Calderas (Troncal 008) sufre cierre técnicos. De aquí radica
la importancia tanto geológica como económica de este sector y lo convierte
en un sitio de interés para la realización de la investigación.
A partir de la integración de los aspectos geológicos y económicos de la
zona, se tiene la necesidad de realizar estudios geomecánicos, mediante la
ejecución de ensayos in situ y de laboratorio, con el objeto de generar una
base de datos de las propiedades físicas y mecánicas de las formaciones que
afloran en este sector, para facilitar el desarrollo de futuros proyectos
geológicos y obras civiles de gran envergadura, que permitan el progreso
socio-económico de toda la región.

Es importante considerar que todos los estudios geológicos realizados en
el área de geomecánica utilizan datos tabulados, los cuales son idealizados, y
esto trae como consecuencia que los resultados obtenidos no sean objetivos,
es por ello que se establecerá una base de datos con parámetros que sean
específicos y lo más objetivo de cada una de las formaciones que afloran en
el sector La Roca, para de esta forma garantizar que los resultados que se
obtengan, de la realización de cualquier estudio geológico (simulación,
estabilización, caracterización, entre otros), en esta zona, que utilice esta base
de datos, sean fidedignos y se minimice el rango de error.
I.2. Objetivos
I.2.1. Objetivo general
Generar una base de datos geomecánicos de la secuencia Cretácica
aflorante en el sector La Roca, del Municipio Zea, estado Mérida, aplicando
ensayos in situ y de laboratorio.
I.2.2. Objetivos específicos
 Establecer los métodos necesarios para la determinación de las
propiedades físicas y mecánicas de las rocas, partiendo de la identificación
y descripción de los diferentes tipos de litología aflorantes en la zona.
 Recolectar las muestras de rocas de las formaciones aflorantes en el
área, para la identificación de las características superficiales, y la
realización de los ensayos de laboratorio correspondientes.

 Emplear los ensayos in situ, mediante el uso del martillo de Schmidt
(esclerómetro) e índices de campo, para la obtención de las propiedades
mecánicas de las rocas.
 Realizar los diferentes ensayos de laboratorio para el cálculo de los
parámetros de caracterización geomecánicas de las rocas.
 Determinar los rangos para los parámetros geomecánicos de las rocas
estudiadas, para la generación de la base de datos.
I.3. Justificación
La secuencia Cretácica que aflora en el sector La Roca, del municipio Zea,
estado Mérida, es un punto de interés geológico, a lo largo de la cual se han
realizado numerosos estudios geológicos en las áreas de sedimentología,
estratigrafía, ambiente sedimentario, entre otras, pero no se tiene información
de datos sobre Mecánica de Rocas, la ausencia de datos trae como
consecuencia el desconocimiento del comportamiento geomecánico de las
rocas que conforman la zona y por tanto la imprecisión al momento de realizar
trabajos de desarrollo social (vialidad, urbanismos, entre otros), por lo que se
requiere hacer un trabajo de investigación que proporcione datos
geomecánicos precisos de todas las rocas allí aflorantes, para de esta forma
generar una base de datos, la cual pueda ser utilizada para el progreso exitoso
de proyectos de desarrollo en diferentes áreas.

I.4. Alcances y limitaciones
I.4.1. Alcances
Con la realización de la presente investigación se busca un beneficio directo
para la comunidad y el profesional en el área de ingeniería, ya que al
proporcionar una base de datos que contiene las propiedades geomecánicas
de las rocas, partiendo de características propias de cada litología presente en
las formaciones de la secuencia Cretácica ubicada en el sector La Roca, del
municipio Zea, estado Mérida, se permite conocer el comportamiento
geomecánico específico de las rocas y con esto una mayor precisión y calidad
en cuanto al desarrollo de futuros proyectos.
Aunque el trabajo involucra solo la secuencia Cretácica, se espera que a
partir de este proyecto se impulsen nuevos estudios a otros sectores, para así
poder tabular los datos geomecánicos de todas las formaciones que afloran
en el estado Mérida, y de esta manera los beneficios se extiendan para
empresas públicas y privadas que requieran el uso de estos datos para el
desarrollo de proyectos en cualquier región del estado.
I.4.2. Limitaciones
Debido a que no existe ningún proyecto previo en el área de Mecánica de
Rocas y poca disponibilidad de información como cartografía nacional
actualizada, caracterizaciones geomecánicas, entre otros, se dificulta la
obtención de datos que sirva como base y/o comparativos para la elaboración
y desarrollo de la investigación.

Dado los altos costos que implica la obtención de los núcleos de rocas, por
los equipos que se utilizan y la ejecución de los ensayos de laboratorio de
compresión simple, tracción indirecta o brasileño y martillo de Schmidt, y al
factor tiempo, caracterizado por la disponibilidad del laboratorio para la
ejecución de los ensayos mencionados anteriormente, se hace imposible la
realización del número de experiencias necesarias para obtener un valor
exacto de cada propiedad, sin embargo, se logra generar rangos para dichos
parámetros.

CAPÍTULO II
Marco Teórico

CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO
Se desarrollan una serie de definiciones que deben servir de base para
comprender los planteamientos y términos que se presentan a lo largo del
desarrollo de la investigación. Además de trabajos previos relacionados al
tema y la ubicación de la zona de estudio. De allí que este cuerpo teórico sirva
de referencia para la obtención y discusión de los datos de la investigación.
II.1. Antecedentes
Farías, A. y Quintero, M. (1991). “Estudio geológico de la zona
comprendida entre la carretera Zea-Panamericana y a lo largo del río
Guaruríes, Tovar, municipio autónomo Tovar, Mérida, estado Mérida”,
estudian características litoestratigráficas de las unidades desde el Cretáceo
Temprano hasta el Mioceno-Plioceno, además que realizan un estudio de
estabilidad del macizo rocoso de las formaciones Río Negro y Aguardiente en
el área de la carretera de Zea-Panamericana y a lo largo del río Guaruríes.
Márquez, J., y Sosa, J. (2007). En su trabajo de grado, titulado “Estudio de
mecánica de rocas (dinámica) en el yacimiento Eoceno C-Inferior VLC-363
(Bloque III) del Lago de Maracaibo”, obtienen las propiedades mecánicas de
las rocas, entre las cuales se encuentran: módulo de Young (dinámico y
estático), relación Poisson, módulos: de corte, volumétrico y de
compresibilidad, resistencia compresiva, entre otros, a partir de los registros
de pozos y de ecuaciones empíricas en las Arenas del Eoceno C-Inferior.
Peña, A., et al. (2013). Realizaron un artículo de investigación titulado
“Estudio geomecánico del Eoceno del alto de Ceuta y área 2 norte, bloque VII
del Lago de Maracaibo, Venezuela”, donde lograron caracterizar la resistencia

mecánica de las areniscas de la Formación Misoa, además de medir las
presiones anormales de las formaciones La Rosa, Paují y Misoa, concluyendo
que en las zonas con subpresión se hallan los yacimientos con larga vida de
productividad; determinando los parámetros de resistencia a la compresión
simple (UCS), cohesión (C), fricción (), tracción (To), y parámetros “mi” y “s”
los cuales se obtienen a partir de ensayos geomecánicos de núcleos (UCS,
RSD, triaxiales, tensión indirecta, compresibilidad, entre otros).
Rodríguez, J. (1989). En su artículo titulado “Estratigrafía de una región
ubicada al Norte de las poblaciones de Zea y Santa Cruz de Mora, Estado
Mérida”, publicado en el VII Congreso Geológico Venezolano, estudia la
secuencia Cretácica que aflora en esta zona e hizo una descripción litológica
y paleontológica detallada de cada formación estableciendo un ambiente
sedimentario para la secuencia.
II.2. Ubicación del área de estudio
La población de Zea, es uno de los 23 municipios que conforman
territorialmente el estado Mérida, Venezuela. Se encuentra ubicado al
Suroeste del estado, entre las vertientes de los ríos Escalante por el oeste y
Guaruríes por el este. Su capital es la población de Zea, la cual representa
junto con Caño El Tigre las dos parroquias que conforman el municipio. Tiene
una extensión de 135 km2
representando el 1,19% del territorio del estado
Mérida. Se comunica con el municipio Alberto Adriani a través de una arteria
vial de vital importancia, específicamente en el tramo comprendido entre las
localidades El Chuco y San José, conocido como Sector La Roca donde se
desarrolla la investigación (Figura 1). El sector La Roca, se ubicada
específicamente al Noreste del municipio, con coordenadas UTM: N 931 174,
E 194 250 y N 933 005, E 193 105; dicho sector pertenece a la parroquia Zea,

zona en la que se llevará a cabo la investigación, particularmente en las
adyacencias de la carretera Zea - El Vigía.
Figura 1. Ubicación relativa de la zona de estudio. A) Mapa del estado Mérida. B) Imagen
satelital del municipio Zea. Fuente: Google Earth 2014. C) Mapa geológico de Tovar -
Bailadores con el área de estudio delimitada. Fuente: Jiménez y Pereira, (2016).
II.3. Bases teóricas
II.3.1. Definiciones básicas
a) Mecánica de Rocas. Es la ciencia teórica y aplicada que estudia el
comportamiento mecánico de las rocas y de los macizos rocosos. Seria pues
la rama de la ingeniería dedicada al estudio de las respuestas de las rocas y
los macizos rocosos al campo de fuerzas que actúan en su entorno (ISRM,
1974).

a) Rocas. Son agregados naturales duros y compactos, compuesto por
partículas minerales con fuertes uniones cohesivas permanentes que
habitualmente se consideran un sistema continuo. Las rocas se formaron bajo
un proceso geológico definido por lo que su origen, textura, composición
mineralógica y estructura granular sirven para su clasificación (Egoavil, 2013).
b) Matriz rocosa. Es el material rocoso exento de discontinuidades, o los
bloques de “roca intacta” que quedan entre ellas. La matriz rocosa, a pesar de
considerarse continua, presenta un comportamiento heterogéneo y anisótropo
ligado a su fábrica y a su microestructura mineral. Mecánicamente queda
caracterizada por su densidad, resistencia y deformabilidad (González de
Vallejo, 2002).
c) Esfuerzo. Es la intensidad de la fuerza aplicada sobre una roca por
unidad de área, se mide en las mismas unidades que se mide la presión. La
unidad básica en el sistema internacional del esfuerzo es Pascal (Pa), que es
equivalente a un Newton por metro cuadrado (N/m2
). Dependiendo de la
relación que exista entre la disposición de la fuerza y el área del elemento, se
tienen esfuerzos cortantes y normales. Los esfuerzos cortantes es en aquellos
donde la fuerza se dispone paralelamente al área; por el contrario en los
esfuerzos normales la fuerza se aplica de manera perpendicular (Vásquez,
2001).
d) Deformación o deformabilidad. Es la propiedad que posee la roca
para cambiar o alterar su forma cuando esta es sometida a fuerzas.
Dependiendo de la intensidad de la fuerza aplicada, el modo en que se aplica
y las características mecánicas de la roca, estas pueden deformarse de tres
maneras: elástica la roca se deforma cuando se le somete a un esfuerzo pero
vuelve a su posición original cuando este cesa, si se supera el límite de
elasticidad, la roca puede presentar deformación frágil o dúctil donde la

primera consiste en que el cuerpo de roca se deforma observándose a simple
vista fracturas en la misma, y la dúctil en que el cuerpo rocoso se deforma sin
que se aprecien a simple vista fracturas del bloque de roca. La deformación
puede también describirse en términos de componente normales y de corte
(Schlumberger, 2016)
e) Elasticidad. Está relacionada con la capacidad de un sólido de sufrir
transformaciones termodinámicas reversibles. Es una propiedad de un
material ideal y se puede vincular con los materiales que se utiliza en
ingeniería, incluyendo las rocas en mayor o menor grado y en función de
cuanto estos materiales se acercan al ideal. Prácticamente esto depende de
tres factores principales: isotropía, homogeneidad y continuidad (Farmer 1968)
La isotropía es una medida de las propiedades direccionales de un material.
La homogeneidad es una medida de la continuidad física de un cuerpo. Y la
continuidad puede ser considera como una referencia de estructuras
(porosidad, diaclasas, fallas) existentes en un cuerpo rocoso particular.
f) Base de datos. Según Microsoft en el 2016 la base de datos es una
herramienta para recopilar y organizar información. El objetivo es centralizar
la información. En las bases de datos, se puede almacenar información sobre
personas, productos, pedidos o cualquier otra cosa. Una base de datos
computarizada es un contenedor de objetos, puede contener más de una tabla.
Una base de datos consiste en un conjunto de datos almacenados
sistemáticamente, permitiendo guardar grandes cantidades de información de
manera lógica y organizada para su posterior uso, los datos allí tabulados,
comparten entre sí algún tipo de vínculo o relación que busca ordenarlos y
clasificarlos en conjunto.

II.3.2. Propiedades físicas o índices de las rocas
Las propiedades físicas o índices de las rocas son el resultado de su
composición mineralógica, fabrica e historia geológica, deformacional y
ambiental, incluyendo los procesos de alteración y meteorización. La variación
de estas propiedades se ve reflejada en diferentes comportamientos
mecánicos frente a las fuerzas que se aplican sobre las rocas, los cuales
quedan definidos por la resistencia y el modelo de deformación del material
rocoso; es por tanto las propiedades físicas de la rocas las que determinen su
comportamiento mecánico. Existen diversos tipos de propiedades índices que
nos ayudan a predecir y describir el comportamiento de las rocas, las cuales
pueden ser descriptivas o calificativas (cuantitativas).
II.3.2.1. Propiedades físicas o índices descriptivas
Dentro de las propiedades índices se encuentra las de carácter descriptivo,
como su nombre lo indica no se expresan cuantitativamente, pero de igual
forma permiten tener una idea sobre el comportamiento real de las rocas
respecto a cierta condiciones de esfuerzo - deformación.
Entre las propiedades índices descriptivas más importantes se encuentran:
tipo de litología, color, textura, madurez textural, fábrica, grado de
meteorización y tamaño de grano.
a) Tipo de litología. Conocer el tipo de roca es fundamental ya que aporta
información sobre la composición mineralógica, la textura y fábrica, así como
sobre la isotropía o anisotropía estructural en rocas de determinado origen.
Los factores que se emplean para sub-clasificar los grupos principales (ígneos,
sedimentarios y metamórficos), condicionan las propiedades físicas y

resistentes de las rocas. También la relación de algunas litologías con
determinados procesos geológicos es importante a la hora de plantearse el
estudio del comportamiento del material rocoso. Es importante resaltar que las
clasificaciones litológicas no son suficientes a la hora de realizar un estudio del
comportamiento (Baamonde, 2006).
b) Tamaño de grano. El tamaño de grano de los componentes clásticos
de las rocas es el criterio fundamental para su clasificación. Para el tamaño de
grano de cada muestra de mano se utiliza la escala de clasificación
granulométrica de Udden Wentworth (modificado de Adams y otros, 1984),
(Figura 2).
c) Color. El color en una roca lo define los minerales que la componen, es
por ello que al estudiar el color en una muestra de material rocoso se debe
tomar en cuenta que la misma no presente alteraciones superficiales ya que
esto ocasionaría que los minerales estuviesen alterados y por ende le daría a
la roca una pigmentación diferente a la natural (Baamonde, 2006). De esto se
Figura 2. Clasificación granulométrica escala de Udden
Wentworth. Fuente: Adams, et, al. (1984).

puede decir que los colores de las rocas son inherentes o adquiridos por
alteración. Para determinar el color, tanto meteorizado como fresco, de cada
roca, se utiliza el sistema Munsell de especificación de color (Figura 3).
d) Textura. Es el aspecto general de la roca en función del tamaño, forma
y ordenamiento de sus granos. La textura es una característica importante
porque revela datos sobre el ambiente en el que se formó la roca. Entre la
textura de una roca visible macroscópicamente, su posición geológica y el
lugar de su formación existen a menudo relaciones muy estrechas (Baamonde,
2006).
e) Madurez textural. La madurez textural de una roca depende de tres (3)
parámetros fundamentales: grado de selección, morfología del grano
(redondez y esfericidad) y contenido de matriz.
 Grado de selección: para esta característica se utilizan comparadores
visuales, de acuerdo con la homogeneidad que presente los tamaños de
Figura 3. Tablas de colores de Munsell. Fuente: Dorronsoro, (2010).

granos presentes en la roca, se puede decir que la roca está bien seleccionada
cuando los granos posean el mismo tamaño, moderadamente seleccionada
cuando se encuentran más de un tamaño de grano, pero la diferencia no es
muy pronunciada y mal seleccionada cuando posee más de un tamaño de
grano y la diferencia es bastante pronunciada (Baamonde, 2006).
 Grado de redondez: Se refiere al grado de curvatura que presentan las
aristas y los vértices de los clastos, esto permite conocer la longitud del
transporte de los mismos, se estudia de manera visual la agudeza de los
bordes y esquinas y se clasifican como muy redondeados, redondeados,
subredondeados, subangulosos, angulosos y muy angulosos (Baamonde,
2006).
 Contenido de matriz: Es un material fino que naturalmente se deposita
en los intersticios entre los clastos. Esta se puede componer de todos los
grupos mayores de arcillas (caolín, micas, esméctica o montmorillonita,
cloritas, arcillas de láminas mixtas y partículas finas de limo) (Baamonde,
2006).
 Contenido de Cemento: es el resultado de la precipitación química de
un agente colante que mantiene las partículas unidas transformando los
sedimentos (depositados) no consolidados en una roca. Su composición
puede ser: sílice, carbonatos, óxidos de hierro, evaporitas, barita, feldespatos,
zeolitas, minerales de arcillas (Baamonde, 2006).
Para estipular estos parámetros distintivos se utiliza la comparación textural
del decrecimiento de la selección de Boggs en 2009, el cuadro comparativo
visual para estipular redondez y esfericidad de Powers en 1982 y la
apreciación visual, respectivamente (Figura 4).

f) Fabrica. Es la disposición espacial de los componentes de una roca, se
llama componentes a grupos de minerales idénticos o elementos estructurales
idénticos, como por ejemplo: fábrica cristalina masiva, cristalina foliada,
clástica. Los diferentes tipos de fábrica producen efectos especiales en la
deformabilidad y resistencia de las rocas (Baamonde, 2006)
g) Meteorización. Es la alteración físico-química de las rocas en superficie
(tabla 1), debido a las reacciones con soluciones atmosféricas líquidas o
gaseosas. La meteorización aumenta la porosidad, la permeabilidad y la
deformabilidad del material rocoso, y disminuye su resistencia (González de
Figura 4. Tablas comparativas: (A) Comparación textural del decrecimiento de la selección
en una muestra, (Boggs, 2009), (B) Cuadro de comparación visual para la redondez y
esfericidad (Powers, 1982) y (C) Grado de la madurez textural (modificado de Folk, 1951).
Fuente: Baamonde, (2016).

vallejo, 2002). El grado de meteorización aporta una idea sobre las
características mecánicas o geotécnicas.
Tabla 1. Descripción del grado de meteorización. Fuente: González de Vallejo (2002)
Término Descripción
Fresca
No se observan signos de meteorización en la matriz rocosa.
Decolorada
Se observan cambios en el color original de la matriz rocosa.
Es conveniente indicar el grado de cambio. Si se observa
que el cambio de color se restringe a uno o algunos
minerales se deben mencionar.
Desintegrada
La roca se ha alterado al estado de suelo, manteniéndose la
fábrica original. La roca es friable, pero los granos minerales
no están descompuestos.
Descompuesta
La roca se ha alterado al estado de un suelo, alguno o todos
los minerales están descompuestos.
II.3.2.2. Propiedades físicas o índices calificativa
Las propiedades físicas calificativas de las rocas permiten describirlas de
forma muy sencilla y predecir su comportamiento ante ciertas condiciones.
La cuantificación de estas se llevan a cabo por medio de técnicas
específicas y ensayos de laboratorio.

Las propiedades más importantes en cuanto a su influencia en el
comportamiento mecánico de las rocas son el peso específico, la gravedad
específica, la relación de vacíos, la porosidad y el contenido de humedad.
II.3.2.2.1. Peso específico o peso unitario (γm)
Se define como la relación entre el peso y el volumen de la roca, este
depende del porcentaje en peso de los minerales de diferente densidad en la
roca y presentan gran variación de acuerdo del tipo de roca (Castelleti, 1996).
Para su cálculo se utiliza la siguiente ecuación:
Donde:
Wnat = peso natural de la muestra.
Vm = volumen de la muestra.
De aquí el volumen de la muestra se calcula mediante:
𝑉𝑚 =
𝑊𝑛𝑎𝑡 − 𝑊𝑠𝑢𝑚
𝛾 𝑤 (Ec. 2)
Siendo así:
Wsum = peso de la muestra sumergido.
γw = peso específico del agua.
De acuerdo a las condiciones de la matriz rocosa, se tiene:
𝛾 𝑚 =
𝑊𝑛𝑎𝑡
𝑉𝑚 (Ec. 1)

a) Peso específico húmedo (𝜸 𝒉): Este parámetro corresponde al peso de
la masa de roca en estado no saturado, que para este caso es igual al peso
natural, por unidad de volumen, y su expresión matemática es:
Por consiguiente el peso específico húmedo es el mismo peso específico
de la muestra.
𝛾ℎ = 𝛾 𝑚
b) Peso específico saturado (𝜸 𝒔𝒂𝒕): Corresponde a la relación existente
entre el peso de la roca 100% saturada por unidad de volumen (Castelleti,
1996) y se calcula por medio de:
Donde:
Wsat = peso saturado de la muestra.
c) Peso específico seco (𝜸 𝒅): Viene dado por la relación entre el peso de
la roca sin ningún contenido de agua por unidad de volumen (Castelleti, 1996),
y su ecuación es:
Donde:
Ws = peso seco de la muestra.
𝛾ℎ =
𝑊𝑛𝑎𝑡
𝑉𝑚 (Ec. 3)
𝛾𝑠𝑎𝑡 =
𝑊𝑠𝑎𝑡
𝑉𝑚 (Ec. 4)
𝛾 𝑑 =
𝑊𝑆
𝑉𝑚
(Ec. 5)

La relación que existe, para un mismo volumen total de roca, entre el peso
por unidad de volumen seco, el peso por unidad de volumen con una humedad
distinta a la de saturación, y el peso por unidad de volumen saturado, es:
𝛾 𝑑 < 𝛾ℎ < 𝛾𝑠𝑎𝑡
Ello se debe al progresivo aumento del peso total a causa del incremento
del contenido de agua en los vacíos de la roca.
II.3.2.2.2. Gravedad específica (Gs)
Es la densidad de un material en relación con el agua. Dado que las rocas
constan de varias fases distintas de mineral, no tienen una gravedad
específica fija. Es un factor auxiliar para determinar otras características
índices de las rocas, como la porosidad, la relación de vacíos, entre otras
(Gavilanes, 2004).
Se obtiene mediante la ecuación:
Donde:
Ws = peso de los sólidos.
Vs = volumen de los sólidos.
Pero como la muestra de roca es saturada al 100% se puede determinar en
función del peso específico saturado (γsat) y el peso específico seco (γd),
usando la relación:
𝐺𝑠 =
𝑊𝑠
𝑉𝑠 ∗ 𝛾 𝑤 (Ec. 6)

II.3.2.2.3. Relación de vacíos (e)
Se define como la relación existente entre el volumen de espacios vacíos
de la roca y el volumen de sólidos que la conforman (Castelleti, 1996).
Matemáticamente se expresa como:
𝑒 =
𝑉𝑣
𝑉𝑠
(Ec. 8)
Donde:
Vv = volumen de vacíos.
Vs = volumen de los sólidos.
Pero en función del peso específico saturado (γsat) y el peso específico seco
(γd) se calcula:
II.3.2.2.4. Porosidad (n%)
Es el porcentaje de espacios en el volumen total de una roca, es decir, el
espacio no ocupado por material mineral sólido (Castelleti, 1996) Ella
constituye el espacio total de poros, en contraste con el espacio efectivo o
disponible de poros. El espacio total de poros incluye todos los intersticios o
vacíos, conectados o no y, por lo tanto, es mayor que el espacio efectivo.
𝐺𝑠 =
𝛾 𝑑
𝛾 𝑑 + 𝛾 𝑤 − 𝛾𝑠𝑎𝑡 (Ec. 7)
𝑒 =
𝛾𝑠𝑎𝑡 − 𝛾 𝑑
𝛾 𝑑 + 𝛾 𝑤 − 𝛾𝑠𝑎𝑡 (Ec. 9)

Esta es una de las propiedades de la roca que más afecta su capacidad a
la resistencia, ya que es inversamente proporcional a la resistencia pero
directamente proporcional a la deformabilidad, esto como consecuencia de
que existen huecos que puede generar zonas de debilidad.
Viene dada por:
Donde:
Vm = volumen de la muestra.
La porosidad eficaz o efectiva es la representada por aquellos espacios o
poros que se encuentran conectados y que permiten así que dentro de la roca
puedan circular los fluidos, esta porosidad siempre es menor que la porosidad
real.
Para el cálculo de la porosidad se utiliza su relación con la relación de vacíos
(e) mediante la siguiente fórmula:
𝑛 =
𝑒
1 + 𝑒 (Ec. 11)
II.3.2.2.5. Contenido de humedad (wsat%)
Se define como la relación, expresada en porcentaje, entre la masa de agua
que llena los poros o "agua libre", en una masa de la roca, y la masa de las
partículas sólidas de la roca (Castelleti, 1996).
La expresión utilizada para su cálculo es la siguiente:
𝑛% =
𝑉𝑣
𝑉𝑚
∗ 100 (Ec. 10)

Donde:
Ww = peso del agua
Y está representado por:
Donde:
Ws = peso de los sólidos.
Wsat = peso saturado.
II.3.3. Propiedades mecánicas de las rocas
Las propiedades mecánicas definen la capacidad del material para resistir
acciones externas o internas que implican la aplicación de fuerzas sobre el
mismo. Estas propiedades dependen de: la naturaleza de la sustancia rocosa,
defectos de la roca y metodología de ensayo.
Estas propiedades son de índice cuantitativo, permiten predecir el
comportamiento mecánico de los macizos rocosos y son directamente
aplicables dentro del diseño ingenieril. Las propiedades mecánicas más
importantes son: la resistencia, tanto a compresión uniaxial como a tracción,
el módulo de Young, la cohesión, el ángulo de rotura y el ángulo de fricción.
II.3.3.1. Resistencia de la roca
%𝑤𝑠𝑎𝑡 =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
× 100%
(Ec. 12)
𝑊𝑤 = 𝑊𝑠𝑎𝑡 − 𝑊𝑆 (Ec. 13)

La resistencia se define como el máximo esfuerzo que una roca puede
aguantar antes de perder su capacidad de soportar carga. Se distinguen dos
tipos principales de resistencia (Geotechnology, 2008):
a) Resistencia a compresión simple (σc): Comúnmente llamada
resistencia a la compresión uniaxial, es el valor del esfuerzo en el momento en
que ocurre la falla en una roca; es decir, el máximo esfuerzo que soporta la
roca sometida a compresión uniaxial (Gavilanes, 2004).
Viene representada por:
b) Resistencia a tracción (σt): Es el máximo esfuerzo que soporta el
material ante la rotura por tracción. Las rocas se diferencian del resto de
materiales utilizados comúnmente en ingeniería por su baja resistencia a la
tracción (Ramírez, 2008). Las muestras de rocas ensayadas a tracción suelen
romperse a niveles tensionales del orden de diez veces menores que cuando
se ensayan a compresión simple (Gonzales del Vallejo, 2002).
II.3.3.2. Módulo de Young o módulo de elasticidad (E)
Es la relación lineal elástica entre el esfuerzo aplicado y la deformación
producida en la dirección de aplicación del esfuerzo. En realidad las rocas no
presentan un comportamiento elástico lineal ideal, por lo que los valores de E
sufren variaciones. El módulo de elasticidad de una roca se ve afectado por el
tipo de roca, porosidad, tamaño de grano y contenido de agua (Gavilanes,
2004).
𝜎𝑐 =
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 (𝑘𝑔𝑓)
𝐴𝑟𝑒𝑎(𝑐𝑚2) (Ec. 14)

II.3.3.3. Cohesión (c)
Se refiere a la fuerza que mantiene unidos los granos de la de la roca e
impiden el flujo libre. La roca adquiere su cohesión, a través de los procesos
diagenéticos como mecanismos de compactación, recristalización y solución
(González de Vallejo, 2002).
II.3.3.4. Ángulo de fricción interna ()
Es afectado por la fracción volumétrica de partículas duras, habitualmente
granos de cuarzo o feldespatos presentes en las rocas. La mejor forma de
estimar este parámetro es mediante el análisis de los ángulos que presentan
los planos de fallas en el ensayo de compresión simple y mediante el análisis
de las envolventes de falla o rotura de Morh – Coulomb (Ramírez, 2008).
II.3.4. Clasificación de las características de las rocas
Según Palmstrom, 1995 (en Gavilanes, 2004) clasifica las principales
características de las rocas a considerar, de acuerdo a rangos de valores
(Tabla 2)
II.3.4.1. Valores de porosidad y peso específico típicos para algunos
tipos de roca
De gavilanes 2004, se presentan a continuación algunos valores típicos de
peso específico y porosidad para algunas rocas ígneas, metamórficas y
sedimentarias (Tabla 3).

Tabla 2. Clasificación de las principales características de las rocas (Palmstrom, 1995).
Fuente: Gavilanes et, al. (2004).
Tabla 3. Valores de porosidad y peso específico típicos para algunos tipos de roca.
Fuente: Gavilanes et, at. (2004).
Parámetros Símbolo Unidad
Clasificación
Muy
Bajo
Bajo Moderado Elevado
Muy
elevado
ROCAS
Densidad ρ t/m3
< 2,4 2,4 – 2,6 2,6 – 2,8 2,8 – 3,0 >3,0
Peso
específico
γ kN/m3
< 24 24 – 26 26 – 28 28 – 30 >30
Resistencia a
la compresión
uniaxial
σc MPa 1 – 5 5 – 15 15 – 50 50 – 120 >120
Resistencia
de carga
puntual
Is MPa < 0,1 0,1 – 0,3 0,3 – 1 1 – 3 >3
Módulo de
Young
E GPa < 10 10 – 30 30 – 70 70 – 100 >100
Índice de
perforabilidad
DRI - < 32 32 – 43 43 – 57 57 – 75 >75
Porosidad n % < 0,5 0,5 – 2 2 – 5 5 – 20 >20
Coeficiente de
Permeabilidad
k m/s10-7
< 0,001 0,001 – 0,1 0,1 – 10 10 – 100 >100
Meteorización - % - < 10 10 – 35 35 – 75 >75
Tamaño del
grano mineral
- mm < 0,02 0,02 – 0,6 0,6 – 6 6 – 20 >20
Tipo de roca
Peso específico seco
Porosidad (n) (%)
(tf/m3
) kN/m3
)
Ígneas
Basalto 2,21 – 2,77 21,66 – 27,15 0,22 – 22,06
Diabasa 2,82 – 2,95 27,64 – 28,91 0,17 – 1,00
Gabro 2,72 – 3,0 26,66 – 29,40 0,00 – 3,57
Granito 2,53 – 2,62 24,79 – 25,68 1,02 – 2,87
Metamórficas
Cuarcita 2,61 – 2,67 25,58 – 26,17 0,40 – 0,65
Esquisto 2,6 – 2,85 25,48 – 27,93 10,00 - 30,00
Gneis 2,61 – 3,12 25,58 – 30,58 0,32 – 1,16
Mármol 2,51 – 2,86 24,60 – 28,03 0,65 – 0,81
Pizarra 2,71 – 2,78 26,56 – 27,24 1,84 – 3,61
Sedimentarias
Arenisca 1,91 – 2,58 18,72 – 25,28 1,62 – 26,40
Caliza 2,67 – 2,72 26,17 – 26,66 0,27 – 4,10
Dolomita 2,67 – 2,72 26,17 – 26,66 0,27 – 4,10
Lutita 2,00 – 2,40 19,60 – 23,52 20,00 – 50,00

II.3.5. Criterios de rotura
Un criterio de rotura es una relación entre las tensiones que permite predecir
la resistencia de una roca sometida a un campo tensional. En general los
criterios de rotura se refieren a la resistencia de pico aunque también se
pueden emplear para la resistencia residual. Los criterios de rotura más
utilizados en mecánica de rocas son los de Morh - Coulomb y Hoek - Brown
(1980).
II.3.5.1. Criterio de Morh Coulomb
Este criterio postula que la resistencia al corte tiene dos componentes:
cohesión y fricción, siendo esta última dependiente de la tensión efectiva
normal sobre el plano de rotura.
Según esta teoría la resistencia al corte que puede desarrollar una roca en
un plano que forma un ángulo β con la tensión principal menor, 3, (Figura 5)
se puede expresar mediante la ecuación 15.
Donde
 = resistencia al corte
c = cohesión
𝜎` 𝑛 = tensión efectiva normal
 = ángulo de fricción
𝜏 = 𝑐 + 𝜎` 𝑛 tan ∅ (Ec. 15)

Los factores c y son los coeficientes de linearización y deben ser
determinados experimentalmente. La expresión de linearización “ = c + σn
tan es la llamada “Recta de Morh – Coulomb”. La envolvente de falla o
rotura ayuda a caracterizar la cohesión (c) y el coeficiente de fricción interna
de la roca (μ).
Figura 6. Linearización de la Envolvente de Morh - Coulomb. Fuente: Modificado
de GeoMechanics, Internacional (2009).
Figura 5. Criterio de rotura de Morh – Coulomb. Fuente: Oyanguren y Monge,
(2008)

Cada ensayo de falla puede representarse como un círculo, conocido como
círculo de Morh, utilizando como diámetro a los esfuerzos máximo y mínimo
en el punto de rotura.
En la Figura 6, el circulo de color rojo representa un ensayo uniaxial sin
compresión (σ3 = 0), en este caso el valor de σ1 se conoce como resistencia a
la compresión simple.
El criterio puede expresarse igualmente en función de los esfuerzos
principales σ1 y σ3, para el plano crítico de rotura:
Donde:
α = Ángulo de rotura.
= Ángulo de fricción interna.
Como:
Si se da la condición 𝜎3 = 0, 𝜎1 será la resistencia a compresión simple de
la roca:
A partir de esta ecuación se puede obtener además la cohesión (c) de la
roca.
El criterio de Morh – Coulomb implica que tiene lugar una fractura por corte
al alcanzarse la resistencia pico del material. La gran ventaja de este criterio
es su sencillez.
∝= 45 +
∅
2
.
(Ec. 16)
𝜎1 = 2 ∗ 𝑐 ∗ 𝑡𝑎𝑛𝛼 + 𝜎3 ∗ 𝑡𝑎𝑛2
𝛼
(Ec. 17)
𝜎1 = 𝜎𝑐 = 2 ∗ 𝑐 ∗ 𝑡𝑎𝑛𝛼
(Ec. 18)

II.3.6. Ensayos geomecánicos in situ y de núcleos
Los ensayos comúnmente realizados en campo y el laboratorio para la
determinación de las propiedades mecánicas de rocas son los siguientes
(Bertorelli et, al., 1998):
II.3.6.1. Los índices de campo
Son métodos o técnicas sencillas que se aplican a la roca cuando esta se
encuentra in situ, y gracias a ellos es posible realizar una estimación
aproximada del valor de la resistencia a compresión simple de la misma, las
herramientas que se utilizan para esto son: el dedo, la uña, un martillo o una
navaja. Los criterios para su identificación están descritos en la Tabla 4, así
como el valor de resistencia, expresados en MPa, que se corresponde con
cada uno de ellos.
II.3.6.2. Ensayo del Martillo de Schmidt (esclerómetro)
Este ensayo consiste en colocar el martillo de Schmidt (esclerómetro) sobre
la superficie de la roca, la cual debe estar limpia y el martillo ubicado de
manera perpendicular a la misma para reducir el rango de error, dicho martillo
posee un pistón de acero el cual es impulsado contra la superficie de la roca
por medio de un resorte, el rebote de este pistón sobre dicha superficie genera
un valor adimensional entre la dureza y la resistencia de la muestra,
permitiendo conocer la resistencia a la compresión de la roca.
El valor estimado a partir del martillo de Schmidt debe ser obtenido
estadísticamente, de tal manera que sea un valor representativo por lo que se
realiza un histograma de frecuencia relacionando los rebotes y la frecuencia
con la que ocurren, al igual que el cálculo de los parámetros estadísticos como:

promedio, mediana, moda, máximo y mínimo, para los cuales se utilizan las
siguientes ecuaciones y medidas de tendencia central:
a) Promedio o media.
Donde:
L = lecturas de rebotes.
n = total de lecturas realizadas.
b) Mediana. Es el valor de las lecturas que deja el mismo número de
datos antes y después de él, una vez ordenados estos.
c) Moda: Corresponde al valor que se repite más veces dentro del
conjunto de datos.
d) Máximo y mínimo: Son los valores ubicados en los extremos de las
lecturas del rebote, es decir; el mayor y el menor de los datos registrados.
Con el valor medio (promedio) obtenido de rebotes y conociendo la
densidad de la roca y la orientación del martillo respecto al plano de roca
ensayado, se entra en el gráfico de Miller (Figura 7) y se obtiene el valor de
resistencia a compresión simple en MPa para la roca ensayada.
Una vez obtenido el valor de resistencia a compresión simple, se procede a
clasificar la roca de acuerdo a la tabla 5.
∑ 𝐿
𝑛
𝑖=1
(𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3 + 𝐿4 … 𝐿 𝑛)
𝑛
(Ec. 19)

Tabla 4. Estimación aproximada y clasificación de la resistencia a compresión simple de
suelos y rocas a partir de índices de campo. (ISRM, 1981). Fuente: González et, al., (2002)
Clase Descripción Identificación de campo
Aproximación al
rango de
resistencia a
compresión
simple (MPa)
S₁
Arcilla muy
blanda
El puño penetra fácilmente varios cms. < 0,025
S₂ Arcilla débil El dedo penetra fácilmente varios cms. 0,025 - 0,05
S₃ Arcilla firme
Se necesita una pequeña presión para hincar el
dedo.
0,05 - 0,1
S₄ Arcilla rígida
Se necesita una fuerte presión para hincar el
dedo.
0,1 - 0,25
S₅ Arcilla muy rígida Con cierta presión puede marcarse con la uña. 0,25 - 0,5
S₆ Arcilla dura Se marca con dificultad al presionar con la uña. > 0,5
R₀
Roca
extremadamente
blanda
Se puede marcar con la uña. 0,25 - 1,0
R₁
Roca muy
blanda
La roca se desmenuza al golpear con la punta
del martillo. Con una navaja se talla fácilmente.
1,0 - 5,0
R₂ Roca blanda
Se talla con dificultad con una navaja. Al golpear
con la punta del martillo se producen pequeñas
marcas.
5,0 - 25
R₃
Roca
moderadamente
dura
No puede tallarse con la navaja. Puede
fracturarse con un golpe fuerte del martillo.
25 - 50
R₄ Roca dura Se requiere más de un golpe con el martillo para
fracturarla.
50 - 100
R₅ Roca muy dura Se requieren muchos golpes con el martillo para
fracturarla.
100 - 250
R₆
Roca
extremadamente
dura
Al golpearlo con el martillo solo saltan esquirlas. > 250

Tabla 5. Clasificación de la roca a partir de su resistencia a la compresión simple Fuente:
González et, al., (2002).
Resistencia a
la compresión
simple (MPa)
ISRM (1981)
Geological Society of
London (1970)
Bieniawski
(1973)
< 1 Suelo
1,0 - 5,0 Muy blanda Blanda >1,25
Muy baja
5,0 - 12,5
Blanda
Moderadamente blanda
12,5 - 25
Moderadamente dura25 - 50 Moderadamente dura
Baja
50 - 100 Dura Dura Media
100 - 200
Muy dura
Muy dura Alta
> 200
Extremadamente dura Muy alta> 250 Extremadamente dura
Figura 7. Gráfico de correlación del martillo de Schmidt entre la resistencia a compresión,
densidad de la roca y rebote. (Miller, 1965). Fuente: González et, al., (2002).

II.3.6.3. Ensayo uniaxial o de compresión simple.
Este ensayo permite determinar la resistencia a compresión uniaxial de una
probeta cilíndrica de roca, al que se aplica gradualmente fuerza axial hasta
que se produce la rotura (Figura 8). Los cilindros de rocas o núcleos de
perforación son cortados con una relación L/D entre 2 y 3.0 y un diámetro
mayor o igual 50 mm. Además de la resistencia este ensayo proporciona
también la constante elástica de la roca, es decir, su módulo de Young.
Figura 8. Esquema de una probeta sometida a compresión simple. Fuente: Jiménez y
Pereira, (2016).
Mediante el ensayo de compresión simple se obtienen los suficientes datos
para realizar el cálculo de diferentes parámetros, como:
a) Desplazamiento vertical (hlong). Se calcula a partir del
desplazamiento vertical unitario, el cual es la lectura tomada directamente del
extensómetro, por medio de la ecuación:
∆ℎ log(𝑚𝑚) =
∆ℎ 𝑙𝑜𝑛𝑔 (𝑈𝑁) ∗
1
100
2 (Ec. 20)

Donde:
h long = desplazamiento vertical unitario.
a) Deformación ( ). Relacionando los valores de desplazamiento vertical
y la altura inicial del núcleo de roca, se obtiene la deformación.
𝜀 =
∆ℎ
ℎ (Ec. 21)
Donde:
h = altura inicial del núcleo de roca.
b) Esfuerzo ( ). Se calcula el esfuerzo para cada valor de carga aplicado
al cilindro durante la realización del ensayo mediante la ecuación:
𝜎 =
𝐹
𝐴 (Ec.22)
Donde:
F = es la carga aplicada sobre la superficie.
A = es el área de la superficie sobre la que se aplica la carga.
Se grafican el esfuerzo () y la deformación porcentual (%).
c) Módulo de Young (E). A partir de la pendiente de la gráfica, se calcula
el módulo de Young (E). Utilizando la siguiente ecuación.
𝐸 =
∆ 𝜎
∆𝜀
∗ 100
(Ec. 23)

Donde:
σ = diferencial de los esfuerzos.
ε = diferencial de la deformación.
II.3.6.4. Ensayo de resistencia a tracción indirecta o brasileño.
Consiste en medir la resistencia a tracción uniaxial de una probeta de roca
indirectamente, asumiendo que la rotura se produce por tracción cuando la
roca se somete a un estado de esfuerzos biaxial, (Figura 9), con un esfuerzo
principal traccional y otro compresivo de magnitud NO superior a 3 veces el
traccional. Se aplica una carga vertical compresiva sobre un disco o cilindro
de roca, que se coloca en horizontal entre dos placas a través de las cuales
se trasmite la fuerza, hasta conseguir la rotura. La carga se aplica con un rango
tal que se consiga la rotura de la roca en unos 15 – 30 s. Se recomienda un
rango de 200 N/s.
Figura 9. Esquema del Ensayo de tracción indirecta o brasileño para determinar la
resistencia a tracción. Fuente: González et. al, (2002).

La resistencia a tracción viene dada por medio de la ecuación:
Donde:
P = carga que produce la rotura.
h = longitud del núcleo de roca.
D = diámetro del núcleo de roca.
II.3.7. GEOLOGÍA REGIONAL Y LOCAL
II.3.7.1. Geología Regional
Los Andes Venezolanos también conocidos como Codillera de Mérida
comienzan al sureste en la depresión del Táchira y culminan al noreste en la
depresión de Barquisimeto, ocupando una longitud de 425 Km
aproximadamente y una anchura promedio de 80 Km, debido a que su
orientación es de noreste-suroeste estos actúan como una efectiva divisoria
de aguas entre las cuencas de Maracaibo y Barinas - Apure. Los Andes
Venezolanos cuentan con una larga evolución geológica ya que presentan
rocas que van desde edad Precámbrica hasta Cuaternaria, (Figura 10).
Las rocas del Precámbrico están representadas por la Asociación Sierra
Nevada del Complejo Iglesias, constituida principalmente de gneises cuarzo
feldespáticos biotíticos y esquisto cuarzosos, que fueron sometidas a
procesos metamórficos de alto grado de las facies de las anfibolitas
almandínicas, plegamientos, plutonismo granítico y fallamiento durante el
evento tectotermal del Precámbrico Superior (600 millones de años).
𝜎𝜏 = (
2 ∗ 𝑃
𝜋 ∗ ℎ ∗ 𝐷
)
(Ec. 24)

La sedimentación del Paleozoico ocurre entre dos eventos orogénicos; el
primero, a finales del Precámbrico (± 600 M.a.) y el último, a finales del
Pérmico y comienzos del Triásico (± 250 M.a.) denominado Orogénesis
Hercínica. Entre ambos episodios se registra otro periodo de Orogénesis,
datado aproximadamente en ± 475 M.a. en el flanco sur-andino
(Caparoniensis). Cada uno de estos eventos modificó tanto el carácter como
la distribución de los sedimentos, (González de Juana, et al. 1980).
Suprayacente a las unidades antes descritas de edad precámbrica yace una
secuencia de unidades del Paleozoico Superior. Estas son la Asociación
Mucuchachí, la Formación Sabaneta (Carbonífero Superior) y la Formación
Palmarito (Carbonífero Superior - Pérmico). Mucuchachí representa una
acumulación de grandes volúmenes de sedimentos pelíticos en el surco de la
cuenca, mientras que la Formación Sabaneta depositada en un ambiente
esencialmente continental, representa el borde de la cuenca; presenta dos
miembros: uno inferior de areniscas de grano grueso a conglomeráticas, con
grano redondeado; y un Miembro superior de textura fina con capas rojo -
violáceas alternadas con areniscas conglomeráticas pardo rojizas.
En la región central andina las rocas de esta formación presentan un
metamorfismo de filitas grises, verdes y rojas e intervalos conglomeráticos
individualizados. Palmarito, la más joven de las formaciones paleozoicas en
Los Andes Venezolanos se depositó en un ambiente de sedimentación clástica
y en cuenca marina de aguas poco profundas.
Durante la Orogénesis del Permo -Triásico, todas las formaciones
paleozoicas en la Región Central Andina fueron plegadas y levantadas por
efecto de una tectónica compresiva con actividad ígnea calco - alcalina,
ocasionando un intenso metamorfismo regional y una gran deformación

tectónica en forma de pliegues, fallas y otras estructuras, (Ghosh & Bartok, en
Peñaloza y Perdomo, 2005).
El Mesozoico en Venezuela está caracterizado por dos provincias
geológicas diferentes; una de dominio epicontinental, y otra de dominio
geosinclinal; la primera autóctona, con la presencia de sedimentos bien
preservados, aflorantes en la Cordillera de los Andes, Sierra de Perijá y
Serranía del Interior Oriental, mientras que la segunda está en posición
alóctona.
Esta Era se desarrolló entre dos eventos tectónicos mayores, como lo fue
la Orogénesis Permo - Triásica, y la orogénesis del Cretácico Superior. De la
primera orogénesis los efectos se observan principalmente en el Occidente de
Venezuela, la cual fue una tectónica compresiva con actividad ígnea calco -
alcalina intrusiva y extrusiva.
Se da inicio al Mesozoico en los Andes Venezolanos con un período de
hiatus hasta el Jurásico Tardío donde se originan los graben y rifting de
grandes tamaños, iniciando así en los Andes una evolución estructural. En los
graben posteriormente se superponen capas de depósitos fluviales y lacustres
de color rojo y material volcánico originando la Formación La Quinta (Jurásico).
Hacia el Barremiense la sub - cuenca de Machiques, la sub - cuenca de
Uribante y la sub - cuenca Lara - Trujillo en Venezuela Occidental (García, et.
al., 1980) son rellenados con una secuencia sedimentaria de ambiente
predominantemente fluvial (Formación Río Negro), y las elevaciones
topográficas, como el Arco de Mérida, condicionaron el avance de las aguas
durante los primeros tiempos de la transgresión que ocurrió por lo menos hasta
el final del Albiense; todo esto como consecuencia del hundimiento del Borde
Septentrional del Cratón de Guayana.

En el Aptiense - Albiense, al quedar rellenos dichos surcos, se desarrollaron
ambientes marinos de poca profundidad, al mismo tiempo que la transgresión
progresaba sobre las áreas positivas marginales, como la Plataforma de
Maracaibo y el actual borde noroeste de los Andes venezolanos.
Como consecuencia de la poca profundidad de los mares, la sedimentación
durante el Aptiense Inferior y Medio comenzó con calizas bioclásticas
depositadas sobre una amplia plataforma, correspondiente a la Formación
Apón; en el transcurso del Albiense se acentuó la erosión del borde
septentrional del cratón, lo que produjo un notable flujo de arenas en dirección
norte (Formación Aguardiente), este tipo de sedimentación se desarrolló en
forma notable en ambos flancos del Arco de Mérida y en el extremo noroeste
de los Andes venezolanos, conocido como la Depresión de Táchira - Tarra.
(González de Juana, et. al., 1980).
En el Cenomaniense - Santoniense, tuvo lugar la máxima cobertura marina;
la sedimentación durante este período genera un avance marino notable que
progresa sobre el Cratón de Guayana, penetrando en la cuenca de Barinas,
sobrepasando el Arco de El Baúl, desarrollando ambientes de plataforma
interna (Formación Capacho), y comunicándose con el ambiente marino de la
cuenca de Venezuela Oriental; desarrollando ambientes euxínicos
característicos de la Formación La Luna.
Alcanzada la máxima transgresión y subsidencia del Cretácico, se produce
un período de regresión, depositando capas glauconíticas, fosfáticas y
clásticas indicativas de una sedimentación reducida (Formación Colón – Mito
Juan), durante el Campaniense - Maastrichtiense.
La depositación de rocas marinas en la Venezuela Occidental continuó
hacia finales del Cretácico. La deformación estructural en Colombia Oriental y

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