El documento presenta información sobre ensayos de rocas realizados en laboratorio. Explica que las rocas son materiales duros que requieren ser ensayados para conocer su resistencia y así poder hacer uso de ella. Describe ensayos como peso específico, velocidad de ultrasonido, resistencia a compresión uniaxial y triaxial, módulo elástico, resistencia a la tensión y durabilidad.

1. Elaborado por :
JAIME SUAREZ DIAZ
BUCARAMANGA - COLOMBIA
Elaborado por :Elaborado por :
JAIME SUAREZ DIAZJAIME SUAREZ DIAZ
BUCARAMANGABUCARAMANGA -- COLOMBIACOLOMBIA
ENSAYOS EN ROCASENSAYOS EN ROCASENSAYOS EN ROCAS

2. Por qué ensayar las rocas ?PorPor ququéé ensayarensayar laslas rocasrocas ??
Las rocas son materiales muy duros y se requiere conocer su
competencia para poder hacer uso de esa competencia.
Las rocas son materiales muy duros y se requiere conocer suLas rocas son materiales muy duros y se requiere conocer su
competencia para poder hacer uso de esa competencia.competencia para poder hacer uso de esa competencia.
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3. Ensayo de rocas en el laboratorioEnsayoEnsayo dede rocasrocas en elen el laboratoriolaboratorio
Ensayos índice de los materiales de roca intacta
para su identificación y clasificación.
Características de resistencia y stiffness c
Potencial de degradación ; Durabilida
EnsayosEnsayos ííndicendice dede loslos materialesmateriales dede rocaroca intactaintacta
parapara susu identificaciidentificacióónn yy clasificaciclasificacióónn..
CaracterCaracteríísticassticas dede resistenciaresistencia y stiffnessy stiffness cc
PotencialPotencial dede degradacidegradacióónn ;; DurabilidaDurabilida
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4. NNúúcleoscleos oo muestrasmuestras dede rocaroca
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5. Ensayos índice de roca intactaEnsayosEnsayos ííndicendice dede rocaroca intactaintacta
Peso unitario, γR = Pesot/Volumen
Velocidades de ultrasonido
Resistencia
– Indice de carga puntual
– Martillo suizo (Martillo de Schmidt )
– Resistencia a la compresión uniaxial
PesoPeso unitariounitario,, γγRR == Pesot/VolumenPesot/Volumen
VelocidadesVelocidades dede ultrasonidoultrasonido
ResistenciaResistencia
–– IndiceIndice dede cargacarga puntualpuntual
–– MartilloMartillo suizosuizo ((MartilloMartillo de Schmidt )de Schmidt )
–– ResistenciaResistencia a laa la compresicompresióónn uniaxialuniaxial
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6. Ensayos de ultrasonidoEnsayosEnsayos dede ultrasonidoultrasonido
Determinación de la velocidad de onda de
compresión (Onda- P) y onda de cortante (Onda - S).
Son ensayos no destructivos
Son rápidos y relativamente baratos.
Evaluacion de stiffness elástica para pequeñas
deformaciones unitarias (deformaciones unitarias <
10-6 mm/mm)
Pueden utilizarse para evaluar anisotropía.
DeterminaciDeterminacióónn de lade la velocidadvelocidad dede ondaonda dede
compresicompresióónn ((OndaOnda-- P) yP) y ondaonda dede cortantecortante ((OndaOnda -- S).S).
SonSon ensayosensayos nono destructivosdestructivos
SonSon rráápidospidos yy relativamenterelativamente baratosbaratos..
EvaluacionEvaluacion dede stiffnessstiffness eleláásticastica parapara pequepequeññasas
deformacionesdeformaciones unitariasunitarias ((deformacionesdeformaciones unitariasunitarias <<
1010--66
mm/mm)mm/mm)
PuedenPueden utilizarseutilizarse parapara evaluarevaluar anisotropanisotropííaa..
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7. EnsayosEnsayos dede ultrasonidoultrasonido
Vp
Vs
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8. EnsayoEnsayo dede CompresiCompresióónn UniaxialUniaxial
GCTS ARA
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9. EnsayoEnsayo dede compresicompresióónn uniaxialuniaxial
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10. ResistenciaResistencia a laa la compresicompresióónn uniaxialuniaxial
PropiedadPropiedad ííndicendice estandarestandar ((qquu == σσuu == σσcc))
Similar aSimilar a loslos ensayosensayos dede compresicompresióónn dede muestrasmuestras dede
concretoconcreto y aly al ensayoensayo dede compresicompresióónn inconfinadainconfinada dede
suelossuelos..
ASTM 4543ASTM 4543
NNúúcleoscleos tamatamaññoo NQ (d = 47.6 mm)NQ (d = 47.6 mm)
RelaciRelacióónn longitudlongitud--anchoancho: 2 < H/d < 2.5: 2 < H/d < 2.5
CargaCarga axialaxial sobresobre nnúúcleocleo cilcilííndricondrico
σσuu == FuerzaFuerza Max./(Max./(ππdd22
/4)/4)
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11. Martillo Suizo (Martillo de Schmidt)MartilloMartillo SuizoSuizo ((MartilloMartillo de Schmidt)de Schmidt)
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12. Indice de carga puntualIndiceIndice dede cargacarga puntualpuntual
Evaluación rápida de la resistencia uniaxial (En
campo o en laboratorio)
ASTM D 5731
Fácil preparación de muestras (núcleos, pedazos
de roca)
Mide la fuerza (P) para romper la muestra de roca
intacta
Indice de carga puntual : Is = P/de
2 donde de =
diámetro equivalente del núcleo.
EvaluaciEvaluacióónn rráápidapida de lade la resistenciaresistencia uniaxial (Enuniaxial (En
campo o encampo o en laboratoriolaboratorio))
ASTM D 5731ASTM D 5731
FFáácilcil preparacipreparacióónn dede muestrasmuestras ((nnúúcleoscleos,, pedazospedazos
dede rocaroca))
MideMide lala fuerzafuerza (P)(P) parapara romper laromper la muestramuestra dede rocaroca
intactaintacta
IndiceIndice dede cargacarga puntualpuntual : I: Iss = P/d= P/dee
22
dondedonde ddee ==
didiáámetrometro equivalenteequivalente deldel nnúúcleocleo..
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13. IndiceIndice dede cargacarga puntualpuntual
GCTS Roctest
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14. CompresiCompresióónn triaxialtriaxial (ASTM D 2664)(ASTM D 2664)
MarcoMarco computarizadocomputarizado CeldaCelda triaxialtriaxial parapara rocasrocas
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15. Parámetros de deformación de la roca
intacta
ParParáámetrosmetros dede deformacideformacióónn de lade la rocaroca
intactaintacta
Modulo elástico para compresión Uniaxial y/o TriaxialModuloModulo eleláásticostico parapara compresicompresióónn UniaxialUniaxial y/oy/o TriaxialTriaxial

16. Resistencia a la tensión (T0) de rocasResistenciaResistencia a laa la tensitensióónn (T(T00) de) de rocasrocas
Los ensayos de resistecia a la tensión directa (ASTM D
2936) son difíciles.
Generalmente se remplazan por métodos indirectos
(Método Brasilero) (ASTM D 3967).
Relación longitud / diámetro: 2 < H/d < 2.5
Compresión de los núcleos diametralmente.
LosLos ensayosensayos dede resisteciaresistecia a laa la tensitensióónn directadirecta (ASTM D(ASTM D
2936) son2936) son difdifíícilesciles..
GeneralmenteGeneralmente sese remplazanremplazan porpor mméétodostodos indirectosindirectos
((MMéétodotodo BrasileroBrasilero) (ASTM D 3967).) (ASTM D 3967).
RelaciRelacióónn longitudlongitud // didiáámetrometro: 2 < H/d < 2.5: 2 < H/d < 2.5
CompresiCompresióónn dede loslos nnúúcleoscleos diametralmentediametralmente..

17. Ensayo Brasilero de resistencia a la tensiónEnsayoEnsayo BrasileroBrasilero dede resistenciaresistencia a laa la tensitensióónn
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18. EnsayoEnsayo dede
resistenciaresistencia
directadirecta a laa la
tensitensióónn
(ASTM D(ASTM D
5607)5607)
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19. EnsayoEnsayo dede cortecorte directodirecto dede rocasrocas
(ASTM D 5607)(ASTM D 5607)
RoctestRoctest
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20. DurabilidadDurabilidad dede materialesmateriales dede rocaroca
EnsayosEnsayos utilizadosutilizados ::
AbrasiAbrasióónn en laen la mmááquinaquina de Los Angeles.de Los Angeles.
slake durabilityslake durability
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21. Ensayos de durabilidad SlakeEnsayosEnsayos dede durabilidaddurabilidad SlakeSlake
Para evaluar lutitas y rocas débiles, las cuales
pueden degradarse en el ambiente de servicio.
Los fragmentos de roca de peso conocido se
colocan en un tambor rotatorio (ASTM D 4644).
Los materiales se circulan a través de ciclos
húmedos y secos.
Se vuelven a pesar los fragmentos de roca para
determinar el Slake Durability Index (SDI).
ParaPara evaluarevaluar lutitaslutitas yy rocasrocas ddéébilesbiles,, laslas cualescuales
puedenpueden degradarsedegradarse en elen el ambienteambiente dede servicioservicio..
LosLos fragmentosfragmentos dede rocaroca de pesode peso conocidoconocido sese
colocancolocan en unen un tambortambor rotatoriorotatorio (ASTM D 4644).(ASTM D 4644).
LosLos materialesmateriales sese circulancirculan aa travtravééss dede ciclosciclos
hhúúmedosmedos yy secossecos..
SeSe vuelvenvuelven aa pesarpesar loslos fragmentosfragmentos dede rocaroca parapara
determinardeterminar elel Slake Durability Index (SDI).Slake Durability Index (SDI).
.
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22. Slake Durability TestSlake Durability TestSlake Durability Test

23. RESISTENCIA AL CORTANTERESISTENCIA AL CORTANTE
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24. RUGOSIDAD DE BARTONRUGOSIDAD DE BARTON
RESISTENCIA EN LAS DISCONTINUIDADES DE UNA ROCARESISTENCIA EN LAS DISCONTINUIDADES DE UNA ROCARESISTENCIA EN LAS DISCONTINUIDADES DE UNA ROCA

25. τ = σ ’ TAN (φ + i)ττ == σσ ’’ TAN (TAN (φφ + i)+ i)
i = JRC log RESISTENCIA A LA COMPRESION
ESFUERZO NORMAL EFECTIVO
JRC = Coeficiente de rugosidad de la junta
i = JRCi = JRC loglog RESISTENCIA A LA COMPRESIONRESISTENCIA A LA COMPRESION
ESFUERZO NORMAL EFECTIVOESFUERZO NORMAL EFECTIVO
JRC = Coeficiente de rugosidad de la juntaJRC = Coeficiente de rugosidad de la junta
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26. FACTORES A TENER EN CUENTA:FACTORES A TENER EN CUENTAFACTORES A TENER EN CUENTA:
RELLENO DE LAS FRACTURASRELLENO DE LAS FRACTURASRELLENO DE LAS FRACTURAS
MINEROLOGIA DEL RELLENO
GRADACION
HUMEDAD Y PERMEABILIDAD
MOVIMIENTOS ANTERIORES
RUGOSIDAD DE LAS PAREDES
ANCHO
FRACTURACION DE LAS PAREDES
GRADO DE METEORIZACION
POTENCIAL DE EXPANSION
MINEROLOGIA DEL RELLENOMINEROLOGIA DEL RELLENO
GRADACIONGRADACION
HUMEDAD Y PERMEABILIDADHUMEDAD Y PERMEABILIDAD
MOVIMIENTOS ANTERIORESMOVIMIENTOS ANTERIORES
RUGOSIDAD DE LAS PAREDESRUGOSIDAD DE LAS PAREDES
ANCHOANCHO
FRACTURACION DE LAS PAREDESFRACTURACION DE LAS PAREDES
GRADO DE METEORIZACIONGRADO DE METEORIZACION
POTENCIAL DE EXPANSIONPOTENCIAL DE EXPANSION
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27. VALORES TIPICOS DE PARAMETROS DE RESISTENCIA PARA ROCASVALORES TIPICOS DE PARAMETROS DE RESISTENCIA PARA ROCASVALORES TIPICOS DE PARAMETROS DE RESISTENCIA PARA ROCAS
2525--353511--20201717--2323ROCAS SEDIMENTARIASROCAS SEDIMENTARIAS
BLANDAS: ARENISCA,BLANDAS: ARENISCA,
LUTITAS, LIMOLITASLUTITAS, LIMOLITAS
3535--45451010--30302323--2828ROCAS SEDIMENTARIASROCAS SEDIMENTARIAS
DURAS: CALIZA,DURAS: CALIZA,
DOLOMITA,ARENISCADOLOMITA,ARENISCA..
3030--40402020--40402525--2828ROCAS METAMROCAS METAMÓÓRFICAS:RFICAS:
CUARCITA, NEISS,CUARCITA, NEISS,
PIZARRAS.PIZARRAS.
3535--45453535--55552525--3030ROCASROCAS ÍÍGNEAS DURAS:GNEAS DURAS:
GRANITO BASALTOGRANITO BASALTO
ANGULOANGULO
DEDE
FRICCIFRICCIÓÓNN
((OO
))
COHESICOHESI
ÓÓNN
(MPA)(MPA)
PESOPESO
UNITARIOUNITARIO
SECOSECO
KN/MKN/M33
TIPO DE ROCATIPO DE ROCA