inestabilidad

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INESTABILIDADES EN ROCAS
ESTRUCTURALES &
DETERMINACIÓN DE
ESFUERZOS CORTANTES
INFORME
DOCENTE:
- Ponce Estrada Victor Adrian
INTEGRANTES:
- La Torre Palomino Paulo Patricio
- Flores Quispe Milagros Judith

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CONTENIDO
INTRODUCCION............................................................................................................................ 3
I. INESTABILIDAD EN ROCAS ESTRUCTURALES............................................................................ 4
II. DETERMINACIÓN DE ESFUERZO CORTANTE EN ROCA...................Error! Bookmark not defined.
1. ENSAYOS DE TRACCIÓN; MÉTODO BRASILEÑO.........................Error! Bookmark not defined.
2. ENSAYO DE CORTE DIRECTO....................................................Error! Bookmark not defined.
CONCLUSIONES............................................................................................................................ 8
RECOMENDACIONES..................................................................................................................... 8
BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................... 9

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INTRODUCCION
Los problemasde inestabilidadde laderasse cuentanentre lospeligrosnaturalesmásdestructivosde
nuestroplaneta,locual representaunade lasmayoresamenazaspara lavida y bienesmaterialesde
la población. Derrumbes, deslizamientos, flujos y movimientos complejos ocurren día con día
alrededor del mundo. Cada año estos desastres ocasionan numerosas víctimas, heridos y
damnificados,asícomocuantiosaspérdidaseconómicas.El impactoque estetipode peligrosprovoca
es de mayor magnitud en países de escasos recursos debido a su alto grado de vulnerabilidad. Para
prevenirfuturosdesastresasociadosainestabilidadde laderas,esde sumaimportanciaque todoslos
miembrosde lapoblaciónconozcanestefenómenoyse mantenganatentosalasmanifestacionesque
lo preceden y los factores que lo generan
La minería, desde tiempos remotos, ha sido una de las actividades básicas para el desarrollo
económicoytécnicode lahumanidad.Se sabe que durantelaexplotaciónde unamina,yaseadentro
de la gran mineríahasta pequeñosproductores,se pone de manifiestounaserie de condicionantesy
problemas geo mecánicos que si no se tienen en consideración con anterioridad de la operación de
minado (20) debido a que cualquier tipo de excavación realizada en un macizo rocoso produce un
cambio en su estado original, teniendo como consecuencia la eliminación natural de la estabilidad
alrededor de la excavación, pasandolas condiciones de equilibrio de un estadoestático a un estado
dinámico, los efectos que puedan producir estos cambios deben ser conocidos antes de realizar la
excavación, con la finalidad de minimizar las consecuencias orientadas a la estabilidad de la
excavación.

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I. INESTABILIDAD EN ROCAS ESTRUCTURALES
Se trata de fenómenos de fracturamiento y desprendimiento de roca de diversa magnitud, debido a
la acumulación y liberación de energía al interior de una labor minera subterránea. Se presentan en
un macizorocoso competente de comportamientofrágil,conuna altaresistenciade lamatrizrocosa
y sometida a altos esfuerzos. Este ambiente tiende a presentarse generalmente a grandes
profundidades. En términos simples, estos mecanismos de inestabilidad ocurren debido a que las
rocas competentes son capaces de acumular grandes cantidades de energía y dado su
comportamientofrágil nose deforma,sinoque ocurre una liberaciónabruptade energíaa travésde
la propagación de fracturas pre-existentes en el macizo o la creación de nuevas. Dependiendo la
magnitud de energía liberada pueden ocurrir fenómenos en la galería que van desde
oír ruidos, lajamiento (Slabing) oagrietamiento del macizo rocoso, proyección de roca a velocidades
bajas o Popping hasta la proyección a gran velocidad de grandes masas de roca o Rockburst.
La caída de rocas constituye uno de los mayores riesgos en el minado subterráneo. Por esta
razón, para que las operaciones mineras sean seguras, es esencial que el personal de la mina
identifiquelosproblemasde inestabilidadde lamasarocosa,que puedenconduciralafallapotencial
de la misma. De esta manera, se podrá adoptar medidas adecuadas para prevenir los accidentes
ocasionados por la caída de rocas.
El control de caídos y deslizamientosde rocaestá destinadoa disminuirlosnivelesde riesgoyexiste
una gran cantidad de tecnologías de estabilización y de manejo de las amenazas y riesgos en los
taludesen roca. Conunbuendiseñobasadoen unanálisisracional,se puedenminimizarlasamenazas
para obtener un nivel de riesgo determinado.
MECANISMOS DE FALLA
La fallade lostaludesenrocaenlamayoríade loscasosestácontroladaporlaestructurade susistema
de discontinuidades. Dependiendo de la escala de las discontinuidades del macizo de roca puede
ocurrir una falla localizada de bloques inestables que involucre volúmenes pequeños de material o
fallas en gran escala que afecten taludes completos. Para el análisis de fallas en macizos de roca se
recomienda utilizar el siguiente procedimiento:
• Determinarlosgruposdejuntasmás“significativos”,evaluandosuvalorrelativodentrode lafamilia
de las juntas, en cuanto a posibilidad de ocurrencia de un movimiento.
• Para cada grupo determinar su orientación, buzamiento, espaciamiento, persistencia, abertura,
resistencia al corte, etc.
• Estudiar por medio de bloques en el espacio las diversas posibilidades de ocurrencia de fallas.
• Hacer el análisis de estabilidad de cada uno de los bloques identificados.
Una masa de roca fracturada es altamente anisotrópica con respecto a su resistencia al corte. Una
combinaciónprogresivade gruposdejuntasesunproblemacomplejoporladificultadque existepara
definir una superficie de falla, que puede vincular varios grupos diferentes de discontinuidades.Se
debe estudiarentodosloscasos,laposibilidadde ocurrencia,nosólode fallasal corte sinofallaspor
volteoyfallasdegruposde bloques.Enestoscasosel IngenierooGeólogodebeestudiarlaestabilidad
del talud en el espacio en tres dimensiones.
Mecánica de los Deslizamientos y Caídos de Roca El modo de falla de un talud en roca depende
principalmente de lascaracterísticas de las discontinuidadesoestructurade la roca, entre las cuales
deben analizarse las siguientes:

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• Presencia de familias de discontinuidades.
• Orientación de los grupos de discontinuidades con relación a la fachada del talud.
• Espaciamiento de las discontinuidades en las tres dimensiones.
• Resistencia al cortante de las paredes de las discontinuidades.
• Persistencia de las discontinuidades.
Los factores que influyen en las condiciones de estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones
subterráneas, que son de particular interés en términos de la operación minera día a día, son: la
litología, intemperización y alteración, la estructura de la masa rocosa, los esfuerzos, el agua
subterránea,laforma,el tamañoyorientaciónde lasexcavaciones,el esquemaysecuenciade avance
del minado, la voladura, el tiempo de exposición abierta de la excavación y los estándares de
sostenimiento.
Antesde realizaruna excavación,lamasa rocosa se encuentraen equilibrio.Sinembargo,cuandola
excavaciónse hacreado,estarompe lascondicionesde equilibriopre-existentes.Lomencionadocrea
perturbaciones en la masa rocosa que es necesario controlar. Cuando estas perturbaciones son
adversas,puedenresultareninestabilidadesde lamasarocosacomofracturamientosyaflojamientos
de la roca. Asimismo, crea deslizamientos a través de superficies de discontinuidad, deflexiones
excesivasdel techo,convergenciaocierre deloscontornosde laexcavaciónode lascajasde unalabor
en veta, astillamientos, lajamientos, reventazones y estallidos de rocas.
La identificaciónde lasinestabilidadesde lamasa rocosa, debe serllevadaa cabo en forma continua
durante el desarrollo de la mina. En ese sentido, se debe realizar en base a la información
geomecánicaque se tenga disponible ylasinspeccionesde rutinade la masa rocosa de lasaberturas
mineras.
Influencia de la litología, intemperización y alteración
El tipo de roca influye en las condiciones de estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones. Por
ejemplo,las margas, tufos y tobas volcánicas de textura granular o brechoide, caracterizadas por su
baja densidad y alta porosidad, son rocas que absorben rápidamente la humedad. Como
consecuencia,se deterioran,pudiendollegarpaulatinamente al fallamiento.Enespecial si esque no
se adoptan medidas de control de la estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones.
Las condicionesinestablesde estostiposde roca,se incrementanencondicionesde mayorpresencia
de agua (goteosyflujos),presenciade aguaácidaymaterialesrocososcarbonatados.Asimismo,enla
presencia de altos esfuerzosy cuando se ubican entre capas de roca de mejor calidad. Por ejemplo,
brechas tufáceas entre lavas andesíticas o margas entre calizas.
Particularmente en la roca estratificada, se presentan horizontes de rocas de mala calidad como
lutitas, margas, calizas carbonosas, calizas porosas u otras rocas que contienen arcillas. Estos
materiales constituyen estratos débiles, principalmente en presencia de agua. Como consecuencia,
puedeninfluiradversamenteenlascondicionesde estabilidadde lamasarocosade las excavaciones.
Por otro lado, las rocas intemperizadas y alteradas también pueden influir en las condiciones de
estabilidad de la masa rocosa. Las rocas superficiales intemperizadas, son rocas deterioradas y
propensas a causar inestabilidades al ser excavadas. Surasgo principal es la presencia de óxidos de

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fierrodebidoalaoxidaciónyel contenidode arcillasporladescomposiciónde losfeldespatosuotros
minerales. En la mayoría de los casos las bocaminas requieren ser sostenidas.
Las rocas alteradastienencaracterísticasmás complejas. Lasalteracioneshidrodrotermalessonmuy
relevantes en el minado, desde que están asociadas con la formación y tipo de los yacimientos
minerales. Las características de la alteración influyen en forma adversa o en forma favorable a las
condiciones de estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones.
A manera de ejemplo, presentamos el zoneamiento simplificado de una estructura mineralizada en
un ambiente de alteración hidrotermal en vetas:
Zonade alteraciónsilíceaocuarzosericita,asociadaconlamineralizaciónde laveta,endonde ocurren
rocas de calidad regular.
Zona de alteración argílica, avanzada o intermedia, correspondiente a las cajas inmediatas, donde
ocurren rocas de mala calidad y propensas al fallamiento.
Zona de alteraciónpropilíticapotásica,asociadaalaperiferiade lascajas,endonde laroca mejorasu
calidad, sin embargo, las fracturas presentan minerales de clorita formando superficies lisas.
Zona de roca estéril no afectada por la alteración, en donde ocurren condiciones geomecánicas
características de los macizos rocosos.
Además del zoneamiento de la alteración local (en la veta), algunos yacimientos presentan
un zoneamiento hidrotermal regional, mostrando las diferentes zonas de alteración, condiciones
geomecánicas que la caracterizan y que influyen en la estabilidad de la masa rocosa de las
excavaciones. También es importante anotar que algunas rocas presentan, en su composición
mineralógica, materiales de características expansivas como la anhidrita (sulfato de calcio) y la
montmorillonita (tipo de arcilla). La primera relacionada con las calizas y la segunda con tufos
volcánicos o rocas como las fillitas.
Influencia de la estructura de la masa rocosa
La influencia de los rasgos estructurales geológicos sobre las condiciones de estabilidad de la masa
rocosa de las excavaciones,es de particular interés en términos de las operaciones mineras día a
día. La influenciade laestructurade lamasarocosapuede sersimplificadaconsiderandolossiguientes
tipos generales de excavaciones:
- En roca masiva o levemente fracturada.
- En roca fracturada.
- En roca intensamente fracturada y débil.
- En roca estratificada.
- En roca con presencia de fallas y zonas de corte.
Influencia de los esfuerzos
Cuando el minado procede a poca profundidad respecto de la superficie, la estabilidad de las
excavacionesestácondicionadaprincipalmenteporlainfluenciade laestructurade la roca, tal como
se ha descrito en el acápite anterior.
A medida que la profundidad del minado aumenta (mayor encampane), en general los esfuerzos
naturalesentoda la masa rocosa tambiénvan incrementándose.Esto debidoprincipalmente al peso
de larocasobreyacente odenominadatambiéncargalitostática.Cuandose aperturaunalaborminera

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en esta masa rocosa, se rompe el campo de esfuerzos naturales y se induce un nuevo estado de
esfuerzosenlarocacircundante ala excavación.Conformeavanzael minado,losesfuerzosinducidos
pueden concentrarse en ciertos lugares de las excavaciones, en otros pueden
disiparse. Particularmente en las áreas de concentración de esfuerzos, estos pueden exceder la
resistencia de la roca. Lo mencionado genera problemas de inestabilidaden la masa rocosa de las
excavaciones, que se traduce a problemas potenciales de caída de rocas.
En términosde la estabilidadde laslaboresmineras,la influenciade losesfuerzosenlamasa rocosa
puede ser simplificada considerando a los siguientes tipos generales de terrenos:
- Esfuerzos antes de la excavación.
- Esfuerzos en roca masiva o levemente fracturada
- Esfuerzos en roca fracturada.
- Esfuerzos en roca intensamente fracturada y débil.
- Esfuerzos en roca estratificada.
- Esfuerzos en presencia de fallas y zonas de corte.
- Esfuerzos en roca expansiva.
Puntos de Control en Estabilidad de Obra Minera

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CONCLUSIONES
Para el caso:
- El conocimiento de los diferentes macizos rocosos a medida que se exploran y se exponen
ayudan engran medidaa identificaráreasque puedenponerenriesgoal personal operario,
equipos y la continuidad de las operaciones mineras.
- La mecánica de rocas es una excelente herramienta para la actividad minera en el diseño y
control de obras subterráneas y superficiales.
- Utilizando la información geológico-estructural y un buen análisis del comportamiento del
macizo rocoso es posible reducir los riesgos de accidentes por caído de roca.
Para el caso del corte Indirecto
- Existen dos maneras de efectuar el ensayo de tracción:
- Ensayode tracción porel métodode carga puntual (𝐿/𝐷≈ 1.5 ) y el ensayode tracciónpor el
método brasileño ( 𝐿/𝐷 ≈2 ).
- La resistencia a la tracción y compresión es de aproximadamente 0.520MPa, y es 19.04MPa
sucesivamente.Cabe resaltarquelarelaciónque existeentreelesfuerzoadmisible detracción
y compresión, dependen y por consecuente varían según el tipo de roca
Para el caso del método directo
- Nuestro ángulo de fricción es 25°, este ángulo en teoría sabemos que depende de varios
factores como Tamaño de los granos, Forma de los granos, Distribución de los tamaños de
granos, Densidad; el ángulo de fricción es la representación matemática del coeficiente de
rozamiento.
- En presente prácticapudimoshallarque la cohesiónesde 4.80 𝑘𝑔/𝑐𝑚2, entonces,nosotros
podemos decir que nuestra muestra no es dura sino que es permeable; es uno de los
parámetros mas importantes, porque es uno de los factores que influirán en el tipo de
sostenimiento, el tipo de perforación, la malla de perforación, etc.
RECOMENDACIONES
Para el caso del método esfuerzo de cortante Indirecto
- Comonosotrosrealizamosel métodobrasileño,debemostratarsiempre que larelaciónentre
el diámetro y la altura sea 2:1, o lo más próxima a ella, no excediendoel margen, ya que se
manera contraria los resultados obtenidos tendrán un alto grado de error.
- Al momentode ponernuestrasmuestrasal equipode carga puntual, debemoshacertodolo
posible paraestasesténlomáscentradoposible,yaque de esamaneratendremosunabuena
toma de datos
- El compañeroque lealamedidadelmanómetrodebehacerloconel mejorcriterioyprecisión
posible, ya que de esto depende el cálculo a realizarse.
Para el caso del método de esfuerzo cortante Directo
- Cuandorealicemoslasmedidas,losequiposdebenestarbienposicionadosenel lugarexacto,
de tal manera que quienes operen estos equipos puedan hacerlo con toda comodidad.

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- El compañero que opera el equipo de corte dicto, así como la manija para que este accione
debe hacerlosolounapersona,paraque haya unaarmonía de movimientos;ennuestrocaso
quisimoshacerlocondospersonas,peronofuncionó,esosi;laslecturassi debenserpordos
personas.
- La persona que tome las lecturas debe tener una buena visualización porque los resultados
cambiar rápidamente.
- Debemostenerunequilibrioentre rapidezyminuciosidad,porque el trabajopresente tomó
buen tiempo en agarrarle el ritmo.
BIBLIOGRAFÍA
Separata “Ensayos de laboratorio”, Ing. Carlos Huisa Ccori
https://es.scribd.com/doc/111994530/Ensayo-de-Traccion
http://www.vespino.com/~tecnologia/tecnoII/1materiales/ENSAYO%20DE%20TRACCI%D3N.
pd
http://www.bdigital.unal.edu.co/53252/49/anexo.tablasycuadrosdegeomec%C3%A1nica.pdf
https://es.wikipedia.org/wiki/Cohesi%C3%B3n_del_terreno
file:///C:/Users/Usuario/Downloads/229-3_esfuerzoyresistenciaalcortante.pdf
http://www.bdigital.unal.edu.co/1572/294/macizorocoso.pdf
http://www.revistaseguridadminera.com/operaciones-mineras/
http://www.bdigital.unal.edu.co/1572/330/movimientosmasales.pdf
https://www.camimex.org.mx/files/2615/4335.pdf