Este documento resume varios métodos para determinar propiedades fundamentales de las rocas en el laboratorio, incluyendo la porosidad, peso específico, alterabilidad, grado de fisuración, permeabilidad, resistencia a la compresión, deformabilidad y velocidad de ondas sónicas. Explica las fórmulas y procedimientos para realizar pruebas como la porosidad de Farran y Thénoz, el método de Walsh, la prueba de alterabilidad-durabilidad, ensayos uniaxiales y triaxiales de resistencia

1. Pruebas de laboratorio para
determinar propiedades
índice
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE HIDALGO
INSTITUTO DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍAS
INGENIERÍA MINERO METALÙRGICA
GEOMECÁNICA MINERA
Integrantes:
Eugenio Emmanuel Jarillo González
Mario Vargas Ramírez
Yonathan Lionel Pérez Trejo
Kevin Amado Espinoza Pelcastre

2. POROSIDAD
• Se llama porosidad de una roca al cociente que resulta de
dividir su volumen de vacios Vv, entre su volumen total Vm y se
expresa en porcentaje:
• 𝑛 =
𝑉𝑣
𝑉𝑚
∗ 100

3. POROSIDAD DE FARRAN Y THÉNOZ

4. MÉTODO DE WALSH

5. PESO ESPECIFICO
• El peso especifico o volumétrico de una muestra de una roca
con la humedad es el cociente del peso de la muestra, Wm,
entre el volumen de la muestra Vm. El peso volumétrico seco se
expresa como ϒd , es el cociente del peso seco de la muestra Ws, entre el
volumen de la muestra Vm

7. ALTERABILIDAD-DURABILIDAD
• Los cambios en su
composición mineralógica o
en la estructura producidos
por la exfoliación,
hidratación, disolución,
oxidación, abrasión y otros
procesos, en resumen se
alteran y de ello se
distinguen dos
características de las rocas:
Prueba índice de alterabilidad-
durabilidad

8. Clasificación del
grupo
% de Retenido después
del primer ciclo de 10
minutos(%con base en
pesos secos)
% Retenido
después del
segundo ciclo de
10 minutos (%con
base en pesos
secos)
Durabilidad muy alta >99 >98
Durabilidad alta 98-99 95-98
Durabilidad medianamente
alta
95-98 85-95
Durabilidad mediana 85-95 60-85
Durabilidad baja 60-85 30-60
Durabilidad muy baja <60 <30
Tabla propuesta por Gamble, según la durabilidad.
Escriba aquí la ecuación.
GRADO DE ALTERACION
i(%)=
𝑃2−𝑃1
𝑃1
*100

9. ÍNDICE DEL GRADO DE FISURACIÓN
• La porosidad de fisuración está directamente ligada a la
resistencia a la compresión simple de la roca y a la velocidad de
las ondas longitudinales y transversales entre otras
propiedades
• La velocidad de las ondas sónicas puede usarse para conocer el
índice del grado de fisuración de una roca.
• Fourmaintraux propuso un procedimiento: primero, calcular la
velocidad de las ondas longitudinales (Vl *) como si el
espécimen no tuviera poros ni fisuras. Si la composición del
mineral es conocida, Vl* se puede calcular como:
•
1
𝑣𝑙∗
= ∑
𝑐𝑖
𝑣𝑙∗𝑖

10. • El paso siguiente consiste en medir la velocidad de las ondas
longitudinales Vl de la muestra de roca. Con estos valores se
puede definir un índice de calidad lQ (%) con la siguiente
expresión:
• IQ%=
𝑉𝑙
𝑣𝑙∗
*100
Fourmaintraux graficó el valor de le contra lá porosidad como
base para describir el grado de fisuración del espécimen de roca:

11. PERMEABILIDAD
• Este dato es útil para: prever el flujo y los problemas de
estabilidad que este puede ocasionar a excavaciones, tomar
medidas de tratamiento para garantizar un grado razonable de
estabilidad en presas y otras obras civiles.
• En el laboratorio se mide el coeficiente de permeabilidad al aire
y la variación con el tiempo de la permeabilidad al agua.

12. • El valor del coeficiente de permeabilidad al aire es un índice del
estado de alteración de la roca, y la variación de la
permeabilidad al agua es indicativa de la alterabilidad de la
roca. La permeabilidad al agua puede disminuir por el sellado
de los huecos o fisuras o aumentar por el arrastre de sales.
• Permeabilidad al Agua Permeabilidad al
Aire
k =
𝑎𝐿
𝐴𝑡
𝑙𝑛
ℎ1
ℎ2
∗
1
13.6

13. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
• Estos ensayes permiten determinar la resistencia y
deformabilidad de un macizo rocoso siempre y cuando la
fisuración del espécimen sea representativa de la del macizo.
• Compresión simple
• Es el ensaye de laboratorio que consiste en aplicar a los
especímenes de roca, cargas axiales sin confinamiento.

14. DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE
ONDAS SÓNICAS
• Este ensayo nos permite medir la
velocidad de las ondas elásticas
longitudinales y transversales.
• La velocidad de las ondas esta
relacionada con las características
mecánicas del material, su
resistencia y su deformabilidad, y
a partir de ella se calcula los
módulos de deformación
elásticos dinámicos.

15. FORMULAS
𝐸 𝑑 = 2𝜌𝑉2 (1 + 𝑉𝑑)
𝑉𝑑 =
𝑉𝑝
𝑉𝑠
2 − 2
2[
𝑉𝑝
𝑉𝑠
− 1]
𝑉𝑝 =
𝐸 𝑝
𝜌
1 − 𝑉𝑑
(1 + 𝑉𝑝)(1 − 2𝑉𝑑)
1/
2
𝑉𝑝 =
𝐸 𝑝
𝜌
1
2 (1 + 𝑉𝑑)
1
2
𝑉𝑝
𝑉𝑠
= 2
(1 − 𝑉𝑑)
(1 − 2𝑉𝑑)

16. DEFORMABILIDAD
La deformabilidad es la propiedad que tiene la roca para alterar su
forma como respuesta a la actuación de fuerzas.

17. ENSAYOS DE DEFORMABILIDAD
• Prueba de carga con placa: La
prueba de carga con placa es un
ensaye geotécnico realizado in
situ para determinar las
propiedades de deformabilidad y
de resistencia al esfuerzo cortante,
evaluando la relación entre una
presión aplicada por una placa de
acero rígida y su penetración en el
suelo o enrocamiento.

18. RESISTENCIA
• Es el esfuerzo que soporta una
roca para determinadas
deformaciones. Cuando la
resistencia se mide en probetas
de roca sin confinar se
denomina resistencia a
compresión simple, y su valor se
emplea para la clasificación
geotécnica de las rocas.
Ensayo uniaxial,
triaxial

19. UNIAXIAL
• Este ensayo permite determinar en el laboratorio la resistencia
uniaxial no confinada de la roca, o resistencia a la compresión
simple, σc.
• Es un ensayo para la clasificación de la roca por su resistencia. La
relación entre los esfuerzos aplicados en el ensayo es:

20. EN ESTE ENSAYO SE DEBEN CUMPLIR LAS
SIGUIENTES CONDICIONES:
· Razón Largo/Ancho de la probeta debe ser 2.5
a 3.0:1
· Extremos deben ser paralelos y pulidos, sin
grietas.
· Ancho de muestra debe ser >10 veces el
tamaño medio del grano.
El ensayo trata de la aplicación gradual de una
fuerza axial a un cilindro de roca, hasta que se
produce su rotura, los datos obtenidos son: σ1
obtenido del ensayo, σ2, σ3. Con estos datos se
puede obtener σc (resistencia a la compresion
simple)

21. ENSAYO TRIAXIAL.
• Este ensayo representa las condiciones de las rocas in situ
sometidas a esfuerzos confinantes, mediante la aplicación de
presión hidráulica uniforme alrededor de la probeta.
• Permite determinar la envolvente o línea de resistencia del
material rocoso ensayado a partir de la que se obtienen los
valores de sus parámetros resistentes cohesión (c) y Angulo de
fricción (phi). La relación entre los esfuerzos aplicados a la
probeta es:

22. EN ESTE ENSAYO SE DEBEN CUMPLIR LAS
SIGUIENTES CONDICIONES:
· Razón Largo/ancho de la
probeta debe ser 2.0 a 2.5:1
· Extremos deben ser
paralelos y pulidos, sin
grietas.
· Ancho de muestra debe ser
>10 veces el tamaño medio
del grano.