Elasticidad De La Roca a6b1w

FUNDAMENTOS DE MECÁNICA DE ROCA Profesor: Juan Araya S Profesión: Ingeniero en Minas

Introducción El estudio de los procesos que ocurren en el macizo rocoso durante la explotación de los minerales posee una gran importancia lo que permite: • • • •

Condiciones de seguridad del trabajo Aumentar su productividad La efectividad económica Disminución del impacto.

Los macizos rocosos se diferencian entre sí por las condiciones de: • • • •

Composición (química y mineralógica) Estructura Fuerza de cohesión entre sus partes componentes Existencia de defectos estructurales y otros factores.

Introducción Según su constitución los macizos rocosos pueden ser continuos, discontinuos y combinados.

Para cada una de estas formas de comportamiento del macizo se pueden mencionar diferentes tipos y éstos, desde nuestro punto de vista, resulta útil la división teniendo en cuenta sus características geo estructurales en: • Macizos homogéneos. • Estratificados. • Bloque muy agrietados y mixtos.

Rotura frágil de la roca Las microgrietas poros e inclusiones de una roca pueden, en un campo tensional, dar nacimiento a nuevas grietas. Si éstas alcanzan la superficie de la probeta o si crecen de modo notable al interactuar unas con otras, se puede producir la rotura de la muestra.

Elasticidad de la roca La deformación inducida sobre un cuerpo debida a la acción de un campo de fuerzas exteriores puede ser elástica o plástica. Deformación Elástica: Cuando el cuerpo recupera su forma y volumen iniciales una vez cesada la acción de las fuerzas externas. Deformación Plástica : Cuando el cuerpo se rompe su forma y volumen, en donde no puede volver a su estado normal.

• Deformación sea elástica o plástica depende de la naturaleza del cuerpo, de la temperatura, grado y tasa (velocidad) de deformación al que ha sido sometido. • A temperatura constante, los materiales se comportan normalmente como elásticos cuando los esfuerzos aplicados son pequeños, si bien se tornan plásticos cuando los esfuerzos superan un cierto límite.

Elasticidad de la roca La elasticidad es una propiedad de un material ideal y podemos vincularla con los materiales que se utilizan en ingeniería, incluyendo a 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: • Homogeneidad • Isotropía • Continuidad

Elasticidad de la roca Isótropo: Es una medida de las propiedades direccionales de un material. Un cuerpo granular será isótropo si todos sus granos tienen una orientación al azar y cuando un plano de dimensiones equivalentes lo intercepta, en cualquier dirección, corta al mismo en un número igual o equivalente de granos. Anisótropo: Cuando la propiedad varía según la dirección considerada. En este caso, la propiedad es vectorial.

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Primer caso las propiedades físicas son las misma independiente de la dirección. Segundo caso las propiedades físicas del medio cambian de acuerdo con la dirección analizarla.

Elasticidad de la roca Homogéneo: Significa que tiene un aspecto uniforme y a simple vista, no se observan componente diferentes.

Heterogéneo: Significa que tiene un aspecto uniforme y a simple vista, no se observan componente diferentes.

La homogeneidad depende en gran medida de la escala y podría ser posible describir una roca masiva de grano muy fino corno homogénea. Mientras que una roca de grano muy grueso dentro de dimensiones limitadas debe ser considerada no homogénea.

Elasticidad de la roca Una diaclasa es una fractura en las rocas que no va acompañada de deslizamiento de los bloques que determina, no siendo el desplazamiento más que una mínima separación transversal. Se distinguen así de las fallas, fracturas en las que sí hay deslizamiento de los bloques. Son estructuras muy abundantes. Son deformaciones frágiles de las rocas.

Elasticidad de la roca Continuidad: Puede ser considerada como una referencia de: • Porosidad • Cantidad de diaclasas • Fallas en un cuerpo rocoso particular. Grado de continuidad: Afectará su cohesión y por lo tanto la diferente distribución de tensiones a través de todo el cuerpo. Los extremo al considerar la continuidad de una roca. Estarán entre una masa rocosa fracturada. La cual es completamente discontinua y un cuerpo rocoso masivo de grano muy fino con un diaclasamiento muy espaciado, con lo cual es prácticamente continuo.

Curva esfuerzo – deformación para compresión con tramos elástico y plásticos

Curvas esquemáticas esfuerzo y deformación para materiales Obviamente la mayoría de las rocas elásticas deben ser de grano fino, masivas y compactas, una propiedad de las rocas extrusivas . Estas rocas se aproximan de muchas formas a las propiedades de un material elástico, frágil, que tiene una relación cuasi - lineal entre tensión / deformación hacia el punto de ruptura. por lo cual se las puede denominar rocas casi - elástica.

Rocas de menor elasticidad, son las rocas ígneas de grano grueso y sedimentos compactados de grano fino, con baja porosidad y una razonable cohesión, por lo que se l as denomina rocas semi-elásticas.

Un peligro similar existe en obtener datos para un tercer tipo de relación tensión/deformación por medio de métodos en laboratorio, lista categoría incluye las rocas cohesivas, con mucha porosidad. Comprendiendo a la mayoría de las rocas sedimentarias débiles. Estas son plásticas y cualquier análisis apoyado en criterios de plasticidad podría ser peligroso.

Deformación frágil y dúctil compresión, torsión y extensión

Dúctil: No debe confundirse dúctil con blando, ya que la ductilidad es una propiedad que como tal se manifiesta una vez que el material está soportando una fuerza considerable.

Efecto de confinamiento • Confinamiento aumenta resistencia de las rocas

la

• Desplazamiento normal a planos de debilidad se hace más difícil si hay presión de confinamiento • Resistencia puede llegar a ser 10 veces el aumento en el esfuerzo isótropo