mecanica de rocas
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8/29/2014
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M DULO I:
INTRODU C C IN A LA M EC NIC A DE ROCAS
UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PANAM
FACULTAD DE INGENIERA CIVIL
LICENCIATURA EN INGENIERA GEOLGICA
CURSO DE MECNICA DE ROCAS
II-SEMESTRE 2014
INTRODUCCIN
Prof. del Curso: Deeyvid O. Sez B.
Oficina: #1 de la F.I.C.
Telfono: 560-63018
Correo: [email protected]
Curso de Mecnica de Rocas en la WEB
http://web.unvi.utp.ac.pa/moodle
Password: rocas
Evaluacin:
Parciales: 30%
Tareas, quices, investigaciones=20%
Proyecto:20%
Semestral=30%
http://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodlehttp://web.unvi.utp.ac.pa/moodle
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INTRODUCCIN
Proyecto Final
Estabilidad de Rocas
(Informacin por asignar)
Se tendr que utilizar el programa FINE GEO5
Centro de cmputos de la FIC.
INTRODUCCIN
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INTRODUCCIN
Contenido del curso:
Introduccin a la Mecnica de Rocas
Clasificacin y propiedades ndices de las rocas
Criterios de esfuerzo y falla en rocas
Planos de falla en rocas
Esfuerzos y deformaciones en rocas
Discontinuidades en rocas
Esfuerzos in-situ
Aplicaciones de la Mecnica de Rocas
INTRODUCCIN
QU ES LA MECNICA DE ROCAS?
1) J. Talobre: Ciencia que estudia el comportamiento mecnico de las
rocas
2) Soc. Americana de Mecnica de Rocas (1962): Rama de la
mecnica que estudia la reaccin de los materiales ante los campos de
esfuerzos activos en su entorno fsico
CUL ES EL OBJETIVO DE LA MECNICA DE ROCAS?
1) Determinar como se deforman las rocas
2) Determinar cuanto y porqu se deforman las rocas.
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INTRODUCCIN
QU ES LA MECNICA DE ROCAS?
3) Comit de Mecnica de Rocas de la National Academy of Science:
La Mecnica de Rocas es una ciencia terica y aplicada que trata con el
comportamiento mecnico de las rocas. Es la rama de la mecnica que
estudia la respuestas de las rocas ante las fuerzas aplicadas en su ambiente
fsica.
Divide la Mecnica de Rocas:
a) Mecnica de rocas estructural: trata con la estabilidad de las
estructuras en el cual el material es predominantemente roca.
b) Transformacin o desintegracin: trata con la reduccin de la roca en
pequeos fragmentos ante la aplicacin de cargas externas.
INTRODUCCIN
FACTORES QUE CONTROLAN LA DEFORMACION EN ROCAS
1) Propiedades intrnsecas de la rocas: tipo de roca, cohesin, grado de
alteracin.
2) Estado de esfuerzo: esfuerzos iniciales, residuales, topogrficos,
tectnicos.
3) Propiedades ambientales: contenido de agua, humedad.
4) Estados de esfuerzos inducidos: construcciones, excavaciones,
anclajes, etc.
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INTRODUCCIN
ROCA COMO UN MATERIAL INGENIERIL
Las rocas difieren de otros materiales ingenieriles en el hecho de que
contiene discontinuidades tales como juntas o articulaciones, planos
estratigrficos, zonas de corte y fallas que hacen que su estructura sea
discontinua.
Generalmente se clasifica en dos grupos:
Roca Intacta: medio continuo de slidos policristalinos entre uniones
que consisten en un agregado de minerales o granos. Sus propiedades
se rigen por las propiedades fsicas de los materiales de los que est
compuesta y de y la manera en que estn unidos el uno al otro.
Masa Rocosa: Es el medio que comprende bloques de roca intacta
separadas por discontinuidades. Macizos rocosos son generalmente
discontinuos y con frecuencia heterogneos y tienen propiedades
anisotrpicas.
INTRODUCCIN
CLASIFICACIN GEOLGICA DE LA ROCA SANA
Minerales comunes que componen las rocas:
Feldespato Ortoclasa
Feldespato Plagioclasa
Cuarzo
Muscovita
Biotita
Hornblenda
Augita
Calcita
Dolomita
Caolinita
Hematita
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INTRODUCCIN
INTRODUCCIN
Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas
Formacin de Cristales Responsables de la fase slida.
Se originan por la
combinacin de iones
que se han formado
por la disolucin de
molculas. Se unen
para formar una
estructura ms slida.
Se originan por la
cristalizacin de
lquidos producto del
descenso de la
temperatura.
Se origina por la
solidificacin del
vapor.
Solucin Fusin Vapor
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INTRODUCCIN
Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas
Fuente: Mitchel & Soga (2005).
CARACTERISTICAS:
a) Estructura: arreglo
geomtrico de los tomos que
forman los cristales de tal
manera que forman una malla
cristalina 3D (network)
(lattice). 14 Celdas basados en el Sistema de
Bravais:
P=celda primitiva
C= celda con un punto curricular en el
centro de 2 caras paralelas.
F= celda con un punto curricular en el
centro de cada cara.
I= celda primitiva con un punto
curricular en el centro de su interior.
R= celda primitiva de forma rombo-
hdrico.
INTRODUCCIN
Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas
b) Angulo de Planos de Fallas o Corte (Cleavage): son los ngulos
que aparecen entre las caras equivalentes y que permanecen
constantes.
Fuente: Ozols, A (2009)
CARACTERISTICAS (Cont.):
Generalmente, estos planos son lo que presentan menor resistencia y es
por donde, eventualmente, se romper la estructura cristalina.
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INTRODUCCIN
Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas
c) Propiedades pticas: el arreglo de la estructura atmica de los
minerales permite la polarizacin y difraccin de la luz. Estas
propiedades son muy tiles para su identificacin.
d) Difraccin de Rayos X y de Electrones: la estructura cristalina
ordenada de los cristales les permite reaccionar con diferentes patrones
de difraccin de luz cuando son bombardeados con rayos x o una nube
de electrones. Esto permite identificar minerales pequeos como
arcillas.
e) Simetra: Las relaciones geomtricas entre las caras planas de los
cristales permiti su agrupacin y su clasificacin de acuerdo a
elementos de simetra u operaciones de simetra (reflexin, traslacin,
inversin, etc.) Existen 32 clases agrupadas en 6 sistemas cristalinos.
INTRODUCCIN
Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas
Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son:
1) SISTEMA CUBICO:
Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)
ngulos de Referencia
Ejemplos: Galena, Magnetita, and Pirita.
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INTRODUCCIN
Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas
Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son (Cont.):
2) SISTEMA HEXAGONAL:
Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)
ngulos de Referencia
90 ; 120O O
INTRODUCCIN
Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas
Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son (Cont.):
3) SISTEMA TETRAGONAL:
Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)
ngulos de Referencia
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INTRODUCCIN
Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas
Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son (Cont.):
4) SISTEMA ORTORMBICO:
Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)
ngulos de Referencia
INTRODUCCIN
Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas
Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son (Cont.):
5) SISTEMA MONOCLNICO:
Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)
ngulos de Referencia
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INTRODUCCIN
Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas
Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son (Cont.):
6) SISTEMA TRICLINICO:
Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)
ngulos de Referencia
Ej.: Feldespato, Caolinita.
INTRODUCCIN
Las rocas intactas se clasifican en tres (3) grupos principales segn los
procesos por los cuales se forman:
gneas (granito, basalto): se crean por la cristalizacin del magma.
Intrusivas: el enfriamiento se produce lentamente bajo la
superficie.
Extrusivas: el enfriamiento se produce rpidamente sobre la
superficie.
GRANITO FELDESPATO BASALTO
Briaud, 2013
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INTRODUCCIN
Las rocas intactas se clasifican en tres (3) grupos principales segn los
procesos por los cuales se forman:
Sedimentarias (arenisca, piedra caliza): son restos de erosin en la
superficie terrestre, son tpicamente de textura granular y
reconsolidados por procesos fsicos (altas presiones, erosin elica y
del agua) o procesos qumicos (calcio).
SANDSTONE SHALE LIMESTONE LIGNITA
Briaud, 2013
INTRODUCCIN
Las rocas intactas se clasifican en tres (3) grupos principales segn los
procesos por los cuales se forman:
Metamrficas (esquisto, marmol): son rocas derivadas de las gneas
o metamrficas pero alteradas o transformadas de su estado original
por accin del calor y/o la presin.
ESQUISTO MRMOL
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INTRODUCCIN
Clasificacin ingenieril de las rocas gneas:
Se basa en la resistencia y/o propiedades de deformacin de la
roca intacta.
De acuerdo al sistema de clasificacin de la Sociedad de Mecnica
de Rocas (1978), las rocas se clasifican desde extremadamente
dbiles hasta extremadamente fuertes o rgidas. Esta clasificacin
depende de la resistencia a la compresin no confinada de la roca
(o el ndice de resistencia a la carga puntual) o de su
identificacin en campo.
INTRODUCCIN
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INTRODUCCIN
PROPIEDADES NDICES DE LAS ROCAS
Las propiedades ndices de las rocas se realizan generalmente en
el laboratorio o en el campo para proveer una descripcin
cuantitativa de las rocas. Estas propiedades pueden ser utilizadas
para estimar las propiedades mecnicas e hidrulicas de las
rocas.
Sin embargo, la determinacin de las propiedades ndices de las
rocas no reemplaza en detalle el proceso de caracterizacin de
las rocas.