GEOTECNIA, Vol. 6(3): 49-54 (2003)
Ensayo de corte directo de rocas con fisura predeterminada sin relleno con el equipo portátil Hoek L.O. Suárez, H.J. Mendieta Laboratorio de Geotecnia, Universidad Mayor de San Simón
1 INTRODUCCIÓN po Hoek (Fig. 1). Ambos equipos carecen de la opción de medidas de desplazamiento normales, pero por ser pequeños, pueden ser transportados al lugar del estudio, ahorrando tiempo de transporte, preservación de las muestras y menos ocupación de personal. Los equipos de laboratorio tienen la ventaja que permiten la medida de desplazamientos normales, permiten ensayar muestras más grandes y permiten controlar las cargas y velocidades de corte a través de sistemas controlados. Con estos sistemas es posible obtener varios puntos de la curva desplazamiento de corte – esfuerzos de corte con una sola muestra. Equipos más sofisticados pueden determinar porciones de las superficies de fallas en vez de solo puntos de la misma (Tisa & Kovári, 1984).
En el análisis de estabilidad de taludes en roca es frecuente la realización de ensayos de corte directo para la estimación de los parámetros de resistencia de modelos constitutivos de corte que consideran la influencia de la rugosidad de la fisura. Los ensayos de corte directo de roca en sitio son costosos, requieren mucho tiempo y son difíciles de ejecutar, además que sus resultados no pueden extrapolarse a otras discontinuidades diferentes a más de la analizada; por estas razones se usan solo en obras de suma importancia donde el costo de investigación es coherente con el costo total de la obra. En muchas obras de menor magnitud e inversión, se recurre a la realización de ensayos de corte directo sobre muestras extraídas de la masa rocosa, para que sean analizadas en equipos de laboratorio o en equipos portátiles. Esta forma de proceder es más económica, ya que se pueden desempeñar varias medidas en diferentes puntos del macizo a estudiar, conociendo una mayor extensión de éste. La realización e interpretación del ensayo de corte directo con equipos de laboratorio está estandarizada. No obstante, se tiene la tendencia de emplear estas normas para la realización de ensayos de corte directo en equipos portátiles; lo cual, de acuerdo a la actual experiencia, no siempre proporciona resultados adecuados. El presente artículo describirá la experiencia desarrollada en el Laboratorio de Geotecnia en la realización del ensayo de corte directo sobre fisura predeterminada sin relleno y los criterios de cálculo empleados para su interpretacion, considerando los problemas existentes durante el desarrollo del ensayo, a través de un equipo portátil de corte directo en rocas tipo Hoek.
Cilindro hidráulico para la fuerza normal
Deformímetro de corte
Cilindro hidráulico para la fuerza de corte
Cable Plano de corte
(a) Cilindro para aplicar la fuerza normal
Estrucutra de fuerza normal
Muestra
N
Anillo de carga para fuerza normal Anillo de carga para fuerza de corte
T Apertura
2 EQUIPO DE CORTE DIRECTO
Estrucutra de fuerza de corte Mortero de cemento
Existen dos categorías de equipos de corte para analizar muestras extraídas de un macizo rocoso: los equipos portátiles y los equipos de laboratorio. Dentro de los equipos portátiles se ha desarrollado el equipo tipo Locher y el ti-
Cilindro para aplicar la fuerza de corte
(b) Figura 1. Equipos de corte directo portátiles a) Tipo Hoek, b) tipo Locher (De: Wittke, 1984. Figura 19.18). 49
Tabla 1. Equipos de corte directo de laboratorio, desarrollados en algunas universidades. Origen
Fn_max (kN)
Fc_max (kN)
Sarajevo
600
1200
París
500
500
Berkeley
180
180
Karlsruhe
500
500
Londres
1000
1000
Suiza
576
2880
Aquisgrán
50
100
Toronto
250
Amax (cm2) 1600 (40 x 40) 2400 (49 x 49) 130 (11 x 11) 450 (21 x 21) 1160 (34 x 34) 288 (24 x 12) 400 (20 x 20) 400 (20 x 20)
250
3 EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS Para los ensayos de corte directo en el equipo portátil Hoek, las muestras pueden provenir de perforaciones a diamantina (diámetros de las series BQ/BWG/BX ó NQ/NWG/NX) o de extracciones de bloques cúbicos de 160 mm de lado, donde el plano de fisura que se desea investigar es paralela al eje de la perforación o paralela al plano de un lado del bloque, respectivamente. La Figura 2 muestra los modos de extraer las muestras. La preparación de la muestra consiste en orientar la fisura de corte paralela al plano de corte del equipo, de modo que ésta esté dentro de la cavidad de ensayo del equipo. Posteriormente, se debe rellenar las partes recubiertas a la fisura con material de molde, el cual debe tener una resistencia a la compresión mayor a la de la muestra. El material de molde puede ser mortero de cemento, yeso cemento, yeso dental (plaster) o resinas epóxicas. Estos materiales tienen ventajas y desventajas unos con otros en cuestión de precios, resistencia y tiempo de endurecimiento; que deben evaluarse en función al requerimiento del ensayo. Por ejemplo, un mortero de cemento con arena es bastante económico si no se requiere con urgencia los resultados de los ensayos de corte directo.
Observaciones No es posible medidas de dilatancia -Acondicionada para cortes no drenados --Sist. Servo controlado -Sist. Servo controlado, es posible observaciones dinámicas
Fn_max: fuerza normal máxima Fc_max: fuerza de corte máxima Amax: Área de corte máxima.
Bandas de acero
e ed Ej
ión ac or f r pe
4 PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO DE CORTE Apertura
Apertura
DIRECTO EN LABORATORIO Núcleo de perforación
El ensayo de corte directo con equipos de laboratorio en muestras está sugerido como método por la Sociedad Internacional de Mecánicas de Rocas, ISRM, y como estándar por la norma norteamericana ASTM 5607-02 (ASTM, 2003), entre otras. En éstas se describen los procedimientos para el preparado de las muestras, tales como consolidación, corte e interpretación de resultados. En la fase de corte de la roca, las normas recomiendan diferenciar las muestras en aquellas que tienen el plano de fisura clara (i.e. donde ambas partes pueden separarse) y las muestras que tienen planos de corte débiles, intactos e inalterados (i.e. donde ambas partes no pueden separarse). El presente artículo solamente analiza el caso donde el plano es de fisura clara y sin relleno.
(a) Poleas
Huecos de perforación
Muestra
Apertura
Barras guías para cable de corte Poleas Cable de corte
(b) Figura 2. Formas de obtener muestras de roca para ensayos de corte directo a) Mediante extracción de núcleos b) Mediante corte de bloque. (De: Wittke, 1984. Figuras 19.19 y 19.20).
4.1 Consolidación
La Tabla 1 muestra diferentes tipos de máquinas de corte de rocas de laboratorio, desarrollados en diferentes universidades del mundo. El desarrollar una máquina de corte directo de rocas de estas características requiere de mucha inversión. A falta de este tipo de máquinas de laboratorio, los equipos de corte directo portátiles pueden obtener ciertos parámetros de corte en rocas, con cierta aproximación, si se toman en cuenta el tipo de muestra a ensayar y las limitaciones del equipo.
Previo al corte, se debe someter la muestra a una consolidación. Esto es posible aplicando continuamente la carga normal a una velocidad constante hasta obtener el valor de fuerza normal deseado (i.e. fuerza normal de ensayo). Registrar los desplazamientos normales en función del tiempo hasta observar que el valor del desplazamiento normal no haya variado; lo cual indica que la muestra ha consolidado (Figura 5a).
50
4.2 Corte de la muestra
2.0
Esfuerzo cortante [MPa]
Considerando solo el caso del plano de fisura clara con fisura sin relleno (i.e. fisuras limpias), la norma ASTM 5607-02 indica que en éstas se pueden realizar varios incrementos de esfuerzos normales sobre una misma muestra. En su punto 10.6.2.2, referente al corte la norma se indica: “Después de alcanzar un esfuerzo normal, aplicar la carga de corte continuamente a una velocidad seleccionada de desplazamiento de corte. Después de llegar al esfuerzo de corte pico, la carga debe continuar y las lecturas deben realizarse hasta alcanzar un esfuerzo de corte residual”. En su punto 10.3.2.3, referente al incremento de la carga normal, la norma indica: “Identificar la resistencia a corte residual. Esto implicará revertir la carga de corte o poner a cero los instrumentos de medida de desplazamiento. Retire la carga de corte, e incremente la carga normal a otro nivel. Nuevamente, aplique la carga de corte para establecer un segundo nivel de resistencia a corte pico y residual”. En otras palabras, la norma indica la reutilización de la muestra para una segunda medida. Durante el corte se deberá registrar los desplazamientos de corte (δs) y los desplazamientos normales (δn), así como la fuerza normal (Fn) y la fuerza de corte (Fs).
1.5
1.0
0.5
0,6 MPa 1,0 MPa 1,2 MPa 2,5 MPa 1,9 MPa
0.0 0
5
10
15
20
25
Desplazamiento por corte [micras]
(a) Desplazamiento normal [micras]
12
4.3 Representación de los datos obtenidos Con los datos obtenidos se debe graficar el esfuerzo de corte y el desplazamiento normal en función del desplazamiento de corte tal como se muestra en la Figura 3.
8
4
0
-4 0
5
10
15
20
25
Desplazamiento por corte [micras]
(b) 4.4 Análisis de datos
Figura 3. Resultados de un ensayo de corte directo realizado en una roca pizarra, siguiendo el procedimiento de las normas, a) gráfica desplazamiento de corte - esfuerzos de corte, b) gráfica desplazamiento de corte - deformación normal.
De la gráfica de esfuerzos de corte en función del desplazamiento de corte se identifica el esfuerzo de corte pico y/o el esfuerzo de corte residual. Este punto es utilizado para completar una serie de puntos en una gráfica de esfuerzo de corte en función de esfuerzos normales. De la gráfica desplazamiento de corte - desplazamiento normal se puede calcular el ángulo de dilatancia en el punto de falla, i, y el ángulo de fricción interna básica de la roca, φ b, de acuerdo a las Ecuaciones 1 y 2 respectivamente.
⎛δ ⎞ i = tan −1 ⎜⎜ n ⎟⎟ ⎝ δs ⎠ ⎛τ ⎞ ⎟⎟ − i σ ⎝ n⎠
φb = tan −1 ⎜⎜
5 ENSAYOS EN LA MÁQUINA PORTÁTIL TIPO HOEK Se ha realizado cortes de muestra, según el procedimiento estándar para equipos de laboratorio sobre muestras sin fisura rellena, en un equipo portátil tipo Hoek. A este equipo se le han añadido 4 deformímetros para medir el desplazamiento normal durante el proceso de consolidación y el proceso de corte de la muestra a parte del ya incorporado deformímetro de desplazamiento de corte. La Figura 3 muestra los resultados que se han obtenido en una muestra de pizarra. Se puede observar en la gráfica de desplazamiento de corte - desplazamiento normal que es difícil estimar los ángulos de dilatancia. Además es difícil determinar en la primera prueba (en la de menor esfuerzo normal) el esfuerzo de corte pico; y debido a la reutilización de la muestra, los restantes esfuerzos de corte a diferentes esfuerzos normales son todos residuales. Por estas razones, el procedimiento sugerido en las normas para equipos de laboratorio no puede ser aplicado en máquinas de corte portátiles.
(1)
(2)
donde: i = ángulo de dilatancia en el punto de falla;
φ b = el ángulo de fricción interna básica de la roca; δs = desplazamiento de corte; δn = desplazamiento nor-
mal; τ = esfuerzo de corte; y σ n = esfuerzo normal. Si se identifican esfuerzos de corte residuales en las curvas desplazamiento de corte - esfuerzo de corte, se podrá también conocer el ángulo de fricción interna residual, φ r.
51
6 PROCEDIMIENTO SUGERIDO
Tabla 2. Dependencia de cada muestra ensayada con las envolventes de falla
Se plantea el siguiente procedimiento para determinar las propiedades de corte de fisuras de roca sin relleno, usando varias muestras y un aparato de corte portátil tipo Hoek, asumiendo un comportamiento de fisura bilineal, según la sugerida por Patton (1966). Este procedimiento tiene el fin de encontrar la envolvente de falla en materiales rugosos, cuando se carece de un equipo de laboratorio con sistemas controlados. Este procedimiento sugiere usar la muestra solo una vez, lo cual implica mayor consumo de tiempo y mayor número de muestras (por lo menos siete muestras). Al menos cinco ensayos deben realizarse en muestras con su fisura rugosa original (llamados puntos P1 a P5) y al menos dos muestras deben prepararse mediante un cortador de rocas tipo disco, para generar una superficie plana y lisa (llamados puntos P6 y P7). La forma de extraer y preparar las muestras y la forma de realizar la consolidación antes del corte, e incluso en la realización del corte por muestra, es la misma que se sugiere en las normas anteriormente descritas, excepto en la reutilización de la muestra. De las pruebas de corte obtenidas en las muestras con fisura rugosa natural se obtendrán diferentes puntos en el espacio esfuerzo de corte - esfuerzo normal, que ayudarán a estimar la envolvente de falla bilineal de materiales rugosos según las siguientes ecuaciones.
Tipo de muestra
τ p = σ tan φa τ p = S j + σ tan φb
σn < σa σ n > σa
Con superficie de corte rugosa natural (P1, P5)
7,5
Esfuerzo de corte, τ (MN/m2)
Dilatación
Corte
σ τ
5
σ τ
τ σ
a
Sj=2,48 MPa
M01p M04p
(C)
M08b
M01a M12p M04a M06a τ
M14p
0
(B)
φ = 31°
M11p
τ = 2,6 MPa
2,5
τ σ
(A) M09p
φ = 31° φ = 47° σa'= 2,48 MPa 5 2,5 Esfuerzo normal efectivo,
σ τ σ 7,5
' (MN/m2)
Figura 4. Envolventes de falla bilineal y residual.
(3a) Con los varios puntos hallados y mediante regresión de rectas, es posible ajustar una recta desde el origen, para que de la recta C y la recta A, por separado. La recta B, de la cual se conoce su pendiente (i.e. igual a la de la recta C), se obtiene ubicando la recta en el espacio de acuerdo con los puntos encontrados en los ensayos. El valor de σa puede obtenerse de la intersección de las rectas A y B. Como las medidas del desplazamiento normal en una máquina de corte tipo Hoek no es precisa, el valor de la dilatancia y el valor del ángulo de fricción básico no pueden ser encontrados con este método en la recta A.
(3b)
(4)
7 EJEMPLO DE APLICACION
donde: τp = esfuerzo pico; y φr = ángulo de fricción interna residual. La Tabla 2 y la Figura 4 muestran la dependencia de los puntos de cada una de estas muestras con las envolvente de falla bilineal (rectas A y B, de la Figura 4) y la envolvente de falla residual (rectas C de la misma figura). De acuerdo con Goodman (1989), el ángulo de fricción interna aparente para esfuerzos mayores a σa es semejante al ángulo de fricción interna residual (Ec. 5); por lo tanto los valores obtenidos del ángulo de fricción interna residual en superficie lisa, sirven para conocer la pendiente de la recta B.
φb ≈ φ r
Pertenencia de la envolvente Recta A de dilatancia (Ec. 2a) ó Recta B de corte (Ec. 2b) Recta C residual (Ec. 3)
Con superficie de corte lisa (P6, P7)
donde: τp = esfuerzo pico; Sj = cohesión aparente; φa = ángulo de fricción aparente para esfuerzos menores a σa; y φb = ángulo de fricción aparente para esfuerzos mayores a σa. El esfuerzo σa es un esfuerzo normal tal que si se realiza un corte a ese esfuerzo, las asperezas se destruyen haciendo desaparecer la dilatancia. Los puntos de esfuerzo normal y de corte encontrados en las muestras con fisuras lisas, ayudarán a obtener la envolvente residual (envolvente Mohr Coulomb) según la siguiente ecuación.
τ p = σ tan φr
Esfuerzo normal σn<σa ó σn>σa
Se han realizado pruebas de corte directo en fisura predeterminada sin relleno en muestras de una lutita según el anterior procedimiento. Las propiedades de la muestra ensayada se detallan en la Tabla 3. Como mortero de relleno se usó un mortero de cemento Pórtland con aditivo SIKAMENT FF86, cuyas características se muestran en la Tabla 4. Con este mortero las muestras estuvieron listas para ser ensayadas después de 29 días de su preparado. En esta experiencia se han realizado 23 medidas, de las cuales 10 fueron usadas para determinar las envolventes A y B y 13 para la envolvente C. En cada ensayo, cada muestra fue sometida a un esfuerzo normal, donde se
(5) 52
8 DISCUSIÓN
midieron los desplazamientos normales hasta que la muestra llegue a un estado de consolidación (Fig. 5a). Luego de esto se procedió al corte obteniéndose las curvas desplazamiento de corte - esfuerzos de corte (Fig. 5b). La Tabla 5 muestra los valores de esfuerzos normales a las que fueron sometidas las muestras en los 23 ensayos y sus respectivos esfuerzos de corte. El esfuerzo normal mínimo sometido fue de 0,4 MN/m2 y el máximo igual a 17,8 MN/m2. De cada gráfica desplazamiento de corte - esfuerzo de corte, se han obtenido los esfuerzos máximos. A partir de estos valores encontrados se han graficado los puntos en la gráfica esfuerzos de corte - esfuerzo normal (Fig 4). Posteriormente, se han realizado los ajustes de rectas a través de regresión lineal, para obtener la recta A: La envolvente de Patton con dilatancia antes del quiebre de las asperezas, la recta B: la envolvente de Patton, cuando la dilatancia se pierde, y la recta C: La envolvente Mohr Coulomb residual. La figura 4 muestra la gráfica de la envolvente en el espacio esfuerzo de corte - esfuerzo normal con los puntos obtenidos. El punto que se considera divide los esfuerzos altos y bajos (donde se produce el quiebre de la envolvente de Patton), es en la intersección de las ecuaciones respectivas a las rectas A y B, la cual, para el ejemplo de aplicación, corresponde a un esfuerzo normal de σa = 2,5 MN/m2. Los resultados finales se resumen en la Tabla 6.
El procedimiento propuesto para analizar los parámetros de corte en fisuras sin relleno de rocas a través de un equipo portátil tipo Hoek, si bien es más moroso, brinda valores que ayudan ha estimar en buena forma la envolvente de falla en sus varios estados (i.e. estado dilatante, estado de corte de las fisuras y estado de deslizamiento sobre fisura lisa). Se ha observado que si bien se ha medido el desplazamiento normal para determinar la consolidación de la muestra, no es necesario medirlo. Originalmente el equipo portátil tipo Hoek no viene con deformímetros que miden el desplazamiento vertical. Por lo tanto, durante el ensayo se debe únicamente incrementar la carga normal hasta la magnitud deseada y esperar un tiempo determinado según el tipo de muestra y su grado de saturación. Para la muestra ensayada en el ejemplo, 20 minutos fueron suficientes para tener una buena consolidación. La medida de los desplazamientos normales durante el corte no proporciona mayor información, por lo que tampoco es necesaria medirla. Se debe conocer que durante el ensayo con una máquina portátil tipo Hoek, por tener cables de transmisión de fuerzas, se puede generar una rotación de un bloque relativo al otro bloque, este aspecto tiende a superestimar la resistencia a corte, comparando con máquinas que evitan dicha rotación (Goodman, 1989).
Tabla 3. Propiedades de la roca ensayada.
Tabla 5. Puntos a ser ajustados en las diferentes envolventes.
Descripción Clasificación petrográfica (Tucker, 1981; Williams et al, 1958) Color en superficie seca / superficie saturada superficialmente seca
Valor
Recta A
Lutita carbonatada
Muestra
Gris oscuro medio (N4) / Negro grisáceo (N2) Clástica de grano fino < 0,5mm 4,5 26,5 kN/m3 2,75 0,69 % 3,16 %
M09 M11 M13 M14 Recta B
Textura Dureza Mohs, MH Peso unitario seco, γs Gravedad específica, Gs Absorción, a Porosidad, η Índice de carga puntual Is(50) axial/diametral Resistencia a compresión uniaxial,
σUCS
Muestra M01 M03 M04 M07 M10 M12
3,35/ 2,91 76 MN/m2
Tabla 4. Dosificación para 2,2 litros para moldear una muestra de roca en el equipo de corte portátil tipo Hoek. Componente Cemento Agua Aditivo Sikament FF-86 Arena Tmax 6,35 mm Con pesos retenido en los tamices #4 (4,75mm) #12 (1,7mm) #30 (0,6mm) #50 (0,3mm) #100 (0,15mm) #200 (0,075mm)
Cantidad 929 g 381 cm3 15 cm3 2788 g
Recta C σn (MN/m2) 2.1 2.3 1.1 0.4
τ (MN/m2) 1.7 3.3 2.6 0.7
σn (MN/m2) 4.6 4.0 4.5 5.3 3.1 3.2
τ (MN/m2) 4.7 6.5 4.7 2.6 1.6 2.9
Muestra M01 M01 M02 M03 M03 M03 M04 M06 M08 M06 M07 M08 M08
σn (MN/m2) 4.6 13.9 4.7 4.0 11.9 17.8 4.5 4.3 17.3 10.6 5.3 5.8 11.5
τ (MN/m2) 3.2 6.8 1.5 5.1 9.9 9.0 2.2 2.2 9.0 8.1 2.5 4.0 6.8
Tabla 6. Parámetros de la envolvente de falla pico, según Patton y la envolvente de falla residual, según Mohr Coulomb. Descripción Ángulo de fricción interna aparente para esfuerzos inferiores a σa, φa=φb+i Ángulo de fricción interna aparente para esfuerzos mayores a σa, φb Cohesión aparente, Sj Esfuerzo normal límite de esfuerzos inferiores, σa Ángulo de fricción interna residual, φr Cohesión, c
694 g 1366 g 493 g 134 g 67 g 34 g 53
Valor 47º 31º 1,1 MN/m2 2,5 MN/m2 31º 0 MN/m2
Desplazamiento Normal [micras]
0.0
9 CONCLUSIONES
0.2
Se ha descrito la experiencia desarrollada en Laboratorio de Geotecnia en la realización del ensayo de corte directo sobre fisura predeterminada sin relleno a través de un equipo portátil de corte directo en rocas tipo Hoek. Los resultados han brindado buenos resultados para determinar la envolvente de falla bilineal en superficies rugosas y la envolvente de falla residual en superficies lisas.
0.4 0.6 0.8 1.0 0
2
4
6 8 10 Tiempo [min]
12
14
16
Esfuerzo cortante [Mpa]
5.0 4.0 3.0
REFERENCIAS
2.0
American Society for Testing and Materials 2003. Annual Book of ASTM Standards. Vol. 04.08 and 04.09, Filadelfia, USA. Bandis, S., Lumsden, A.C. & Barton, N. 1981. Experimental studies of scale effects on the shear behaviour of rock joints. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr. 18: 1-21. Goodman R.E. 1989. Rock Mechanics, 2nd edition. John Wiley & Sons. Muralha, J. & Cunha, P. 1990. About LNEC experience on scale effects in the mechanical behaviour of joints. Proc., 1st Int. Workshop on Scale Effects in Rock Masses, Loen, 131 – 148. Patton, F. D. 1966. Multiple modes of shear failure in rock. Proc. 1st Cong. ISRM, Lisbon, 1: 509-513. Pratt, H.R., Black, A.D. & Brace, W.F. 1974. Friction and deformation of jointed Quartz Diorite. Proc. 3rd Congress Int. Soc. On Rock Mechanics, Denver, 306-310. Serrano, A.A. 2001. Mecánica de las rocas, Tomo II. Cuarta edición. Escuela técnica superior de ingenieros de caminos, canales y puertos. España. Tisa A. & Kovári K. 1984. Continuous Failure State Direct Shear Tests. Rock Mechanics and Rock Engineering 17:83 -95. Tucker, M. E. 1981. Sedimentary Petrology: An Introduction, Geoscience Texts, Volume 3, New York Williams, H., Turner, F. J. & Gilbert, C. M. 1958. Petrography: An Introduction to the Study of Rocks in Thin Sections, 1st Edition, San Francisco. Wyllie D.C. 1992. Foundations on Rock. E&FN Spon. Wittke W. 1984. Felsmechanik, Grundlagen für wirtschaftliches Bauen im Fels. Springer Verlag. Yang, Z.Y. & Chen, G.L. 1999. Application of Self-affinity Concept to the Scale effect of joint Roughness. Rock Mech. Rock Engng. 32 (3): 221-229. Yoshinaka, R. & Yamabe, T. 1986. Joint stiffness and the deformation behaviour of discontinuous rock. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr. 23:19-28. Yoshinaka, R., Yoshida, J., Arai, H. & Arisaka, S. 1993. Scale effects on shear strength and deformability of rock joints. Proc., 2nd Int. Workshop on Scale Effects in Rock Masses, Lisbon, 143-149.
1.0 0.0 0
5
10 15 20 Desplazamiento por corte [micras]
Figura 5. Resultados del ensayo de corte directo en la muestra M04 sometida a 4,5 MN/m2 de esfuerzo normal para determinar esfuerzos de corte residuales, a) gráfica de consolidación, b) gráfica deformación de corte – esfuerzo de corte.
Así mismo, si se ensayan rocas blandas, sus resultados deben ser analizados con cuidado debido a la no linealidad de su comportamiento de falla (Serrano, 2001). Por otro lado, los resultados de los parámetros de corte directo obtenidos de muestras de pequeña escala deben ser corregidos por efecto escala si es que estos valores serán usados en modelar situaciones de mayor magnitud. El efecto escala es más influyente en muestras que tienen discontinuidades, ya que se ha demostrado que una pequeña muestra tiene menor resistencia a corte que una grande (Pratt et al., 1974; Bandis et al., 1981; Yoshinaka et al., 1986; Muralha et al., 1990; Yoshinaka et al., 1993). Un reciente estudio realizado en este ámbito fue realizado por Yang & Chen (1999). Finalmente, para fines de mejores evaluaciones del comportamiento de corte de fisuras de rocas y para obtener los demás parámetros de un modelo de corte en roca, es necesario ensayar las mismas en equipos de corte de laboratorio con sistemas servo-controlados, aspecto que se debe aspirar en el futuro para mejor descripción del comportamiento de una fisura sometida a corte directo.
54
