Resumen de 2° clase

1 Universidad Nacional Mayor De San Mayor

Grupo De Estudio De Mecánica De Rocas

“Año del Buen Servicio al Ciudadano”

ESCUELA ACADEMICA DE MINAS

correo: [email protected]



Jueves 3 de febrero

Segunda clase de geomécanica Se empezó con un video de explicación de lo que debe caracterizar a un buen profesional para ello debemos tener o seguir estos pasos y tener en cuenta: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Pasión Trabajo Enfoque Persistencia Ideas Sensibilidad

El ingeniero nos dijo que leyéramos la biografía de Erick Eberhardt en Vancouver UBC profesor de (University British Columbia): Aquí les dejare el link para que puedan revisarlo: https://www.researchgate.net/profile/Erik_Eberhardt trabajos https://www.eoas.ubc.ca/people/erikeberhardt biografía Se empezó a recordar las definiciones de términos: Macizo rocoso = Masa rocosa= roca intacta + discontinuidades 

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Roca intacta = matriz rocosa; y se hizo mención que la roca intacta es lo se va caracterizar en los ensayos de laboratorio es decir es con lo que se va trabajar en el laboratorio. Discontinuidades = se obtiene y se caracteriza atraves de un mapeo geomecánico

También se hizo mención a cómo trabaja la roca y el concreto; en este caso si es a tracción o compresión donde se obtuvo las siguientes relaciones; por ejemplo: 

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La roca, suelos y el concreto siempre va trabajar a compresión debido a los esfuerzos a los cuales se ve sometido por debajo de la superficie El acero va trabajar a tracción y un ejemplo claro son las geo-mallas.

Después de esto se vio un video de GEOGGRID.TEXAR (tensor internacional) el link se dejará para verlo: https://www.youtube.com/watch?v=EooAf8n8yqY ; lo que más resaltaba del video ESCUELA ACADEMICA DE MINAS




es como al hacer una comparación con las bolas que representan nuestro material del cual está formado el macizo rocoso; al agregarle un soporte aguanta y resiste al esfuerzo, lo mismo se cumple con una geomalla lo que hace es redistribuir sus esfuerzos y contenerlos para que dé na manera contenga su propio peso y una fuerza externa evitando se deslice y aumentando su factor de seguridad. https://www.youtube.com/watch?v=D2A1Ag_TrXQ lo siguiente fue una pregunta del ingeniero; ¿Cuánto crees que resiste una roca a compresión y una roca a tracción; cuanto crees que resisten en MPa? Respuesta: las rocas a compresión siempre resisten más mega pascales por ejemplo las rocas ígneas a compresión pueden alcanzar su resistencia a la compresión mayor a 250 mega pascales; pero la roca cuando se le hace prueba de tracción lo máximo que puede aguantar en laboratorio es de 20 a 30 megapascales y ahí está la diferencia y una forma rápida de conocer si se ha hecho un ensayo de tracción o compresión. RESISTENCIA = σ= SIGMA

σ c i=resistencia a la compresión de la roca

σ t i=resistencia a la tracción de la roca

intacta

intacta

Un ejemplo seria usar el signo positivo (+) para la compresión como 125 MPa

Un ejemplo seria usar el signo negativo (-) para la tracción como -15 MPa





ENSAYOS DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 1.-Martillo de geólogo: http://www.metrologica.com.pe/productos/productosespeciales/optica/picsas-martillos-para-geologo-e3-22p

El ingeniero menciono 3 términos usados en minería el primero es modo informal como se le suele llamar “PIKOTA”; el siguiente termino que vendría ser un nombre intermedio de cómo llamarlo a este instrumento es “martillo de geólogo ” y por último el termino oficial y que se usa en campo minero es “PICSA” así se le denomina a este instrumento. Nos recomendó revisar la paginas de ProExplo donde justamente van los geólogos a concursar y el mejor trabajo se lleva la PICSA DE ORO; https://www.youtube.com/channel/UCkszQlfOLjrffSqdJUmhP6Q Ahora pasaremos a ver cómo nos ayuda este instrumento de geólogo para hallar la resistencia a la compresión de la roca intacta para ello se da en el principio de que tipo de dato nos proporciona el martillo; en ese caso lo más obvio es CONTABILIZAR EL NUMERO DE GOLPES O VER COMO SE COMPORTA LA ROCA ANTE LA APLICACIÓN DE GOLPES. Y por medio de ábacos o tablas ya determinadas por una serie de ensayos se puede dar un rango un aproximado de cuánto podría ser su resistencia, y el programa que nos aporta esta información o podremos encontrarlo sería el ROCDATA que en su entrada de datos iniciales de Hoek-Brown justamente nos da una guía o tabla que nos especifica un rango aproximado llamado “FIELD ESTIMATE OF STRENGTH” o en español resistencia estimada en campo.





En la segunda columna aparecerán los ejemplos en los tipos de rocas; y en la última columna se verá el rango aproximado que por experiencia en campo nos ha botado.

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El espécimen sólo puede ser astillado o esquirlado con el martillo geológico. El espécimen requiere muchos golpes de un martillo geológico para fracturarlo. El espécimen requiere más de un golpe de un martillo geológico para fracturarlo. No puede ser raspado o pelado con un cuchillo de bolsillo, la muestra se puede fracturar con un solo golpe de un martillo geológico. No se puede raspar con un cuchillo de bolsillo con dificultad, indentación superficial hecha por golpe firme con el punto de un martillo geológico. Se desmorona bajo golpes firmes con punta de un martillo geológico, se puede pelar con un cuchillo de bolsillo. Desmorona con un golpe miniatura.

Bueno para mejor entendimiento aquí les dejare otra clasificacion:





2.-Martillo schmidt: Este martillo trabaja en campo y es un poco más efectivo en la lectura de su resistencia compresiva de a roca intacta, pero también puede trabajar para discontinuidades, lo que se hace es limpiar la superficie y ver la zona o lugar de roca intacta y colocar el martillo de modo perpendicular a la superficie previamente limpiada para que el martillo pueda aplicar el golpe y por medio de su ping= resorte pueda cuantificar la magnitud del rebote. Se dice que es lo que pasa cuando se hace el uso del martillo schmidt en cualquier zona o lugar que no sea limpiado ; lo que te puede dar el martillo puede ser una lectura errónea menor por defecto ya que si se aplica a zona de discontinuidades a la hora de hacer la lectura nuestra resistencia saldría baja debido a que ahí en esas zonas habría los feldespatos principales agentes que forman arcillas y por ende aguanta en su superficie el esfuerzo, detienen el esfuerzo redistribuyendo en y además cuando ese dato de resistencia compresiva a la roca intacta se ha llevado al programa Rocscience lo que produciría sería un doble cargo de castigo ya que el ROCDATA 5.0 usa el criterio de rotura de Hoek-Brown generalizado que por defecto nos pide el SIGCI= RESISTENCIA COMPRESIVA DE LA ROCA INTACTA.

Como también se sabe el martillo nos da el número de rebotes para el uso de la tabla de Miller y existen dos tipos de martillo schmidt; Martillo tipo L -> USO EN MECANICA DE ROCAS Martillo tipo N-> PARA CIVIL- CONCRETO Ejemplo: Se está trabajando con un martillo schmidt tipo “L” con una orientación horizontal respecto al ensayo o aplicación y lo que se ha registrado por el resorte es un valor numérico de 48 con respecto al golpe del martillo a la superficie. Se pide hallar la resistencia compresiva uniaxial en MPa SE DEBE TENR EN CUENTA QUE PARA UNA LECTURA REPRESENTATIVA DEL MACIZO SE DEBEN TOMAR 20 MUESTRAS DE UNA ZONA ESPECIFICA; FORMANDO UNA REJILLA CON CUADRITOS 4 O 5 CM PARA TOMAR LOS PUNTOS EN CADA NODO DE LOS CUADRITOS, DE ESTAS 20 MUESTRAS TOMADAS SE PROCEDERA A HALLAR EL CALCULO ELIMINADO LAS 4 UESTRAS MAS ALTAS DE RESISTENCIA A LA COMPRESION Y LA CUATRO MAS BAJAS.





ABACO DEL MARTILLO SCHMIDT PARA HALLAR LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DE LA ROCA INTACTA Y DISCONTINUIDADES

PASO 3: pasamos a proyecta el punto hacia derecha en el eje de resistencia compresiva uniaxial en nuestro caso para la roca intacta 130 MPa, pero si la muestra fue tomada en una discontinuidad en ese caso sería para la resistencia compresiva a la discontinuidad en MPa.

PASO 2: Proyectamos desde el punto 48 de forma perpendicular e interceptamos con la diagonal que representa al peso unitario de 26 KN/m3.

PASO 1: identificamos la posición horizontal y el número de golpes en el ábaco

48

NOTA: El martillo schmidt y la Picsa son netamente estimaciones que se puede usar en el campo para obtener un posible valor de resistencia compresiva a la roca intacta. ESCUELA ACADEMICA DE MINAS




Después de revisar el ábaco en clase lo que nos sugirió el ingeniero fue revisar las normas ISMR Y ASTM las cuales justamente realizan las normas para el laboratorio y usos de herramientas. Link: http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1794-91652014000100012 http://documentslide.com/documents/el-martillo-de-schmidt-56d6fa12e08f0.html https://www.youtube.com/watch?v=tIXNe28K2hU martillo tipo “N” o esclerometro - civil https://www.youtube.com/watch?v=k9Hiu21V7Zg como medir con el martillo en concreto

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civil. 3.-Ensayo de carga puntual (PLT): Para este ensayo de point load test se puede usar tanto para laboratorio y campo. Si es para uso de laboratorio tiene dos variantes ya que se estarán usando bloques regulares con ciertas medidas para ello tenemos: Ensayo en forma diametral (Franklin) Ensayo en forma axial (Louis)  

Si nos referimos a bloques irregulares y de campo: Ensayo de bloque irregular al cual se le debe dar un diámetro equivalente para obtener un factor de escala de dimensión. 

Cuando hablamos de este tipo de ensayo nos referimos a que vamos a obtener la resistencia a la compresión de la roca intacta; pero que eso implica que al tener dos cargas puntuales en la zona axial tanto arriba como abajo ejercerán una palanca en ambos lados hasta fracturar la muestra y es por eso que este ensayo va fracturarse por la TRACCIÓN de estas cargas en los conos. Con respecto a los resultados vamos a obtener un Is50 que es el “Índice de Resistencia para diámetro mayores de 50 mm ”

Índex=índice

Is50

50 = se hace representación a los 50 milímetros aceptables

Strengh = resistencia





Mediante este Is50 se usar para llegar a obtener la resistencia compresiva de la roca intacta, para ello se va usar una formula. Resistencia a la compresión de la roca intacta

Índice de resistencia para probeta mayores de 50 milimetros

σ c i = k x Is50 Índice de escalamiento  

Por teoría se sabe que varía de (18 a 25) Pero por practica se sabe que va varias de 5- 35)

PROBLEMA DE “k” este índice o factor debe estar en función de su grado de alteración y no puesto al azar por ello se propone que: K=f(litología, alteración, etc). Y que para estos ensayos se realicen a lo mínimo para 25 especímenes para cada tipo de roca analizada. PROCEDIMIENTO: http://es.slideshare.net/juanluisvilcayucra98/carga-puntual





Link: https://www.youtube.com/watch?v=hIw4HAPwRCA&list=PLGqniGCz8hGvblwWiBXJV2KBSAQm5S2c https://www.youtube.com/watch?v=rNj7HydB5s8 PLT diametral – franklin https://www.youtube.com/watch?v=b6LQEIhKz1w PLT diametral – franklin https://www.youtube.com/watch?v=Fbclrd_Upms Explicación de PLT. https://www.youtube.com/watch?v=9Iabok04LTw PLT axial – Louis. ESCUELA ACADEMICA DE MINAS




4.- ENSAYO DE COMPRESION UNIAXIAL – UCS (UNIAXIAL COMPRESIVE SIMPLE)

También se le puede llamar ensayo de compresión simple o ensayo de compresión uniaxial no confinada (se le dice no confinado ya que el esfuerzo al que va ser sometido la probeta es en un solo eje, y si fuese en un ensayo triaxial seria confinado). Como dato extra lo que siempre se va encontrar en informes va se diminutivos de los ensayos o sea se hablara de UCS. Para este tipo de ensayo se usará la prensa hidráulica previamente la probeta debe ser tallada con una relación de diámetro y longitud a la cual vamos a llamar ESBELTEZ. Esta relación de esbeltez va ser de 2:2.5 https://www.youtube.com/watch?v=xV2y7tPriZE REVISAR LA RELACION DE ESBELTEZ DE PROTODYKONOV http://gis.proviasnac.gob.pe/Expedientes/2012/LP00242012/Disco01/01.%20VOLUMEN%20I/02.%20ESTUDIOS%20BASICOS/04.%20GEOLOGIA_GEOT ECNIA/02.%20TOMO%20II/05.%20ANEXO%2008_%20DEL%20PUENTE/03.%20ANEXO%208.2_ %20ENSAYOS%20DE%20LABORATORIO/02.%20ENSAYO%20EN%20ROCA/01.%20ENSAYO%20E N%20ROCA.pdf http://myslide.es/documents/esbeltez-y-estandarizacion-de-probetas.html#





En este ensayo se aplica la compresión en el área axial, obteniendo una resistencia pico lo cual nos dará a su vez resistencia compresiva uniaxial no confinada, esto indica que la roca tendrá un comportamiento elástico hasta que llegue a una resistencia tan alta la cual se va fracturar la probeta y cuando llegue a esta resistencia axial será nuestra resistencia pico y empezara a disminuir después de ello. http://slideplayer.es/slide/8013053/

PROPIEDADES DE LA CONSTANTES ELASTICAS ESTATICAS DE UNA ROCA APARTIR DE UN ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE O UNIAXIAL MODULO DE YOUNG:

Se empezó con recordar que toda fuerza generara un esfuerzo y este a su vez deformación, pero estos son conceptos diferentes por que la fuerza es en una superficie mientras que el esfuerzo es a una unidad de área específica en este caso cuando un área infinitesimal tiende a cero y la deformación es producto de la liberación de esfuerzos en cierta dirección en otras palabras se da por el desplazamiento de la estructura. FUERZA -> ESFUERZO -> DEFORMACION -> DESPLAZAMIENTO

Entonces estábamos de acuerdo que toda fuerza generaba deformación, pero la transición para llegar ser una fuerza a esfuerzo es una variable, la cual se analizara en el gráfico.





σv=E x ξH Se puede leer que esa relación va ser representado por el esfuerzo vertical en realcion con el esfuerzo horizontal a eso le llamaremos MODULODE YOUNG o MODULO DE ELASTICIDAD, y como su relación hace que se vuelva en un valor adimensional se le va expresar en porcentaje(N/m^2). RELACION DE POISSON:

Como vemos la relación de Poisson también es adimensional, pero a esta relación de dos deformaciones se le va llamar COEFICIENTE DE POISSON y será denotado por la letra griega “nu” = “v ”.





Como se ha podido observar se han mencionado a as dos constantes elásticas estáticas más importantes que siempre nos van a pedir en lo que son programas del Rocscience como el rs2 y esto se verá en el comando de add materials donde está especificado el termino Poisson´s ratio y Modulum Young´s. Tarea: Repasar la tesis de DIEDRICH – ROCK MASS MODULO DE YOUNG.



Resumen de 2° clase

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