Modos de falla y ensayos de laboratorio

GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE Modos de falla Configuración de las cargas genera que no predomine un modo de falla Flexión Cizalle Tracción directa GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE Modos de falla Flexión: Falla por propagación de grietas de tensión Techo de labor en roca estratificada Fallamiento por peso propio GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE Modos de falla Cizalle: Generación de superficie de ruptura donde los esfuerzos de corte se concentran Roca se relaja fracturándose y linera el esfuerzo También generado de manera indirecta con herramientas de perforación GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE Modos de falla Tracción directa: Puede producirse al superarse la fricción, por gravedad Fractura en planos no conectados, de poca potencia GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE Modos de falla Cuando la roca falla por tracción, la superficie de falla es áspera y no presenta material triturado o fragmentos Cuando la roca falla por corte, la superficie de falla es más suave y se genera una zona con material pulverizado Tracción directa también ocurre al existir demasiada presión al interior del túnel Este es el principio del fracturamiento hidráulico y tronadura GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

Ensayos de laboratorio

Ensayos de laboratorio Ensayos confinados y no confinados Ensayos de corte Ensayos de tracción directa e indirecta Prensa presión constante GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

Ensayos de laboratorio Sierra de diamante Equipo de preparación de probetas GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

Ensayo de carga puntual P es la carga al momento de la ruptura D es la distancia entre los puntos cargados GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

Ensayo de compresión simple – no confinada Ensayo más utilizado para medir resistencia de la roca s1f = P / A s1 crece de 0 a s1f s2 y s3 son cero Rango típico: 10-350 MPa GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

Ensayo de compresión simple – no confinada Resultados pueden variar mucho al cambiar el procedimiento Probeta cilíndrica con razón largo-ancho de 2 a 2.5. Superficies planas, paralelas y suaves, perpendiculares al eje del cilindro Typical Rock Types Compressive Strength (MPa) Tensile Strength (MPa) Shear Strength (MPa) Bulk Density (Mg/m3) Porosity %  Granite 100-250 7-25 14-50 2.6-2.9 0.5-1.5 Diorite 150-300 15-30 NA Diabase 100-350 15-35 25-60 2.7-3.05 0.1-0.5 Gabbro 2.8-3.1 0.1-0.2 Basalt 100-300 10-30 20-60 2.8-2.9 0.1-1.0 Gneiss 50-200 5-20 2.8-3.0 Marble 7-20 2.6-2.7 0.5-2 Slate 100-200 Quartzite Sandstone 20-170 4-25 8-40 2.0-2.6 5-25 Shale 5-100 2-10 3-30 2.0-2.4 Limestone 30-250 10-50 2.2-2.6 Dolomite 15-25 2.5-2.6 1-5 Steel 900-1500 NA. GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

Ensayo de compresión simple – no confinada Ruptura de probeta puede producirse por la matriz o por algún plano pre-existente de debilidad GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE Ensayo de durabilidad Resistencia a alterarse al someterse al ambiente (agua, aire) GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

Ensayo de compresión triaxial Aplicación simultánea de compresión y presión de confinamiento axisimétrica. Celda triaxial: depósito en que la probeta se somete a una presión de confinamiento mediante un líquido a presión (aceite) GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

Ensayo de compresión triaxial Confinamiento aumenta considerablemente la resistencia a la carga axial Al momento del peak de carga: s1f = P / A s1 crece de 0 a s1f s2 = s3 = p Orden en el que se aplican las cargas es relevante: Confinamiento p y luego hacer crecer s1 de 0 a s1f Confinamiento y esfuerzo axial simultáneos GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

Ensayo de tracción indirecta o brasileño Permite estimar la resistencia a la tracción Una roca cuyo largo es casi igual a su diámetro se rompe en un plano diametral paralelo al eje del cilindro cuando es cargado lateralmente Esfuerzo de tensión uniforme y perpendicular al plano diametral: st,B=2P/pdt GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE

Ensayo de tracción simple Más complejo que el ensayo brasileño y que el de compresión simple Ensayo brasileño entrega valores más altos que el de tracción directa Menos interés práctico GEOTECNIA MINERA – UNIVERSIDAD DE CHILE