Esfuerzos en Roca

Terminología de Stress (esfuerzos) Tectónico: Causado por las fuerzas generadas por movimiento de las placas tectónicas. Gravitacional: Causado por el peso de la sobrecarga de roca. Natural: In situ, anterior a obras de ingeniería. Regional: En un amplio dominio geológico. Local: En un dominio pequeño.

Inducido: Esfuerzo natural perturbado por ingeniería. Campo Cercano: En región de perturbación por ingeniería. Campo Lejano: Más allá del campo cercano. Residual: Esfuerzos causados por actividad tectónica previa o cambios en la sobrecarga, pero que se mantienen actuando (locked-in stress) Paleostress: Stress natural previo que no sigue actualmente actuando. Termal: Causado por cambios de Tº Fuente: ISRM, 2005.

Esfuerzos Tectónicos World Stress Map Project: http://www-wsm.physik.uni-karlsruhe.de

Estimación de esfuerzo in-situ Relación esfuerzo vertical vs. Profundidad (sv= g z) actúa bien en promedio, pero hay fuertes diferencias en especial a bajas profundidades.

Estimación de esfuerzo in-situ Igualmente, relación de esfuerzos horizontal vs. vertical dada por la teoría elástica solo tiende a cumplirse a altas profundidades. 0.2 < k < 1 aprox.

Sheorey (1994) usando un modelo elasto-termal describió la variación de k como: La que se ajusta razonablemente a los datos medidos. Eh (en GPa) es el módulo promedio de deformación en la corteza superior medido en dirección horizontal.

Notas Importantes En superficies de excavación no soportadas, el stress es principal (no hay stress de cizalle) y el stress normal a la superficie es igual a la presión atmosférica.

Lo mismo ocurre en fracturas abiertas. Por tanto, en macizos fracturados las variaciones del campo de esfuerzos in-situ pueden ser muy altas. Por lo tanto, hay que tener consideraciones con la escala del modelo.

Métodos de medición de esfuerzos Basados en la determinación de la deformación alrededor de una perforación de sondaje (Overcoring). Basados en la determinación de la componente de esfuerzo normal en zonas particulares alrededor de una perforación (Flatjack y Fracturamiento Hidráulico).

Fracturamiento Hidráulico

Método de Sobreperforación o de Celda de Strain Triaxial Se busca estimar el tensor previo a la perforación. Al menos tres rosetas de strain montadas en una base deformable.

Flatjack Este método busca estimar el esfuerzo post-excavación en el sitio.

Propagación de ondas en el macizo

Estallido de rocas Fuente Sísmica Medio Respuesta Local LIBERACION DE ENERGIA DAÑOS EN EXCAVACIONES RUPTURA DE MACIZO ROCOSO ESTALLIDO DE ROCAS EVENTO SISMICO Fuente Sísmica Medio Respuesta Local

Modelo de Patton Patton (1966) modeló una discontinuidad con asperidades, usando un ángulo único que representa la asperidad. Los componentes de las fuerzas de corte y normal se pueden expresar como: S*= S cos i – N sen i; N*= N cos i + S sen i