Geotencia de Macizos Rocosos

Presentación del tema: "Geotencia de Macizos Rocosos"— Transcripción de la presentación:

1 Geotencia de Macizos Rocosos
Prof. Ludger Suárez-Burgoa Postgrado en Ingeniería - Geotecnia Facultad de Minas , Universidad Nacional de Colombia, Medellín

2 Tema 7.1 CAMPO DE TENSORES DE ESFUERZOS NATURALES: Generalidades

3 Definición El campo de tensores de esfuerzos naturales (CTEN) se refiere a un volumen de masa continua delimitada en la corteza terrestre, donde en cada punto infinitesimal se tiene un tensor de esfuerzos cargado por acciones provenientes de la naturaleza y actividad actual de la corteza terrestre

4 Dos formas matemáticas de representar el tensor de esfuerzos

5 Representación gráfica en el espacio de un tensor

6 Representación del tensor de esfuerzos en el espacio Haigh-Weestergaard

7 El Tensor de Esfuerzos Naturales

8 Campo de Tensores de Esfuerzos Naturales

9 Términos referentes a tensores
Esfuerzo tectónico Esfuerzo gravitacional Esfuerzo natural Esfuerzo regional Esfuerzo lejano Esfuerzo local (esfuerzo próximo) Esfuerzo inducido Esfuerzo residual Esfuerzo térmico Paleo-esfuerzo

10 Trayectoria de “esfuerzos”

11 Tema 7.2 CAMPO DE TENSORES DE ESFUERZOS NATURALES: Estimación bajo la teoría de la eslasticidad

12 Condición Goestática

13 Condición Geoestática 1

14 Condición Geoestática 2

15 Condición Geoestática + Condición Tectónica

16 Tema 7.3 CAMPO DE TENSORES DE ESFUERZOS NATURALES: Estimaciones a escalas regionales

17 Mapa de Esfuerzos

18 Téctónica de Placas

19 Relación de Forma

20 Relación de Forma como estimador del Régimen Tectónico

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22 Tema 7.4 CAMPO DE TENSORES DE ESFUERZOS NATURALES: Factores que modifican un estado regional de esfuerzos

23 Fallas y zonas de falla

24 Valles

25 Heterogeneidad del Macizo Rocoso

26 Estructuras Geológicas

27 Estructuras Geológicas

28 Tema 7.5 CAMPO DE TENSORES DE ESFUERZOS NATURALES: Estimaciones a escalas locales

29 Métodos Heurísticos Se obtiene información de la Intensidad del Campo de Tensores A partir de diferenciar la condición geológica del sitio: Condición Tectónica: Interplaca o Intraplaca Condición geodinámica y geofísica (si se está dentro de plataformas o cratones) Condición de régimen de una falla cercana (compresiva, distensiva o de desplazamiento) Tipo de respuesta mecánica del macizo rocoso (frágil o dúctil)

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31 Correlaciones Empíricas

32 Correlaciones Empíricas

33 Ecuaciones teóricas

34 Ecuaciones teóricas

35 Método integrado Define un volumen determinado Usa medidas puntuales
Sobre-perforación Fracturamiento Hiráulico Ensayo Hidráulico com Fracturas Pre-existentes Se hace un proceso de inversión de datos

36 Tema 7.6 CAMPO DE TENSORES DE ESFUERZOS NATURALES: Estimación puntual del tensor de esfuerzos naturales

37 Métodos a escalas puntuales
Método del Gato plano (FJT: Flat Jack Test) Rectangular (“Pillow” Flat Jack) Grande (Small Flat Jack) Pequeño (Large Flat Jack) Método de la fractura hidráulica Fractura hidráulica, propiamente dicho(HTF: Hydraulic Fracturing Test) Fractura hidráulica con fracturas pre-existentes Métodos de Alivio (relief methods) De perforación repasada (sobre-perforación) con medida en la pared Diferentes sondas: USBM (USA), Borre (Noruega) De perforación repasada (sobre-perforación) con medida en la base Diferentes sondas: CSIR (South África) Método del Efecto Kaiser

38 Método de Perforación Repasada con celda Borre (SSPB)
Decoración Vikinga Sección transversal de la celda

39 Tema 7.7 CAMPO DE TENSORES DE ESFUERZOS NATURALES: Estrategia sugerida por la ISRM

40 Procedimiento Sugerido
Use información pre-existente del estado de esfuerzos de la roca en el sitio Considere que la dirección vertical es una dirección de esfuerzo principal (a partir de evidencias topográficas, geológicas u otra información)

41 Procedimiento Sugerido
Estime la magnitud del componente de esfuerzo vertical (de la densidad de la roca y la profundidad de sobre-carga) Considere indicativos de la dirección del esfuerzo principal y el valor de la relación de éste con los demás esfuerzos (de soluciones focales planas o anisotropía de las ondas de corte sísmicas)

42 Procedimiento Sugerido
Establezca la orientación del esfuerzo principal mínimo (sea esfuerzo horizontal mínimo o esfuerzo horizontal actual ) a partir de las fracturas inducidas por perforación o presión hidráulica y por las orientaciones de rotura de los hoyos de perforación Encuentre los componentes del tensor de esfuerzos usando métodos indirectos en los testigos de las perforaciones

43 Procedimiento Sugerido
Establezca el estado de esfuerzos completo en uno o más puntos por ensayos de sobre-perforación Establezca el esfuerzo principal mínimo (por ensayos en hoyos de perforación de fracturación hidráulica) Establézcala magnitud del esfuerzo principal máximo (por ensayos en hoyos de perforación de fracturación hidráulica y por análisis de fallas en los hoyos de perforación) Establezca el estado de esfuerzos completo en uno o más puntos (por ensayos hidráulicos de fracturas pre-existentes, HTPF)

44 Procedimiento Sugerido
Establezca la variación del estado de esfuerzos en todo el sitio debido a diferentes estratos geológicos (a través de análisis numéricos y mayores medidas)

45 Procedimiento Sugerido
La extensión en que estas recomendaciones puedan incorporarse en el sitio de investigación dependerá de: El objetivo La practicidad de su implementación De los recursos disponibles

46 Conclusiones El estado de esfuerzos influye notablemente en cualquier problema. El propósito de la estimación de esfuerzos es el de entender el estado de esfuerzos y su variabilidad en una región.

47 Conclusiones Las medidas de campo para establecer el estado de esfuerzos en una región pueden proveer información valiosa que no es posible de otra manera. El estimar los esfuerzos puede ser de gran ayuda para planificar una estructura en o por encima de la masa rocosa, sea o no que los esfuerzos horizontales excedan o no a los esfuerzos verticales gravitacionales.

48 Conclusiones La determinación de esfuerzos en la roca seguirá siendo el tema de mayor interés en la mecánica de rocas. Es importante estar alertas y abordar el tema en un modo coherente y práctico.