Ensayos geotécnicos en rocas

ENSAYOS EN ROCAS
Elaborado por :
JAIME SUAREZ DIAZ
BUCARAMANGA - COLOMBIA
Por qu
é ensayar las rocas ?
qué
JAIME SUAREZ DIAZ
Las rocas son materiales muy duros y se requiere conocer su
competencia para poder hacer uso de esa competencia.
Ensayo de rocas en el laboratorio
Ensayos ííndice
ndice de los materiales de roca intacta
para su identificaci
ón y clasificaci
ón.
identificación
clasificación.
„
„
Caracter
ísticas de
Características
de resistencia
resistencia y stiffness c
„
„
Potencial de degradaci
ón ; Durabilida
degradación
JAIME SUAREZ DIAZ
„
„
Núcleos o muestras de roca
JAIME SUAREZ DIAZ
Ensayos ííndice
ndice de roca intacta
„ Peso unitario
unitario,, γRR = Pesot/Volumen
Velocidades de ultrasonido
„
„
Resistencia
–
–
–
Indice de carga puntual
Martillo
Martillo de
Martillo suizo
suizo ((Martillo
de Schmidt
Schmidt ))
Resistencia
ón uniaxial
Resistencia aa la
la compresi
compresión
uniaxial
JAIME SUAREZ DIAZ
„
„
Ensayos de ultrasonido
„
„
„
„
„
„
„
„
JAIME SUAREZ DIAZ
„
„
Determinaci
ón de la velocidad
Determinación
velocidad de
de onda de
compresi
ón ((OndaOnda- P) y onda de cortante ((Onda
Onda - S).
compresión
Son ensayos no destructivos
Son rrápidos
ápidos y relativamente baratos
baratos..
Evaluacion de stiffness el
ástica para peque
ñas
elástica
pequeñas
deformaciones unitarias ((deformaciones
deformaciones unitarias <
6 mm/mm)
10--6
Pueden utilizarse para evaluar anisotrop
ía.
anisotropía.
Ensayos de ultrasonido
Vs
JAIME SUAREZ DIAZ
Vp
Ensayo de Compresión Uniaxial
GCTS
Page 8-4
ARA
Ensayo de compresión uniaxial
JAIME SUAREZ DIAZ
Resistencia a la compresión uniaxial
„
„
„
„
„
„
JAIME SUAREZ DIAZ
„
Propiedad índice estandar (qu = σu = σc)
Similar a los ensayos de compresión de muestras de
concreto y al ensayo de compresión inconfinada de
suelos.
ASTM 4543
Núcleos tamaño NQ (d = 47.6 mm)
Relación longitud-ancho: 2 < H/d < 2.5
Carga axial sobre núcleo cilíndrico
σu = Fuerza Max./(πd2/4)
Martillo Suizo ((Martillo
Martillo de Schmidt)
JAIME SUAREZ DIAZ
Indice de carga puntual
„
„
„
„
„
„
„
„
JAIME SUAREZ DIAZ
„
„
Evaluaci
ón rrápida
ápida de la resistencia uniaxial (En
Evaluación
campo o en laboratorio
)
laboratorio)
ASTM D 5731
FFácil
ácil preparaci
ón de
núcleos, pedazos
preparación
de muestras ((núcleos,
de roca
)
roca)
Mide la fuerza (P) para romper la muestra de roca
intacta
Indice de carga puntual : Iss = P/dee22 donde dee =
di
ámetro equivalente
úcleo.
diámetro
equivalente del
del n
núcleo.
Indice de carga puntual
Roctest
JAIME SUAREZ DIAZ
GCTS
Compresión triaxial (ASTM D 2664)
JAIME SUAREZ DIAZ
Marco computarizado
Celda triaxial para rocas
Par
ámetros de deformaci
ón de la roca
Parámetros
deformación
intacta
Modulo el
ástico para compresi
ón Uniaxial y/o Triaxial
elástico
compresión
Resistencia a la tensi
ón (T00) de rocas
tensión
„
„
„
„
Los ensayos de resistecia
ón directa
resistecia aa la
la tensi
tensión
directa (ASTM
(ASTM D
D
2936) son dif
íciles.
difíciles.
Generalmente
étodos indirectos
Generalmente se
se remplazan
remplazan por
por m
métodos
indirectos
((Método
Método Brasilero
) (ASTM
Brasilero)
(ASTM D
D 3967).
3967).
„
„
Relaci
ón longitud
ámetro: 2
Relación
longitud // di
diámetro:
2<
< H/d
H/d <
< 2.5
2.5
„
„
Compresi
ón de
úcleos diametralmente
Compresión
de los
los n
núcleos
diametralmente..
Ensayo Brasilero de resistencia a la tensi
ón
tensión
JAIME SUAREZ DIAZ
Ensayo de
resistencia
directa a la
tensión
(ASTM D
5607)
JAIME SUAREZ DIAZ
Ensayo de corte directo de rocas
(ASTM D 5607)
JAIME SUAREZ DIAZ
Roctest
Durabilidad de materiales de roca
„ Ensayos utilizados :
Abrasión en la máquina de Los Angeles.
„
slake durability
JAIME SUAREZ DIAZ
„
Ensayos de durabilidad Slake
„ Para evaluar lutitas y rocas d
ébiles, las cuales
débiles,
pueden degradarse en el ambiente de servicio
servicio..
„
„
„
„
.
Los fragmentos de roca de peso conocido se
colocan en un tambor rotatorio (ASTM D 4644).
Los materiales se circulan a trav
és de ciclos
través
h
úmedos y secos
húmedos
secos..
Se vuelven a pesar los fragmentos de roca para
determinar el Slake Durability Index (SDI).
JAIME SUAREZ DIAZ
„
„
Slake Durability Test
JAIME SUAREZ DIAZ
RESISTENCIA AL CORTANTE
RESISTENCIA EN LAS DISCONTINUIDADES DE UNA ROCA
RUGOSIDAD DE BARTON
τ = σ ’ TAN ((φ
φ + i)
JRC = Coeficiente de rugosidad de la junta
JAIME SUAREZ DIAZ
i = JRC log RESISTENCIA A LA COMPRESION
ESFUERZO NORMAL EFECTIVO
RELLENO
RELLENO DE
DE LAS
LAS FRACTURAS
FRACTURAS
FACTORES A TENER EN CUENTA:
CUENTA
‰ MINEROLOGIA DEL RELLENO
‰ GRADACION
‰
RUGOSIDAD DE LAS PAREDES
‰RUGOSIDAD
‰
ANCHO
‰ANCHO
‰
FRACTURACION DE LAS PAREDES
‰FRACTURACION
‰
GRADO DE METEORIZACION
‰GRADO
‰
POTENCIAL DE EXPANSION
‰POTENCIAL
JAIME SUAREZ DIAZ
‰ HUMEDAD Y PERMEABILIDAD
‰ MOVIMIENTOS ANTERIORES
VALORES TIPICOS DE PARAMETROS DE RESISTENCIA PARA ROCAS
TIPO DE ROCA
ROCAS ÍGNEAS DURAS:
GRANITO BASALTO
ROCAS METAMÓRFICAS:
CUARCITA, NEISS,
PIZARRAS.
ROCAS SEDIMENTARIAS
DURAS: CALIZA,
DOLOMITA,ARENISCA.
ROCAS SEDIMENTARIAS
BLANDAS: ARENISCA,
LUTITAS, LIMOLITAS
PESO
UNITARIO
SECO
KN/M3
25-30
COHESI
ÓN
(MPA)
35-55
ANGULO
DE
FRICCIÓN
(O)
35-45
25-28
20-40
30-40
23-28
10-30
35-45
17-23
1-20
25-35