3Propiedades Roca-matriz

TEMA 4:
PROPIEDADES DE LA ROCA
MATRIZ
4.1 Introducción
( f
(diferencias
entre “roca
“
matriz”” y “macizo
“
rocoso”)
”)
4.2 Propiedades
p
básicas
4.3 Propiedades geomecánicas
4 4 Ensayos
4.4
E
de
d llaboratorio
b t i
MACIZO ROCOSO
((Tema 5))
ROCA MATRIZ
DISCONTINUIDADES
(Tema 4)
(Tema 5)
Discontinuidades (Sagaró)
Discontinuidades: folicación de pizarras
4.2 Propiedades básicas de la roca matriz
González de Vallejo
Relación entre profundidad – densidad - porosidad
Densidad (kg/m3)
Granito
Gabro
Riolita
Basalto
Arenisca
Lutita
Caliza
Dolomia
Gneiss
Mármol
Cuarcita
Pizarra
Porosidad (%)
2600-2800
3000-3100
2400-2600
2800 2900
2800-2900
2000-2600
2000-2400
2200-2600
2500 2600
2500-2600
2900-3000
2600-2700
2650
2600 2700
2600-2700
0.15-1.5
0.1-0.2
4.0-6.0
0110
0.1-1.0
5.0-25.0
10.0-30.0
5.0-20.0
1050
1.0-5.0
0.5-1.5
0.5-2.0
0.1-0.5
0105
0.1-0.5
Dureza:
Depende de la composición
mineralógica y del grado
Dureza
de alteración
1
 escala de Mohs
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Mineral o Roca
Talco
Característica
Se raya con la uña
Yeso, Mica
Calcita, Caliza, Se raya con una moneda de
Má l Pizarra
Mármol,
Pi
cobre
b
Fluorita
Se raya con un cuchillo de acero
Esquisto, Gneis
Feldespato
Cuarzo, Basalto Raya el vidrio
Topacio
Corindón
Diamante
Permeabilidad o conductividad hidráulica:
Por la existencia de las continuidades se distingue entre:
1.Permeabilidad primaria (de la roca matriz)
2.Permeabilidad secundaria ((macizo rocoso;; discontinuidades))
Q=vA
Q: caudal [m3/s]
v: velocidad [m/s]
A: área [[m2]
v = k  i = k  h/L
k: conductividad hidráulica [m/s]
i: gradiente hidráulico [-]
Q
Q=kAi
Factores importantes:
1.Porosidad (permeabilidad primaria)
2.Tipo de discontinuidad (permeabilidad secundaria)
Durabilidad (alterabilidad):
La durabilidad es la resistencia ante el cambio de las propiedades de la
roca matriz por exfoliación, hidratación, fluencia, disolución, oxidación,
abrasión y otros procesos.
Ensayo de laboratorio: Slake Durability Test
(ensayo de sequedad-humedad-desmoronamiento):
Desgaste – Abrasividad - Rozabilidad:
C f
Coeficiente
de desgaste o abrasividad (F):
( )
F=
Q   m 
100
Q: porcentaje de cuarzo (%)
m : diámetro del grano de cuarzo (cm)
: resistencia a la tracción (kg/cm2).
4.3. Propiedades geomecánicas de la roca matriz
Propiedades
Ensayos
González de Vallejo
Comportamiento tensión-deformación
Ensayo de compresión simple
Deformación recuperable:
Elástica
Deformación permanente
(no recuperable):
Plástica
Viscosa
Módulo de elasticidad o
tensión axial

E
 z
Módulo de Young, E:
deformación axial  z
Fluencia (“creep”):
• Deformación de un material sometido a una tensión durante mucho tiempo.
• Aumento
A
t de
d las
l deformaciones
d f
i
b j tensiones
bajo
t
i
constantes
t t

D
B
C
A
O
tiempo
O – A:
A – B:
B – C:
C – D:
D:
Deformación elástica instantánea
Fluencia primaria o transitoria
(deformaciones diferidas a velocidades de deformación decreciente)
Fluencia secundaria o permanente
(velocidad de deformación constante)
Fluencia terciaria
(velocidad de deformación creciente)
Rotura
Resistencia: conceptos generales
Ensayo
y de compresión
p
simple:
p
Resistencia:
Ensayo de carga puntual
Is 
P
Is : índice de carga puntual
D2
P : carga aplicada
D : diámetro de la probeta
El Martillo Schmidt
S mide
Se
id ell rebote
b t del
d l martillo
till y se
relaciona con la compresión simple
Influencia de la folicación o esquistosidad en rocas metamórficas
Clasificación de las rocas
Clasificación de las rocas a partir del valor de c (diferencia roca – suelo)
González de Vallejo
Clasificación de las rocas a partir de los valores c y E
Deere and Miller (1966):
González de Vallejo
Criterios de rotura para roca matriz
C it i de
Criterio
d Mohr-Coulomb
M h C l
b
 = Si + n tg 
 : resistencia al corte
n : tensión normal
Si : cohesión del material (shear strength intercept)
 : ángulo de fricción interna
Criterio de Hoek y Brown
 1   3  mi c 3   c2
1 y 3: tensiones principales mayor y menor en rotura
: constante ((depende
p
de la matriz rocosa))
mi
c
: resistencia a compresión simple