UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA
Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería en Minas Ayudantía Fundamentos de Geotecnia
Carolina Cortés Martínez Ayudante: Marcelo González Avalos
I%DIC&
Antofagasta ! de "ulio del #$$!
'agina
Introducci(n Introducci(n))))))))) ))))))))))))))))) ))))))))))))))))) ))))))))))))))* )))))* +esistencia a la Compresi(n ,imple)))))))))))))))))&nsayo De .racci(n Indirecta /Método 0rasile1o2))))))))3 Carga 'untual))))))))))))))))))))))))))))))! Dureza de ,c4midt)))))))))))))))))))))))))))5# &nsayo de Corte Directo))))))))))))))))))))))))53 Conclusi(n))))))))))))))))))))))))))))))))56
I%.+7D8CCI7%
2
La mecánica de rocas esta enfoca a la aplicación de los principios de la ingeniería mecánica al diseño de las estructuras de roca generadas por la actividad minera. De esta manera podemos encontrar propiedades índices y parámetros básicos de un macizo rocoso lo que nos permitirá clasicarlos segn sus discontinuidades geológicas que se denen como un plano de debilidad dentro de la roca! a trav"s del cual el material que constituye la roca se vuelve estructuralmente discontinuo y presenta una resistencia a tracción nula o muy pequeña! o menor que la de la roca matriz! a los niveles de tensión generalmente aplicables en la ingeniería. #sí vemos por e$emplo que el %nsayo de &orte Directo tiene como ob$etivo determinar la resistencia al esfuerzo cortante de una muestra que pertenece al parámetro geot"cnico mas citado para clasicar un macizo rocoso! valor que entre otras cosas nos será muy til para el cálculo de la estabilidad de taludes. %stos parámetros en la minería en general pueden incluso llegar a condicionar la selección de la maquinaria tanto de arranque! como de carga y transporte9
'
ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE as prue;as de compresi(n simple son las más comunes ial de la pro;eta y a medida ial como la lateral son registradas9 os resultados son interpretados en un gráfico &sfuerzo? Deformación. Además se de;e se1alar periencia para o;tener resultados confia;les ya
• • • • •
'reparaci(n de Muestras &>tracci(n de .estigos Corte de .estigos 'ulido de Caras Mediciones de rectitud paralelismo e irregularidades
as muestras a ocupar en los ensayos de la;oratorio de;en cumplir con determinadas normas esta;lecidas por diversos organismos o la;oratorios perimentado en este campo9 as normas más usadas y conocidas son
(
esta;lecidas por la A9,9.9M9 /American ,ociety .esting Materials2 y la I9,9+9M9 /International ,ociety of +oc Mec4anics29 &stos re
'ro;eta rectificada y dimensionada:
)
ENSAYO DE TRACCION INDIRECTA (METODO BRASILEÑO) &l ensayo de tracci(n indirecta destaca por ser un método simple y distintivo i;ilidad y o;tener la carga má>ima
σc
σt
σt σc
&>isten dos formas usuales de realizar el ensayo uno es aplicando cargas a>iales so;re la roda=a de roca directamente por medio de una prensa y la otra metodología es insertar la muestra de roca en dos mandí;ulas de acero y aplicar la carga a>ial9 *"todo +,-
*"todo +,2
&l diámetro de la pro;eta no de;e ser inferior a -# mm y el espesor de esta misma de;e ser apro>imadamente el radio de la pro;eta e>istiendo una relaci(n largoBdiámetro como se muestra a continuaci(n: L = 0,25−0,75 D
'ara o;tener los &sfuerzos por tracci(n del disco de roca se de;e calcular como sigue: σt =
2×P π×D×e
Donde: σt
&sfuerzos por .racci(n
P
Carga Eg
D
Diámetro del Disco cm
/
&spesor cm
e
ENSAYO CARGA PUNTUAL &l índice de carga puntual es un indicador de la resistencia o;tenida al someter un espécimen de roca a una carga puntual concentrada creciente aplicada a través de un par de conos truncados 4asta iales9 ,u importancia radica en
&l calculo para o;tener su valor índice esta dado por:
I S=
P D
2
Donde: I S
ndice de Carga puntual no corregido EgBcm #
P
Carga
D
2
Diámetro de la pro;eta cm
0
I S
Corregido por factor de tamaño:
I S=
P De
2
× Ft
Donde: I S
ndice de Carga puntual no corregido EgBcm #
P
Carga
De Ft
2
Diámetro de la pro;eta cm
Correcci(n por tama1o en funci(n del diámetro
Donde el calculo de Ft esta dado para muestras regularizadas y no regularizadas9 Muestra +egularizada Ft =
ϕ √ 5
Muestra %o +egularizada Ft =
Considerando: ϕ
Diámetro de la pro;eta
ϕe
Diámetro &
1
ϕe
√ 5
EJERCICIO N° :
,e realizo un &nsayo de Carga 'untual / I,2 a pro;etas
3!5* HH$$ 3H$$ J!#6 !5#H !!$$ J*3J !5-# J6J6
D&,A++77
!H-# HH!* 3!JH 3$J6 H!JH H33J H*** H#$! !!#H
6#-# 65#H J!JH 3$H3-J6 !J3* !$63
:
'ara 'ro;etas %ormalizadas de H$ milímetros de diámetro podemos recurrir a la +elaci(n iste entre la Carga 'untual /Is2 y la +elaci(n a la Compresi(n ,imple seg@n el método propuesto y sugerido por &90roc4 y "9A Franlin la cual esta;lece por formula lo siguiente: σc = K × I S ( 50)
c
I , /H$2 E
+esistencia a la Compresi(n ,imple
ndice de Carga 'untual &stándar EgBcm # Constante con valor comprendido entre #$ y #H9
'ara efectos de este e=ercicio le daremos a esta constante el valor de #imadamente el valor de la +esistencia a la Compresi(n lo
Considerando lo anterior:
-
I , /H$2 EgBcm#
c EgBcm#
3!5* HH$$ 3H$$ J!#6 !5#H !!$$ J*3J !5-# J6J6 !H-# HH!* 3!JH 3$J6 H!JH H33J H*** H#$! !!#H 6#-# 65#H J!JH 3$H3-J6 !J3* !$63
53*H5# 5*#$$$ 5H3$$$ 5!J!63 56H$$$ #55#$$ 5J3!$! 56H-$! 565-63 #$H$$! 5**66# 53H$$$ 5-H!63 5-5$$$ 5*3$$! 5#J66# 5#-66# #55!$$ ##5!$! #56$$$ 5!6$$$ 5-H#63 5HH-63 #5$*5# 56-*$-
--
G%&'io *+% IS(50) ,-. /C $#500
$#000
"#500
σC "#000
500
0 50
55
60
65
70
75
0
5
IS(50)
E.'u%3o No%4&l
G%&o dl Ci%ulo d Mo1% σ* ,. 2
-2
!0
!5
E.'u%3o Co%+
D34%5# D% 6&7*8D9 &s el más utilizado por su sencillez y ;a=o coste mide la dureza superficial en funci(n del rec4azo de un martillo ligero9 De;e o;tenerse el rec4azo medio de varias determinaciones limpiando y alisando previamente la superficie varias varia;le y por ello en manos ine>pertas conduce a conclusiones err(neas9 &l ensayo se puede realizar en la;oratorio en muestras de diversa geometría o directamente en terreno so;re una superficie lisa de roca y los valores imaci(n de las características geotécnicas de la roca en terreno en forma
-'
sencilla y rápida no re
EJERCICIO N°!:
,e realizo un &nsayo de +e;ote de ,c4midt a colpas de los resultados o;tenidos determine la +esistencia a la Compresi(n ,imple /+9C9,2 Considere L+> #3 grBcc "#todo de Sc$midt "edici%& 'ect(ra)
5 # * H 3 J ! 6 5$ 55 5# 5* 55H 53 5J 5! 56 #$
## #H *5 ** #* #H *3 *3 **3 ** *# *# **# ** *H *3 **#
-(
DESARRO''O:
'ara calcular la dureza de ,c4midt /+2 se de;e resolver la siguiente formula: R=
∑ r × 64 n×Ra
Donde: R
∑r n
Dureza de ,c4midt
,uma de los H$ valores más altos %umero de muestras tomadas /H$2
Ra
Moda de los valores
'asos a seguir: 9?
a ta;la de valores
Descartar el 50 % de los valores más bajos.
entonces nos
"#todo Sc$midt ma) A-to)
"edicio&e)
'ect(ra)
"edici%&
'ect(ra)
5 # * H 3 J ! 6 5$ 55 5# 5* 55H 53 5J 5! 56 #$
## #H *5 ** #* #H *3 *3 **3 ** *# *# **# ** *H *3 **#
J ! 6 5$ 55 553 5J 5! 56
*3 *3 **3 ** *** *H *3 *-
-)
*+,
∑
r = Realizar la Sumatorio de los valores mas altos (50%), obtener la !./ moda de los valores Ra .
∑r
*-J
Ra
*3
0./ Reemplazar en la ormula R=
347 ×64 10 ×36 R=61,6888889
1./ !valuar en la Relaci"n #ue e$iste entre Dureza de Scmidt & la Resistencia a la 'ompresi"n Simple (R.'.S)
log ( σc )=0,0088 × ρ RX × Ra + 1,01
*./ 'alcular el valor de la Resistencia a la 'ompresi"n Simple log ( σc )=0,0088 ×2,6 × 61,6888889 +1,01 log ( σc )=2,42144178 2,42144178
σc =10
σc = 263,901451
-
:;g
ENSAYO CORTE DIRECTO a finalidad de los ensayos de corte es determinar la resistencia de una muestra sometida a fatigas yBo deformaciones isten o e>istirán en terreno producto de la aplicaci(n de una carga9 'ara conocer una de estas resistencias en la;oratorio se usa el aparato de corte directo siendo el más típico una ca=a de secci(n cuadrada o circular dividida 4orizontalmente en dos mitades9 &l ensayo induce la falla a través de un plano determinado9 ,o;re este plano de falla act@an dos esfuerzos: ? 8n esfuerzo normal / σn2 aplicado e>ternamente de;ido a la carga vertical ? 8n esfuerzo cortante /t 2 de;ido a la aplicaci(n de la carga 4orizontal9
,eg@n esta ecuaci(n la resistencia al corte depende de la co4esi(n /Co2 y la fricci(n residual /N+29
-/
Al aplicar la fuerza 4orizontal se van midiendo las deformaciones y con estos valores es posi;le graficar la tensi(n de corte /O2 en funci(n de la deformaci(n /P 2 en el plano de esta tensi(n de corte9 De la gráfica es posi;le tomar el punto má>imo de tensi(n de corte como la resistencia al corte9 os valores de t se llevan a un gráfico en funci(n del esfuerzo normal /σn2 o;teniendo la recta intrínseca donde t va como ordenada y σn como a;scisa9 &l ángulo
EJERCICIO N°0
'ara un macizo rocoso e>plorado a través de colpas se efectuaron &nsayos de +esistencia Fricci(nales y Co4esi(n de este Macizo +ocoso9 Calcule un valor para la Fricci(n +esidual +esultado /n vBs O29
Q+ y la Co de este9 Grafi
2 E)f(er3o Norma45g6cm!7
8 E)f(er3o Corte 45g6cm!7
H5$ H5$ H5$ H5$ H5$ 5$56 5$56 5$56 5$56 5$56 5$56 5H#6 5H#6 5H#6 5H#6 5H#6
*-! -3-H3 -$! H$$ 3*6 36J JHH !5* 6#6 3*6 5$-H 5#56 5*6* 5$-H 5#H3
DESARRO''O:
-0
de
'or regresi(n lineal se o;tienen los valores de Co4esion /Co2 y Fricci(n +esidual /N29
y =mx + b0 bo
m
$*556*56565 $J-#*-H#3-6
Co4esi(n /Co2
Fricci(n /N+2
$*556*56565 *3HJR
rafico E+ v
f>?@ A 2./(? B 2.'4C A 2.01
"0
2
6 $ 0
6
"0
/N
-1
"$
"
"6
C7%C8,I7% %n base a los resultados obtenidos en los e$ercicios podemos mencionar lo siguienteG %l %nsayo de 4esistencia a la compresión simple tiene como ob$etivo obtener rápidamente un valor apro?imado de 4.& de los suelos que tienen suciente coHesión para ser sometidos a dicHo ensayo >rocas@. %?isten a su vez factores que afectan los resultadosG
•
•
&aras planas y paralelas de las probetas 9amaño de la probeta
•
Iorma de la probeta
•
&ontenido de Humedad
•
Iricción entre probeta y soportes
•
Jelocidad de carga
%l %nsayo de &arga puntual! es una Herramienta que nos permite correlacionarla con otros parámetros como la resistencia a la compresión simple! sus valores son ables para valores comprendidos entre '*pa a - *pa.
2
%nsayo de &orte Directo se determina al evaluar el esfuerzo de corte que es necesario aplicar para que las supercies que dene el plano de discontinuidad deslicen una respecto a la otra.
2-
