UNIVERSIDAD PRIVADA PRIVADA DE TACNA TACNA ESCUELA DE POST GRADO
MECANICA D DE R ROCAS
Dante Morales Cabrera
MAESTRIA E EN IINGENIERIA C CIVIL MENCION E EN G GEOTECNIA
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UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA ESCUELA DE POST GRADO
MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL MENCION EN GEOTECNIA 2003
Colaboradores: ALFARO ALEJO, Roberto ARIZABAL RAMIREZ, Juan Manuel ARO FLORES, Wilfredo Germán CAMARGO NAJAR, Cesar Guillermo CARI CHECA, Wilfredo COLQUEHUANCA BORDA, Edy CONDORI QUISPE, Miriam Marilú CHURA MAMANI, Eleuterio GOMEZ BLANCO, William GUERRA RAMOS, Cesar Edwin HUAMAN MEZA, Víctor Julio HUARACALLO ROJAS, Juan Francisco HUILAHUAÑA MAMANI, Martín Nolberto
JARA VEGA, Felipe Santiago MADERA TERAN, Ronald MAMANI MAMANI, Fausto Ponciano MAMANI VILCAPAZA, Juan Carlos MARCA HUANCA, Percy Ulises ORDÓÑEZ HUARACHA, Juan Alberto PILARES HUALPA, Isidro Alberto QUISPE MAMANI, Odelon ROMERO LA TORRE, Miguel Emiliano SEMPERTEGUI ALMONTE, Doris Isabel SUPO PACORI, Wilfredo David VIAMONTE CALLA, Oscar Vicente ZEGARRA BUTRON, Alfredo Teófilo
Libro:
“MECANICA D DE R ROCAS” Edición y Diagramación : Roberto Alfaro Alejo
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iv
Prologo
Cuando me invitan a dar un curso de Mecánica de Rocas a la escuela de Post Grado de Ingeniería Civil con mención en Geotecnia en Juliaca a través de la Universidad Privada de Tacna y la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez; sentí que era un deber publicar algunos apuntes de Mecánica de Rocas. Con el entusiasmo de los ingenieros miembros de esta promoción se ha realizado el esfuerzo de hacer un compendio de las experiencias y fundamentos de tan importante ciencia como es la Mecánica de Rocas. Comprende desde la introducción a la Mecánica de Rocas, su aplicación en diferentes obras civiles, mineras y otros, geología estructural, esfuerzos y deformaciones, y la parte de Mecánica de Rocas Experimental. Es importante señalar que parte del contenido se ha tomado del curso de Mecánica de Rocas del Dr. Milton Tapia de la Universidad de Antofagasta (Chile), el Msc Dante Manzanares Cáceres egresado del Colorado School of Mines en los Estados Unidos y del mío propio, cuya maestría en este campo lo hice en la Universidad Nacional de Ingeniería y la experiencia de aplicación de Mecánica de Rocas en las minas de Chuquicamata (Chile) y Toquepala (Perú). Agradezco el entusiasmo puesto por estos profesionales que desde distintos lugares de sus trabajos compartieron conmigo una enseñanza de Mecánica de Rocas. Este libro es una contribución a las nuevas generaciones y espero que sea el inicio de mayores esfuerzos. Juliaca, Diciembre 2002
Msc. Dante Morales Cabrera
v
Despertad
Al ver a este grupo entusiasta en la tierra de los vientos con ansias de aprender con energía para estudiar, digo que vale la pena la distancia recorrida al cruzar las alturas, con el ánimo de compartir conocimientos en beneficio del país. Porque estos pioneros de Mecánica de Rocas avanzarán como un torrente, para un futuro mejor. Y la semilla sembrada irradiará como pólvora la antorcha del saber y la ciencia. Me llevo en mi corazón la alegría de conocerlos y siento que en el futuro mas allá del tiempo juntos cosecharemos el desarrollo del país.
Juliaca, 08 Diciembre 2002 A las 3:35 am Al despertar de un sueño.
Msc. Dante Morales Cabrera
vi
Tabla de Contenido Prologo Tabla de Contenido v
iii
1.
INTRODUCCION A LA MECANICA DE ROCAS
1
1.1 1.1.1 1.1.2 1.2 1.3 1.4
GENERALIDADES. Breve Historia. APLICACIONES DE LA MECANICA DE ROCAS CIENCIAS BASICAS E INTERRELACION CON LA MECÁNICA DE ROCAS. CONCEPTUACION BASICA DEL MACIZO ROCOSO.
1 1 3 4 4 5
2.
DESCRIPCION EN MECANICA DE ROCAS
7
2.1 2.2
GENERALIDADES ROCA INTACTA
7 7
2.2.1
Nombre de la roca
7
2.2.2
Características físicas.
7
2.2.3
Característica mecánicas.
12
2.3
DISCONTINUIDADES
26
2.3.1
Generalidades
26
2.3.2
Orientación
27
2.3.3
Espaciamiento (S)
27
2.3.4
Persistencia
27
2.3.5
Rugosidad
27
2.3.6
Resistencia de las paredes
27
2.3.7
Abertura (e)
27
2.3.8
Relleno
27
2.4
MACIZO ROCOSO
28
2.4.1
Generalidades
28
2.4.2
Tamaño del Bloque
28
2.4.3
Indice de Calidad de la Roca (RQD: Rock Quality Designation)
28
2.4.4
Numero de Familias
30
2.4.5
Cantidad volumétrica de discontinuidades (JV)
30
2.4.6
Forma del bloque
31
2.4.7
Ensayos en Discontinuidades
36
2.4.8
Levantamiento de las Características de las Discontinuidades.
37
2.5
CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS
43
2.5.1
Idea de Clasificaciones Geomecánicas
43
2.5.2
Barton, Lien y Lunde (1974), Sistema Q
44
2.5.3
Bienawski ( 1974), Sistema RMR
51
Definiciones de la Mecánica de Rocas .
vii
2.5.4
Otras clasificaciones Geomecánicas en la Historia (Evolución)
60
3.
RESISTENCIA DE LAS ROCAS
68
3.1
ROCA INTACTA
72
3.1.1
Propiedades Básicas
72
3.1.2
Definiciones
73
3.1.3
Elasticidad
73
3.1.4
Plasticidad
79
3.1.5
Viscosidad (Creep)
80
3.1.6
Resistencia y Ruptura
80
3.1.7
Teorías de Ruptura
85
3.1.8
Comportamiento Tensión - Deformación
88
3.2
DISCONTINUIDADES
95
3.2.1
Generalidades
95
3.2.2
Modelos para la Resistencia al Corte de Discontinuidades
95
3.2.3
Ecuación de Patton (1966)
96
3.2.4
Modelo de Barton (1976)
97
3.3
MACIZO ROCOSO
101
3.3.1
Generalidades
101
3.3.2
Bieniawski (1974)
103
3.3.3
Criterio Original de Hoek y Brown (1980)
103
3.3.4
Evolución del Criterio de Hoek y Brown
109
3.3.5
El ¨Geological Strengh Index¨ (GSI)
111
3.3.6
Criterio de Generalizado de ruptura Hoek y Brown (2002)
114
4.
TENSIONES INICIALES EN ROCA Y SU MEDIDA
113
4.1
GENERALIDADES
117
4.1.1
Propiedades Básicas
117
4.2
INFLUENCIA DE LAS TENSIONES INICIALES
117
4.2.1
Tensiones Gravitacionales
117
4.2.2
Tensiones residuales resultantes de la denudación
122
4.2.3
El efecto de la topografía
122
4.2.4
Tensiones tectónicas.
124
4.3
ESTIMADO DE LAS TENSIONES INICIALES
126
4.3.1
Tensiones verticales
126
4.3.2
Tensiones horizontales
126
4.3.3
Dirección de las tensiones horizontales
130
4.4
METODOS DE MEDIDAS DE TENSIONES
134
4.4.1
Generalidades
134
4.4.2
Métodos Instrumentales
134
4.4.3
Métodos Estructurales
137
viii
5.
DEFORMABILIDAD
141
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
GENERALIDADES COMPORTAMIENTO ELÁSTICO Y NO ELÁSTICO MODULO DE ELASTICIDAD (E) DE LAS ROCAS ROCA SANA DISCONTINUIDAD:
145 146 146 147 150
5.5.1
Rigidez Normal (kn)
151
5.5.2
Rigidez Tangencial (ks)
151
5.6
MACIZO ROCOSO
152
6.
DEFORMABILIDAD EXPERIMENTAL DE LAS ROCAS
152
6.1
INTRODUCCION
156
6.1.1
Problemas presentes en excavaciones
158
6.2 6.3
MEDIDA DE PROPIEDADES DE DEFORMABILIDAD POR ENSAYOS 162 MEDIDA DE PROPIEDADES DE DEFORMABILIDAD POR PRUEBAS ESTATICAS 162
6.3.1
Prueba de compresión en laboratorio
162
6.3.2
Prueba de carga con placa (“Plate-Bearing Test”)
166
6.3.3
Prueba de “Borehole” y Galerías
167
6.3.4
Pruebas de gatos planos (“flat jack tests”)
168
6.4
MEDIDAS DINAMICAS
168
7.
HIDRAULICA SUBTERRANEA
170
7.1 7.2
EL AGUA EN EL SUBSUELO FORMACIONES GEOLÓGICAS
170 172
7.2.1
Tipos de acuíferos de acuerdo al medio
174
7.2.2
Acuíferos según circunstancias hidráulicas y estructurales
175
7.3
EL MEDIO
175
7.3.1
Porosidad
176
7.3.2
Permeabilidad
179
7.4
FLUJO DE AGUA
189
7.4.1
Similitud de Flujos
189
7.4.2
Aplicación de la ley de Darcy
189
7.4.3
Generalización de la ley de Darcy
191
ix
LISTA DE TABLAS Tabla 2-1: Valores de densidades de rocas y minerales ..................................................................... 10 Tabla 2-2: Fórmulas de correlación de los índices físicos, JBN - PMA ............................................... 14 Tabla 2-3: Valores típicos Indice de Carga Puntual............................................................................. 15 Tabla 2-4: Gamble’s Slake Durability Classification............................................................................. 21 Tabla 2-5: Indices de descripción de la roca intacta ............................................................................ 22 Tabla 2-6: Clasificación por la resistencia a la compresión simple...................................................... 24 Tabla 2-7: Resistencia a la compresión simple de Rocas mas comunes............................................ 24 Tabla 2-8: Valores de RQD .................................................................................................................. 29 Tabla 2-9: Relación del número de discontinuidades con el Tamaño del bloque, Jv.......................... 31 Tabla 2-10: Velocidad longitudinal de Minerales (IRSM, 1981).......................................................... 32 Tabla 2-11: Velocidad longitudinal de Minerales ................................................................................. 33 Tabla 2-12: Valores Tipicos Vl* para rocas.......................................................................................... 34 Tabla 2-13: Indices de descripción del macizo rocoso ........................................................................ 34 Tabla 2-14: Medición de características geométricas de discontinuidades......................................... 39 Tabla 2-15: Hoja de ingreso para Clasificación de Macizos Rocosos ................................................. 40 Tabla 2-15: Clasificación de los parámetros individuales empleados en el índice de calidad de túneles Q ............................................................................................................................................................ 45 Tabla 2-16: Clasificación de Barton de los macizos rocosos, índice de calidad Q.............................. 48 Tabla 2-17: Valores del índice ESR de la clasificación Q.................................................................... 49 Tabla 2-19: Comparación de los criterios de Semejanza .................................................................... 51 Tabla 2-20: Clasificación geomecánica RMR (Bienawski, 1989)......................................................... 53 Tabla 2-21: Orientativo para la excavación y sostenimiento a partir del RMR (1989)......................... 56 Tabla 2-22: El efecto del rumbo y el buzamiento de las discontinuidades en los túneles................... 57 Tabla 2-23: Ejemplo de Clasificación geomecánica del macizo rocoso en una galería exploratoria.. 59 Tabla 2-24: Clasificación de Terzagui para carga de roca en túneles con soporte de marcos de Acero ............................................................................................................................................................... 61 Tabla 2-25: Cuadro de Clasificación de Rabcewicz (1957) ................................................................. 63 Tabla 2-26: Cuadro de Clasificación de Lauffer................................................................................... 64 Tabla 2-27: Cuadro de Clasificación de Deere .................................................................................... 65 Tabla 2-28: Cuadro de Clasificacion de M.R. para construcción de túneles ....................................... 66 Tabla 2-29: Cuadro de Clases de terreno (AFTESS) .......................................................................... 70 Tabla 3-1: Algunas propiedades elásticas para algunas rocas............................................................ 75 Tabla 3-2: Ángulos de fricción básica .................................................................................................. 99 Tabla 3-3: Valores para la fórmula de Bienawski............................................................................... 103 Tabla 3-4: Valores de mi .................................................................................................................... 106 Tabla 3-5: Valores aproximados para c y φ del macizo rocoso según su calidad ............................. 113 Tabla 4-1: Relaciones de esfuerzos................................................................................................... 120 Tabla 4-2: Algunas propiedades elásticas para algunas rocas.......................................................... 140 Tabla 5-1: Valores de rigidez tangencial en discontinuidades 152 Tabla 6-1: Aberturas y modos de ruptura........................................................................................... 158 Tabla 6-2: Relación de Modulus E/qu and Poisson´s Ratio for the rock Specimens..................... 163 Tabla 7-1: Formaciones geológicas frente al agua............................................................................ 172 Tabla 7-2: Porosidades totales y efectivas de diversos materiales (Custodio y Llamas, 1976)........ 177 Tabla 7-3: Coeficientes de permeabilidad para típicas rocas y suelos.............................................. 181
x
LISTA DE FIGURAS Figura 1-1: Aplicaciones de la Mecánica de Rocas. ............................................................................... 4 Figura 1-2: Comprensión Geomecánica ................................................................................................. 6 Figura 2-1: Relación de la densidad con varias propiedades................................................................. 9 Figura 2-2: Relación de la porosidad y profundidad debajo de la superficie ........................................ 11 Figura 2-3: Relación de la porosidad y Resistencia a la compresión Uniaxial ..................................... 11 Figura 2-4: Relación índice de poros – velocidad sismica.................................................................... 12 Figura 2-5: Relación índice de poros – resistencia a la compresión y a la tracción de granito............ 12 Figura 2-6: Denominación de rocas y criterio de prueba “gruesa” para estimación de resistencia de la roca intacta en el campo. (Modificado de ISRM, 1981; Kirsten, 1982)................................................. 12 Figura 2-7: Prueba de carga puntual..................................................................................................... 13 Figura 2-8: Modos típicos de ruptura para validar o invalidar la prueba............................................... 15 Figura 2-9: Correlaciones del ensayo de carga puntual ....................................................................... 16 Figura 2-10: Clasificación de la roca a partir ensayo de carga puntual................................................ 16 Figura 2-11: Probadores de Dureza por Indentation; Izquierda: Knoop indenter, Derecha: Vickers pyramid Indenter.................................................................................................................................... 17 Figura 2-12: Esclerómetro Shore .......................................................................................................... 18 Figura 2-13: Schmidt hammer test........................................................................................................ 18 Figura 2-14: Cambiar de diferentes escalas de dureza para minerales y metales;.............................. 18 Figura 2-15: Relación entre dureza Shore (sh) e R.C.S. ...................................................................... 19 Figura 2-16: Dureza de Esclerometro Shore o R.C.S. para texturas diferentes de rocas.................... 19 Figura 2-17: Relación entre R.C.S. e indice de resistencia a carga puntual. ....................................... 19 Figura 2-18: Valores pronosticados versus medidos de R.C.S. ........................................................... 19 Figura 2-19: Cell and specimen assembly for swelling tests ................................................................ 19 Figura 2-20: Sonic velocity test ............................................................................................................. 19 Figura 2-21: Critical dimensions of slake-durability test equipment...................................................... 21 Figura 2-22: Influence of the number of slaking cycles on slake-durability........................................... 21 Figura 2-23: A suggested durability-plasticity classification.................................................................. 22 Figura 2-24: Esquema de las propiedades geometricas de las discontinuidades................................ 26 Figura 2-25: Procedimiento de medición y cálculo del RQD (de Hoek 2000)....................................... 29 Figura 2-26: Visualización del número de familias mediante diagrama de bloques............................. 30 Figura 2-27: Formas de Bloques rocosos ............................................................................................. 32 Figura 2-28: Clasificación por fisuramiento en especimenes de roca .................................................. 33 Figura 2-29: The “classical” view of the relationships of joints to fold geometry. Joint surfaces stippled, bedding planes unstipped. J1cross joints (Q), J2 longitudinal joints (S), J 3 and J 4 diagonal joints. ..... 35 Figura 2-30: The cut effect and the frequency of joints exposed on differently faces x, y and z. ......... 35 Figura 2-31: Schematic block diagram of the types of fracture surfaces seen in the Holderbank quarry ............................................................................................................................................................... 35 Figura 2-32: Tilt Test en discontinuidades ............................................................................................ 36 Figura 2-33: Afloramiento rocoso mostrando longitudes de fractura y terminate ................................. 36 Figura 2-34: Discontinuidades intersectando un scanline sobre una cara planar ................................ 37 Figura 2-35: Espaciamientos de discontinuidades en registro lineal .................................................... 38 Figura 2-36: Numero de Discontinuidades Intersectadas (N) en registro lineal ................................... 38 Figura 2-37: Discontinuidades interceptando una pared vertical de roca............................................. 39 Figura 2-38: Mapeo geológico – geotécnico, piso Galería de Desvío .................................................. 42 xi
Figura 2-39: Selección del sostenimiento para excavaciones subterráneas en base al Indice Q. ....... 50 Figura 2-40: Correlación entre la calidad de roca, a velocidad de onda sismica y el modulo de deformación de los macizos rocosos .................................................................................................... 50 Figura 2-41: Longitud de pase y tiempos de estabilidad sin soporte (Bienawski, 1989)...................... 55 Figura 2-42: Influencia del rumbo de la excavación sobre la formación de cuñas inestables en roca que contenga discontinuidades estructurales importantes ................................................................... 57 Figura 2-43: Diagrama simplificado que representa el movimiento de roca suelta hacia un túnel y la transferencia de la carga a la roca circundante(según Terzagui)......................................................... 60 Figura 2-43: Estab. De mac. Durante a abert. De tuneis. Laufer.......................................................... 64 Figura 2-45: Correlacion entre el RQD e a classif de Terzagui ............................................................ 65 Figura 2-46: Propos do uso do RQD para a escalha do sistema de suporte MERRIT. ....................... 67 Figura 2-47: Roteiro para esclha do suporte de tunel con 7.5 m de diametro (WICKHMAN et al ) ..... 69 Figura 3-1: Modelos Idealizados de Tensión Deformación................................................................... 72 Figura 3-2: Formas de Modulo de Elasticidad....................................................................................... 74 Figura 3-3: Paso del dominio ruptil al dúctil .......................................................................................... 79 Figura 3-4: El aumento de los factores indicados hacen desaparecer el campo elástico.................... 80 Figura 3-5: Variación de la tensión normal (σ α / σ ) y de corte (τ α / τ ) con el ángulo del plano (
)
α
en cuerpo de prueba cilíndrico.............................................................................................................. 82 Figura 3-6: El polo en el circulo de Mohr............................................................................................... 85 Figura 3-7: Curva tensión – deformación de un cuerpo elástico, plástico: ........................................... 88 Figura 3-8: Curvas de materiales plasticos........................................................................................... 89 Figura 3-9: Compresión hidrostatica ..................................................................................................... 90 Figura 3-10: Curvas mostrando la influencia de en la deformación de una dolomita.......................... 90 Figura 3-11: Situación de los dominios frágil y dúctil en los ensayos de compresión en función de la temperatura, efectuados en calizas. ..................................................................................................... 91 Figura 3-12: Curvas Tensión – deformación a diferentes temperaturas, para una caliza ( σ 3 =400 bares)..................................................................................................................................................... 91 Figura 3-13: Curvas que muestran los dominios de estabilidad de una serie de rocas en función de , es decir de la profundidad. .................................................................................................................... 92 Figura 3-14: Curvas Tensión – deformación correspondiente a ensayos de compresión efectuados en presencia de cantidades variables de agua en un mármol. ( σ 3 =5000 bar, T° = 300°) según GRIGGS. ............................................................................................................................................................... 93 Figura 3-15: Esquema mostrando como el aumento de presión de los fluidos de impregnación puede provocar la ruptura por desplazamiento del círculo de Mohr (según Hubbert y Ruby). ....................... 93 Figura 3-16: Curvas mostrando la variación del pico de resistencia en función de la inclinación de la esquistosidad de una muestra de esquisto sometida a una compresión. Según Donath. ................... 94 Figura 3-17: Efecto del tamaño en la resistencia.................................................................................. 95 Figura 3-18: envoltoria bilinear de la resistencia de pico obtenida en ensayos de corte directo.......... 97 Figura 3-19: Típicos perfiles de discontinuidades y valores de JRC asociados (de Barton y Choubey, 1977).................................................................................................................................................... 100 Figura 3-20: Comportamiento del esfuerzo cortante en macizos rocosos.......................................... 102 Figura 3-21: Influencia de la escala en la selección de un apropiado mecanismo de falla y criterio de yield para una masa discontinua (según Hoek 2000) ......................................................................... 109 Figura 3-22: Criterio de rotura generalizado de Hoek y Brown........................................................... 111
xii
Figura 3-23: Obtención de la cohesión y angulo de rozamiento interno equivalente del macizo rocoso según el criterio de rotura generalizado de Hoek y Brown ................................................................. 112 Figura 3-24: Estimación del GSI basado en descripciones geológicas.............................................. 113 Figura 3-25: Estimación del GSI basado en descripciones geológicas, 2002.................................... 115 Figura 3-26: Estimación del factor D, 2002......................................................................................... 116 Figura 4-1: Tensiones en un túnel...................................................................................................... 118 Figura 4-2: Influencia de la dirección de las tensiones en la práctica................................................ 119 Figura 4-3: Tensiones tangenciales y tensiones de campo............................................................... 120 Figura 4-4: Curvas de consolidación.................................................................................................. 121 Figura 4-5: Efecto de la topografía en las tensiones........................................................................... 123 Figura 4-6: Efecto de la geología ........................................................................................................ 124 Figura 4-7: Esfuerzos relacionados a la morfología superficial .......................................................... 126 Figura 4-8: Tensiones actuantes en un perfil de terreno .................................................................... 126 Figura 4-9: Direcciones principales de deformación........................................................................... 130 Figura 4-10: Modelos clásicos de ruptura/fallamiento......................................................................... 132 Figura 4-11: Hydrofracture stress determination................................................................................. 135 Figura 4-12: The flat jack test.............................................................................................................. 135 Figura 4-13: Técnica para medir el esfuerzo in situ............................................................................ 136 Figura 4-14: The overcoring method, using the bureau of mines gage .............................................. 136 Figura 4-15: USBM gauge installation and measuring sequence....................................................... 137 Figura 4-16: Types of map record of the same base data .................................................................. 139 Figura 4-17: Definición del plano M..................................................................................................... 141 Figura 4-18: Ejemplo de determinación de una dirección principal a partir de fallas. ........................ 141 Figura 4-19: Mapa de mina de Jacupiranga con indicaciones de sectores de levantamiento estructural............................................................................................................................................ 142 Figura 4-20: Mapa de fallas mayores.................................................................................................. 142 Figura 4-21: Estereogramas de discontinuidades por sector (a). ....................................................... 143 Figura 4-22: Estereogramas de discontinuidades por sector (b)........................................................ 143 Figura 4-23: Estereogramas de estrías de atrito................................................................................. 144 Figura 4-24: Estereograma de planos de movimiento. As gurlandas de terminam os tres eixos cinematicos x,y,z ou dinamicos σ1, σ2, σ3 ......................................................................................... 144 Figura 4-25: (a) Estereograma de polos de planos de movimiento. (b) de Indicao dos eixos de esforcos segundo a tecnica de arthaud. (c) e segundo a tecnica do diedros rectos.......................... 144 Figura 4-26: Comparacao dos eixos σ1, σ2, σ3 deduzidos com indicados pelo ipt (1984) ................. 144 Figura 5-1: Roca de fundación de una presa..................................................................................... 145 Figura 5-2: Aspecto del Tensor deformación ..................................................................................... 146 Figura 5-3: Rigidez normal en discontinuidades ................................................................................ 151 Figura 5-4: Rigidez tangencial en discontinuidades........................................................................... 151 Figura 5-5: Esquema de un macizo rocoso para el calculo de constantes elásticas ........................ 153 Figura 6-1: Curva esfuerzo-deformación en un macizo rocoso ......................................................... 156 Figura 6-2: Escala de las actividades ingenieriles ............................................................................ 157 Figura 6-3: La profundidad de las actividades ingenieriles................................................................ 157 Figura 6-4: Excavación en túneles poco profundos........................................................................... 159 Figura 6-5: Excavación en minas profundas...................................................................................... 160 Figura 6-6: Excavación en pozos profundos...................................................................................... 161
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Figura 6-7: Determinación del modulo de deformación permanente M, de datos de cargas cíclicas en una prueba de compresión.................................................................................................................. 163 Figura 6-8: Curva de esfuerzo deformación en aplicación de cargas cíclicas prueba de compresión ............................................................................................................................................................. 164 Figura 6-9: Resultados de pruebas de compresión en laboratorio.................................................... 165 Figura 6-10: Configuración de la prueba de Carga con placa (a) en una galería (b) en la superficie166 Figura 6-11: Esquema para presurizar el interior de un espacio cilíndrico........................................ 167 Figura 6-12: Prueba de gato plano, con un slot obtenido por drilling overlapping holes. .................. 168 Figura 6-13: Esquema para la determinación del modulo dinámico (a)Método de velocidad pulso en el laboratorio (b) Medición de la velocidad en el campo ..................................................................... 169 Figura 7-1: Cantidad de agua en el suelo y la roca. ......................................................................... 170 Figura 7-2: Origen de las Fuentes de Agua (según DeWiest, 1966)................................................ 171 Figura 7-3: Distribución de sedimentos en un terreno glaciated (según Fetter, 2001)..................... 172 Figura 7-4: Estratigrafía del área del gran cañon (USA)................................................................... 173 Figura 7-5: Concentración de aguas subterráneas a lo largo de zonas de concentración de fracturas en rocas carbonatadas........................................................................................................................ 173 Figura 7-6: Efectos de la densidad de fisuras y orientación sobre el desarrollo de cavernas.......... 174 Figura 7-7: Diferentes formas de porosidad/vacío asociadas a materiales (suelo/roca)................... 175 Figura 7-8: Material poroso mostrando sus elementos...................................................................... 178 Figura 7-9: Tipos de porosidad y modos de observación .................................................................. 178 Figura 7-10: Categoría geométrica de poros ..................................................................................... 179 Figura 7-11: Definición de la permeabilidad en términos de la ley de Darcy...................................... 179 Figura 7-12: Influencia de la abertura e de las discontinuidades y del espaciado en el coeficiente de permeabilidad para una familia de discontinuidades planas paralelas............................................... 184 Figura 7-13: Idealised representation of two orthogonal joint system in a rock mass. The spacing of both sets is 1 joint per meter. The joint opening e1 of set 1 is 0.10 cm and for set 2 is e2 =0.02 cm. It is assumed that there is no cross flow from one joint set to the other.................................................... 184 Figura 7-14: Esquema de permeametro “Ruska”............................................................................... 185 Figura 7-15: Esquema de permeametro universal “Ruska” ............................................................... 185 Figura 7-16: Permeametros de core y fracture (a) permeametro longitudinal; (b) permeametro pulso ............................................................................................................................................................. 186 Figura 7-17: Pumping test en regulary jointed rock. The borehole es drilled at right angles to the joint set in which the permeability is to measured....................................................................................... 187 Figura 7-18: Section through the end of a packer for sealing the bottom end of a pumping test cavity. The upper packer end has additional fittings for pressure inlet and piezometer................................. 187 Figura 7-19: Details of falling head y constant head tests for permeabilidad measurement in soil and rocks masses with factors for borehole end conditions....................................................................... 188 Figura 7-20: Regimen de flujo ............................................................................................................ 190 Figura 7-21: Comparaciones de flujo de acuerdo a poros................................................................. 190
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