Propiedades Mecánicas y Comportamiento Elástico de las Rocas en Geotecnia

Resistencia a la Tracción

La roca y el concreto muestran una muy baja resistencia a la tracción, situándose usualmente en un orden de magnitud menor a la Resistencia a la Compresión Simple (RCS).

• Las discontinuidades prácticamente no tienen resistencia a la tracción.
• Las zonas que serán sometidas a tracción al realizarse una excavación generarán inestabilidad debido al proceso de desconfinamiento.

Esfuerzos Activos

En el estudio de los esfuerzos activos se considera lo siguiente:

Fracturamiento de la roca

• El campo de esfuerzos en minería es predominantemente compresivo, a diferencia de otros materiales cuyo comportamiento está más relacionado con la tracción.
• La compresión, en conjunto con las microfracturas, genera zonas de alto cizalle (corte).
• El comportamiento es altamente sensible al confinamiento.
• Se produce fallamiento por cizalle o corte.

Efecto Escala

• Entre más grande es el testigo, mayor fracturamiento presenta.
• Se debe considerar la naturaleza discontinua del macizo rocoso.
• La resistencia y las propiedades de deformación del macizo rocoso dependen directamente de las propiedades de la roca intacta y de sus discontinuidades.

1. La perforación depende de la roca intacta.
2. La excavación de un tramo depende del comportamiento del macizo...
3. El comportamiento del pilar depende de...

Meteorización

1. Consiste en la alteración física o química de la superficie de la roca al entrar en contacto con gases o soluciones.
2. Este proceso reduce la calidad de la roca y disminuye su coeficiente de fricción.

Interpretación de la Gráfica

A partir de la gráfica se concluye lo siguiente:

• La roca refleja un comportamiento frágil.
• Este comportamiento frágil se caracteriza por un criterio de rotura residual muy inferior al valor peak (máxima resistencia) y presenta una transición brusca (sin deformaciones plásticas significativas).
• Es un comportamiento típico de las rocas duras con alta resistencia y deformación elástica.

Definiciones Fundamentales

Esfuerzo

Es la fuerza que se ejerce por unidad de superficie. Es la expresión técnica utilizada en geología para referirse a la intensidad de las fuerzas internas.

Esfuerzo de Confinamiento

Es el esfuerzo derivado del peso de las rocas suprayacentes, el cual actúa uniformemente en todas las direcciones.

Teoría Elástica

Elasticidad

Es la relación entre el esfuerzo y la deformación. Si un cuerpo es sometido a esfuerzos, la deformación resultante ocurrirá en la dirección del esfuerzo y será directamente proporcional a este.

Homogeneidad

Se refiere a que el material del cuerpo está uniformemente distribuido, lo que implica que las propiedades elásticas son iguales en cualquier punto del material.

Anisotropía e Isotropía

En un material isótropo, las propiedades elásticas son iguales en todas las direcciones.

Elasticidad Perfecta

Propiedad por la cual, después de aplicado y retirado un esfuerzo, el tamaño y la forma del material vuelven a su estado original.