Elaborado por :

JAIME SUAREZ DIAZ

BUCARAMANGA - COLOMBIA

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JAIME SUAREZ DIAZ JAIME SUAREZ DIAZ

BUCARAMANGA BUCARAMANGA -- COLOMBIACOLOMBIA

ENSAYOS EN ROCASENSAYOS EN ROCASENSAYOS EN ROCAS

Por qué ensayar las rocas ?PorPor ququéé ensayarensayar laslas rocasrocas ??

Las rocas son materiales muy duros y se requiere conocer su competencia para poder hacer uso de esa competencia.Las rocas son materiales muy duros y se requiere conocer su Las rocas son materiales muy duros y se requiere conocer su competencia para poder hacer uso de esa competencia.competencia para poder hacer uso de esa competencia.

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Ensayo de rocas en el laboratorioEnsayoEnsayo de de rocasrocas en el en el laboratoriolaboratorio

Ensayos índice de los materiales de roca intactapara su identificación y clasificación.

Características de resistencia y stiffness c

Potencial de degradación ; Durabilida

EnsayosEnsayos ííndicendice de de loslos materialesmateriales de de rocaroca intactaintactaparapara susu identificaciidentificacióónn y y clasificaciclasificacióónn..

CaracterCaracteríísticassticas de de resistenciaresistencia y stiffnessy stiffness c c

PotencialPotencial de de degradacidegradacióónn ; ; DurabilidaDurabilida

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NNúúcleoscleos o o muestrasmuestras de de rocaroca

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Ensayos índice de roca intactaEnsayosEnsayos ííndicendice de de rocaroca intactaintacta

Peso unitario, γR = Pesot/Volumen

Velocidades de ultrasonido

Resistencia– Indice de carga puntual– Martillo suizo (Martillo de Schmidt )– Resistencia a la compresión uniaxial

Peso Peso unitariounitario, , γγRR = = Pesot/VolumenPesot/Volumen

VelocidadesVelocidades de de ultrasonidoultrasonido

ResistenciaResistencia–– IndiceIndice de de cargacarga puntualpuntual–– MartilloMartillo suizosuizo ((MartilloMartillo de Schmidt )de Schmidt )–– ResistenciaResistencia a la a la compresicompresióónn uniaxialuniaxial

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Ensayos de ultrasonidoEnsayosEnsayos de de ultrasonidoultrasonido

Determinación de la velocidad de onda de compresión (Onda- P) y onda de cortante (Onda - S). Son ensayos no destructivosSon rápidos y relativamente baratos.Evaluacion de stiffness elástica para pequeñas

deformaciones unitarias (deformaciones unitarias < 10-6 mm/mm)Pueden utilizarse para evaluar anisotropía.

DeterminaciDeterminacióónn de la de la velocidadvelocidad de de ondaonda de de compresicompresióónn ((OndaOnda-- P) y P) y ondaonda de de cortantecortante ((OndaOnda -- S). S). Son Son ensayosensayos no no destructivosdestructivosSon Son rráápidospidos y y relativamenterelativamente baratosbaratos..EvaluacionEvaluacion dede stiffnessstiffness eleláásticastica parapara pequepequeññasas

deformacionesdeformaciones unitariasunitarias ((deformacionesdeformaciones unitariasunitarias < < 1010--66 mm/mm)mm/mm)PuedenPueden utilizarseutilizarse parapara evaluarevaluar anisotropanisotropííaa..

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EnsayosEnsayos de de ultrasonidoultrasonido

Vp

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EnsayoEnsayo de de CompresiCompresióónn UniaxialUniaxial

GCTS ARA

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EnsayoEnsayo de de compresicompresióónn uniaxialuniaxialJA

IME SU

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EZ DIA

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ResistenciaResistencia a la a la compresicompresióónn uniaxialuniaxial

PropiedadPropiedad ííndicendice estandarestandar ((qquu == σσuu = = σσcc))Similar a Similar a loslos ensayosensayos de de compresicompresióónn de de muestrasmuestras de de

concretoconcreto y al y al ensayoensayo de de compresicompresióónn inconfinadainconfinada de de suelossuelos..ASTM 4543 ASTM 4543 NNúúcleoscleos tamatamaññoo NQ (d = 47.6 mm)NQ (d = 47.6 mm)RelaciRelacióónn longitudlongitud--anchoancho: 2 < H/d < 2.5: 2 < H/d < 2.5CargaCarga axial axial sobresobre nnúúcleocleo cilcilííndricondricoσσuu = = FuerzaFuerza Max./(Max./(ππdd22/4)/4)

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Martillo Suizo (Martillo de Schmidt)MartilloMartillo SuizoSuizo ((MartilloMartillo de Schmidt)de Schmidt)

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Indice de carga puntualIndiceIndice de de cargacarga puntualpuntual

Evaluación rápida de la resistencia uniaxial (En campo o en laboratorio)ASTM D 5731Fácil preparación de muestras (núcleos, pedazos

de roca)Mide la fuerza (P) para romper la muestra de roca

intactaIndice de carga puntual : Is = P/de

2 donde de = diámetro equivalente del núcleo.

EvaluaciEvaluacióónn rráápidapida de la de la resistenciaresistencia uniaxial (En uniaxial (En campo o en campo o en laboratoriolaboratorio))ASTM D 5731ASTM D 5731FFáácilcil preparacipreparacióónn de de muestrasmuestras ((nnúúcleoscleos, , pedazospedazos

de de rocaroca))MideMide la la fuerzafuerza (P) (P) parapara romper la romper la muestramuestra de de rocaroca

intactaintactaIndiceIndice de de cargacarga puntualpuntual : I: Iss = P/d= P/dee

2 2 dondedonde ddee = = didiáámetrometro equivalenteequivalente del del nnúúcleocleo..

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IndiceIndice de de cargacarga puntualpuntual

GCTS Roctest

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CompresiCompresióónn triaxialtriaxial (ASTM D 2664)(ASTM D 2664)

Marco Marco computarizadocomputarizado CeldaCelda triaxialtriaxial parapara rocasrocas

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Parámetros de deformación de la rocaintactaParParáámetrosmetros de de deformacideformacióónn de la de la rocarocaintactaintacta

Modulo elástico para compresión Uniaxial y/o TriaxialModulo Modulo eleláásticostico parapara compresicompresióónn Uniaxial Uniaxial y/oy/o TriaxialTriaxial

Resistencia a la tensión (T0) de rocasResistenciaResistencia a la a la tensitensióónn (T(T00) de ) de rocasrocas

Los ensayos de resistecia a la tensión directa (ASTM D 2936) son difíciles.

Generalmente se remplazan por métodos indirectos(Método Brasilero) (ASTM D 3967).

Relación longitud / diámetro: 2 < H/d < 2.5

Compresión de los núcleos diametralmente.

Los Los ensayosensayos de de resisteciaresistecia a la a la tensitensióónn directadirecta (ASTM D (ASTM D 2936) son 2936) son difdifíícilesciles. .

GeneralmenteGeneralmente se se remplazanremplazan porpor mméétodostodos indirectosindirectos((MMéétodotodo BrasileroBrasilero) (ASTM D 3967).) (ASTM D 3967).

RelaciRelacióónn longitudlongitud / / didiáámetrometro: 2 < H/d < 2.5: 2 < H/d < 2.5

CompresiCompresióónn de de loslos nnúúcleoscleos diametralmentediametralmente..

Ensayo Brasilero de resistencia a la tensiónEnsayoEnsayo BrasileroBrasilero de de resistenciaresistencia a la a la tensitensióónn

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EnsayoEnsayo de de resistenciaresistenciadirectadirecta a la a la tensitensióónn(ASTM D (ASTM D 5607)5607)

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EnsayoEnsayo de de cortecorte directodirecto de de rocasrocas(ASTM D 5607)(ASTM D 5607)

RoctestRoctest

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DurabilidadDurabilidad de de materialesmateriales de de rocaroca

EnsayosEnsayos utilizadosutilizados ::

AbrasiAbrasióónn en la en la mmááquinaquina de Los Angeles.de Los Angeles.

slake durabilityslake durability

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Ensayos de durabilidad SlakeEnsayosEnsayos de de durabilidaddurabilidad SlakeSlake

Para evaluar lutitas y rocas débiles, las cualespueden degradarse en el ambiente de servicio.

Los fragmentos de roca de peso conocido se colocan en un tambor rotatorio (ASTM D 4644).Los materiales se circulan a través de cicloshúmedos y secos. Se vuelven a pesar los fragmentos de roca paradeterminar el Slake Durability Index (SDI).

Para Para evaluarevaluar lutitaslutitas y y rocasrocas ddéébilesbiles, , laslas cualescualespuedenpueden degradarsedegradarse en el en el ambienteambiente de de servicioservicio. .

Los Los fragmentosfragmentos de de rocaroca de peso de peso conocidoconocido se se colocancolocan en un en un tambortambor rotatoriorotatorio (ASTM D 4644).(ASTM D 4644).Los Los materialesmateriales se se circulancirculan a a travtravééss de de cicloscicloshhúúmedosmedos y y secossecos. . Se Se vuelvenvuelven a a pesarpesar loslos fragmentosfragmentos de de rocaroca paraparadeterminardeterminar el el Slake Durability Index (SDI).Slake Durability Index (SDI).

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Slake Durability TestSlake Durability TestSlake Durability Test

RESISTENCIA AL CORTANTERESISTENCIA AL CORTANTE

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RUGOSIDAD DE BARTONRUGOSIDAD DE BARTON

RESISTENCIA EN LAS DISCONTINUIDADES DE UNA ROCARESISTENCIA EN LAS DISCONTINUIDADES DE UNA ROCARESISTENCIA EN LAS DISCONTINUIDADES DE UNA ROCA

τ = σ ’ TAN (φ + i)ττ = = σσ ’’ TAN (TAN (φφ + i)+ i)

i = JRC log RESISTENCIA A LA COMPRESIONESFUERZO NORMAL EFECTIVO

JRC = Coeficiente de rugosidad de la junta

i = JRC i = JRC loglog RESISTENCIA A LA COMPRESIONRESISTENCIA A LA COMPRESIONESFUERZO NORMAL EFECTIVOESFUERZO NORMAL EFECTIVO

JRC = Coeficiente de rugosidad de la juntaJRC = Coeficiente de rugosidad de la junta

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FACTORES A TENER EN CUENTA:FACTORES A TENER EN CUENTAFACTORES A TENER EN CUENTA:RELLENO DE LAS FRACTURASRELLENO DE LAS FRACTURASRELLENO DE LAS FRACTURAS

MINEROLOGIA DEL RELLENOGRADACIONHUMEDAD Y PERMEABILIDADMOVIMIENTOS ANTERIORESRUGOSIDAD DE LAS PAREDESANCHOFRACTURACION DE LAS PAREDESGRADO DE METEORIZACIONPOTENCIAL DE EXPANSION

MINEROLOGIA DEL RELLENOMINEROLOGIA DEL RELLENOGRADACIONGRADACIONHUMEDAD Y PERMEABILIDADHUMEDAD Y PERMEABILIDADMOVIMIENTOS ANTERIORESMOVIMIENTOS ANTERIORESRUGOSIDAD DE LAS PAREDESRUGOSIDAD DE LAS PAREDESANCHOANCHOFRACTURACION DE LAS PAREDESFRACTURACION DE LAS PAREDESGRADO DE METEORIZACIONGRADO DE METEORIZACIONPOTENCIAL DE EXPANSIONPOTENCIAL DE EXPANSION

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VALORES TIPICOS DE PARAMETROS DE RESISTENCIA PARA ROCASVALORES TIPICOS DE PARAMETROS DE RESISTENCIA PARA ROCASVALORES TIPICOS DE PARAMETROS DE RESISTENCIA PARA ROCAS

2525--353511--20201717--2323ROCAS SEDIMENTARIAS ROCAS SEDIMENTARIAS BLANDAS: ARENISCA, BLANDAS: ARENISCA, LUTITAS, LIMOLITASLUTITAS, LIMOLITAS

3535--45451010--30302323--2828ROCAS SEDIMENTARIAS ROCAS SEDIMENTARIAS DURAS: CALIZA, DURAS: CALIZA, DOLOMITA,ARENISCADOLOMITA,ARENISCA..

3030--40402020--40402525--2828ROCAS METAMROCAS METAMÓÓRFICAS: RFICAS: CUARCITA, NEISS, CUARCITA, NEISS, PIZARRAS.PIZARRAS.

3535--45453535--55552525--3030ROCAS ROCAS ÍÍGNEAS DURAS: GNEAS DURAS: GRANITO BASALTOGRANITO BASALTO

ANGULO ANGULO DE DE

FRICCIFRICCIÓÓN N ((OO))

COHESICOHESIÓÓN N

(MPA)(MPA)

PESO PESO UNITARIO UNITARIO

SECO SECO KN/MKN/M33

TIPO DE ROCATIPO DE ROCA