UNIVERSIDAD ANDINA

“NESTOR CACERES VELASQUEZ”

Escuela de Postgrado

MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL

Mención Geotecnia y transportes

INTRODUCCION Y CONCEPTOS

BASICOS

MG. ALFREDO ALARCON ATAHUACHI

Modulo de Mecánica de rocas

CAPITULO I

INTRODUCCION

1. Generalidades

2. Definiciones

3. Campos de Aplicación

4. Características Determinables de las Rocas

5. Clasificación de las Rocas por su Origen o Génesis

6. Clasificación Geológica o Litológica

7. Clasificación Ingenieril

INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE ROCAS

El estudio de la Mecánica de Rocas, es esencialmente

el estudio de la acción de las fuerzas actuando sobre

los macizos rocosos.

Algunas condiciones importantes, son asociadas con

las rocas sometidas a esfuerzos, las cuales propician la

formación del fenómeno de fracturamiento causada por

los esfuerzos, deformación y la formación de la energía

resultante.

La disciplina Mecánica de Rocas estudia las

propiedades y comportamiento mecánico de la roca,

con el fin de diseñar y construir con criterios de

ingeniería obras temporales (generalmente

mineras) u obras permanentes (generalmente

civiles), empleando la roca como material

estructural.

El estudio de la mecánica de rocas

principalmente trata del análisis de las cargas o

las fuerzas aplicadas a los macizos rocosos y los

efectos internos de estos; los cuales pueden

ocasionar: deformaciones, Fracturas y roturas o

el deslizamiento.

Para el ingeniero geotécnico

Su preocupación principal esta en la fenomenología que

influencia la predicción de las fracturas y los deslizamientos

con algunos cambios en el volumen y las formas de las

rocas.

Entonces, el estudio de la mecánica de rocas abarca:

El análisis de las cargas o las fuerzas que están siendo

aplicadas a las rocas.

El análisis de los efectos internos en términos de los

esfuerzos, deformaciones y la energía almacenada.

Finalmente el análisis de las consecuencias de estos

efectos internos como discontinuidades, diaclasas, fracturas,

fallamiento, deslizamientos o simplemente las

deformaciones de las rocas.

CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA MECÁNICA DE

ROCAS

Las aplicaciones de la mecánica de rocas a nivel

mundial son :

Diseño de túneles, piques, frontones, cruceros, casas

de fuerza para operaciones subterráneas.

Diseño de taludes para minería a tajo abierto,

canteras, presas, etc.

Estudio de los procesos de conminución.

Diseño para trabajos mineros subterráneos,

tales como: métodos de explotación, Tajeos,

cámaras, pilares, etc.

Sostenimiento para galerías principales,

tajeos y otros sistemas de sostenimiento.

Diseño para operaciones por hundimiento,

por ejemplo para conseguir el hundimiento

inicial, un eficiente acarreo y evitar los efectos

perjudiciales de la subsidencia.

Diseño para instalaciones de defensa subterráneas,

para soportar las ondas de choque producidas por los

disparos primarios. así por ejemplo, los efectos de los

esfuerzos y el movimiento de la deformación dinámica.

Diseño de cimentaciones para diques, presas,

canales.

Diseño de cimentaciones de obras estructurales.

Evaluación de los daños producidos por estallamiento

de rocas.

Diseño optimo de las mallas de perforación y voladura

y el tipo y la cantidad de las mezclas explosivas

comerciales a ser usadas.

CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES Y

DETERMINABLES DE LAS ROCAS PARA

OPERACIONES MINERAS Y/O CONSTRUCCIÓN

De la revisión de las aplicaciones para efectuar

trabajos de ingeniería haciendo uso de la ciencia de la

mecánica de rocas, se mencionan las siguientes

propiedades, que son las mas importantes :

Resistencia compresiva uniaxial de la roca

Esta propiedad indica, si la roca es suficientemente

resistente o débil con respecto a la aplicación de

una carga.

Se sabe que hay correlación entre el modulo de

deformación de la roca, su esquistosidad y la

resistencia compresiva.

Características de deformación antes del

fallamiento de la roca

Esta propiedad indicará si el deslizamiento natural del

material podría estar en el rango esperado y en los

niveles de esfuerzos menores que los que son

requeridos para causar la falla.

En casos extremos estos podrían también, indicar la

posibilidad del esponjamiento del macizo rocoso.

Las características del fallamiento de la roca

La naturaleza del fallamiento del material por

ruptura o por deslizamiento tiene una influencia

determinante en el factor de seguridad que es

usado o calculado para ser utilizado en trabajos

de diseño, así como para las precauciones que

deben ser tomadas en cuenta durante las

operaciones.

La densidad, homogeneidad e isotropía de

la formación

El origen de la formación de las rocas gobierna con

mayor magnitud, si el macizo rocoso en la naturaleza

es generalmente isotrópico o anisotrópico.

Desde el punto de vista de la mecánica es necesario

conocer que tipo de macizo rocoso existe en la zona

de trabajo.

La continuidad de la roca

La cual puede o no puede causar problemas. Las

propiedades del macizo rocoso son de gran

importancia.

Ya sea que la roca sea dividida en bloques de gran

tamaño o en fragmentos pequeños, la continuidad será

de mayor importancia que las propiedades mismas de

la roca.

Roca en bloque Basalto Roca fracturada

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS POR SU ORIGEN

O GÉNESIS

La clasificación geológica de las rocas, de acuerdo a su

origen ha sido el método mas común de describir a

cualquier tipo de roca.

Es importante examinar este método de clasificación

desde un punto de vista funcional con respecto a la

ciencia de la mecánica de rocas.

Este sistema de clasificación es el siguiente:

Rocas Sedimentarías

Esta clasificación esta definida por el mecanismo de

depositación de los sedimentos que determinan

finalmente la textura y estructura final.

También se les puede considerar desde el punto de vista

mecánico, químico y orgánico.

Rocas Sedimentarías

Rocas Sedimentarías

Rocas Sedimentarías

Rocas Sedimentarías

Rocas Sedimentarías

Rocas Ígneas : ácidas, intermedias y básicas Intrusivas :

Cristalizadas lentamente a altas temperaturas.

Hipabisales : Cristalizadas a profundidades intermedias.

Extrusivas : Cristalizadas en superficie bajo condiciones de

presión atmosférica.

Rocas Ígneas

Rocas Ígneas INTRUSIVAS

Rocas Ígneas

Rocas Ígneas

Rocas Ígneas EXTRUSIVAS

Rocas Ígneas

Rocas Ígneas

Rocas Metamórficas

Son productos del metamorfismo, el proceso modifica

la composición mineralógica y la estructura, por

cambios de presión y temperatura.

Los procesos básicos son : Grado de Metamorfismo,

Zonas metamórficas, Facies metamórficas.

Rocas Metamórficas

Rocas Metamórficas

Rocas Metamórficas

Rocas Metamórficas

Rocas Metamórficas

CLASIFICACIÓN GEOLÓGICA O LITOLÓGICA

La información estructural, que es a menudo

obtenida mediante mapeo geológico por supuesto

provee información muy importante.

Por lo tanto, se debe mencionar que el trabajo

realizado por los ingenieros geólogos para la

determinación de una clasificación del macizo rocoso

es muy importante en el modelo geológico.

Una descripción mas detallada de la roca, la cual

incluiría datos litológicos, Químicos, mineralógicos

y petrográficos, va a contribuir con una información

mas detallada para los propósitos de la mecánica

de rocas.

El análisis petrográfico y petrológico, podría incluir

información acerca de la textura y origen, lo mismo

que la composicion de los minerales, la cual podría

proveer información importante geológicamente.

Por ejemplo, de una manera indirecta la magnitud de la

resistencia y la naturaleza de las propiedades de

deformación pueden ser deducidas de este análisis.

Así se tiene, que las micro-fracturas pueden ser

detectadas en los cristales de cuarzo en un granito, las

cuales serian significativas con respecto a la resistencia

del granito.

Sin embargo, este seria un método de alto costo para

obtener tal información, cuando pruebas directas de

resistencia podrían dar los mismos resultados y a un

costo menor.

CLASIFICACIÓN INGENIERIL

Creado por Deere (1968) y se basa en la propiedad

ingenieril de la resistencia a la Compresión Uniaxial

CONCEPTOS

GEOMECANICOS

BASICOS.

GRACIAS. GRACIAS.