Esfuerzos Insitu Clase 2

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  • 7/29/2019 Esfuerzos Insitu Clase 2

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    Fundamentos de Mecnica deRocas

    Esfuerzos In-Situ e InducidosClase II

    I Semestre 2013

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    Esfuerzos o Tensin

    Definicin de Esfuerzo Se define el esfuerzo como la razn entre una fuerza

    aplicada en una direccin determinada, y el rea en la

    que sta acta, y viene dado por la expresin.

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    Tipos de Esfuerzos

    Tectnico: Causado por las fuerzas generadas pormovimiento de las placas tectnicas.

    Gravitacional: Causado por el peso de la sobrecarga de

    roca.

    Natural In situ: Anterior a obras de ingeniera.

    Inducido: Esfuerzo natural perturbado por ingeniera.

    Termal: Causado por cambios de T.

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    Esfuerzos Tectnicos

    World Stress Map Project:http://www-wsm.physik.uni-karlsruhe.de

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    Estado Tensional Inicial

    Cualquier macizo rocoso en estado natural de esfuerzos o tensionesse le llama, esfuerzos in-situ.

    El peso del material Confinamiento Historia previa de tensiones

    Cerca de la superficie los esfuerzos in situ pueden ser:

    Cercanas a cero (Cada de rocas de la superficie o de excavaciones

    subterrneas debido a que las fracturas estn abiertas y sondbiles).

    Por lo tanto, es necesario determinar la magnitud y direccin de lastensiones iniciales in situ, para realizar las excavaciones.

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    Estado Tensional Inicial del MacizoRocoso

    Importancia del estado tensional inicial de un macizorocoso:

    Este se debe conocer y entender para realizar los proyectos(estado tensional pre-minera).

    Conocer los efectos de la ejecucin de una obra sobre el estadotensional de un macizo rocoso, para poder minimizarlos.

    Durante la ejecucin de una obra el estado tensional inicial cambiaen mayor o menor medida, pudiendo dar lugar a problemas de

    estabilidad.

    La estimacin de la magnitud y direccin de los esfuerzos en teoraes posible, pero con un margen de error elevado.

    El costo de medir estos esfuerzos in situ es caro y no siempre seutilizan.

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    Estimacin de esfuerzo in-situ

    Ante la ausencia de otrainformacin, se estima elesfuerzo vertical comolitoesttico.

    Requiere conocerprofundidad de laexcavacin y la densidaddel material sobrepuesto.

    Relacin esfuerzo verticalvs. Profundidad actabien en promedio, perohay fuertes diferencias enespecial a bajasprofundidades.

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    0 10 20 30 40 50 60 70

    Esfuerzo Vertical (MPa)

    3000

    2800

    2600

    2400

    2200

    2000

    1800

    1600

    1400

    1200

    1000

    800

    600

    400

    200

    0

    Profundidad(m)

    Sv=0

    .5x0.027xz

    Sv=

    0.027

    xz

    Sv=3x0.027xz

    RESULTADOS DE MEDICIONES

    DE ESFUERZO IN SITU

    Brown & Hoek (1978)

    Sector Inca, Salvador

    Sector Inca Oeste, Salvador

    Teniente 4

    Teniente 5

    Teniente 6

    Teniente Sub 6

    Teniente 7

    Teniente 7 T

    Mina El Teniente (Pipa Norte)

    Mina Northparkes (Australia)

    RESULTADOS DE MEDICIONES

    DE ESFUERZO IN SITU

    Brown & Hoek (1978)

    Sector Inca, Salvador

    Sector Inca Oeste, Salvador

    Teniente 4

    Teniente 5

    Teniente 6

    Teniente Sub 6

    Teniente 7

    Teniente 7 T

    Mina El Teniente (Pipa Norte)

    Mina Northparkes (Australia)

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    Esfuerzos In situ (Razn de Esfuerzos)

    Estimar esfuerzos in situ mediante la razn:

    KH = H / v

    Medir esfuerzos para confirmar estimaciones preliminares. Relacin de esfuerzos horizontal vs. vertical dada por la teora elstica

    solo tiende a cumplirse a altas profundidades.

    K = H / vKE-W = xx / v(zz)KN-S = yy / v(zz)

    KE-W=1,21,8KN-S=0,91,2

    En Chile

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    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

    Valor Medio de la Razn de Esfuerzos

    3000

    2800

    2600

    2400

    2200

    2000

    1800

    1600

    1400

    1200

    1000

    800

    600

    400

    200

    0

    Profundidad(m)

    K=

    (100/z)+0.3

    K=(1500

    /z)

    +0

    .5

    K=

    (800/z

    )+

    0.4

    RESULTADOS DE MEDICIONES

    DE ESFUERZO IN SITU

    Brown & Hoek (1978)

    Sector Inca, Salvador

    Sector Inca Oeste, Salvador

    Teniente 4

    Teniente 5

    Teniente 6Teniente Sub 6

    Teniente 7

    Teniente 7 T

    Mina El Teniente (Pipa Norte)

    Mina Northparkes (Australia)

    Mina Ro Blanco, Nivel 11

    Mina Ro Blanco, Nivel 16

    Mina Ro Blanco, Nivel 17

    Mina Ro Blanco, SNV Nivel 17

    RESULTADOS DE MEDICIONES

    DE ESFUERZO IN SITU

    Brown & Hoek (1978)

    Sector Inca, Salvador

    Sector Inca Oeste, Salvador

    Teniente 4

    Teniente 5

    Teniente 6Teniente Sub 6

    Teniente 7

    Teniente 7 T

    Mina El Teniente (Pipa Norte)

    Mina Northparkes (Australia)

    Mina Ro Blanco, Nivel 11

    Mina Ro Blanco, Nivel 16

    Mina Ro Blanco, Nivel 17

    Mina Ro Blanco, SNV Nivel 17

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    TECNICAS DE MEDICIN

    OVERCORING (USBM)

    DOORSTOPPER (SUDAFRICA)

    HOLLOW INCLUSION (CSIRO)

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    Metodologa para laestimacin de esfuerzos

    Mtodos de Overcoring USBM

    Objetivo:

    Determinar el esfuerzo in situ de la roca a partir de un sondaje.

    Determinacin de los esfuerzos in situ se basa en mediciones de desplazamientoscuando una muestra de roca es liberada del macizo rocoso.

    Esfuerzos in situ se calculan a partir de desplazamientos medidos y de propiedadeselsticas de la roca.

    El sondaje extrado se ensaya en una cmara de confinamiento biaxial para

    determinar E.

    La Razn de Poisson se obtiene realizando un ensayo geomecnico en unlaboratorio.

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    METODO USBM

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    Mtodos de Overcoring

    Procedimiento: Se perfora el tiro 6

    Se realiza la perforacin delpiloto 1

    Se prepara la celda y aplicapegamento a los medidores de

    desplazamiento Se instala la celda Borre,

    registrando la orientacin exacta

    Se extrae la herramienta deinstalacin

    Tras dejar los medidores de

    desplazamiento pegar biendurante una noche, se sobre-perfora, registrando losdesplazamientos y latemperatura. Luego se arrancael testigo sobre-perforado parainspeccionarlo.

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    Mtodos de Overcoring

    Medidor de deformaciones desarrollado por U.S. Bureau of Mines. (Dunnicliff, 1998)

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    Mtodos de Overcoring

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    METODO DOORSTOPPER

    Se obtienen deformaciones diametrales.

    Utiliza 2 3/8 (75 mm) de dimetro.

    Se pule y se pega una celda medidora dedeformaciones diametrales.

    Se colocan cuas de madera en la boca del tiro, a fin demantener centrado y presionado el sistema.

    Con el sondaje extrado se pueden obtener losparmetros de deformacin de la roca (V, E), permitendeterminar los esfuerzos entorno al sondaje.

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    METODO DOORSTOPPER

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    HOLLOW INCLUSION(CSIRO)

    Se instala una celda triaxial medidora de deformacionesdentro del macizo rocoso.

    Posteriormente se e realizar una sobreperforacin a laroca que la contiene.

    Las deformaciones obtenidas junto con la geometra del

    sondaje y las propiedades de la roca nos permitendeterminar el esfuerzo del sitio en anlisis.

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    HOLLOW INCLUSION(CSIRO)

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    HOLLOW INCLUSIONPROCESO DE MEDICIN

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    Resumen aplicacin medidoressuaves y rgidos.