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M DULO I:

INTRODU C C IN A LA M EC NIC A DE ROCAS

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PANAM

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

LICENCIATURA EN INGENIERA GEOLGICA

CURSO DE MECNICA DE ROCAS

II-SEMESTRE 2014

INTRODUCCIN

Prof. del Curso: Deeyvid O. Sez B.

Oficina: #1 de la F.I.C.

Telfono: 560-63018

Correo: deeyvid.saez@utp.ac.pa

Curso de Mecnica de Rocas en la WEB

http://web.unvi.utp.ac.pa/moodle

Password: rocas

Evaluacin:

Parciales: 30%

Tareas, quices, investigaciones=20%

Proyecto:20%

Semestral=30%

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INTRODUCCIN

Proyecto Final

Estabilidad de Rocas

(Informacin por asignar)

Se tendr que utilizar el programa FINE GEO5

Centro de cmputos de la FIC.

INTRODUCCIN

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INTRODUCCIN

Contenido del curso:

Introduccin a la Mecnica de Rocas

Clasificacin y propiedades ndices de las rocas

Criterios de esfuerzo y falla en rocas

Planos de falla en rocas

Esfuerzos y deformaciones en rocas

Discontinuidades en rocas

Esfuerzos in-situ

Aplicaciones de la Mecnica de Rocas

INTRODUCCIN

QU ES LA MECNICA DE ROCAS?

1) J. Talobre: Ciencia que estudia el comportamiento mecnico de las

rocas

2) Soc. Americana de Mecnica de Rocas (1962): Rama de la

mecnica que estudia la reaccin de los materiales ante los campos de

esfuerzos activos en su entorno fsico

CUL ES EL OBJETIVO DE LA MECNICA DE ROCAS?

1) Determinar como se deforman las rocas

2) Determinar cuanto y porqu se deforman las rocas.

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INTRODUCCIN

QU ES LA MECNICA DE ROCAS?

3) Comit de Mecnica de Rocas de la National Academy of Science:

La Mecnica de Rocas es una ciencia terica y aplicada que trata con el

comportamiento mecnico de las rocas. Es la rama de la mecnica que

estudia la respuestas de las rocas ante las fuerzas aplicadas en su ambiente

fsica.

Divide la Mecnica de Rocas:

a) Mecnica de rocas estructural: trata con la estabilidad de las

estructuras en el cual el material es predominantemente roca.

b) Transformacin o desintegracin: trata con la reduccin de la roca en

pequeos fragmentos ante la aplicacin de cargas externas.

INTRODUCCIN

FACTORES QUE CONTROLAN LA DEFORMACION EN ROCAS

1) Propiedades intrnsecas de la rocas: tipo de roca, cohesin, grado de

alteracin.

2) Estado de esfuerzo: esfuerzos iniciales, residuales, topogrficos,

tectnicos.

3) Propiedades ambientales: contenido de agua, humedad.

4) Estados de esfuerzos inducidos: construcciones, excavaciones,

anclajes, etc.

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INTRODUCCIN

ROCA COMO UN MATERIAL INGENIERIL

Las rocas difieren de otros materiales ingenieriles en el hecho de que

contiene discontinuidades tales como juntas o articulaciones, planos

estratigrficos, zonas de corte y fallas que hacen que su estructura sea

discontinua.

Generalmente se clasifica en dos grupos:

Roca Intacta: medio continuo de slidos policristalinos entre uniones

que consisten en un agregado de minerales o granos. Sus propiedades

se rigen por las propiedades fsicas de los materiales de los que est

compuesta y de y la manera en que estn unidos el uno al otro.

Masa Rocosa: Es el medio que comprende bloques de roca intacta

separadas por discontinuidades. Macizos rocosos son generalmente

discontinuos y con frecuencia heterogneos y tienen propiedades

anisotrpicas.

INTRODUCCIN

CLASIFICACIN GEOLGICA DE LA ROCA SANA

Minerales comunes que componen las rocas:

Feldespato Ortoclasa

Feldespato Plagioclasa

Cuarzo

Muscovita

Biotita

Hornblenda

Augita

Calcita

Dolomita

Caolinita

Hematita

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INTRODUCCIN

INTRODUCCIN

Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas

Formacin de Cristales Responsables de la fase slida.

Se originan por la

combinacin de iones

que se han formado

por la disolucin de

molculas. Se unen

para formar una

estructura ms slida.

Se originan por la

cristalizacin de

lquidos producto del

descenso de la

temperatura.

Se origina por la

solidificacin del

vapor.

Solucin Fusin Vapor

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INTRODUCCIN

Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas

Fuente: Mitchel & Soga (2005).

CARACTERISTICAS:

a) Estructura: arreglo

geomtrico de los tomos que

forman los cristales de tal

manera que forman una malla

cristalina 3D (network)

(lattice). 14 Celdas basados en el Sistema de

Bravais:

P=celda primitiva

C= celda con un punto curricular en el

centro de 2 caras paralelas.

F= celda con un punto curricular en el

centro de cada cara.

I= celda primitiva con un punto

curricular en el centro de su interior.

R= celda primitiva de forma rombo-

hdrico.

INTRODUCCIN

Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas

b) Angulo de Planos de Fallas o Corte (Cleavage): son los ngulos

que aparecen entre las caras equivalentes y que permanecen

constantes.

Fuente: Ozols, A (2009)

CARACTERISTICAS (Cont.):

Generalmente, estos planos son lo que presentan menor resistencia y es

por donde, eventualmente, se romper la estructura cristalina.

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INTRODUCCIN

Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas

c) Propiedades pticas: el arreglo de la estructura atmica de los

minerales permite la polarizacin y difraccin de la luz. Estas

propiedades son muy tiles para su identificacin.

d) Difraccin de Rayos X y de Electrones: la estructura cristalina

ordenada de los cristales les permite reaccionar con diferentes patrones

de difraccin de luz cuando son bombardeados con rayos x o una nube

de electrones. Esto permite identificar minerales pequeos como

arcillas.

e) Simetra: Las relaciones geomtricas entre las caras planas de los

cristales permiti su agrupacin y su clasificacin de acuerdo a

elementos de simetra u operaciones de simetra (reflexin, traslacin,

inversin, etc.) Existen 32 clases agrupadas en 6 sistemas cristalinos.

INTRODUCCIN

Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas

Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son:

1) SISTEMA CUBICO:

Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)

ngulos de Referencia

Ejemplos: Galena, Magnetita, and Pirita.

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INTRODUCCIN

Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas

Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son (Cont.):

2) SISTEMA HEXAGONAL:

Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)

ngulos de Referencia

90 ; 120O O

INTRODUCCIN

Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas

Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son (Cont.):

3) SISTEMA TETRAGONAL:

Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)

ngulos de Referencia

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INTRODUCCIN

Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas

Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son (Cont.):

4) SISTEMA ORTORMBICO:

Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)

ngulos de Referencia

INTRODUCCIN

Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas

Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son (Cont.):

5) SISTEMA MONOCLNICO:

Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)

ngulos de Referencia

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INTRODUCCIN

Minerales y su importancia propiedades fsico-qumicas

Los 6 Grupos de Sistemas Cristalinos son (Cont.):

6) SISTEMA TRICLINICO:

Fuente: Ozols, A (2009) y Mitchel & Soga (2005)

ngulos de Referencia

Ej.: Feldespato, Caolinita.

INTRODUCCIN

Las rocas intactas se clasifican en tres (3) grupos principales segn los

procesos por los cuales se forman:

gneas (granito, basalto): se crean por la cristalizacin del magma.

Intrusivas: el enfriamiento se produce lentamente bajo la

superficie.

Extrusivas: el enfriamiento se produce rpidamente sobre la

superficie.

GRANITO FELDESPATO BASALTO

Briaud, 2013

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INTRODUCCIN

Las rocas intactas se clasifican en tres (3) grupos principales segn los

procesos por los cuales se forman:

Sedimentarias (arenisca, piedra caliza): son restos de erosin en la

superficie terrestre, son tpicamente de textura granular y

reconsolidados por procesos fsicos (altas presiones, erosin elica y

del agua) o procesos qumicos (calcio).

SANDSTONE SHALE LIMESTONE LIGNITA

Briaud, 2013

INTRODUCCIN

Las rocas intactas se clasifican en tres (3) grupos principales segn los

procesos por los cuales se forman:

Metamrficas (esquisto, marmol): son rocas derivadas de las gneas

o metamrficas pero alteradas o transformadas de su estado original

por accin del calor y/o la presin.

ESQUISTO MRMOL

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INTRODUCCIN

Clasificacin ingenieril de las rocas gneas:

Se basa en la resistencia y/o propiedades de deformacin de la

roca intacta.

De acuerdo al sistema de clasificacin de la Sociedad de Mecnica

de Rocas (1978), las rocas se clasifican desde extremadamente

dbiles hasta extremadamente fuertes o rgidas. Esta clasificacin

depende de la resistencia a la compresin no confinada de la roca

(o el ndice de resistencia a la carga puntual) o de su

identificacin en campo.

INTRODUCCIN

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INTRODUCCIN

PROPIEDADES NDICES DE LAS ROCAS

Las propiedades ndices de las rocas se realizan generalmente en

el laboratorio o en el campo para proveer una descripcin

cuantitativa de las rocas. Estas propiedades pueden ser utilizadas

para estimar las propiedades mecnicas e hidrulicas de las

rocas.

Sin embargo, la determinacin de las propiedades ndices de las

rocas no reemplaza en detalle el proceso de caracterizacin de

las rocas.