1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA-BOGOTÁ

PROGRAMA CURRICULAR DE INGENIERÍA CIVIL

UNIDAD ACADÉMICA DE GEOTECNIA

PROGRAMAS DE LAS ASIGNATURAS

ELECTIVA TÉCNICA: ÁREA DE GEOTECNIA

Agosto 12 de 2013

ASIGNATURA: MECÁNICA DE ROCAS

TIPO DE ASIGNATURA : Optativa del Componente Disciplinar-Profesional, No Validable

CÓDIGO S.I.A. : 2015967-1

REQUISITOS : 2015965, Materiales para Construcción MODALIDAD : Teórico- Práctica INTENSIDAD : 4 horas/semana CRÉDITOS : 3 SEMESTRE : VII ASISTENCIA MÍNIMA : 85% HORARIO Y SALÓN : Martes y Jueves de 4 a 6 p.m., 406-227 PROFESOR : MARIO CAMILO TORRES SUÁREZ

mctorress@unal.edu.co; camilogeotecnia@gmail.com

OBJETIVO La ingeniería civil actual tiene que ocuparse de obras de infraestructura cada vez más grandes que implican alcanzar mayores profundidades y que, en ocasiones, exigen del aprovechamiento del espacio subterráneo. Tal es el caso de los cortes para las carreteras, de las cimentaciones profundas, de los túneles viales, de las cavernas subterráneas y de los túneles para las hidroeléctricas. Además, en otras áreas de la ingeniería, como en la ingeniería de minas, la estabilidad de las grandes excavaciones, a cielo abierto y en subterráneo, es definitiva para la extracción de minerales valiosos; allí la intervención de la geotecnia es indispensable. Todos estos proyectos sobrepasan, en general, los niveles de la cobertura del suelo e involucran directamente a las rocas. Esos retos hacen que en la formación del ingeniero civil actual sea necesaria la enseñanza de los principios y aplicaciones básicos de la mecánica de rocas. Ahora bien, esa disciplina se diferencia considerablemente de la mecánica de suelos, tanto en lo relacionado con la resistencia y rigidez, que son considerablemente diferentes, como en el sentido de que los suelos se asemejan más a un continuo que los macizos rocosos. Estos últimos están conformados por grandes bloques separados por planos de discontinuidad como la estratificación, las diaclasas y la foliación. En consecuencia, el curso se ha diseñado para cumplir con esa necesidad de formación académica en la mecánica de rocas, material complejo pero cada vez más presente en los grandes proyectos de ingeniería.

2

METODOLOGÍA Mecánica de Rocas es una asignatura teórico-práctica que incluye una parte analítica y conceptual sobre los modelos mecánicos que se han concebido para simular el comportamiento mecánico de las rocas y de los macizos rocosos, y de una parte experimental para la evaluación de las propiedades mecánicas de esos materiales y de las discontinuidades que los afectan. Como los macizos rocosos son, en general, muy complejos, se ha recurrido insistentemente a modelos empíricos que se construyen sobre relaciones observadas y medidas entre los resultados de un proceso de clasificación de esos macizos y su comportamiento en las obras. Para empezar a adquirir un grado suficiente de dominio de la mecánica de rocas, el curso debe enfocarse hacia la comprensión de la mecánica de los medios discontinuos con base, paradójicamente, en la mecánica del continuo, especialmente la mecánica de sólidos, y en la influencia que sobre ese continuo ejercen las discontinuidades y sus características. Por ello es necesario estudiar elementos de mecánica de materiales, aprender a utilizar esos principios en el análisis de problemas de la ingeniería de rocas, entender los rudimentos de la taxonomía aplicada a los macizos rocosos, evaluar propiedades en el laboratorio, hacer observaciones y mediciones en campo y analizar y discutir ejemplos aleccionadores de obras de ingeniería.

CONTENIDO 1- LA INGENIERÍA DE ROCAS Obras civiles en roca. Tipos de rocas, discontinuidades y macizo rocoso. Problemas y retos de la ingeniería de rocas (Semanas 1 – 2). 2- EL MATERIAL ROCOSO Clasificación de las rocas y consecuencias en su comportamiento mecánico. Deformabilidad de las rocas y evaluación de sus parámetros de rigidez. Resistencia al corte y a la tracción de las rocas. Evaluación de los parámetros de resistencia (Semanas 3 – 4 – 5 – 6). 3- DISCONTINUIDADES Elementos de geología estructural: Diaclasas, pliegues y fallas Tipos de discontinuidades: Estratificación, diaclasas, foliación, esquistosidad Orientación de las discontinuidades y representación gráfica en proyecciones estereográficas y de igual área. Estadística y tendencias centrales. Propiedades de las discontinuidades: rugosidad, apertura, relleno, alteración, separación, continuidad. Resistencia al corte de las discontinuidades, deformaciones y desplazamientos de corte. Deformaciones normales a las discontinuidades. Probabilidad cinemática de falla en cuñas, método del bloque crítico de Goodman y Shi. (Semanas

7 – 8 – 9). 4- EL MACIZO ROCOSO Caracterización y clasificación del macizo rocoso: resistencia de la roca, propiedades de las discontinuidades, condición del agua, estado tensional, orientación de las obras. Resistencia al corte de macizos, influencia del material rocoso y de las discontinuidades, criterios de resistencia.

3

Compresibilidad de los macizos, evaluación de las propiedades de rigidez, modelos constitutivos. Permeabilidad y flujo en macizos rocosos. (Semanas 10 – 11 – 12 – 13). 5- APLICACIONES Estabilidad de taludes controlados por discontinuidades: Falla planar, en cuña, volteo de bloques, flexión de estratos. Estabilidad de taludes en macizos. Galerías subterráneas: Estabilidad del techo- Viga Voussoir- y estabilidad de los machones Capacidad portante de cimentaciones en roca Túneles: Criterios de diseño basados en los sistemas de clasificación de macizos rocosos. (Semanas

14 – 15) Prueba final de la asignatura: Semana 16

LABORATORIO

1- Medición de las propiedades geométricas de las discontinuidades: azimut de buzamiento y buzamiento 2- Carga Puntual, Ensayo Brasilero, Martillo Schmidt, Ultrasonido, Compresión Simple 3- Ensayo de compresión triaxial 4- Modelos en mesa friccional (si el tiempo lo permite)

EVALUACIÓN

Dos Exámenes Parciales (20% cada uno) Trabajos y talleres (20%); incluyendo laboratorios Prácticas de aplicación (15%) Examen Final (25%)

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

HOEK, E. & BRAY, J. W. (1981). Rock Slope Engineering. 3th

Edition. Institution of Mining and Metallurgy HOEK, E. & BROWN,E. T.(1982). Underground Excavations in Rock.1

st Edition, Institution of

Mining and Metallurgy GOODMAN, R. E. (1980).Introduction to Rock Mechanics, Willey, New York. BRADY, B. H. G. & BROWN, E. T. (1993). Rock Mechanics for Underground Mining. 2

nd.

Edition, Chapman & Hall JAEGER, J. C., COOK, N. G. W. & ZIMMERMAN, R. W. (2007).Fundamentals of Rock Mechanics.4

th. Edition, Blackwell Publishing

PARISEAU, W.G. (2007). Design Analysis in Rock Mechanics. Taylor & Francis

4

NORMAS BÁSICAS PARA LA PRESENTACIÓN DE TRABAJOS Se presentan algunos lineamientos básicos sobre los aspectos mínimos e indispensables que deben llevar los trabajos escritos que se entreguen para calificación en esta asignatura. 1. IDENTIFICACIÓN -Título del trabajo y número, si fuera del caso -Fecha de la entrega del trabajo al profesor -Nombre, código y profesor de la asignatura -Nombres completos y códigos de los autores del trabajo 2. ENUNCIADO En forma clara y concisa, se debe presentar el tema del trabajo que se va a desarrollar y los interrogantes que se van a resolver. Se deben incluir los datos y la información gráfica que formen parte del enunciado. 3. METODOLOGÍA En esta parte se presentará la forma en que se usarán los conocimientos, teorías y herramientas, para resolver los interrogantes planteados en el enunciado. No se trata, por supuesto, de exponer y desarrollar en extenso todos los aspectos teóricos y tecnológicos que se emplearán. 4. DESARROLLO Coherentemente con la metodología planteada, se presentará el desarrollo formal del trabajo, de manera ordenada y secuencial, hasta su solución o propuesta de solución. Es necesario hacer un esfuerzo para lograr una comunicación efectiva evitando los informes tipo telegrama, consistentes en sólo números y símbolos lógicos y matemáticos. La redacción debe acogerse a las normas de la sintaxis y la ortografía, y las expresiones matemáticas al lenguaje de esa disciplina. Las gráficas y esquemas deben ser, en lo posible, autosuficientes y autocontenidos. Se deben señalar las variables que van en los ejes coordenados, el título de la gráfica que se hace y los valores de importancia que de allí se deriven. 5. CONCLUSIONES En esta parte se deben destacar la relevancia de los resultados obtenidos, su posible utilización en ingeniería civil y, si fuere del caso, las limitaciones de la metodología utilizada y posibles vías para perfeccionarla.

6. ENTREGA DE INFORMES Los informes de tareas, talleres y otros se recibirán exclusivamente por el monitor (a) del curso, el segundo y último JUEVES de cada mes, en el formato establecido para ello; después de esas fechas NO se recibirá ningún tipo de trabajo y la calificación asignada será de cero (0). Tampoco se reciben informes o trabajos por internet; los grupos de trabajo no deben ser mayores de 5 estudiantes ni menores de 4, en caso de que algún estudiante cancele la asignatura deberá ser reemplazado.