7/23/2019 RELACIN DE PROBLEMAS PROPUESTOS DE MECNICA DE ROCAS

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I. Una muestra de lutita de 6 cm x 6cm x 2.5 cm, con Gs= 2.8 y, una relacin

e vs para dicho material regido por la expresin an = !.5"n, #ue

sometida a una prue$a de corte directo. %i los es#uer&os normal y cortante

de #alla actuantes so$re el plano de #alla #ueron, respectivamente, '5!!()a

y '!!! ()a.

a. *eterminar el peso de la muestra de lutita ensayada$. +$tener el valor de la resistencia a la traccin de la roca.c. sta$lecer las coordenadas del polod. ncontrar la magnitud, la direccin y el sentido de los es#uer&os

principales del c-rculo de ohr a #alla.

II. Una lutita presenta un /ngulo de #riccin interna 0 1 de 22 y un valor de

resistencia a la compresin incon#inada de 3!! ()a. Una muestra de dicho

material #ue sometido a prue$a de corte directo y #all al aplicarle un

es#uer&o normal de '2!!()a.

a. 4lasi#icacin de la roca segn *eere y ohr$. *eterminar el es#uer&o cortante ue ocasiona la #allac. ra&ar el c-rculo de ohr a #alla y o$tener la magnitud, la direccin y

el sentido de los es#uer&os principales, di$u7ando los mismos so$re

los planos principales.d. ncontrar el valor de los es#uer&os normal y cortante en el punto de

cortante m/ximo y di$u7ar dicho tensor so$re el plano

correspondiente.e. stimar el #actor de seguridad de#inido por la relacin entre los

valores de cortante a #alla y m/ximo

III. 4uatro muestras cil-ndricas de cali&a con 5 cm de di/metro 0seccin

transversal1 y cm de espesor #ueron sometidas a prue$a de 4*, $a7o las

condiciones de carga ilustradas en la a$la 'a$la '. *atos de prue$a de corte directo

uestra 9o :uer&a vertical, ;g :uer&a hori&ontal, ;g

'. 2. 8! 2'!

. 5! 25

sta$lecer

a. )ar/metros de resistencia$. cuacin de la envolvente ohr>4oulom$c. :amilia de super#icies de #allad. s#uer&os principales 0magnitud, direccin y sentido1 para cada uno de los

c-rculos de #alla correspondientes a cada muestra ensayada

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I?. Una muestra de lodolita normalmente consolidada, #all en prue$a triaxial

drenada $a7o una presin de celda de ''2! ;)a y un es#uer&o desviador de

'

de 2.a. 4alcular la resistencia a la compresin incon#inada$. *eterminar el m/ximo ascenso del nivel #re/tico ue podr-a admitir la

roca in situ, en el lugar donde se construir/ el recinto, sin experimentar

rotura, si los es#uer&os principales en un punto representativo de dicha

&ona son 5!)a y '5!)a

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?III. @a a$la 2 registra los datos $/sicos para condicin de #alla

correspondientes a los estados de es#uer&o de #alla de dos pro$etas de

roca volc/nica sometidas a prue$a triaxial drenada.a$la 2

)ro$eta ' > 4-rculo ohr de #alla ' )ro$eta 2s#uer&os de #alla

Cadio !! ;)a )resin de celda = '5! ;)a

4oordenadas del 4entro

0E, F1

08!! ;)a, !1 s#uer&o o vertical total =

5!!;)a

4u/les ser/n los valores posi$les de la resistencia ltima y del /ngulo de #alla

para una muestra del mismo material sometido a una prue$a de iguales

caracter-sticas con una presin de con#inamiento de 2!!;)a y cu/les son los

par/metros de resistencia del geomaterial.

I. Utili&a el programa Coc@a$ para determinar los par/metros geomec/nicos

del maci&o rocoso.%e trata de un a#loramiento

. )ara los siguientes es#uer&os principales aplicados a una muestra de roca

volc/nica HE'= '5! )a, E2=E=5! )a, presin intersticial =! se o$tuvo

una condicin esta$le. )osteriormente la presin intersticial se aumenta

hasta originar la #alla de la muestra. %i el criterio de #alla ohr >4oulom$

ue go$ierna la resistencia del maci&o rocosos esF = ! )a J !.5E 0F y E en )a1

a. )ara uK valor de presin intersticial #alla la muestraL$. 4u/les son los es#uer&os e#ectivos de #alla actuantes so$re el plano de

#allaL

I. %e construye un tnel vial en un maci&o rocoso gran-tico, con '2!!;g"cm2

de resistencia a la compresin incon#inada, moderadamente #racturado,

con #amilias de diaclasas ue #orman un sistema de $oues c$icos $ien

interconectados ue exhi$en super#icie relativamente en $uen estado,

estando las prominentes ligeramente alteradas, $u&ando '6 en promedio y

espaciadas entre s- 5cm. l e7e del tnel se proyecta normal a laorientacin de las diaclasas y se avan&a a #avor del $u&amiento. :ue

a#orado en las diaclasas un caudal de '5! gal"min.

II. *eterminar la gravedad espec-#ica de un $loue de arenisca condimensiones de

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III. 4alcular la densidad, en g"cc, de una muestra de chert cuyo peso unitarioes de 2< (9"m

I?. Una muestra cil-ndrica de arcillolita con Gs = 2.55, presenta 5cm dedi/metro, '2cm de longitud y pesa en condicin hmeda 25! g. *espuKs

de secada al horno, a '!54 durante 2 horas, la muestra rocosa pesa22!g. *eterminar el contenido de humedad, el peso unitario seco y laporosidad del material.

?. Una muestra de granito tiene un volumen de !.85my una masa de '65!(g. ediante un proceso de conminucin de la muestra y luego decompactacin a altos niveles de energ-a se logra cerrar todos los poros yreducir el volumen de la muestra a !.6 m. *eterminarM a1 @a porosidadoriginal de la muestra y la densidad slida, asumiendo ue este par/metropara los granos minerales no se altera por el proceso de conminucin.

?I. *os canteras de arenisca, B y N, de igual valor de gravedad espec-#ica, sonanali&adas como &onas de prKstamo para extraer material pKtreo para#a$ricar concretos. %i la arenisca B tiene una porosidad igual a !. y laarenisca N tiene una relacin de vac-os igual a !.., cu/l de las doscanteras reuerir/ mayor es#uer&o mec/nico para extraer el material delsitio y cu/l presenta me7ores caracter-sticas como agregado.

?II. Una muestra de suelo arcillo limosa hmeda o$tenida por machaueo de$loues de lodolitas registra una masa de '26 ;g. nsayada la muestra desuelo en el la$oratorio se o$tuvoM una densidad total de 2.' g"cc, Gs=2.< yun contenido de humedad de '5O. *etermine la densidad seca, laporosidad, la relacin de vac-os y el grado de saturacin.

?III. Una lutita con porosidad del !O est/ compuesta por 2O de clorita0Gs=2.81 y 68O de pirita 0Gs=5.51. *etermine la densidad $ul; de la lutita.

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Se proyecta construir un tnel vial en unmacizo rocoso cuyo perfl litolgico es

Espesores, m Geomaterial Datos de parmetros de

resistencia y base para calcularpeso unitario

!.! > '2 Cegolitah = '.< ton"m

C4I= ! (g"cm2

='8

'2 > 6! @utita

Una muestra cil-ndrica de lutita, conGs = 2.55, presenta 5cm dedi/metro, '2cm de longitud y pesa

en condicin hmeda 25! g.*espuKs de secada al horno, a'!54 durante 2 horas, la muestrarocosa pesa 22!g.

C4I= '8! (g"cm2 =2!

6!>'5! Brenisca calc/rea Gs= 2.< e=!.56 Pn=8OC4I= LLL Granito Gs= 2.6 e= !.5 Pn=6O

La cota clave del tnel proyectado (cuyasdimensiones son 8m de ancho y 6m de altura)se sita a 32m !a"o el nivel del terreno#

$na muestra de la roca %ue em!e!e el tnelregistr 2&6m's de velocidad de ondaultrasnica y 2g'cm2de resistencia a lacompresin inconfnada# Los tra!a"ose*ploratorios realizados mediante per+oracin

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se,alan %ue en -m de e*ploracin. +uerecuperado 8&/ de ncleo. de los cuales el0/ corresponden a ncleos de longitud

superior a cm#

1l macizo rocoso (en el sector de aoramientode las areniscas cuarctica) esmoderadamente +racturado y. presenta.adem4s del plano de estratifcacin. dos (2)+amilias de diaclasas normales entre s. demodo %ue su interseccin confgura !lo%ues

c!icos !ien interconectados %ue e*hi!ensuperfcie relativamente en !uen estado#

1l levantamiento de datos estructurales dedicho aoramiento rocoso de areniscacuarctica est4n consignado en la 5a!la 3

:amilia 9o. ' 0)1 2 0*1 0*1spaciamiento, cm 5.< '2.6 3'.

4ondicin 4errada @igeramente alterada uy alterada

)ersistencia, m 25m 2.2 3

B$ertura, mm !.!5 !.<

Geometr-a y textura scalonadauy /spera

)lana /spera )lana pulida

ipo de relleno 9inguno Celleno cementado Brcilla enconsistencia

pl/stica

Grado de alteracin deplanos de contacto

Inalterada oderadamente alterada Bltamente alterada

)resin del agua en la

discontinuidad, en ;g"cm2

! 8 228.36

+rientacin !< " 8 95Q 3 9 '! "

Cespecto del enunciado

B. *etermine los es#uer&os e#ectivos 0vertical y hori&ontal1 en la cota clave del

tnel.

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N. 4u/les son los valores reales de los par/metros de resistencia si los dados

como datos para cada estrato, #ueron o$tenidos en prue$a de compresin

incon#inada.

4. 4lasi#iue el maci&o rocoso segn el nmero de #amilias de

discontinuidades

*. +$tenga el valor del CR* y descri$a cualitativamente el maci&o rocoso

. *escri$a el tamaDo del $loue y el maci&o rocoso segn la con#iguracin

del $loue

:. 4lasi#iue la sustancia de roca segn el criterio de *eere y de la I%C

G. stime la velocidad de onda s-smica en el maci&o rocoso

S. *escri$a cualitativamente las #amilias de discontinuidades. *etermine cual

de las tres #amilias le resta m/s a la calidad geomec/nica del maci&o

rocoso.

I. 4lasi#iue el maci&o rocoso segn el criterio G%I

T. *etermine los par/metros de resistencia del material. sta$le&ca la

ecuacin de ohr>4oulom$ ue go$ierna la resistencia del maci&o y la

ecuacin de Soe; y NroPn ue rige la #ractura.

(. 4lasi#iue el maci&o rocoso segn el criterio de er&aghi. sta$le&ca el

valor de carga actuante al nivel de la cota clave del tnel ue de$econsiderarse para el diseDo del soporte hori&ontal del tnel.

@. 4lasi#iue el maci&o rocoso segn el sistema C%C. *etermine el sistema de

sostenimiento m/s adecuado

. 4lasi#iue el maci&o rocoso segn el sistema CC. +$tenga datos de

tiempo de autosostenimiento y de par/metros de resistencia.

9. 4alcule el -ndice R de Narton en #uncin del CC encontrado en el punto

anterior

+. 4lasi#iue el maci&o rocoso segn el criterio de Narton. 4ompare el valor

encontrado con el hallado en el punto anterior.

). sta$le&ca la recomendacin de enti$acin segn el criterio de Narton.

R. 4lasi#iue segn el criterio de Qea$er

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I *eterminar, para el valor promedio del rango esta$lecido por NieniaPs;i

para CC de un maci&o rocoso clase IIM

a. @os par/metros de resistencia 0cohesin y /ngulo de #riccin interna1 del

maci&o rocoso.

$. l valor del -ndice de resistencia del terreno segn Soe; 0G%I1

c. @os par/metros el/sticos 0relacin de )oisson, mdulo de de#ormacin y

velocidad de onda s-smica1.

d. @as pautas para excavacin

e. l tiempo de auto sostenimiento

#. l sistema de sostenimiento m/s recomendado.

9otaM Utilice las #ichas, los programas Geota$le y"o Coc@a$, segn lo 7u&guenecesario.

+$tener el sistema de sostenimiento de un maci&o rocoso clasi#icado por

Soe; con un G%I= '

I Un maci&o rocoso estrati#icado de arenisca con lentes delgados de limolita,

super#icialmente rugoso y ligeramente meteori&ado. 4alcular el tiempo de auto

sostenimiento y el span o claro al ue corresponde dicho valor.

II Un tnel vial con orientacin general 9

ser/ construido por tramos en un maci&o rocoso ue presenta la siguiente

in#ormacinM

9mero de #amilias de discontinuidadesM

4arga de rotura en prue$a de carga puntual de pro$etas de 5!mm de di/metro extra-das del sector donde

dominan las diaclasas *'M '8! (9.

n el tramo 2 se reali&aron prue$as de compresin incon#inada so$re pro$etas de 5.5 cm di/metro y '

cm de longitud, las cuales #allaron en promedio con una carga de R=6! (9. @as dimensiones #inales de

la pro$eta #allada #ueronM 5.< cm de di/metro y ''.

n el tramo ', domina el sistema de diaclasas *' y el avance se har/ en contra del $u&amiento. n eltramo 2 domina el sistema de diaclasas *2, el avance se har/ en #avor del $u&amiento.

Familia # Tipo Frecuencia Longitud Distancia

entre labios

Rugosidad Relleno Meteorizacin Espaciamiento umedad !rientacin

:' '! Blta )arcialmentea$ierta

)lana rugosa Brcilla de

alta

plasticidad

*escompuesto Tunto o7ado '2!"5

:2 *' 2 edia uy cerrada +ndulada lisa ?ena de Inalterado %eparado seco 23!"'6

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cuarcita

: *2 5 Na7a Bncha scalonadamoderadamen

te rugosa

@imos

inorg/nicos

y arenas

#inas

@igeramente

alterado

oderadamente

7unto

@igeramen

te hmedo

23!"26

*CI9BC

a. @a clasi#icacin geomec/nica del maci&o rocoso, en cada uno de los tramos

proyectados para construir la o$ra.

$. %istema de sostenimiento y pautas de excavacin recomenda$les en cada

tramo.