INFORME DE LABORATORIO DE MECÁNICA DE ROCAS
Introducción
Objetivos:
Conocer las propiedades físicas de las rocas Conocer el manejo adecuado de los equipos Determinar la densidad , peso específico , absorción la resistencia compresiva
MARCO TEÓRICO
ENSAYO DE PROPIEDADES FISICAS DE LA ROCA
A) Roca -
La roca es un conjunto de minerales y/o fragmentos de otras rocas relacionadas entre sí que forman parte de la litosfera terrestre.
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A. Castro (1989) las define como el resultado final de la evolución de sistemas físico-químicos, más o menos complejos, desarrollados como consecuencia directa de la actividad geológica exógena o endógena.
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Los minerales más abundantes en una roca se conocen como minerales esenciales, mientras que los que aparecen en proporciones pequeñas se denominan minerales accesorios.
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El estudio de las rocas es muy importante porque a partir de ellas podemos conocer cuáles han sido los procesos que las han formado y que posteriormente las han afectado. Se pueden considerar las rocas como archivos históricos en donde ha quedado registrado la historia de la Tierra y de la vida. Además, las rocas son un recurso geológico primordial para la actividad humana.
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Existen tres clases de rocas, entre ellas podemos distinguir las rocas ígneas, las rocas metamórficas y las rocas sedimentarias.
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Las Rocas Ígneas son rocas que se forman a partir de los magmas, por efecto de su enfriamiento y consolidación. Se forman en un ambiente profundo de altas presiones y altas temperaturas. Estas rocas son las más importantes en cuanto a dureza, y se forman por el enfriamiento y solidificación del magma. Están compuestas por cristales, los cuales le aportan su textura.
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Las Rocas
Metamórficas son rocas que están expuestas al proceso geológico
del metamorfismo que ocasiona toda una serie de cambios mineralógicos, texturales y estructurales, en cualquier tipo de roca, en estado sólido y en el interior de la corteza. -
Las Rocas
Sedimentarias son rocas eruptivas o sedimentadas transformadas
por diversos factores como la consolidación de materiales de otras rocas, acumulación y compactación de restos orgánicos, siendo el más importante
la presión. Es decir Se forman por consolidación que es el endurecimiento de los minerales clásicos: Por compactación y por cementación.
B) Contenido de Humedad -
El contenido de humedad de un material, en este caso ROCA, es la determinación del porcentaje de la cantidad de agua que contiene.
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Es la cantidad de agua que presenta la roca en estado natural sin haber sido alterado.
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Para obtener una buena medida de esta propiedad es recomendable pesar la muestra in situ inmediatamente después de que fue extraída.
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Se calcula mediante la siguiente expresion:
C) Peso Específico -
Es la relación numérica entre el peso de un cuerpo y el peso de igual volumen de agua a 4°C. En otras palabras se puede decir que es el peso de un cuerpo sobre su unidad de volumen,
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Se calcula dividendo el peso de la roca entre el volumen que este ocupa.
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Se calcula mediante la expresión:
D) Grado de Absorción -
Es la capacidad que tienen los materiales para absorber agua o cualquier otro liquido al cual este expuesto ya sea directa o indirectamente.
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Es la cantidad de agua que puede capturar la roca del medio que la rodea; ttambién se puede decir que es la incorporación o asimilación de líquidos en el interior del sistema poroso de la roca.
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Esta dado en porcentaje.
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Se calcula mediante la expresión:
Wt = [(Psumergido – Pseco) / Pseco] * 100 E) Porosidad -
Es el volumen de espacios abiertos o vacios que contiene una roca relativa a su volumen total.
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Esta porosidad esta conformada por poros externos y poros internos.
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Esta dado en porcentaje.
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Se calcula mediante la expresión:
P = (Vporos /Vaparente) * 100 P = {(Vaparente-VRoca)/V0}*100 F) Capilaridad -
Es una propiedad que tienen los líquidos y consiste principalmente en el ascenso que tienen por un tubo capilar que está contenido en el material, en este caso en la roca.
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Se calcula mediante la expresión:
K = Peso agua capilar/(Sarea mojada/Tiempo de ensayo) G) Resistencia a la Compresión -
Es la propiedad que determina la carga máxima que soporta el material por una unidad de superficie.
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Se puede definir como el esfuerzo aplicado a una roca, que es la carga o peso máximo que puede soportar por cada unidad de área. Que a su vez va mostrando una deformación lineal.
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Sobrepasado este límite la roca presentara un comportamiento plástico hasta llegar a destruirse.
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Se calcula mediante las expresiones:
Esfuerzo:
σ = Fuerza/ Superficie
Deformación Lineal:
ε = (Lfinal – Linicial)/Lincial
ε = ΔL/Linicial
ENSAYO DE CARGA PUNTUAL (ENSAYO FRANKLIN)
Algunas veces no se dispone de material para preparar probetas adecuadas para los ensayos de compresión simple. También puede suceder que el número de ensayos que haya que realizar sea grande y que éstos tengan que llevarse a cabo “in situ”. En ambos casos, el ensayo de carga puntual puede sustituir al
de compresión simple. El ensayo de carga puntual consiste en romper un trozo de roca entre dos puntas cónicas de acero endurecido (ver Figura 2.7). Las muestras que se colocan entre dichas puntas pueden ser de cualquier forma, pero es conveniente que su diámetro no sea inferior a unos de 50 mm, ya que, como se ha indicado anteriormente, el volumen de la probeta influye en su resistencia. Los puntos de aplicación de la carga deben estar al menos a 0,7 D de cada uno de los bordes de la probeta. La fuerza P necesaria para romper la muestra se puede obtener leyendo el manómetro de la bomba manual que produce la presión requerida para dicha rotura. El índice de carga puntual se calcula mediante la siguiente expresión:
=
Donde, De:
es el diámetro equivalente de la probeta.
Figura 2.7. Ensayo de carga puntual mediante la prensa Franklin.
El diámetro equivalente se puede calcular mediante la siguiente expresión:
() Donde, W = anchura media de la muestra (semisuma de sus anchuras máxima y mínima). D =
distancia entre las puntas de los conos en el momento de la
rotura. Cuando el valor de De es distinto de 50 mm es conveniente hacer una corrección para eliminar la influencia del tamaño en la resistencia de la probeta. Esta corrección, que permite obtener el IS(50), se puede efectuar utilizando la siguiente fórmula:
. [] ×
y la resistencia a compresión simple de la roca. Esta relación es la siguiente: , no obstante, en algunas rocas el coeficiente multiplicador difiere Broch y Franklin (1972) encontraron una correlación entre el
mucho del anteriormente indicado. Brock (1993) ha puesto también una relación entre la resistencia a tracción el índice de carga puntual
y
: . . Según esto la relcion media
entre la resistencia a compresión y tracción de las rocas seria de 16. En este ensayo la rotura de la roca se produce entre las dos puntas del aparato. Cuando las rocas son muy anisótropas, es decir, cuando contienen numerosas superficies de debilidad, la orientación de éstas con respecto al plano de rotura es muy importante. Para conseguir que los resultados de los ensayos realizados con un mismo tipo de roca sean comparables, es necesario que las discontinuidades se encuentren siempre en la misma posición con respecto al eje que une las dos puntas del aparato. Hay que tener en cuenta que los resultados de estos ensayos tienen normalmente una dispersión muy grande, por lo que es necesario hacer muchos para obtener datos fiables. El índice de carga puntual es muy útil para clasificar las rocas, sin embargo, cuando se trata de casos en los que es muy importante conocer la resistencia a compresión uniaxial de la roca, por ejemplo en el cálculo de la resistencia de pilares, es conveniente recurrir a los ensayos convencionales. La clasificación de las rocas según su resistencia a compresión uniaxial, propuesta por la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas (Brown, 1981), es la siguiente:
Resistencia (MPa) >250 100-250 50-100 25-50 5-25 1-5 0,25-1
Clasificación Extremadamente alta Muy alta Alta Media Baja Muy baja Extremadamente baja
PROCEDIMIENTO Procedimiento del ensayo de propiedades físicas de la roca: 1. 2. 3. 4. 5.
Tomar 2 muestras de roca que tengan un peso mayores a 50gr Pesar las 2 muestras en una balanza electrónica y marcarlas con un numero Poner al horno a una temperatura de 106 – 110 c° por 12 horas Pesar las muestras sacadas del horno Ponerlas a remojar en dos recipientes con agua por 12 horas
Cálculos
Conclusiones:
Se concluye que la roca es extremadamente resistente La densidad de la muestra no concuerda con los parámetros pre establecidos
Recomendaciones
Usar con cuidado los equipos Recolectar una muestra que este en el set de familias Pesar las muestras consuma precisión
