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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS

Departamento Acadmico de la Facultad de Ingeniera de Minas

SILABO

Asignatura : GEOMECNICA

Cdigo : 064C

SEMESTRE ACADMICO 2015-II

I.- INFORMACIN GENERAL:

1.1 NOMBRE DEL PROFESOR : Paulino Jos AVELLANEDA PURI 1.2 PLAN DE ESTUDIOS : 2009 1.3 CARCTER DE LA ASIGNATURA : Obligatorio 1.4 NUMERO DE CRDITOS : 04

1.5 TOTAL DE HORAS SEMANALES HORAS TERICAS HORAS PRACTICAS

: : :

05 Horas 03 Horas 02 Horas

1.6 CENTRO DE PRACTICAS : Laboratorio de Mecnica de Rocas

1.7 FECHA DE INICIO : 24 de agosto de 2015

1.8 FECHA DE FINALIZACIN : 31 de diciembre de 2015 1.9 SEMESTRE ACADMICO : VI (Sexto) 1.10 REQUISITO ACADMICO : Mecnica de Rocas

II.- DESCRIPCIN:

El curso se ocupa del estudio terico y prctico de las propiedades y comportamiento mecnico de los materiales rocosos, y de su respuesta ante la accin de fuerzas aplicadas en su entorno fsico. Analiza la resistencia y deformacin de la matriz y macizos rocosos, el origen y tipo de tensiones naturales; del mismo modo los parmetros hidrogeolgicos. Tambin analiza la estabilidad en taludes, presas de relave y depsitos de desmonte.

III.- OBJETIVOS:

Al trmino de la asignatura los alumnos estarn en condiciones:

a. Objetivo General

Disear excavaciones mineras desde el punto de vista de la Mecnica de Rocas, conocer los tipos de presa de relaves y la metodologa de diseo de depsitos de desmonte.

b. Objetivos Especficos

Disear excavaciones mltiples subterrneas. Conocer los parmetros hidrogeolgicos de las formaciones geolgicas. Analizar casos de estabilidad de taludes. Estar al tanto de los criterios geolgicos-geotcnicos de seleccin de presas

de relave. Establecer la metodologa de diseo de los depsitos de desmonte.

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IV.- EVALUACIN:

Evaluaciones escritas (tres durante el semestre). Se tendrn en cuenta las prcticas en el Laboratorio de Mecnica de Rocas, con

el ordenador (Software Rocscience) y la entrega de ejercicios resueltos. Ponderacin: PRUEBAS ESCRITAS

(PE) PRCTICAS LABORATORIO

(PL)

Primer Parcial PE1 = 0.75 PL1 = 0.25

Segundo Parcial PE2 = 0.75 PL2 = 0.25

Tercer Parcial PE3 = 0.75 PL3 = 0.25

V.- REQUISITOS DE APROBACIN:

Asistencia mnima de 70% a las clases tericas y prcticas programadas. Obtener como nota aprobatoria la nota mnima de:

Nota Aprobatoria = [PP1+PP2+PP3] 10,5 3

VI.- METODOLOGA O ESTRATEGIAS DIDCTICAS:

a. De la Teora

Exposicin dilogo por el docente, con la participacin activa de los alumnos. Traducciones y comentarios de artculos de revistas especializadas.

b. De la Prctica

Demostracin y/o solucin de ejercicios y problemas por el docente. VII.- MATERIALES O EQUIPOS:

Del docente: Diapositivas y Software. Del alumno: Manual de Mecnica de Rocas, Gua de Prcticas, cuestionarios de

preguntas y problemas.

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VIII.- CALENDARIZACIN DE LAS UNIDADES TEMTICAS:

COMPE-TENCIAS

CONTENIDO CONCEPTUAL CONTENIDO PROCEDIMENTAL CONTENIDO ACTITUDINAL SEMANA AVANCE

%

8.1 CAPITULO I: RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD DE LA MATRIZ ROCOSA Resistencia y parmetros resistentes. Criterio de rotura.

Conocer los criterios de rotura:

Criterio de Mohr-Coulomb: - Suponer que el valor de la cohesin es un valor

prximo al 10% de la resistencia a compresin simple de la matriz rocosa.

- Adoptar un valor del ngulo de rozamiento interno segn el nivel de tensiones con el que se trabaja, usar tablas o ensayos de laboratorio.

Criterio de Hoek y Brown: - Evaluar la resistencia de la matriz rocosa mediante

el criterio no lineal, donde la representacin grfica de la rotura es una curva de tipo cncavo.

Asume con inters el tema.

Analiza los criterios de rotura de Mohr-Coulomb y Hoek & Brown.

Grafica el crculo de Mohr para la condicin de falla en compresin triaxial.

Investiga temas relacionados al presente captulo.

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Deformabilidad. Ensayos de laboratorio de resistencia y deformabilidad.

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8.2 CAPITULO II: RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD DE MACIZOS ROCOSOS Resistencia. Deformabilidad de los macizos rocosos.

Considerar que la resistencia del macizo rocoso est en funcin de la resistencia de la roca intacta, la resistencia de las discontinuidades y de cmo stas se distribuyan en el macizo rocoso.

Considerar que el macizo rocoso est a la escala de la obra de ingeniera en que se trabaja, de manera isotrpica.

Determinar el mdulo de elasticidad del terreno para dimensionar el sostenimiento de una excavacin subterrnea mediante clculos tenso-deformacionales.

Conocer con precisin el mdulo de elasticidad del terreno, si se pretende que los clculos tenso-deformacionales que se realicen para dimensionar el sostenimiento de una excavacin subterrnea, para definir las condiciones de cimentacin o para cuantificar los movimientos de una excavacin protegida con pantallas, tengan una verosimilitud razonable.

Determina la resistencia de macizos rocosos de acuerdo a la geometra de las discontinuidades.

Aplica el criterio de falla de Hoek-Brown, cuando no hay un control definido de la geometra de las discontinuidades.

Aplica otros criterios para obras subterrneas de mayor profundidad (mineras).

Interpreta el comportamiento general del macizo rocoso con la aplicacin del nuevo concepto de resistencia global del macizo rocoso.

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Permeabilidad y presin de agua. Efecto escala.

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8.3 CAPITULO III: TENSIONES NATURALES Origen y tipo de tensiones.

Estudiar las tensiones naturales desde el punto de vista de la ingeniera geolgica y la mecnica de rocas.

Estima la magnitud de las tensiones por mtodos empricos.

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Factores geolgicos y morfolgicos influyentes en el estado tensional.

PRIMERA EVALUACIN PARCIAL

Analizar los distintos tipos de tensiones y su origen, as como su distribucin geogrfica en diferentes regiones del mundo.

Estudiar las relaciones entre los modelos tectnicos y los esfuerzos, la variacin de las tensiones con la profundidad y los factores ms influyentes en las mismas.

Establecer las bases conceptuales geolgicas y, en particular las tectnicas, en las que se fundamentan las tensiones naturales.

Estima el valor aproximado o estimativo del estado tensional de los macizos rocosos.

Estima el estado tensional en funcin de relacin de K (H /v).

8.4 CAPITULO IV: HIDROGEOLOGA Tipos de acufero y su comportamiento. Nivel piezomtrico y movimiento del agua en los acuferos.

Estudiar la ocurrencia, movimiento y calidad del agua debajo de la superficie terrestre.

Aplicar la fsica, biologa y matemticas.

Estudiar las rocas de origen exgeno y endgeno.

Conoce la porosidad de las rocas en rocas duras y en rocas blandas.

Conoce la capacidad de la roca para transmitir agua (permeabilidad).

Establece la isotropa y anisotropa de las rocas.

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Parmetros hidrogeolgicos: Porosidad y coeficiente de almacenamiento. Permeabilidad y transmisividad.

7 45

8.5 CAPITULO V: ANLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES Introduccin. Clasificacin de los mtodos de clculo.

Estudiar la estabilidad o posible inestabilidad de un talud a la hora de realizar un proyecto.

Llevar a cabo una obra de construccin de ingeniera civil, siendo un aspecto directamente relacionado con la geotecnia.

Estudiar la inestabilidad de un talud, el que se puede producir por un desnivel, relacionado a diversas razones: - Razones geolgicas: laderas posiblemente

inestables, orografa acusada, estratificacin, meteorizacin, etc.

- Variacin del nivel fretico: situaciones estacionales, u obras realizadas por el hombre.

- Obras de ingeniera: rellenos o excavaciones tanto de obra civil, como de minera.

Estudiar los taludes de roca (Mecnica de Rocas) o de tierras (Mecnica de Suelos), estudiados ambos de forma distinta.

Efecta el anlisis cinemtico de taludes en macizos rocosos, delimitados por un sistema tridimensional de planos de discontinuidad.

Realiza clculos para estimar el conjunto de fuerzas que acta sobre la porcin de tierra mediante mtodos analticos de clculo. Para calcular las fuerzas emplean los siguientes mtodos: - Mtodo de las rebanadas. - Mtodo de Bishop.

Aplica mtodos mecnicos para corregir fallas en taludes: - Mtodos de elusin - Mtodos de excavacin - Abatimiento de taludes - Empleo de bermas y

escalonamientos - Empleo de materiales ligeros

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Rotura planar: Geometra de la rotura planar. Anlisis de estabilidad en rotura planar.

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Rotura por cuas: Geometra de la rotura por cuas. Anlisis de estabilidad en rotura por cuas.

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Roturas circulares y curvas. Mtodo simplificado de Bishop, bacos de Hoek y Bary. SEGUNDA EVALUACIN

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- La consolidacin previa de suelos compresibles

- Empleo de material.es estabilizantes

- Empleo de estructuras de retencin

- Empleo de pilotes - Empleo de contrapesos al pie de

fallas - Anclajes - Uso de explosivos - Empleo de vegetacin

8.6 CAPITULO VI: TNELES Soporte natural en tneles: Juntas en tneles. Mltiples tneles

Realizar un estudio Geolgico Geotcnico para el diseo de un Tnel.

Conocer los mecanismos de inestabilidad en Tneles y Taludes rocosos, que son controlados por el grado de alteracin y por las anisotropas existentes en el macizo rocoso (estratificacin, juntas y fallas).

Conocer las propiedades de la matriz rocosa: frecuencia y tipo de las discontinuidades.

Estudiar el grado de fracturacin (ndice RQD), el tamao y forma del macizo, sus propiedades hidrogeolgicas, el grado de meteorizacin o alteracin, el estado de tensiones in situ y presencia de agua.

Se preocupa por la seguridad, primordialmente en las operaciones mineras subterrneas o a tajo abierto.

Identifica y registra las grietas y fisuras, compara estos datos con las exploraciones previas, e identifica las reas de preocupacin.

Evita un colapso de la mina, ya que detecta al instante cualquier alteracin en estratos de roca locales.

Toma con mucha antelacin las medidas de seguridad.

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Soporte de tneles: Patrn de empernado refuerzo de roca. Combinacin de soportes.

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8.7 CAPITULO VII: PRESAS DE RELAVE Introduccin. Tipos de presa y estructuras auxiliares.

Seleccionar los materiales y su distribucin o zonificacin dentro de la seccin de la presa, as como el anlisis de las condiciones de inicio, que pueden afectar el comportamiento de la estructura.

Efectuar los siguientes Anlisis: - Estabilidad contra el desbordamiento. - Estabilidad contra el flujo incontrolado - Estabilidad contra la erosin interna. - Estabilidad contra la licuefaccin.

Estudiar las fallas en depsitos de relaves por eventos ssmicos.

Conoce la filosofa de diseo: evitar fallas y accidentes.

Efecta la caracterizacin fsica, mecnica y dinmica de los materiales de relave.

Evala la estabilidad dinmica del depsito.

Conoce los mtodos de construccin de presas de relaves: Mtodo aguas-abajo, Mtodo aguas-arriba y Mtodo lnea central.

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Criterios geolgico-geotcnicos de seleccin de presas. Materiales geolgicos para la construccin de presas.

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8.8 CAPITULO VIII: DEPSITOS DE DESMONTE Metodologa de diseo y materiales. Depsitos sobre suelos blandos.

Disear y construir botaderos de desmonte para el almacenamiento de material de desmonte que se genera en la explotacin minera.

Evaluar las caractersticas geotcnicas del suelo de la cimentacin y las propiedades fsicos-mecnicas del material de desmonte.

Evaluar la condicin de estabilidad fsica del botadero para proyectar obras de estabilizacin.

Disear obras de drenaje de aguas superficiales y sub-superficiales.

Caracteriza el terreno de cimentacin desde el punto de vista geolgico-geotcnico.

Determina las propiedades fsica y qumicas y parmetros que gobierna la resistencia.

Evala las condiciones hidrolgicas y sistemas de drenaje.

Evala las condiciones de peligro ssmico.

Efecta el anlisis de estabilidad fsica de los taludes proyectados del botadero de desmonte.

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Depsitos a media ladera. TERCERA EVALUACIN

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IX.- BIBLIOGRAFA:

1) B.H.G. Brady, E.T. Brown

ROCK MECHANICS FOR UNDERGROUND MINING University of Western Australia Kluwer Academic Publisher, 614 Pgs. Third Edition New York - USA, 2005.

2) DONAL M. RAGAN GEOLOGA ESTRUCTURAL INTRODUCCIN A LAS TCNICAS GEOMTRICAS

Departamento de Geologa, Arizona State University Edicin Omega S.A., 1ra. Edicin, 207 Pgs. Barcelona Espaa, 1980.

3) E. HOEK/E.T.BROWN

EXCAVACIONES SUBTERRNEAS EN ROCA McGraw-Hill, 634 Pgs. Mxico Marzo de 2004.

4) GONZALES DE VALLEJO, Luis L.

INGENIERA GEOLGICA PEARSON Prentice Hall, 715 Pgs. Madrid Espaa, 2004.

5) JUREZ BADILLO RICO RODRGUEZ

MECNICA DE SUELOS Tomo 1 Fundamento de la Mecnica de Suelos, 642 Pgs. Tomo 2 Teora y Aplicaciones de la Mecnica de Suelos, 703 Pgs. Tomo 3 Flujo de Agua en Suelos, 413 Pgs. Tercera Edicin, LIMUSA Noriega Editores. Mxico, 1998.

6) MARTNEZ VARGAS, Alberto J.

GEOTECNIA PARA INGENIEROS CIVILES MINEROS GELOGOS

Volumen I Principios Bsicos, 1990, 425 Pgs. Volumen II Mecnica de Suelos, 1991, 315 Pgs. CONCYTEC, U.N.I., Universidad San Martn de Porres. Lima Per.

7) RAMIREZ OYANGUREN P. y OTROS

MECNICA DE ROCAS APLICADA A LA MINERA METLICA SUBTERRNEA

Instituto Geolgico y Minero de Espaa, 362 Pgs. Madrid Espaa, 1984.

8) SAMANIEGO ALCNTARA, Antonio

APLICACIONES DE LA MECNICA DE ROCAS EN EL SOSTENIMIENTO DE LABORES MINERAS

Editorial P.U.C.P. Lima Per, 1987.

9) William G. Pariseu DESIGN ANALYSIS IN ROCK MECHANICS Taylor & Francis Group, 557 Pgs. Departament of Mining Engineering, University of Utah, Salt Lake City, Utah, USA, 2006.

Ciudad Universitaria, 30 de julio de 2015

------------------------------------------------------------------ Ing. Paulino Jos AVELLANEDA PURI

NOMBRADO PRINCIPAL D.E.

PROFESOR RESPONSABLE

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APROBADO POR EL JEFE DE DEPARTAMENTO ACADMICO:

Ciudad Universitaria, 31 de julio de 2015

------------------------------------------------------------- MsSc. Saturnino ROSADO CARHUANCHO

NOMBRADO PRINCIPAL D.E.

JEFE DE DEPARTAMENTO

APROBADO POR EL CONSEJO DE FACULTAD

Fecha de aprobacin 03 de agosto de 2015

---------------------------------------------------- Dr. El Teobaldo CARO MEZA

DECANO

---------------------------------------------------- MsSc. Ral BALDEN RETAMOZO

SECRETARIO DOCENTE