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1Universidad Nacional de CajamarcaFACULTAD DE INGENIERAESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS.Ing. German Snchez CarreraINGENIERA DE ROCAS I

2Introduccin a la Mecnica de RocasEl estudio de la Mecnica de Rocas, es esencialmente el estudio de la accin de las fuerzas actuando sobre los macizos rocosos.Algunas condiciones importantes, son asociadas con las rocas sometidas a esfuerzos, las cuales propician la formacin del fenmeno de fracturamiento causada por los esfuerzos, deformacin y la formacin de la energa resultante.

3El estudio de la mecnica de rocas principalmente trata del anlisis de las cargas o las fuerzas aplicadas a los macizos rocosos y los efectos internos de estos; los cuales pueden ocasionar: Fracturas, deformaciones o el deslizamiento de estos, etc.

4Los principales efectos de inters para el gelogo y geofsico son: Los cambios de las formas que pueden ocurrir. Dichos cambios de inters son los aspectos dinmicos de las variaciones en volumen y forma.Por ejemplo: Las ondas ssmicas.

5Para el ingeniero de Minas y Geotcnico, su preocupacin principal esta en la fenomenologa que influencia la prediccin de las fracturas y los deslizamientos con algunos cambios en el volumen y las formas de las rocas.Entonces, el estudio de la mecnica de rocas abarca: El anlisis de las cargas o las fuerzas que estn siendo aplicadas a las rocas.El anlisis de los efectos internos en trminos de los esfuerzos, deformaciones y la energa almacenada.

Finalmente el anlisis de las consecuencias de estos efectos internos como fracturas, fallamiento, deslizamientos o simplemente las deformaciones de las rocas.

6Campos de aplicacin de la mecnica de rocas.Las aplicaciones de la mecnica de rocas que, a la fecha se estn usando a nivel mundial son : Diseo de tneles, piques, frontones, cruceros, casas de fuerza para operaciones subterrneas.Diseo de taludes para minera a tajo abierto, canteras, presas, etc.Diseo para trabajos mineros subterrneos, tales como: Tajeos, mtodos de explotacin, cmaras y pilares, etc.

7Sostenimiento para los tajeos y otros sistemas de sostenimiento.Diseo para operaciones por hundimiento, por ejemplo para conseguir el hundimiento inicial, un eficiente acarreo y evitar los efectos perjudiciales de la subsidencia.

8Diseo para instalaciones de defensa subterrneas, para soportar las ondas de choque producidas por los disparos primarios. as por ejemplo, los efectos de los esfuerzos y el movimiento de la deformacin dinmica.Diseo de cimentaciones para diques.Diseo de cimentaciones estructurales.Evaluacin de los daos producidos por estallamiento de rocas.Diseo optimo de las mallas de perforacin y voladura y el tipo y la cantidad de las mezclas explosivas comerciales a ser usadas.

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10Caractersticas importantes y determinables de las rocas para operaciones mineras y/o construccinDe la revisin de las aplicaciones para efectuar trabajos de ingeniera haciendo uso de la ciencia de la mecnica de rocas, se mencionan las siguientes propiedades, que son las mas importantes :

11Resistencia compresiva uniaxial de la roca

Esta propiedad indica, si la roca es suficientemente dbil con respecto a la aplicacin de una carga.Se sabe que hay una pequea correlacin entre el modulo de deformacin de la roca as como su esquistosidad con la resistencia compresiva. Finalmente esta propiedad puede ser fcilmente determinada.

12Las caractersticas de deformacin antes del fallamiento de la roca

Esta propiedad indicar si el deslizamiento natural del material podra estar en el rango esperado y a los niveles de esfuerzos menores que los que son requeridos para causar la falla.En casos extremos estos podran tambin, indicar la posibilidad del esponjamiento del macizo rocoso.

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SISTEMA DE ESTRUCTURAS

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SISTEMAS DE ESTRUCTURAS

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SISTEMAS DE ESTRUCTURAS

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BLOQUE TIPICO EN INFRAESTRUCTURA MINERA

17Las caractersticas del fallamiento de la roca

La naturaleza del fallamiento del material por ruptura o por deslizamiento tiene una influencia determinante en el factor de seguridad que es usado o calculado para ser utilizado en trabajos de diseo, as como para las precauciones que deben ser tomadas en cuenta durante las operaciones.

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La densa homogeneidad e isotropa de la formacin

El origen de la formacin de las rocas gobierna con mayor magnitud, si el macizo rocoso en la naturaleza es generalmente isotrpico o anisotrpico.Desde el punto de vista de mecnica es necesario conocer que tipo de macizo rocoso en general existe en la zona de trabajo.

19La continuidad de la roca en la formacin

La cual puede o no puede causar problemas. Las propiedades del macizo rocoso son de gran importancia.Ya sea que la roca sea dividida en bloques de gran tamao o en fragmentos pequeos, la continuidad ser de mayor importancia que las propiedades mismas de la roca.

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Roca en bloqueBasalto porfirtico Roca fracturada

21Clasificacin de las Rocas por su Origen o GnesisLa clasificacin geolgica de las rocas, de acuerdo a su origen ha sido el mtodo mas comn de describir a cualquier tipo de roca.Es importante examinar este mtodo de clasificacin desde un punto de vista funcional con respecto a la ciencia de la mecnica de rocas.Este sistema de clasificacin es el siguiente:

22Rocas SedimentarasEsta clasificacin esta definida por el mecanismo de depositacin de los sedimentos que determinan finalmente la textura y estructura final.Tambin se les puede considerar desde el punto de vista mecnico, qumico y orgnico.

23Rocas Sedimentaras

24Rocas Sedimentaras

25Rocas gneas : cidas, intermedias y bsicasIntrusivas : Cristalizadas lentamente a altas temperaturas . Hipabisales : Cristalizadas a profundidades intermedias.Extrusivas : Cristalizadas en superficie bajo condiciones de presin atmosfrica.

26Rocas gneas

27Rocas MetamrficasSon productos del metamorfismo, el proceso modifica la composicin mineralgica y la estructura, por cambios de presin y temperatura.Los procesos bsicos son : Grado de Metamorfismo, Zonas metamrfica, Facies metamrficas.

28Rocas Metamrficas

29Clasificacin Geolgica o Litolgica

La informacin estructural, que es a menudo obtenida mediante mapeo geolgico por supuesto provee informacin muy importante.

Por lo tanto, se debe mencionar que el trabajo realizado por los ingenieros gelogos para la determinacin de una clasificacin del macizo rocoso es muy importante en el modelo geolgico.

30Una descripcin mas detallada de la roca, la cual incluira datos litlgicos : Qumicos, mineralgicos y petrogrficos no contribuye con una informacin mas detallada para los propsitos de la mecnica de rocas.

El anlisis petrogrfico podra incluir informacin acerca de la textura y origen, lo mismo que de los minerales, la cual podra proveer informacin importante geologicamente.

31Por ejemplo, de una manera indirecta la magnitud de la resistencia y la naturaleza de las propiedades de deformacin pueden ser deducidas de este anlisis.

As se tiene, que las micro-fracturas pueden ser detectadas en los cristales de cuarzo en un granito, las cuales serian significativas con respecto a la resistencia del granito.Sin embargo, este seria un mtodo de alto costo para obtener tal informacin, cuando pruebas directas de resistencia podran dar los mismos resultados y a un costo menor.

32Clasificacin IngenierilCreado por Deere (1968) y se basa en la propiedad ingenieril de la resistencia a la Compresin Uniaxial

de las discontinuidades.deformacionales.geomecnicas.excavaciones.macizos rocosos.sistemas de

Equilibrio limite. Modelos continuos. Modelos discontinuos

Litologa. Meteorizacin. Estructuras geolgicas.

Calidad del macizo rocoso. Propiedades mecnicas de lasdiscontinuidades. Tensiones naturales. Propiedades mecnicas de los materiales. Anlisis de tensiones. Relaciones tenso- Diseo de Diseo de los sostenimiento. Caractersticas geomecnicas Clasificaciones Estado de las tensiones de los Resistencia de los macizosrocosos. Caractersticas de la muestra de roca intacta. Descripcin de las discontinuidades. Caracterizacin del macizorocoso. Sondajes. Hidrogeologa. Mtodos geofsicos.

ModeloMatemtico

ModeloGeomecnico

ModeloGeolgico