Capitulo 1. Plegamiento y Fracturacion de Rocas

CAPITULO 1. PLEGAMIENTO Y

FRACTURACION DE ROCAS

Ing. Sandra Marcela Blanco Perilla

Geología Aplicada

Primer Semestre 2015

PLEGAMIENTO Y


1. Esfuerzos y deformaciones, comportamiento frágil y dúctil.

2. Deformaciones y rupturas: Plegamientos, Fallas y Diaclasas.

3. Caracterización Geomecánica de las Discontinuidades.

4. Rumbo y buzamiento, azimut de buzamiento

5. Determinación de estructuras en campo.

6. Influencia de la tectónica en construcciones civiles

PLEGAMIENTO Y








1. ESFUERZOS Y DEFORMACIONES

Fuerza: tiende a poner en movimiento los objetos estacionarios o a modificar los movimientos de los cuerpos que se mueven.

Esfuerzo: cantidad de fuerza aplicada sobre una unidad de roca generando una deformación.

Deformación: cambio de tamaño, forma, orientación o posición de una masa rocosa.


TIPOS DE ESFUERZOS: Esfuerzos diferenciales: esfuerzos en

diferentes direcciones

Esfuerzos compresivos: acortan un cuerpo rocoso

Esfuerzos tensionales: actúan en direcciones opuestas, alargan o separan una unidad rocosa



TIPOS DE ESFUERZOS:


TIPOS DE ESFUERZOS:


DEFORMACIONES:

Las rocas pueden plegarse, fluir o

fracturarse.

Tipos de Deformaciones:

Elásticas: cambios recuperables

Plásticas: fluye a partir del limite elástico

Frágil: fractura



Factores que influyen en la resistencia

de una roca:

Temperatura

Presión de confinamiento

Tipo de Roca

Disponibilidad de fluidos

Tiempo


Influencia del tiempo



PLEGAMIENTO Y








DEFORMACIONES Y RUPTURAS

PLIEGUES:

Serie de

ondulaciones

debidas a esfuerzos

de compresión en

materiales plásticos.

Acortamiento

horizontal.


PLIEGUES:


Elementos de un pliegue:

Flancos: los dos lados de un pliegue

Charnela: línea trazada a lo largo de los puntos de máxima curvatura de cada estrato.

Plano axial: superficie imaginaria que divide un pliegue de la manera más simétrica posible.

Núcleo: estratos situados en el interior del pliegue

Inmersión: ángulo de inclinación de la charnela.


Elementos de un pliegue:


Tipos de pliegues:

Según la edad relativa de los materiales:

Anticlinal: núcleo con materiales mas antiguos. Convexo

Sinclinal: núcleo con materiales mas recientes. Cóncavo


Tipos de pliegues:

Según la edad relativa de los materiales:


Tipos de pliegues:

Según su orientación:

Simétricos: los flancos son imágenes especulares el uno del otro

Asimétricos: los flancos no son imágenes especulares el uno del otro

Volcado o acostado: uno de los flanco esta inclinado mas allá de la vertical

Tumbados o recumbentes: plano axial totalmente horizontal.


Tipos de pliegues:


Tipos de pliegues:


PLIEGUES:

Inmersion


Nomenclatura de los pliegues:



Monoclinal:

Combinación entre pliegue y falla. Estratos sedimentarios y basamento. Llanura de Colorado

DEFORMACIONES Y RUPTURAS Domos y cubetas:

Ascenso del basamento generando pliegues y afloramiento de diferentes materiales a causa de la erosión. Estructura circular o alargada. Estratos sedimentarios.

Domo: movimiento ascendente

Cubeta: movimiento descendente, hundimiento


Las Black Hills de

Dakota del Sur. Gran

estructura domica

con rocas ígneas y

metamórficas

resistentes

aflorantes en el

núcleo.


FALLAS:

A causa de la aplicación de esfuerzos a los materiales frágiles que se encuentran en la corteza terrestre, se producen roturas o fracturas en bloques, en donde la presencia de desplazamiento de un bloque con respecto al otro se conoce como falla.

Tipos de fallas según su movimiento:

Fallas verticales

Fallas horizontales



Fallas verticales:

El movimiento es paralelo al buzamiento o inclinación de la superficie de falla.

Falla Normal:

Esfuerzos de tensión.

Bloque de techo baja con respecto al de muro



Fallas verticales:

Falla Inversa:

Esfuerzos de Compresión

El bloque de techo sube con respecto al bloque de muro.



Falla de Cabalgamiento

DEFORMACIONES Y RUPTURAS Fallas horizontales:

Falla transformante: entre cortezas





SISMOS:

Vibración de la tierra a causa de una rápida liberación de energía.

DEFORMACIONES Y RUPTURA

Estado de una falla:

Falla activa: falla geológica que generara un sismo en algún momento en un futuro cercano. Una falla es considerada activa si ha tenido algún evento sísmico reciente o evidencia de que haya ocurrido algún sismo en los últimos 10.000 años.

Falla inactiva: falla originada en el pasado geológico, y que no ha manifestado actividad reciente. No representa ningún peligro sísmico para poblaciones cercanas


Ejercicio:

DEFORMACIONES Y RUPTURAS DIACLASAS:

Fractura de la roca sin desplazamiento de ninguno de los bloques generados. Cada patrón de fractura miento forma una familia de discontinuidades


Diaclasas:

PLEGAMIENTO Y








PLEGAMIENTO Y








4. RUMBO Y BUZAMIENTO

Medidas empleadas para determinar la orientación de un estrato rocoso o de una falla son:

RUMBO: dirección. Angulo entre el norte magnético y una línea obtenida mediante la intersección de un estrato inclinado, o falla con un plano horizontal.

BUZAMIENTO: inclinación. Angulo de inclinación de un plano geológico, como por ejemplo una falla, medido desde un plano horizontal. (valor ángulo y dirección)

4. RUMBO Y BUZAMIENTO

4. RUMBO Y BUZAMIENTO:

Conceptos Básicos:


Estrato o Capa:


Dirección de un plano, d:



Buzamiento de un plano, β:


Buzamiento de un plano, β:


Buzamiento aparente de un plano, β´:

El buzamiento de un estrato es el ángulo de inclinación de su línea de máxima pendiente. Cualquier otra línea contenida en el plano de la capa tendrá un ángulo de inclinación menor que el buzamiento.

Si se hace un corte vertical en una zona en la que existe un plano inclinado (ABCD), el buzamiento que la capa aparentara tener será el de la línea de intersección con el plano de corte.

Pueden darse tres situaciones:

a) Buzamiento real

b) Buzamiento aparente

c) Buzamiento nulo








Sentido de Buzamiento de un Plano:






Espesor o potencia de un estrato:


Espesor o potencia aparente de un

estrato:

PLEGAMIENTO Y








CARACTERIZACION

GEOMECANICA DE LAS

DISCONTINUIDADES

a) Características de las discontinuidades

b) Formas de rotura en los taludes rocosos

c) Clasificaciones Geomecánicas

a) Características de las

discontinuidades:

a) Características de las

Discontinuidades: Orientación:

b) Formas de rotura en taludes rocosos:

b) Formas de rotura en taludes rocosos:

c) Clasificaciones Geomecánicas:

Características y objetivos:

Proporcionar una evaluación geomecánica global del macizo rocoso a partir de observaciones en el campo y ensayos sencillos

Estimación de la calidad del macizo rocoso (y de los parámetros de resistencia)

Definir las necesidades de sostenimientos

Metodología general:

Se intenta dividir el macizo en grupos de comportamiento similar




Las clasificaciones Geomecánicas mas empleadas son:

RMR: se usa para caracterizar macizos rocosos y sus propiedades, también se usa en el diseño de Túneles.

Q: casi exclusivamente para Túneles

SRC: basada en la RMR


Clasificación RMR, Bienaiawski (1979)

Tiene en cuenta los siguientes parámetros:

1. Resistencia Uniaxial de la matriz Rocosa

2. Grado de fracturación en términos de RQD

3. Espaciado de las Discontinuidades

4. Condición de las Discontinuidades

5. Condiciones Hidrogeológicas

RMR = (1)+(2)+(3)+(4)+(5)

Orientación de las discontinuidades con respecto a la excavación

c) Clasificaciones Geomecánicas Clasificación Índice Q, Barton (1974):

Se basa en la evaluación numérica de seis parámetros:

1. RQD: Índice de calidad de la roca

2. Jn: índice de diaclasado que indica el grado de fracturación del macizo rocoso

3. Jr: índice de rugosidad de las discontinuidades o juntas

4. Ja: índice que indica la alteración de las discontinuidades

5. Jw: coeficiente reductor por la presencia de agua.

6. SRF: coeficiente que tiene en cuenta la influencia del estado tensional del macizo rocoso

𝑄 = ( 𝑅𝑄𝐷

𝐽𝑛). (

𝐽𝑟

𝐽𝑎). (

𝐽𝑤

𝑆𝑅𝐹)

Los tres factores de la ecuación representan:

𝑅𝑄𝐷

𝐽𝑛: el tamaño de los bloques

𝐽𝑟

𝐽𝑎: la resistencia al corte entre los bloques

𝐽𝑤

𝑆𝑅𝐹: el tamaño de los bloques


Clasificación Indice Q, Barton (1974):


Clasificación SRC, González de Vallejo (1998):

Basada en la clasificación RMR. Considera el estado tensional del macizo rocoso, las condiciones constructivas del túnel y la utilización de datos de afloramientos.

Los parámetros que intervienen son:

o Resistencia de la matriz rocosa

o Espaciado de las Discontinuidades o RQD

o Condiciones de las Discontinuidades

o Filtraciones

o Estado tensional

PLEGAMIENTO Y








DETERMINACION DE

ESTRUCTURAS EN CAMPO

CARACTERIZACION DE LA MATRIZ ROCOSA:

Los aspectos que deben describirse en campo son:

Identificación:

• Composición mineralógica

• Forma y tamaño de los granos

• Color y transparencia

• Dureza

Meteorización o alteración

Resistencia a compresión simple

Identificación:

• Composición Mineralógica:

Forma y tamaño de los granos:

Color y transparencia: el color de una roca lo determinan los minerales que la componen.

Dureza: Escala de Mohs. Valores de 1 para el mineral más blando (talco) a 10 para el más duro (Diamante).

DETERMINACION DE


DETERMINACION DE

ESTRUCTURAS EN CAMPO Meteorización o alteración:

A medida que aumenta la meteorización aumenta la porosidad, permeabilidad y deformabilidad, y a la vez disminuye la resistencia

DETERMINACION DE


Resistencia a compresión Simple:

Se puede determinar a partir de índices de campo o a partir de correlaciones de ensayos de campo como el martillo de Schmidt o esclerómetro o el ensayo de carga puntual.

PLEGAMIENTO Y








INFLUENCIA DE LA TECTONICA

EN CONSTRUCCIONES CIVILES

La necesidad de estudiar geológicamente el terreno como base de partida para los proyectos de grandes obras es indiscutible en la actualidad y constituye una practica obligatoria.

Campos de aplicación:

Proyectos y obras de ingeniería donde el terreno constituye el soporte, el material de excavación, de almacenamiento o de construcción. Dentro de este ámbito se incluyen las principales obras de infraestructura , edificación, obras hidráulicas, marítimas, plantas industriales, explotaciones mineras, centrales de energía, etc. La geología contribuye en la seguridad y economía.

Prevención, mitigación y control de los riesgos geológicos, así como de impactos ambientales de obras publicas, actividades industriales, mineras o urbanas.


EN CONSTRUCCIONES CIVILES Factores Geológicos:

Los factores geológicos son la causa de la mayoría de los problemas geotécnicos.

El agua es uno de los factores de mayor incidencia en el comportamiento geotécnico de los materiales.

Los procesos geológicos pueden modificar el comportamiento de los materiales, incidiendo sobre el medio físico, y ocasionar problemas geotécnicos.











Condiciones geológicas y geotécnicas favorables:

Ausencia de procesos geológicos activos que representen riesgos inaceptables al proyecto.

Adecuada capacidad portante del terreno para la cimentación de estructuras.

Suficiente resistencia de los materiales para mantener su estabilidad en excavaciones superficiales o subterráneas.

Disponibilidad de materiales para la construcción de obras de tierra.

Estanqueidad de las formaciones geológicas para almacenar agua o residuos solidos o líquidos.

Facilidad de extracción de materiales para su excavación.

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