CLASE 1

MECANICA DE ROCAS

Definición, finalidad y ámbitos de estudio

La mecánica de rocas se ocupa del estudio teórico y practico de las propiedades y comportamiento mecánico de los materiales rocosos, y de su respuesta ante la acción de

fuerzas aplicadas en su entorno físico.

Aplicaciones de la mecánica de rocas

1. Cuando el material rocoso constituye la estructura (excavaciones de

túneles, galerías y taludes, etc.).

2. Cuando la roca es el soporte de otras estructuras (cimentaciones de

edificios, presas etc.).

3. Cuando las rocas son empleadas como material de construcción

(escolleras, pedraplenes, rellenos, etc.).

Cuando se excava un macizo rocoso o se construyen estructuras sobre las rocas se modifican las condiciones

iniciales del medio rocoso, el cual responde a estos cambios deformándose y/o rompiéndose.

Esta cantera para la extracción de mineral de cobre se encuentra en el estado de Utah en los Estados Unidos 

Rocas y Suelos Las rocas son agregados naturales duros y compactos de partículas de minerales con fuertes uniones cohesivas permanentes que habitualmente se consideran un sistema continuo. La proporción de diferentes minerales, la estructura granular, la textura y el origen de la roca sirven para su clasificación geológica.

Los suelos, según se acepción en ingeniería geológica, son agregados naturales de granos minerales unidos por fuerzas de contacto normales y tangenciales a las superficies de las partículas adyacentes, separables por medios mecánicos de poca energía o por agitación en agua.

Típico suelo rojo, con fragmentos de roca.

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Matriz Rocosa, es el material rocoso exento de discontinuidades, o bloques de “roca intacta” que quedan entre ellas. La matriz rocosa, a pesar de considerarse continua, presenta una comportamiento heterogéneo y anisótropo ligado a su fabrica y a su microestructura mineral. Mecánicamente queda caracterizada por su peso especifico, resistencia y deformabilidad.

Matriz rocosa intacta isótropa y homogénea. Toba volcánica

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Una Discontinuidad es cualquier plano de origen mecánico o sedimentario que independiza o separa los bloques de matriz rocosa en una macizo rocoso. Generalmente la resistencia a la tracción de los planos de discontinuidad es muy baja o nula. Su comportamiento mecánico queda caracterizado por su resistencia al corte o, en su caso, por la del material de relleno.

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Macizo Rocoso es el conjunto de los bloques de matriz rocosa y de las discontinuidades de diverso tipo que afectan el medio rocoso. Mecánicamente los macizos rocosos son medios discontinuos, anisótropos y heterogéneos. Prácticamente pueden considerarse que presentan una resistencia a la tracción nula.

Macizo rocoso fracturado con varias familias de discontinuidades y zonas con diferente grado de alteración. Arenisca.

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Anisotrópico: la presencia de planos de debilidad de orientaciones preferentes (estratificación, laminación, familias de diaclasas tectónicas) implica diferentes propiedades y comportamiento mecánico en función de la dirección considerada. También la orientación de los esfuerzos que se ejercen sobre el material rocoso puede implicar una anisotropía asociada al estado tensional.

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Discontinuidad: la presencia de discontinuidades(superficies de estratificación, juntas, fallas, diques, etc.) rompe la continuidad de las propiedades mecánicas de los bloques rocosos, confiriendo al macizo un comportamiento geomecanico e hidráulico discontinuo, condicionando por la naturaleza, frecuencia y orientación de los planos de discontinuidad.

las principales discontinuidades presentes en la masa rocosa son:

• Planos de estratificación• Fallas• Zonas de corte• Diaclasas• Diques

• Contactos litológicos• Vetillas• Pliegues• Planos de exfoliación o

esquistosidad

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Planos de estratificacion

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Zonas de corte

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Diaclasas

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

esquistocidad

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Contacto litologico

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Vetillas

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Pliegues

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Diques

Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso

Heterogeneidad: las zonas con diferentes litología, grado de alteración o meteorización, contenido en agua, etc., pueden presentar propiedades muy diferentes