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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN – TACNAFACULTAD DE INGENIERIAS – ESCUELA DE MINAS
Practica N°04 : “DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LAS ROCAS, MEDIANTE METODOS INDIRECTOS”
Facultad : INGENIERIAS
Escuela : INGENIERÍA DE MINAS
Alumno : LUIS ENRIQUE LLANOS CUTIPA
Código : 2011-101033
Curso : MECANICA DE ROCAS I
Fecha : DICIEMBRE DEL 2013
Tacna – Perú
2013
INFORME DE PRÁCTICAS
PRACTICA N°04DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS ROCAS,
MEDIANTE MÉTODOS INDIRECTOS
UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN – TACNAFACULTAD DE INGENIERIAS – ESCUELA DE MINAS
1.0 TITULO
“DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LAS
ROCAS, MEDIANTE METODOS INDIRECTOS”
2.0 INTRODUCCION
El presente informe refleja la experimentación en laboratorio de los
distintos métodos aplicados para la determinación de las propiedades
mecánicas de las rocas, teniendo a cargo del grupo de estudiantes
del tercer año de Ingeniería De Minas al Ing. Carlos Huisa quien
realiza los servicios de docencia del curso de Mecánica de Rocas I en
la Universidad Nacional de Tacna.
3.0 OBJETIVOS
Enseñar al estudiante los diferentes métodos para obtener y
determinar las propiedades mecánicas de las rocas.
Determinar la resistencia a la compresión de una manera
indirecta pero muy simple.
Capacitar al estudiante en el manejo y cuidado de los equipos
utilizados.
4.0 MARCO TEORICO
4.1 Determinación del índice de resistencia de la
roca a la carga puntual
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El presente trabajo está orientado a medir la resistencia de probetas
de roca al someterlas a cargas puntuales aplicadas mediante un par
de piezas cónicas.
Las probetas pueden ser cilíndricas (para los ensayos de carga
concentrada “diametral” y “axial” o trozos de forma irregular). De los
resultados del presente ensayo pueden derivarse un índice de
resistencia a la carga puntual o concentrada Is que sirve para clasificar
las rocas por su resistencia. Aunque este ensayo se puede hacer en
laboratorio, está pensado principalmente para obtener resultados en
muestras de rocas in situ.
4.2 Preparación de las muestras
Con las rocas a clasificar se forman grupos, cada uno se considera
con resistencia uniforme en la inspección preliminar. Se escoge
entonces de cada grupo una muestra de roca que contenga el
número de probetas necesarias. Se preferirán muestras de forma
cilíndrica cuando existan. Para ensayos de rotura de las probetas
pueden ensayarse “saturadas de agua”.
4.3 Ensayos de carga puntual
4.3.1Prueba diametral
Las probetas adecuadas para el ensayo diametral serán aquellas con
una relación longitud-diámetro mayor de 1. Se deben realizar diez o
más ensayos por muestra, según la cantidad disponible de testigos y
según la uniformidad de la roca.
La probeta se coloca en la máquina de ensayo y se aproximan las
bases hasta que hagan contacto diametral con la probeta,
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asegurando que la distancia L entre el punto de contacto y el extremo
libre más cercano sea por lo menos de 0.5 D, siendo D el diámetro de
la probeta.
Caracteristicas:
L>0.5D
L=longitud (cm)
D=longitud (cm)
Se toma nota de la medida de D, con una presión de ±2 por 100 y se
aumenta la carga hasta la rotura de tal forma que se produzca en un
periodo de 10 a 60 segundos. Se anota la carga de rotura P y se
repita el ensayo con las demás probetas de la muestra.
El ensayo debe rechazarse si la rotura se produce afectando
solamente a un punto de carga, tal como se muestra:
4.3.2Prueba axial
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Son adecuados para el ensayo axial las probetas con una relación
longitud-diámetro de 0.3-1.0.
Características:
W/D = 1
IL=P/S
Donde:
IL=índice de la carga puntual Louis kg/cm2
P=carga de rotura (kg)
S=área de rotura (cm2)
Las probetas de la longitud requerida pueden obtenerse a partir de
los ensayos diametrales descritos en el ensayo diametral, siempre
que antes se marquen exactamente en la probeta los tramos
longitudinales para el ensayo. Se deben realizar diez o más ensayos
por muestra, según la cantidad disponible de testigo y según la
uniformidad de la roca de la muestra.
La probeta se coloca en la máquina de ensayo y se cierran las bases
hasta que haga contacto axial con la probeta. Se anota la diferencia D
con una precisión de ±2 por 100 y se aumenta la carga hasta la
rotura que debe producirse entre 10 y 60 segundos. Se anota la carga
P
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de rotura P y se repita el ensayo con las demás probeta de la
muestra.
Se rechazara el ensayo si la rotura afecta solamente a uno de los
puntos de carga
4.3.3Prueba de bloque o trozos irregulares
Se escogen bloques o trozo irregulares de roca con una dimensión
media de aproximadamente 50±35 mm.
- De bloque
Características:
L>0.5D
0.3W<D<W
P
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- Índice de carga a la compresión simple
I s=P
D2
Donde:
Is = Índice de carga
P = Carga aplicada en kg
D = Diámetro en cm
σ c=24 I s (Franklin)
- De trozos irregulares
- Índice de carga a la compresión simple
I s=P
D2
- Obtención de la resistencia a la compresión
σ c=(14+0.172D) I L
Se coloca cada fragmento en la máquina de ensayo y se aproximan
las bases para que hagan contacto con la probeta en su eje mayor y,
P
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siempre que sea posible, lejos de los salientes o aristas. Se anota la
distancia D con una precisión del 2%.
Se mide W con una precisión de ±5 %. Se aumenta la carga hasta la
rotura, para que ésta se produzca entre 10 y 60segundos. Se anota la
carga de rotura P y se repite el ensayo con los demás fragmentos de
la muestra. Se rechazará el ensayo si se produjera la rotura con en la
figura:
4.3.4Prueba de roca aniso trópica
En el caso que la roca se encuentre estratificada, esquistosa o exhibe
alguna anisotropía manifiesta, el ensayo debe realizarse en las 2
direcciones, las más resistente y la más débil. Por ejemplo, los
ensayos de una probeta estratificada con el eje perpendicular a los
planos de estratificación dan normalmente valores más bajos de
resistencia. Debe tenerse cuidado de asegurar que la carga se
aplique estrictamente en sentido paralelo y perpendicular a los planos
de debilidad.
Los ensayos diametrales se efectuarán a las distancias convenientes
para asegurar que los fragmentos resultantes puedan utilizarse en
ensayos axiales, señalando que la separación de las bases en el
ensayo axial se mide perpendicularmente a los planos de debilidad y
no necesariamente por el eje de la probeta. Puede seguirse un
procedimiento similar al ensayar trozos irregulares.
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5.0 MARCO PRACTICO
En el presente informe se tomaron valores de cada uno de los
ensayos previamente estudiados y realizados en laboratorio.
A) Ensayo diametral
Nº Descripción Diámetrocm
Longitudcm
Fecharotura
CargaKg
ÍndiceDe carga-kg/cm2
ResistenciaMpa
1 M. Diametral 3.8 5.1410/12/201
3 500 34.6260388 81.4404432
2 M. Diametral 3.8 5.310/12/201
3 400 27.700831 65.1523546
3 M. Diametral 3.8 5.0910/12/201
3 500 34.6260388 81.4404432
B) Ensayo axial
Nº Descripción
Diámetrocm
Longitudcm
Fecharotura
CargaKg
ÍndiceDe cargakg/cm2
ResistenciaMpa
1 M. Axial 3.8 3.7410/12/201
3 6001092.47929
8 107.062971
2 M. Axial 3.8 3.6910/12/201
3 6701219.93521
7 119.5536513 M. Axial 3.8 3.78 10/12/201 510 928.607403 91.0035256
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3 7
C) Ensayo de trozos irregulares
Nº Descripción
Diámetrocm
Longitudcm
wFecharotura
CargaKg
Índice
w1 w2Decarga kg/cm2
ResistenciaMpa
1 M. Irregular 8 9.5 7 5.810/12/201
3 1000 44.32132964 104.243767
2 M. Irregular 6.4 10.54.3 4.7
10/12/2013 1540 55.87301587 131.413333
3 M. Irregular 5.2 7.54.5 2.5
10/12/2013 640 45.51111111 107.042133
6.0 CONCLUSIONES
A lo largo de nuestra carrera de ingeniería nos encontraremos
con actividades relacionadas al tema tratado, por tanto es
fundamental tener conocimientos básicos en el tema, para
posteriores trabajos.
Es importante conocer las características propias de las rocas,
en laboratorio y en campo, para determinar un porcentaje de la
resistencia a compresión del macizo rocoso requerido.
Los ensayos con probetas cilíndricas son de mayor aplicación
para los ensayos vistos, a comparación de los ensayos por
trozos irregulares y/o bloques.
Para proceder y poder utilizar las ecuaciones de cálculo de
resistencias a la compresión, se deben de cumplir con las
características propias de cada uno de los ensayos, para
posteriormente determinar si el valor obtenido de la resistencia
a la compresión se encuentra entre los parámetros óptimos
para ser laborados.
