INSTITUTO DE FORMACIÓN MINERA TOPOGRAFÍA CIVIL Y MINERA

Título:

“Mecánica de Rocas y Topografía”

Presentado por:

• Coral Zamora, Leticia.

Revisado por:

• Ing. Arapa vilca, Víctor

Curso:

• Explosivos.

Introducción: El presente informe del curso de mecánica de rocas realizado por los alumnos del instituto de formación de minas está elaborado de acuerdo a los datos que se tomaron en la salida de campo; para ello se requirió el uso de ciertos instrumentos tales como:

Brújula, para determinar la dirección y el buzamiento. Fluxómetro o wincha , para medir la persistencia de las discontinuidades Tiza, para marcar las discontinuidades y así tener una mejor visión delas

familias de las discontinuidades. Combo, para poder sacar muestras frescas y así determinar el tipo de

roca.

También se hizo uso del martillo de Smith para determinar la resistencia, la práctica consistió básicamente en determinar las familias de las discontinuidades, hallar la dirección y la inclinación de cada uno de ellos, la rugosidad de sus caras, y por ultimo determinar el tipo de roca.

Dedicatoria: Este trabajo está dedicado al Ing. Arapa vilca, Víctor. Quien nos brinda todos sus conocimientos y nos prepara para el futuro, para hacer personas intelectuales y correctas en el trabajo laboral.

Agradecimiento: Primeramente agradecemos a Dios por el día a día que llevamos en nuestras vidas.

También agradecemos a todos los profesores que nos forman para el futuro, brindándonos sus conocimientos y a mis padres porque ellos me motivan para seguir a delante.

Resumen: El presente informe de la salida de campo del curso de Mecánica de Rocas; que se realizó el día 01 de junio del presente año en la localidad de valle verde en el distrito de Baños del Inca donde tuvo como principal objetivo reconocer las diversas características que presentan los macizos rocosos; tales como las discontinuidades que presentaba, matriz rocosa, orientación, buzamiento, espaciamiento, rugosidad, relleno, apertura, etc. Definiremos estos aspectos que se hallaron en el macizo rocoso:

Discontinuidad: Es cualquier plano de origen mecánico o sedimentario que independiza o separa los bloques de matriz rocosa en un 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. Las discontinuidades están presentes en la roca y afectan la resistencia, permeabilidad y durabilidad de la masa. Es importante evaluar la geometría, naturaleza, estado y condición delas discontinuidades, porque ellas definen la fábrica estructural del macizo rocoso. Tipos principales de discontinuidades en macizos rocosos:

Macizo rocoso: Es el conjunto de los bloques de matriz rocosa y de las discontinuidades de diverso tipo que afectan al medio rocoso. Mecánicamente los macizos rocosos son medios discontinuos, anisótropos y heterogéneos .Prácticamente puede considerarse que presentan una resistencia nula.

Espaciamiento: Es la distancia perpendicular entre dos discontinuidades de una misma familia.

Debe advertirse que el espaciamiento aparente, el que muestra en superficie la roca, por regla general es mayor que el real. Se utiliza el promedio

Persistencia: Es la extensión o el tamaño de las discontinuidades dentro de un plano, es uno de los parámetros más importantes de la masa rocosa pero uno de los más difíciles de determinar.

Número de Familias Presentes:

Es indicativo del grado de fracturamiento del macizo y depende de la dirección y tipo de esfuerzos. El menor número de familias en un macizo

Capítulo I1. Aspectos generales : 1.1. Objetivos:

▪ Objetivos generales: D

▪ Objetivos específicos: Kl

1.2. Planteamiento del problema: Ñ{{-ñ

1.3. Justificación: Hj

1.4. Hipótesis: Klkñ

1.5. Cronometro.

Actividades| 2015

Fechas (oct.-nov.)

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01

02

03

Búsqueda de investigación.Ordenar informes Elaboración del trabajoPresentar y sustentar

Cuadro N° 01: tiempo de investigación del tema de deflagración

1.6. Presupuesto:

Útiles de oficina

Tiempo Útiles c/u Costo total

2 horas. internet

2 horas internet

4horas internet

Cuadro N°02: presupuesto de gastos

Capitulo II

2. Tema: Deflagración o combustión.

- Una deflagración es una combustión súbita con llama a baja velocidad de propagación, sin explosión. Se suele asociar, erróneamente, con las explosiones, usándose a menudo como sinónimo.

Las reacciones que provoca una deflagración son idénticas a las de una combustión, que es un proceso de oxidación muy rápido y acelerado con producción de llama, pero se desarrollan a una velocidad todavía mayor y comprendida entre 1m/s y la velocidad del sonido.

2.1. Proceso de combustión https://es.wikipedia.org/wiki/Deflagraci%C3%B3n2.2. http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/teoria-combustion 2.3. http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/bk3/c15/Combustion.

%20Caracteristicas.pdf2.4. http://www.criminalistica.com.mx/areas-forenses/incendios-y-explosiones/

1090-teoria-de-un-proceso-de-combustion2.5. http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/TextosOnline/

ProyectoSubvencionados/2004/2004%20Informe-tesis%20doctoral%20PIGAQ.pdf

2. Marco teórico:

MECÁNICA DE ROCAS

1.1PROPÓSITO . Impartir los conocimientos y las herramientas de cálculo necesarios para llevar a cabo de manera racional y eficiente las mencionadas tareas del diseño geotécnico.

1. MACIZOS ROCOSOS

Matriz Rocosa: Material rocoso exento de discontinuidades o los bloques de “roca intacta” que quedan entre ellas.

Discontinuidades: Es cualquier plano de origen mecánico o sedimentario que independiza o separa los bloques de matriz rocosa en un macizo rocoso.

La Mecánica de Rocas se encarga del estudio teórico y práctico de las propiedades y comportamiento mecánico de los materiales rocosos, y de su respuesta ante la acción de fuerzas aplicadas en su entorno físico.

La finalidad de la Mecánica de Rocas es conocer y predecir el comportamiento de los materiales rocosos ante la actuación de las fuerzas internas y externas que se ejercen sobre ellos.

Los distintos ámbitos de aplicación de la mecánica de rocas se agrupan en:

1) Cuando el material rocoso constituye la estructura (excavaciones de túneles, galerías, 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.

El conocimiento de las tensiones y deformaciones que puede llegar a soportar el

material rocoso ante unas determinadas condiciones permite evaluar

su comportamiento mecánico y abordar el diseño de estructuras y obras

de ingeniería.

La relación entre ambos parámetros describe el comportamiento de los diferentes tipos de rocas y macizos rocosos, que dependen de las propiedades físicas y mecánicas de los materiales y de las condiciones a que están sometidos en la naturaleza.

2. DEFORMACIÓN DELAS ROCAS

Cuando hablamos de deformaciones, hablamos de desplazamientos diferenciales en el seno de una roca o de un material artificial (ala de un Avión, edificio….) desplazamientos que están asociados a unos esfuerzos y unas condiciones de contorno

El ingeniero prevé que le ocurrirá a la estructura (en este caso artificial

(Embalse, edificio….) o modificada (talud) cuando se la someta a esfuerzos.

FACTORES PRINCIPALES QUE CONTROLAN LA DEFORMACIÓN DE LAS

ROCAS

Relaciones tensión – deformación

El comportamiento tensión deformación, o esfuerzo –deformación, de un cuerpo viene defino por la relación entre los esfuerzos aplicados y las deformaciones producidas y hace referencia a como se va deformando y como va variando el comportamiento del material rocoso a lo largo de la aplicación de la carga.

Modelos de comportamiento tensión - deformación de las rocas

El comportamiento de las rocas puede clasificarse de forma general y simplificada en:

• Frágil: con deformaciones elásticas típico de rocas duras y resistentes • Frágil - dúctil: con deformaciones elásticas y plásticas no recuperables;

típico de rocas blandas poco resistentes. • Dúctil: con deformaciones plásticas predominantes (permanentes).

FACTORES GEOLOGICOS QUE DOMINAN EL COMPORTAMIENTO Y LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MACIZOS ROCOSOS

La Litología y propiedades de la matriz rocosa. La estructura geológica y las discontinuidades.

El estado de esfuerzos a que está sometido el material. El grado de alteración o meteorización. Las condiciones Hidrogeológicas. 3. METEORIZACION DE LOS MATERIALES ROCOSOS:

1. PROCESOS DE METEORIZACIÓN DE ORIGEN FÍSICO a) Formación de hielo. b) Insolación. c) Formación de sales. d) Hidratación. e) Capilaridad.

2. PROCESOS DE METEORIZACION DE ORIGEN QUÍMICO a) Disolución. b) Hidratación. c) Hidrólisis. d) Oxidación y Reducción.

EFECTOS DEL AGUA SUBTERRANEA SOBRE LAS PROPIEDADES DE LOS MACIZOS ROCOSOS

El agua como material geológico coexistente con las rocas influye en su comportamiento mecánico y en su respuesta ante las fuerzas aplicadas.

Los efectos más importantes son:

1) Juega un papel importante en la resistencia de las rocas blandas y de los materiales meteorizados.

2) Reduce la resistencia de la matriz rocosa en rocas porosas.

3) Rellena las discontinuidades de los macizos rocosos e influye en su resistencia.

4) Las zonas alteradas y meteorizadas superficiales, las discontinuidades importantes y las fallas son camino preferente para el flujo del agua.

5) Produce meteorización química y física en la matriz rocosa y en los macizos rocosos

6) Es un agente erosivo.

7) Produce reacciones químicas que pueden dar lugar a cambio en la composición del agua.

El agua puede lubricar las familias de discontinuidades y permitir que las piezas de rocas se muevan.

En rocas intensamente fracturadas, la presencia del agua acelera el proceso de aflojamiento, especialmente en ambientes de altos esfuerzos donde el aflojamiento de la roca será muy rápido.

La presencia de agua en las fallas geológicas y zonas de corte, influye significativamente en la estabilidad de la masa rocosa de una excavación.

CLASIFICACIÓN DE LOS MACIZOS ROCOSOS

Los macizos rocosos se clasifican basados en factores que determinen su comportamiento mecánico.

Propiedades de la matriz rocosa. Frecuencia y tipo de las discontinuidades que

definen: - El grado de fracturación (índice RQD)

- El tamaño y la forma del macizo.

- Sus propiedades hidrogeológicas.

Grado de Meteorización o Alteración. Estado de Tensiones en el sitio. Presencia de agua. 4. 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 un comportamiento heterogéneo y anisótropo ligado a su fábrica y a su microestructura mineral. Mecánicamente queda caracterizada por su

peso específico, resistencia y

deformabilidad.

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

DIAGRAMA QUE MUESTRA LA TRANSICIÓN DESDE LA ROCA INTACTA HASTA EL MACIZO ROCOSO MUY FRACTURADO.

DISCONTINUIDADES: Su reconocimiento, descripción y caracterización es fundamental para el estudio del comportamiento mecánico e hidrogeológico del macizo rocoso.

La mayoría de los problemas de estabilidad se deben a la intersección de la sección del túnel con planos de discontinuidad.

Se distinguen las discontinuidades de tipo singular. Las diaclasas, planos de estratificación y de esquistosidad pertenecen al primer grupo, y están presentes prácticamente en todas las rocas, con mayor incidencia en zonas poco profundas, donde los procesos de meteorización y circulación de agua y los rellenos arcillosos son más frecuentes. A grandes profundidades la presión confinante hace que la apertura de las discontinuidades sea menor pudiendo llegar a estar muy cerradas.

DISCONTINUIDADES: Son cualquiera de los planos de origen mecánico o sedimentario que independiza o separa los bloques de matriz rocosa de un 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. Dependiendo de cómo se presenten estas discontinuidades o rasgos estructurales dentro de la masa rocosa, ésta tendrá un determinado comportamiento frente a las operaciones de minado.

ANISOTROPIA: La presencia de planos de debilidad de orientaciones preferentes (estratificación, laminación, familia 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.

DISCONTINUIDADES DE LA MASA ROCOSA Los principales tipos de discontinuidades presentes en la masa rocosa son:

FALLAS:

Son fracturas que han tenido desplazamiento. Éstas son estructuras menores que se presentan en áreas locales de la mina o estructuras muy importantes que pueden atravesar toda la mina.

:Planos de estratificación

ZONAS DE CORTE: Son bandas de material que pueden ser de varios metros de espesor, en donde ha ocurrido fallamiento de la roca.

DIACLASAS: También denominadas juntas, son fracturas que no han tenido desplazamiento y las que más comúnmente se presentan en la masa rocosa.

PLANOS DE EXFOLIACION O ESQUISTOCIDAD: Se forman entre las capas de las rocas metamórficas dando la apariencia de hojas o láminas.

VENILLAS: Son rellenos de las fracturas con otros materiales.

PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES

ORIENTACIÓN : Es la posición de la discontinuidad en el espacio y comúnmente es descrito por su rumbo y buzamiento. Cuando un grupo de discontinuidades se presentan con similar orientación o en otras palabras son aproximadamente paralelas, se dice que éstas forman un “sistema” o una “familia” de discontinuidades.

ESPACIADO :

Es la distancia perpendicular entre discontinuidades adyacentes. Éste determina el tamaño de los bloques de roca intacta. Cuanto menos espaciado tengan, los bloques serán más pequeños y cuanto más espaciado tengan, los bloques serán más grandes.

PERSISTENCIA

Es la extensión en área o tamaño de una discontinuidad. Cuanto menor sea la persistencia, la masa rocosa será más estable y cuanto mayor sea ésta, será menos estable.

APERTURA: Es la separación entre las paredes rocosas de una discontinuidad o el grado de abierto que ésta presenta. A menor apertura, las condiciones de la masa rocosa serán mejores y a mayor apertura, las condiciones serán más desfavorables.

RELLENO: Son los materiales que se encuentran dentro de la discontinuidad. Cuando los materiales son suaves, la masa rocosa es menos competente y cuando éstos son más duros, ésta es más competente.

CLASIFICACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO

EL CRITERIO RMR DE BIENIAWSKI

1. La resistencia compresiva (Rc):

De la roca intacta, que puede ser determinada con golpes de picota o con otros procedimientos como los ensayos de laboratorio.

Puede ser determinado utilizando los testigos de las perforaciones diamantinas. El RQD es el porcentaje de trozos de testigos recuperados mayores a 10 cm, de la longitud total del taladro.

2. El RQD (Rock Quality Designation):

Puede ser determinado utilizando los testigos de las perforaciones diamantinas. El RQD es el porcentaje de trozos de testigos recuperados mayores a 10 cm, de la longitud total del taladro.

TESTIGOS DE PERFORACIÓN DIAMANTINA:

EL CRITERIO RMR DE BIENIAWSKI : 3. El espaciamiento de las discontinuidades. 4. La condición de las discontinuidades, referidas en este caso a la

persistencia, apertura, rugosidad, relleno y meteorización. 5. La presencia de agua.

PROPIEDADES DE LA MATRIZ ROCOSA

PROPIEDADES FISICAS:

Controlan las características resistentes y deformacionales de la matriz rocosa, y son el resultado de la génesis, condiciones y procesos geológicos y tectónicos sufridos por las rocas a lo largo de su historia. PROPIEDADES FÍSICAS ÍNDICES: 1. Composición Mineralógica 2. Fábrica, textura 3. Porosidad 4. Peso Específico 5. Contenido de humedad 6. Permeabilidad 7. Durabilidad (Alterabilidad).

PROPIEDADES MECANICAS: 1. Resistencia a la Compresión Simple 2. Resistencia a la tracción 3. Velocidad de propagación de las ondas elásticas 4. Resistencia 5. Deformabilidad