PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201ROCAS 4 INTRODUCCION Este tema es muy importante en la ingeniería civil, contiene la definición del suelo donde entran las rocas y sus diferentes grupos en las que se divide como ser las rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. También contiene todas sus propiedades físicas que son de gran importancia en geología, pues se emplean en multitud de áreas de estudio, como la petrología, geofísica, geoquímica, ingeniería geológica, o la geoquímica. Por ultimo vemos los diferentes tipos de ensayos principales de la geotecnia en la ingeniería civil. PLAN DE INVESTIGACION Página 1 PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA PROBLEMA GENERAL.La problemática de la ingeniería en todos los diseños estructurales es la predicción del comportamiento de la estructura bajo las cargas actuantes o durante su vida útil. La temática de la ingeniería de mecánica de rocas, como una práctica aplicada a la ingeniería de petróleos, es concerniente a las aplicaciones de los principios de la ingeniería mecánica al diseño de las estructuras de roca generadas por la actividad petrolera. Esta disciplina está estrechamente relacionada con las corrientes principales de la mecánica clásica y de la mecánica de materiales, pero hay varios factores específicos que la identifican como un campo distinto y coherente de la ingeniería. PROBLEMA ESPECÍFICO.La problemática en este tema es de que si uno no conoce bien todos los diferentes tipos y propiedades de las rocas puede realizar una mal trabajo en una obra en la ingeniería civil; ya que el estudio de todo el suelo es muy importante así sabemos cómo manejar y que pasos debemos seguir en un proyecto aplicando los ensayos correspondientes de la geotecnia. PLAN DE INVESTIGACION Página 2 PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 OBJETIVO GENERAL. conocer conceptualmente las propiedades de los materiales de construcción y los métodos para el control de calidad. Demostrar habilidad parar interpretar, evaluar y utilizar el resultado de los ensayos de los materiales. Despertar inquietud para investigar las propiedades ingenieriles de las rocas y relacionados con su utilización en las obras de ingeniería civil como así también el uso de nuevos materiales. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Este trabajo dará a conocer la clasificación de la geología, la clasificación de las rocas y por último se hablara un poco de los materiales básicos “Pétreos Naturales”. Clasificación de Geología. La Geología es la ciencia que estudia la forma interior del globo terrestre Dar a conocer las propiedades mecánicas de las rocas, las curvas tensiónales, deformaciones, diagrama real y convencional. Comportamiento elástico, la ley de hooke y módulo de elasticidad. PLAN DE INVESTIGACION Página 3 PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 HIPOTESIS.El método de exploración utilizada y su alcance, debe ajustarse a las necesidades del proyecto. Se deben elegir métodos que permitan describir confiablemente los suelos y rocas encontrados en el sitio y las condiciones del agua subterránea. Por lo tanto, el uso de perforaciones manuales no será permitido. La exploración debe anticipar las modalidades de falla posibles, de manera que su alcance y los métodos utilizados, se planifiquen específicamente para que identifiquen aquellas características del sitio que puedan estar involucradas en los mecanismos de falla postulados. PLAN DE INVESTIGACION Página 4 PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 MARCO REFERENCIAL MARCO TEORICO. ANTECEDENTES.El muestreo e identificación de materiales del subsuelo, implica técnicas complejas acompañadas de procedimientos e interpretaciones diferentes, las cuales están influenciadas por condiciones geológicas y geográficas, por el propósito de la investigación y por los conocimientos, experiencia y entrenamiento del Ingeniero. Esta norma proporciona métodos para el muestreo e investigación de suelos y rocas con base en procedimientos normales, mediante los cuales pueden determinarse las condiciones de distribución del suelo, de la roca y del agua freática. Una investigación consistente y procedimientos adecuados de muestreo del suelo y de la roca, facilitarán la correlación de los respectivos datos con propiedades ingenieriles del suelo como plasticidad, permeabilidad, peso unitario, compresibilidad, resistencia y gradación; y de la roca como resistencia, estratigrafía, estructura y morfología. PLAN DE INVESTIGACION Página 5 PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 BASES TEORICAS – CIENTIFICAS. Los materiales no deformables se les llaman inelásticos (arcilla. sufre cambios de tamaño o de forma. porque se deforma con facilidad de manera permanente. Esos cambios dependen del arreglo de los átomos y su enlace en el material. * Cuando se aprieta o se comprime algo se dice que está en compresión (cortas y gruesas).TEORIA DE ROBERT HOOKE. PLAN DE INVESTIGACION Página 6 . El plomo también es inelástico. Elasticidad: Propiedad de cambiar de forma cuando actúa una fuerza de deformación sobre un objeto. y permanece deformado. es directamente proporcional a la fuerza aplicada.Cuando un objeto de somete a fuerzas externas. plastilina y masa de repostería). Ley de Hooke: La cantidad de estiramiento o de compresión (cambio de longitud). y el objeto regresa a su forma original cuando cesa la deformación. ya no regresa a su estado original. Cuando un peso jala y estira a otro y cuando sele quita este peso y regresa a su tamaño normal decimos que es un cuerpo elástico. a esto se le llama límite elástico. * Cuando se tira o se estira de lago se dice que está en tensión (largas y delgadas). o de ambos. Si se estira o se comprime más allá de cierta cantidad. elasticidad y coeficiente de poisson Ya que debemos saber que las rocas oponen una resistencia máxima a la compresión y comúnmente la resistencia a la tracción q no pasa del 10% al 15% de su resistencia.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 JUSTIFICACION DEL PROBLEMA. ya que el estudio de todo el suelo es muy importante. si uno no conoce bien todos los diferentes tipos y propiedades de las rocas puede realizar un mal trabajo en una obra en la ingeniería civil. A esto es muy importante saber las propiedades ingenieriles de las rocas las cuales son: resistencia. que es el más sólido de los minerales METODOLOGIA DE INVESTIGACION PLAN DE INVESTIGACION Página 7 . En lo cual se justifica que estas rocas dependen fundamentalmente de su composición mineralógica.La problemática de la ingeniería de las propiedades ingenieriles de las rocas se basa en la predicción del comportamiento de la estructura bajo las cargas actuantes. entre los minerales integrantes se destaca la presencia del cuarzo. PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 POBLACION Y MUESTRAS. Espacio .se refiere al tamaño de la población.que todos los miembros de la población tengan las mismas características según las variables que se vayan a considerar en el estudio o investigación.es el conjunto total de individuos.se refiere al lugar donde se ubica la población de interés. Homogeneidad . Tiempo . 3. Por lo tanto es necesario entender los conceptos de población y de muestra para lograr comprender mejor su significado en la investigación educativa o social que se lleva a cabo.se refiere al período de tiempo donde se ubicaría la población de interés. POBLACIÓN . 2. objetos o medidas que poseen algunas características comunes observables en un lugar y en un momento determinado. Cuando se vaya a llevar a cabo alguna investigación debe de tenerse en cuenta algunas características esenciales al seleccionarse la población bajo estudio.En el área de la INGENIERÍA CIVIL Las estadísticas de por sí no tienen sentido si no se consideran o se relacionan dentro del contexto con que se trabajan. El tamaño de la población es sumamente importante porque ello determina o afecta al tamaño de la muestra que se vaya a seleccionar. Entre éstas tenemos: 1. Determinar si el estudio es del momento presente o si se va a estudiar a una población de cinco años atrás o si se van a entrevistar personas de diferentes generaciones. Un estudio no puede ser muy abarcador y por falta de tiempo y recursos hay que limitarlo a un área o comunidad en específico. además que la falta de recursos y PLAN DE INVESTIGACION Página 8 . Cantidad . 4. la muestra es un subconjunto fielmente representativo de la población. se recomienda muestras pequeñas que suelen ser de por lo menos 30 sujetos. 2. En la investigación descriptiva se emplean muestras grandes y algunas veces se recomienda seleccionar de un 10 a un 20 por ciento de la población accesible.cuando se establece un patrón o criterio al seleccionar la muestra.cuando se subdivide en estratos o subgrupos según las variables o características que se pretenden investigar. Ejemplo: se entrevistará una familia por cada diez que se detecten. El tipo de muestra que se seleccione dependerá de la calidad y cuán representativo se quiera sea el estudio de la población. MUESTRA .cuando se selecciona al azar y cada miembro tiene igual oportunidad de ser incluido.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 tiempo también nos limita la extensión de la población que se vaya a investigar. pero que la misma sea lo suficientemente representativa de ésta para que luego pueda generalizarse con seguridad de ellas a la población. Al seleccionar una muestra lo que se hace es estudiar una parte o un subconjunto de la población. Hay diferentes tipos de muestreo. 1. pero por regla general se debe usar una muestra tan grande como sea posible de acuerdo a los recursos que haya disponibles.PLAN DE INVESTIGACION Página 9 . El tamaño de la muestra depende de la precisión con que el investigador desea llevar a cabo su estudio. Cada estrato debe corresponder proporcionalmente a la población. ALEATORIA . recursos y esfuerzo. por su naturaleza y por la necesidad de tener control sobre las variables. SISTEMÁTICA . ESTRATIFICADA . El muestreo es indispensable para el investigador ya que es imposible entrevistar a todos los miembros de una población debido a problemas de tiempo. Entre más grande la muestra mayor posibilidad de ser más representativa de la población. METODOS Y TECNICAS DE INVESTIGACION. En la investigación experimental. 3. EN LO CUAL SE VIO NECESARIO DAR A CONOCER AL OYENTE.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 EL METODO QUE REALIZAMOS EN LA INVESTIGACION DE PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS SE LLEVO A CABO EN VARIAS REUNIONES. PLAN DE INVESTIGACION Página 10 . SE RECURRRIO A USAR FUENTES INFORMATIVAS: EL INTERNET LIBROS DE GEOLOGIA INGENIEROS CAPACITADOS SOBRE EL TEMA EL PLAN DE INVESTIGACION FUE BIEN ELABORADO SE NECESITO DE VARIAS TECNICAS LAS CUALES FUERON ELABORADAS EN EL TRANSCURSO DE LA INVESTIGACION. DONDE CADA UNO SE DEDICO A INVESTIGAR EL ANALISIS DEL DOCUMENTO SOBRE LA INFORMACION REFENTE AL TEMA. En lo refente al análisis se refiere a las técnicas lógicas (deducción y análisis ) empleadas. el problema de las rocas es que sufren muchos cambios en todos los países debido a la deformaciones y esfuerzos que tiene la corteza terrestre. se describen las distintas operaciones a las que son sometidos los diferentes tipos de datos: clasificación. codificación si fuere el caso. Tabulación y análisis estadísticos. 1. Validación y Edición 2. Se sigue un procedimiento de 4 pasos para el análisis de datos. Tal como hemos venido analizando desde la fuentes teóricas . Introducción de datos 4. Sin embargo hemos visto que existen factores de importancia a considerar al llevar a cabo esta investigación: PLAN DE INVESTIGACION Página 11 .PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 TECNICAS DE PROCEDIMIENTO Y ANALISIS DE DATOS. Codificación 3. Nuestro análisis consiste en poner en practica la técnica deductiva basada en el análisis de la información recogida como en los materiales escritos investigados.Una vez realizada la recogida de datos a través de los cuestionarios descritos. PLAN DE INVESTIGACION Página 12 .El estudio geológico y estructural detallado de sedimentos recientes en el valle del río Maipo (Cajón del Maipo). muestra la existencia de una deformación en compresión con fallas inversas y pliegues de arrastre contemporáneos. al este de Santiago.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 EN CHILE. Estas estructuras son cinemáticamente compatibles con una dirección de esfuerzo cercana a N-S (N338°E) que afecta también a las unidades de roca más antiguas (Formación Abanico). que constituyen el sustrato de las terrazas aluviales cuaternarias. cuando éstas quedan sometidas a altas presiones (de alrededor de 1.Las rocas metamórficas son las que se forman a partir de otras rocas mediante un proceso llamado metamorfismo.500 bar). altas temperaturas (entre 150 y 200 °C) o a un fluido activo que provoca cambios en la composición de la roca. aportando nuevas PLAN DE INVESTIGACION Página 13 . rocas sedimentarias u otras rocas metamórficas.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 EN BOLIVIA. El metamorfismo se da indistintamente en rocas ígneas. infiere.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 sustancias a ésta. sin llegar a conclusiones ni hacer inferencias a toda la población. la Inferencial por su parte arriba a conclusiones de toda la población.Los ingenieros. DESARROLLO DEL TEMA. clasifican a los suelos de acuerdo a sus propiedades ingenieriles. predice. decide.En el trabajo de campo con la aplicación de distintos instrumentos de recogida de datos. en relación a su uso en fundaciones o en materiales de construcción de edificios. La primera se dedica a describir y analizar grupos de datos en una muestra. En la presente obra no pretendemos dar un tratamiento profundo a esta temática.INGENIERIL. Existe la Estadística Descriptiva y la Inferencial. pues existen infinidad de textos que lo abordan. se obtienen obviamente los datos que necesitamos. y que nos propusimos en el proyecto. sino plantear algunos elementos que se emplean. En Bolivia se halla los factores que definen las rocas metamórficas son dos: los minerales que las forman y las texturas que presentan dichas rocas. Los sistemas modernos de clasificación de ingeniería se diseñan para PLAN DE INVESTIGACION Página 14 . típicamente los ingenieros geotécnicos. TRATAMIENTO ESTADISTICOS. los que nos permitirán arribar a conclusiones científicamente fundamentadas. PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS RESISTENCIA.La resistencia mecánica de una roca es la propiedad de oponerse a su destrucción frente a una carga exterior. etc.g. arenas y gravas):se distingue principalmente porque los granos no son observables a simple vista. retienen agua mejor que los granos superiores. Algunos de los primeros sistemas clasificatorios ingenieriles de suelo eran adaptaciones de los propios sistemas de clasificación de la ciencia del suelo. suelos de grano fino (e. tensión in-situ. El USCS además subdivide a esas tres mayores clases de suelos para clarificación. y comúnmente la PLAN DE INVESTIGACION Página 15 . suelos altamente orgánicos (referidos como "turba"). 3. limos y arcillas):son buenos y algunos no almacenan agua. El USCS tiene tres grupos de clasificación mayores: 1.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 permitir una fácil transición de las observaciones a campo a las predicciones básicas de propiedades y de conductas de ingeniería de suelos. contenido de humedad insitu. suelos de grano grueso (e. Las rocas oponen una resistencia máxima a la compresión. 2. Los sistemas de clasificación más comunes de ingeniería para suelos en Estados Unidos es el Sistema de Clasificación de Suelo unificado (por su acrónimo (en inglés) USCS). Esos sistemas de clasificación ingenieriles del suelo hacen descripción de otras propiedades edáficas como color.g. estática o dinámica. Esta característica pasa por diferentes estados. cavidades y los efectos de la acción de la intemperización influyen PLAN DE INVESTIGACION Página 16 . mientras que la calcita tiene una resistencia a la compresión de 10 a 20 MPa. cuando existe una mayor presencia de cuarzo en una roca la resistencia a la compresión y tracción aumenta. la presencia de discontinuidades.En la mayor parte de las rocas. que es el más sólido de los minerales. y por este motivo. DESCRIPCIÓN DE LAS ROCAS PARA USOS INGENIERILES Características de la masa y materiales constituyentes INTRODUCCIÓN. llamado límite de elasticidad. hasta llegar a la destrucción cuando se supera el límite de resistencia.La mayoría de los minerales constituyentes de las rocas tienen un comportamiento elástico-frágil. Las rocas con presencia de cuarzo presentan una resistencia a la compresión que supera los 500 MPa. La resistencia de las rocas depende fundamentalmente de su composición mineralógica.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 resistencia a la tracción no pasa del 10% al 15% de la resistencia a la compresión. Entre los minerales integrantes se destaca la presencia del cuarzo. En general. ELASTICIDAD. establecer correlaciones geológicas entre las muestras obtenidas de las perforaciones y para distinguir los bloques de roca de macizos rocosos y de la roca madre. Por esta razón. La clasificación realizada desde el punto de vista geológico requiere de la consideración detallada de aspectos mineralógicos y petrográficos. ¿QUÉ ES UNA ROCA? Una roca es una masa sólida formada por minerales de origen natural. que pueden ser del interés del ingeniero en situaciones particulares. Dicha información también será de importancia cuando se requiera utilizar la roca como material de construcción. como el granito que ves arriba en la imagen. La mayoría. hace hincapié en dichas características. LOS TIPOS DE ROCAS: Los diferentes tipos de rocas se pueden dividir.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 significativamente sobre el comportamiento de las mismas para usos ingenieriles. Las propiedades ingenieriles de las rocas no pueden ni deben ser inferidas a partir de la clasificación geológica. en tres grandes grupos: PLAN DE INVESTIGACION Página 17 . Pocas rocas están formadas por un solo mineral. La clasificación geológica sólo debe ser utilizada para apreciar la estructura geológica de un área. según su origen. el método utilizado por este Reglamento para la descripción de las rocas. como la caliza. están formadas por más de uno. han estado sometidas a grandes presiones y temperaturas y se han transformado. textura y estructura. sin llegar a fundirse. Son detríticas si se originan a partir de trozos de otras rocas. originando grandes masas de rocas llamadas plutónicas. SEDIMENTARIAS: formadas en zonas superficiales de la corteza terrestre a partir de materiales que se depositan formando capas o estratos. mineral.Es el Material rocoso sin discontinuidades o bloques de roca intacta entre discontinuidades. la matriz rocosa se caracteriza por su densidad.Controlan las características resistentes y deformacionales de la matriz rocosa. Mecánicamente. resistencia y deformabilidad. MATRIZ ROCOSA. Químicas y orgánicas si se forman a partir de precipitación de compuestos químicos o acumulación de restos de seres vivos. PLAN DE INVESTIGACION Página 18 . ligada a la fábrica. METAMÓRFICAS: formadas a partir de otras rocas que.A pesar de considerarse continua es heterogénea y anisótropa. Cuando cristalizan en grietas de la corteza forman las rocas ígneas filonianas. • PROPIEDADES FÍSICAS: .PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 ÍGNEAS: formadas a partir del enfriamiento de rocas fundidas (magmas). Los magmas pueden enfriar de manera rápida en la superficie de la Tierra mediante la actividad volcánica o cristalizar lentamente en el interior. grado de cementación • Historial de stresses – Grado de compactación – Posiblesanisotropías • Metamorfismo • Magmatismo. condiciones y procesos geológicos y tectónicos sufridos por la roca a través de su historia.Se determinan en laboratorio. cristalización • Meteorización PLAN DE INVESTIGACION Página 19 .Resultado de la génesis. • Diagénesis. etc. . selección.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 . Procesos geológicos que afectan las propiedades geotécnicas de la roca: • Ambiente de depositación: Tamaño de grano. estratificación. PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 PESO ESPECÍFICO O PESO UNITARIO.El peso unitario de una roca depende de sus componentes y se define como el peso por unidad de volumen PLAN DE INVESTIGACION Página 20 . • La porosidad generalmente decrece con la profundidad y con la edad de las rocas.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 POROSIDAD: • Relación entre el volumen ocupado por los huecos o poros en la roca (Vp) y el volumen total (Vt): • Es una de las propiedades que más afecta a las características resistentes y mecánicas. Los poros en rocas cristalinas ígneas o metamórficas pueden ser grietas o micro fracturas. siendo valores normales entre 15 y 30%. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA POROSIDAD: • • • Tipo de roca Meteorización Tensiones in-situ (profundidad) PLAN DE INVESTIGACION Página 21 . • El valor de puede variar entre 0% y 90%. PERMEABILIDAD EN ROCA. En algunos casos. Mayormente las rocas presentan baja o muy baja permeabilidad. la permeabilidad secundaria es la más relevante.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 PERMEABILIDAD O CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA Es la capacidad de una roca para transmitir agua. • Permeabilidad Secundaria: – Es la permeabilidad del macizo rocoso • Matriz Rocosa + Discontinuidades = Macizo Rocoso Permeabilidad Primaria Secundaria Permeabilidad ¿PERMEABILIDAD PRIMARIA O SECUNDARIA? • En la mayoría de las aplicaciones ingenieriles. La permeabilidad de una roca se mide por el coeficiente de permeabilidad o de conductividad hidráulica “k”.• Permeabilidad Primaria: – Es la permeabilidad de la matriz rocosa. Se expresa en: m/s. como PLAN DE INVESTIGACION Página 22 . cm/s y m/dia. • Está fuertemente influenciada por el fracturamiento y las características del macizo rocoso. PERMEABILIDAD PRIMARIA.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 geología e ingeniería del petróleo. en especial: – La cantidad (frecuencia) y orientación de fracturas – La abertura y rugosidad de las fracturas – El relleno – El estado de esfuerzos PLAN DE INVESTIGACION Página 23 . es de interés la permeabilidad primaria.- PERMEABILIDAD SECUNDARIA. DURABILIDAD. a mayor profundidad.Es la cantidad de fuerza que actúa sobre una unidad de roca y que como resultado de su acción la roca cambia de forma y/o volumen. túneles.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 • En general. terraplenes. • La durabilidad se evalúa mediante un ensayo: slake durability test (SDT). • Las propiedades resistentes pueden ser sobrevaloradas para usos ingenieriles como excavaciones superficiales. estas son más cerradas. Clasificación de la durabilidad en base al índice ID2 ESFUERZOS. etc. mayores son los esfuerzos normales a las fracturas.- PLAN DE INVESTIGACION Página 24 .• Es la resistencia de la roca a procesos de desintegración. DEFORMACIONES. y la permeabilidad secundaria es menor y más similar a la primaria. FUERZAS Y MECANISMOS DE DEFORMACIÓN DE LAS ROCAS Puede hablarse de fuerzas dirigidas y no dirigidas. compresión y cizalladura. Pueden ser tectónicas o no tectónicas. Las no dirigidas son las fuerzas de gravedad o de volumen más importantes en geología que en ingeniería. La deformación de las rocas. sea ella litostática o hidrostática y en general de fuerzas asociadas a la gravedad. Las deformaciones de las rocas pueden denominarse según el origen de los esfuerzos o forma de aplicación de las cargas: .PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 Es el cambio de forma y/o de volumen de una unidad de roca causada por el esfuerzo. las dirigidas o de superficie. PLAN DE INVESTIGACION Página 25 . que actúan sobre cada partícula elemental de la masa. son más importantes en ingeniería que en geología. estas pueden ser de tensión. Puede tratarse de la presión confinante.Por su origen. mientras las no tectónicas están asociadas a los efectos gravitacionales de las masas de tierra y a las cargas que soportan las rocas por esfuerzos dinámicos externos diferentes a los movimientos tectónicos. La torsión es un caso particular de la cizalladura en tres dimensiones. Las deformaciones tectónicas están asociadas al movimiento de las placas de la corteza terrestre. con las que se provocan microfracturas a favor de las cuales se produce el desplazamiento de las caras contiguas de los minerales.Deformación plástica. . Es la que se da en la profundidad al paso de ondas sísmicas y de marea. cuando los esfuerzos en el material superan el límite plástico.Movimientos intragranulares. puede ser de tipo elástica o inelástica. viscosa. de su forma cristalina. en la cual el suelo recupera la forma después del efecto.Movimientos intergranulares. Las deformaciones permanentes pueden ser. PLAN DE INVESTIGACION Página 26 . viscoelástica y viscoplástica. según el comportamiento del material. .Por el tiempo de aplicación de las cargas. .Deformación elástica. mientras la deformación temporal.Ruptura. y de su grado de consolidación y cementación. por variaciones de la temperatura arriba y abajo del punto de congelación. Mecanismos de deformación de las rocas . asociada a esfuerzos que no son permanentes. Son los pliegues producidos en las rocas que han sido sometidas a esfuerzos más allá de la zona elástica y antes del límite lástico.Disolución y recristalización. Generación de fallas y diaclasas. Se asocian a la deformación interna de la red cristalina. Fenómeno debido a la presión y temperatura elevadas a las cuales se someten los minerales componentes. el mecanismo es equivalente al proceso de fusiónsolidificación del agua en hielo. . Los desplazamientos entre granos minerales son función del tamaño de los granos. .PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 . Las deformaciones pueden ser permanentes o temporales. plástica. Curva de esfuerzo-deformación típica obtenida un ensayo triaxial en laboratorio. Una muestra de roca a la cual se le aplica un determinado esfuerzo sufre una deformación la cual puede ser Elástica o Plástica COMPORTAMIENTO ELÁSTICO O HOOKEANO. PLAN DE INVESTIGACION Página 27 . además. es decir.Es aquel en el cual existe una relación linear.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 COMPORTAMIENTO DE UNA ROCA. la respuesta es instantánea. el esfuerzo aplicado es directamente proporcional a la deformación obtenida y. PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 COMPORTAMIENTO PLÁSTICO.La roca se deforma permanentemente sin recuperar su estado inicial al cesar el esfuerzo. sufriendo cambios de tamaño y forma. Curva de Deformación-Tiempo obtenida un ensayo a esfuerzo constante PLAN DE INVESTIGACION Página 28 . PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 El efecto de la Temperatura en la deformación de los materiales El comportamiento de la roca depende de tres factores principales: PLAN DE INVESTIGACION Página 29 . feldespato y mica. CLASIFICACIÓN DE PIEDRAS Y SU USO EN LA CONSTRUCCIÓN. . granito. las lutitas. Por ejemplo.- PLAN DE INVESTIGACION Página 30 . Es importante diferenciar entre un mineral y una roca. Las rocas poco resistentes son por ejemplo: el yeso. y gnéises. Las más resistentes son las cuarcitas. mientras una roca es una combinación de varios minerales.La resistencia de los materiales si la roca es poco resistente es probable que fluya a las mimas condiciones que otras rocas más resistentes se rompen.El tiempo. . Los minerales pueden formar cristales y así tener la forma de una piedra.- Las piedras se clasifican según su origen: esto incluye los materiales que contienen y el proceso mediante el cual se llegaron a unir. ROCAS ÍGNEAS. el mármol.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 .El medio en el que se encuentra la roca: Según en que condiciones de Presión y Temperatura se encuentra el material. pero si no tienen las mismas condiciones de formación resultan en rocas con características muy diferentes y por lo tanto clasificaciones distintas. En la construcción es más común utilizar los minerales en forma de polvo como aditivos y utilizar las rocas para todo desde cimientos hasta fachadas. Un mineral es una sustancia químicamente homogénea. Diferentes tipos de rocas pueden contener los mismos minerales. ya que en el lenguaje común los dos se llaman piedras pero para fines geológicos no son iguales. el cuarzo es un mineral mientras el granito es una roca compuesta de tres minerales: cuarzo. Estas piedras están formadas por el enfriamiento del magma en el interior de la Tierra o cuando la magma brota a la superficie. Se utiliza para adoquines. acabados de piso. con la humedad se pone resbaladizo y por eso no es indicado para adoquinar las calles. Basalto: Una piedra dura de grano fino que se rompe con dificultad. Los minerales más comunes en las rocas ígneas son los silicatos. también se conocen como magmátitas o rocas magmáticas. los piroxenos. Es susceptible a la lluvia ácida y por lo tanto en la actualidad está siendo reemplazado por el mármol para monumentos y edificios públicos. A pesar de su firmeza.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 La palabra ígnea proviene del latín y significa fuego. el basalto se utiliza en la construcción para el afirmado de las vías de tren. Tiene muchas aplicaciones en la construcción debido a su abundancia. entre los componentes de color claro se encuentran el cuarzo y los feldespatos. grava. la finura de su grano hace que se pulimente naturalmente con el tiempo. enladrillados pequeños y en forma de grava para las carreteras. los anfíboles y el olivino. PLAN DE INVESTIGACION Página 31 . fachadas de cocina. firmeza y aspecto atractivo. baño y chimeneas. Ejemplos de piedras construcción ígneas y sus aplicaciones en la Granito: Es un componente fundamental de la corteza continental y es una roca muy común. construcciones bajo el agua. y los de color oscuro incluyen las micas. Las rocas sedimentarias normalmente se encuentran formando capas o estratos. la diorita es parecida al granito. En la encimera de la cocina a veces la diorita (y otras piedras con una apariencia similar) se vende bajo el nombre de granito.Son compuestas por otras rocas: se forman por medio de la acumulación de sedimentos que se consolidaron en rocas duras a través de un proceso de erosión. sin embargo tienen composiciones químicas distintas. ROCAS SEDIMENTARIAS. PLAN DE INVESTIGACION Página 32 . Es resistente al calor y tiene un aspecto atractivo. Visualmente.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 Diorita: La diorita es una piedra suave que se utiliza en la construcción como un agregado. fachadas de paredes y chimeneas. Ejemplos de piedras sedimentarias y sus aplicaciones en la construcción Laja: La laja se utiliza para pisos. transporte y sedimentación de rocas pre-existentes. PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 Travertino: Esta roca carbonatada puede contener fósiles o impresiones de organismos acuáticos. la caliza es útil como grava para caminos en zonas de alta humedad. PLAN DE INVESTIGACION Página 33 . Se utiliza para fachadas y como roca ornamental. También se emplea para mampostería. Caliza: Principalmente constituida por carbonato cálcico. elementos de ornamentación. hormigones y la fabricación de la cal y del cemento. sillería. fachadas. ya que se forma cerca de las surgencias de aguas subterráneas. ROCAS METAMÓRFICAS. Ejemplos de piedras metamórficas y sus aplicaciones en la construcción Mármol: Una de las piedras más codiciadas en la construcción. Es un tipo de piedra muy dura que cobra un brillo perfecto al ser pulida. se generan cambios en los minerales y en la forma y el arreglo de los granos. rojo.Su nombre proviene del griego y significa "cambio de forma". La piedra arenisca es preferida para su uso en la construcción. La piedra arenisca viene en una gama de colores incluyendo el café que es visto con mayor frecuencia. amarillo. El mármol puro es totalmente blanco. ya que es resistente a la intemperie. es fácil de trabajar. rosa. blanco y gris. Aunque en la construcción sea común PLAN DE INVESTIGACION Página 34 . También es una roca porosa y resistente al calor por lo que es ideal para pisos. Cuando las piedras ígneas o sedimentarias son sometidas a presiones y temperaturas altas. desde cimientos hasta elementos ornamentales de los más finos. canela. chimeneas y adoquines. sin embargo son las impurezas que le dan su variación de tonos atractivos. generándose las piedras metamórficas. sin embargo. Para los geólogos es importante distinguir entre el verdadero mármol (una roca metamórfica que ha tenido un proceso de recristalización) y algunos tipos de caliza (una roca sedimentaria que no ha llegado a este grado cristalizado). paredes.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 Piedra Arenisca: La piedra arenisca es una roca sedimentaria formada por granos microscópicos de rocas y minerales como el cuarzo y feldespato. el mármol se ha utilizado desde la antigüedad en prácticamente todos los aspectos de la construcción. de estructura hojosa con las capas claramente marcadas.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 llamarles mármol a los dos. las cuales se emplean en la mampostería y para recubrimientos de exteriores e interiores. el nombre correcto de una caliza suceptible de ser pulida es caliza marmórea. Se presta para la obtención de placas planas e impermeables de escaso grosor. Pizarra: Una piedra oscura constituida por minerales laminares muy finos. COMPORTAMIENTO FRÁGIL Y DÚCTIL DE LAS ROCAS COMPORTAMIENTO FRÁGIL. PLAN DE INVESTIGACION Página 35 . El comportamiento frágil se manifiesta con la formación de fracturas. Existen dos tipos principales de fracturas: fallas y diaclasas.Cuando las rocas se encuentran en condiciones de presiones de confinamiento y temperaturas bajas las mismas se comportan frágilmente. RESISTENCIA DEL MATERIAL ROCOSO. PLAN DE INVESTIGACION Página 36 .El comportamiento dúctil se manifiesta con la formación de pliegues y un tipo de rocas denominadas milonitas. TIPOS DE RESISTENCIA EN ROCA INTACTA.• Al cizalle.• La resistencia de una muestra de roca intacta depende de la resistencia de los minerales que la componen y de la manera en que ellos están unidos -ya sea por cristalización o cementación.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 COMPORTAMIENTO DÚCTIL. Tamaño del grano Redondeamiento del grano Esfericidad del grano Contactos entre granos Cementación – Tipo de cemento – Grado de cementación • Historia de Stress y presiones de confinamiento (especialmente en limolitas.Terreno: • Rebote del martillo • Velocidad de ondas • Martillo Schmidt • Ensayo carga puntual Laboratorio: • Ensayos Triaxial-Uniaxial • Ensayo de carga puntual • Martillo Schmidt • Velocidad de ondas (ultrasonido) ENSAYOS DE RESISTENCIA. INFLUYEN EN LA RESISTENCIA. lutitas. • Preparación de la muestra puede influir notablemente en los resultados. arcillolitas). PLAN DE INVESTIGACION Página 37 . • A la compresión simple (carga uniaxial). uniaxial o de tracción. • • • • • MEDICIÓN DE RESISTENCIA.• En estados de compresión triaxial.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 • A la tracción. • Deben simularseniveles de stresses in situ. • Es igual a la resistencia máxima en el eje axial en un ensayo uniaxial (no confinado). • s2= s3=0 PLAN DE INVESTIGACION Página 38 . • s1 en falla = UCS (uniaxial compression strength). RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 Triaxial Uniaxial (No confinado) Todos los ensayos usan fuerzas compresivas. sin grietas. s2=s3=0 • Largo/Ancho debe ser 2. • Resistencia a la Compresión Uniaxial: UCS.5 a 3.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 EnsayosUniaxiales (Compresión Simple) • Condiciones no confinadas.0:1 para evitar efectos de borde. RESISTENCIA AL CIZALLE. • Ancho de muestra debe ser >10 veces el tamaño medio del grano.PLAN DE INVESTIGACION Página 39 . • Extremos deben ser paralelos y pulidos. sin grietas.• Usualmente en estado biaxial (s2=s3) • Razón Largo/ancho 2. con sus parámetros: • Cohesion (aparente): Intersección de la envolvente de fractura en eje Y (normalmente en MPa para rocas. PLAN DE INVESTIGACION Página 40 . • Ancho de muestra debe ser >10 veces el tamaño medio del grano.- ENSAYOSTRIAXIALES. se suele usar el modelo de Mohr-Coulomb para resistencia al cizalle. • Angulo de Fricción: Pendiente de la envolvente de fractura. c tan CRITERIO MOHR-COULOMB.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 • Para roca intacta. mientras para suelos en kPa).0 a 2.5:1 para evitar efectos de borde • Extremos deben ser paralelos y pulidos. - PLAN DE INVESTIGACION Página 41 .PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 ENSAYO DE TRACCIÓN (TEST BRASILEÑO). sin grietas. PLAN DE INVESTIGACION Página 42 .- Etapa 1: Desarrollo de strain elástico Etapa 2: Microfracturamiento. s2=s3=0 • Diámetro: largo debe ser aprox. 1:1 • Extremos deben ser paralelos y pulidos.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 • Ancho de muestra debe ser >10 veces el tamaño medio del grano. • Otra forma de ensayo uniaxial. strain no recuperable. EVOLUCIÓN DE FRACTURAMIENTO. PLAN DE INVESTIGACION Página 43 . Etapa 4: Cizallamiento Fracturamiento se puede detectar por emisiones acústicas. Las emisiones acústicas han permitido detectar las etapas de fracturamiento en los ensayos de compresión. las que se elevan al cizallar.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 Etapa 3: Fracturamientocoalesce y se forma un plano discreto de fractura. • GEO 5 programas para ingeniería geotécnica Ejecución de Ensayos de Campo Partiendo de correlaciones entre los siguientes ensayos: Ensayos Presiométricos Ensayos de Cargas con Placa Ensayos SPT (en arenas. PLAN DE INVESTIGACION Página 44 . la capacidad mecánica del subsuelo se analiza en forma empírica o por formulación analítica.25 una gama de valores para orientación de presiones admisibles según el tipo de terreno. realizadas mediante sondeo) Ensayos de Penetración Estática (CPT) Ensayos de Penetración Dinámica Continua. por ello. El CTE establece en su Tabla D.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 RESISTENCIA EN TERRENO La Resistencia del Terreno es de fundamental importancia en un estudio geotécnico. El ingeniero debe comprobar que las deformaciones producidas en el suelo al aplicar las cargas exteriores son menores a la deformación admisible y así asegurar la estabilidad del suelo MAQUINA UNIVERSAL. Entonces es necesario trazar una historia de los cambios entre los esfuerzos y las deformaciones y así obtener una curva esfuerzo-deformación. PLAN DE INVESTIGACION x Página 45 z .• Un segundo parámetro elástico. este responde con deformaciones. mide la razón entre el strain lateral y el strain axial.En ingeniería se denomina máquina universal a una máquina semejante a una prensa con la que es posible someter materiales a ensayos de tracción y compresión para medir sus propiedades.Cuando un material es sujeto a esfuerzos. RAZÓN DE POISSON.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 DEFORMACIÓN. para esfuerzos de corte se tiene el módulo de cizalle G: G Donde es el esfuerzo de corte en un plano. y ángulo de rozamiento interno (F). Para rocas isótropas. hay varios valores de E. El módulo de cizalle se relaciona con los otros módulos elásticos: G E 2(1 ) • E y G dan cuenta de la “rigidez” (“stiffness”) de la roca. y g el strain de cizalle en ese plano. y las trayectorias de tensiones totales y efectivas de un suelo sometido a una presión externa.• Igualmente que para esfuerzos normales se define el módulo de Young. ENSAYO TRIAXIAL. Si la roca no es isotrópica.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 MÓDULO DE CIZALLE. sometidas cada una de ellas a una tensión diferente. los parámetros resistentes cohesión (c). saturadas.Tiene como objeto la determinación de las relaciones tensión – deformación. PLAN DE INVESTIGACION Página 46 . G y n. G y n que la caracterizan. a una presión igual en todas las direcciones que se aplica a la muestra envuelta en una membrana de goma por medio del fluido que la rodea. es decir. hay un único valor de E. y el análisis stress-strain pasa a ser un análisis tensorial. Normalmente el ensayo se realiza sobre tres probetas de un mismo suelo. El ataque se produce donde hay concentraciones relativamente altas de sulfatos de sodio. calcio o magnesio. Contenido en sulfatos. Por ello se emplean cementos especiales sulforesistentes. o en aguas de mar.Este es un factor de importancia a tener en cuenta en ciertos suelos para proyectar las cimentaciones. ENSAYOS DE AGRESIVIDAD AL HORMIGÓN. fecales. pasándolos a disolución mediante agitación con agua y precipitando luego los sulfatos disueltos con solución de cloruro bárico. Es una medida del contenido de iones hidrógeno intercambiables que el componente humus del suelo es capaz de liberar. PLAN DE INVESTIGACION Página 47 . Puede deberse también por la presencia de desechos industriales. Acidez Baumann – Gully. Los suelos y aguas agresivas al hormigón.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 El inconveniente de este ensayo es que es muy caro. acaban degradando las cimentaciones con el paso de los años. potasio. según la concentración de sulfatos y respetando la normativa EHE. Agresividad de aguas freáticas. ya sea en suelos con aguas subterráneas. o subproductos químicos de cualquier naturaleza. superficiales. y normalmente se recurre al ensayo de corte directo. Tiene por objeto determinar la proporción de sulfatos solubles de agua que hay en un suelo. en la misma área. sino que deberán comprobarse mediante ensayos de laboratorio y de terreno. La extrapolación de datos en áreas locales no investigadas. puede hacerse de manera tentativa.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 CONCLUCION Interprétense los resultados de una investigación. Las propiedades ingenieriles de los suelos y rocas de proyectos importantes. únicamente en términos de lo encontrado realmente y realícense esfuerzos para recoger e incluir todos los datos de investigaciones anteriores. únicamente cuando se conozca que existe geológicamente una disposición subsuperficial uniforme del suelo y de la roca. PLAN DE INVESTIGACION Página 48 . no deberán predecirse solamente con base en la simple identificación o clasificación en el terreno. com/ensayos/Macizo-RocosoGeologia/7268286. LUTGES.com www.efn.edu/asg/engeol/pdf_files/curs11_12/Tema4.slideshare.upc.buenastareas. Ediciones Omega S.pdf http://www2. Ediciones Omega S.mx/cecilia/cursos/33b-DEFORMACION. Barcelona.com/doc/110638345/PROPIEDADES-INGENIERILES-DELAS-ROCAS http://usuarios. España 1987 STRAHLER A.uncor.2roca_txt.html PLAN DE INVESTIGACION Página 49 .html http://www.buenastareas.edu/dep/GeoBas/GeoGral/Unidad7. España 1987 www.slideshare.A. “Geología Física”. Ediciones Omega S.geolasa. “Geología Física”. Madrid 1999 HOLMES ARTHUR.net/horgon/investigacin-de-suelo-y-roca-para-finesde-ingenier-a# STRAHLER A.net/manubogo2/determinacion-en-laboratorio-de-laresistencia-a-compresion http://www2. una introducción a la Geología Física. Ediciones Prentice Hall.unam.A.geofisica.A. “Ciencias de la Tierra”.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 BIBLIOGRAFIA http://www.upc.etcg.etcg. Barcelona. Barcelona.pdf http://www.pdf http://es.1_4. “Geografía Física”.scribd. España 1989 TARBUCK.com/ensayos/propiedades-ingenieriles-de-las rocas/1132784.pdf http://www.edu/asg/engeol/pdf_files/4. E y F. wikispaces.PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS 201 ROCAS 4 http://www.net/utplcbcm1/propiedades-fisico-mecanicas-enmacizos-rocosos-2008137# http://basicmechanics.about.com/od/Tecnologia-y-arquitectura/tp/Clasificacion-DePiedras-Y-Su-Uso-En-La-Construccion.com/Tema+3+-++Comportamiento+fr %C3%A1gil+y+d%C3%BActil+de+las+rocas http://vidaverde.slideshare.htm PLAN DE INVESTIGACION Página 50 .
Report "Proyecto Geologia Propiedades Ingenieriles de Las Rocas"