Aplicación del módulo de Young Primero nos permite relacionar la respuesta de los materiales a distintos esfuerzos y su posible comparación comparación con distintos materiales. puede afectar por ejemplo: En la aplicación en las obras Cuando la roca es soporte de otras estructuras: cimentaciones de edicios, presas etc Cuando la roca constituye la estructura: eca!aciones de t"neles, taludes etc Cuando la roca es material de construcción: material de pr#stamo, terraplenes, rellenos etc Cuando el macizo rocoso es eca!ado o se construye sobre #l, se modican las condiciones iniciales de este, la respuesta a estos cambios es la deformación o la ruptura o ambos. El conocimiento de las deformaciones y las tensiones $ue puede llegar a soportar el macizo rocoso en estas nue!as condiciones, permite e!aluar su comportamiento mec%nico y abordar el dise&o de estructuras y obras de ingenier'a (a relación entre ambos par%metros describe el comportamiento de los macizos rocosos, el $ue depende de las propiedades f'sicas y mec%nicas y de las condiciones a los $ue est%n sometidos en la naturaleza. Entonces nosotros !emos $ue el módulo de Young y coeciente de poisson no permite conocer el comportamiento del material y en base a eso realizar las distintas obras de ingenier'a.
(a deformación y el esfuerzo est%n relacionadas entre s' por el módulo de Young (E) y el coefciente de Poisson (!), $ue son dos constantes el%sticas e independientes propias de cual$uier material ) omog#neo e isótropo. *u uso es para determinar laelasticidad de la masa rocosa y la respuesta de la roca ante los esfuerzos inducidos Taludes
(as tensiones naturales pueden jugar un papel importante en la estabilidad de los taludes rocosos. (a liberación de tensiones $ue puede suponer la eca!ación de un talud puede originar tal decompresion $ue el material se transforma y fragmenta por las zonas mas debiles y pasa a comportarse como un suelo. Este efecto se )a comprobado en eplotaciones mineras de Cordoba en taludes lutiticos sometidos a ele!adas tensiones internas, fragmentandose la +formacion rocosa )asta $uedar con!ertida en un material granular con fragmentos centimetricos -con !arios metros de espesor desde la supercie del talud, dando lugar al desmoronamiento de taludes.El estado tensional de un talud depende de su conguración geometrica y del estado de tensiones del macizo rocoso pre!io a la eca!acion. En la /igura 0.0 se presenta un ejemplo de la distribucion de los esfuerzos litostaticos despues de realizar una eca!acion. En eca!aciones profundas, las ele!adas tensiones $ue se generan en zonas singulares como el pie del talud pueden dar lugar a condiciones de dese$uilibrio, llegando incluso a producirse
deformaciones plasticas. 1ambien en la cabecera del talud se generan estados tensionales anisotropos con componentes traccionales $ue pro!ocan la apertura de grietas !erticales. *i un macizo rocoso esta sometido a tensiones de tipo tectonico, al realizarse una eca!acion tiene lugar la liberacion y redistribucion de las mismas2 esta modicacion del estado tensional pre!io contribuye a la perdida de resistencia del material. (as discontinuidades y las zonas con estructuras compresi!as -por ejemplo pliegues pueden con!ertirse en zonas de debilidad por la aparicion de tensiones distensi!as o traccionales. El efecto de relajacion $ue produce la eca!acion puede dar lugar a desplazamientos en el macizo rocoso, al tender a un nue!o estado de e$uilibrio, generandose grietas o aperturas de los planos de discontinuidad, $ue juegan un papel importante en las fases iniciales de los procesos de inestabilidad. Este reajuste es funcion tambien del tipo, estructura y resistencia del macizo, y disminuye con el tiempo. El estado tenso3deformacional de un macizo rocoso debe ser considerado en los analisis de estabilidad si puede afectar a su comportamiento y propiedades resistentes, sobre todo en eca!aciones profundas -a partir de 45 m. 6n aspecto importante es la relación entre las tensiones !erticales y )orizontales, K 7 o J o v. En funcion de su resistencia, dos macizos rocosos sometidos a igual caiga !ertical, pueden soportar muy distintos empujes )orizontales. /enomenos geológicos como la erosion o los procesos neo tectonicos pueden contribuir a la !ariación de las relaciones entre aH y u! en una zona.
Metodos tenso-deormacionales Estos metodos constituyen una alternati!a a los metodos de e$uilibrio limite, siempre y cuando su utilizacion este justicada y sea apropiada para el analisis del talud considerado. *u principal !entaja es $ue consideran las relaciones tension3deformacion $ue sufre el material durante el proceso de deformacion y rotura, siendo estas relaciones las $ue dan la pauta de su comportamiento y las $ue controlan su resistencia.
Ante unas determinadas cargas, el terreno se deforma en funcion de sus propiedades resistentes y deformacionales, siguiendo su ley de comportamiento )asta alcanzar, en su caso, la rotura, a la !ez $ue se !an generando diferentes estados tensionales en las distintas zonas del talud. (os metodos tenso3deformacionales permiten modelizar esta e!olucion a partir del modelo geometrico representati!o de la estructura, estratigraa e )idrogeologia del talud o ambito de estudio considerado -debiendose aplicar unas determinadas condiciones de contomo al modelo, de la aplicacion de la ley de comportamiento adecuada del material y de las propiedades resistentes y deformacionales de las diferentes tologias in!olucradas en el modelo. (a resolucion de las ecuaciones de la elasticidad o plasticidad -u otro modelo de comportamiento mediante el metodo de los elementos nitos, u otro metodo matematico, aporta los !alores de los desplazamientos, deformaciones y tensiones $ue se !an generando en todo el modelo analizado, proporcionando la naturaleza y magnitud de los desplazamientos del material compatibles con el estado de e$uilibrio del talud. A diferencia de los metodos de e$uilibrio limite, $ue consideran unicamente las fuerzas $ue actuan sobre uno o !arios puntos de la supercie de rotura, y $ue suponen $ue la rotura se produce de forma instantanea y $ue la resistencia se mo!iliza al mismo tiempo a lo largo de toda la supercie, los metodos tension3 deformacion analizan el proceso de deformacion
en cada uno de los puntos seleccionados del modelo2 estos metodos permiten e!aluar, asi mismo, la in8uencia de los diferentes parametros en el estado de estabilidad del talud, como tensiones naturales del terreno, fuerzas dinamicas, presiones de agua, etc. El conocimiento de la ley o leyes de comportamiento $ue siguen los materiales es fundamental para la modelizacion, asi como la determinacion de los !alores de sus parametros resistentes y deformacionales, lo $ue constituye la principal limitacion de este tipo de metodos. (os diferentes programas de ordenador disponibles proporcionan salidas gracas con los desplazamientos, tensiones, deformaciones, etc., del talud, $ue permiten deducir las zonas con riesgo de inestabilidad y b s mecanismos y modelos de rotura, pudiendo tambien proporcionar el !alor del coeciente de seguridad -$ue no es eactamente igual $ue en los metodos de e$uilibrio limite, al no denirse concretamente una supercie de rotura. En las /iguras 0.9 y 0.9; se muestran ejemplos de los resultados obtenidos del analisis tenso3deformacional de taludes.
1uneles (as tensiones actuantes sobre una eca!acion subterranea son de dos tipos: naturales e inducidas. (as primeras corresponden al estado de esfuerzos naturales como consecuencia de los procesos tectonicos, gra!itacionales, etc., y el segundo tipo responde a la redistribucion de tensiones como consecuencia de la eca!acion. Para disenar una eca!acion subterranea se necesita conocer la magnitud y la direccion de las tensiones naturales, tanto para el calculo de los sostenimientos como para analizar la seccion y el proceso constructi!o. *i las tensiones alcanzan !alores muy altos, este factor constituye un riesgo $ue puede ocasionar fenómenos de eplosion
de roca o deformaciones importantes de costosa solucion. El estudio de las tensiones y los metodos para su medida )an sido descritos en el Apartado <. del Capitulo <. (os tuneles o las eplotaciones mineras bajo el efecto de tensiones muy altas pueden presentar riesgos de colapso, eplosiones de roca y grandes deformaciones -/igura =5.<4. En funcion de la relacion entre la magnitud de las tensiones y la resistencia uniaial oci de la roca, la respuesta del macizo a los esfuerzos puede ser la siguiente: > ?eformacion elastica con roturas de tipo fragil, caracteristica de rocas duras en tuneles, en general, profundos: riesgo de eplosion de roca y de tajamientos. > ?eformacion plastica tipica de rocas blandas: riesgo de plasticacion y otras deformaciones. En el caso de roturas fragiles con riesgo de eplosión de roca se pueden producir accidentes, precisando la eca!acion de medidas especiales de sostenimiento, por lo $ue es importante pre!er esta situacion. 6no de los criterios empiricos para e!aluar la estabilidad en tuneles profundos en rocas de resistencia muy alta es el de @oe y Bron -=0;5: av/ac! =v(1-v)7 5,=: eca!acion estable. av/aci = v(1-v)= 5,D35,<: riesgo de lajeamiento. ov/aci > 5,47!-=3! : riesgo de eplosion de rocas.
