INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DE LABORATORIO DE MECÁNICA DE ROCAS Como parte del reconocimiento del laboratorio de mecánica de rocas, a continuación presento y detallo una serie de equipos e instrumentos que se pudieron observar durante la visita. Para ello debemos tener en cuenta que en el laboratorio de mecánica de rocas se necesita de estudios previos, así como un previo muestreo; para lo cual denotaré:
Matriz rocosa: es el material rocoso exento de discontinuidades, o los bloques de roca “intacta” que puedan entre ellas. Generalmente se caracteriza por su peso específico,
deformabilidad deformabilidad y resistencia.
Discontinuidad: es cualquier plano de origen mecánico o sedimentario en un macizo rocoso, generalmente con una resistencia a la tracción muy baja o nula. La presencia de discontinuidades implica un comportamiento no continuo del macizo rocoso.
Macizo rocoso: el conjunto de matriz rocosa y discontinuidades. La presencia de discontinuidades de diverso tipo confiere al macizo rocoso un carácter heterogéneo y un comportamiento no continuo, condicionado por la naturaleza, frecuencia y orientación de los planos de discontinuidad, y condiciona su comportamiento geomecánico e hidráulico. La descripción y caracterización del maciso rocoso puede ir dirigida hacia distintas aplicaciones geotécnicas como son: -
Condiciones Condiciones para excavaciones subterráneas y túneles. t úneles.
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Estabilidad de taludes.
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Condiciones Condiciones para la cimentación de edificios.
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Control de filtraciones y drenajes.
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Tratamientos geotécnicos geotécnicos de mejora del terreno.
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Obtención de materiales de construcción.
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Terraplenes, pedraplenes, pedraplenes, presas de tierras, etc.
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CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO: Identificación: en primer lugar se reconocerán los minerales constituyentes de la roca, identificándolos y clasificándolos. Si existieran dudas en la identificación macroscópica de la roca, será necesario recoger muestras para su posterior estudio. Se completará la identificación de la roca, definiendo el tamaño de grano y el color. Para ello será necesario limpiar la capa superficial de alteración y comparar el color de la roca con una tabla de colores de rocas. El tamaño de grano se puede definir con una medición simple, o con comparación de tablas de tamaño de grano de rocas.
Criterios petrológicos: las observaciones más prácticas son las siguientes: 1.- forma general de los granos. 2.- color y transparencia. 3.- presencia o ausencia de exfoliación. 4.- presencia o ausencia de maclado o tipo de macla. 5.- dureza.
ENSAYOS DE LABORATORIO: Tratan de determinar algunos de los parámetros que influyen en la estabilidad de los taludes. Resultan un instrumento indispensable para comprender, interpretar y extrapolar los resultados de los ensayos “in situ”.
En la realización de los ensayos mecánicos e hidráulicos de laboratorio tiene gran influencia la calidad de la muestra inalterada de la que se intentaban conocer sus propiedades físicas y mecánicas.
Ensayos en roca: tratan de determinar las propiedades geomecánicas de la roca intacta mediante el ensayo de muestras de roca, talladas de testigos de sondeos o de bloques
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irregulares. Una vez determinadas las características resistentes de las rocas se pueden adoptar los diferentes criterios de rotura, que permitan controlar las características de respuesta de los macizos rocosos frente a diversas acciones. CUADRO 1: ENSAYOS DE LABORATORIO DE MECÁNICA DE ROCAS
INSTRUMENTOS Y/O EQUIPOS: Detallo, los equipos e instrumentos que pudimos observar, durante la visita al laboratorio de mecánica de rocas de la FIMGM – UNASAM.
FIG. 1: INSTALACIONES DEL LABORATORIO DE MECÁNICA DE R OCAS DE LA FIMGM – UNASAM
1.
MARTILLO SCHMIDT (ESCLERÓMETRO): Ideado en un principio para estimar la resistencia a compresión simple del hormigón, se ha modificado convenientemente
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dando lugar a varios modelos, tipo L, N, P, etc., alguno de los cuales resulta apropiado para estimar la “resistencia a compresión simple de la roca”.
Su uso es muy frecuente dada la manejabilidad del aparato, pudiendo aplicarse sobre roca matriz y fundamentales sobre las discontinuidades (resistencia de los labios). Consiste en medir la “resistencia al rebote” de la superficie de la roca ensayada. La
medida del rebote se correlaciona con la resistencia a la compresión simple, mediante un gráfico debido a Miller, que contempla la densidad de la roca y la orientación respecto del plano ensayado. El desarrollo del ensayo consiste en una preparación de las zonas elegidas, eliminando la pátina de roca meteorizada. Se efectúan 10 percusiones con el martillo en la zona elegida y se eliminan 5 valores más bajos, efectuándose el promedio de los restantes. Una vez ensayadas todas las zonas necesarias, se llevan al gráfico de correlación y se obtienen unos valores estimativos de la resistencia a compresión simple de la roca, obteniendo una idea de su estado y calidad. El registro de los datos se realiza sobre unos impresos preparados a tal fin, que facilitan la interpretación de los mismos.
FIG. 2: MARTILLO SCHMIDT O ESCLERÓMETRO
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CUADRO 2: GRÁFICO DE CORRELACIÓN ENTRE EL RESULTADO DEL ESCLERÓMETRO Y LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE (MILLER, 1965)
2. APARATO DE ENSAYO DE CARGA PUNTUAL (POINT LOAD TEST): El objeto principal de este aparato en el ensayo de carga puntual, es estimar la resistencia a compresión simple. En él se comprime una probeta cilíndrica entre dos puntos situados en generatrices opuestas. El índice del ensayo I s se define como: Is = P/D2 Donde: P la carga de rotura, D el diámetro del testigo. La longitud del testigo debe ser al menos 1,5 veces su diámetro y no se exige ninguna preparación especial de los extremos de la probeta. Este ensayo por su facilidad de realización en campo, puede utilizarse ampliamente para obtener un extenso espectro de la calidad de roca. Por su difícil aplicación en rocas blandas y en el caso de rocas con anisotropía muy marcada, debe procurarse que la dirección de aplicación de la carga sea paralela o perpendicular a la dirección predominante de la estratificación, esquistosidad, etc.
FIG. 3: DIMENSIONES DE LA PROBETA. ÍNDICE DE CARGA PUNTUAL (OTEO, 1978)
CUADRO 3: RELACIÓN ENTRE ENSAYO DE CARGA PUNTUAL Y EL DE COMPRESIÓN SIMPLE (BIENIAWSKI, 1974)
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