LABORATORIO N° 3 GEOMECÁNICA ENSAYO DE UCS CON MARTILLO SCHMIDT
“
”
Alum Al umno noss
✓ ✓ ✓ ✓ ✓
Carrion Onque Daniel Alcides Larico Sucari Alex Hugo Quispe Hancco Edgar David Aragon Vargas Derly Aldair Pocori Bautista Mirian Celina
Grupo
A
Semestre
V
Nota:
Docente: Ing. Walter Bedregal M.
Fecha de ensayo
28
09
2018
Hora
3:00 p.m.
Fecha de entrega
12
10
2018
Hora
11:00 pm
PROGRAMA DE FORMACION REGULAR OPERACIONES MINERAS
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Tema
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Grupo
1. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL ➢
Conocer cómo se determinan las propiedades físicas que tiene una roca y como se determinan.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ➢
Definir el UCS aproximado de la roca Lutita
➢
Definir la densidad de las rocas
2. USO Se utiliza en la clasificación de materiales rocosos. También para estimar otros parámetros de esfuerzo como, por ejemplo: Tracción uniaxial o compresión uniaxial.
3. EQUIPOS
EQUIPOS
IMAGEN
Identificado
Materiales y/o
Rock Classification Hammer (Yunque Patrón)
Muestra de roca compacta
Superficie plana para colocar roca
Calculadora científica
Martillo Schhmidt
Libreta de apuntes y lapicero
IMAGEN
Identificado
Sistema de carga -
-
Marco de carga. El marco de carga esta diseñado y construido de manera que, por la aplicación repetida de la carga, no se desvíe y las puntas cónicas permanezcan coaxiales con una desviación máxima de 0.2 mm. Se puede fijar en posiciones que permitan la colocación de testigos de roca con diferentes dimensiones. Generalmente estas dimensiones varían de 15 a 100 mm.
B-1
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4. DETERMINACIÓN DE LA DUREZA ESCLEROSCOPICA DE ROCAS MEDIANTE EL MARTILLO SCHMIDT PROCEDIMIENTO ✓
Se tara el martillo usando el yunque patrón suministrado por el fabricante.
✓
Se hacen 10 medidas y se calcula la medida promedio.
✓
Se calcula el factor de corrección.
✓
Las muestras se sujetan firmemente en el soporte y se comprueba que su superficie es
“
”
lisa y plana y que no hay discontinuidades, cracks, etc, por lo menos en los 6 cm superficiales de la muestra. ✓
Se realizan al menos 10 medidas por muestra, aplicando preferentemente el martillo en posición perpendicular a la superficie de la muestra. Cada nueva medida se hará con una separación mínima equivalente al diámetro de la punta del martillo.
✓
Se descarta la mitad de las medidas, concretamente las que den los valores inferiores y se hace la media de las medidas restantes.
✓
La dureza al rebote se calcula multiplicando esta media por el factor de corrección.
Fig. 1 Posición para realizar el tarado Fuente: Google imágenes
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5. ESTIMACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION A PARTIR DE LA DUREZA AL REBOTE SCHMIDT PROCEDIMIENTO -
Se aplica el martillo en 10 posiciones separadas al menos el diámetro de la punta del martillo, se recomienda aplicar el martillo perpendicularmente a la superficie.
-
Se eliminan las medidas mas bajas y se calcula con las medias restantes.
-
Se lleva la media de la dureza al rebote al eje de las X correspondiente a la inclinación del martillo y se traza la vertical hasta que corte a la línea correspondiente al peso especifico de la roca. A partir de este punto, se traza una línea horizontal hasta cortar al eje de ordenadas, obteniéndose la estimación de la resistencia a la compresión de la roca.
6. CÁLCULOS 6.1
Tarado del Martill o Schmidt Realizamos las 10 medidas.
N° 1
N° 2
N° 3
N° 4
N° 5
N° 6
N° 7
N° 8
N° 9
N° 10
TOTAL
73.0
73.0
72.5
71
74
72
73
72.3
72
73.7
726.5
Calculamos la media de las 10 medidas:
=
73+73+72.5+71+74+72+73+72.3+72+73.7 10
= .
Calculamos el factor de corr ección: =
ó 10
=
74 72.65
= .
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6.2
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Medidas y análisi s de resultados Se pretende estimar en campo, la resistencia a la compresión simple de la roca de un talud vertical con un martillo tipo L, aplicándolo en posición horizontal (0°) sobre la superficie de la roca. El material se determinará el tipo de muestra a ensayar y se tendrá el valor del peso específico en kN/m 3 o kg/m3. Los golpes a la roca se realizaron con la siguiente distribución:
Fig. 3 Distribución de los golpes con el martillo Fuente: Elaboración propia
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Si las lecturas del aparato son mas bajas que el valor de calibración del yunque, el factor de corrección será mayor que 1. Por el contrario, si los valores son mas altos que el valor de referencia del yunque, el factor será menor que 1. La corrección de los datos se realiza multiplicando el valor de cada una de las lecturas obtenidas por el coeficiente de corrección.
Orientación del martillo : Vertical Negativa
Fig. 2 Ensayo sobre la superficie de la roca Fuente: Grupo B-1
Lectura Medidas Corregidas
Ordenadas
1
38
38.38
38.38
2
35
35.35
37.37
3
35
35.35
37.37
4
36
36.36
36.36
5
33
33.33
36.36
6
35
35.35
35.35
7
33
33.33
35.35
8
36
36.36
35.35
9
37
37.37
33.33
10
37
37.37
33.33
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Para calcular la media, eliminamos los 5 valores más bajos de la tabla. =
38.38 + 37.37 + 37.37 + 36.36 + 36.36 5 = 37.168
Ahora, podemos graficar el histograma para nuestras mediciones, usando como datos la siguiente tabla: Valor
Frecuencia
38
1
35
3
36
2
33
2
37
2
Fig. 6 Histograma para los datos medidos Fuente: Elaboración propia
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Finalmente, ya podemos hacer uso de la gráfica UCS vs Resistencia del martillo Schmidt, primero debemos seleccionar la densidad de nuestra roca, en este caso, para la Lutita es de 27 kN/m3, y luego realizar la intersección de los 37.168 calculados anteriormente. Podemos ver que, para ese valor, le corresponde un UCS de 77 MPa.
Fig. 4 Gráfica para seleccionar el UCS de la roca Fuente: Ingeniería Geológica, Gonzales de Vallejo
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Sin embargo, debemos de verificar de algún modo si este valor es correcto o se aproxima a los valores teóricos. Para ello, tenemos una tabla en la que se muestran varias propiedades mecánicas para algunas rocas.
Densidad Seca
Roca
Porosidad UCS media
UCS satura da MPa
Módulo de Elasticidad
ResistenResistencia cia a la al cizalle*1 tracción
Ängu lo de fricción
GPa
MPa
MPa
°
200
75
15
35
55
2
250
90
15
40
50
2.6
3
180
160
60
15
30
45
Arenisca (Cb)*
2.2
12
70
50
30
5
15
45
Arenisca (Tr)**
1.9
25
20
10
4
1
4
40
Caliza (Cb)*
2.6
3
100
90
60
10
30
35
Caliza (Jr)***
2.3
15
25
15
15
2
5
35
Limoli ta (Cb)
2.3
10
40
20
10
1
30
Lutit a (Cb)
2.3
15
70
20
2
0.5
25
Carbón
1.4
10
30
10
Yeso
2.2
5
25
20
Sal
2.1
5
12
5
Mármol
2.6
1
100
Gneiss
2.7
1
Esquisto
2.7
Pizarra
2.7
t/m3
%
MPa
Granito
2.7
1
Basalto
2.9
Grauwaca
2
*Cb=carbonífera *1 Resist encia
1
30
60
10
35
150
45
10
32
30
3
60
20
2
30
25
1
90
30
10
**Tr=triásica
***Jr=jurásica
al cizalle directo, no c onfin ado.
Podemos ver que el valor correspondiente para la lutita es de 70 MPa, esto quiere decir que nuestro ensayo fue realizado de manera correcta, ya que el valor que obtuvimos fue de 77 MPa, muy cercano al valor teórico para esta roca, con un margen de error muy pequeño.
% =
|70 − 77| 70
% = 10%
%
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7. REFERENCIAS -
Norma ASTM D5873-05 y las recomendaciones de la ISRM (1978c) y su versión revisada.
-
ISRM. Suggested method for determination of the Schmidt rebound hardness. En: Rock Characterization Testing and Monitoring. ISRM Suggested Methods. Editor: E.T. Brown, Pergamon Press, Oxford, 1981. Pp. 101-102.
-
Gonzales de Vallejo, Li Ferrer, M. Ortuño. Ingenieria Geologica. Prentice Hall, Madrid 2002, pp. 346-348.
-
Ramirez, P y Alejano, L. Mecánica de Rocas: Fundamentos e Ingeniería de Taludes. (2008).
-
Sivakugan, N, Arulrajah, A and Bo, M. W. Laboratory Testing of Soils, Rock and Aggregates. J. Ross (2011)
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