Conocimientos basicos para mecanica de rocasDescripción completa
mecanica de rocas
Mecanica de RocasDescripción completa
Descripción completa
Descripción: lab 2
Descripción: mecanica de rocas
ookokok
Descripción: Manejo de phase2
introduccion de mecanica de rocasDescripción completa
Descripción: Examen de mecanica de rocas teoria- UNAMBA
EJERCICIOS - GEOMECANICA MECÁNICA DE ROCAS
1
1 EJERCICIO : CALCULO DE DENSIDAD ESPECIFICA Y ESFUERZO Una lutita (shale) de era cretácica, es compuesta de 60% ilita, 20% clorita y 20% pirita. Los valores de porosidad varían con la profundidad, n, siendo 33.5% a 15m, 25.4% a 270m, 21.1% a 900m, y 9.6% a 1800m. Estimar el esfuerzo vertical en la unidad de lutita a la profundidad de 1600m, asumiendo que la lutita es continua y homogénea desde la superficie y que esta en condiciones saturadas.
1.1 SOLUCIOÓN
Calculo de la gravedad específica.
G=∑ Gi∗Vi Gi=Gravedad especifica de cada componente
Vi=Porcentaje del volumen de la parte solida G=( 2.6∗0.6 )+ (2.6∗0.2 ) +(4.9∗0.2)
G=3.06
Calculo de la porosidad media.
Inicio
Fin
Peso Ponderado
n%
n medio
MECÁNICA DE ROCAS
2
0 16 271 901 1601
15 270 900 1600 1800
0.0083 0.1411 0.3494 0.3883 0.1106
33.5 25.4 21.1 9.6 9.6
0.279 3.584 7.373 3.728 1.061 ∑=16.026
La nmedia =16.026
Calculo de la densidad seca.
γ dry=G∗γ w (1−n) γ dry=3.06∗1∗(1−0.16026) γ dry=2.57
kg m3
Transformamos unidades a KN /m3 γ dry=2.57
kg ∗9.8 KN m3
Calculo del contenido de agua promedio
El contenido de agua y la porosidad estan relacionadas por :
w=
n=
(w∗G) (1+ w∗G)
w=
−n ( n∗G ) −G
−0.16026 ( 0.16026∗3.06 )−3.06 w=0.062
Calculo de la densidad saturada
Relacionentre densidad seca y densidad saturada
γ dry=
(γ wet ) (1+ w)
γ wet =γ dry (1+w) γ wet =25.186∗(1+ 0.062)
MECÁNICA DE ROCAS
3
Calculo del esfuerzo vertical
σ v =γ wet∗h σ v =26.748∗1600 σ v =42796. 800
KN m2
2 EJERCICIO: CALCULO DE MÓDULOS ELÁSTICOS DESDE VELOCIDAD DE ONDAS Una muestra de granito (de densidad de 0.026MN/m 3 ha sido escogida de un taladro diamantino de diámetro) NX (54mm), la muestra tiene una longitud 0.123m. Determinar las velocidades de onda P, S y los módulos elásticos dinámicos sabiendo que el receptor-emisor de ondas define un tiempo de viaje de 2.880 x 10 -5 segundos para las ondas P, y 5.426 x 10-5 segundos para las ondas S. Las ondas P son de tracción y compresión. Se disparan más rápido, son más veloces. Las ondas S están en movimiento, duran mas tiempo.
ρ=0.026 MN /m
3
L=0.123 m Tp=2.880 x 10−5 Ts=5.426 x 10−5 MECÁNICA DE ROCAS
4
2.1 SOLUCIÓN Calculo de velocidades
Vp=
L 0.123 m = =4270.88 −5 Tp 2.880 x 10 seg
Vs=
L 0.123 m = =2266.86 −5 Ts 5.426 x 10 seg
Calculo de Vd
[ ( ) ] [( [( ) ] [( 2
Vd=
Vp −2 Vs 2
2
Vp −1 Vs
) ] =0.304 4270.88 −1 ] 2266.86 ) 2
4270.88 −2 2266.86
=
2
2
Calculo de Ed Transformamos
ρ=0.026
la
ρ
a
KN/m3
:
MN KN x 1000=26 3 3 m m 2
Calculamos la Ed en GPa: Ed=
Ed=
2 ( 1+Vd ) ρ∗Vs 1000000
2 ( 1+0.304 ) 26∗2266.862 1000000
3 EJERCICIO: ESTIMACIÓN DE UCS DESDE CARGA PUNTUAL Una muestra de arenisca se ensaya diametralmente en la máquina de carga puntual, determinar el valor de UCS desde el índice de carga puntual (Is), asumir que UCS = 23 Is Datos de ensayo son:
Diámetro en falla = 54mm Fuerza en falla = 17.01 x 103 N
3.1 SOLUCIÓN
Calculamos el índice de carga puntual (Is). MECÁNICA DE ROCAS
5
I s=
P D2
17.01 x 103 ( N) I s= 0.0542 (m 2 ) 6
I s=5.83 x 10 Pa
Determinamos el UCS =23Is
UCS=23∗Is 6
UCS=23∗5.83 x 10 6
UCS=134.2 x 10 Pa=134.2 MPa
MECÁNICA DE ROCAS
6
4 EJERCICIO: ESTADO DE TENSIONES (2D) Y CIRCULO DE MOHR
5 EJERCICIO: ENVOLTORIA DE RESISTENCIA ASUMIENDO MC MODEL
Calcular: Cohesión, ángulo de fricción desde los siguientes ensayos: Ensayo Uniaxial Ensayo Triaxial
σ3 (Mpa)
σ1 (Mpa)
0
140
100
550
o
Cohesion=35 MPa ↔ Angulo de fricción=37
MECÁNICA DE ROCAS
7
6 EJERCICIO: CÁLCULO MI Y UCS DESDE ENSAYOS TRIAXIALES EN ROCA INTACTA
Calcular mi y UCS a partir de tres ensayos triaxiales:
σ3 (Mpa)
σ1 (Mpa)
Ensayo 1
-2
75.00
Ensayo 2
1.5
111.50
Ensayo 3
15
215.00
Ensayo 4
20
240.00
UCS=98 MPa ↔ Mi=20
7 EJERCICIO: CÁLCULO DE JRC DESDE ENSAYO DE INCLINACIÓN Asumiendo que en un ensayo de inclinación de un bloque de roca se a obtenido que:
Un ángulo de inclinación máxima = 45 grados El bloque deslizante pesa = 5.2 KN Considerar que el área del bloque deslizante = 2m JCSn = 24Mpa
Calcular JRCn asumiendo un ángulo de fricción residual de 30 grados
8 EJERCICIO: DETERMINACIÓN DE ESF. PRINCIPALES USANDO CIRCULO DE MORH Encontrar el valor de las tensiones principales desde la siguiente matriz de tensiones:
σ x = 20Mpa σ y = 10Mpa τ xy = -8.66 Mpa
9 EJERCICIO: DETERMINACIÓN DE LA DIRECCIÓN DE LOS EJES P Y T USANDO PROTECCIÓN DE WULFF Encontrar la dirección de las tensiones principales desde la siguiente información de una falla inversa: MECÁNICA DE ROCAS
8
Orientación del Plano de falla = 120/30 Orientación de estría de movimiento = 170/20 (movimiento inverso de dirección NW)
Utilizar el método de Allmendinger sobre la plantilla de Wulf
10 EJERCICIO: USO DE RMR a. Calcular el valor de RMR básico desde los datos: Resistencia a la compresión = 24 Mpa. RQD= 72% Espaciamiento de discontinuidades 0.25 m. Condición de discontinuidades. Persistencia = 0.5 m Apertura = 0 Rugosidad = ligeramente rugosa Relleno= ninguno Intemperismo de superficie = moderado Infiltración de agua = asumidas secas para el cálculo de RMR básico. b. Estimar el modulo elástico de macizo rocoso utilizando la relación de Bieniawski 1978. c. Estimar el rango de valores cohesión y fricción utilizando la tabla 6.11
10.1 SOLUCIÓN a. Cálculo del valor de RMR. PARÁMETROS a) RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN b) RQD c) ESPACIAMIENTO DE DISCONTINUIDADES d) CONDICION DE DISCONTINUIDADES PERSISTENCIA APERTURA RUGOSIDAD RELLENO INTEMPERISMO DE SUPERFICIE e) INFILTRACIÓN DE AGUA
VALORES 24 Mpa 72%
PUNTAJE 2 13
0.25 m
10
0.5m 0 Ligeramente rugosa Ninguno Moderado Seco
6 6
6 3 15
VALOR DE RMR =
64
3
b. Calculo del módulo elástico según Bieniawski. RMR = 64 MECÁNICA DE ROCAS
