TALLER: COMPORTAMIENTO DE LA MATRIZ ROCOSA

MECÁNICA DE SUELOS Y ROCAS TALLER: COMPORTAMIENTO DE LA MATRIZ ROCOSA

1. Se realizó una prueba de compresión simple sobre una muestra cilíndrica, con los datos y resultados mostrados a continuación: # DE MUESTRA DIAMETRO (cm) ALTURA (cm) PESO MUESTRA (gr) (gr/cm3) AREA (cm)² VOLUMEN (cm)³

M-1 4.98 10.40 454.8

DESPZ. VERTICAL (0,01 mm)

DESPZ. DIAMETRAL (0,01 mm)

Fuerza (kN)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5

0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.53 0.59 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

0.00 3.80 7.70 12.40 18.10 24.10 33.20 40.40 50.40 59.70 70.10 80.20 90.30 98.40 106.30 114.50 120.50 126.30 126.70 126.40

a. Realizar la gráfica de  vs a y la gráfica de  vs t. b. Determinar la resistencia resistenci a a la compresión simple. c. Aplicar los tres procedimientos procedimientos indicados indicados para determinar determinar el módulo módulo de elasticidad en el rango de comportamiento elástico, el módulo de deformación tangente y el módulo de deformación secante. d. Determinar la relación de poisson en el rango de comportamiento comportamient o elástico. e. Describir las diferencias en entre comportamiento frágil y dúctil de matriz rocosa. f. Cuál es el esfuerzo de fluencia. g. Identifique que tipo comportamiento tiene la roca (frágil o dúctil).

h. Explique los factores que influyen en la resistencia a compresión simple de matriz rocosa.

2. Una serie de muestras de arenisca se ensayaron con el equipo de carga puntual. Determinar la resistencia a la compresión simple en MPa de cada muestra. No

Tipo muestra

D (cm)

W (cm)

Pf (kN)

1

Diametral

4.5

-

9

2

Axial

6.5

8

15

3

Prismática

6.5

6.5

6

4

Irregular

5

W1= 7 W2= 10

11

5

Irregular

11.2

W1= 8 W2= 22

7

3. Una muestra de caliza es sometida a una prueba de tracción indirecta, el diámetro de la muestra es igual a 50 mm y la altura de la muestra es igual a 100 mm, la carga máxima registrada durante el ensayo fue igual a 15.7 kN. Determinar la resistencia a la tensión ó tracción de la roca en MPa. ¿Cuál sería su resistencia a la compresión simple de manera aproximada?. 4. Se realizó una prueba de medición de velocidad de onda ultrasónica en un testigo de caliza de 11 cm de altura, 4.98 centímetros de diámetro y un peso de 578.5 gramos. Los resultados se muestran a continuación:

Figura. Resultados de medición de Onda P

Figura. Resultados de medición de Onda S a. Determinar el tiempo de llegada de la onda P. b. Determinar el tiempo de llegada de la onda S. c. Determinar la velocidad de onda P y velocidad de onda S. d. Determinar el módulo de elasticidad, relación de poisson y módulo de rigidez cortante dinámico a bajos niveles de deformación.

5. Consulte acerca del criterio de resistencia de Mohr-Coulomb: a. Defina que es un criterio de resistencia o de falla. b. Defina que es una envolvente de resistencia o de falla. c. Describa cuales son las características de este criterio, para que sirve, cuáles son sus parámetros, en que materiales se puede o recomienda utilizar. Indique la fuente de información. d. Defina que es el ángulo de fricción interna y que es la cohesión. Indique la fuente de información. e. Demuestre a partir de la envolvente de resistencia y el criterio de resistencia en esfuerzo cortante y esfuerzo normal, el criterio de Mohr-Coulomb en esfuerzos principales.

6. Consulte el criterio de Hoek y Brown para matriz rocosa: a. Describa cuales son las características de este criterio, para que sirve, cuáles son sus parámetros. Indique la fuente de información. b. Consulte cual es la magnitud de la constante mi del criterio, para mínimo 10 rocas diferentes. Indique la fuente de información.

7. A continuación se presentan los resultados de pruebas triaxiales, de tracción indirecta y de compresión simple realizadas sobre una muestra de roca de mineral de hierro. Presión de confinamiento Resistencia 3 (MPa) 1 (MPa) -4.9 0 10 18 35 47

máxima

0 76.9 176.4 212.4 270.3 316.5

a. Identifique que resultados corresponden a tracción indirecta y cuales a compresión simple. b. Represente los círculos de Mohr de máxima resistencia y dibuje la envolvente de resistencia en el plano de  vs. c. Dibuje la envolvente de resistencia en esfuerzos principales. d. De la prueba anterior se obtuvo una constante mi del mineral de hierro igual a 17, considere un valor de s igual a 1. Aplique el criterio de resistencia de Hoek y Brown y obtenga la envolvente de resistencia en esfuerzos principales, compare ésta con la obtenida en el punto c. e. Al proyectar la excavación se genera un estado de esfuerzos de 1 = 200 MPa y MPa, por encima del techo. La roca es capaz de resistir éstos esfuerzos?.

= 25

3