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CRITERIOS DE FALLA RESISTENCIA DE MATERIALES ROCOSOS

INTRODUCCION • Describir adecuadamente la respuesta de una muestra de roca para un rango completo de probables condiciones de esfuerzos que podrían ser encontrados en la excavación. • Ser capas de predecir la influencia de una ó mas discontinuidades estructurales sobre el comportamiento de la muestra rocosa. • Proveer alguna forma de proyección para el comportamiento del macizo rocoso a escala completa conteniendo varias familias de discontinuidades .

CLASIFICACION DEL LOS CRITERIOS DE FALLA • • • • •

Fallas por corte. Fallas por tracción. Fallas por corte / tracción Fallas por liberación de esfuerzos. Criterio empírico de falla de rocas.

Fallas por corte • Criterio de falla de Coulomb-Navier. • Criterio de falla de mohr. Se consideran en:  fallas de corte bajo ángulo.  fracturas de corte en paredes.  fallas inducidas por gravedad.

tendencia de la excavación por los esfuerzos de gravedad

Fallas por tracción • Criterio de falla por máximo esfuerzo a la tracción • Criterio de griffith de falla frágil por tracción. Dirigido a los siguientes fracturamientos:  Deslajamiento de rocas. Falla de rocas frágiles por pandeo. Fallas por separación de rocas. Fallas en roca estratificada.

Fallas por corte / tracción

• El criterio de falla por corte / tracción • La falla de estructuras rocosas por corte y tracción

Falla por liberación de esfuerzos • Las fallas por cargado (energía externa) • Las fallas por descarga (energía interna)

Criterio empírico -falla de rocas • Criterio de Hoek & Brown. • Criterio de Bieniawski. • Criterio de Barton.

Fallas por corte • Criterio de falla de Coulomb - Navier max=0.5x( 1− 3) La falla ocurre cuando: max= 0 ο: resistencia al corte del

τ τ τ τ τ

τ

σ σ

material = C+σnTanφ = C+σnμ

• Criterio de falla de Mohr El material fallara cuando :

τ=τ0+σnTanφ

Envolvente de Mohr Triaxial Stress Tests Es una ilustración de un experimento de tensión de triaxial típico. Durante el experimento, confinando presión y temperatura se sostienen normalmente la constante mientras el σ1 se aumenta progresivamente hasta que el fracaso ocurra o algún otro umbral experimental crítico se alcanza.

Fallas por tracción Por máximo esfuerzo a la Tracción principal mayor: tracción

Ocurre cuando σ3=-σt σt=σ3 - υ*(σ1 - σ3)

Se fractura paralelo a σ1 la dirección del σ1 y perpendicular a la dirección de la deformación de σ3 σ3 tracción máxima.

Aun los esfuerzos sean de comprensivos el estado de esfuerzos puede producir σ1 una deformación de tracción

Criterio de Griffith  Se basa en le calculo de las fuerzas interatomicas .  En 1921 Griffith postulo que en las rocas existen microfracturas elípticas de tracción que van desarrollando las grietas a medida que la carga externa de tracción aumenta hasta alcanzar una situación inestable que produce su colapso

Teoría de Griffith • La tracción máxima se representa como sigue: Tm= 2*σt*c/γm se observa que si

γm =0 ; Tm=00

• Además se puede comentar que cuando una grieta se propaga parte de la energía potencial se utiliza para generar desplazamientos alrededor de la falla

• Se observa la propagación de fallas en un plano isotópico que contenía microfisuras orientadas aleatoriamente y espaciados convenientes a fin que sus esfuerzos en cada uno de ellos sea independiente y cuando este plano fue sometido a un campo de esfuerzos biaxial de compresión demostró que a pesar de ellos se producen esfuerzos de tracción en cada falla.

Extensión del criterio de Griffith • Asumiendo que las fisuras se cierran de una manera elástica en un campo de esfuerzos compresivos . • Mc.Clintock & walsh la modificaron asumiendo que en compresión las grietas de Griffith se cierran desarrollando fuerzas de fricción atravez de la superficie de la fisura . • Se observo que cuando el nivel de esfuerzos alcanza el valor de σe las fisuras se cierran.

Fallas en estructuras por tracción • Deslajamiento de rocas establece que si la falla va a ocurrir el mecanismo de la falla se debe desarrollar cerca de la cara . La falla es al esfuerzo de tracción efectivo . Esta se propaga formando la laja

• Falla en rocas frágiles por pandeo la roca empieza a desplazarse en forma de lajas largas y angostas en la cara libre en una pared o talud generalmente en roca estratificada. Fue investigado en paredes colgadas en un pique de mina. Ocurren en lugares donde la geología estructural delinea estructuras tipo columnares en las paredes de la excavación las falla ocurren cuando los planos de esquistocidad están orientados en forma a los esfuerzos tectónicos

Es gobernada por la relación de Euler

σcr =π∗π∗Ε∗(R/L)^2

• Fallas por separación ocurre como producto de las fuerzas de arranque que igualan a los esfuerzos inducidos por gravedad . La falla ocurre cuando la resistencia a tracción de la roca es sobrepasada por el esfuerzo de tracción generado por la carga gravitacional .

• Falla en roca estratificada. Producto del esfuerzo de tracción inducido por gravedad que que actúa a lo largo del eje longitudinal de bloques de viga de roca separados. Cuando los σt axial sobrepasa la resistencia de la viga de la roca la falla se dará hasta que ocurra la caída de roca. Esta relacionado estrechamente con el ancho de la excavación espesor del estrato y las propiedades geológicas.

forma de la falla en zona estratificada

Fallas por corte y tracción • La muestra rocosa bajo carga externa esta en estado de equilibrio antes que se desarrolle el esfuerzo interno lateral. • Debido a la distribución de esfuerzos y formación de un estado de esfuerzos biaxial en el espécimen rocoso . • El desplazamiento de corte libera un esfuerzo compresivo resultando en la formación de esfuerzo de tracción y relevante falla de tracción .

Falla por liberación de esfuerzos Se genera cuando los esfuerzos internos de la masa rocosa se formaron en un evento geológico generando un probable fracturamiento violento y una gran liberación de energía . estallido de roca de una mina

La fuente de energía que causó la falla por liberación de esfuerzos è influyo sobre el mecanismo de fracturamiento luego este difiere de la falla por cargado .El fracturamiento por descargado permite la expansión de la masa rocosa y sucede a partir del rebote mínimo para completar todo el proceso de expansión de la masa rocosa y la liberación de energía , la gravedad llega a tener una gran influencia.

túnel que sufre una acumulación de esfuerzos

Las fallas en estructuras rocosas por descargado del macizo rocoso son posteriores a los emplazamientos locales formados por una liberación de concentración de esfuerzos geológicos internos .

pilar después de su estallido por liberación de esfuerzos

las fracturas de liberación están relacionadas a micro y macro deformaciones de la masa rocosa y podrían suministrar dados para la evaluación de la liberación de energía potencial de un área particular de rocas

caverna que sufre una acumulación de esfuerzos

Un Movimiento de Tierra de ocho-vías Controla (GMM8) para el uso en una mina la red de la situación sísmica se adjudicó la Innovación Técnica de Miningtek de 1998. La innovación otorga que es hecho y juzgó internamente, fue introducido sostener y reconocer creatividad e innovación dentro de los límites de la investigación y proceso de desarrollo. Desarrollado por Weber y Spottiswoode, el GMM8 mide el movimiento de tierra fuerte en el stopes, mientras proporcionando una herramienta inapreciable mejorando el criterio de plan de mina. El diseño del pilar en el nonrockburst " más pequeño " mina en las condiciones geológicas complicadas es las técnicas convencionales usando muy difíciles. El GMM8 es la única onda llena fórmese equipo que puede instalarse en un tiempo corto para hacer las localizaciones sísmicas en una área pequeña, y qué se une al software poderoso. La instalación es fácil porque indica los cables a la superficie ni el poder del mains se necesita.

nuevo método para el monitoreo de estallido de roca

Criterio de Hoek & Brown • Desarrollaron una relación empírica asociado con la falla de rocas

σ1=σ3+σ3(mσc+σc2) ^0.5 • se puede obtener la resistencia de compresión uniaxial sustituyendo

σcmass=(sσc2)^0.5

• Para la roca intacta

σcmas=σc

& s=1 • para s