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• Anthony Giroshi Torres Soto

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIÍA FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERO Y METALÚRGICA

INFORME DE LABORATORIO

ENSAYO DE CONSTANTES ELÁSTICAS

MECAÍ NICA DE ROCAS GRUPO N°

INTEGRANTES: -

DIAZ RAMOS NICOLAS ALFONSO GHIGGO RETUERTO CHRISTIAN HUGO MANCILLA ROSALES ALEXIS CARLOS TARAZONA ALFARO JUAN DIEGO

DICIEMBRE, 2018

20150341B 20151313B 20151435K 20137011B

INTRODUCCIÓN El presente informe presenta el procedimiento y resultados obtenidos al realizar ensayos de constantes elásticas para determinar las características de deformabilidad de la roca intacta (Módulo de Deformación y Relación de Poisson). El ensayo ha sido elaborado tomando como referencia la norma ASTM D4554 – 02, y se efectúa con el objetivo de determinar las características de deformabilidad de la roca, como lo son el módulo de deformación y la relación de Poisson. Para el ensayo a realizar se utilizó una porción de testigo de roca intacta. En los problemas de mecánica de rocas, el comportamiento de las discontinuidades ante el corte resulta importante. Las condiciones para el deslizamiento de estructuras más penetrantes tales como fallas o para el deslizamiento de bloques individuales desde los límites de las excavaciones están gobernadas por las resistencias de cizallamiento o corte, que pueden ser desarrolladas por las discontinuidades Adicionalmente, la resistencia normal y al corte de las discontinuidades pueden ejercer una influencia importante sobre la distribución de tensiones y desplazamientos dentro de una masa de roca discontinua. Es por ello que resulta necesario ejecutar las pruebas necesarias para medir los parámetros que determinen la resistencia al corte de las discontinuidades.

MARCO TEÓRICO

El Módulo de Young (E) y la relación de Poisson (ν) estiman el comportamiento de los esfuerzos y las deformaciones en el macizo rocoso. Estos valores se emplean generalmente en el diseño de excavaciones en roca utilizando métodos de cálculo numérico. La elasticidad es una propiedad que se asume posee todo material ideal y que algunas rocas presentan en mayor o menor grado y para lo cual deben tenerse en cuenta tres factores principales: homogeneidad, isotropía y continuidad. Homogeneidad es una medida de la continuidad física de un cuerpo que depende de la escala, pudiendo una roca masiva de grano fino ser considerada como homogénea Isotropía es una medida del comportamiento del material en diferentes direcciones. El grado de isotropía de una roca definirá las diferentes reacciones de ésta a la acción de fuerzas externas o internas. Continuidad se refiere a la cantidad de diaclasas, fallas y espacios porosos que poseen las rocas. Como ya sabemos un material se comporta elásticamente cuando luego de retirarla la carga aplicada recupera su estado inicial, es decir la deformación es directamente proporcional al esfuerzo aplicado. Esta constante de proporcionalidad es el módulo de elasticidad o de Young (E). E = σ/ εa E = módulo de elasticidad (kg/cm2) σ = esfuerzo aplicado (kg/cm2) εa = deformación unitaria axial (mm/mm) En un sentido mecánico, el módulo de elasticidad representa la rigidez del material. El valor de E permite clasificar a las rocas de la siguiente manera: Roca cuasi-elástica: Para valores de E entre 6 y 10 x 104 MPa, son por lo general de grano fino, masivo y compacto. Roca semi-elástica: Para valores de E entre 2 y 7 x 104 MPa, se caracterizan por ser de grano grueso en las rocas ígneas y de grano fino, porosidad baja y cohesión media en las rocas sedimentarias Roca no elástica o plástica: Para valores de E menores que 2 x 104 MPa, presentan gran cantidad de espacios vacíos o porosos, por lo que tienden a mostrar características variables de esfuerzodeformación. El uso del módulo de elasticidad para definir la relación esfuerzo-deformación es sólo una aproximación, ya que las rocas muestran frecuentemente características mecánicas no lineales. El otro parámetro importante en la teoría de la elasticidad es la relación de Poisson. (ν), la cual representa la relación inversa entre la deformación en la dirección del esfuerzo aplicado y la deformación que ocurre en una dirección perpendicular a ésta. Se expresa por: ν = εd/ εa ν =relación de Poisson εd= deformación unitaria en la dirección perpendicular a la carga aplicada εa=

deformación unitaria en la dirección a la carga aplicada.

1. OBJETIVO DEL ENSAYO Determinar las características de deformabilidad de la roca intacta (Módulo de Deformación y Relación de Poisson). 2. MÉTODO DE MUESTREO Se realiza a partir de la perforación diamantina para la obtención de testigos, estas muestras las trabajamos en laboratorio para realizar los ensayos necesarios. La muestra a trabajar en el presente informe ha sido proporcionada por el docente del curso. 3. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA a) Los testigos deben ser cilíndricos circulares con una relación longitud- diámetro (L/D) entre 2 y 2.5. Se pueden utilizar testigos con diámetros entre 22 y 61 mm. La relación entre el diámetro del testigo y el diámetro del grano más grande de la roca debe ser como mínimo de 10 a 1. b) La superficie del testigo debe ser lisa y libre de irregularidades abruptas. c) Se instalan dos strain gage: uno axial o longitudinal y otro diametral o transversal sobre la superficie del testigo. d) El strain gage longitudinal se coloca perpendicular a las bases del testigo y el strain gage transversal se coloca a lo largo de un diámetro paralelo a las bases. Se trata de que los strain gages queden ubicados en la parte central del testigo y en puntos opuestos de un mismo diámetro.

En nuestro ensayo, recibimos el testigo ya preparado y con las siguientes dimensiones:

TIPO ENSAYO

DIMENSIONES MUESTRAS Código muestra

ENSAYO DE CONSTANTES ELÁSTICAS

D (cm)

5.35825

4. EQUIPO E INSTRUMENTOS - Prensa hidráulica - Deformómetros 5. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 5.1. El testigo se coloca en la máquina de ensayos y se hacen las conexiones eléctricas necesarias con la computadora. 5.2. La carga sobre el testigo debe ser aplicado de forma continua y con una razón constante de manera que la falla ocurra entre 5 y 10 minutos después de haberse iniciado la aplicación de la carga 5.3. Las cargas y las deformaciones axiales y diametrales son directamente registrados por el software a partir de las lecturas continuas de los strain gages instalados sobre el testigo.