MECANICA DE MECANICA DE ROCASROCASDpto. de GeomecánicaDpto. de Geomecánica

Mecánica de RocasMecánica de Rocas

Se ocupa del estudio de las propiedades Se ocupa del estudio de las propiedades y comportamiento mecánico de los y comportamiento mecánico de los materiales rocosos y de su respuesta materiales rocosos y de su respuesta ante la acción de fuerzas aplicadas en su ante la acción de fuerzas aplicadas en su entorno físico.entorno físico.

El conocimiento de las tensiones y las El conocimiento de las tensiones y las deformaciones que puede llegar a deformaciones que puede llegar a soportar el material rocoso ante unas soportar el material rocoso ante unas determinadas condiciones permite evaluar determinadas condiciones permite evaluar su comportamiento mecánico y abordar el su comportamiento mecánico y abordar el diseño de las diferentes laboresdiseño de las diferentes labores

Algunos ConceptosAlgunos Conceptos

Roca intacta: es el material rocoso libre Roca intacta: es el material rocoso libre de discontinuidades.de discontinuidades.

Macizo rocoso: es el medio in-situ, que Macizo rocoso: es el medio in-situ, que contiene diferentes tipos de contiene diferentes tipos de discontinuidades.discontinuidades.

El macizo rocoso es un medio discontinuo,El macizo rocoso es un medio discontinuo,

anisotrópicos y heterogéneos.anisotrópicos y heterogéneos.

Determinación de la cantidad de fracturas Determinación de la cantidad de fracturas por metro lineal (Condición Estructural)por metro lineal (Condición Estructural)

CONDICIONES SUPERFICIALESSe contabiliza fracturas que sobrepasan 1 ml tanto horizontales, verticales y oblicuos.

Nº FRACTURAS = 13

Para determinar las condiciones del macizo rocoso se considera la condición de las fracturas y la condición de su resistencia.

Por condición de las fracturas se clasifican en:

Buena.- Si esta levemente abierta, moderadamente rugosa y tiene

oxidación. Regular.- Si esta moderadamente abierta, es lisa y presenta oxidación. Pobre.- Si esta moderadamente abierta, lisa o con estriaciones y presenta relleno de limo o panizo. Muy Pobre.- Muy abierta, rellena con panizo y paredes con estriaciones.

No se consideran las fracturas por disparo, ni las fracturas muy pequeñas, menores de 1.0 mt de longitud. De acuerdo al numero de fracturas por metro lineal los macizos rocosos se clasifican en:

Levemente fracturada ( 2 a 6 fracturas / metro)

Fracturada ( 6 a 12 fracturas / metro ) Muy fracturada ( 12 a 20 fracturas /

metro ). Intensamente fracturada ( mas de 20

fracturas/metro ).

En rocas masivas y levemente fracturadas/ muy buenas a buenas la presencia de agua no tiene influencia significativa.

En rocas moderadamente a muy fracturadas/ regulares, la influencia se debe a la presión y efecto lubricante.

En rocas moderadamente a muy fracturadas/ pobres a muy pobres el efecto es inmediato por actuar como lubricante y lavado de material fino de relleno en fracturas, acelerando el aflojamiento.

En rocas intensamente fracturadas /regulares pobres o muy pobres se produce el efecto anteriormente mencionado.

Se debe mencionar la presencia de aguas debidas al relleno hidráulico, la composición del agua (pH) y la composición del relleno, en especial si son arcillas expansivas.

FACTORES INFLUYENTES

1.- Influencia del Agua

Agua ácida ha corroído planchas metálicas y cimbras

Se concentran en puentes, pilares y frentes de excavación al redistribuirse las presiones por el efecto de las aberturas.

Se deben a profundidades, estructuras geológicas, diques y arcillas expansivas

Se reconocen por ruidos, descostramiento o lajamientos en paredes y techo, ocurrencia de filtraciones y presencia de estriaciones en el macizo rocoso

Se pueden controlar con modificaciones en los diseños de minado, tamaño de aberturas y sistemas de soporte.

2 Influencia de esfuerzos

Esfuerzos inducidos por aberturas múltiples

Esfuerzos inducidos en labores principales cercanos a la explotacion

de veta.

3. Influencia de la orientación de las discontinuidades

Son desfavorables o muy desfavorables las discontinuidades verticales y subverticales que se encuentren paralelas o subparalelas a las paredes o cajas de la excavación.

Son desfavorables o muy desfavorables, las discontinuidades horizontales o sub horizontales.

Este efecto se incrementa por tamaño de abertura, relleno de la discontinuidad y presencia de agua y presencia de esfuerzos.

Influencia de fracturas subhorizontales

Tamaño de la abertura, intercepción de labores, dimensionamiento y espaciamiento de puentes y pilares.

Diseño de malla de perforación, alineamiento de taladros, potencia de los explosivos, en especial en los taladros de contorno.

Colocación de los soportes adecuados en el momento oportuno o su colocación después del tiempo de autosoporte de la roca.

Voladuras cercanas a labores excavadas.

Relajamiento progresivo de labores que no se han detectado ni controlado.

4 Factores de excavación

Tipos de Soporte.  Pernos de Anclaje.  

Se utilizan para impedir la desintegración de la roca, reduciendo sus desplazamientos. De esta manera la roca adyacente a la excavación se transforma en un elemento activo del sistema de soporte y virtualmente conforma un arco auto soportante, al sumarse los efectos de pernos adyacentes. En roca homogénea competente el papel principal de los pernos es resistir los desprendimientos de bloques o placas en puntos críticos, los cuales pueden ser vitales para evitar la desintegración del terreno, (control de bloques o cuñas inestables). 

En roca estratificada competente los pernos ayudan a resistir el desplazamiento relativo entre estratos, aumentando la rigidez de la viga compuesta y creando ligazón entre bloques, (control de losas inestables).

En roca incompetente el apernado confiere nuevas propiedades a la roca que rodea la excavación, de modo que modifica su comportamiento y en particular aumenta su cohesión, (control de sección inestable).

EFECTO CUÑA

PERNOS EFECTO ARCO

PERNOS DE CABEZA EXPANSIVA

PERNOS DE FRICCION HIDRABOLT

TIPO DE PERNOSPERNOS DE FRICCION TIPO SPLIT SET

Pernos con Resina

El shotcrete debe colocarse en labores bien iluminadas y ventiladas

Fibras metálicas para la mezcla, su dosificación dependerá de la calidad geomecánica del macizo rocoso

Cimbra totalmente topada con bolsacreto

Elementos de cuadro cojo

ESPACIAMIENTO DE CUADROS

La longitud de los tirantes determina la distancia entre cuadros de la labor.

El espaciamiento depende principalmente de la clase de terreno de que se trate. A manera de guía solamente daremos las distancia siguientes.

Macizo rocoso Muy fracturado pobre o intensamente fracturado regular(MF/P-IF/R): 4 a 6 pies

Macizo rocoso Muy fracturado muy pobre o intensamente fracturado pobre (MF/MP,IF/P): 3 a 4 pies

Macizo rocoso Intensamente fracturado muy pobre o triturado pobre (IF/MP-T/P): 2 a 3 pies

DESVENTAJAS

•Elevado costo

•Elevado uso de mano de obra, por el tiempo comparativamente largo de instalación

•Limitada duración

•Dificultad de su transporte y preparación

•Riesgo de incendios en minas con presencia de azufre o algunos elementos que reaccionen con el oxigeno originando fuego

•Dificultad en minas con equipo mecanizado