tema_nº_3_2009_2010

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

1/27

1

Mecnica de Rocas

Tema 3.

Tensiones in situ

Jordi Delgado Martn

E.T.S. Ingenieros de Caminos,Canales Puertos

Universidade da Corua

.

Tensiones in situ

Tipos de Esfuerzos NaturalesEsfuerzos de corta duracin: desde inferiores a 3segundos hasta varias horas.

Triaxial

BrasileoCarga Puntual

Esfuerzos de Corta Duracin

Probetas de roca ensayadas triaxialmente

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

2/27

2

Esfuerzos de Duraciones

Intermedias

Su duracin va desde varias horas hastamenos de 15000 aos

Terremotos Recurrentes

Terremotos Recurrentes

Niigata, Japn (1964)

Terremoto de Kobe(17/6/1995)

Magnitud: 7.2 (Richter)

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

3/27

3




Falla de Nojima

Efecto Coriolis

Esfuerzos de origen mareal,debidos a la atraccin luni-solar

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

4/274

Mareas Mareas

Mareas Vivas

Mareas terrestres (Grimsel, Suiza)

Mareas Terrestres Mareas Terrestres

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

5/27 5

Mareas TerrestresAmortiguamiento de las

Variaciones LatitudinalesInclinacin (41000 aos)Precesin de los equinoccios (23000 aos)

Excentricidad (100000 aos)

Alta excentricidad(ms elptica)

Baja excentricidad(ms circular)

Amortiguamiento de lasVariaciones Latitudinales

Nutacin o Balanceode Chandler

Amortiguamiento de lasVariaciones Latitudinales

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

6/27 6

Migracin de los Polos

Magnticos

Migracin de los PolosMagnticos

Esfuerzos de Larga Duracin

. ,ciclos geolgicos de colisin, extensin, etc.vinculados a la dinmica cortical (tectnica deplacas)

Placas y Sismicidad Desplazamiento de Placas

Velocidad media de separacin de las placas litosfricas

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

7/27 7

Compensacin Isosttica Compensacin Isosttica

Fenmenos decompensacin isosttica:debidos a procesos derecubrimiento / fusin

Rebote Isosttico

Groenlandia Antrtida

Rebote Isosttico deEscandinavia

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

8/27 8

ProfundidadTensin

Clculo de las Tensiones

Horizontales y Verticalesv

Pesoespecfico(kN/m3)

desdela superficie

(m)

(kN/m2)

zkk vh ==Tensin

horizontal(kN/m2)

Tensin Vertical vs. Z

V = 0.027z

Descarga Litosttica

Diaclasas por descompresin (Descarga Litosttica)

Tensin Horizontal vs. Z

H > VH < V

H = V

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

9/27 9

k vs. Zk=H/V

5.01500

+=z

k

3.0100

+=z

k

Aproximacin de Terzaghi y

Richart (1952)

vk

=1

Coeficiente dePoisson

AL

v

hk

= AL

1

Modelo de Sheorey (1994)

++=z

.. h

Mdulo dedeformacin

promediode la corteza

Rgimen Litosttico eHidrosttico

Densidad

zgzv ==

g m1000 kg/m3)

Aceleracin de laGravedad

(9.81 m/s2)

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

10/2710

Transicin

Hidrosttico/Litosttico

Variacin de la Porosidad con

la Profundidad

Arcillas/pizarras

Areniscas

Efectos Topogrficos en laDistribucin de Tensiones

15.0 C>Ex eriencia norue a: vCuando las pendientes

son > 25 y...

...!! problemas

Resistencia a la

compresin simple

Efectos Tectnicos en laDistribucin de Tensiones

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

11/2711

Efectos Tectnicos en la

Distribucin de TensionesInestabilidad en Funcin de Z

Ensayos para la Medida deTensiones in Situ

Fracturacin Hidrulica

Mtodo del gato plano (flat jack)

Sobretestificacin (overcoring)Mtodos de relajacin (undercoring)

Mtodos indirectosstructuras tect n cas

Mecanismos focales

Mapa de mundial tensiones

Referencia

Olalla, C., Perucho, A. y Arroyo, F. (1994)Medida de tensiones internas en

formaciones rocosas. Monografas CEDEX,263 pp.

http://www.hydrofrac.com/

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

12/27

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

13/27

13

Distribucin de Tensiones eHidrofracturacin

v=17.2 MPah,max=2.1 MPah,min=2.1 MPa

Efecto de la desigual magnitud deesfuerzos en la hidrofracturacin

v=17.2 MPah,max=13.6 MPah,min=6.9 MPa

Presin de reaperturaPresin de ruptura

Ensayo de Hidrofracturacin

Presin de cierre

Curva terica de un ensayo de hidrofracturacin

Ensayo de Hidrofracturacin Interpretacin del Ensayo

max,hmin,h3 =Tensin

smin.h

p=

2c1c0 ppT =

la

pared delsondeo

Resistencia a latraccin de la

roca

Presin de cierre

Presin de reapertura

Presin de ruptura

01cmax,hmin,h Tp3 =

Tensin horizontalmnima

Tensin horizontalmxima

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

14/27

14

Suposiciones

Fractura vertical

El agua inyectada no entra en la porosidadde la roca

La roca es elstica, istropa y homognea

El sondeo es paralelo a una de las

En otros casos (fractura horizontal), verGoodman (1989)

Aplicaciones Prcticas de la

Hidrofracturacin

Mejora de la permeabilidad de un macizo rocoso(procedimiento anti-scaling)

Mtodo del Gato Plano(Tincelin, 1952)

galgas

Mtodo del Gato Plano (relajacin/presurizacin)

taladros

Mtodo del Gato Plano

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

15/27

15

Mtodo del Gato Plano

Curva terica de un ensayo con gato plano

Orientacin

Recomendaciones de la ISRM

Nombre Rango Aplicacin

Medida de la variacin de

Otros Mtodos de Relajacin

Clula USBM (USA) biaxial dimetro a cualquier altura deun sondeo

Doorstopper (Sudfrica) biaxialMedida de la variacin de

dimetro en el fondo de unsondeo

Clula CSIR (Sudfrica) triaxial

Clula CSIRO (Australia) triaxial Medida de deformaciones

u a u uec a r ax a

Clula STT (Portugal) triaxial

Clula SSPB-Hiltscher (Suecia) triaxial

so re a pare curva e untaladro

Taladro con fondo hemisfrico triaxialMedida de deformaciones

sobre un fondo hemisfrico detaladro

OvercoringDispositivo deorientacin

Varilla detransmisin

Varilla dealineado

estabilizador

Broca

Ensanchador

Fresa

Galga dedeformacin

Corona

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

16/27

16

Overcoring Clula del CSIRO

Clula tipo CSIR o USBM Clula tipo USBM

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

17/27

17

Doorstopper Doorstopper

de instalacin

Galga dedeformacinPunta de

desbastado

Doorstopper Overcoring

Curva tpica de un ensayo de overcoring

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

18/27

18

Undercoring Cilindro Fotoelstico

Puntos de rotura potencial

Cilindro Fotoelstico

Permite establecer la magnitudde las tensiones alrededor de una

perforacin

Mtodos Indirectos

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

19/27

19

Estilolitos Fallas

Generacin de Fracturas ySismicidad Hidrofracturacin Natural

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

20/27

20

Inyeccin de Fluidos Extraccin de Fluidos

Llenado de Embalses

Para que se generensesmos por el

llenado de embalses espreciso que exista

agua libre a laprofundidad a la quese genera e erremo o(Bell y Nur, 1978)

Sismicidad Global (1986-1993)

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

21/27

21

Tensiones TectnicasFuerzas regionales y locales

Fuerzas regionales y locales

Rgimen tensional resultante

Rgimen tensional resultante

Mecanismos FocalesEstacin ssmica 1 Estacin ssmica 2

terremoto

Mecanismos Focales

R imen de R imen deR imen de FallaFalla Inversa

Falla Normal

en Direccin

Mecanismos FocalesFalla Inversa

Ver apuntes deproyeccin

estereogrfica !!Plano de falla

Plano auxiliar

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

22/27

22

Mecanismos FocalesFalla Normal

Ver apuntes deproyeccin

estereogrfica !!Plano de falla

Plano auxiliar

Mecanismos Focales

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

23/27

23

Mecanismos Focales

Terremoto en Taiwan (31/3/2002) M=6.3

Mecanismos Focales en elAtlntico Norte

Andeweg, B. (2002) Cenozoictectonic evolution of the IberianPeninsula, causes and effects of

changing stress fields; TesisDoctoral - Vrije Universiteit

Amsterdam; 178 pp.

Mecanismos Focales en laPennsula Ibrica

Andeweg, B. (2002) Cenozoictectonic evolution of the IberianPeninsula causes and effects of,


Amsterdam; 178 pp.

Tensiones en el Atlntico NorteAndeweg, B. (2002) Cenozoic

tectonic evolution of the IberianPeninsula, causes and effects of


Amsterdam; 178 pp.

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

24/27

24

Mapa de Tensiones Mundial Mapa de Tensiones de Europa

Mapa de Tensiones delMediterrneo

Mapa de Tensiones de laPennsula Ibrica

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

25/27

25

Sismicidad y Tectnica de Placas



Amsterdam; 178 pp.

Tensiones en la PennsulaIbrica



Amsterdam; 178 pp.

Tensiones en la PennsulaIbrica



Amsterdam; 178 pp.

Mapa Tectnico de laPennsula Ibrica

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

26/27

26

Norma SismoresistentePDS-1

Norma SismoresistenteNCSE-94

Sismicidad en GaliciaPub. Tc. N 35

IGN (2001)

Mapa Tectnico del NW

7/23/2019 Tema_n_3_2009_2010

27/27

27

Mapa Tectnico del Bierzo Mapa Tectnico de Cantabria



Amsterdam; 178 pp.

Norma NCSE-02Atencin: Nueva Norma Sismoresistente (NCSE-02)

BOE n 244 (11/10/2002)

tema_nº_3_2009_2010

Documents