Resumen mecánica de rocas

   INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL [pic 1][pic 2]

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

UNIDAD ZACATENCO

INGENIERÍA CIVIL

“RESUMEN DE MECANICA DE ROCAS”

 ASIGNATURA: MECANICA DE ROCAS

ALUMNO: TRINIDAD ORTEGA CARLOS GERARDO

 GRUPO: 8CM8

PROFESOR: ING. MIGUEL ANGEL GOMEZ CASILLAS

PRINCIPIOS Y DEFINICIONES EN LA MECÁNICA DE ROCAS

Un ingeniero que pretenda alcanzar el “expertise” (grado o reconocimiento de experto) en obras subterráneas estará muy lejos de lograrlo si no es capaz de “manejar” todas estas “armas”, de forma integrada y debidamente jerarquizada, y de apoyarse siempre en los especialistas en cada una de ellas.

Aun cuando es un hecho que la experiencia del ingeniero puede ser invaluable en muchos casos, no deben esperarse “genialidades” ni soluciones “mágicas” de su parte, ni deben acatarse éstas si no están apoyadas en un raciocinio sustentado en información confiable.

Términos empleados

Roca: Agregación natural de material mineral en grandes masas o en fragmentos.

Macizo rocoso: La roca, incluyendo sus discontinuidades estructurales, como se presenta en la naturaleza.

Mecánica de rocas: Ciencia teórica y aplicada del comportamiento mecánico de las rocas.

Roca intacta: Muestra de material de un macizo rocoso representada típicamente por un núcleo (testigo) completo, obtenido mediante barrenación, que no está afectado por las discontinuidades estructurales mayores.

Falla: Una fractura o zona de fractura a lo largo de la cual ha habido desplazamientos.

Fractura: Término general de una discontinuidad mecánica en la roca; término colectivo para juntas, fallas, grietas, etc.

Fisura: Una fractura separada (abierta) normalmente de muy pequeña abertura.

Grieta: Una pequeña fractura; pequeña con respecto a la escala del escenario en el cual ocurre.

Medio continuo: El medio continuo prácticamente nunca se presenta (aunque en ocasiones puede asumirse como tal) en las excavaciones subterráneas para túneles y cavernas.

Medio descontinuo: La roca (el medio) es en general discontinua debido a la separación de planos de estratificación y a cualquier otro fracturamiento que pueda estar presente.

Anisotropía: Una roca anisótropa tiene diferentes propiedades en diferentes direcciones.

Inhomogeneidad: Una roca inhomogénea tiene diferentes propiedades en diferentes “locaciones” (posiciones).

Terrenos débiles: Para los terrenos débiles (weak ground) se puede obtener más evidencia de los muestreos y de los resultados de los ensayos de campo y de laboratorio.

Por tanto, definimos la geotecnia como: “La ciencia (disciplina) que ordena, clasifica, valora y procesa las características y propiedades físico – mecánicas de los materiales de la corteza terrestre (separados o dentro de ésta) para fines de su uso racional en las obras de ingeniería, unas veces como materiales de construcción y otras como recintos, receptáculos o simplemente apoyo (desplante) de las obras”.

La Roca como Material Ingenieril: No debemos perder de vista que la roca es un material naturalmente existente y sumamente variable y que en ingeniería se utiliza con tres modalidades, a saber:

•  Como estructuras construidas de roca.
•  Como estructuras construidas sobre la roca.

•         Como estructuras construidas dentro de la roca.

Esfuerzos inducidos por la excavación: Es un hecho ampliamente conocido que el estado natural de esfuerzos en un macizo rocoso es un estado estable( sin cambios) al menos a corto plazo; sólo las excavaciones que realice el ingeniero para construir sus obras logran afectarlo y modificarlo significativamente; esto al grado de provocar fuertes deformaciones por la obligada redistribución de esfuerzos que inducen, por una parte, la remoción de la roca en zonas prefijadas y, por otro, el correspondiente cambio de las condiciones y las posiciones de las fronteras libres o cargadas por las obras que en ellas se emplazan.

INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE ROCAS

Geotecnia: es la ciencia y practica de aquella parte de la Ingeniería Civil que involucra materiales naturales encontrados cerca de la superficie de la Tierra.

Incluye principios fundamentales de:

• Geología.
• Mecánica de suelos.
• Mecánica de rocas a los problemas de diseño de cimentaciones.

Mecánica de rocas: se ocupa del estudio teórico y practico de las propiedades y comportamientos mecánico de los materiales rocosos, y de su respuesta ante la acción de fuerzas aplicadas en su entorno físico.

Para lograr la solución de problemas en el campo de la mecánica de rocas es necesario el conocimiento de:

1. La deformabilidad de los macizos rocosos, así como la relación esfuerzo-deformación
2. La resistencia de los macizos rocosos, así como las condiciones que provocan su ruptura
3. El estado de esfuerzo inicial o residual al que se encuentra sometido el macizo rocoso.
4. Los estados de esfuerzos que se desarrollan en el macizo, en virtud de las solicitaciones (estáticas y/o dinámicas) aplicadas, incluidas de las debidas al flujo de agua.

Clasificación e identificación de las rocas

El termino roca, como se usa en Ingeniería Geológica, significa una masa de material natural compacta, de semidura a dura, compuesta por uno o más minerales. Los Geólogos han clasificado las rocas de la corteza terrestre en tres grupos principales que son:

• Rocas Ígneas
• Rocas sedimentarias
• Rocas metamórficas

 Todas las rocas de la corteza pueden ser clasificadas correctamente en alguno de estos tres grupos.

ROCAS IGNEAS

Las rocas ígneas se forman conforme se enfría y solidifica una roca fundida.

Clasificación de las rocas ígneas:

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Rocas félsicas (graníticas)

Granito:

Características:

• Es una roca faneritica compuesta por alrededor del 25 por ciento de cuarzo y aproximadamente el 65 por cierto de feldespato, principalmente las variedades ricas en potasio y sodio.
• Los cristales de cuarzo, de forma aproximadamente esférica, suele ser vítreos y de color claro a gris claro.
• Por el contrario, los cristales de feldepasto no son vítreos, tienen un color generalmente de blanco a gris o rosa salmón y exhiben una forma rectangular más que esférica.

Riolita:

Características:

• La riolita es el equivalente extrusivo del granito y, como el granito, está esencialmente compuesta por silicatos claros.
• Este hecho explica su color, que suele ser de marrón claro a rosa o, a veces, un gris muy claro.
• La riolita es afanítica y contiene frecuentemente fragmentos vítreos y huecos que indican un rápido enfriamiento en un ambiente superficial.
• Cuando la riolita contiene fenocristales, son normalmente pequeños y están compuestos por cuarzo o por feldespato potásico.

Obsidiana:

Características:

• Es una roca vítrea de color oscuro que normalmente se forma cuando lava rica en sílice se enfría rápidamente
• Por consiguiente, las rocas vítreas como la obsidiana no están compuestas por minerales en el sentido estricto.

Pumita:

Características:

• La pumita es una roca volcánica que, como la obsidiana, tiene textura vítrea.
• La pumita se forma cuando grandes cantidades de gases escapan a través de la lava para generar una masa gris y porosa

Rocas intermedias (andesíticas)

Andesita:

Características:

• Es una roca de color gris medio, de grano fino y de origen volcánico.
• La andesita muestra frecuentemente una textura porfídica
• los fenocristales suelen ser cristales claros y rectangulares de plagioclasa o cristales negros y alargados de anfíbol.
• La andesita contiene cantidades pequeñas de cuarzo, mientras que la riolita está compuesta de aproximadamente un 25 por ciento de cuarzo.

Diorita:

Características:

• Es una roca intrusiva de grano grueso que tiene un aspecto similar al granito gris
• Ausencia de cristales de cuarzo visibles y porque contiene un porcentaje más elevado de silicatos oscuros.
• La composición mineral de la diorita es fundamentalmente plagioclasa rica en sodio y anfíbol, con cantidades menores de biotita.

Rocas maficas (basálticas)

Basalto:

Características:

• Es una roca volcánica de grano fino y de color verde oscuro a negro, compuesta fundamentalmente por piroxeno y plagioclasa rica en calcio con cantidades menores de olivino y anfíbol.
• Cuando es porfídico, el basalto contiene comúnmente fenocristales pequeños de plagioclasa cálcica de colores claros o fenocristales de olivino de aspecto vítreo embebidos en una pasta oscura.

Gabro:

Características:

• Es el equivalente intrusivo del basalto
• Es de color verde muy oscuro a negro y está compuesto fundamentalmente de piroxeno y de plagioclasa rica en calcio

Rocas piroclásticas

Características:

Las rocas piroclásticas están compuestas por fragmentos expulsados durante una erupción volcánica. Una de las rocas piroclásticas más comunes, denominada toba, se compone fundamentalmente de diminutos fragmentos del tamaño de cenizas que se cementaron después de su caída. En situaciones donde las partículas de cenizas permanecieron lo suficientemente calientes como para fundirse, la roca se denomina toba soldada. Aunque las tobas soldadas son fundamentalmente diminutos copos vítreos, pueden contener fragmentos de pumita del tamaño de una nuez y otros fragmentos de roca

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