1. Jenny Fernanda Alpala Chapi
Julián Andrés Villán Acosta
Yorman Steven Cruz Vargas
MECANICA DE ROCAS
2. 1. PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DE LOS MATERIALES ROCOSOS
2. TENSIONES Y DEFORMACIONES DE LAS ROCAS
3. RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD DE LA MATRIZ ROCOSA
4. DISCONTINUIDADES
5. RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD DE MACIZOS ROCOSOS
6. LAS TENSIONES NATURALES
7. CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS
MECANICA DE ROCAS
5. Las propiedades físicas y mecánicas de los materiales rocosos son características fundamentales que determinan su comportamiento y
aplicaciones en diversas áreas, como la ingeniería civil, la minería y la geología. A continuación, se presentan algunas de las propiedades
más relevantes:
7. • La deformación es el cambio en la forma o volumen de una roca debido a la aplicación de tensiones.
• Existen deformaciones elásticas (reversibles) e inelásticas (irreversibles, como la fracturación y el flujo
plástico).
• La ley de Hooke describe la relación lineal entre tensión y deformación elástica para pequeñas
deformaciones.
La tensión es la fuerza por unidad de área aplicada sobre una roca.
Existen diferentes tipos de tensiones: compresión, tracción, corte y tensiones principales.
Las tensiones pueden ser generadas por fuerzas externas (cargas, presión de fluidos) o internas
(movimientos tectónicos, expansión térmica).
TENSIONES Y DEFORMACIONES DE LAS ROCAS
8. • Este índice de calidad geotécnica se determina en base a dos parámetros que definen la resistencia y la
deformabilidad de los macizos rocosos:
• RMS es la “estructura del macizo rocoso”, definida en términos de su blocosidad y grado de trabazón.
• JC Es la condición de las estructuras presentes en el macizo rocoso.
RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD DE LA MATRIZ ROCOSA
9. TIPOS DE DISCONTINUIDADES Y SU CLASIFICACION
Geológicas
Formadas por procesos
naturales como fallas,
estratificación, diaclasas y
foliación.
Estructurales
Generadas por la
construcción, como juntas
de contracción y planos de
debilidad.
Tamaño y Orientación
La longitud, espaciado,
persistencia y ángulo de las
discontinuidades afectan su
influencia.
10. METODOS DE EVALUACION DE LA RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD
DE LOS MACIZOS ROCOSOS.
Ensayos in situ
Pruebas de carga, perforación y geofísica
para medir propiedades del macizo.
Ensayos de laboratorio
Análisis de muestras para determinar
parámetros como cohesión y ángulo de
fricción.
Clasificación de Macizos
Sistemas como RMR y Q-System que
evalúan la calidad global del macizo.
Modelación Numérica
Programas de elementos finitos y
discontinuos para simular el
comportamiento.
11. TENSIONES NATURALES
Las tensiones naturales son fuerzas que actúan sobre la superficie y el
interior de la Tierra, moldeando su forma y estructura a lo largo del
tiempo. Estas tensiones son el resultado de procesos geológicos
complejos que ocurren dentro y alrededor del planeta
12. CLASIFICACION DE LAS TENSIONES NATURALES
1
Tensiones de origen no renovables
Originadas por los movimientos de las placas
tectónicas, que causan terremotos, volcanes
y elevación/hundimiento de terrenos.
2 Tensiones Gravitacionales
Generadas por la atracción de la gravedad,
que produce esfuerzos en la superficie y el
interior de la Tierra.
3
Tensiones Tectónicas
Pueden ser causados por flexiones o abombamientos en la corteza, así como por efectos
térmicos sobre materiales rocosos o como resultado de cambios en el radio de curvatura de
una placa tectónica
13. TENSIONES DE ORIGEN TECTONICO
Compresión
Fuerzas que empujan o
acortan los materiales,
causando deformaciones y
plegamientos de la corteza
terrestre.
Cizallamiento
Fuerzas que producen
deslizamiento entre
bloques de roca,
generando fallas y
fracturas.
Tensión
Fuerzas que tratan de
estirar o separar los
materiales, provocando la
apertura de grietas y
fisuras.
14. TENSIONES DE ORIGEN GRAVITACIONAL
Peso Propio
Esfuerzos producidos por la masa de las
rocas y los suelos sobre sí mismos.
Relieve
Esfuerzos generados por las diferencias
de altura en la superficie terrestre.
Estratificación
Esfuerzos causados por la superposición
de capas de materiales con diferentes
propiedades.
Pendientes
Esfuerzos inducidos por la inclinación de
los terrenos, que pueden provocar
deslizamientos.
15. TENSIONES DE ORIGEN NO RENOVABLE
Eventos Tectonicos
Enfriamiento de masas igneas
Glaciaciones
se generan grandes esfuerzos y deformaciones en las rocas
la carga y el movimiento de los glaciares indujeron tensiones en las formaciones
rocosas subyacentes. Después del retiro de los glaciares, estas tensiones pueden
permanecer como tensiones residuales
las masas ígneas intrusivas se contraen, generando tensiones de tracción y compresión en las rocas
circundantes. Estas tensiones térmicas quedan atrapadas como tensiones residuales
16. FACTORES GEOLÓGICOS Y MORFOLÓGICOS INFLUYENTES EN EL
ESTADO TENSIONAL
Glaciaciones Erosion y topografia
Tectonica y movimiento
de placas
Los procesos tectónicos,
como la colisión de placas y
la formación de cordilleras,
generan tensiones
compresivas y de cizalla en
las rocas.
La carga y el movimiento de
grandes masas de hielo durante
las glaciaciones pueden inducir
tensiones de gran magnitud en
las formaciones rocosas
subyacentes
La erosión y la formación
de valles profundos pueden
alterar el estado tensional
de las formaciones rocosas
al liberar las tensiones
verticales.
17. Instruciones igneas
La intrusión de masas ígneas
calientes en formaciones rocosas
puede generar tensiones térmicas
y deformaciones debido a la
expansión y contracción de las
rocas.
Plegamientos y fallas
Los procesos de deformación
tectónica, como los
plegamientos y las fallas,
pueden generar tensiones
residuales y heterogeneidades
en el estado tensional de las
formaciones rocosas
Cambio de condiciones
de esfuerzo
Actividades como la
extracción de recursos
naturales (petróleo,
gas, agua subterránea)
y la construcción de
obras subterráneas
pueden alterar el
estado tensional local
de las formaciones
rocosas.
FACTORES GEOLÓGICOS Y MORFOLÓGICOS INFLUYENTES EN EL
ESTADO TENSIONAL
18. METODOS DE MEDIDA DE LAS TENSIONES NATURALES
1 Metodo sobreperforacion 2 Metodo gato plano
Metodo de la fracturacion hidraulica
3
Miden la respuesta de la roca a las cargas aplicadas, como
deformación, fracturación o presión de fracturación
Proporciona información sobre la magnitud y dirección de los esfuerzos principales
determina la resistencia in situ y la deformabilidad de las rocas.
19. CLASIFICACIONES GEOMECANICAS
permiten estimar parámetros de diseño y tomar decisiones en proyectos de
ingeniería civil, minería y construcción subterránea, estas clasificaciones son
herramientas cruciales para la caracterización geotécnica de los macizos
20. Clasificación Geomecánica de
Bieniawski
CLASIFICACIONES GEOMECANICAS
Resistencia de
la Roca
Evalúa la resistencia
a compresión
uniaxial de la roca
intacta.
Calidad de la
Fractura
Analiza el
espaciado, la
apertura y la
rugosidad de las
discontinuidades.
Condiciones
Hidrogeológicas
Considera el nivel
freático y la
presencia de agua
en las fracturas.
Condiciones
Ambientales
Evalúa el efecto de
la meteorización
sobre la roca.
21. Clasificación Geomecánica de Barton
Índice Q
Considera la calidad de las
discontinuidades, la presencia de agua y
las condiciones de esfuerzo.
Resistencia a Compresión
Analiza la resistencia a la compresión de
la roca intacta.
1 2 3
Ángulo de Fricción
Evalúa la rugosidad de las superficies de
las discontinuidades.
CLASIFICACIONES GEOMECANICAS
22. CONCLUSIONES
• Se puede concluir que la Mecánica de Rocas es conocer y predecir el comportamiento de los materiales rocosos ante la
actuación de las fuerzas internas y externas que se ejercen sobre ellos.
• Se requiere un análisis integrado de las discontinuidades y sus propiedades para evaluar la resistencia y deformabilidad
• El estudio de las tensiones naturales y las clasificaciones geomecánicas es fundamental para comprender el
comportamiento y la estabilidad de los materiales geológicos. Estas herramientas permiten diseñar estructuras más
seguras y sostenibles, así como prevenir y mitigar riesgos asociados a los fenómenos naturales.
