Propiedades mecánicas de las rocas

Son de tipo cuantitativo, permiten predecir el comportamiento mecánico de los
macizos rocosos y son directamente aplicable dentro del diseño ingenieril.
Estas propiedades alimentan a los modelos de predicción matemática para
conocer el comportamiento de las estructuras ingenieriles que se construyen
sobre macizos rocosos. Las propiedades mecánicas más importantes son:
Deformidad
Resistencia
Permeabilidad

DEFORMABILIDAD
Cuando sometemos una muestra de roca a una carga esta tiende a cambiar de forma,
de volumen o bien dos cosas simultáneamente. En cualquiera de estos tres casos la
roca se deforma.
La deformación puede medirse si hacemos referencia a la variación de longitud de una
línea situada dentro de la roca o a la variación del ángulo Φ entre dos líneas. La
deformación se produce cuando un material esta sujeto a un esfuerzo (fuerza/área)
provocado por fuerzas de superficie externas, por fuerzas de tipo gravitatorio o por
otras causas, como por ejemplo cambios en el equilibrio térmico interno del mismo.
Durante el periodo de aplicación del esfuerzo, este y la deformación son de hecho
inseparables, por lo que se acostumbra estudiar a la deformabilidad mediante graficas
esfuerzo deformación

Existen 2 tipos de metodos basicos para determinar la deformabilidad de los
masizos rocosos (aplicando la ley de la elasticidad):

RESISTENCIA
En el estudio de las propiedades de resistencia de una roca hay que
considerar, en general, tres clases de esfuerzos:
• Compresión: Es la resultante de las tensiones o presiones que existen dentro
de un sólido deformable o medio continuo se caracteriza porque tienden a
una reducción de volumen del material.
• Tensión: (que tienden a crear fracturas en el material)
• Cortantes: (que tienden a desplazar unas partes de la roca con respecto a
las otras).
De acuerdo con esta clasificación la roca puede presentar
resistencia a la compresión y resistencia al esfuerzo cortante,
la resistencia a la tensión en cambio puede despreciarse.

PERMEABILIDAD
Es la propiedad de algunos materiales de permitir el paso de fluidos a través
de ellos sin modificar su estructura interna. Una roca se considera permeable
cuando permite el paso de una cantidad medible de fluido en un espacio de
tiempo finito.
La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres
factores básicos:
a) la porosidad del material;
b) la densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura;
c) la presión a que está sometido el fluido.

PROPIEDADES ELASTICAS
La elasticidad es una propiedad de un material ideal y podemos
vincularla con los materiales que se utilizan en ingeniería, incluyendo a
las rocas en mayor o menor grado y en función de cuanto estos
materiales se acercan al ideal. Prácticamente esto depende de tres
factores principales: homogeneidad, isotropía y continuidad, cada uno
de los cuales pueden ser definidos dentro de ciertos límites.
La isotropía es una medida de las propiedades direccionales de un
material. Porejemplo, con un criterio estadístico, un cuerpo
granular será isótropo si todos sus granostienen una orientación
al azar y cuando un plano de dimensiones equivalentes
lointercepta, en cualquier dirección, corta al mismo en un número
igual o equivalente degranos.

La homogeneidad es una medida de la continuidad física de un cuerpo. De esta
manera en un material homogéneo, los constituyentes están distribuidos de tal forma
que un pequeño fragmento separado de cualquier parte del cuerpo deberá tener
constituyentes y propiedades representativas del todo. La homogeneidad depende
en gran medida de la escala y podría ser posible describir una roca masiva de grano
muy fino como homogénea, mientras que una roca de grano muy grueso dentro de
dimensiones limitadas debe ser considerada no homogénea.
La continuidad puede ser considerada como una referencia a la porosidad y/o ala
cantidad de diaclasas y fallas en un cuerpo rocoso particular. El grado de continuidad
afectará su cohesión y por lo tanto la diferente distribución de tensiones a través de
todo el cuerpo.

Rocas de menor elasticidad, son las rocas ígneas de grano grueso y
sedimentos compactados de grano fino, con baja porosidad y una
razonable cohesión, por lo que se las denomina rocas semi-elásticas.
Estas tienen una relación tensión / deformación en la cual la pendiente
de la curva (equivalente al modulo de elasticidad bajo condiciones de
cargas definidas) decrece con el incremento de la tensión. Este tipo de
curva, obtenida a partir de ensayos con pequeñas muestras de
laboratorio y por lo tanto que acentúan la falta de homogeneidad y la
anisotropía del material, pueden de hecho brindar un cuadro exagerado
de la falta de elasticidad de este tipo de rocas, la cual a gran escala,
como ser un depósito masivo o estrato puede estar sujeto al análisis
elástico, con ciertas precauciones.

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