TEMA 4:TEMA 4: PROPIEDADES DE LA ROCA

MATRIZ

4.1 Introducción( f “ ” “ ”)(diferencias entre “roca matriz” y “macizo rocoso”)

4.2 Propiedades básicasp

4.3 Propiedades geomecánicas

4 4 E d l b t i4.4 Ensayos de laboratorio

MACIZO ROCOSO(Tema 5)( )

ROCA MATRIZ(Tema 4)

DISCONTINUIDADES(Tema 5)(Tema 4) (Tema 5)

Discontinuidades (Sagaró)

Discontinuidades: folicación de pizarras

4.2 Propiedades básicas de la roca matriz

González de Vallejo

Relación entre profundidad densidad porosidadRelación entre profundidad – densidad - porosidad

Densidad Densidad (kg/m(kg/m33)) Porosidad (%)Porosidad (%)

Granito 2600-2800 0.15-1.5Gabro 3000-3100 0.1-0.2Riolita 2400-2600 4.0-6.0Basalto 2800 2900 0 1 1 0Basalto 2800-2900 0.1-1.0Arenisca 2000-2600 5.0-25.0Lutita 2000-2400 10.0-30.0Caliza 2200-2600 5.0-20.0Dolomia 2500 2600 1 0 5 0Dolomia 2500-2600 1.0-5.0Gneiss 2900-3000 0.5-1.5Mármol 2600-2700 0.5-2.0Cuarcita 2650 0.1-0.5Pizarra 2600 2700 0 1 0 5Pizarra 2600-2700 0.1-0.5

Dureza:Depende de la composiciónDepende de la composiciónmineralógica y del gradode alteración Dureza Mineral o Roca Característica

1 Talco Se raya con la uña escala de Mohs

1 Talco Se raya con la uña

2 Yeso, Mica

3Calcita, Caliza, Má l Pi

Se raya con una moneda de b

3Mármol, Pizarra cobre

4 Fluorita Se raya con un cuchillo de acero

5 Esquisto, Gneis

6 Feldespato

7 Cuarzo, Basalto Raya el vidrio

8 Topacio8 Topacio

9 Corindón

10 Diamante

Permeabilidad o conductividad hidráulica: Por la existencia de las continuidades se distingue entre:

1.Permeabilidad primaria (de la roca matriz)2.Permeabilidad secundaria (macizo rocoso; discontinuidades)( ; )

Q = v AQQ: caudal [m3/s]v: velocidad [m/s]A: área [m2][ ]

v = k i = k h/Lk: conductividad hidráulica [m/s]k: conductividad hidráulica [m/s]i: gradiente hidráulico [-]

Q = k A iQ

Factores importantes:1.Porosidad (permeabilidad primaria)2.Tipo de discontinuidad (permeabilidad secundaria)

Durabilidad (alterabilidad):

La durabilidad es la resistencia ante el cambio de las propiedades de laLa durabilidad es la resistencia ante el cambio de las propiedades de laroca matriz por exfoliación, hidratación, fluencia, disolución, oxidación,abrasión y otros procesos.

Ensayo de laboratorio: Slake Durability Test (ensayo de sequedad-humedad-desmoronamiento):

Q Desgaste – Abrasividad - Rozabilidad:

C f ( )

100

Q = F m Coeficiente de desgaste o abrasividad (F):

Q: porcentaje de cuarzo (%)m : diámetro del grano de cuarzo (cm) : resistencia a la tracción (kg/cm2).

4.3. Propiedades geomecánicas de la roca matriz

Propiedades EnsayosPropiedades Ensayos

González de Vallejo

Comportamiento tensión-deformación

Ensayo de compresión simpleEnsayo de compresión simple

Deformación recuperable:

Elástica

Deformación permanente (no recuperable):

Plástica

Viscosa

zaxialtensiónE

Módulo de elasticidad o

z

z

axial

axial

ndeformació

tensiónE

Módulo de Young, E:

Fluencia (“creep”):• Deformación de un material sometido a una tensión durante mucho tiempo.

A t d l d f i b j t i t t• Aumento de las deformaciones bajo tensiones constantes

D

BC

D

A

Otiempo

O – A: Deformación elástica instantáneaA – B: Fluencia primaria o transitoria

(deformaciones diferidas a velocidades de deformación decreciente)(deformaciones diferidas a velocidades de deformación decreciente)B – C: Fluencia secundaria o permanente

(velocidad de deformación constante)C – D: Fluencia terciariaC D: Fluencia terciaria

(velocidad de deformación creciente)D: Rotura

Resistencia: conceptos generales

Ensayo de compresión simple:y p p

Resistencia:

Ensayo de carga puntual

P I : índice de carga puntual

2sD

PI

Is : índice de carga puntualP : carga aplicadaD : diámetro de la probeta

El Martillo Schmidt

S id l b t d l tillSe mide el rebote del martillo y serelaciona con la compresión simple

Influencia de la folicación o esquistosidad en rocas metamórficas

Clasificación de las rocasClasificación de las rocas a partir del valor de c (diferencia roca – suelo)

González de Vallejo

Clasificación de las rocas a partir de los valores c y E

Deere and Miller (1966):

González de Vallejo

Criterios de rotura para roca matrizC it i d M h C l bCriterio de Mohr-Coulomb

= Si + tg Si + n tg : resistencia al corten : tensión normalS : cohesión del material (shear strength intercept)Si : cohesión del material (shear strength intercept) : ángulo de fricción interna

Criterio de Hoek y Brown

21 3 3i c cm

1 y 3: tensiones principales mayor y menor en roturami : constante (depende de la matriz rocosa)i ( p )c : resistencia a compresión simple