Juan Pablo Cooper Weinstein Ingeniera Civil de Minas Geomecnica Sr Carlos Gonzlez Universidad Pedro de Valdivia La Serena

Angulo de FriccinEs la representacin matemtica del coeficiente de rozamiento, el cual es un concepto bsico de la fsica: Coeficiente de rozamiento = Tan Depende de varios factores, algunos son: Tamao de los granos Forma de los granos Distribucin de los tamaos de granos Densidad

Magnitud del ngulo de friccin Se refiere al ngulo de resistencia al rozamiento, depende del estado actual de la tensin en el cuerpo rocoso. Geogrficamente se representa con un ngulo de la tangente en los crculos de Mohr construidos por el ltimo estado de tensin. El valor de decrece gradualmente con el aumento del valor de la tensin . Si se excede el rgimen esttico (inicio de la deformacin plstica) = 0 y el valor del ngulo de friccin interna se denota con el valor 0 asociado con valor de tensin = 0.

La traccin de crculos Rt y compresin de crculos Rd en el circulo de Mohr, es reemplazada por la tangente de ambos ngulos La magnitud de los ngulos de friccin interna vienen dados por:

Propiedades geomecnicas de la roca matriz

Resistencia al cortante de Macizos Rocosos Se analiza asumiendo que la roca se comporta de acuerdo a Mohr-Coulomb. La roca puede ser intacta o fracturada. Para ensayos de roca intacta se utiliza el ensayo de Compresin Simple, en el cual se obtiene el ngulo de friccin y cohesin de las rocas. Como la resistencia no es lineal, las caractersticas de resistencia dependen del nivel de fuerza normal y La compresin uniaxial es el ensayo ms apropiado para la caracterizacin de rocas gneas intactas. El carbn es una de las rocas que presenta menor resistencia a la compresin.

Valores tpicos de parmetros de resistencias para rocas

Valores tpicos de resistencias de rocas en N/mm2 y ensayos de compresin Uniaxial

ngulos de friccin tpicos de rocas

Para la correcta interpretacin, es importante que se realice una descripcin muy clara de la discontinuidad antes y despus de la falla. Se sugiere tomar fotografas utilizando luz reflectora para enfatizar la aspereza , se debe indicar la naturaleza y mineraloga de las superficies y materiales dentro de la discontinuidad. Los perfiles de aspereza son muy importantes.

Aspereza La aspereza de las superficies de roca tiene un efecto significativo sobre el ngulo de friccin. Estas irregularidades de la superficie (asperitas) produce un entrelace entre las superficies de las fracturas que incrementa la resistencia al deslizamiento. Las Asperitas pueden ser consideradas en su forma ms simple como una serie de dientes de sierra. La resistencia al cortante puede considerarse:

Donde i es la inclinacin de los dientes de sierra. Las Asperitas pueden cortarse con una subsecuente reduccin del ngulo de friccin a altos niveles de esfuerzo de compresin. Una fractura rugosa que inicialmente tiene un ngulo de friccin + i conocida como resistencia pico, disminuye su ngulo de friccin, a un ngulo de friccin residual. Cuando las paredes de la discontinuidad se encuentran inalteradas, el ngulo de friccin residual es igual al ngulo de friccin pico.

El ngulo de friccin residual r para la mayora de las rocas vara generalmente, entre 25 y 30 grados.

Para cuantificar la relacin entre el ngulo de friccin total ( + i), la resistencia de la roca y la presin normal; Barton (1976) defini la siguiente ecuacin :

JRC = Coeficiente de rugosidad de la junta j = Resistencia a la compresin de la roca en la superficie de la fractura = Esfuerzo normal efectivo.

Barton consider que la resistencia la cortante de las discontinuidades son la suma de tres componentes: a.Un componente de friccin bsico dado por r . b.Una componente geomtrica, controlada por la rugosidad JRC. c.Una componente de la falla de las asperitas, controlada por j / .

Las Condiciones de resistencia al cortante depende de las condiciones geolgicas. De acuerdo a Wyllie y Norrish(1996):

Fractura rellena Si el relleno es de arcilla el ngulo de friccin tiende ha ser bajo. Fractura lisa Una fractura lisa y limpia no posee cohesin y la friccin depende de las caractersticas de la superficie de la roca. Fractura rugosa La fractura rugosa limpia no tiene cohesin. Al aumentar la presin normal, las asperezas son progresivamente cortadas y el ngulo de friccin disminuye.

Roca dura fracturada La superficie de corte queda parcialmente intacta y en discontinuidades y la resistencia al cortante posee una superficie curva. A presiones normales altas los fragmentos de roca se pueden desmoronar y el ngulo de friccin disminuye. La forma de la envolvente de falla depende del grado de fracturacin y de la resistencia de la roca intacta Roca intacta dbil Poseen una cohesin alta, similar a la de una roca dura fracturada. En rocas los ngulos de friccin pueden alcanzar valores de hasta 70 grados. Al existir una fracturacin demasiado extensiva, el valor de la friccin de la masa rocosa baja considerablemente.

Software geotcnico GEO5; programa de anlisis y diseo geotcnico El software incluye programas que resuelven un problema geotcnico especfico. Adems de las tareas comunes en ingeniera geotcnica, el conjunto tambin incluye aplicaciones muy sofisticadas para el anlisis de tneles, daos en edificios, estabilidad de taludes en roca, etc.

Juan Pablo Cooper Weinstein Ingeniera Civil de Minas Geomecnica Sr Carlos Gonzlez Universidad Pedro de Valdivia La Serena