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Mecánica de Sólidos 08-1Sesión 18
Una visión alternativa al esfuerzo efectivoMineralogía de arcillas en MéxicoFracturas en medios arcillososEstudios de campoCriterios de fracturaZonas de cizalla
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Una forma alternativa de ver el esfuerzo efectivo
Traza, primer invariante o parte isotrópica
La segunda invariante se obtiene restando la presión del tensor de esfuerzos
El resultado es una invariante del tensor de esfuerzos deviatoricostambién conocida como “rootmean square” o esfuerzo efectivo de cizalla
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Contenido de Agua
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Resultados en la secuencia arcillosa de Chalco
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Importancia mecánica de las secuencias arcillosas
Carreón-Freyre and Cerca, in press, GSL
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Cuenca de México
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Mineralogy of clays is the main responsible for the specific physical and mechanical properties of sediments in Chalco. Particularly the high compressibility values.
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Mineralogical results from X-Ray diffraction. Allo=Allophane, Mont=montmorillonite
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Medición de propiedades físicas de secuencias arcillosas en el laboratorio
Contenido de agua(w %, LL, LP),las características fisico-químicas del agua de poro (CE, TDS), la porporción de fasessolida-líquida-aire(Sw %), la estructura, yla relación de vacios de la fase sólida (e, n, densidadreal y aparente).
Laboratorio de Geomecánica del Centro de Geociencias, UNAM
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Determinación delLímite Líquido
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Granulometría de finos(texturas)
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Hidrómetro de Boyoucos
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Deformación y fracturamiento en Chalco
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Examples of fractures observed during field and laboratory work. It is possible that groundwater released during stress increase flows through these discontinuities.
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Sedimentos lacustres de TexcocoMontecillo, Estado de México
0-0.4 m: Suelo de estructura blanda0.4-0.7 m: Arena volcánica limosa0.7-1.8 m: Arcillas amorfas saturadas
Nivel de aguas freáticas:0.57 m
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Muestreo alterado e “inalterado” de suelos
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Análisis estratigráfico en perfiles de suelo
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Ejemplos de muestras a diferentes profundidades en las cuales la presencia de fracturas es visible a simple vista. Grieta
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Diferencias texturales en materiales arcillosos
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Perfiles de Muestreo
PERFIL 1
PERFIL 2
ZONA DE FRACTURAMIENTO
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ZONA DE FRACTURAMIENTO
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ZONA DE FRACTURAMIENTO
Planos de deslizamiento (vertisoles)
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DRY SOIL WET SOIL
Craks open Craks wet Craks close
Thrust cones Gilgai formation Horizonation
Slickensides
Upthrust
LEGENDA Horizon
Bkss or Bss Vertic horizons
By, Bky or BC Cambric horizons
C or R Horizons
A B C
D E FDesiccation
cracks
Ilustración esquemática de los posibles estados en la formaciónde "slickensides", "gilgai" y "horizonación cíclica"
(Wilding & Tessier, 1988)
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Criterios de ruptura, fractura, (falla)
Fractura de Griffith (Crack, energía elástica)Von Misses (máxima distorsión)Mohr-Coulomb para resistencia a la cizalla simple (corte)
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Hay un problema con los esfuerzos en la punta de una fractura plana
Para Δx<<a, y=0
¿Que pasa si Δx tiende a 0?
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Fractura de Griffith
E Modulo de Young's, γ energía superficialro es la distancia de equilibrio entre centros atómicos
Resistencia de un material cristalino
Concentración de esfuerzos en una fractura
σapplied esfuerzo aplicado, a la mitad de la longitud de la fractura
ρ radio de curvatura en la punta de la fractura
Resistencia de fractura
γ también puede ser entendida como la velocidad a la cual se absorbe la energía durante el crecimiento de una fractura
Para el caso de una placa con una fractura perpendicular a la carga
γ
γ
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Propagación de fracturas
++++ de la deformación se disipa térmicamente+ energía de deformación elástica (elastic strain energy)+ dislocaciones y heterogeneidades
Modelos de disipación termica
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Criterio de máxima distorsión de Von Mises
+ aplicable para materiales dúctiles
Φ = J2 − k2
J2= segundo invariante del tensor de esfuerzosK2= esfuerzo de ruptura (cedencia) en cizallaMaxwell 1865, Teoría de flujo J2
Esfuerzo de Von Mises
La ruptura 3D ocurre cuando la energía de distorsión-deformación de Von Mises alcanza aquella requerida para la ruptura en carga uniaxial
2D
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Maquina de resistencia al corte
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Criterio de Mohr-Coulomb para falla en cizalla
Imaginamos el siguiente experimento y las graficas de los resultados
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Criterio de falla no lineal
Cohesión y ángulo instantáneos
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Venus EuropaHielo
Falla de San Andres Milonita vista
bajo el microscopio
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Física y problemática de las zonas de cizalla
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Continuación de la anterior
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