resistencia del material geológico listo

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Carga superpuesta que aumenta con el sepultamiento Aumento en resistencia, modulo elástico y presión del fluido y desarrollo de algunas fracturas Fracturamiento y disminución en la resistencia del módulo elástico y presión de los fluidos Carga superpuesta que disminuye con la exhumación Nivel del mar sedimento Superficie del terreno Intemperismo Agrietamient o Radio de la tierra L R dL dR RESISTENCIA DEL MATERIAL GEOLÓGICO La resistencia de una roca o de sedimentos no bien consolidados está influida por la mineralogía de sus partículas y por el contacto que hay entre ellas. SEPULTAMIENTO. Durante el sepultamiento el volumen de un sedimento se reduce a causa de que el agua es expulsada de sus poros. En algunas ocasiones puede evitarse el desagüe del agua por los estratos superpuestos de baja permeabilidad, como una capa gruesa de lodolita y por la presión del agua en los poros que gradualmente aumenta con el sepultamiento hasta igualar la resistencia de los lechos confinantes. HIDROFRACTURAMIENTO. Son fracturas verticales hacia arriba las cuales aprovecha el agua atrapada para escapar. Fig. Efecto de la carga y descarga sobre las propiedades de los sedimentos. Trayectoria de un sedimento durante el sepultamiento y la deformación lateral que lo acompaña.

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Radio de la tierraLRdLdRDeformacin lateral = dL / LRESISTENCIA DEL MATERIAL GEOLGICOLa resistencia de una roca o de sedimentos no bien consolidadosest influidaor la mineralo!"a de sus art"culas # or el contacto $ue %a# entre ellas&SE'(LTAMIENTO&Durante elseultamiento el )olumen de un sedimento se reduce a causa de$ue el a!ua es e*ulsada de sus oros&Enal!unasocasionesuedee)itarseel desa!+edel a!uaor losestratossueruestos de ba,a ermeabilidad- como una caa !ruesa de lodolita # or laresi.n del a!ua en los oros $ue !radualmente aumenta con el seultamiento%asta i!ualar la resistencia de los lec%os confinantes&/IDRO0RACT(RAMIENTO&Sonfracturas)erticales%aciaarribalascualesaro)ec%ael a!uaatraadaara escaar&0i!& Efecto de la car!a # descar!a sobre las roiedades de los sedimentos&Tra#ectoria de un sedimento durante el seultamiento # la deformaci.n lateral$ue lo acoma1a&10-1810-1410-1010-6 10-2100Trabajo experimental!lcani"mo # fallamiento$%a&ore"'intr!"ione" ()nea" $menore"'*"trato" f!erte" ple)amiento" e"trato" d+bile"%o,imiento" i"o"t-tico" d+bile"$.00 000 &r"'$4 me"e"'$1 "e)!ndo'Deformacin /acia la r!pt!raDeformacin permanente12.Tiempo0rra"tre por dif!"in 1re"in 0rra"tre por di"locacin de la" rede" cri"talina" $2 3 2'Temperat!ra 0 tra,+" de la" rede" cri"talina" $2'0i!& Deformaci.n lateral $ue acoma1a a los sedimentos seultadose*%umados&ARRASTREEsladeformaci.ndelarocaaritmosmu#lentosdedeformaci.nimlicarocesos )er fi!&Ritmo de deformaci.n 2 unidad de deformaci.n or se!undo0i!& Ritmos indicati)os de deformaci.n $ue con el tiemo muestran eldesarrollo del 34 5 de deformaci.n con resecto a estos se!6n 'rice 3789&4*"f!er5o*"f!er5oDeformacin DeformacinLimite el-"ticoDeformacinL*4ar)aDe"car)a06D0ct!al TiempoRed!ccin f!t!ra en la deformacinacb0i!& Arrastre ba,o una car!a- la cual es menor $ue la re$uerida ara la ruturaen una rueba de laboratorio estndar32arrastre rimario 2 recuerable:2arrastre secundario 2 deformaci.n ermanente;2arrastre terciario 2 $ue resulta en la ruturaN2comortamiento ne N 2 comortamiento no neelstica# losesfuer=os laterales dentro del sedimento no ueden ser calculados conrecisi.n&Resistencia al esfuer=o cortante esfuer=o @)# % A0i!& Bariaci.n de la resistencia de los suelos # el esfuer=o con la rofundidad&CN 2 consolidada normalmenteEC 2 bien consolidado)# %2 esfuer=o insitu en las direcciones )ertical # %ori=ontal&IM'ORTANCIA DEL DESAGFE(nsedimentoorososi estcar!adosedeformaracuandosus!ranossemue)an ba,o las influencia de una car!a alicada&E,m& Edificio- construidosobrede.sitosedimentarioesteseconsolida#eledificio se asienta&Similarmenteunarocaa!rietadaescar!adasedeformaamedida$uelas,untas # otras fracturas se acercan en roorci.n a la car!a $ue se alicada&El cierre de )acios # fracturas tales como oros # ,untas est influenciado or lafacilidad con la $ue ueden desla=arse los fluidos $ue %a# en ellos&El a!ua subterrnea # el aire son los fluidos $ue com6nmente se encuentran&ES0(ERGO E0ECTIBO&Cuandosealicala car!a %a#unincrementoridoenla resi.n del a!uadentro de los oros '& Esta resi.n contin6a %asta $ue se drena el fluido deloro #cuandoestoocurrelasart"culasdelsuelotratande,untarsemsamedida $ue la muestra se consolida&Este mo)imiento de los !ranos es irre)ersible or $ue cuando la fuer=a e*ternaalicada se elimina- la muestra retiene sus dimensiones reducidas&/ H/- la deformaci.n total/ es una funci.n de la diferencia entre la car!aalicada total I o esfuer=o total # la resi.n del a!ua de eso ' esto sellamaesfuer=o efecti)o&- 9 = e"f!er5o efecti,o:*"f!er5o =0911 2Tiempo 904ambio en la f-brica 32alicaci.n de la car!a I:2comien=o del desa!+e del fluido del oro MOD(LO DE ELASTICIDAD SIN DESAGFE @E(ALa deformaci.n re)ersible $ue acoma1a a la alicaci.nde la car!a al suelo oa la roca- $ue no ueden ser desa!uados # $ue disian la resi.n delororoducido or la car!a&oCoeficiente de comresibilidad @M)A J oCoeficiente de consolidaci.n @C)AoDondeKL 2 coeficiente de ermeabilidad'eso unitario del fluido del oro el cual !eneralmente esa!ua == UEsfuerzoEsfuerzo Presin delefectivo total fuido de poro*"f!er5o DeformacinDeformacin contin!adaR!pt!ra d;ctil t deformaci.n e*%ibido or los materiales!eol.!icos&Ladeformaci.ninicialmenteeslineal #clstica@re!i.n3A& (narocasanat"icamente tiene un modulo de Moun! en el ran!o de ;9 a 84 * 34NLNmH:#unarelaci.n de oisson de 4&: a 4&;&Cuando se alcan=a el limite elstico @ A %a comen=ado la deformaci.ninfle*ible no lineal @re!i.n :A si el es?cimen es descar!ado se obser)ara $ue%a sufrido una deformaci.n ermanente&El esfuer=o ico o sea el ms alto @'A es recisamente el anterior ala ruturacomletadesu?sdel cual el esfuer=osoortadoor el es?cimen#anouede ser sostenido @re!i.n ;A lo cual da or resultado una deformaci.n ma#oresroducidarincialmenteorundesla=amientosobrelassuerficiesderutura&Deformacin *"f!er5o$ ' . ?? @. ? . ??? @. ?? . ? 1 .*"f!er5o 1 1A0BC12 .*je de deformacin = .21&$-'$#'Deformacin axialDeformacin ,ol!m+trica *xpan"in $-' 4ompre"in $#'0i!& Cur)a de esfuer=o > de formaci.n de una rocaNOTAK la de formaci.n a*ial ara la rutura comleta # !eneralmente es menor$ue 35M2 esfuer=o del l"mite elstico&'2 ico de la resistencia&Si laresi.nradialconfinante: ;$ueact6asobreel es?cimenseaumenta ara e)itar la e*ansi.n elesfuer=o a*ialre$uerido ara causar lasruturas3 debe ser aumentado- esdecir el es?cimen se %ace ms fuerte&Las rocas $ue son $uebradi=as al ni)el del terreno ueden comortarse comomaterialesd6ciles en la rofundidad*"f!er5o $1 3 .'D10 1D202D Deformacin axial $6' E7!elo normalmente con"olidado7!elo m!& con"olidadoR% 1 .D10 1D202D- /#Deformacin E / = deformacin ,ol!m+tricaF424*xpan"in $-' 4ompre"in $#'0i!& El incrementoenlaresistencia$ueacoma1aaunincrementoenelesfuer=o confinante @; 2 :A&La relaci.n entre esfuer=o # deformaci.n debe eserarse en un suelo$ue estcar!ado # el cual se %a desa!uado durante la rueba&El l"miteelsticocomien=ainmediatamentedesu?sdelae*licaci.ndelacar!a # la rutura uede ser $uebradi=a o d6ctil&0i!& Cur)as de esfuer=o de formaci.n de un suelo desa!uado condeformaciones reresentati)as CO/ESIN M 0RICCIN(n sedimento como la arcilla tiene una resistencia co%erente llamada co%esi.n&Laarenasecanotienetal resistencia& Laresenciadelaco%esi.nuedeutili=arse ara di)idir los suelos en :K Suelos co%esi)os Suelos no co%esi)os Los co%esi)os son los sedimentos ar!ilaceos& Los no co%esi)os forman los sedimentos arenosos& 1 -. n. n2 n1Deformacin axialfcG*n,ol,ente dela r!pt!ra n n1 n2 n. . 1 nn 1 -. . 1#- n2GG# c4DH - / 2 1ar de f!er5a" en contra de la" manecilla" del reloj1ar de f!er5a" a fa,or de la" manecilla" del reloj . 14DH -/22G4DH -/2G>i)B $I' *n,ol,ente de la r!pt!ra moJr 3 co!lomb para el "!elo4DH -/20i!& En)oltura de rutura de coulomb La fi!& Ilustra elcomortamiento de un sedimento co%esi)o car!ado %asta laruturaentresruebasencadaunodeloscualesinter)inounaresi.nconfinante alta $ue re$uer"a de un incremento corresondiente en el esfuer=o)ertical 3 ara ro)ocar la rutura&R('T(RALaruturadel sueloestdominadaor el desli=amientodelasart"culassedimentarias $ue asan una sobre otra # $ue la resistencia friccional entre susuntos de contacto suministra una ma#or contribuci.n a su resistencia total&La rutura de la roca difiere de la del suelo debido a la co%esi.n considerable$ue rimero debe ser suerada antes $ue se !enere una suerficie de ruturacontinua&n = esfuerzo normal a lasuperfcie de ruptura. = esfuerzo cortante a lo largo de la superfcie de rupturaFig. (*) Diagrama del circulo deesfuerzo de mohr y su relacin a laruptura1 y 3 valores mximo y mnimodel esfuerzo principal a la ruptura.=ngulo de resistencia al esfuerzocortante9niaxial ten"in4ompre"in !niaxial 4ompre"in triaxial4DH -? / 2 . = 0?1 .12G2G 10i!& @OA /ace osible $ue el esfuer=o cortante @ A # el normal @ nA sobre unasuerficie$ue ten!acual$uier inclinaci.n@PAseencuentrerelacionadaalosesfuer=osrinciales$uelos!eneraban 3# ;& Lassuerficies$uesedesarrollan ba,o este esfuer=o estn !eneralmente inclinadas a un n!ulo deQ9RH S: con resecto al e,e de esfuer=o rincial m*imo&Larocasea!rietaalatensi.nantesdelaruturacomleta#cuandoelesfuer=o rincial es el $ue causa la rutura a las !rietas microsc.icas $ueson ocas # ermanecen abiertas or muc%o tiemo&La en)ol)ente de la rutura ara este comortamiento com6nmente esarab.lica&IN0L(ENCIA DE LA 0TERICALa fbrica de una roca o de un suelo es el atr.n formado or la forma- tama1o# la distribuci.n de sus cristales o de sus art"culas sedimentarias&0i!& En)ol)ente de la rutura de Mo%r ara la roca NotaK La roca es d?bila la tensi.n& El)alor @comresi.n unia*ialA U @tensi.nunia*ialA normalmente )aria de V&4 a 3:&4& En suelo de influencia de la fbrica es re)elada al comarar la resistenciadeuna muestra cuidadosamente colectada& Cu#a fbrica no %a sido erturbada&'or efecto de muestreo- con su resistencia cuando es remodelado sin nin!6ncambio en el contenido de la %umedad& Estacomaraci.nsedescribecomolasensibilidaddel suelolasarcillasmarinasson mu# sensibles debidoa lafbrica abierta& TAELAK 7&: la resistencia $ue uede eserarse en rocas similares& T2tensi.nunia*ial Cu2comresi.n unia*ial tomando en cuenta la descrici.nrecomendadaor el int &soc&rocW mec%anics&C2co%esi.n medidaen comresi.ntria*ial&2An!ulo de resistenciaal esfuer=ocortantemedidoen comresi.ntria*ial&ROCL eIL(STRACINfi!A T C(RESISTENCIA @MNmH:A C@GradosA GAERO 9&3V :4 394 mu# fuerte ;4 ;:RGRANITO 9&:;-9&:9:4 394 mu# fuerte ;4 ;4RDOLERITA 9&:4 ;9 ;94 e*tremadamente fuerte 94 ;9REASALTO 9&:3 34 3:4 mu#fuerte :9 ;QRARENISCA N&3: 9 39 moderadamentefuerte 9 ;4RARENISCA N&7a X: 34 d?bil X9 ;4RARENISCA N&7b X3 X34 d?bil X9 ;4RARENISCA N&34 X3 X3 e*tremadamented?bil X: X39RL(TITA N&3; X3 34 d?bil 9 3:RCALIGA N&3NY X9 :4 d?bil X34 ;9RCALIGA N&3Nb 9 ;4 moderadamente fuerte 34 ;9RIN0L(ENCIA DEL AG(AK 1 -. Deformacin axial9 =.9 = ceroKncremento de la pre"in del poro 1 . 1 .L!ebradi5o d;ctilla resistenciade una redcristalina# la ener!"are$ueridaara roa!ar atra)?s de ella una !rieta es reducida or el contacto con el a!ua # or laresencia de a!uaen losorosfracturas delsuelo# de la rocaerdiendolos enlaces$uedanlu!ara laco%esi.n&Ademslaresi.ndel a!uadentrodelos)ac"osdel suelo#delaroca-controlanel esfuer=oefecti)osobresuscristales#art"culas#laresistenciafriccional $uesoncaacesde!enerar ensusuntosdecontacto&RESISTENCIA CONDESAGFEM SINDESAGFE&Si sesuone$uelasresionesdeorodesarrolladadurantelacar!auedendesa!uarse#deestamaneradisiarseK sellamanruebasdedesa!+e&M las resistenciasobtenidascomo resistencia al desa!+e& El limo-la arena- !ra)a# otrossedimentos# rocassedimentariasde ermeabilidadsimilardeellosnormalmentee*%ibenresistenciasal desa!+ecuandosoncar!adosin situ&Laresistenciadelaroca#del suelocu#aermeabilidadimideel ridodesa!+edel a!ua desus )ac"ossereduciror cual$uierincrementoenlaresi.n del a!ua&Lose*erimentos en los cualesel desa!+ees imedidoreciben el nombrede ruebas sin desa!+e- # las resistencias obtenidas son a$uellosconocidas comoresistenciassin desa!+e&Laarcilla- lalutita#muc%asrocasdeba,aermeabilidadcomolasrocas"!neas#metam.rficassinintemeri=ar #lasrocassedimentariascu#osoros estn obstruidos or minerales # cemento mineral- son los $uee*%ibenuna resistencia sin desa!+e& Cuando son car!adasinicialmente in situ&0i!& !rficos $ue muestran la transici.n de un rutura desde $uebradi=a ad6ctilen una rocacomo una funci.nde la resi.ndel a!uadel oro @(AK;$ue es la mismaara todaslas ruebas &p"

2in)!na di"min!cin po"terior en ,ol!men con el "ecado7FLKDF7*%K-7FLKDF1L07TK4F(ndice de pla"ticidad