ENSAYO DE COMPRESIN TRIAXIALEste ensayo determina la resistencia a la compresin de un testigo cilndrico de roca en estado no drenado bajo una presin de confinamiento. Nos provee de los valores necesarios para graficar la envolvente de esfuerzos (Mohr) y a partir de sta calcular el valor del ngulo de friccin interna y la cohesin aparente de la roca. Como sabemos la roca a profundidad se comporta en funcin de la presin de confinamiento existente en el terreno. El ensayo de compresin triaxial es comnmente usado para simular las condiciones que existen en la masa rocosa subterrnea.

En un ensayo de compresin triaxial la carga axial y su esfuerzo principal correspondiente simulan el esfuerzo principal mayor que acta en la corteza (1), mientras que la tensin radial producida por la presin hidrulica representa el esfuerzo principal menor 3.

Cuando se indica un valor de resistencia a la compresin triaxial, habr que mencionar necesariamente la presin de confinamiento (p) que se aplic durante el ensayo. Para encontrar una relacin entre 1 =f(3), donde 3 es la presin de confinamiento y 1 la resistencia a la compresin triaxial, habr que realizar varios ensayos, en cada uno de los cuales se aplicarn diferentes presiones de confinamiento. Cada par de valores 1 y 3 sirven para construir dos tipos de grficos. El primer tipo representa el lugar geomtrico de la relacin existente entre 1 y 3 (figura 1).El segundo tipo de grfico nos permite construir los crculos de Mohr en los ejes - para luego trazar la envolvente de Mohr (figura 2).

Figura 1Figura 2

1.1. DESCRIPCIN DE LA MUESTRA

i.Los testigos deben ser cilndricos circulares con una relacin longitud-dimetro (L/D) entre 2 y 2.5. La relacin entre el dimetro del testigo y el dimetro del grano ms grande de la roca debe ser como mnimo de 10 a 1ii.La superficie del testigo debe ser lisa y libre de irregularidades abruptas, con todos sus elementos alineados sin desviarse ms de 0.5 mm a lo largo del testigo.iii. Las bases deben ser paralelas entre s, sin desviarse ms de 0.025 mm y perpendiculares con respecto al eje longitudinal del cilindro sin apartarse ms de 0.05 mm en 50 mm.iv. No se permiten testigos que estn cubiertos con otro material o que tengan algn tratamiento superficial diferente al de la mquina refrendadorav.El dimetro debe ser medido con aproximacin a 0.1 mm y ser el promedio delas medidas de dos dimetros perpendiculares entre s y tomadas en tres partes del testigo: superior, medio, inferiorvi.La altura debe ser tomada con aproximacin al mm.

vii. La condicin de humedad del testigo puede tener un efecto significativo en la resistencia que pueda alcanzar la roca. Los testigos no deben ser almacenados por ms de 30 das. Una buena prctica es tratar de conservarlas condiciones de humedad natural del testigo hasta el momento del ensayoviii. El nmero de testigos a ensayar depende del nmero de las diferentes presiones de confinamiento con las que se desea ensayar.

1.2. EQUIPOEl equipo consiste de tres partes: Una celda triaxial, un equipo de carga y un equipo para generar presin de confinamiento. Celda triaxial (figura 3).

El cuerpo de la celda debe tener dos conexiones: uno para la entrada del aceite y otro para la salida del aire.- Una chaqueta impermeable y flexible de caucho que debe tener el mismo dimetro que el del testigo. El testigo quedar dentro de la chaqueta totalmente rodeado por el aceite sin que ste penetre en la roca.- Dos platinas con asientos esfricos y dureza Rockwell58 HRC se colocan a ambos lados del testigo. El dimetro de las platinas ser de D y el espesor de por lo menos D/3 donde D es el dimetro del testigo.

1.2.1. EQUIPO PARA APLICAR Y MEDIR LA CARGA AXIALi.Una prensa que puede aplicar y medir la carga axial sobre el testigo, con una capacidad de carga de 100 toneladas y que cumpla con los requerimientos dela Norma ASTM E4 y British Standard 1610.ii.El bloque de asiento esfrico de la mquina debe ser retirado. Las caras de carga de lamquina deben estar paralelas entre s.

1.2.2. EQUIPO PARA GENERAR Y MEDIR LA PRESIN DE CONFINAMIENTO

Una bomba hidrulica capaz de mantener constante la presin de confinamiento (3)con no ms del 2% de desviacin del valor deseado

Figura 3. Celda triaxial

Un manmetro que permite observar y registrar que la presin de confinamiento se mantenga constante.

1.3. PROCEDIMIENTOi.La celda es ensamblada con el testigo instalado en la chaqueta y entre las platinas. El testigo, las platinas y los asientos esfricos deben estar alineados entre s. Los asientos esfricos estarn ligeramente lubricados con grasa o aceite.- La celda triaxial se llena con aceite permitiendo que el aire salga por la conexin de escape. Nos aseguramos que la chaqueta no tenga fisuras ni huecos en de cada ensayo, de manera que el aceite no penetre en el testigo.- La celda se instala en el equipo de aplicacin de carga normal.ii.Se establece la presin de confinamiento en el nivel predeterminado y se mantiene constante, entonces se aplica la carga normal. El mximo valor de carga axial y su correspondiente presin de confinamiento se registran.iii.Se repite el procedimiento para otro valor de presin de confinamiento.

1.4. CLCULOSi.La resistencia a la compresin (1) se calcula dividiendo el mximo valor de la carga aplicada al testigo y el rea de la seccin transversal del testigo.ii.Las presiones de confinamiento con sus correspondientes valores mximos deresistencia a la compresin se grafican; el valor de presin de confinamiento en las abscisas y el valor de resistencia a la compresin en las ordenadas (figura1).iii.Se juntan los puntos con una lnea que para consideraciones prcticas ser unarecta caracterizada por su pendiente m y su ordenada en el origen biv.Con m y b obtenemos el ngulo de friccin y el valor de cohesin aparente Cusando:

Una forma ms directa de hallar y C es graficar la envolvente de los crculos de Mohr: 1 y 3 en las abscisas y la resistencia al corte en las ordenadas (figura 2).Tambin ser necesario el valor de traccin indirecta y compresin simple. Luego se traza una recta tangente a los crculos. El ngulo que forma esta recta con el eje de las abscisas ser el valor de y la interseccin de la recta con el eje de las ordenadas ser el valor de C.

2. ENSAYO DE CONSTANTES ELSTICAS (MDULO DE YOUNG Y RELACIN DE POISSON)

2.1. DEFINICIN Y USO

El Mdulo de Young (E) y la relacin de Poisson () estiman el comportamiento de los esfuerzos y las deformaciones en el macizo rocoso. Estos valores se emplean generalmente en el diseo de excavaciones en roca utilizando mtodos de clculo numrico.

La elasticidad es una propiedad que se asume posee todo material ideal y que algunas rocas presentan en mayor o menor grado y para lo cual deben tenerse en cuenta tres factores principales: homogeneidad, isotropa y continuidad

- Homogeneidad es una medida de la continuidad fsica de un cuerpo que depende de la escala, pudiendo una roca masiva de grano fino ser considerada como homognea

- Isotropa es una medida del comportamiento del material en diferentes direcciones. El grado de isotropa de una roca definir las diferentes reacciones de sta a la accin de fuerzas externas o internas.

- Continuidad se refiere a la cantidad de diaclasas, fallas y espacios porosos que poseen las rocas. Como ya sabemos un material se comporta elsticamente cuando luego de retirarla la carga aplicada recupera su estado inicial, es decir la deformacin es directamente proporcional al esfuerzo aplicado. Esta constante de proporcionalidad es el mdulo de elasticidad o de Young (E).

E = / a E = mdulo de elasticidad (kg/cm2) = esfuerzo aplicado (kg/cm2)a = deformacin unitaria axial (mm/mm)

En un sentido mecnico, el mdulo de elasticidad representa la rigidez del material. El valor de E permite clasificar a las rocas de la siguiente manera: Roca cuasi-elstica: Para valores de E entre 6 y 10 x 104 MPa, son por lo general degrano fino, masivo y compacto. Roca semi-elstica: Para valores de E entre 2 y 7 x 104 MPa, se caracterizan por ser degrano grueso en las rocas gneas y de grano fino, porosidad baja y cohesin media en las rocas sedimentarias Roca no elstica o plstica: Para valores de E menores que 2 x 104 MPa, presentan grancantidad de espacios vacos o porosos, por lo que tienden a mostrar caractersticas variables de esfuerzo-deformacin.

El uso del mdulo de elasticidad para definir la relacin esfuerzo-deformacin es slo una aproximacin, ya que las rocas muestran frecuentemente caractersticas mecnicas no lineales.

El otro parmetro importante en la teora de la elasticidad es la relacin de Poisson. (), la cual representa la relacin inversa entre la deformacin en la direccin del esfuerzo aplicado y la deformacin que ocurre en una direccin perpendicular a sta. Se expresa por:

= d/ a

=relacin de Poisson

d= deformacin unitaria en la direccin perpendicular a la carga aplicada

a= deformacin unitaria en la direccin a la carga aplicada

2.2. EQUIPO

i.El equipo es el mismo que se utiliza en el ensayo de compresin simple y debe cumplir con los requerimientos de la prctica ASTM E4 o la norma British Standard 1610.- Para medir las deformaciones se utilizan medidores de deformacin de resistencia elctrica (strain gage). La longitud de los strain gage es por lo menos 10 veces el dimetro del grano ms grande de la rocaii.Un software registra las cargas y deformaciones adems de que grfica directamente las curvas Esfuerzo vs. Deformacin.

Figura 5. Equipo para determinar las constantes elsticas

2.3. PREPARACIN DE TESTIGOS

i.Los testigos deben ser cilndricos circulares con una relacin longitud- dimetro (L/D) entre 2 y 2.5. Se pueden utilizar testigos con dimetros entre 22 y 61 mm. La relacin entre el dimetro del testigo y el dimetro del grano ms grande de la roca debe ser como mnimo de10 a 1.ii.La superficie del testigo debe ser lisa y libre de irregularidades abruptas,con todos sus elementos alineados sin desviarse ms de 0.5 mm a lo largo del testigo.iii. Las bases deben ser paralelas entre s, sin desviarse ms de 0.025 mm y perpendiculares con respecto al eje longitudinal del cilindro sin apartarse ms de 0.05 mm en 50 mm.- No se permiten testigos que estn cubiertos con otro material o que tengan algn tratamiento superficial diferente al de la mquina refrendadora.- El dimetro debe ser medido con aproximacin a 0.1 mm y ser el promedio delas medidas de dos dimetros perpendiculares entre s y tomadas en tres partes del testigo: superior, medio, inferior.- La altura debe ser tomada con aproximacin al mm.

iv. Se instalan dos strain gage: uno axial o longitudinal y otro diametral o transversal sobre la superficie del testigo.v.El strain gage longitudinal se coloca perpendicular a las bases del testigo y el strain gage transversal se coloca a lo largo de un dimetro paralelo a las bases. Se trata de que los strain gages queden ubicados en la parte central del testigo y en puntos opuestos de un mismo dimetro.- Se limpia y pule la superficie del testigo en los puntos donde se colocan los strain gages, para pulir se utiliza una lija de grano medio y luego una de grano fina con lo que la superficie queda libre de irregularidades y para limpiar se utiliza un algodn con alcohol con lo que se remueve la grasa. El pegamento utilizado es el que especifica el fabricante de los strain gagesvi.Se recomienda realizar no menos de 3 ensayos por muestra de roca.

2.4. PROCEDIMIENTO

i.El testigo se coloca en la mquina de ensayos y se hacen las conexiones elctricas necesarias con la computadora.ii.La humedad puede tener un efecto significante en la deformacin del testigo, cuando sea posible, se debe conservar las condiciones de humedad, hasta el momento del ensayo. Un exceso de humedad puede crear problemas de adhesin de los strain gages entonces se requerir un cambio en las condiciones de humedad del testigo (seco)iii. La carga sobre el testigo debe ser aplicada de forma continua y con una razn constante de manera que la falla ocurra entre 5 y 10 minutos despus de haberse iniciado la aplicacin de la carga.iv.Las cargas y las deformaciones axiales y diametrales son Directamente registradaspor el software a partir de las lecturas continuas de los strain gages instalados sobre el testigo.

2.5. CLCULOS

La deformacin unitaria axial (a) y la deformacin unitaria diametral (d) son registradas directamente por el software a partir de las lecturas de los strain gages.

a) Los valores de esfuerzos y deformaciones axiales y diametrales se debern dibujar en un solo grfico. Estas curvas muestran el comportamiento tpico delas rocas desde una tensin inicial cero hasta la resistencia ltima de la roca.

b) El mdulo axial de Young (E) de un espcimen, puede ser calculado empleando cualquiera de los siguientes mtodos:

Mdulo tangente (Et): Es medido a un nivel determinado de carga, expresado como un porcentaje de la resistencia ltima trazndose una recta tangente a la curva en ese punto. Por lo general se toma el 50% de la resistencia de la roca a la compresin uniaxial Mdulo promedio (Ep): Es definido mediante la inclinacin promedio de las partes relativamente rectas de la curva esfuerzo-deformacin axiales.

Mdulo secante (Es): Es generalmente medido desde el esfuerzo inicial cero hasta un valor de esfuerzo prefijado, el que representa un porcentaje de la resistencia de la roca a la compresin. Se acostumbra tomar el 50% de R

3. ENSAYO COMPRESIN SIMPLE

Este ensayo permite determinar en el laboratorio la resistencia uniaxial no confinada de la roca, o resistencia a la compresin simple, c. Es un ensayo para la clasificacin de la roca por su resistencia. La relacin entre los esfuerzos aplicados en el ensayo es:

La resistencia a compresin simple de las piedras que se utilizan como revestimientos o como pavimentos, se determinan sobre formas paralelepipdicas, en lugar de formas cilndricas, que es lo habitual para determinar la resistencia a compresin simple de cualquier material, como por ejemplo el hormign. En concreto, se utilizan muestras formadas por 5 probetas cbicas, que se ensayan despus de secarlas en estufa, mantenindolas durante 48 horas a 60 2C.

Las bases sern paralelas entre si y perpendiculares al eje de la probeta, alisndose por amolado con una mquina rectificadora. Se rechazarn las probetas que presenten defectos evidentes.

- La planicidad de las bases se comprobar con ayuda de un papel de carbn colocado sobre una superficie perfectamente plana y sobre el cual se colocarn las bases de la probeta.

- El paralelismo de las bases se comprobar realizando cuatro medidas de la altura de la probeta, equidistantes. La diferencia entre la medida mxima y la mnima, no deber exceder a la tolerancia especificada.

La mquina de ensayos ser una prensa hidrulica o mecnica (Figura), que disponga de varias escalas de manera que se pueda escoger la apropiada, segn el valor medio del ensayo a efectuar, de forma que ningn resultado individual quede por debajo de la dcima parte del valor mximo de la gama de medida empleada. Debe permitir la aplicacin de la carga de una manera continua y progresiva.

Entre los platos de la prensa se situar el dispositivo de compresin (Figura), en el cual uno de los platos de presin estar montado sobre una rtula, con el fin de repartir de forma uniforme la carga y adaptarse al posible no paralelismo de las bases.

Cada probeta, previamente secada, se coloca en el dispositivo de compresin, el cual a su vez estar colocado entre los platos de la prensa. A continuacin, se somete a un esfuerzo continuado de compresin, con una velocidad de carga de, por ejemplo, 10 1 kgf/s.cm2 , que para una probeta cilndrica de 5 cm. De dimetro (rea = 19.63 cm2) se corresponde con, aproximadamente, 2000 N/s.

Entre las bases de la probeta y las placas de presin, no debe intercalarse ningn material, tales como cartn, papel, goma, etc., que pueda ejercer un efecto de almohadillado o tambin un esfuerzo lateral. Tampoco se deben compensar las irregularidades de las bases por medio de rellenos de yeso, cemento, etc.

Se aplica la carga a la velocidad que especifica la norma correspondiente y se registra el valor, F, al que se produce la rotura. Entonces, la resistencia a la compresin vendr dada por:

3.1. PROCEDIMIENTO

i.Concebir una idea general de la roca en cuanto a su litologa y estructuras. ii.Identificar las muestras.iii.Medir las dimensiones de la muestra para validar si satisface las condiciones delensayo.iv. Se recubre la muestra con una membrana cuyo fin ser el de evitar que al momento de fallar la roca no salten fragmentos y daen a personas u objetos de alrededor.v.Se sita el testigo de tal forma que el pistn de la mquina quede paralelo a las caras transversales de la muestra.vi. Una persona se encarga de medir la presin a la cual esta siendo sometida la muestra mediante un manmetro conectado directamente a la prensa hidrulica, la presin debe ser medida a cada instante ya que al momento de fallar, la aguja que indica el valor de la carga vuelve al punto de partida.vii. Una segunda persona ser la encargada de ir aumentando paulatinamente la presin en la prensa hidrulica.viii.Una vez falle el testigo se retira y se analizan las condiciones y modo de ruptura

3.2. RESISTENCIA A LA COMPRESIN

La forma de la rotura vara con la naturaleza de la piedra y forma de la probeta. Las rocas duras y compactas se rompen, dividindose en prismas rectos de seccin irregular, siendo sus generatrices paralelas al sentido de los esfuerzos, y a veces salen proyectados con gran violencia, siendo conveniente rodear los platillos con una tela metlica. Las piedras blandas se rompen segn planos que pasan por las aristas de las bases, formando un ngulo menor de 50 con la direccin de la presin, desprendindose prismas truncados. Las probetas cilndricas o prismticas se rompen por resbalamiento sobre un plano oblicuo, formando un ngulo aproximadamente de 45 con la direccin de los esfuerzos.

Si las muestras no son cubos perfectos, se recomienda calcular la resistencia a compresin simple equivalente, Rce mediante la expresin:

Donde:

Rc = resistencia a compresin simple obtenida en el ensayo. b = anchura de la probeta.h = altura de la probeta.

En el caso de rocas anistropas con planos de sedimentacin o esquistosidad, se deben hacer dos determinaciones de la resistencia a compresin simple, una en la direccin perpendicular a estos planos y otra en la direccin paralela a estos planos.

Resistencia a la compresin perpendicular y paralelamente a los planos de discontinuidad.

4. ENSAYO DE TRACCIN INDIRECTA POR EL MTODO BRASILERO

Existe un mtodo para determinar la resistencia a traccin indirecta (Ensayo brasileo) sobre probetas cilndricas, que tambin se puede usar para probetas cbicas o prismticas. En el caso de la probeta cilndrica se le somete a una fuerza de compresin aplicada en una banda estrecha y en toda su longitud. El resultado de la fuerza de traccin ortogonal resultante origina que la probeta rompa a traccin.

En la figura 2.8.1.5 pueden verse los dispositivos de ensayo para probetas cilndricas y prismticas. Las bandas de apoyo son de fibras prensadas de densidad > 900 3 Kg/m3 y dimensiones, ancho a = 10 mm., espesor t = 4 mm y una longitud superior a la lnea de contacto de la probeta. Las bandas de apoyo solo debern usarse una vez.

Durante el ensayo debe asegurarse que la probeta permanece centrada cuando comienza la carga y durante la aplicacin de esta el plato superior ha de estarparalelo con el inferior. Se selecciona un incremento de tensin constante dentro del rango, por ejemplo, de 0.04 a 0.06

La carga se aplica sin brusquedades y se incrementa continuamente, en la velocidad

La velocidad de carga requerida en la mquina de ensayo se calcula mediante la frmula:

Dnde:

R = Velocidad de incremento de carga, en newtons por segundo; L = Longitud de la probeta en milmetros (Figura);d = Dimensin de la seccin transversal de la probeta en milmetros;

s = Incremento de tensin, en megapascales por segundo (newtons por milmetro cuadrado por segundo).

Dispositivos de ensayo para probetas cilndricas y prismticas.

La resistencia a la traccin indirecta viene dada por la frmula:

Donde:

ct = Resistencia a traccin indirecta, en megapascales o newtons por milmetro cuadrado. F = Carga mxima, en newtons;L = Longitud de la lnea de contacto de la probeta, en milmetros;

d = Dimensin de la seccin transversal, en milmetros. Se muestra una disposicin general del ensayo de traccin indirecta y los detalles de la rotura.

Disposicin general del ensayo de traccin indirecta y detalles de la rotura.

5. ENSAYO DE FLEXIN

En el ensayo de flexin o flexo-traccin una probeta en forma de barra con seccin rectangular o circular es flexionada por la accin de un momento flector. En el punto de aplicacin de la carga la zona superior est sometida a compresin, mientras que la zona inferior est sometida a traccin (Figura 8a) (Coca y Rosique, 1992). Entre ambas, hay una capa que no experimenta compresin, traccin ni variacin de longitud; sta se denomina Capa neutra (Pisarenko et al., 1979). Debido a que durante la flexin una probeta est sometida tanto a esfuerzos de traccin como de compresin, la magnitud de la resistencia a flexin es mayor que la resistencia a traccin (Callister, 1995). La tensin mxima, o tensin a la rotura en este ensayo de flexin, se denomina resistencia a la flexin o mdulo de rotura, F. sta es una propiedad mecnica importante para los materiales ptreos. Por ejemplo, las especificaciones de la ASTM recogen que el mdulo de rotura mnima exigida para un granito y un mrmol calizo usado para edificacin son, respectivamente, 10,34 y 7 MPa. La medida de la resistencia a la flexin se puede obtener a partir de dos tipos de ensayos: tres puntos o carga concentrada, y cuatro puntos o momento constante. La distribucin de esfuerzos hacen que, en el ensayo de tres puntos, la seccin desfavorable para la rotura sea puntual (coincidiendo con el punto sobre el que se ejerce la carga), mientras que en el ensayo de cuatro puntos, la seccin desfavorable para la rotura es el intervalo comprendido entre los dos puntos de apoyo superiores. Si se trabajara con materiales homogneos, los resultados obtenidos seran reproducibles. Sin embargo, las rocas, debido a su naturaleza heterognea intrnseca, al sistema poroso, a las pequeas fi suras que se producen al trabajar el material (corte, pulido, etc.), hacen que la superficie sea muy heterognea, y con una alta variedad y nmero de concentradores de tensiones. Por ejemplo, una porosidad del 10 % puede disminuir la resistencia a la flexin en un 50 % (Callister, 1995). Debido a que el ensayo de tres puntos (carga concentrada) concentra la seccin desfavorable en un punto y el ensayo de cuatro puntos (momento constante) la concentra en una seccin lineal, los valores de la rotura a flexin con tres puntos son mayores y ms dispersos que los obtenidos con el ensayo de cuatro

puntos. As, cuanto ms lejos del punto de apoyo se produzca la fi sura en el ensayo de tres puntos, mayor ser la carga que se tendr que aplicar al material para que se produzca dicha rotura. Adems, la localizacin aleatoria (aunque siempre cercana al punto de apoyo) de la fisura produce una fuerte dispersin de los valores de rotura a flexin. La medida de la rotura a flexin con cuatro puntos es el ensayo ms idneo para obtener la resistencia a flexo-traccin en rocas. Sin embargo, si se quiere evaluar la resistencia de una roca que se va a utilizar como pavimento, es probable que el ensayo de flexin a tres puntos reproduzca mejor el comportamiento de la roca cuando sta est colocada.

Los requerimientos de la ASTM C880 incluyen las siguientes especificaciones de mquinas y preparacin de muestras:

I.La mquina o aparato de ensayo debe ser capaz de aplicar cargas a a compresin as como de flexin mediante un accesorio de flexin a 4 puntos. Este accesorio de incluir rodamientos para soportar los bloques asegurando que la cara es aplicada verticalmente sobre la muestra. La distancia entre los puntos de apoyo y los puntos de carga debe ser invariable con una tolerancia de +/- 0.05 pulgadas (1.27 mm)II.Las muestras deben ser serradas y lijadas con unas dimensiones de 4 x 1.25 x 15pulgadas (101.6 x 31.75 x 81 mm). Las caras perpendiculares a la aplicacin de la carga deben ser pulidas con abrasivo de grano fino, el resto de caras pueden acabarse a sierra con diente fino. Un mnimo de 5 probetas deben ser ensayadas para cada tipo de condicin de ensayoIII.La embergadura del soporte inferior de las muestras de ensayo ha de ser de 12.5pulgadas y la superior de 6.25 pulgadas.IV.Acondicionamiento: las muestras pueden ser ensayadas en seco o hmedo: V.Muestras secas: 48 horas a 140 4 Fahrenheit (60 +/- 2.2 Celsius)VI.Muestras hmedas deben ser inmersas en agua durante 48 horas a 72 4 Fahrenheit(22.2 +/- 2.2 Celsius)

6. ENSAYO DE CORTE DIRECTOEl ensayo de corte directo tiene como finalidad encontrar el valor del ngulo de friccin residual ( r) en testigos de roca que han sido previamente fracturados. Este ensayo se puede aplicar en rocas duras o blandas y en testigos de roca que contengan planos de falla o discontinuidades naturales o artificiales.

Es necesario distinguir dos conceptos: ngulo de friccin interna y ngulo de friccin residual. El ngulo de friccin interna acta mientras la roca no ha fallado mientras que el ngulo de friccin residual acta cuando se ha producido la falla.

Donde se calcula el esfuerzo normal y esfuerzo de corte de la siguiente manera

Donde:

Esfuerzo normalEsfuerzo de corteN: es la fuerza normal aplicada. F: fuerza horizontal aplicadaA: rea de la seccin transversal de la probeta

Conforme a como se van obteniendo los resultados se puede ir realizando la grfica del esfuerzos vs el desplazamiento para su posterior anlisis.

6.1. DESCRIPCION DE LA MUESTRA

Un molde especialmente diseado para que encaje en el equipo perfectamente y que ser utilizado para encapsular el testigo en una mezcla de concreto de secado rpido. Este molde consta de dos mitades que tienen la misma forma y dimensiones que la caja del equipo de ensayo.

6.2. PREPARACIN DE TESTIGOS

i.Se pueden emplear testigos cilndricos o bloques de roca de geometra regular.El testigo debe tener las dimensiones adecuadas para que pueda ser colocado en el molde. Los testigos no requieren de ningn tratamiento superficial ni estar sujetos a condiciones de paralelismo.ii.Seleccionar la discontinuidad o plano de falla a ser ensayado, luego preparar eltestigo cortndolo en dos partes de 40 a 60 mm de longitud a cada lado de la zona seleccionada. Luego unir las dos partes con cinta adhesiva de manera que se tenga un solo testigo nuevamente.iii. Se prepara una mezcla de arena, cemento y agua de secado rpido y resistencia media. La proporcin en volumen de arena-cemento es de 3 a 2 y se emplea 700 ml de agua para la preparacin de un molde.iv. Se coloca el sujetador de testigo sobre el molde y se coloca entre sus agarraderas el testigo teniendo cuidado que el plano cortante propuesto est alineado con la posicin del plano horizontal de aplicacin de la carga cortante y el eje de aplicacin de la carga normal. Se ajusta el sujetador de manera que el testigo no se mueva de la posicin deseada.v.Se cubre el interior del molde con una pelcula de grasa para facilitar remover el testigo despus del secado de la mezcla. Verter la mezcla en una mitad del.

vi. Se remueven los lados del molde y se arma la otra mitad. Tambin se retira el sujetador. Al igual que la otra parte la engrasamos y llenamos el molde con la cantidad suficiente de mezcla para que cuando se introduzca el testigo no sea necesario aumentar o retirar una cantidad considerable de mezcla ya que el acceso ser difcil. La mitad que contiene el testigo la volteamos y la colocamos apropiadamente sobre la mitad que acabamos de preparar luego ajustamos los tornillos del molde para asegurar el alineamiento requerido. Se aade o remueve pequeas cantidades de mezcla con una paleta a travs de la ranura. Dejar secar los moldes tres das como mnimo.vii. Luego se desmolda el testigo y se separan las dos partes cortando la cinta adhesiva, entonces el testigo estar listo para ser ensayado.

6.3. DESCRIPCION DE EQUIPO

6.3.1. MQUINA DE ENSAYO

Este equipo consiste de una caja partida diagonalmente. La mitad superior equipada con un pistn vertical para aplicar la fuerza normal y la mitad inferior equipada con un pistn horizontal para la aplicacin de una fuerza cortante. La caja est diseada para aceptar testigos de roca con dimensiones no mayores de 115 mm x 125 mm o si es un testigo cilndrico su dimetro debe ser no mayor de 102 mm y su longitud no mayor de120 mm.

La fuerza aplicada por el pisn vertical es transmitida por medio de una bomba hidrulica de operacin manual y es registrada en un medidor de fuerza con escala graduada en 0.25 KN y con capacidad de medir fuerzas hasta 11 KN. La fuerza aplicada por el pisn horizontal es transmitida por medio de una bomba hidrulica de operacin manual y es registrada en un medidor de fuerza con escala graduada en 0.1KN y con capacidad de medir fuerzas hasta 5.5 KN. Estas fuerzas debern estaralineadas con el centro del plano de corte.

6.3.2. MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTOS.

Un aditamento para medir el desplazamiento horizontal (direccin de aplicacin de la fuerza cortante) con escala graduada en 0.01 mm con un crculo de graduacin de 100 unidades con capacidad de medir hasta 25 mm.

6.4. DESCRIPCION DE ENSAYO

i.Se registra el dimetro o las dimensiones de la zona escogida para calcular el rea de deslizamiento.ii.Se hacen las conexiones hidrulicas de la manera como se ilustra en el esquema de la figura 5.iii. Se coloca el testigo (encapsulado en la mezcla) en la parte inferior de la caja y se coloca la parte superior de la caja sobre ella. Se hacen coincidir las partes cortadas en forma manual. Se empezar el ensayo aplicando una carga normal pequea para mantener la posicin.iv.Se fija el medidor de desplazamientos en la parte superior como se muestra enla figura 5 para lograr registrar los movimientos horizontales.v.Se aplica la carga normal requerida con la bomba manual, se registra y se mantiene constante, luego se aplica la carga cortante gradualmente. Se registran los desplazamientos horizontales y las cargas cortantes respectivas.vi.Al llegar al mximo valor de fuerza cortante se registra este valor y sudesplazamiento. Se sigue aplicando carga cortante hasta que sta se mantiene constante, entonces habremos hallado el valor de esfuerzo cortante residual.vii.Se repite este proceso incrementando la carga normal con una raznconstante. Volvemos a colocar el testigo en su posicin inicial, teniendo cuidado que el detrito producido por el corte no se pierda del plano de ensayo. Obtenemos en cada ensayo los valores correspondientes al esfuerzo cortante mximo y residual