Problemas Mecnica de rocas

25 kN/m25 kN/m23 kN/m23 kN/m2xxDeterminar magnitud, direccin y sentido dePlanos principalesEsfuerzos actuantes sobre los planos principalesEsfuerzos sobre el plano x-xEsfuerzos sobre los planos de cortantes mximo y mnimo

, Ton/m2, Ton/m2= 3 + 0.57La siguiente expresin representa el criterio Mohr-Coulomb para una rocaDeterminarParmetros de resistenciaEsfuerzos principales correspondientes al crculo de falla que es tangente a la envolvente en F.Si el dibujo corresponde a los resultados de una prueba de corte directo, dibuje el plano de falla y ubique sobre el mismo los esfuerzos de falla sobre el plano de falla5F

3. Una muestra de arcillolita que registra Gs= 2.78 y dimensiones de 5x5x3 cm fue ensayado en CD. Si la relacin e vs para dicho material est regido por la expresin Tan = 0.6/e. Los esfuerzos normal y cortante a falla son 1600KPa y 1100 KPa. Cul fue el peso de la muestra ensayada. Cul es el valor de la resistencia a la traccin de la roca4. En prueba de corte directo practicada a una muestra de lutita que tiene =25 y una resistencia a la compresin inconfinada de 600 KPa, el espcimen es sometido a un esfuerzo normal de 800KPa. Determinar el esfuerzo cortante que ocasiona la falla5. Cuatro muestras circulares de caliza con 5 cm de dimetro y 3cm de espesor fueron ensayadas en CD, con los siguientes datos de prueba:Establecer a) Parmetros de resistencia b) Planos principales para la muestra 2 c) Magnitud, direccin y sentido de los esfuerzos principales

Prueba NoFuerza normal, NFuerza cortante, N127101200241001700348002100454002450

6. Una muestra de lodolita NC ensayada en prueba triaxial drenada revel los siguientes resultados3= 1120 kPad= 1750 kPaa) Determinar el ngulo del plano de falla (formado entre la SF y el plano principal mayor)b) Determinar los esfuerzos actuantes sobre el plano de fallac) Calcular el esfuerzo normal efectivo sobre el plano de esfuerzo cortante mximo

7. Se construye un tnel vial en un macizo rocoso grantico, con 1200kg/cm2 de resistencia a la compresin inconfinada, moderadamente fracturado, con 3 familias de diaclasas que forman un sistema de boques cbicos bien interconectados que exhiben superficie relativamente en buen estado, estando las prominentes ligeramente alteradas, buzando 16 en promedio y espaciadas entre s 35cm. El eje del tnel se proyecta normal a la orientacin de las diaclasas y se avanza a favor del buzamiento. Fue aforado en las diaclasas un caudal de 150 gal/min.

PROBLEMA 8.Un macizo tiene un valor de gravedad especfica de 2.64. Una muestra de 125 cc de dicho material rocoso pes 300 g en estado hmedo y 250g en condicin seca. El levantamiento de informacin in situ revel:Sustancia de roca granular, de naturaleza cuarzosa, de forma subangular, de tamao medio a grueso, de cementacin media a alta y de color habano.Presencia de dos planos de discontinuidad normales entre si y ortogonales con el plano de sedimentacin.Registro de algunos fsiles y sistema de capas paralelas ligeramente flexadas de espesor variable entre 0.5 m y 2m. El plano de estratificacin tiene como orientacin 227/18Pruebas de resistencia in situ con Martillo Schmidt tomadas sobre paredes verticales del macizo dieron como resultado: El coeficiente volumtrico de juntas (medidos en unidades de longitud de 10m) result ser igual a X (siendo X la suma de los dgitos del nmero de la cdula). Anlisis del material de relleno presente entre discontinuidades indica que el 100% pas el tamiz No.4 y el 15% fue retenido en el tamiz 200. La fraccin fina mostr LL=41% LP= 27% LC=14%

SE DEBE ESTABLECERTipo de roca segn su composicin y origenValores del Grado de saturacin, de la porosidad del material y del peso unitario en condicin seca, hmeda y saturada.Orientacin en notacin normal del plano de estratificacinValor de la resistencia a la compresin inconfinada (RCI) del material en trminos del nmero de rebotes con martillo Schmidt (asumir factor de ajuste o correccin igual a la unidad). A qu valor de ndice de carga puntual corresponde la RCI.Descripcin del macizo rocoso segn los criterios de Deere y de TerzaghiDeterminar la naturaleza del relleno existente en las discontinuidades. Describir dicho suelo.Asumiendo homogeneidad litolgica, (despreciando el relleno existente), determinar los esfuerzos efectivos (normal y tangencial al plano de estratificacin) actuantes sobre el techo de una galera de 10m de ancho por 7m de altura, si la cota clave queda localizada a 100m de profundidad bajo el nivel de tierra. Asuma que el Nivel fretico fue registrado a "Z" m bajo el nivel del terreno. Siendo Z= la suma de los cuatro ltimos nmeros de la cdula de ciudadanaSi sobre el piso de la galera se aplicara una carga de 100 Ton/m2 qu profundidad alcanzar el nivel de esfuerzos inducidos nulos producido por la carga aplicada.

Problemas: Determinacin de propiedades ndices [relaciones gravimtricas-volumtricas]

P9: Determinar la gravedad especfica de un bloque de arenisca con dimensiones de 75 cm x 70 cm x 35 cm registra una masa de 850 Kg.

P10: Calcular la densidad, en g/cc, de una muestra de chert cuyo peso unitario es de 27 KN/m3

P11: Una muestra cilndrica de arcillolita con Gs = 2.55, presenta 5cm de dimetro, 12cm de longitud y pesa en condicin hmeda 250 g. Despus de secada al horno, a 105C durante 24 horas, la muestra rocosa pesa 220g. Determinar el contenido de humedad, el peso unitario seco y la porosidad del material.

P12: Una muestra de granito tiene un volumen de 0.85m3 y una masa de 1650 Kg. Mediante un proceso de conminucin de la muestra y luego de compactacin a altos niveles de energa se logra cerrar todos los poros y reducir el volumen de la muestra a 0.6 m3. Determinar: a) La porosidad original de la muestra y la densidad slida, asumiendo que este parmetro para los granos minerales no se altera por el proceso de conminucin.

P13. Dos canteras de arenisca, A y B, de igual valor de gravedad especfica, son analizadas como zonas de prstamo para extraer material ptreo para fabricar concretos. Si la arenisca A tiene una porosidad igual a 0.4 y la arenisca B tiene una relacin de vacos igual a 0.4., cul de las dos canteras requerir mayor esfuerzo mecnico para extraer el material del sitio y cul presenta mejores caractersticas como agregado.

P14. Una muestra de suelo arcillo limosa hmeda obtenida por machaqueo de bloques de lodolitas registra una masa de 126 kg. Ensayada la muestra de suelo en el laboratorio se obtuvo: una densidad total de 2.1 g/cc, Gs=2.7 y un contenido de humedad de 15%. Determine la densidad seca, la porosidad, la relacin de vacos y el grado de saturacin.

P15: Una lutita con porosidad del 40% est compuesta por 32% de clorita (Gs=2.8) y 68% de pirita (Gs=5.5). Determine la densidad bulk de la lutita.

P16 La composicin de una muestra cbica de roca arenisca de 5 cm de arista consiste de 59% de cuarzo, 28% de feldespatos, 10% de moscovita y 3% de limonita. La muestra pes en estado hmedo 260 g y despus de secado al horno (110 C, en 24 horas) pes 249 g.

Se pide: a partir de la composicin mineralgica, investigar el valor de la gravedad especfica de cada componente y obtener el valor de dicha propiedad para la roca arenisca que los integra.Obtener, para la muestra de arenisca, el valor de sus pesos unitarios en condicin seca y hmeda.Si el flete por tonelada de dicha arenisca en condicin seca es de $60.000. Cunto cuesta transportarla en condicin hmeda, si por cada 1% de humedad se debe pagar $5000 adicional.Definir si la arenisca aqu analizada cumple o no la condicin establecida por un constructor de utilizar como piedra de enchape arenisca cuya porosidad sea menor o igual al 25%. Cul es la relacin de vacos correspondiente a la porosidad de la roca

P17

El relleno de una discontinuidad clasificada como "abierta" presenta las siguientes caractersticas granulomtricas:La fraccin fina registr LL=61% y LP=27%. Una muestra de 72 cm3 del suelo de relleno pes en estado hmedo 105 gr, y en estado seco, 87 gr. La gravedad especfica asociada al geomaterial del relleno es de 2,64.Se pide:Conceptuar si es posible la existencia (segn textura) del suelo descrito en la abertura de la discontinuidad.Clasificar y describir el relleno segn el sistema unificado de clasificacin de suelos.Describir la consistencia, plasticidad, compresibilidad y expansividad de la fraccin fina.Dibuje el diagrama de fases y represente en l, los distintos valores de peso y volmen.

Tamiz No.4104060100200FondoPeso retenido503773408248120

P18

El informe dado por un gelogo sobre un macizo rocoso describe una de las familias de diaclasas presentes en un macizo rocoso, as:Longitud de la diaclasa: 17mPerfil de rugosidad: VIIIAbertura: parcialmente abiertaTipo de relleno: granular fino friccionante, con reaccin al sacudimiento.Meteorizacin de las paredes de la discontinuidad: decoloradas, resistencia diferencial , zonas oxidadas

De acuerdo con Bieniawski, asigne un valor al factor D de clasificacin del sistema RMS pertinente a las condiciones fsicas de la diaclasa. Guese por el archivo "Compilacin de conceptos y tablas de Mecnica de Rocas segn consulta de diferentes fuentes", el cual es base para las fichas de lectura e interpretacin en campo.

P19 El levantamiento de datos estructurales en campo, identific en el macizo rocoso evaluado tres (3) familias de juntas y algunas juntas al azar, contadas a lo largo de longitudes de 5 y 10 m, perpendiculares a la lnea de muestreo, as: 6/10; 24/10; 5/5; 3/10; 4/5; 7/10.

Se pide:

El tipo de macizo segn el nmero de familias de discontinuidades observadasDeterminar el tamao del bloqueEncontrar el RQD equivalente al coeficiente volumtrico de juntasSi la velocidad de onda ultrasnica medida en laboratorio sobre ncleos de roca es de 2650 m/s., cul es la velocidad de ondas ssmicas en campo.

P20Si cada familia domina, respectivamente en las zonas A (Familia I), B (Familia II) y C (Familia III).Concepte:En cul de las tres zonas existirn bloques ms grandes.En cul de las tres zonas se requerir mayor rigurosidad en la entibacin para garantizar la estabilidad de un tnel que cruza las tres zonas.En cul de las zonas debe esperarse mayor permeabilidadEn qu zona se requerir menor uso de explosivo.

Propiedad

FamiliaPersistencia o longitudAberturaGrado de asperidadTipo de rellenoGrado de alteracin planos de contactoFamilia 1BajaParcialmente abiertaIFino friccionanteModeradoFamilia 2AltaCerradaIVFino cohesivoLigeroFamilia 3Muy bajaAbiertaVIIFino cohesivoAlto

P21Si el relleno presente en una discontinuidad es descrito como fino cohesivo, expansivo, plstico y compresible. De qu geomaterial se est hablando. De qu orden debe ser el tamao mximo de las partculasCul es el smbolo que le corresponde en el sistema unificado de clasificacin de suelos.De qu orden deben ser los siguientes parmetros: IP, LL, LC, wnReacciona este material al sacudimiento?.

12

3

4

52040

8

18

68

88

100

132Espaciamiento entre fracturas: 8 cm

Coeficiente volumtrico de juntas: 22.7

PROBLEMA 1: Dados los datos ilustrados a continuacin, determinarDescripcin del macizo rocoso, basada en la informacin suministrada y en los criterios de Deere, y Terzaghi.La presin geosttica efectiva en la cota clave del tnelLa carga de diseo del capiz El valor del empuje de tierra necesario para disear las palancas

EstratoNo.MaterialGsn%w%Relacin de Poisson1Arcillolita2.750180.452Arenisca 2.64070.353Arcillolita2,653350.304Arenisca2.87240.255Arcillolita2.75-250.20