Una metodología reciente para determinar la resistencia al corte en macizos rocosos

Roberto Ucar Navarro

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Mining and Rock Mechanics

ABSTRACT: En la presente trabajo se ha desarrollado una expresión analítica que permite hallar la resistencia al corte en macizos rocosos y en materiales de rotura frágil como el concreto en función de los de los esfuerzos principales 1 y 3. A través de este un nuevo criterio empírico de rotura bidimensional se ha determinado la envolvente de falla al resolver la ecuación diferencial lineal de primer orden. Para facilitar los cálculos la relación entre los esfuerzos principales 1 y 3 en el instante de la rotura se ha expresado en forma adimensional. El cálculo analítico de la envolvente o curva de resistencia intrínseca se ha obtenido considerando como punto de partida que se conoce la magnitud del esfuerzo normal n1, el cual corresponde a la solución de la ecuación diferencial. Posteriormente, utilizando la técnica de iteración con el objeto que la función (n,normal n se halla la resistencia al corte . Cabe destacar, que esta representación analítica de la curva intrínseca ayudará sin lugar a dudas a desarrollar nuevos métodos de cálculo en lo concerniente a la estabilidad de taludes y obras subterráneas, en el diseño del soporte en macizos rocosos mediante anclajes, en la estimación de la resistencia por el fuste en roca de calidad pobre siendo el tipo de fundación por medio de pilotes, así como la carga de hundimiento de una fundación en terrenos diaclasados, y en otras innumerables aplicaciones dentro del campo de la geotecnia. Por otra parte, debe indicarse que excelentes resultados se han obtenido empleando este nuevo criterio de rotura al determinar la resistencia al corte del concreto en función de los parámetros K1 y K2 a través de pruebas de laboratorio en probetas sometidas a tracción , compresión uniaxial y triaxial , esta última para la condición en la cual 2 = 3. 1 INTRODUCCION En los últimos años una extensa investigación se ha realizado en el campo de la ingeniería geotécnica con el objeto de poder determinar con mayor precisión la resistencia al corte de la roca tanto en la condición sana como fracturada. Todo esto ha generado como resultado la publicación de una gran cantidad de estudios para definir un criterio tanto del punto de vista teórico como experimental que permita predecir la rotura del macizo rocoso, desde que en 1773 Coulomb postulara la primera hipótesis de falla. La causa fundamental de que ninguno de los criterios existentes haya tenido una utilización universal radica en el hecho de que son muchos los parámetros que gobiernan el proceso de rotura de la roca, factores estos que dependen tanto del propio macizo rocoso como del estado tensional. Cabe destacar que en las últimas décadas se han desarrollado diferentes criterios empíricos, los cuales aunque no poseen el esperado fundamento científico, ofrecen la gran ventaja de acercarse a la realidad del fenómeno físico. Por otra parte, el gran reto se fundamenta en llevar a cabo investigaciones que permitan obtener la resistencia de la roca en la condición fracturada y meteorizada; tarea esta nada fácil por lo complejo del problema. También otro aspecto a señalar son las importantes contribuciones realizadas por Bieniaswki (1989), Barton (2002), Hoek y Brown (1989) y Ramamurthy (1986) entre otros destacados investigadores, al avanzar con paso firme y aproximarse a los valores reales de la resistencia de la roca en función del grado y las características de la fracturación, tamaño de los bloques, abertura, relleno y alteración de las discontinuidades. Otra valiosa contribución, ha sido la de Yu (2003) a través de su excelentjunto con el de los siguientes autores: Por supuesto, el objetivo final de este apasionante tema concerniente con la resistencia de macizos rocosos , es desarrollar a través de futuras investigaciones junto con las ya existentes, un criterio práctico y efectivo de rotura en tres dimensiones , por cuanta hay evidencias que demuestran que el resistencia de la roca. 2 DESARROLLO MATEMATICO CURVA DE RESISTENCIA INTRINSECA Utilizando las ecuaciones de equilibrio en un estado bidimensional y mediante la Figura (1) se sabe que: (1)

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