¿QUE ES UN MACIZO ROCOSO? Y CLASIFICACION GEOMECANICA DE ROCAS

Resistencia del índice geológico:

En relación a la resistencia que tiene un macizo rocoso fracturado, este dependerá de las propiedades de los trozos o bloques de roca intacta y, también, de la libertad de éstos para deslizarse y girar bajo diferentes condiciones de esfuerzo. La libertad está o estará controlada por el perfil geométrico de los trozos o bloques de una roca intacta, igualmente por la condición de las superficies que separan los trozos o bloques. En cuanto a los trozos de roca que son angulosos, con caras definidas por superficies lisas y abruptas, estas producen un macizo rocoso mucho más idóneo que uno que contiene bloques completamente rodeados por material intemperizado o alterado.

Macizos rocosos en la mecánica de rocas:

La mecánica de rocas es una ciencia concerniente y dedicada al comportamiento mecánico de las rocas, de los macizos rocosos y a los campos de fuerza de su ambiente físico. Aplicada a la ingeniería geológica, ingeniería civil, de minas y la ingeniería petrolera.

Se ocupa de realizar estudios tanto teóricos, como, prácticos. Su objetivo consiste en describir las propiedades mecánicas existentes en los materiales rocosos para permitir así, poder conocer y comprender el comportamiento de estos materiales, así como, los diferentes grados de resistencia y propiedades mecánicas del mismo; las propiedades elásticas de la roca, la predicción de la presión de los poros, la determinación de la magnitud y la dirección de los esfuerzos in-situ y la distribución de la presión de poro o arcillas de la zona que se estudia. 

La utilización o aplicación en la mecánica de rocas: Tiene una gran variedad de aplicaciones, como; en ingeniería civil, para la construcción de edificaciones tales como edificios, puentes, carreteras o tuneles que deben construirse en terrenos rocosos, por lo que se deberán estudiar para determinar su calidad y resistencia de las rocas.

Un problema particularmente común en la mecánica de rocas, es el evaluar el efecto que se produce en la interacción de los materiales con diferentes resistencias y rigideces. Este tipo de interacción es de gran ayuda e importancia en la mecánica de rocas, puesto que se debe evaluar el efecto de la presencia de las rocas intactas y de las discontinuidades.

En los casos donde las discontinuidades se presentan de manera no persistente, hay un gran número de parámetros que influyen en la resistencia y deformabilidad del macizo rocoso, por lo que no se ha conseguido deducir una relación adecuada para poder predecir el comportamiento del macizo, y, además, hay parámetros con muy poca o casi nula documentación que agregan gran incertidumbre o confusión al problema. Por esto, el trabajo que conlleva la mecánica de rocas busca evaluar el efecto de las propiedades resistentes de las estructuras en su dicha resistencia, ductilidad y modo de falla de probetas con fracturas no persistentes.

Existen estudios experimentales sobre este tema, de los cuales podemos explicar un poco sobre cómo se llevó a cabo; desarrollándose materiales modelo para representar las propiedades de una roca a escala de laboratorio, generándose estructuras reproducibles con propiedades conocidas y realizando una serie de ensayos biaxiales mediante los cuales se estudia el efecto de las propiedades resistentes en la resistencia, ductilidad y modo de falla del conjunto.

Durante este tipo de investigación se logra generar materiales que representen el comportamiento de un material rocoso, con una conducta frágil y con propiedades adimensionales en un rango correcto para representar materiales rocosos. También, se puede generar algunos tipos de estructuras reproducibles cerradas, de las cuales se selecciona sólo una para ensayos biaxiales, además de estructuras completamente abiertas.

A través de los ensayos biaxiales se puede comparar, en primer lugar, la resistencia de un modo de falla plano calculado de forma teórica (mediante la aplicación del criterio de Jennings) con los resultados prácticos-experimentales y mediante este procedimiento se logra comprobar que la resistencia propuesta en teória se aproxima bien a la resistencia experimental en casos que las estructuras tienen una orientación parecida a la de la tensión principal mayor, en cambio sub-estiman la resistencia entre un 30 y un 40 % en los casos que la orientación de las estructuras están en inclinación de 45º con respecto a la tensión principal mayor. Además, con la ejecución de estos ensayos, se determina que las propiedades resistentes de las estructuras afectan el modo de una falla, incluso más que en la geometría y que en la tensión principal secundaria.

Una falla por rotación estaría asociada a una resistencia muy baja, grandes deformaciones y resistencia residual muy alta en comparación a su resistencia de falla. En cambio, una falla plana estaría asociada a resistencias altas, pero con baja ductilidad y baja resistencia residual.

Excavilidad de un macizo rocoso: Dentro de las consideraciones geomecánicas se debe tomar en cuenta que cuando un macizo requiere ser excavado, se busca descubrir la facilidad y calidad del mismo para la elección de un método de excavación, para esto se consideran cálculos previos de los parámetros de rotura en base principalmente a la compresión de la roca intacta y el espacimiento de las discontinuidades del macizo rocoso.

Al excavar un macizo rocoso o construir estructuras sobre la matriz rocosa se modifican las condiciones iniciales del medio rocoso, el cual corresponde a cambios deformándose y/o rompiéndose.

La excavación mecánica de rocas presenta muchas ventajas en comparación con otros sistemas de excavación, que permiten que su desarrollo vaya en incremento, existen diversos métodos mecánicos de excavación, como; picas de fricción, cortadores, entre otros. Que servirán mejor según el análisis de las relaciones básicas de fundamento y ejecución de la rotura de las rocas.