conceptos basicos de tuneleria

CURSO METODOS DE EXCAVACION

DE TUNELES

Ing. VICTOR TOLENTINO YPARRAGUIRRE Msc.

CONCEPTOS BASICOS PARA

TUNELERIA

TECTONICA DE PLACAS.avi

RECOMENDACIÓN IMPORTANTE

Asegúrate de que los parámetros de la

clasificación son cuantitativos (están medidos

no solo descritos), adecuados, provienen de

ensayos normalizados, pertenecen a cada

región estructural geológica, se basan en

sondeos, galerías de exploración y cartografía

geológica de superficie, además de en sísmica

de refracción que permita interpolar entre el

inevitablemente escaso número de sondeos.

BIENIAWSKI, 2011

DEFINICION DE TUNELES • Cuando las excavaciones subterráneas son desarrolladas de manera

artesanal, se conceptúa a la excavación como el “SOCAVON”, que es

una labor efectuada con la mínima sección posible de excavación, para

permitir el tránsito del hombre o de acémilas para realizar la extracción

del material desde el frontón hasta la superficie.

• Cuando las excavaciones se ejecutan controlando la sección de

excavación, de manera que se disturbe lo menos posible la roca

circundante considerando la vida útil que se debe dar a la roca, es

cuando aparece el concepto de “TUNEL”, que abarca, globalmente, al

proceso de excavación, control de la periferia, sostenimiento,

revestimiento y consolidación de la excavación.

• El éxito de una correcta y económica obra de tunelería dependerá de la

buena combinación que se efectúe entre estos factores.

“UN TUNEL NO ES UN AGUJERO MAS EN LA TIERRA. EN

TERMINOS ESTRICTAMENTE PRACTICOS SE TRATA SE UNA

OBRA DE INGENIERIA EXTRAORDINARIAMENTE SOFISTICADA Y

NUNCA FUE SENCILLA NI SEGURA”

Nordlund, “Muerte en el Túnel”

HISTORIA DE TUNELES

ESQUEMA DE LA EXPLOTACION PRIMITIVA DEL SILEX. SPINNES

BELGICA (TOMADA DE JUNCA, 1990)

ESQUEMA DEL SISTEMA DE EXTRACCION MEDIANTE EL

FUEGO (TOMADA DE JUNCA, 1990)

PICO DE ASTA

DE CIERVO

HISTORIA DE TUNELES

KAPADOCIA

HISTORIA DE TUNELES Grabado de De re

metallica, 1956

HISTORIA DE TUNELES

EXCAVACION DE TUNELES EN EL SIGLO IX

HISTORIA DE TUNELES

BARRENADORA SOMMEILLER (GRABADO

DE MADERA, 1863) TOMADO DE KOVARI &

FECHTING, 2000)

BARRENADORA

BURLEIGH (1870) West,

1988

HISTORIA DE TUNELES

EXCAVACION DE TUNELES EN EL SIGLO XIX

HISTORIA DE TUNELES

EXCAVACION DE TUNELES EN EL PERU 1835

TIPOLOGIA DE TUNELES

TIPO HERRADURA

(HIDRAULICO/VIAL)

CIRCULARES

DOS NIVELES


TIPO DOBLE CIRCULO – VIALIDAD E HIDRAULICO


TIPO HERRADURA – HIDRAULICO


TIPO CIRCULAR – VIALIDAD E HIDRAULICO


TIPO DOBLE CIRCULO TIPO BOCA – VIALIDAD


TIPO HERRADURA CONCAVA – HIDRAULICO


TIPO TRAPEZOIDAL - MINERIA

CONCEPTOS DE FORMACION

DE ROCAS PARA TUNELERIA

ESTRUCTURA INTERNA DE LA

TIERRA

LA INVESTIGACIÓN DEL INTERIOR DE LA TIERRA,

LA DETERMINACIÓN DE SU ESTRUCTURA Y

PROBABLE COMPOSICIÓN QUÍMICA, SE REALIZA

EN BASE A LA INTERPRETACIÓN DE DATOS

INDIRECTOS OBTENIDOS POR MÉTODOS

GEOFÍSICOS.

DEPENDIENDO DE LA VARIABLE OBTENIDA PARA

REALIZAR EL ESTUDIO SE PUEDEN EMPLEAR

DISTINTOS MÉTODOS. LOS MÁS EMPLEADOS POR

EL TIPO Y VALOR DE LA INFORMACIÓN QUE

SUMINISTRAN SOBRE LA CONSTITUCIÓN DEL

INTERIOR DE LA TIERRA, SON LOS SISMICOS,

GRAVIMÉTRICOS Y MAGNÉTICOS.

CÓMO SE ESTUDIÓ

METODOS DE INVESTIGACION

• Sísmicos

Permite

obtener datos

de todo el

interior de la

Tierra, ya que

las ondas

sísmicas, de

las que obtiene

su información,

la atraviesan en

su totalidad.

• Magnéticos

Estudia el valor del magnetismo en distintas zonas. Éste indica cuáles son las rocas que hay, ya que unas rocas tienen un elevado magnetismo (alto contenido en hierro), mientras que otras lo presentan muy bajo o nulo

• Gravimétricos

Mediciones

del valor de la

gravedad en

distintas

zonas de la

Tierra

permiten

deducir las

densidades

de las rocas

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN

DE LAS ONDAS P Y S, A DISTINTAS

PROFUNDIDADES EN EL INTERIOR DE LA TIERRA

La discontinuidad de Mohorovicic se acusa por una inflexión de las curvas.

Separa la Corteza del Manto, y, por tanto, responde al cambio de composición

que se produce entre ambas capas.

La discontinuidad de Gutenberg se acusa en las ondas P por un brusco

descenso de velocidad, y en las ondas S por la interrupción total, ya que no se

propagan e el núcleo. Separa el Manto del Núcleo y, a la vez, la Mesosfera de

la Endosfera. Esta discontinuidad es el reflejo de los importantes cambios de

composición y estado físico que se producen entre dichas capas.

Otras discontinuidades de menor cuantía se aprecian a profundidades de 700 y

5.150 km en el interior del manto y del núcleo.

La discontinuidad de Wiechert es el límite entre la endosfera externa y la

interna y correspone a un importante cambio en el estado físico de estas

capas.

http://www.xtec.es/~amarrero/tierra1.html

http://www.xtec.es/~amarrero/tierra.html









ESTRUCTURAS DE LA TIERRA

La Tierra está estructurada de la siguiente forma: •Estructura química o estática: estructura interna de la Tierra atendiendo a los cambios de composición química que experimentan sus componentes. •Estructura mecánica o dinámica: muestran la estructura interna de acuerdo con los cambios de estado físico que experimentan sus constituyentes.

Estructura

química

Estructura

dinámica

•Corteza

•Manto

•Núcleo

•Litosfera

•Astenosfera

•Mesosfera

•Endosfera










ESTRUCTURA QUIMICA

Comparación entre las distintas capas definidas a

partir de la composición química y comportamiento

mecánico de las rocas

ORIGEN DEL MAGMA

HIPÓTESIS DEL MAGMA PRIMARIO

Magma primario y fusión de rocas del manto superior y la corteza

• Aumento de temperatura

• Disminución de la presión

• Importancia de los volátiles

DESPLAZAMIENTO DEL MAGMA

P, T, V

TECTONICA DE PLACAS.avi

COMPOSICIÓN DEL MAGMA

• Principales elementos: O, Si, Al, Ca, Na, K, Fe. Mg.

• Volátiles 15 % en peso del total

• H2O y CO2, 90 % de volátiles

TIPOS DE MAGMA

• Basáltico

(Si = 50 % , 900 – 1200°C, Prx, Anf)

< Densidad que las peridotitas=>Diapiros

- Toelíticos (+ Si, Zona de rifts, 30 Km.)

- Alcalinos (<Si, + Na – K, Zona interplacas, 80 Km)

• Silíceo

(Si = 70 %, < 800°C, Zonas de subducción)

• Andesítico: Borde de convergencias CO-CO, CC-CO (Anf, Bio, Plg)

- Riolítico: en CC, forman batolitos gr, (Qz, Feld Na-K)

EVOLUCIÓN DEL MAGMA

LA DIFERENCIACIÓN MAGMÁTICA Serie de Bowen - Sedimentación Cristalina - Convección composicional

-

EVOLUCIÓN DEL MAGMA

LA ASIMILACIÓN (FUSIÓN Y ASIMILACIÓN DE LA ROCA CAJA)

Mezcla y recarga de cámaras magmáticas

VOLCANISMO

Cuando un magma, originado en el interior de la litosfera, se pone en comunicación con la superficie a través de una zona de fractura, asciende por las grietas hasta la superficie terrestre, y se solidifica en las inmediaciones del punto de emisión, originando por su acumulación un volcán. Un magma es una mezcla de material fundido, a temperaturas que oscilan entre los 700 y 1.200 oC, predominantemente de composición silicatada, con gases disueltos y pequeñas cantidades de materiales sólidos (cristales y fragmentos de rocas). El magma es, por tanto, un material fundido que procede del manto superior, donde coexisten una fase sólida, una líquida y una gaseosa disuelta. Se forman en zonas profundas donde las condiciones de presión y temperatura permiten la fusión parcial de las rocas. Normalmente esto ocurre en el manto superior y corteza inferior, a unas profundidades que oscilan entre 30 y 200 km.




VOLCAN

PARTES

VOLCAN

MATERIALES

MOVILIDAD DEL MAGMA

La fluidez o viscosidad de un magma depende de su composición química y, en particular, de la cantidad de óxido de silicio. La mayor o menor movilidad del magma depende de:

•Presión - Temperatura - Composición del mismo

más caliente = más fluido

más comprimido = magma menos fluido

rico en gas disuelto = mayor presión interna= menor viscosidad

mayor concentración = más viscoso

A igualdad de presión,la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura:

A igualdad de temperatura,la viscosidad aumenta al aumentar la presión

A igualdad de presión y temperatura, la viscosidad viene regulada por la concentración de compuestos volátiles

A presión y temperatura iguales, además de los gases, influye la concentración de Si y Al

PRODUCTOS VOLCANICOS

El magma, sin los gases, cuando es capaz de fluir por la superficie terrestre, recibe el nombre de lava. La masa de lava que corre como un río incandescente, siguiendo la pendiente del terreno, se denomina colada, y puede alcanzar a veces decenas de kilómetros, dependiendo de su viscosidad.

Durante las fases de calma de emisiones de lava, la actividad magmática continúa de forma menos espectacular. Entonces tienen lugar emisiones de gases por las grietas, formándose así las fumarolas.

La erupción volcánica proyecta en el aire materiales fragmentarios, formados por la solidificación de partículas de lava. Los productos volcánicos pueden ser de tres tipos:

1. Productos gaseosos 2. Productos líquidos 3. Productos sólidos o piroclastos

PRODUCTOS VOLCANICOS

PRODUCTOS

GASEOSOS

•Dióxido de carbono

•Vapor de agua

•En menor proporción: •Ácido sulfúrico

•Monóxido de carbono

Metano

Son fragmentos de lava que solidifican prematuramente y tapan el cráter o la chimenea.Estos fragmentos son expulsados a la atmósfera de forma explosiva a causa de la acumulación de gases. Según su medida se pueden clasificar en:

Cenizas o polvo volcánico Lapilli (2 – 64 mm) Bloques (cm a pocos mts) Bombas (forma redondeada)

PRODUCTOS

SÓLIDOS O

PIROCLASTOS

PRODUCTOS

LIQUIDOS

Se limitan a la lava, que es el magma liberado de gases. Según la naturaleza de la lava, las erupciones pueden ser más o menos violentas. Cuanto más ácida sea, es decir, cuanta mayor proporción de óxido de silicio contenga, más violenta será la erupción

TIPOS DE MAGMAS

• Ricos en sílice

• Son muy viscosos

• Tienden a solidificarse en las inmediaciones del cráter o incluso en la misma chimenea volcánica, taponándola e impidiendo la salida de nuevas masas de lava

• Los gases que se desprenden del magma se acumulan en el interior del volcán, y adquieren presiones tan grandes, que llegan a provocar verdaderas explosiones, pulverizando buena parte del edificio volcánico

• Pobres en sílice

• Son mucho más fluidos

• Sus lavas tienden a fluir libremente por los cráteres y se desparraman por las laderas

• Los gases se desprenden con facilidad, sin provocar explosiones de importancia

MAGMAS ACIDOS MAGMAS BASICOS

TIPOS DE ERUPCIONES

VULCANIANO O

ERUPCION

EXPLOSIVA

EXTROMBOLIANO O

ERUPCION MIXTA

PELEANO O

ERUPCION

EXTRUSIVA

HAWAIANO O

ERUPCION

EFUSIVA

KRAKATOANO DE CIENO

FISURALES

FORMACION DE MAGMAS

Las rocas magmáticas constituyen alrededor del 80% de

todas las rocas de la corteza terrestre. Su formación, como se

ha dicho, se debe a la solidificación de los magmas (masas

fundidas), transformados por efecto de la temperatura y la

presión. Las temperaturas de los magmas oscilan entre los

600º C., y los 1.300º C., dependiendo de que sean más o

menos ácidos o básicos.

El punto de fusión de las rocas endógenas está influido por el

nivel de presión a que están sometidas. Cuando la presión es

muy alta aumenta también el punto de fusión, lo que significa

que una elevada temperatura puede no ser suficiente para

alcanzar la formación del magma, manteniéndose las masas

rocosas en estado sólido. Si por motivos tectónicos se

produjese una disminución de la presión (fallas o pliegues),

disminuiría el punto de fusión y la roca fundiría

convirtiéndose en una materia magmática.

TEXTURA MAGMATICA

La textura del magma, es decir, el conjunto de relaciones entre todos los

componentes de una roca, depende de varios factores, tales como

composición, profundidad y velocidad de enfriamiento.

Se define como textura granítica o granuda, la que presentan las rocas

compuestas por pequeños cristales granulares y regulares, con una clara

diferenciación de los minerales que contienen. Se da cuando el enfriamiento

del magma transcurre lentamente por efecto de la gran profundidad en que se

encuentran, lo que supone una cristalización uniforme de los minerales

(cristales con tamaño similar). Es típica de las rocas plutónicas.

Una textura parecida a la granuda es la aplítica o microlítica. En ella se

presentan pequeños cristales por efecto de un enfriamiento más rápido. Es

típica de las rocas filonianas.

Se define como textura vítrea (que recuerda al vidrio) cuando los cristales no

llegan a formarse por efecto de un enfriamiento extremadamente rápido y

violento. Esta textura es típica de ciertas rocas volcánicas.

Si los cristales están cementados por vidrio, se dice entonces que poseen una

textura microgranítica o porfídica. Pueden surgir en rocas filonianas o

volcánicas.

La pegmatítica está formada tanto por cristales pequeños como muy grandes

(tras una recristalización de los pequeños). Es típica de las rocas filonianas.

COMPOSICION MAGMATICA En base a su composición, en los magmas se distinguen tres fases:

líquida, sólida y gaseosa.

La fase líquida depende de la proporción en silicatos de los magmas. Los

silicatos son el grupo más rico en especies. Constituyen los

componentes más importantes de las rocas y minerales, y por tanto de la

corteza terrestre (incluyendo el cuarzo, integran el 95 %). Excepto los

alcalinos, no son solubles, y muchos de ellos, salvo el fluorhídrico, son

inatacables por los ácidos. Los silicatos más importantes son los de

sodio y potasio (vidrios solubles), de magnesio (talco), de calcio

(componente del vidrio y del cristal) y de aluminio (caolín o arcilla). El

contenido en silicatos de los magmas tiene que ver directamente con su

nivel de viscosidad o fluidez.

La fase sólida de un magma es aquélla en que éste es pobre en dióxido

de silicio (magmas básicos). En esta fase, el punto de fusión es superior

al de la fase líquida debido a que los magmas contienen cristales en

suspensión que no han fundido.

En la fase gaseosa de un magma se distingue un contenido en

componentes volátiles tales como vapor de agua, dióxido de carbono;

ácidos clorhídrico, bórico y sulfhídrico, entre otros. Todos ellos

colaboran en hacer un magma más fluido.

ROCAS IGNEAS

PLUTONICAS O

INTRUSIVAS

TEXTURA GRANULAR,

GRUESA.

CRISTALIZACIÓN

LENTA, A PROFUNDIDAD

TEXTURA FINA

CRISTALIZACIÓN

EN SUPERFICIE

LAVAS O DERRAMES

PIROCLASTOS O CENIZAS

GRANITO

DIORITA

VÍTREA (OBSIDIANA)

FELSÍTICAS (RIOLITA)

PORFIRÍTICAS

(ANDESITAS)

FRAGMENTALES

(BRECHAS

VOLCANICAS)

VOLCANICAS O

EFUSIVAS

HIPOHABISALES O

FILONEANAS

TEXTURA MEDIA.

CRISTALIZACIÓN

CERCA DE SUPERFICIE.

PEGMATITAS

DIQUES

VARIOS

ASPECTO FISICO

ROCAS IGNEAS PLUTONICAS O INTRUSIVAS

Las rocas plutónicas (en referencia a Plutón, dios de las profundidades

subterráneas en la mitología griega), son aquellas que se forman en las

zonas más internas de la corteza terrestre, allí donde se originan las

materias magmáticas.

Las rocas plutónicas se presentan en yacimientos diversos, irregulares.

Se distinguen: el batolito o plutón, consistente en una masa rocosa de

grandes proporciones (la de pequeña extensión se denominan cúpulas,

apófisis o stock) localizada en las zonas más profundas de la litosfera, y

que aflora a la superficie por erosión de las capas superiores o por fallas;

los lacolitos, o masas muy viscosas, que no llegan a salir a la superficie,

de forma lenticular y que se encuentran interestratificadas en rocas

sedimentarias, los estratos situados por encima suelen quedar

abombados en forma de domo por efecto de la presión que ejercen sobre

ellos; y los lopolitos, o intrusiones de forma aplanada situados entre los

estratos sedimentarios.

Las rocas plutónicas se clasifican de acuerdo con la proporción en

minerales ferromagnésicos que contienen (leucocratos y melanocratos).

Se distinguen los granitos, sienitas, dioritas, monzonitas, gabros y

peridotitas

ROCAS

IGNEAS

INTRUSIVAS

BASALTO

GABRO

GRANITO

ROSA

LEUCOGRANITO

PEGMATITA

ROCA IGNEA GRANITO El granito es una roca plutónica de textura granular, cristalina

y muy dura. Se compone esencialmente de cuarzos,

feldespatos (ortosa principalmente) y micas laminadas

(biotita principalmente, pero que puede quedar sustituida por

anfíbol o augita); también puede contener otros minerales

como magnetita, apatito, turmalina. Su formación es fruto de

una consolidación muy lenta en el interior de la corteza

terrestre, por lo que puede considerarse como una roca

primitiva (se remonta a la Edad paleozoica

Cuando las masas graníticas alcanzan la superficie, sufren

las presiones de fuerzas laterales que le infieren roturas

denominadas diaclasas, y que tras ser sometidas a los

efectos de los agentes externos (erosión), presentan lo que

se llama paisaje granítico. El granito tiene gran importancia

económica; se utiliza preferentemente en la industria de la

construcción

AFLORAMIENTO DE GRANITO

GRANITOS

MONZONITA SIENITA TONALITA

ROCAS IGNEAS PLUTONICAS

Las sienitas, son

rocas de textura

granular también

denominadas granitos

sin cuarzo, es decir,

compuestas

únicamente por

feldespatos (entre 30

y 80%), micas y

máficos en general

(entre 10 y 40%) y

plagioclasa (entre 5 y

25%).

Las monzonitas, son rocas

intrusivas de composición

intermedia entre el granito y

la sienita. Contienen biotita,

homblenda, augita,

plagioclasa sódica y ortosa.

Se encuentran en lacolitos,

filones y pequeños plutones

Las dioritas, son rocas

intrusivas formadas por

plagioclasas (entre 55 y

70%), hormblenda y

biotita (entre 25 y 40%).

También contienen

muchos minerales

accesorios, tales como

zircón, magnetita, apatito,

titanita, etc Los gabros, son rocas

intrusivas compuestas de

plagioclasa cálcica y

máficos (augita, olivino,

hiperstena y homblenda).

Tras su pulido tiene utilidad

ornamental

La peridotitas, son rocas intrusivas muy básicas, de

textura ganular, ausentes en su composición de

cuarzos y feldespatos; solo contienen elementos

ferromagnésicos (plagioclasa cálcica, olivino, piroxeno,

homblenda, magnetita, ilmenita y cromita). Existen

muchas variedades dependiendo del mineral

dominante.

ROCAS VOLCANICAS

ROCAS IGNEAS

VOLCANICAS

ANDESITA RIOLITA

TOBA

PUMITA

BASALTO ANDESITA RIOLITA

TEFRITA

FONOLITA

TOBA

D

I

O

R

I

T

A

S

G

A

B

R

O

S

ACIDEZ DE ROCA MINERALES ESCENCIALES

(>10%) ROCAS

INTRUSIVAS

ROCAS

VOLCÁNICAS

ROCAS

ACIDAS

ORTOSA

(Si2O8AlK) SIENITA TRAQUITA

ORTOSA NEFELINA

Si2AlO8 + Si4O2(Al2NaK)

SIENITA

NEFELINICA FONOLITA

ORTOSA + CUARZO

(Si2O8AlK) + (Si02)

GRANITO

POTASICO RIOLITA

ORTOSA + CUARZO + PLAGIOCLASA

(Si2O8AlK) + (Si02) (poco)

+ Si3O8Al2Ca (anor) → Si3O8ALNa (albi)

GANITO

CALCOSODI

CO

RIOLITA

CALCOSODICO

PLAGIOCLASA + ORTOSA + CUARZO

(poco)

Si3O8Al2Ca (anor) → Si3O8ALNa (albi)

+ (Si2O8AlK) + (Si02)

GRANODIOR

ITA CUARZOLATITA

ROCAS

BASICAS

PLAGIOCLASA + ORTOSA + CUARZO


+ (Si2O8AlK) + (Si02) MONZONITA

DOLERITA O

LATITA

PLAGIOCLASA + CUARZO


+ (Si02) TONALITA DACITA

PLAGIOCLASA

Si3O8Al2Ca (anor) → Si3O8ALNa (albi) DIORITA ANDESITA

PLAGIOCLASA + OLIVINO


+ SiO4Mg (fosterita) + SiO4Fe2 (fayalita) GABRO

BASALTO

OLIVINICO

PLAGIOCLASA + PIROXENO


+ [ Si2O6 (CaMnNaK) (MgFeAl) ]

GABRODIOR

ITA

BASALTO BASICO O

PIROXENICO

PIROXENO

[ Si2O6 (CaMnNaK) (MgFeAl) ] PERIDOTITA LIMBURGITA

TRAQUITA SIENITA

SIENITA

NEFELINICA FONOLITA

GRANITO

POTASICO RIOLITA

GRANITO

CALCOSODICO

RIOLITA

CALCOSODICO

MOZONITA LATITA

TONALITA DACITA

DIORITA ANDESITA

GABRO BASALTO

ROCAS SEDIMENTARIAS

OXIDACION-REDUCCION

SEGMENTACION

COMPACTACION

AUTIGENESIS Y DIFUSION

CONVERSION SEDIMENTO A ROCAS SEDIM.

PROCESO/ CAMBIOS FISICO QUIMICOS

T° Y PRESION ORDINARIA S/MOVIMIENTO

PROCESO CONSTRUCTIVO

DIAGENESIS

CAMBIOS FISICOS Y QUIMICOS

DESINTEGRAN Y DESCOMPONEN

FORMA MAT. SUELTO "REGOLITO"

METEORIZACION

DESTINO DE MATERIAL EROSIONADO

DEPOSITO CONTINENTAL O MARINO

PUEDE SER MECANICA O QUIMICA

DEPOSITO POR PESO ESPECIFICO O FORMA

DEPOSITACION

AGENTES GEOLOGICOS EXTERNOS

DESTRUYEN LA ROCA ARRANCANDOLA

AGUA, GLACIARES, VIENTO.ETC.

LLEVA MATERIAL A CUENCAS SEIDMENTARIAS

EROSION Y TRANSPORTE

PROCESOS DE FORMACION

ROCAS SEDIMENTARIAS

POCOS

SUSTANCIAS DISUELTAS

TRANSPORTADAS DESDE

PROFUNDIDADES/GEISERG

O.MAGMATICO

PROD. INTEMPERISMO

EN CONTINENTES

GRAVAS, ARENAS, FANGOS,

ARCILLAS, CARBONATOS, ETC.

TERRIGENOS

MATERIALES ARROJADOS

POR VOLCANES

DEPOSITADOS EN TIERRA O MAR

P.FINO, CENIZA, ARENA,ESCORIA

ORIGEN VOLCANICO

ACTIVIDAD DE ANIMALES Y PLANTAS

SUSTANCIAS INORGANICAS

FORMAN ESTRUCTURA OSEA

CAPARAZ., HUECOS: CO3Ca, Mg.

ORGANICOS

EL POLVO COSMICO

OXIDACION/COMBUSTION

DE METEORITOS

UBICADOS GLACIARES

O. METEORICO

ORIGEN DE COMPONENTES

ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS SEDIMENTARIAS

SEDIMENTOS EOLICOS

GRANO FINO Y UNIFORME

NO ESTRATOS HORIZONTALES

ESTRATIFICACION CRUZADA

SEDIMENTOS GLACIARES

TAMAÑO MUY GRANDE Y ANGULOSO

POCO TRANSPORTE, HIELOS

DEPOS. EN MORRENAS

SEDIMENTOS FLUVIALES


DE GRAN ANGULO, MATERIAL

VARIADO, COMPOSIC Y TAMAÑO

CONTINENTALES

DE ACUERDO AL AGENTE

GEOLOGICO Q' TRANSPORTA

MARINOS

VARIAN SEGUN PROFUNDIDAD

ZONAS LITORALES SON

GRANDES Y F. VARIADA

TIPOS DE SEDIMENTOS

BLANCOS

CUARZO

ARCILLAS

CALCITAS

VERDES

SILICATOS DE

HIERRO

FERROSO

ROJOS

Ox. DE Fe

(HEMATITA)

NEGROS

MATERIA

ORGANICA

COLOR

DE ACUERDO COMPOSICION

PUREZA COMPOSICIONAL

ALTERACION DEL Fe,MAT.ORG.

COMPOSICION

CONST. POR 3 MINERALES

ARCILLA, CUARZO, CALCITA

% DE C/U = VARIEDAD

ASPECTOS GENERALES DE LAS R. SEDIMENTARIAS

ROCAS SEDIMENTARIAS

T. CLASTICA

CUALQUIER,FORMA

TAMAÑO Y COMPOS.

ARCILLAS-C.RODADOS

T.SACAROIDEA

GRANO D'AZUCAR

CALIZA

DOLOMITA

T. AMORFA

TAMAÑO ARCILLAS

COLOIDAL N/CRISTALINO

PEDERNAL,CALIZA AMf.

T. VOLITICA

FORMA DE HUEVO

T. PISOLITICA

T. ESFERULITICA

T. NO CLASTICA

CRISTAL ENTRELAZADO

NO HAY POROS

Tx.GRANULAR-CRISTALINA

TEXTURA

TAMAÑO

FORMA

ARREGLO D'PARTICULAS

ASPECTOS GENERALES DE LAS R. SEDIMENTARIAS

ROCAS SEDIMENTARIAS

ESTRATIFICACION

GRIETAS DE BARRO

ESTRATIFICACION GRADUADA

RIPPLE MARKS


FOSILES

ESTRUCTURAS PRIMARIAS

EN EL MOMENTO DE LA

DEPOSITACION DE LOS

SEDIMENTOS

ESTRUCTURAS SEDIMENTARIASPATRONES GEOMETRICOS

ORIGEN FISICO, POR DIFER.

TAMAÑO O MINERALOGICA

ROCAS SEDIMENTARIAS

CONCRECIONES O

NODULOS

SEPTARIAS

CONCRESIONES CON

GRIETAS IRREGULARES

P/DESHIDRATACION

GEODAS

CAVIDADES REVESTIDAS

CRISTALES DE Qz,

CALCITA T Y OTROS

DRUSA

EST. SECUNDARIAS

DESARROLLA DESPUES

DE DEPOSITACION POR

ENTIERRO R. SUPRAYAC.

ESTRUCTURAS SEDIMENTARIASPATRONES GEOMETRICOS

ORIGEN FISICO, POR DIFER.

TAMAÑO O MINERALOGICA

ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS SEDIMENTARIAS

CONFORMIDAD DE ESTRATOS

DEPOSI. CONTINUA A TRAVES

TIEMPO, ESTRATO ESTA

ENCIMA C/CONFORMIDAD

DISC. EROSIONAL DISC. ANGULAR D. LITOLOGICA

DISCONFORMIDAD O DISCORDANCIA

SUPERFICIE DE EROSION

P/TRANSGRESION O REGRESION

VUELVE A DEPOSITARSE

ESTATIFICACION

ROCAS SEDIMENTARIAS

FUSION DE HIELOS

DESHIELO

DEGLACIACION

FACTOR CLIMATICO

DESCENSO CONTINENTES

Y DE FONDOS MARINOS

FENOMENO TECTONICO

TRANSGRESION

INVASION DE MARES

SOBRE EL CONTINENTE

SUPERPOSICION SEDIMENTARIA

ROCAS SEDIMENTARIAS

GLACIACION

ERA DE HIELOS

FACTOR CLIMATICO

ASCENSO CONTINENTES

Y FONDOS MARINOS

FACTOR TECTONICO

REGRESION

RETIRO DE MARES

DE CONTINENTES

SUPERPOSICION SEDIMENTARIA

ROCAS

SEDIMENTARIAS

ARENISCA EOLICA ARENISCA

LIMOLITICA

ARENISCA

GLAUCONITICA

BRECHA

SEDIMENTARIA

R

O

C

A

S

S

E

D

I

M

E

N

T

A

R

I

A

S

CALIZA

BRIOZOARIOS CALIZA CORALINA

CONGLOMERADO DOLOMITA

ROCAS

SEDIMENTARIAS

SILEX

HIERRO

BANDEADO

HULLA

LUMAQUELA

ROCAS

SEDIMEN

TARIAS

CALIZAS TRAVERTINO

ARENISCAS

CONGLOMERADO

BRECHAS

CALIZAS

ROCAS METAMORFICAS

METAMORFISMO METASOMATISMO

REEMPLAZAMIENTO INTERCAMBIO

ELEMENTOS, ADICION O SUSTRACCION

VARIA COMPOSICION QUIMICA

ORIGENES DE ROCAS METAMORFICAS

EN ROCAS

IGNEAS

SEDIMENTARIAS

PROCESO

TRANSFORMATIVO

NO CAMBIA COMPOSICION

QUIMICA GLOBAL DE ROCAS

PROCESO GEOLOGICO

CAMBIOS MINERALOGICOS

TEXTURALES

ESTRUCTURALES

ALTAS T°

PRESIONES

ACCION DE FLUIDOS

QUIMICAMENTE ACTIVOS

BUSQUEDA DE EQUILIBRIO

FISICO Y QUIMICO DE LAS

ROCAS

METAMORFISMO

CALOR DE FRICCIONES DE GRANDES

MASAS ROCOSAS AL SER EMPUJADAS

UNAS SOBRE OTRAS

CALOR DE REACCIONES EXOTERMICAS

POR DESINTEGRACION DE LOS

MINERALES RADIOACTIVOS

CALOR INTERIOR DE LA TIERRA

GEOTERMIA

CALOR PRODUCIDO POR EL

ASCENSO DE LOS

MAGMAS INTRUSIVOS

CALOR

FAVORECE LAS REACCIONES

QUIMICAS AL MISMO TIEMPO

FORMA MINERALES DIFERENTES

RECRISTALIZACION DE LOS

MINERALES

PRESION DE CONFINAMIENTO

O PRESION LITOSTATICA

PRESION

CAMBIOS EN LAS ROCAS POR

COMPRESION DE ATOMOS EN LOS

MINERALES

AGENTES DE METAMORFISMO

ROCAS METAMORFICAS

FAVORECEN REACCIONES ENTRE

LOS MINERALES, NO CAMBIA LA

COMPOSICION QUIMICA GLOBAL

FORMA NUEVOS MINERALES

INTRODUCEN NUEVOS ELEMENTOS

A LAS ROCAS, REACCIONAN CON

MINERALES FORMANDO NUEVOS

MINERALES (Proc.ALOQUIMICO)

FLUIDOS QUIMICAMENTE ACTIVOS

VAPOR DE AGUA, GASES Y

ALGUNOS ACIDOS ORGANICOS O

SOLUCIONES MINERALIZANTES

AGENTES DE METAMORFISMO

ROCAS METAMORFICAS

ROCAS METAMORFICAS

ESQUISTO

PLEGADO GNEIS

PIZARRA MIGMATITAS

MARMOL

AZUL

ROCAS METAMORFICAS

ROCA

METAMORFICA

FILITA PIZARRA

GNEIS

ANFIBOLITA MARMOL CUARCITA

CONCEPTOS

GEOMECANICOS EN

TUNELERIA

CURSO METODOS DE

EXCAVACION DE TUNELES

CONCEPTOS GEOMECANICOS


DISCONTINUO

ANISOTROPO

NO ELASTICO


MATERIAL REAL

CONCEPTO DE

ROCA INTACTA

Y MACIZO

ROCOSO

ROCA INTACTA

ROCA SIN FRACTURAS CONTINUAS

DISCONTINUIDADES

PLANOS DE ESTRUCTURAS QUE AFECTAN A LA CONTINUIDAD DE LA ROCA.

PLANOS AFECTAN A LAS PROPIEDADES DE LAS ROCAS ( DEFORMABILIDAD, RESISTENCIA, PERMEABILIDAD).

MACIZO ROCOSO

ROCA INTACTA + DISCONTINUIDADES

CONCEPTO DE ROCA INTACTA Y MACIZO ROCOSO

DISCONTINUIDADES

CONCEPTO DE ROCA INTACTA

Y MACIZO ROCOSO

C.SIMPLE

TRIAXIAL

MACIZO ROCOSO

ROCA VOLCANICA

MACIZO ROCOSO

ROCA SEDIMENTARIA

MACIZO ROCOSO

ROCA METAMORFICA

VARIOS MACIZOS ROCOSOS

PROPIEDADES

FISICAS

MECANICAS DE

LAS ROCAS

CURSO METODOS DE


PROPIEDADES INDICES

CLASIFICACION DE

LAS ROCAS PARA

SU USO EN

INGENIERIA

OBTENIDOS EN

ENSAYOS DE

LABORATORIO CON

PROBETAS DE ROCA

INTACTA

CLASIFICACION PARA

APLICACIONES RELACIONADAS

PRINCIPALMENTE CON EL

COMPORTAMIENTO DE LA MATRIZ

ROCOSA

PROPIEDADES INDICES

POROSIDAD

PROPORCION RELATIVA

DE MATERIA SÓLIDA Y

HUECOS

DENSIDAD

INFORMACION ACERCA

DE LA COMPOSICION

MINERALOGICA

VELOCIDAD DE

TRANSMISION DE ONDA

PERMITE ESTIMAR EL

GRADO DE FISURACION (EN

COMBINACION CON UN

ESTUDIO PETROGRAFICO)

DURABILIDAD INDICA LA TENDENCIA A LA

DESCOMPOSICION DE LOS

COMPONENTES O

ESTRUCTURAS, CON LA

CONSECUENTE

DEGRADACIONDE LA ROCA

PERMEABILIDAD

PERMITE EVALUAR LA

INTERCONEXION

RELATIVA DE LOS POROS

RESISTENCIA

DETERMINA LA RESISTENCIA

DE LA MATRIZ ROCOSA

PARA MANTENER UNIDOS

SUS COMPONENTES

PROPIEDADES DE INGENIERIA

DESCRIPCION CARACTERÍSTICAS DE

RESISTENCIA ENSAYOS DE RESISTENCIA CONSIDERACIONES TEORICAS

ROCA INTACTA

COMPORTAMIENTO FRÁGIL,

ELÁSTICO Y GENERALMENTE

ISOTROPICO

ENSAYOS TRIAXIALES DE

ESPECIMENES CILINDRICOS,

RALATIVAMENTE SIMPLES Y

BARATOS, LOS RESUSLTADOS SON

SUMAMENTE CONFIABLES

EL COMPORTAMIENTO DE ROCAS

ELASTICAS E ISOTROPICAS ES

ADECUADAMENTE ENTENDIDA EN

LA MAYORIA DE APLICACIONES

PRACTICAS

ROCA INTACTA CON

UNA DISCONTINUIDAD

INCLINADA

ALTAMENTE ANISOTROPICO

DEPENDIENDO DE LA

RESISTENCIA AL CORTE E

INCLINACIÓN DE LA

DISCONTINUIDAD

ENSAYOS TRIAXIALES

DIFICULTOSOS Y COSTOSOS.

PREFERIBLE ENSAYOS DE CORTE

DIRECTO. REQUIERE CUIDADOSA

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

ADECUADO ENTENDIMIENTO DEL

COMPORTAMIENTO DE LAS

DISCONTINUIDADES, EN LA

MAYORIA DE LAS APLICACIONES

PRACTICAS

ROCA MASIVA CON

POCOS SISTEMAS DE

DISCONTINUIDADES

ANISOTROPICO,

DEPENDIENDO DE LA

RESISTENCIA AL CORTE DE

LAS DISCONTINUIDADES

ENSAYOS DE LABORATORIO MUY

DIFICULTOSOS A CAUSA DE LA

PERTURBACIÓN DE LA MUESTRA Y

LIMITACIONES DEL TAMAÑO DEL

EQUIPO

EL COMPORTAMIENTO DE LA

INTERACCION DE BLOQUES

COMPLEJOS EN MASAS ROCOSAS

REALMENTE DIACLASADAS ES

POBREMENTE ENTENDIDA

MASA ROCOSA

SEVERAMENTE

DIACLASADA

RAZONABLEMENTE

ISOTROPICO, ALTAMENTE

DILATANTE A BAJOS NIVELES

DE ESFUERZOS CON ROTURA

DE PARTICULAS A ALTOS

NIVELES DE ESFUERZOS

ENSAYOS TRIAXIALES DE

MUESTRAS REPRESENTATIVAS

EXTREMADAMENTE DIFICULTOSOS

A CAUSA DE LA PERTURBACIÓN DE

LA MUESTRA

POBRE ENTENDIMIENTO DEL

COMPORTAMIENTO DEL

INTERLAZAMIENTO ANGULAR DE

PIEZAS ROCOSAS

RELLENO ROCOSO

COMPACTO O

CONGLOMERADO

DÉBILMENTE

CEMENTADO

RAZONABLEMENTE

ISOTROPICO, MENOS

DILATANTE Y MENOR

RESISTENCIA QUE LA ROCA IN

SITU DEBIDO A LA

DESTRUCCIÓN DE LA FABRICA

ENSAYOS TRIAXIALES SIMPLES

PERO COSTOSOS DEBIDO AL

EQUIPO GRANDE REQUERIDO PARA

ACOMODAR LA MUESTRA

COMPORTAMIENTO RAZONABLE

BIEN ENTENDIDO A PARTIR DE

LOS ESTUDIOS DE MECANICA DE

SUELOS CON MATRIALES

GRANULARES

ROCA DESINTEGRADA

O SUELTA

LA MALA COMPACTACION Y

GRADUACIÓN PERMITE EL

MOVIMIENTO DE LAS

PARTICULAS RESULTANDO EN

MOVILIDAD Y BAJA

RESISTENCIA

ENSAYOS TRIAXIALES O DE CORTE

DIRECTO, SIMPLES PERO

COSTOSOS, DEBIDO AL GRAN

TAMAÑO DEL EQUIPO

PARA LA MAYORIA DE LAS

APLICACIONES, EL

COMPORTAMIENTO DE LA ROCA

ESTERIL Y GRAVAS FLOJAMENTE

COMPACTADAS, ES ENTENDIDA

ADECUADAMENTE

CARACTERISTICAS DEL MACIZO ROCOSO, METODOS DE ENSAYOS,

CONSIDERACIONES TEORICAS

RESISTENCIA DE LA ROCA INTACTA

FACTORES QUE AFECTAN LOS VALORES

DE RESISTENCIA

NATURALEZA Y CONDICIÓN DE LA ROCA

MINERALOGÍA, TAMAÑO GRANO, POROSIDAD, DENSIDAD, MICROFRACTURAMIENTO, ALTERACIÓN MECÁNICA.

CONDICIONES DE ENSAYOS

CONTENIDO DE AGUA, TEMPERATURA, VELOCIDAD DE CARGA, FORMA DE LA PROBETA, VOLUMEN DE LA PROBETA.

ESTÁNDARES

PARA LOGRAR CONDICIONES DE BORDE EN LA PROBETA, QUE SEAN UNIFORMES (CON CAMPOS DE ESFUERZOS Y DESPLAZAMIENTOS UNIFORMES DENTRO DE LA PROBETA).

ESTIMACIONES EN TERRENO DE LA

RESISTENCIA EN COMPRESION UNIAXIAL

VALORES DE LA CONSTANTE mi PARA ROCAS

INTACTAS (valores en parentesis son estimados)

ROCA INTACTA Vs. MACIZO ROCOSO

CRITERIO DE ROTURA DE HOECK Y

BROWN GENERALIZADO (2002)

31 3

a

ci b

ci

m s

15 20 3

100exp

28 14

100exp

9 3

1 1

2 6

b i

GSI

GSIm m

D

GSIs

D

a e e

mi = para roca intacta

mb = para roca fracturada

GSI = Geological Strength Index

D = factor que depende del

grado de alteración a que el

macizo ha sido sometido debido

a explosiones y relajación de

tensiones

RELACIONES ENTRE mb/mi, s y a Y EL

INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA (GSI)

PARA MASA ROCOSA NO DISTURBADA

VALORES DE GSI > 25

100 exp 28

GSI mb/mi Ec. 06

100 exp 9

GSI s Ec. 07

0.5 a Ec. 08

CRITERIO DE ROTURA DE HOECK Y

BROWN GENERALIZADO (2002)

• GSI: Geological Strength Index

• 0 ≤ GSI ≤ 100

• Si GSI = 100, roca intacta: se recupera el criterio H-B original

• Depende de las condiciones en la superficie y de la estructura del macizo

MODULO DE

DEFORMABILIDAD

PILAR DE CARBON DESPUES DE FALLAR POR

EFECTO DE UN ENSAYO DE COMPRESION

UNIAXIAL IN SITU

ENSAYO TRIAXIAL IN SITU DE UN BLOQUE DE

BASALTO DE GRAN TAMAÑO (BASALT NUCLEAR

WASTE ISOLATION PROYEC HANFORD, USA

ENSAYO DE CORTE

DIRECTO AREA 400 cm2

ENSAYO DE CORTE

DIRECTO AREA 400 cm2

ANTES DEL ENSAYO DESPUES DEL ENSAYO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO


EFECTO DE LA ESCALA


EL AUMENTO DE LA EXTENSION DE LA ESTRUCTURA

PRODUCE TRES EFECTOS PRINCIPALES: REDUCE LA

RUGOSIDAD, REDUCE LA DILATANCIA, E INCREMENTA

EL DESPLAZAMIENTO NECESARIO PARA MOVILIZAR

LA RESISTENCIA.

CARACTERIZACIÓN

ROCA INTACTA

E. CARGA PUNTUAL

C.R.I.

MARTILLO

SCHMIDT

ABACO

CARACTERIZACIÓN ROCA INTACTA

RESISTENCIA DE LA ROCA INTACTA

MODELO DE MACIZO

ROCOSO

AUMENTO

POR

EFECTO DE

ESCALA

ESTRUCTURAS GEOLOGICAS

ALGUNAS ESTRUCTURAS EN LOS

MACIZOS ROCOSOS

DISCONTINUIDADES EN LOS MACIZOS

ROCOSOS

PLANOS DE ESTRATIFICACION

FALLAS SOBRE

ESCURRIMIENTO


ROCOSOS

FALLAS


ROCOSOS

FALLAMIENTO

DIACLASAS


ROCOSOS

FOLIACION

CONTACTO

LITOLOGICO


ROCOSOS

VENILLAS O

VETILLAS

CONTACTO

LITOLOGICO Fm. CHULEC

Gpo. PULLUICANA

OTROS RASGOS GEOLOGICOS

IMPORTANTES

PLIEGUES

CONTACTO

LITOLOGICO

OTROS RASGOS GEOLOGICOS

IMPORTANTES

CHIMENEAS O

CUELLOS VOLC.

PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES

ORIENTACION Es la posición de la discontinuidad en el espacio y se le

describe por su rumbo y buzamiento. Cuando un grupo de

discontinuidades se presentan con similar orientación se

le denomina sistema o familia de discontinuidades

TOMA DE DATOS

DE CAMPO DE LA

ORIENTACION


ESPACIADO Es la distancia perpendicular entre discontinuidades

adyacentes. Este determina el tamaño de los bloques de roca

intacta. Cuando menos espaciado tengan los bloques serán

más pequeños y cuando más espaciado tenga,los bloques

serán más grandes.


PERSISTENCIA

Es la extensión en área o tamaño de una discontinuidad.

Cuando menor sea la persistencia, la masa rocosa será más

estable y cuanto mayor sea ésta será menos estable.


RUGOSIDAD Es la aspereza o irregularidad de la superficie de la

discontinuidad. Cuando menor rugosidad tenga una

discontinuidad, la masa rocosa será menos competente y

cuando mayor sea esta, la masa rocosa será más

competente.


APERTURA Es la separación entre las paredes rocosas de una

discontinuidad o el grado de abertura que esta presenta.

A menor apertura, las condiciones de la masa rocosa

serán mejores y a mayor apertura, las condiciones serán

más desfavorables.


RELLENO

Son los materiales que se encuentran dentro de la

discontinuidad. Cuando los materiales son suaves, la

masa rocosa es menos competente y cuando son más

duros, esta es más competente.


Esquema de las

discontinuidades

Representación

espacial de las

discontinuidades

PROYECCIÓN ESTEREOGRAFICA EN EL

PLOTEO DE LAS DISCONTINUIDADES

PROYECCIÓN DE POLOS EN RED

DIAGRAMA DE ROSETAS

CURVAS ISO-DENSIDAD DE POLOS

SELECCIÓN ORIENTACIONES

PREFERENCIALES

CARACTERISTICAS

ESTRUCTURALES DEL

MACIZO ROCOSO

CURSO METODOS DE


ESTRUCTURAS DEL MACIZO ROCOSO

ROCAS SEDIMETARIAS

ROCAS IGNEAS

FALLAS SOBRE

ESCURRIMIENTO

PLEGAMIENTOS

PLIEGUES

ASIMETRICOS

SUPERPOSICION

DE PLIEGUES

MUCHAS

GRACIAS

ING. VICTOR TOLENTINO

YPARRAGUIRRE Msc.

conceptos basicos de tuneleria

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