INFORME DE LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

KEVIN DAVID GUAO BOLAÑO

PROFESOR: YAMILE GONZALES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

SEDE MEDELLÍN

FACULTAD DE MINAS

2014

INTRODUCCIÓN

Los ensayos geotécnicos de laboratorio son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico. Estos ensayos se ejecutan sobre las muestras previamente obtenidas en el terreno y, dependiendo del tipo de ensayo, se exigen distintas calidades de muestra.

Las rocas son materiales muy duros y se requiere conocer su competencia para poder hacer uso de esa competencia. Los ensayos de rocas están enfocados principalmente para obras civiles y sirven de ayuda para determinar los parámetros del macizo rocoso y diseñar el modelo geotécnico para túneles, taludes y otras infraestructuras. Además de la identificación y estado, resistencia y deformabilidad, permeabilidad, alterabilidad, expansibilidad y colapso, velocidad de propagación de ondas, columna resonante, torsión cíclica, corte simple de las rocas.

1. ENSAYO DE CARGA PUNTUAL

OBJETIVO:

Obtener el índice Is para la clasificación de materiales rocosos en términos de resistencias.

Predecir otros parámetros de resistencia con los cuales se correlaciona, por ejemplo la resistencia a la atracción uniaxial y la resistencia a la compresión simple

Se realizó varias mediciones del diámetro con la ayuda del “pie de rey”, arrojando los siguientes datos:

MEDCION DEL DIÁMETRO

MEDIDA DIAMETRO (mm)

1 62.40

2 62.20

3 62.41

PROMEDIO 62.34

Tabla 1. Diámetros medidos con el “pie de rey” en laboratorio

La resistencia a la carga puntual no corregida, Is se calcula como:

I s=F

De2

Donde: De = diámetro del núcleo y está dado por De2=4 A

π

Otros datos adicionales como:

diametro embolo cm 3,7430area embolo m2 0,0011presion manometro Mpa 4,8Diametro nucleo cm 6,2340area nucleo m2 0,0031De2 0,0039

Ahora debemos se determina la fuerza que se aplica en el ensayo con la siguiente formula

σ= FA; F=(σ ) ( A ); F=(0.0011m2 ) (4800000 Pa )=¿5281,68 N

Aplicando el resultado anterior a la siguiente formula podemos determinar el Is

Is = F

D2=5281,68N0.0031m2

=1703767,74 Pa=1,7MPa

Donde: I s50=( D50 )0.45

∗Is=1.88MPa

Debido a la magnitud de I s50, la K50= 14

σ CI=K50∗I s50=26.32Mpa

Clasificación Is50

Muy alta resistencia >80

Alta resistencia 4-8

Mediana resistencia 2-4

Baja resistencia 1-2

Muy baja resistencia <1

Clasificación de material rocoso a partir Is50 Valores de K50 según el Is50

Basandonos en los valores encontranos podemos de cir que el material tiene una baja resistencia ya que su I50 se encuentra entre 1 y 2.

RECOMENDACIONES:

El Is debe utilizarse directamente para la clasificación de las rocas, ya que las correlaciones con la resistencia a la compresión uniaxial son sólo aproximados

σcI (MPa) Is50 (MPa) K50

25-50 1,8-3,5 14

50-100 3,5-6 16

100-200 6-10  20

>200 >10 25

2. ENSAYO DE TRACCIÓN INDIRECTA

OBJETIVOS:

Medir directamente la resistencia a la tracción uniaxial de un núcleo de roca de geometría regula.

CALCULOS:

Diámetro (m) Altura(m)P(N)

0,06263 0,02114 556.25

0,06223 0,02129

0,02137Promedio

0,06243 0,02127 Tabla 3.1 Datos de diámetros y alturas de la muestra ensayada.

La resistencia a la tracción indirecta del núcleo,σ t se calcula mediante la

siguiente expresión:

σ t=2PπDe

MPa

donde P es la carga en el momento de la falla, D es el diámetro del núcleo y t es el espesor del núcleo medido en el centro.

σ t=2∗556.25

(0.06243m ) (0.02127m )∗π

σ t=266678.68 Pa

σ t=0.267MPa

Hallemos la resistencia a la compresión

σ c=3σ t=0.267 (3 )=0.801MPa

3. VELOCIDAD DE ONDA DE ULTRASONIDO Vp

OBJETIVO:

Medir la velocidad de onda Vp de las rocas. Obtener el módulo de elasticidad dinámico mediante la velocidad de onda

longitudinal y trasversal en la muestra.

CALCULOS:

Longitud (m) Diámetro (m)

0,09446 0,06240,09447 0,06220,09466 0,0624

Promedio 0.09453 0,0623

velocidad (m/s) h(m) tiempo(s) tiempo(µs)

25260,0945 3,74228E-05

37,4228029

25130,0945 3,76164E-05

37,6163947

25200,0945 3,75119E-05

37,5119048

2519,670,0945 3,75168E-05

37,5168177

Vs=23Vp=1679.78

IQ=VpmedidaVptipica

=2519,673000

=0.8399

Vd=( 2519.671679.78 )

2

−2

2(( 2519.671679.78 )2

−1)=0.156

Ed=(2200) (2519,67 )2(1−2 (0.156 ))(1+0.156)

(1−0.156)=1.32∗1010N /m2

Se determinó que la velocidad de onda de ultrasonido Vp promedio del ensayo realizado a la muestra la cual es de 2519,67 m/s, y con este valor se pudo hallar el módulo de elasticidad dinámico correspondiente a la arcillolita.

4. ENSAYO DE CORTE DIRECTO EN ROCAS

OBJETIVOS:

Obtener la envolvente de resistencia al corte de Morh-Coulomb Hallar los valores de resistencia a la compresión y a la tracción, el

angulo de friccion y la cohesion del material.

ALCANCES:

El ensayo de corte directo es adecuado para la determinación relativamente rápida de las propiedades de resistencia de materiales, el ensayo puede ser hecho en todo tipo de suelos inalterados re moldeados o compactos, hay sin embardo una limitación en el tamaño máximo de las partículas presentes en la muestra.

La determinación de las envolventes de resistencia y el desarrollo de criterios para interpretar y evaluar los resultados del ensayo se dejan a criterios del ingeniero o de la oficina que solicita el ensayo.

Los resultados del ensayo pueden ser afectados por la presencia de partículas de suelo o fragmentos de roca, o ambos

Los resultados del ensayo son aplicados para estimar la resistencia al corte en una situación de campo donde ha tenido lugar una completa consolidación bajo los esfuerzos normales actuantes. La ruptura ocurre lentamente bajo condiciones drenadas, de tal manera que los excesos de presión en los poros quedan disipados. Los resultados de varios ensayos pueden ser utilizados para expresar la relación entre los esfuerzos de consolidación y la resistencia al corte en condiciones drenadas.

DATOS Y CALCULOS

AREA (M2) 0.0039730 esfuerzo N (Mpa)

0,5

PRESION(PSI) lectura dial esf cortante0 0

100 153200 164

300 168,5400 171,5500 175 1,254467657

AREA (M2) 0,00417 esfuerzo N (Mpa)

0,995

PRESION(PSI) lectura dial esf cortante0 0

100 590200 680300 710400 730500 810600 980700 1010800 1140 1,912326139

AREA (M2) 0,003796 esfuerzo N (Mpa)

2,006

PRESION(PSI) lectura dial

esf cortante

0 0100 320200 450300 460400 470500 475600 485700 493800 500900 508

1000 5151100 5201200 5351300 5441400 556 3,512509439

esfuerzo normal

esf cortante

0,500 1,2540,995 1,912

2,006 3,513

0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 2.2000.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

f(x) = 1.51172450210341 x + 0.462100745089326

esfuerzo normal vs cortante

esfuerzo normal

esfu

erzo

cort

ante

Con el análisis del grafico se puede decir que la cohesión del material es de 0.4621 y que tiene un Angulo de fricción de 56°.

REFERENCIAS:

Libro: CARACTERIZACIÓN DE ROCAS ENSAYOS DE LABORATORIO (Álvaro de la Cruz Correa Arroyave) universidad nacional de Colombia, facultad de ingeniería.

http://es.scribd.com/doc/37890395/Ensayos-Geotecnicos-de-Rocas . http://www.cedex.es/castellano/geotecnia/ensayos.html Gómez, Edilma, Lucia. Capítulo 12. La roca intacta o inalterada. Notas de Mecánica de Suelos. 2012.

Tesis de grado: COMPORTAMIENTO GEOTECNICO DE PRESAS DE RESIDUOS BAJO ACCIONES ESTÁTICAS Y DINÁMICAS, por María Dolores Cancela Rey. Universidad Politécnica de Madrid UPM

http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/cortedirecto.pdf Ensayo corte directo - Escuela de ingeniería en construcción