La mecánica de rocas es una ciencia teórica y aplicada del comportamiento mecánico de las rocas y los macizos rocosos. [1]
En comparación con la geología, es la rama de la mecánica que se ocupa de la respuesta de las rocas y las masas rocosas a los campos de fuerza de su entorno físico. [1]
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La mecánica de rocas es parte de un tema mucho más amplio, la geomecánica , que se ocupa de las respuestas mecánicas de todos los materiales geológicos, incluidos los suelos. [1]
La mecánica de rocas se ocupa de la aplicación de los principios de la mecánica de ingeniería al diseño de estructuras construidas en o sobre rocas. [1] La estructura podría incluir muchos objetos, como un pozo de perforación, un pozo de mina, un túnel, una presa de depósito, un componente de depósito o un edificio. [1] La mecánica de rocas se utiliza en muchas disciplinas de ingeniería, pero se utiliza principalmente en ingeniería minera, civil, geotécnica, de transporte y petrolera. [2] [3]
La mecánica de rocas responde a preguntas como "¿es necesario un refuerzo para una roca o será capaz de soportar cualquier carga a la que se enfrente?" [4] También incluye el diseño de sistemas de refuerzo, como patrones de pernos de roca . [4]
Antes de comenzar cualquier trabajo, se debe investigar adecuadamente el sitio de construcción para conocer las condiciones geológicas del lugar. [5] Las observaciones de campo, las perforaciones profundas y los estudios geofísicos pueden brindar la información necesaria para desarrollar un plan de construcción seguro y crear un modelo geológico del sitio. [5] El nivel de investigación que se lleva a cabo en este sitio depende de factores como el presupuesto, el cronograma y las condiciones geológicas esperadas. [5]
El primer paso de la investigación es la recopilación de mapas y fotografías aéreas para su análisis. [5] Esto puede proporcionar información sobre posibles sumideros, deslizamientos de tierra, erosión, etc. Los mapas pueden proporcionar información sobre el tipo de roca del sitio, la estructura geológica y los límites entre las unidades de lecho rocoso. [5]
La perforación de pozos es una técnica que consiste en perforar el suelo en distintas áreas y a distintas profundidades para obtener una mejor comprensión de la geología del lugar. [5] Los pozos deben estar espaciados adecuadamente entre sí y perforarse a la profundidad suficiente para proporcionar información precisa para el modelo geológico. [5] Se investigan las muestras del pozo y se registran factores como el tipo de roca, el grado de erosión y los tipos de discontinuidades. [5]
Probar las propiedades de una roca es esencial para comprender qué tan estable o inestable es. [2] La mecánica de rocas involucra tres categorías de métodos de prueba: pruebas en rocas intactas, discontinuidades y macizos rocosos. [6]
Dos métodos directos de prueba que se pueden realizar son las pruebas de laboratorio y las pruebas in situ. [6] También existen métodos indirectos de prueba que implican correlaciones y estimaciones que se obtienen mediante el análisis de observaciones de campo. [6] Los datos que proporcionan estos métodos de prueba son cruciales para el diseño, la estructura y la investigación de la mecánica de rocas y la ingeniería de rocas. [6]
Las rocas intactas y las discontinuidades se pueden probar en el laboratorio mediante la ejecución de experimentos a pequeña escala para recopilar datos empíricos, sin embargo, las masas rocosas requieren algunas mediciones de campo a mayor escala en lugar de trabajo de laboratorio debido a su naturaleza más compleja. [6]
Las pruebas de laboratorio permiten clasificar y caracterizar la roca, así como determinar qué propiedades de la roca se utilizarán en el diseño de ingeniería. [6] Algunos ejemplos de estas pruebas de laboratorio incluyen: pruebas de velocidad del sonido , pruebas de dureza, pruebas de fluencia y pruebas de resistencia a la tracción . [6] Las pruebas in situ, que son cuando la roca que se está estudiando se somete a una carga pesada y luego se observa para ver si se deforma, brindan una idea de lo que afecta la resistencia y la estabilidad de una masa rocosa. [6]
Comprender la resistencia de una masa rocosa es difícil pero necesario para garantizar la seguridad de cualquier cosa construida sobre ella o a su alrededor, y todo depende de diferentes factores a los que se enfrenta la masa rocosa, como las condiciones ambientales, el tamaño de la masa y lo discontinua que pueda ser. [7]
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