Caracterización y Propiedades Mecánicas de Macizos Rocosos

1. Perfil de Meteorización

El macizo rocoso puede estar constituido por un tipo de roca o por diferentes tipos de rocas. En este último caso, la heterogeneidad de los distintos estratos requiere un tratamiento diferente a la hora de extraer los materiales pétreos y de utilizarlos.

Es importante conocer la estructura general de un macizo rocoso para poder determinar la calidad de los materiales pétreos que podamos extraer de él.

Deere y Patton definieron un perfil de meteorización típico en un macizo rocoso, distinguiendo 3 zonas:

1.1. Zona I

1.1.1. Subzonas

• Zona IA: Se desarrolla la vida vegetal y animal.
• Zona IB: No se distingue la estructura original del macizo rocoso.
• Zona IC: Conserva la estructura del macizo rocoso, apreciándose juntas y diaclasas.

1.2. Zona II

1.2.1. Subzonas

• Zona IIA: En él, junto con la roca alterada, aparece el suelo.
• Zona IIB: Roca parcialmente meteorizada, alteración visible.

1.3. Zona III

Sin alteración.

En algunos casos solo se puede utilizar material con las características de roca sana, por ejemplo, para escolleras. En otros casos, nos interesa utilizar todo el material de excavación, por ejemplo, para carreteras.

2. Propiedades Mecánicas de los Materiales Pétreos

2.1. Resistencia a la Fragmentación

Se determina mediante el ensayo de los Ángeles. Se utiliza para determinar la calidad de un árido. El ensayo se realiza con un aparato que es un cilindro hueco de acero, con una abertura por la que se introduce la muestra y bolas de acero, cuyo peso corresponde al peso de la muestra. El cilindro gira a una velocidad determinada, con la muestra y las bolas dentro, dando 500 o 1000 vueltas, dependiendo del peso de la muestra.

Al finalizar, se tamiza la muestra por el tamiz 1,6 UNE y se pesa el material retenido (Mp). El resultado se denomina coeficiente de desgaste de L.A. e indica el porcentaje en peso del material que pasa por el tamiz 1,6 UNE, respecto del peso de la muestra inicial. Si el resultado es inferior a 20, denota áridos de alta calidad; entre 20 y 30, áridos de calidad alta; entre 30 y 40, calidad regular; 40 y 50, calidad mala; y a partir de 50, calidad muy mala.

2.2. Resistencia a la Compresión Simple

Es la máxima carga unitaria que soporta una probeta cuando se le somete a una velocidad de carga determinada.

El ensayo para determinar esta característica se denomina de compresión simple, y en él se le aplica a la probeta una carga, aproximando dos platos, de tal forma que rompa entre 5 y 15 minutos.

Las probetas son cilindros cuya característica fundamental es que su altura tiene que ser de 2 a 2,5 veces mayor que su diámetro. De lo contrario, el ensayo da resultados mayores.

Deere y Patton clasifican los materiales pétreos en función de su resistencia.

2.3. Resistencia a Tracción

Medida a partir de una probeta cilíndrica, se puede definir como la carga unitaria máxima que aguanta sin romperse cuando se somete a tracción.

El valor de la resistencia a tracción es menor que el valor de la resistencia a compresión y se utiliza menos. Existen dos tipos de ensayo de resistencia a tracción:

2.3.1. Tracción Directa

Tiene algunos inconvenientes.

2.3.2. Ensayo Brasileño

Consiste en cargar la probeta cilíndrica por una generatriz, hasta que se produzca la rotura, que suele ser de plano vertical.

2.4. Resistencia a Compresión Triaxial

Mide la resistencia a una carga lateral. Esta carga lateral se suele transmitir a través de un líquido que llena la célula que contiene la probeta. Se mide la resistencia de la roca al menos con 3 cargas laterales diferentes para determinar su cohesión y rozamiento.