RT Dissertation/Thesis
T1 Study of the frictional behaviour of planar saw-cut rock surfaces towards a methodology for tilt testing and its application to case studies
A1 Perez Rey, Ignacio
K1 2506.17 Mecánica de las Rocas
K1 2211.30 Tribología
K1 2205.05 Fricción
AB Las rocas se presentan en la corteza terrestre en forma de macizos rocosos. Un macizo rocoso está compuesto de roca, que a su vez presenta discontinuidades o juntas de origen geológico diverso, las cuales tienden a regir su comportamiento. Este hecho se comenzó a comprender y a tener en cuenta en el ámbito de la investigación a medida que fue evolucionando la ingeniería de los macizos rocosos. En los a˜nos 60 y 70 del siglo pasado, se comenzó a tratar de una manera más rigurosa el papel que juegan estas discontinuidades en el comportamiento mecánico de los macizos rocosos. Esta es la razón por la que, en aquel momento, junto con otros avances relevantes, se propuso un criterio relativamente preciso para la determinación de la resistencia al corte de las juntas en roca, que cristalizaría años después en lo que hoy se conoce como el enfoque de Barton-Bandis.Esta formulación propuesta por Barton y Bandis (1982), se utiliza en ingeniería aplicada para calcular la resistencia al corte de las discontinuidades de roca. Necesita cinco parámetros de entrada, a saber, el ángulo de fricción básico, potencialmente derivado del ensayo de inclinación o tilt-test, el coeficiente de rugosidad de la junta,la resistencia a la compresión de la junta (potencialmente derivada del número de rebotes del martillo Schmidt o esclerómetro en la junta de la roca), el número de rebotes del martillo Schmidt en roca fresca y la escala, además de una variable, la tensión normal a la que está sometida la junta. De estos parámetros, el ángulo de fricción básico es el que a menudo tiene el mayor impacto en la resistencia al corte dela discontinuidad. Sin embargo, el procedimiento para estimarlo, típicamente basado en ensayos de inclinación o tilt tests, no ha sido estudiado con demasiada profundidad. Hasta la fecha se han propuesto un buen número de criterios de resistencia al cortede juntas o discontinuidades en roca. Los estudios en este ámbito parecen haberse centrado más en la estimación de los parámetros de entrada geométricos, como la rugosidad, que en otros aspectos. Sin embargo, el componente de fricción básica (típicamente denominado ángulo de fricción básico) ha sido en general menos estudiado, teniéndose apenas en cuenta en algunos casos. Sin embargo, una estimación incorrecta de este parámetro puede llevar a una mala interpretación de la resistencia al corte de las discontinuidades de roca, con un impacto potencialmente significativo en los diseños y análisis de estabilidad en la realización de obras a cielo abierto ysubterráneas. Por las razones antes mencionadas, esta tesis de doctorado estudia en profundidad el denominado ángulo de fricción básico de las discontinuidades en roca, así como la naturaleza y la influencia de varios parámetros experimentales (como el tiempo, el desgaste, la velocidad de inclinación, la geometría de las probetas o la micro-rugosidad) en relación a los resultados de los ensayos tipo tilt test utilizados para su cuantificación.Para ello, se llevaron a cabo varios programas experimentales que abordan uno o varios de estos parámetros para cuantificar su impacto en la medida del ángulo de fricción básico. Se utilizaron también técnicas estadísticas para interpretar los resultados de los conjuntos de datos obtenidos. Además, en colaboración con otros organismos yuniversidades, se llevó a cabo un programa experimental (considerado como un estudio de referencia, o benchmark) para analizar cómo los diferentes procedimientos seguidos en diferentes laboratorios afectan a los resultados. Entre los antedichos factores, se prestó atención al desgaste de la superficie, a los procedimientos de corte, a la longitud de deslizamiento de la probeta, al procedimiento de limpieza de la superficie y a la potencial vibración producida por la máquina de ensayos, ya que éstos podrían tener influencia sobre los resultados. Este estudio comparativo experimental internacional demostró que los ángulos de deslizamiento o fricción básica obtenidos mediante ensayos de inclinación en superficies de rocas serradas, tienden a ser similares cuando las condiciones de ensayo están suficientemente controladas. A partir del análisis de los resultados de todos estos estudios, se consideró apropiado intentar avanzar hacia la estandarización del ensayo de inclinación o tilt test medianteel control de los factores experimentales más importantes que afectan los resultados. Basándose en lo aprendido en dichos estudios, esta tesis se propuso como un trabajo de apoyo para el desarrollo de una metodología sugerida (Suggested Method, denominación establecida por la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas e Ingenieríade Rocas o ISRM) para la obtención del ángulo de fricción básico de discontinuidades en roca mediante ensayos de inclinación o tilt tests, concebida para proporcionar un procedimiento sencillo, regulado y reproducible para obtener este parámetro tan relevante. Este método sugerido, aceptado como norma en muchos países, fue publicado a finales del a˜no pasado (Alejano et al., 2018a).
YR 2019
FD 2019-07-23
LK http://hdl.handle.net/11093/1314
UL http://hdl.handle.net/11093/1314
LA eng
NO Ministerio de Economía y Empresa. BIA 2014-53368P
DS Investigo
RD 04-oct-2023