ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL EN ROCAS

****************************************

1. INTRODUCCIÓN

Es un ensayo que se le debe hacer a la roca para hallar su resistencia. En esta, la roca es sometida a un estado triaxial de tensiones, que es la situación en que se encuentran con mayor frecuencia en las obras de ingeniería.

Como su nombre lo indica, en este ensayo encontraremos tres tensiones principales en donde dos de ellas llamadas principales menores dadas por el confinamiento con aceite hidráulico son iguales, debido a esto algunos la considerar un ensayo biaxial.

Esquema de la configuración experimental de la prueba triaxial

2. EQUIPO

a) Cuerpo de la célula

Con dos conexiones rápidas auto sellantes, para la presión de la célula, y para la salida del aire y la saturación de la célula respectivamente.

b) Dos tapas

Atornilladas al cuerpo cilíndrico de la célula.

c) Tapas de carga superior e inferior

Con acoplamiento esférico

d) Dos asientos esféricos hembra

Conectados a las tapas de carga para la transmisión correcta de la carga.

e) Un manguito de goma

Para separar la muestra del fluido de la célula. Aunque cada manguito puede utilizarse para varios ensayos, se recimienda manguito de recambio.

f) Bandas extensométricas

Son aquellas que miden la deformación radial y axial mediante el uso de dispositivos eléctricos como los transductores que van unidas a la banda. La banda va pegada a la superficie lateral del espécimen.

3. ESPÉCIMEN

- Los téstigos deben ser cilíndricos circulares con una relación longitud - diámetro (L/D) entre 2 y 2.5 con diámetro mínimo de 5 mm.

- La relación entre el diámetro del testigo y el diámetro del grano más grande de la roca debe ser como mínimo de 10 a 1.

- La superficie del testigo debe ser lisa y libre de irregularidades abruptas, con todos sus elementos alineados sin desviarse más de 0.5 mm a lo largo del testigo.

- Las bases deben ser paralelas entre si, sin desviarse más de 0.025 mm y perpendiculares con respecto al eje longitudinal del cilíndro sin apartarse más de 0.05 mm en 50 mm.

- El diámetro debe ser medido con aproximación a 0.1 mm y serl el promedio de las medidas de dos diámetros perpendiculares entre si y tomadas en tres partes del testigo superior, medioe inferior.

Se recomienda hacer uso del vernier o pie de rey para tomar medidas.

4. PREPACIÓN DE LA MUESTRA PARA EL ENSAYO

- Inserción del manguito

- Emsamblaje de célula

- Drenaje del aire

- Inserción del testigo de roca

- Colocación de los asientos esféricos dentro de la célula con aceite.

- Inicio del ensayo triaxial

5. DESCRIPCIÓN

Como ya veniamos mencionando el ensayo triaxial se ejecuta en roca contenida en una menbrana de goma (manguito de goma) que se colocan dentro de una célula o celda triaxial y se somenten a una presión confinante isótropica (igualmente direccionado).

Luego se va variando (incrementando) la carga axial hasta alcanzar la rotura de la probeta, determinando los siguientes datos:

- La carga o el esguerzo axial y

- La deformación axial

- La deformación transversal

- El ángulo del plano de rotura- El ángulo que forma los planos de anisotropia con respecto la carga axial

6. PROCEDIMIENTO

a) Se aplica la carga de compresión sobre la muestra de roca de forma continua, sin choque, de tal forma que la velocidad de deformación sea lo más constante posible, para que la rotura se produzca entre los 5 y 15 minutos de carga.

b) Alternativamente, el ensayo se puede realizar a velocidad de tensión constante, dentro de los límites de 0.5 - 1 Mpa/s. Además, la presión de confinamiento deberá mantenerse constante con una tolerancia de +- 2%

c) Se deben romper de 3 a 5 testigos con distintas presiones de confinamiento.(Se gráfica las envolvente de tensiones)

7. CÁLCULOS

a) La resistencia a la compresión (resistencia axial) se calcula dividiendo el máximo valor de la carga aplicada al testigo y el área de la sección transversal del testigo.

b) Las presiones de confinamiento con sus correspondientes valores máximos de resistencia a la compresión se grafican; el valor de presión de confinamiento en las abscisas y el valor de resistencia a la compresión en las ordenadas.

c) Se juntan los puntos con una línea que para consideraciones prácticas será una recta caracterizada por su pendiente "m" y su ordenada en el origen "b".

d) Con m y b obtenemos el ángulo de friccón y el valor de cohesión aparente "c" usando:

e) A partir de las tensiones en rotura de las diferentes probetas ensayadas podemos dibujar los círculos de Mohr, que representan el estado tensional de cada probeta en rotura, y determinar su envolvente de rotura que nos proporcionará el ángulo de rozamiento de roca.