Mecanismos de rotura en materiales de comportamiento frágil

Abstract

Los criterios de rotura actualmente más usados en materiales rocosos (Mohr-Coulomb, Hoek-Brown, Sheorey, etc.) no explican de forma real las características geomecánicas de la roca, puesto que se basan en ensayos que dependen de la escala de trabajo y no tienen en cuenta la posibilidad de que existan diferentes mecanismos de rotura. A partir de estas conclusiones, se puso en marcha la presente memoria de tesis, con el objetivo de establecer un criterio de rotura para este tipo de materiales y analizar además otros aspectos de la resistencia de los materiales rocosos, como son la morfología de las fracturas que se producen y la tipología y secuencia de los procesos tensionales que desembocan en la rotura. Se pretende la búsqueda de nuevos métodos de ensayo, más fiables y que permitan obtener el criterio de rotura de materiales rocosos de forma más rápida y sencilla que los actualmente utilizados. De los ensayos llevados a cabo se propone una nueva formulación de un criterio de rotura parabólico basado en mantener el contacto de primer orden entre los círculos de Mohr y la envolvente y cuyos parámetros pueden ser obtenidos exclusivamente a través de ensayos de compresión simple. Los ensayos de punzonamiento se han utilizado para establecer la geometría de la rotura (formación de cuñas) y definir un nuevo parámetro resistente, la resistencia de la cuña, característico de cada material. Otra conclusión importante que se ha obtenido es que no existe influencia de la esbeltez de las probetas en los resultados de resistencia, al menos para esbelteces entre 1 y 4. Para esbelteces menores los modos de rotura observados difieren, puesto que el fallo se produce por crushing (aplastamiento) y no por esfuerzos cortantes. En cuanto al efecto "tamaño" de la muestra, se ha llegado a la conclusión de que es debido a la fricción entre los platos de la prensa y las bases de las probetas y, por lo tanto, no es debido a la naturaleza de las rocas o a su modo de fallo, si no a la metodología de ensayo.