Propiedades de las Rocas y Matriz Rocosa

Propiedades de las Rocas

• Las rocas, a diferencia de los suelos, tienen propiedades variables, lo que las hace anisótropas y heterogéneas.
• El límite entre suelo y roca se define por la resistencia a la compresión simple. Por debajo de 1.25 o 1 MPa, se considera suelo.
• Factores geológicos que influyen en las propiedades de los macizos rocosos: litología, estructura geológica, discontinuidades, estado de esfuerzos, grado de alteración e hidrogeología.

Propiedades de la Matriz Rocosa

• Propiedades de identificación y clasificación: Composición mineralógica, fábrica y textura, tamaño de grano, color, porosidad (n), peso específico (γ), contenido de humedad y permeabilidad (coeficiente de permeabilidad, k).
• Métodos de determinación: La descripción visual, microscopía óptica y electrónica, difracción de rayos X y técnicas de laboratorio. Ensayos de permeabilidad, alterabilidad, compresión uniaxial, carga puntual, tracción directa, tracción indirecta, medición de velocidad de ondas elásticas, compresión triaxial y velocidad sónica.

Porosidad

• La porosidad afecta las propiedades resistentes y mecánicas de la roca.
• Rocas con alta porosidad son menos resistentes, densas y deformables debido a los huecos que actúan como zonas de debilidad.
• La porosidad generalmente no supera el 5% en rocas compactas, mientras que en otras puede oscilar entre 15% y 30%.
• La porosidad disminuye con la profundidad debido a la presión litostática.
• La porosidad eficaz se refiere a la relación entre los poros interconectados y el volumen total de la roca.

Peso Específico

• Es la relación entre peso y volumen, generalmente equivalente a la densidad.
• Existen pesos específicos naturales, saturados y secos.

Permeabilidad

• Es la capacidad de una roca para transmitir agua.
• Generalmente es baja o muy baja debido a flujo por poros y fisuras, dependiendo de su interconexión.
• Se calcula con la fórmula: Q = v * A, donde Q es caudal, v es velocidad y A es área.
• La conductividad hidráulica (k) e índice de gradiente hidráulico influye en el flujo de agua.

Durabilidad

• Es la resistencia de la roca a los procesos de alteración y desintegración.
• Se evalúa mediante el ensayo de duración o SDT (slake durability test).

Estructura Primaria

• Son rasgos característicos presentes antes de la deformación de las rocas ígneas o sedimentarias.
• Ejemplos son la estratificación y la foliación.
• Las estructuras primarias son importantes para la interpretación de la estructura de regiones deformadas.

Fábricas y Discontinuidades

• "Fábrica" describe el ordenamiento interno de partículas en una roca, incluyendo textura, homogeneidad y anisotropía.
• Puede ser primaria (formada al mismo tiempo que la roca) o secundaria (debida a deformación, metamorfismo).
• Las discontinuidades (fracturas, planos de estratificación) son zonas de debilidad que afectan la resistencia de los macizos rocosos, y su orientación y resistencia al corte son claves para la ingeniería.

Otras

• Se describen técnicas como los estereogramas (representación geométrica bidimensional de estructuras geológicas en una semiesfera).
• Factores que afectan las propiedades rocosas incluyen la meteorización, la fracturación y la formación de discontinuidades.