Descripción del macizo rocoso: introducción a la ingeniería de rocas de superficie y subterráneas

Este libro describe en once capí­tulos los conceptos y la metodologí­a básicos que posibilitará la consecución de estudios de mecánica de macizos rocosos para las obras civiles, mineras y petroleras de superficie y subterráneas, a partir de un paso inicial pero fundamental que es la descripción del macizo rocoso. Éste es un resumen de varios textos de libros, artí­culos en revistas indexadas locales e internacionales y memorias de congresos- con énfasis realizados en la región sudamericana, además del aporte de la experiencia de trabajo e investigación que el autor tiene en este camp

DiscontClust: programa abierto para el agrupamiento automático de datos de orientaciones de discontinuidades

This article describes the algorithm of the spectral method that was chosen to create an applied computational program, which performs an automatic clustering of oriented data of discontinuities-measurements in a rock mass. The clustering differentiation of discontinuity families normally is done by a heuristic selection of sets based on a density diagram of discontinuities. But, an automatic clustering based on a statistical algorithm may be faster and passive to be replicated. In addition, an automatic clustering that has been presented as an openprogram is useful for the implementation in other calculi in the process of data analysis of discontinuity orientations. The article explains in detail the algorithms and its implementation; it has validations and examples that guarantees that the program can be used.El presente artículo describe el algoritmo del método espectral que fue elegido para crear un programa computacional aplicado, este que hace el agrupamiento automático de datos de orientaciones de discontinuidades medidas en un macizo rocosos. La agrupación y diferenciación de familias de discontinuidades normalmente se hace a través de la selección heurística de grupos a partir de un diagrama de densidades de discontinuidades. Sin embargo, una agrupación automática y basada en un algoritmo estadístico puede ser más rápido y pasible a la réplica. Así mismo, un agrupamiento automático presentado en un programa abierto es útil para la implementación en otros cálculos dentro del análisis de datos de orientaciones de discontinuidades. El artículo explica en detalle del algoritmo y su implementación, tiene validaciones y ejemplos que garantizan que el programa puede ser usado

Geonetdigitizer:: Open source code to digitalize information given in Wulff and Lambert nets

El artículo desarrolla el fundamento teórico, el uso y validación del programa computacional geonetDigitizer (licenciado como un código abierto bajo la modalidad BSD-2) para aplicarlo como una caja de herramientas para el lenguaje de programación MATLAB©. El programa geonetDigitizer fue diseñado para la digitalización de gráficas plasmadas en las proyecciones esféricas Wulff y Lambert, que es de uso extensivo en geología estructural y geomecánica. Las razones por presentar el programa como código abierto tiene el fin de recuperar información histórica, antigua y moderna presentada en estas proyecciones; y así también reducir el fenómeno conocido como Era Digital Desconocida. Para la validación se presenta aquí dos ejemplos, donde se compara los valores reales conocidos con los correspondientes valores obtenidos del proceso de digitalización. Finalmente, en el anexo se presenta dos ejemplos de aplicación.Theoretical basis, the usefulness, and validation of the computational program geonetDigitizer (licensed as an open-source code as BSD-2) in order to apply as a toolbox for the programming language MATLAB©. The program GeonetDigitizer was designed for the digitalization of plots expressed in the spherical projections Wulff and Lambert, which is of extensive use in structural geology and geomechanics. The reasons of presenting the program as an open code has the purpose to recover historical data presented in those projections, as also to recover old and modern information presented in that projections. All of these will reduce the possible phenomenon known as Digital Dark Age. To validate the code, it is presented here two examples, where real known values are compared with their corresponding values obtained by the process of digitizing. Finally, in the appendix is presented two application examples

Comportamiento mecánico del macizo rocoso del complejo subterráneo de Porce III

The rock mass mechanical behavior assessment of the underground complex of the Porce III Hydroelectric Central Project, located in Colombia, was achieved through an underground wedge model and a two dimensional stress-strainmodel, calibrated with the data obtained during the field, laboratory and instrumentation�s observations and measurements. It was concluded that the studied rock mass behaves as a linear, elastic, isotropic and homogeneous material. Also, near the excavated faces, because the distension of the rock and the change of the stress states, wedge failures may develop due to the fracture propagation through the planes of discontinuity.La estimación del comportamiento mecánico del macizo rocoso del complejo subterráneo de la central del Proyecto Hidroeléctrico Porce III, localizado en los Andes centrales, entre los municipios de Anorí, Amalfi y Gómez Plata (Antioquia, Colombia), se logró a través de un modelo de cuña y un modelo de esfuerzo-deformación en dos dimensiones, que fueron calibrados con los datos obtenidos durante el desarrollo de observaciones y las medidas en campo, laboratorio e instrumentación. Los resultados concluyeron que el macizo rocoso estudiado se comporta como unmaterial lineal, elástico, isotrópico y homogéneo. Así mismo, cercano a las caras de las excavaciones, por la distensión de la roca y el cambio del estado de esfuerzos, se pueden desarrollar fallas de tipo cuñas por la propagación de las fracturas en los planos de discontinuidad

Matematización de la geología

This article has the objective to consider about the importance of the mathematization of the geology in the Colombian universities. Even though the analysis and the data were taken for the particular case of the Universidad Nacional de Colombia in Medellin, because of the similitude that the careers of Geology and Engineering Geology have in common, it can be considered possible to extrapolate and generalize the conclusions valid for any university in the territory of Colombia. This article analyses the actual standing, its limitations, and show different obstacles limited the development of this as a strong branch of geology; and projects a better situation for the immediate future. The article begins with an historic review that will help to understand how this branch has been coexisted just from the beginning of the formalization of geology as a science in Europe and North America.El presente artículo tiene el objetivo de reflexionar sobre la importancia de la matematización de la geología en las universidades colombianas. Si bien el análisis y la toma de datos se hacen para el caso de la Universidad Nacional de Colombia en la sede Medellín, por la semejanza que tienen las carreras de Geología e Ingeniería Geológica en el país es posible extrapolar los resultados y generalizar las conclusiones para toda universidad en el territorio nacional colombiano. El artículo analiza la situación actual, sus limitaciones y las trabas que han limitado el desarrollo de la misma como una fuerte bifurcación de la geología tradicional; y proyecta una mejor posibilidad de desarrollo de ésta hacia el futuro inmediato. El artículo inicia con una reseña histórica que ayuda a entender cómo esta rama ha coexistido casi desde la formalización de la geología como una ciencia en Europa y Norteamérica

Estimación de la variabilidad mecánica de placas de roca por ensayos no-destructivos

En este artículo se describe una campaña sistemática de ensayos no-destructivos con el martillo esclerométrico Schmidt-L, que se hizo en una placa de sodalita de 0;05m de espesor en un área cuadrada de 2;0m de lado. Esta investigación reveló que la roca ornamental estudiada tiene -en lo que se refiere a su resistencia mecánica- una variabilidad inherente al tipo de material en sí y también una variabilidad relativa a su posición espacial; ésta última con claros signos de una dirección preferencial. Estas variabilidades se detectaron por la aquí propuesta campaña de ensayos y el uso de la geoestadística; conclusiones que son útiles para el control de calidad de placas de material rocoso destinadas para fines ornamentales.In this article it is described a systematic test campaign -with the Schmidt- L-type rebound hammer- that was performed at a Sodalite slab of 0:05m thick in a square area of 2:0m of side. This research revealed that the studied ornamental rock has an inherent variability by it-self, in respect to their mechanical strength; and also a spatial variability related to their position, this last with a clear sign of a preferential direction. These variabilities can be detected with the proposed test-campaign and the use of geostatistics; whose conclusions are useful for the the quality control of rock-material-slabs used for ornamental purposes

La falla de la roca

Aparentemente no se tiene información disponible concerniente al comportamiento inelástico de las rocas fuertes, cuando el sistema comúnmente usado para determinar la resistencia de muestras de roca, llega a ser inestable inmediatamente después que se alcanza el pico de la relación deformación-esfuerzo, y cuando su pendiente alcanza a ser negativa. Se hace un análisis de los cambios de energía asociados con la extensión de fisuras tipo Griffith a tracción y compresión, que muestran que el comportamiento inelástico puede ser descrito por el lugar geométrico curvo tipo Griffith. en el plano deformación-esfuerzos. Solamente cuando la pendiente (de ds) de este espacio geométrico es mayor a cero, el material es intrínsecamente frágil y pasible a una fractura espontánea. Cuando de ds es menor a cero, es posible que continúe la extensión de la fisura por fracturación inestable ó falla estable, dependiendo de la cantidad de energía suministrada al material por el sistema de aplicación de carga. El efecto del confinamiento triaxial reduce la pendiente negativa del lugar geométrico tipo Griffith y hace que el material sea más dúctil que cuando éste está bajo mía compresión uniaxial. La actividad micro-sísmica durante el ensayo de muestras de roca puede explicarse asumiendo que la roca es un material heterogéneo con inclusiones elásticas, y analizando la fractura de estas inclusiones en términos a lo expresado arriba. Se presentan datos experimentales obtenidos de ensayos de compresión uniaxial del mármol de Tennessee y el granito de Saint-Cloud y se muestran que están de acuerdo con las predicciones analíticas

Nota Corta: Publicando Programas Computacionales Aplicados a las Ciencias de la Tierra

In the era of the big data, the art of creating an applied computational program to develop a calculation procedure in Earth Sciences has become one skill more among the abilities of the scientist. This short technical note comments on the minimum rules the author must be present to divulge computational codes applied to the Earth Sciences. Finally, the author encourages every geoscientist to become a code developer.En la era de los grandes datos, el arte de crear un programa computacional aplicado para desarrollar un procedimiento de cálculo en las Ciencias de la Tierra se ha convertido en una habilidad más para el científico. La presente nota técnica corta comenta acerca de las mínimas reglas que se debe tomar presente para publicar código computacional aplicado a las Ciencias de la Tierra. Finalmente, el autor incentiva a todo geocientífico para que se convierta en un productor de códigos aplicados

Rock mass mechanical behavior assessment at the Porce III underground hydropower central, Colombia-South America

Abstract: Experimental and analytic methods, as also the observational method, have been used to accomplish the assessment of the good quality gneissic rock mass behavior at the underground central of the Porce III hydroelectric project, in Colombia, South America. This study encompassed complementary specialized testing in the rock material and it required that the field work be extended, in order to obtain the rock mass description. The following outstanding results are emphasized: the finding of stress-strain properties for a linear elastic transversal isotropic rock material and the peak/residual Drucker-Prager failure envelopes for different foliation joints inclinations; as well as the description, classification and possible origin of the actual rock mass discontinuities. The in-situ observational process was followed, up to a relevant excavations stage of the central, and it consisted of the exposed surfaces; and in processing the data readings of the multiple position extensometers and of the superficial convergence displacement points. The data obtained in this work were useful for the calibration of the wedge and of the two dimensional stress-strain models, which were subsequently used for the assessment of the rock mass mechanical behavior at the final excavation stages, and for the verification of the stability of the observational method is an adequate procedure to monitor large opening excavations during construction, as it provides more valid facts to understand the rock mass mechanical behavior.Resumen: La estimación del comportamiento mecánico del macizo rocoso, néisico de Buena calidad, en la central subterránea del proyecto hidroeléctrico Porce III, localizada en Colombia, Sudamérica, se logro a través de la aplicación de métodos experimentales y analíticos así como el método observacional. En este estudio se ejecutaron ensayos especializados que permitieron complementar la información sobre el material rocoso y se hicieron trabajos de campo que ampliaron la descripción del macizo rocoso del sitio. Se desataca la obtención de las propiedades de esfuerzo-deformación para el material lineal, elástico e isotrópico transversal, y la obtención de las envolventes de falla Drucker-Prager, pico y residual, para diferentes inclinaciones de la foliación del material rocoso. También se desataca la descripción, clasificación y posible origen de las discontinuidades presentes en el macizo rocoso. El proceso de observación en campo se hizo hasta una determinada etapa de las excavaciones subterráneas de la central, y consistió básicamente en reconocer, clasificar y dimensionar los bloques y cuñas falladas en la superficie expuesta, y en procesar las lecturas de datos de extensómetros de posición múltiple y de puntos de desplazamiento de convergencia superficial. Los datos obtenidos durante el desarrollo de este trabajo sirvieron para la calibración de modelos de cuñas y de esfuerzo-deformación en dos dimensiones, los cuales se emplearon posteriormente para estimar el comportamiento mecánico del macizo rocoso en las secciones excavadas terminadas y para verificar la estabilidad de los pilares que se forman en las excavaciones de la central. Los resultados obtenidos mostraron que el método observacional es un procedimiento adecuado para hacer el seguimiento a las excavaciones de grandes aberturas, ya que provee mayores argumentos para la comprensión del comportamiento mecánico del macizo rocoso.Maestrí