Estudio del comportamiento y fractura en granodioritas del Plutón La Obra bajo trayectorias de esfuerzo no convencionales

Abstract

Un macizo rocoso se encuentra sometido a una serie de fuerzas que se distribuyen en el espacio y en el tiempo de manera compleja. Procesos como la excavación de este pueden implicar cambios en el campo de esfuerzos a los cuales se encuentra sometido. Dado que la resistencia y el modo de falla dependen de la combinación especifica de fuerzas aplicadas, se hace necesario investigar los especímenes de roca bajo esfuerzos variables si se quiere ser más cercano a la realidad y poder aproximar los procesos que ocurren in situ.

Este estudio corresponde a una investigación a diferentes escalas del comportamiento de especímenes de granodiorita obtenidos del Plutón La Obra en el Cajón del Maipo bajo trayectorias de esfuerzo no convencionales (confinamiento variable). En específico, se determina los efectos al someter la roca a cuatro trayectorias: reducción de confinamiento puro, reducción de confinamiento y aumento de esfuerzo axial, aumento únicamente de esfuerzo axial (triaxial convencional) y aumento de esfuerzo axial a la vez que confinamiento. Se determina tanto la respuesta de la deformación a los esfuerzos aplicados, los modos de fractura que se desarrollan luego del quiebre de los especímenes y el patrón de fractura a escala microscópica. Realizando un total de 22 ensayos, 19 de las trayectorias ya mencionadas y 3 de control sin llegar a la resistencia máxima.

Se pudo concluir, tal como lo menciona la literatura científica hasta el momento, que la resistencia de la roca no cambia significativamente al usar un confinamiento variable. Más interesante es la aparición de distintas fases dependientes de esta variación en esfuerzo con respecto a las deformaciones presentes. Notandose un periodo de deformación acelerada usualmente en las fases finales cercanas al peak, siendo esto mucho más notorio que para triaxiales estándar.

En lo que refiere al modo de falla, se observa que las trayectorias estudiadas producen fracturas macroscópicas variadas, apareciendo combinaciones distintas de axial splitting y shear. Se analizan los modos de fractura observados y se les clasifica en categorías. Esto permite establecer el límite de confinamiento desde el cual los procesos de fractura axial pierden importancia y pasan a evidenciar meramente shear. Y se observa una correlación fuerte entre modo de falla y resistencia diferencial.

El patrón de fractura a escala microscópica se estudia mediante la realización de cortes transparentes orientados al plano de falla y análisis estadísticos de estos. Hacer aquello revela que reducciones de confinamientos favorecen la extensión de fracturas subaxiales ya existentes. Mientras que la mantención o el aumento del confinamiento suelen implicar la aparición de fracturas nuevas, en vez del crecimiento de aquellas ya presentes.