Mineral (minero)
Sustancia de origen natural cuya explotación origina un beneficio.
Roca
Agregado sólido, formado por uno o varios minerales, que ocupa grandes extensiones de la corteza terrestre.
Roca intacta
Elemento (trozo, bloque, probeta) de roca que no presenta discontinuidades observables.
Estructura
Cualquier discontinuidad que atraviesa la roca.
Macizo rocoso
Forma en la que se presentan las rocas en el medio natural. Este está definido por la roca y sus estructuras. Por tanto, son discontinuos, heterogéneos y/o anisótropos.
Suelo
Material formado por partículas sólidas y poros rellenos de agua o aire, poco cementados, originado por la alteración de las rocas y sobre el que se desarrolla la mayor parte de la actividad humana y biológica.
Mecánica de rocas
Ciencia teórica y aplicada que estudia el comportamiento mecánico de las rocas y de los macizos. Rama de la ingeniería dedicada al estudio de la respuesta de las rocas y macizos al campo de fuerzas que actúan en su entorno.
Efecto escala
La respuesta del macizo a una serie de cargas aplicadas muestra un pronunciado efecto escala en función del volumen al que se someten las cargas.
Resistencia a tracción
La presencia de juntas en los macizos hace que en la mayor parte de los casos no exista prácticamente resistencia alguna a la tracción. Por tanto, los macizos no son capaces, en general, de generar y resistir tensiones a tracción.
Aguas subterráneas
Influyen en el comportamiento de las rocas de dos maneras distintas:
- En rocas porosas, modifican la tensión efectiva.
- En materiales poco porosos, el agua es sometida a presión en las juntas que separan bloques de roca, lo que reduce la presión efectiva.
- Su acción degradante en diversas zonas del macizo hace que, para ciertos materiales, se produzca un deterioro significativo de sus propiedades mecánicas.
Diseño
El objetivo final del diseño de una mina es el control de los desplazamientos de la roca hacia y alrededor de la excavación minera.
Metodología
- Estado del problema (objetivos)
- Requerimientos y condicionantes funcionales (variables y parámetros de diseño)
- Recopilación de información (características geológicas: propiedades del macizo, estado tensional natural, hidrogeología, tensiones inducidas)
- Formulación conceptual
- Análisis de la solución (métodos analíticos, empíricos y observación)
- Síntesis y especificaciones para soluciones alternativas (geometría de las excavaciones y factores de seguridad asociados)
- Evaluación
- Optimización (evaluación del comportamiento)
- Solución recomendada
- Implementación
Formulación del modelo de mina
Conceptualización de los datos de la caracterización.
- Discriminación de datos en función de su importancia.
- Selección de los datos representativos.
El objetivo es tomar en cuenta los principales rasgos geomecánicos que serán considerados en el comportamiento deformacional del modelo. El método seleccionado para un determinado yacimiento se determinará a partir de factores como su tamaño, forma, disposición geométrica, distribuciones de contenido de mineral y aspectos geotécnicos, que incluyen las propiedades geomecánicas del mineral y de las rocas de caja, la estructura geológica del macizo rocoso, el campo tensional natural y la presencia y distribución de aguas subterráneas.
Aplicaciones de la mecánica de rocas
Obra civil, almacenamiento y espacio subterráneo, ingeniería del petróleo, tecnología del medio ambiente y planificación territorial.
Deformación
Cualquier cambio en la posición o en las relaciones geométricas internas sufridas por un cuerpo como consecuencia de la aplicación de un campo de esfuerzos, por lo que se manifiesta como un cambio de forma, de posición, de volumen o de orientación. Una estructura sujeta a un estado de esfuerzos se deforma. Razón entre el desplazamiento y la longitud no deformada.
Tensor
Es una interpretación matemática de un concepto físico. Sus componentes adoptan valores que dependen del sistema de coordenadas elegido para representarlo. Los tensores pueden ser clasificados según su orden como:
- Escalar: tensor de orden 0. (Magnitud pero no dirección)
- Vector: tensor de orden 1. (Magnitud y dirección)
- Tensor de segundo orden: magnitud y dirección que depende del plano de referencia.
Esfuerzo
La reacción interna de un cuerpo a la aplicación de una fuerza o un conjunto de fuerzas. Si la fuerza actúa uniformemente en una superficie, el esfuerzo o tensión indica la intensidad de las fuerzas que actúan sobre el plano. El esfuerzo no varía en función del área considerada, siempre que las fuerzas se distribuyan uniformemente sobre la superficie. Independientemente del tamaño del bloque, el esfuerzo (sigma=Fuerza/Área) al que cada bloque está sometido es el mismo.