Mecanica-de-Rocas Freddy Delgado López

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INDÍCE:
Contenido página:
Introducción. 3.
Concepto de mecánica de roca. 4.
Ámbitos de aplicación de la mecánica de rocas. 4.
Factores geológicos que dominan el comportamiento 
y las propiedades mecánicas de un macizo rocoso. 4. 
Procesos del Ciclo Sedimentario. 5.
Tipos de Meteorización. 6-7.
Tipos de Sedimentación. 7.
Proporciones relativas de tipos de rocas 
en la corteza terrestre. 7-8. 
Tipos de agentes que intervienen 
en el transporte de partículas. 8-9.
 Efectos del agua subterránea 
sobre las propiedades de las rocas. 9.
Matriz rocosa. 9.
Comportamiento de Carga-Deformación-Resistencia. 9.
Anisotropía. 10.
Tipos de discontinuidades de una roca. 10-11. 
Planos de estratificación. 11.
Fallas y sus tipos. 11.
 Zonas de corte. 12.
 Planos de exfoliación (esquistosidad). 12.
Contactos Litológicos. 13.
Venillas. 13.
Pliegues. 13.
INTRODUCCIÓN:
El presente trabajo describe a continuación un breve, pero muy enriquecidos conceptos utilizados en la mecánica de las rocas, pero sobre todo de la relación que este tiene con la ingeniería del petróleo, ayudando así a comprender algunos procesos, trabajos e investigaciones que la ingeniería en petróleo tiene con la mecánica de las rocas ayudando así pues a entender mejor los procesos y desarrollando buenas y mejores tecnología. En especial para las áreas de EYP (exploración y producción). 
MECÁNICA DE ROCA:
Esta línea de investigación desarrolla investigación tanto básica como aplicada en el área de Mecánica de Rocas.
La investigación básica incluye el comportamiento de la roca bajo distintos niveles de estrés y sus procesos de deformación, considerando también el efecto de la temperatura y la presencia de agua.
Desde la investigación aplicada, esta línea aborda aspectos de la ingeniería de rocas aplicada a minería, tales como: el diseño de excavaciones subterráneas, la estabilidad de taludes en minería a cielo abierto, la sismicidad inducida, la estabilidad de fallas, los métodos de clasificación de macizos rocosos, entre otros.
En el desarrollo de sus actividades, el grupo utiliza tanto herramientas de modelación numéricas como trabajo experimental en laboratorio.
LOS DISTINTOS ÁMBITOS DE APLICACIÓN DE LA MECÁNICA DE ROCAS SE AGRUPAN EN:
1) Cuando el material rocoso constituye la estructura (excavaciones de túneles, taludes, etc.).
2) Cuando la roca es el soporte de otras estructuras (cimentaciones de edificios, presas, etc.).
3) Cuando las rocas son empleadas como material de construcción (terraplenes, gaviones, rellenos, etc.).
FACTORES GEOLOGICOS QUE DOMINAN EL COMPORTAMIENTO Y LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MACIZOS ROCOSOS
· La Litología y propiedades de la matriz rocosa.
· La estructura geológica y las discontinuidades.
· El estado de esfuerzos a que está sometido el material.
· El grado de alteración o meteorización.
· Las condiciones Hidrogeológicas.
PROCESOS SEDIMENTARIOS
Básicamente, corresponden a erosión (mecánica, química y biológica) en áreas fuente continentales, transporte por corrientes de agua (ríos), hielo (glaciares), o atmósfera (viento), depósito en cuencas deprimidas (lagos, deltas, estuarios, plataformas marinas relativamente someras, fosas y cuencas abisales), y compactación y diagénesis durante la formación en estas cuencas de pilas sedimentarias estratificadas que pueden llegar a tener miles de metros de espesor.
Figura 1: Ciclo de las rocas sedimentarias
TIPOS DE METEORIZACIÓN:
Física:
Consiste en la disgregación de las rocas en fragmentos menores, pero sin que cambie su naturaleza. La producen habitualmente los cambios de temperatura.
Uno de los casos más habituales es la acción del hielo: el agua se introduce en las pequeñas grietas de las rocas, y al congelarse aumenta su tamaño, por lo que presiona a la roca, que llega a romperse en trozos pequeños. Así se forman los canchales en las laderas de las montañas. El mismo efecto se produce cuando las diferencias de temperaturas son muy grandes entre el día y la noche, ya que las dilataciones y contracciones continuas llegan a romper la roca.
Química:
En este caso se altera la naturaleza de las rocas, que se transforman en sustancias diferentes. El principal agente es el agua.
La oxidación consiste en la reacción del oxígeno disuelto en agua con las sustancias que forman las rocas. Se producen óxidos e hidróxidos, más blandos, menos compactos y más solubles que la roca original. Se aprecia sobre todo en rocas que contiene hierro, que toman un aspecto rojizo o amarillento.
La carbonatación consiste en la acción del dióxido de carbono disuelto en agua sobre rocas formadas por carbonato de calcio. En el proceso se forma bicarbonato de calcio, que es soluble en agua, produciéndose la solubilización de la roca.
Biológica:
Está producida por la acción de los seres vivos. Por ejemplo, las raíces de las plantas fracturan las rocas, disgregándolas, y los animales excavadores desmenuzan las rocas al construir sus madrigueras.
Figura2: Tipos de meteorización.
Física. Química. Biológica.
La sedimentación es la acción modeladora que consiste en la deposición y acumulación de los materiales procedentes de la erosión. Ocurre una vez que cesa el movimiento por transporte y se alcanza una posición de reposo. La sedimentación puede ser eólica, fluvial, marina y glaciar.
TIPOS DE SEDIMENTACIÓN:
· LA SEDIMENTACIÓN EÓLICA:
se produce por la acción de los vientos, que transportan y depositan arena y otras partículas, formando montículos de diversas alturas. Las formaciones típicas de la sedimentación eólica son las dunas.
· LA SEDIMENTACIÓN FLUVIAL:
se produce por la acción de las aguas de los ríos que transportan diversos materiales y los depositan, formando llanuras aluviales, terrazas y deltas.
· LA SEDIMENTACIÓN MARINA:
ocurre cuando disminuye el movimiento causado por las olas y corrientes marinas, acumulando arenas que forman playas, barras, médanos y cordones litorales.
También incluye la sedimentación producto de la evaporación del agua salada (evaporita), o por acumulación de restos orgánicos en el fondo marino (carbón, turba y coral).
· LA SEDIMENTACIÓN GLACIAR:
se produce cuando cesa el movimiento del hielo, bien por conseguir un obstáculo o por llegar al punto de máxima expansión. Su modelo típico se presenta en forma de morrenas.
TIPOS DE ROCAS
Aunque las rocas presentan una gran variedad de formas y colores,solamente se pueden clasificar en tres tipos según su origen: rocas metamórficas, rocas sedimentarias y rocas magmáticas.
· Rocas metamórficas:
Son rocas renovadas. Se forman en las profundidades de la corteza terrestre cuando cualquier tipo de roca (sedimentaria, magmática o metamórfica) se ve sometida a elevadísimas temperaturas y fuertes presiones. El proceso que origina este tipo de rocas puede durar millones de años y recibe el nombre de metamorfismo.
· Rocas sedimentarias:
rocas de partículas. Sin darnos cuenta, todos y cada uno de los relieves de nuestro planeta es desgastado lentamente por la acción del agua, el viento y los seres vivos. Estos agentes geológicos rompen y separan los fragmentos rocosos del terreno (erosión), que son transportados desde el lugar donde se han originado a otros puntos de la corteza terrestre, principalmente mares y océanos, donde se acumulan (sedimentación) en forma de capas, generalmente horizontales, llamadas estratos de sedimentos. Los estratos de sedimentos se convierten en rocas sedimentarias en zonas próximas a la superficie terrestre. Durante millones de años, el peso de los materiales superiores aplasta a los inferiores, que se van compactando. Simultáneamente, los fragmentos quedan unidos por cementos naturales como el carbonato de calcio o sílice. De esta manera se forman rocas sedimentarias como los conglomerados, la arcilla
y la arenisca. Algunas rocas sedimentarias tienen un origen diferente. Por ejemplo, la caliza, el carbón y el petróleo.
· Rocas magmáticas:
nacidas del fuego A través de la corteza terrestre ascienden ríos de fuego
constituidos por una mezcla de gases y rocas fundidas llamada magma, originada en las
profundidades de la Tierra. Las rocas magmáticas se forman cuando el magma se enfría y se solidifica. Existen dos tipos de rocas magmáticas:
• Rocas plutónicas: Se originan cuando el magma se enfría muy lentamente en zonas
profundas. Por esta razón, presentan cristales que se pueden ver a simple vista. Estas rocas se consiguen estudiar después de millones de años, cuando la erosión las hace aflorar a la superficie.
• Rocas volcánicas: Se producen cuando el magma asciende y se enfría rápidamente en el exterior de la superficie terrestre. Por esta razón, sus cristales son tan pequeños que solo se pueden ver al microscopio.
TIPOS DE AGENTES QUE INTERVIENEN EN EL TRANSPORTE DE PARTÍCULAS.
	
	
	
El transporte es el traslado o acarreo de las partículas erosionadas de una roca por un agente geológico. La capacidad de transporte del agente geológico depende tanto de las características del agente como de las características de las partículas a transportar. Así, existen una serie de factores de los que depende el transporte como son:
· La Velocidad de movimiento del agente geológico. La imagen muestra una tormenta de arena en el desierto que mueve una gran cantidad de sedimentos. De esta forma, cuanto mayor velocidad posee el agente transportador, mayor es la capacidad de transporte.
	
	Figura 3. Fuente Y. Zur bajo licencia
Creative Commons.
· La densidad del agente geológico. A mayor densidad del agente, mayor capacidad de transporte.
· La viscosidad del agente geológico. Cuanto mayor es su viscosidad, mayor cantidad de sedimentos transporta.
· El tamaño de las partículas. Existe para cada agente geológico un tamaño límite de sedimento para ser transportado.
 EFECTOS DEL AGUA SUBTERRÁNEA SOBRE LAS PROPIEDADES DE LAS ROCAS
Un efecto más sutil del agua subterránea sobre las propiedades mecánicas de las rocas puede surgir de la acción nociva del agua en determinadas rocas y minerales. Por ejemplo, la arcilla se muestra suave en presencia de agua, reduciendo el esfuerzo y aumentando la deformabilidad del macizo rocoso. Las rocas argilizadas, como las pizarras y las areniscas argilizadas, también demuestran una marcada reducción en la resistencia de los materiales seguida de infusión en el agua (infusión: acción de introducir en agua caliente ciertas sustancias orgánicas para extraer de ellas las partes solubles).
MATRIZ ROCOSA:
 material rocoso sin discontinuidades, o bloques de roca entre discontinuidades. (Se caracteriza por su densidad, deformabilidad y resistencia; por su localización geográfica; y por su litología, ya sea ésta única o variada.
Comportamiento de Carga-Deformación-Resistencia:
Deformación La roca tiende a cambiar de forma o volumen al aplicarle una fuerza. El esfuerzo y la deformación van juntas por lo que se estudia la deformación mediante gráficas del esfuerzo en función de la deformación.
Resistencia
· Esfuerzo de compresión: tiende a reducir el volumen del material
· Esfuerzo de tensión: crea fracturas en el material
· Esfuerzo cortante: desplazamiento de una parte de la roca.
ANISOTROPIA:
1. [Geofísica, Gas de lutitas, Geología]
Variación predecible de una propiedad de un material con la dirección en la que se mide, lo cual puede producirse en todas las escalas. Para un cristal de un mineral, la variación de las propiedades físicas observada en diferentes direcciones es la anisotropía. En las rocas, la variación de la velocidad sísmica medida en sentido paralelo o perpendicular a las superficies de estratificación es una forma de anisotropía. Observada a menudo donde los minerales laminares, tales como las micas y las arcillas, se alinean en forma paralela a la estratificación depositacional a medida que se compactan los sedimentos, la anisotropía es común en las lutitas.
TIPOS DE DISCONTINUIDADES DE UNA ROCA:
Son cualquiera de los planos de origen mecánico o sedimentario que independiza o separa los bloques de matriz rocosa de un macizo rocoso. Generalmente la resistencia a la tracción de los planos de discontinuidad es muy baja o nula. Su comportamiento mecánico queda caracterizado por su resistencia al corte o, en su caso, por la del material de relleno.
Dependiendo de cómo se presenten estas discontinuidades o rasgos estructurales dentro de la masa rocosa, ésta tendrá un determinado comportamiento frente a las operaciones de minado.
· PLANOS DE ESTRATIFICACIÓN: Dividen en capas o estratos a las rocas sedimentarias.
· FALLAS: Son fracturas que han tenido desplazamiento. Éstas son estructuras menores que se presentan en áreas locales de la mina o estructuras muy importantes que pueden atravesar toda la mina.
· ZONAS DE CORTE: Son bandas de material que pueden ser de varios metros de espesor, en donde ha ocurrido fallamiento de la roca.
· DIACLASAS: También denominadas juntas, son fracturas que no han tenido desplazamiento y las que más comúnmente se presentan en la masa rocosa
· PLANOS DE EXFOLIACION O ESQUISTOCIDAD: Se forman entre las capas de las rocas metamórficas dando la apariencia de hojas o láminas.
· CONTACTOS LITOLOGICOS: Cuando comúnmente forman, por ejemplo, la caja techo y caja piso de una veta.
· VENILLAS: Son rellenos de las fracturas con otros materiales
· PLIEGUES: Son estructuras en las cuales los estratos se presentan curvados
· DIQUES: Son intrusiones de roca ígnea de forma tabular, que se presentan generalmente empinadas o verticales.
 
 PLANOS DE ESTRATIFICACIÓN:
· Dividen en capas o estratos a las rocas sedimentarias.
· Interrupciones en el proceso de depositación
· Muy persistentes
· Material puede ser diferente en plano de estratificación o haber sido sujeto a metamorfismo
· Estratos presentan cohesión entre ellos à alguna resistencia a la tracción (+ resistencia por fricción)
· Depositación en rocas sedimentarias puede generar planos de debilidad paralelos, según la orientación preferente de partículas en el plano
TIPOS DE FALLAS:
Fallas Normales: producidas por fuerzas distensivas. Uno de los bloques se hunde a favor del plano de falla. Se caracterizan porque hay un aumento en la superficie total del terreno.
Fallas Inversas: generadas por fuerzas compresivas. Uno de los bloques se eleva en contra del plano de falla y, por tanto, se produce un acortamiento en el terreno.
Fallas de Dirección: producidas por fuerzas que tienenla misma dirección y sentido contrario. Los bloques se mueven horizontalmente y el plano de falla es vertical.
ZONAS DE CORTE:
Son bandas de material que pueden ser de varios metros de espesor, en donde ha ocurrido fallamiento de la roca.
PLANOS DE EXFOLIACIÓN:
Se forman entre las capas de las rocas metamórficas dando la apariencia de hojas o láminas.
CONTACTO LITOLOGICO:
1. [Geología]
La superficie que separa los cuerpos de rocas de diferentes litologías, o tipos de rocas. Un contacto puede ser concordante o discordante, según los tipos de rocas, sus edades relativas y sus disposiciones. Una superficie de falla también puede actuar como un contacto.
VENILLAS:
Son rellenos de las fracturas con otros materiales.
 FIGURA 4: Venillas de una roca.
PLIEGUES:
1.[Geología]
Una estructura geológica ondulada que se forma cuando las rocas se deforman por curva miento en vez de fragmentarse al ser sometidas a un esfuerzo compresión al. Los anticlinales son pliegues en forma de arco en los que las capas de roca son convexas hacia arriba. Las capas de roca más antiguas forman el núcleo del pliegue, y, a partir del núcleo, se disponen rocas cada vez más modernas. Un sinclinal es el tipo opuesto de pliegue, ya que posee capas convexas hacia abajo con rocas modernas en el núcleo. Los pliegues se encuentran presentes habitualmente entre pares de anticlinales-sinclinales. La charnela del pliegue es el punto de máxima curvatura. Los flancos se disponen a ambos lados de la charnela del pliegue. La superficie imaginaria que divide los flancos del pliegue en dos partes iguales se denomina superficie axial. La superficie axial se denomina plano axial en aquellos casos en los que el pliegue es simétrico y las líneas que contienen los puntos de máxima curvatura de las capas plegadas, o líneas de charnela, son coplanares. Los pliegues concéntricos conservan el espesor de cada capa, si se mide en forma perpendicular a la estratificación original. Los pliegues similares poseen la misma forma ondulada, pero el espesor de las capas cambia a lo largo de toda la capa, con charnelas de mayor espesor y flancos de menor espesor.
Conclusión: 
Con este trabajo se concluye que a partir de los estudios de los esfuerzos y la presión que actúan sobre todo en yacimiento, pozo y terminación. Ocurre la gran mayoría de las veces debido a algunas características y/o procesos de la mecánica de las rocas. Los procesos de perforación, producción e inyección modifican estos esfuerzos y presiones, a veces en detrimento del operador. Debido a los avances producidos en las técnicas de mediciones, modelado y monitoreo geomecánicas, las compañías de E&P ahora pueden anticipar y mitigar los efectos de los esfuerzos y la presión a medida que éstos cambian a lo largo de toda la vida productiva de sus campos petroleros; desde la etapa de evaluación hasta la de abandono. Lo que hace en muchas ocasiones que estas compañías tengan una mejor administración de los yacimientos y que estos a su vez resultan más redituables.
BIBLIOGRAFIAS:
https://www.docsity.com/es/representacion-de-contactos-litologicos-apuntes-geologia/175209/
http://blog.utp.edu.co/metalografia/2-propiedades-mecanicas-de-los-materiales/ 
https://es.slideshare.net/rodersc/cap1-introduccion-mecanica-de-rocas
https://es.scribd.com/doc/137217463/CICLOS-SEDIMENTARIOS 
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