En proyectos de túneles, evaluar las fracturas es una tarea crítica que los ingenieros geotécnicos llevan a cabo para garantizar la seguridad y el éxito del proceso de excavación. Las fracturas (geología) dentro de la masa rocosa pueden presentar desafíos significativos, incluyendo un mayor ingreso de agua, inestabilidad de la cara del túnel y dificultades en la excavación y el soporte. A través de estudios geológicos detallados y caracterización de la masa rocosa, los ingenieros geotécnicos evalúan los patrones de fractura, orientaciones e intensidades para diseñar métodos de túnel adecuados y sistemas de soporte. Esta evaluación ayuda en la selección de las máquinas perforadoras de túneles (TBM) o técnicas de perforación y voladura más adecuadas, así como en el diseño de estrategias de refuerzo, como pernos de roca, shotcrete y arcos de acero, para gestionar los riesgos asociados con las fracturas y garantizar la integridad estructural del túnel.«Geología Forsmark. Modelado descriptivo del sitio Forsmark - Etapa 2.2 (informe técnico) ETDEWEB»
En geología, una fractura articular se refiere a una ruptura o fisura en una roca a lo largo de la cual no ha habido un desplazamiento apreciable o movimiento relativo de las masas rocosas a ambos lados. Las articulaciones se forman típicamente debido a factores como la contracción durante el enfriamiento, el estrés tectónico o la meteorización inducida por el agua. Juegan un papel significativo en la estabilidad y el comportamiento de las masas rocosas, ya que pueden influir en el flujo de aguas subterráneas, la resistencia de las rocas y el potencial de inestabilidad de los taludes.«Evaluación de alta infiltración local de agua subterránea en un túnel de roca mediante caracterización de características geológicas»
| Tipo de Fractura | Tipo de Roca | Longitud Típica (m) | Ancho Típico (mm) | Espaciamiento Típico (m) | Orientación | Condiciones Geológicas | Ubicaciones Comunes |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Juntas | Sedimentaria | 0.5 - 10.0 | 3 - 17 | 1 - 4 | Variable | Campo de esfuerzo uniforme, baja deformación | Caras de acantilados, cortes de carreteras |
| Fallos | Ígnea | 9 - 168 | 45 - 167 | 10 - 43 | Lineal, a menudo vertical o muy inclinado | Alto esfuerzo de corte, actividad tectónica | Cordilleras, zonas sísmicas |
| Fisuras | Metamórfica | 1 - 14 | 8 - 98 | 2 - 10 | Generalmente paralelas a la dirección del esfuerzo | Alta presión, esfuerzo térmico | Cerca de regiones volcánicas, profundamente bajo tierra |
| Venas | Todos los tipos | 0.5 - 50.0 | 5 - 82 | 1 - 19 | Variable, a menudo sigue el camino más débil | Relleno mineral, actividad hidrotermal | Zonas mineras, respiraderos hidrotermales |
En conclusión, la geotecnia desempeña un papel crucial en la evaluación de la tenacidad de fractura en rocas. Involucra el estudio de las propiedades, el comportamiento y la mecánica de las rocas para evaluar su capacidad para resistir fracturas y soportar fuerzas externas. Al entender la tenacidad de fractura, los ingenieros pueden tomar decisiones informadas respecto a la estabilidad y seguridad de estructuras construidas sobre o con rocas. Este conocimiento es vital en diversas industrias, como la minería, la construcción y el desarrollo de infraestructura. A través de pruebas rigurosas, modelado y análisis, los ingenieros geotécnicos contribuyen al avance de nuestro entendimiento y utilización de las rocas en diferentes aplicaciones.«Geología Laxemar. Modelado descriptivo del sitio SDM-Site Laxemar (informe técnico) ETDEWEB»
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Sí, es posible que los minerales exhiban tanto clivaje como fractura. El clivaje se refiere a la tendencia de un mineral a romperse a lo largo de planos distintos de debilidad, lo que resulta en superficies lisas y planas. La fractura, por otro lado, se refiere a la forma en que un mineral se rompe cuando no hay planos de debilidad distintos, lo que resulta en superficies irregulares y rugosas. Algunos minerales pueden tener tanto clivaje en ciertas direcciones como fractura en otras, dependiendo de la estructura cristalina y los arreglos de enlace dentro del mineral.«Modelado estocástico de geometría de fracturas en 3D incluyendo validaciones para una parte del túnel Arrowhead East, California, EE. UU.»
Las rocas se rompen o fracturan debido a varios factores incluyendo el estrés, la presión, los cambios de temperatura y la erosión. Cuando las rocas experimentan un estrés o presión excesivos más allá de su resistencia, pueden fracturarse. Esto puede suceder durante la actividad tectónica, como terremotos, o debido a actividades humanas como la minería o la excavación. Los cambios de temperatura, especialmente el enfriamiento o calentamiento rápido, también pueden causar fracturas en las rocas. Además, la erosión por fuerzas naturales como el viento, el agua o el hielo puede debilitar la roca y llevar a fracturas con el tiempo.«Mecanismos de fractura cíclica en basalto en enfriamiento GSA Bulletin GeoscienceWorld»
El feldespato es un mineral que muestra exfoliación en lugar de fractura. La exfoliación se refiere a la tendencia de un mineral a dividirse a lo largo de ciertos planos de debilidad, produciendo superficies lisas y planas. El feldespato típicamente muestra planos de exfoliación en ángulos rectos, resultando en fragmentos rectangulares o en forma de bloque cuando se rompe. Por otro lado, la fractura se refiere a la manera en que un mineral se rompe cuando no hay una dirección preferida de debilidad, resultando en superficies irregulares o dentadas.«Mapeo semi-automático de estructuras geológicas utilizando datos fotogramétricos basados en UAV: un enfoque de análisis de imágenes»
La fracturación secundaria en geología se refiere al desarrollo de fracturas o grietas adicionales en las rocas que ocurren después de la formación inicial de fracturas primarias. Estas fracturas secundarias pueden resultar de varios procesos geológicos como la actividad tectónica, la meteorización o las redistribuciones de estrés dentro de la roca. A menudo, intersectan e interactúan con las fracturas existentes, alterando las características generales de la masa rocosa. Comprender la fracturación secundaria es crucial en geotecnia ya que afecta la resistencia, estabilidad y permeabilidad de las rocas, lo cual, a su vez, influye en el diseño y rendimiento de los proyectos de ingeniería.«Medición de la tenacidad a la fractura de la roca en modos I y II y en condiciones de modo mixto utilizando especímenes de tipo disco»
