Comportamiento y Resistencia al Corte de Discontinuidades Rocosas Lisas

Comportamiento al Corte de Discontinuidades Lisas

Ensayo de Corte en Discontinuidad Cementada

Supongamos una discontinuidad totalmente lisa, sin relleno y cementada. Si se talla un bloque de la misma y se realiza un ensayo de corte con tensión normal constante (σn), y se representa la evolución de la tensión cortante (τ) aplicada y del desplazamiento cortante, se obtendrá una gráfica característica.

Durante este ensayo, al aplicar perpendicularmente a la discontinuidad una tensión normal σn, se produce inicialmente un ligero desplazamiento cortante “elástico”. Este desplazamiento aumenta de manera más o menos directamente proporcional a la tensión cortante aplicada hasta alcanzar un valor máximo. Este valor máximo de tensión cortante se denomina resistencia al corte de pico (τp) de la discontinuidad para la tensión normal aplicada. La pendiente de la porción inicial de esta curva (tensión cortante vs. desplazamiento cortante) representa la rigidez cortante.

Una vez alcanzado el máximo (τp), la respuesta tensional de la discontinuidad disminuye hasta alcanzar un valor mínimo y constante, en el que se produce el deslizamiento indefinido del bloque superior de la discontinuidad sobre el inferior. Este valor de tensión se denomina resistencia al corte residual (τr) de la discontinuidad para la tensión normal aplicada.

Si se realizan varios ensayos de corte de este tipo para distintos niveles de tensión normal aplicada, los resultados de resistencia al corte de pico (τp) y residual (τr) se pueden representar en un gráfico de tensión cortante (τ) frente a tensión normal (σn). Como se observa, aunque inicialmente existe cohesión debido al material cementante, esta se pierde una vez superada la resistencia de pico, resultando en una cohesión residual nula o muy baja.

Efecto de la Inclinación en Discontinuidades

Si se supone ahora una discontinuidad análoga a la anterior pero que forma un ángulo “i” con la horizontal, y se realiza un ensayo de corte similar, los valores de la tensión cortante y la tensión normal que actúan *realmente sobre la discontinuidad* se podrán calcular a partir de las fuerzas aplicadas externamente, teniendo en cuenta dicha inclinación.

Caso de Discontinuidad No Cementada e Inclinada

Para una discontinuidad no cementada e inclinada, la resistencia al corte obtenida en un ensayo se puede representar considerando el efecto del ángulo de inclinación (i). Teniendo en cuenta las ecuaciones de equilibrio de fuerzas sobre el plano inclinado, se deduce cómo la inclinación afecta las tensiones actuantes.

Esto significa que la inclinación de la junta (i) respecto a la dirección de la fuerza de corte aplicada modifica las componentes de tensión normal y cortante sobre el plano, afectando así la resistencia al corte movilizada. Este efecto puede interpretarse, bajo ciertas simplificaciones, como una modificación del ángulo de fricción aparente.