Mecánica de rocas, historia, propiedades e importancia

Mecánica de rocas
Paradais Sphynx/CC BY 2.0

La capa litosférica brinda soporte a todos los seres vivos, aparte de esto es fuente de minerales que son aprovechados por el ser humano, el cual utiliza algunos de estos sustratos como materiales de construcción o se aprovecha para hacer excavaciones y tener acceso a otros recursos; sin embargo, la construcción más que un arte también amerita conocimiento tanto teórico como práctico para que estas fuentes sean empleadas de la mejor manera posible y se garantice la seguridad de las obras. En este campo, entra en juego una disciplina llamada mecánica de rocas, de la cual tratan las próximas líneas y se da a conocer su significado, origen, aplicaciones y también se aporta sobre las propiedades de las rocas, el material de estudio de esta ciencia.

¿Qué es la mecánica de rocas?

La mecánica de rocas hoy en día constituye una ciencia, integrada en la rama de la geotecnia, que como su nombre lo indica se encarga del conocimiento desde un punto de vista mecánico de las rocas o sustratos rocosos, todo ello, con fines aplicativos y de gran utilidad para el ser humano en diversas disciplinas como en construcciones civiles, obras mineras o petroleras, entre otras, por lo que esta corresponde a estudios tanto especulativos (teóricos) como aplicados.

La mecánica de rocas ejecuta su estudio sobre rocas que han sido sometidas a ciertas fuerzas en sus tensiones o que actúan sobre sus propiedades hidráulicas, estas fuerzas pueden poseer un génesis natural o antropogénica, por ejemplo, alguna condición del medio ambiente, construcciones, excavaciones, etc., o tener una mezcla de ambos.

Como se ha connotado, el material de estudio en esta ciencia es la roca o los sustratos rocosos, es decir, las unidades o fragmentos de la corteza, constituidos por materia mineral y que presentan cierta homogeneidad, tanto a nivel de su estructura como en el proceso que le da el génesis. Específicamente se estudian macizos rocosos con sus características geológicas establecidas, en los que se puede distinguir la roca intacta y la “in situ”, es decir, el equivalente a la matriz y la roca masiva, respectivamente.

El conocimiento de esta ciencia amerita la implementación de técnicas analíticas heterogéneas que se han establecido de forma específica para esta ciencia, la cual resulta compleja, debido a la naturaleza de su material de estudio.

Historia de la mecánica de rocas

Para delimitar donde y por qué nació la mecánica de rocas como ciencia, hay que ubicarse en los años 60 (siglo XX), fecha en la cual ocurrió la disgregación de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelo y se dio paso a la fundación de la de Sociedad Internacional de esta ciencia, gracias a la comprensión de las diferencias de aplicación y conceptos que rigen a cada disciplina, principalmente al elemento de la discontinuidad, presente de forma importante en el modelado y comportamiento de las rocas como tal, más no del suelo.

Todo surgió en base a la acumulación de los conocimientos adquiridos en construcciones anteriores, algunos incluso de grandes desastres de obras como las presas de Malpasset o Vanjont, que exigieron una nueva visión de los análisis y métodos empleados, lo que permitió el nacimiento de una disciplina nueva.

El término como tal fue empleado inicialmente el en año de 1957 por Talobre, específicamente en su obra escrita originalmente en francés, que se traduce como Mecánica de rocas.

Propiedades de las rocas

Para establecer cualquier estudio que involucre la mecánica de rocas es imprescindible el conocimiento certero de las propiedades específicas de las rocas que se quieren aprovechar, de allí se determina la factibilidad de aplicación de cada sustrato o macizo rocoso en específico. Existen diversas propiedades de las rocas, éstas pueden analizarse por diversos métodos y técnicas, algunas por ejemplo pueden ser evidenciadas directamente en el campo, por su parte en otras, si se hace necesario su análisis exhaustivo en el laboratorio.

Existen diversas propiedades importantes en materia de mecánica de rocas, éstas pueden ser bien sea físicas, químicas y por supuesto las mecánicas. Las físicas se relacionan con aspectos como su densidad, porosidad, su capacidad permeable, la dureza, entre otras que tienen que ver con sus caracteres geológicos y su génesis; mientras que las químicas, como su nombre indica, implica algunas reacciones a otros compuestos, por ejemplo las sales.

Las propiedades mecánicas de las rocas involucran caracteres como la deformabilidad, la resistencia y la velocidad o el tiempo en que se pueden extender las ondas sonoras.

Importancia de la mecánica de rocas

La mecánica de rocas corresponde a una disciplina importante que puede ser extendida de forma universal a diversas áreas de aplicación (ver usos y aplicaciones de las rocas), siendo las más representativas las que involucran las actividades mineras y de construcción de obras civiles, pero resulta igual de imprescindible en otras doctrinas como lo es el petróleo, la planificación y preparación del territorio, además de otras edificaciones que se realizan por ejemplo para espacios subterráneos destinados al urbanismo, o para el acopio de desechos o residuos, entre muchas otras.

En el caso de la mecánica de rocas en minería. por ejemplo, se necesita el conocimiento de esta ciencia para poder establecer los diseños y excavaciones apropiadas de acuerdo al terreno de estudio, bien sea porque se quieran realizar a cielo abierto, es decir, en superficie o a nivel del subterráneo. En ambos casos, se amerita estabilidad, protección, un acceso simple y preservación, que son proporcionados por el análisis previo basado en esta disciplina.

La aplicación de la mecánica de rocas en obras civiles es muy diversa e importante para el desarrollo del ser humano, estas incluyen: los diseños de taludes, la construcción de túneles, presas, sistemas de alcantarillado, también obras relacionadas con la conducción de agua, viaductos y todo tipo de edificaciones, puentes, entre otros.

Referencias

  • Barton, N.; Lien, R.; Lunde, J. (1974).
  • Oteo, C. Introducción a la mecánica de rocas. En Rodríguez, J. & González, L. (Eds). Manual de Ingeniería Geológica. (2-29). Disponible en: http://info.igme.es/SidPDF/067000/080/67080_0001.pdf
  • Ramírez, D. (2018).
  • Shang, J.; Hencher, S.; West, L.; Handley, K. (2017).