Fluidos en las rocas y la
importancia de los stresses
efectivos
En la corteza los fluidos más comunes son el
agua, la salmuera y los hidrocarburos.
La influencia de los fluidos en la resistencia de
las rocas es considerable. Inicialmente se
comprobó que la resistencia de un cristal seco
es diez veces mayor a la del mismo en estado
húmedo. Price (1960) y otros concluyeron que
la resistencia uniaxial de una roca
completamente saturada era solo un 45% de
su resistencia cuando se secaba en horno.
• La influencia de los fluidos en la resistencia de
una roca se asocia a efectos químicos y
mecánicos. El efecto químico (o Rehbinder) está
relacionado con la pérdida de energía superficial
de las paredes de los poros producida por el
agua absorbida. Si hay una condición de stress
favorable, las microfracturas tienden a
propagarse. El agua absorbida también
produce, a elevadas temperaturas, migración de
soluciones inorgánicas y disolución. Este efecto
químico es común en la naturaleza. Sin
embargo, sus efectos son pequeños cuando se
compara con la influencia mecánica de las
presiones de fluidos.
• Los efectos mecánicos son:
• La presión de fluidos reduce la habilidad
de la roca de soportar los efectos del
stress diferencial (es decir, altas presiones
de fluidos reducen la resistencia de la
roca).
• La presión de fluidos influye en el modo
de deformación
Stress efectivo
Para graficar el fenómeno usaremos la definición de
esfuerzos efectivos en suelos. Consideremos un
agregado granular, poroso, sujeto a una compresión S
en todas direcciones, tal que se desarrolla en el fluido
intersticial una presión de fluidos p.
Grano Poro
S
Cierre de poro en
respuesta del
esfuerzo
compresivo que
tiende a juntar
las partículas.
p
En su forma más simple, la relación entre estos esfuerzos es
S − p = σ
´
Donde es el stress efectivo responsable de la deformación de la masa granular.
Material poroso con agua.
Aislado por una membrana
impermeable.
S3
θ
S1
σ´n
τ
• El stress normal y de cizalle (Sn y ) en una
superficie interna, que forma un ángulo con el
eje de compresión máxima:
Si se escribe estas ecuaciones en términos de stress
efectivo quedan S − p = σ
´
En término de stress total habíamos visto:
Para stress efectivo:
• La presión de fluidos reduce el stress
normal que actúa en un plano arbitrario,
pero no afecta al stress de cizalle.
• Si los esfuerzos totales y efectivos son
ploteados en un círculo de Mohr, esta
relación se hace evidente
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