The Penedes half-graben represents a natural field laboratory for the study of the link between tectonics and palaeofluids because it exposes numerous outcrops that allow a global and complete diagenetic study of the basin from Mesozoic to present times. The Penedes half-graben is located in the central part of the Catalan Coastal Ranges (CCR) and results from the superposition of three main tectonic events: (1) the Mesozoic extensional phase which is divided into two Mesozoic rift episodes: the first, Late Permian to Triassic in age and the second, latest Oxfordian to Aptian in age; (2) the Paleocene to middle Oligocene compressional phase which includes the emplacement of ENE-to-NE-trending thick-skinned thrust sheets bounded by SE dipping thrusts with a limited left-lateral strike-slip motion; (3) the late Oligocene?- Neogene extensional phase which split the CCR into a set of ENE-WSW blocks mainly tilted toward the NW, constituting the actual horst-and-graben systems now present at the northwestern Mediterranean. Samples were taken in 19 different outcrop areas located within three main structural domains: the Gaia-Montmell domain, which represents the footwall block of the SE-dipping major normal faults that bound the north-western margin of the basin, the Central Penedes domain, which comprises the central Miocene syn- and post-rift deposits and the Garraf domain, which comprises a group of small syn-depositional tectonic horsts and half-grabens developed in the Garraf horst during its Neogene evolution. Based on the macro and microstructural analysis combined with geochemical results from host rocks, fault rocks and fracture cements, the following diagenetic events have been identified: (1) Very early stages characterized by micritization, early irregular micro-fractures resulting from opening in poorly-lithified sediments and early calcite cement precipitations; (2) Progressive burial stages characterized by brecciation, stylolization and dolomitization; (3) Fracturing and cementations characterized by ninth major deformation stages with their related cements, breccias and stylolites, and (4) four karstification events with associated collapse breccias, sediments and cements filling the fracture, vug and cavern porosities. A depositional control of the δ(18)O values of the syn-rift Mesozoic sediments (Valanginian, Barremian and Aptian) related to the position of the different outcrops with respect to the Mesozoic normal faults is inferred from the values reported in this study. The isotopic values of the Miocene marine facies, depleted in δ(18)O and δ(13)C respect to the expected values for the Miocene seawater, together with the chalky appearance of these limestones, indicate that the Miocene marine limestones were re-balanced under the meteoric diagenetic environment. The meteoric fluid precipitating the calcite cement in the conglomerates of the lower continental complexes was responsible for diagenetically altering the marine host limestone. A different meteoric fluid, more influenced by soil-derived CO2, precipitated the calcite cement present within the upper continental complexes. The fluids circulating through the fractures attributed to the second stage of the Mesozoic rifting were precipitated from formation waters during the progressive burial of the sediment, in a closed palaeohydrological system. From the Paleocene to the mid-Oligocene the fluids circulating through the compressional fractures had a meteoric origin. Due to the Paleogene compression, Mesozoic rocks were uplifted, subaerially exposed and extensively karstified. Different types of sediments and cements were deposited filling the karstic cavities under the meteoric diagenetic environment. Related to the syn- and early post-rift stage, the fractures were sealed by meteoric fluids under both, phreatic and vadose zones. The normal faults attributed to the late post-rift stage favoured the upflowing of marine fluids expelled from the compaction of the late Burdigalian to the early Serravallian marine sediments producing the dolomitization of the host rocks and the precipitation of dolomite cements within the fractures. During the late post-rift and related to latest tensional fractures occurrence different types of meteoric fluids circulated through the fractures. These fluids were precipitated from phreatic to vadose cements, agreeing with the uplift of the entire basin and/or with the falling-down of the meteoric water table related to a generalized sea level fall in the Mediterranean area during the Messinian. / La formació de la conca del Penedès està associada a un període extensiu d’edat neògena que provocà l’obertura del Solc de València. El marge nord-oest del Solc de València està constituït per una sèrie de grabens (Penedès, Vallès, Barcelona ...) i horsts (Garraf, Gaià-Montmell, Montnegre ...), el conjunt dels quals formen la Serralada Costanera Catalana. Aquesta serralada resulta de la superposició de tres esdeveniments tectònics principals: (1) l’extensió Mesozoica, compresa entre el Pèrmic i el Cretàcic inferior, (2) la compressió Paleògena, la qual produí la inversió de les principals conques extensives Mesozoiques i (3) l’extensió neògena, compresa entre l’Oligocè tardà i el Miocè mig, la qual generà l’actual sistema de rift de la Mediterrània occidental. S’han estudiat 19 afloraments localitzats tant en els alts estructurals, Garraf i Gaià-Montmell, com en el sector central de la conca del Penedès. A partir de les dades macro I microestructurals, juntament amb els resultats geoquímics de les roques encaixants, roques de falla i els ciments que reomplen les fractures, s’han identificat els següents estadis diagenètics: i. un primer estadi diagenètic temprà caracteritzat per la formació de microfractures de morfologies irregulars, formades en un sediment poc litificat i per la precipitació d’un ciment de calcita poc interaccionat amb la roca de caixa. ii. un segon estadi d’enterrament caracteritzat per la bretxificació i dolomitització de la roca encaixant i la generació d’estilòlits sub-paral•lels a l’estratificació. iii. nou etapes de deformació amb diferents tipus de rebliments associats a les fractures. iv. quatre estadis de carstificació caracteritzats per diferents tipus de bretxes de col•lapse, sediments i ciments que reomplen les porositats tipus fractura i vug, generades a partir de la dissolució. Els fluids relacionats amb l’extensió Mesozoica són característics d’aigües de formació, en canvi, els fluids que circularen al llarg de les fractures compressives paleògenes, són coherents amb fluids d’origen meteòric altament interaccionats amb la roca de caixa. L’extensió Neògena es caracteritza per una circulació predominant de fluids meteòrics no interaccionats amb la roca de caixa. És en l’estadi de post-rift on s’ha definit una dolomitització parcial de l’encaixant produïda per la barreja d’aigües marines i meteòriques. Durant l’estadi de post-rift tardà tingué lloc un esdeveniment de dissolució càrstica molt extens, el qual es relaciona amb la baixada del nivell del mar durant el Messinià.

[pt] O estudo sobre estabilidade de poços tem como uma de suas principais aplicações a determinação da faixa segura de densidades do fluido de perfuração. A análise de estabilidade de um poço, que determina essa faixa segura, envolve uma série de parâmetros que geralmente apresentam incertezas associadas aos seus valores. Em métodos convencionais, essas incertezas não são consideradas. O objetivo deste trabalho é desenvolver metodologias de análise de estabilidade de poços que considerem as incertezas associadas aos parâmetros. Métodos para quantificação de incertezas associadas aos parâmetros são apresentados para o caso de um poço já perfurado e para o caso de um novo poço em uma região em desenvolvimento. Dois métodos de análise de sensitividade também são apresentados e aplicados ao problema de estabilidade de poços. Para avaliação do efeito que as incertezas associadas aos parâmetros geram no sistema de estabilidade, dois métodos probabilísticos (simulação de Monte Carlo e método FOSM) foram aplicados ao problema, e depois intercomparados. Através do método da simulação de Monte Carlo, desenvolveu- se um simulador computacional para análise probabilística de estabilidade de poços, que permite a consideração das incertezas associadas aos parâmetros. Os métodos probabilísticos de análise fornecem como resposta as probabilidades de ruptura associadas às diferentes pressões internas do poço. Como essas pressões são dependentes da densidade do fluido de perfuração, a avaliação do risco associado à essas pressões constitui um novo critério para a determinação da densidade do fluido de perfuração. / [en] The study on wellbore stability has as one of its main application the determination of the safe range of the drilling-fluid density. The wellbore stability analysis is controlled by a number of parameters that generally present uncertainties associated to their values. In conventional methods, these uncertainties are not considered. The purpose of this work is to develop methodologies of analysis of wellbore stability that consider the uncertainties associated to the controlling parameters. Methods for quantifying the uncertainties associated to the parameters are presented for the case of an open well and for the case of new well located on a development region. Two methods of sensitivity analysis are also presented and applied to the well stability problem. To evaluate the effect that the uncertainties associated to the parameters create on the stability analysis, two probabilistic methods were applied to the problem, and compared to each other. Based upon Monte Carlo method, a computational simulator was developed in order to carry out probabilistic analysis of wellbore stability. The simulator takes into account the uncertainties associated to the parameters. The probabilistic methods of analysis, presented in this dissertation, provide the probability of failure associated to the different internal pressure of the well. As these pressures are dependent upon the density of the drilling - fluid, the evaluation of the risk associated to these pressures constitutes a new criterion to establish the density of the drilling -fluid. / [es] EL estudio sobre estabilidad de pozos tiene como una de sus principales aplicaciones la determinación de la banda de seguridad de las densidades del fluido de perforación. El análisis de estabilidad de un pozo, que determina esa banda segura, incluye una série de parámetros que generalmente presentan errores asociados a sus valores. En métodos convencionales, esos errores no son consideradas. EL objetivo de este trabajo es desarrollar metodologías de análisis de estabilidad de pozos que consideren los errores asociados a los parámetros. Métodos para cuantificación de errores asociadas a los parámetros son presentados para el caso de un pozo perforado y para el caso de un nuevo pozo en una región en desarrollo. Se presentan también dos métodos de análisis de sensitividad y se aplican a problemas de estabilidad de pozos. Para la evaluación de lo que los errores asociados a los parámetros generan en el sistema de estabilidad, se aplican dos métodos probabilísticos (simulación de Monte Carlo y método FOSM). A través del método de la simulación de Monte Carlo, se desarrolla un simulador computacional para el análisis probabilístico de estabilidad de pozos, que permite la consideración de los errores asociados a los parámetros. Los métodos probabilísticos de análisis dan como respuesta las probabilidades de ruptura asociadas a las diferentes presiones internas del pozo. Como esas presiones son dependientes de la densidad del fluido de perforación, la evaluación del riesgo asociado a esas presiones constituye un nuevo criterio para la determinación de la densidad del fluido de perforación.

Geólogo / El comportamiento mecánico del macizo rocoso de la mina El Teniente es deter-minado en gran medida por sus abundantes vetillas cuya resistencia menor a la de la roca intacta incide en la estabilidad y fragmentación de la roca. En este contexto se enmarca la presente memoria de título, en la cual se estudia el comportamiento de veti-llas ante ensayos de tracción directa y la influencia que ejercen sus características so-bre su resistencia y deformación. Se analizó el resultado de 19 ensayos de tracción directa en vetillas realizado en IDIEM y de 2 ensayos previos del SP Technical Research Institute of Sweden. Las re-sistencias a la tracción y forma de ruptura fueron graficadas versus porcentaje de mine-rales duros, espesor, rugosidad y ángulo de vetilla con respecto al plano ortogonal a la dirección del esfuerzo aplicado. La deformación de las vetillas fue caracterizada por el strain total, el stress del punto de fluencia, el módulo de elasticidad y módulo secante en el punto de 50% de esfuerzo aplicado y módulo secante en el 50% de deformación. Estos parámetros fueron igualmente graficados en función de las características de la vetilla recién mencionados. Los resultados del análisis muestran que las vetillas de calcopirita tienden a tener menor resistencia a la tracción directa que vetillas de pirita de 1-4 mm de espesor. Por otro lado, las vetillas de pirita de mayor espesor tienen menor resistencia, mientras que la situación de las de calcopirita según el espesor no es clara. El JRC no mostró influencia en la resistencia, incluso en las vetillas más inclina-das. Por su parte, el ángulo de la vetilla con respecto al plano ortogonal a la dirección del esfuerzo tampoco muestra mayor incidencia en la resistencia a la tracción. Las relaciones encontradas fueron comparadas con resultados de ensayos de tracción indirecta realizados anteriormente. Ambos ensayos coinciden en que la pre-sencia de minerales duros tiende a aumentar la resistencia y en que la ruptura suele darse por el medio del relleno de la vetilla. En cuanto a la deformación, se tiene que el comportamiento elástico en vetillas de calcopirita y pirita se mantiene hasta stress aplicado de 0,2-0,5 MPa. El módulo de elasticidad y módulos secantes presentan valores mayores en vetillas de calcopirita que en las de pirita, por lo que son más rígidas. La deformación total, es menor en vetillas de calcopirita y parece aumentar en vetillas de mayor espesor y menor ángulo. Finalmente, se concluye que las características microscópicas de las vetillas, como el tamaño y forma de los cristales, también pueden influir en su comportamiento ante esfuerzos de tracción y que es necesario contar con datos de más ensayos para obtener mejor información de los parámetros estudiados.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 5/5/2021. / Ingeniero Civil de Minas / En minas explotadas por el método de panel caving convencional, la ocurrencia de eventos tales como colapsos o estallidos de roca ha sido frecuente a lo largo de la historia. Ambas situaciones conducen a pérdidas productivas y a un aumento de los costos, puesto que se debe desarrollar un proyecto de contingencia para recuperar las reservas afectadas. Los eventos sísmicos son propios del proceso de caving. Sin embargo, en algunos casos existe una anomalía donde la cantidad de sismos supera los valores normales. Esta anomalía ocurre como consecuencia de la inestabilidad geomecánica insostenible del sector afectado. El caso de estudio en este trabajo, comprende la recuperación del frente de hundimiento del sector Centro-Fw de la mina Reservas Norte, División El Teniente, luego de un evento geomecánico ocurrido en el mes de marzo del año 2014. Cabe destacar que en este caso se pudo evitar que los daños aumentaran y causaran el colapso de las galerías de la mina. El principal objetivo de este estudio es documentar la recuperación de un sector, que se vio afectado por daños geomecánicos severos en las galerías del nivel de hundimiento, y cuyo resultado principal fue permitir la continuidad de la variante de explotación y evitar que se genere un colapso. Para abordar este trabajo se debió caracterizar detalladamente el caso de estudio, para identificar las actividades claves en este. Así, se realizó un ordenamiento y análisis de los hechos, que permitió documentar de manera clara los aspectos relevantes para la recuperación del sector estudiado. Gracias a las actividades realizadas fue posible reiniciar el frente de hundimiento y, más importante aún, se pudo continuar con el sistema de explotación, sin necesidad de implementar una variante en este. El diseño de la solución y la planificación de la extracción, resultaron posibles gracias al sistema de extracción del sector (variante convencional). Esto genera una ventaja para la variante convencional de panel caving, la cual se puede considerar para la elección del método de explotación en proyectos futuros. Así, dadas las actividades claves identificadas en el caso de estudio y considerando el éxito en el trabajo realizado, se listan las actividades claves para afrontar daños geomecánicos severos ubicados por delante del frente de hundimiento. Estas actividades claves generan una importante fuente de información, en caso de la ocurrencia de eventos similares en un futuro. Dentro de las actividades claves identificadas en el caso de estudio, se realiza una recomendación con respecto al diseño de la solución, específicamente en el diagrama de perforaciones. Esta modificación implica reducir el largo de las perforaciones realizadas desde el nivel de producción, permitiendo disminuir costos y tiempo de desarrollo.

Entre los parámetros de cálculo más importantes en la Mecánica de Rocas, se encuentra la Resistencia a Comprensión Simple, como un valor que nos ayuda a la caracterización y estudio del comportamiento de los macizos rocosos. Contar con una buena correlación entre el ensayo de Carga Puntual (PLT) y de Resistencia a Compresión Simple (RCS) puede ser de gran importancia, pues se obtienen beneficios por la realización de ensayos más rápidos y económicos, que pueden aportar la misma seguridad en los cálculos de estructuras y actuaciones en macizos rocosos. Un paso previo para poder aplicar dicha correlación es disponer de un buen método de determinación de la Resistencia a la Carga Puntual. Esa correcta determinación es bastante confiable cuando se dispone de un número suficiente de ensayos con probetas de la misma naturaleza, pero habitualmente no es así y debe aplicarse un factor de corrección por tamaño F=(De / 50)? , con un ? = 0,45. En el presente trabajo se estudia la adecuación de dicho factor y se inicia el estudio de un factor alternativo, para el que se propone una expresión en la que el exponente ? es del tipo ?* = C1 - C2 x Is(50),F, donde Is(50),F es el índice de resistencia a la Carga Puntual obtenido con el factor F normativo. También, es importante conocer antes de realizar los ensayos de PLT, las dimensiones óptimas de las probetas (relación L / D) para una adecuada aplicación de la carga (P). El trabajo se centra en las Calizas de la Comunidad Valenciana (España) porque representan un porcentaje muy elevado de las rocas existentes en esa comunidad. Para su ejecución se han realizado más de 700 ensayos in-situ y en laboratorio, de los cuales 346 son ensayos de PLT, 45 ensayos de RCS y el resto son determinaciones de otros parámetros caracterizadores como son: peso específico y porosidad, durabilidad al desmoronamiento (Slake-Durability), velocidad ultrasónica, etc. / Galván Ceballos, MA. (2011). Estudio del ensayo a carga puntual en materiales calizos de la Comunidad Valenciana. Propuesta de modificación del factor de corrección por tamaño y correlación del ls(50) con la Resistencia a Compresión Simple [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10526 / Palancia

El presente trabajo de investigación está orientado a la mejora de la fragmentación de rocas de la zona de Machu Picchu, la misma que se encuentra en el tajo Santa rosa de la Empresa Administradora Cerro S.A.C. Mediante el diseño de la malla de perforación, se considera la modificación de los parámetros como longitud y diámetro de taladro, así mismo con la aplicación de la nueva tecnología plasma. Se usó esta innovadora opción por tener como limitación la cercanía de zona urbana a unos 120 metros aproximadamente del proyecto. Aunque esta nueva opción permitía cumplir con la norma, no logró ser idóneo por los resultados en la fragmentación del macizo rocoso, generando un 64% de bancos mayores de 18''. Con este indicador se debió usar equipos adicionales generando un aumento en los costos operativos. Por consiguiente, se desarrollaron diversas pruebas con las mallas de perforación, y con la distribución de carga, considerando el tipo del macizo rocoso del proyecto, siendo Regular B, con RMR 49. Al finalizar el análisis de esta información se diseñó la propuesta de solución que consistió en la modificación de los parámetros de la malla de perforación, adecuados como el burden, espaciamiento, y altura de los taladros de producción. En el desarrollo del presente trabajo se tuvo resultados favorables en la disminución del tamaño de las rocas obtenidas después del disparo. / This research work aimed at improving rock fragmentation in the Machu Picchu area, the same one that found in the Santa Rosa Tagus of Empresa Administradora Cerro S.A.C. Through the design of the perforation mesh, consideration and modification of the parameters such as length and diameter of the hole, applying the new plasma technology. This innovative option used because it limited by the proximity of an urban area approximately 120 meters from the project. Although this new option allowed us to comply with the standard, it was not suitable due to the results in the fragmentation of the rocky massif, generating 64 % of banks larger than 18". With this indicator, additional equipment had to used, generating an increase in operating costs. Consequently, various tests developed with the drilling meshes and with the load distribution, considering the type of the rocky massif of the project, being Regular B, with RMR 49. At the end analysis of this information, the solution proposal was designed which consisted of modifying the parameters of the drilling mesh, suitable as the burden, spacing, and height of the production holes. In the development of the present work, favorable results were obtained in the reduction of the size of the rocks obtained after the shot. / Tesis

La investigación desarrollada en la presente Tesis Doctoral, se centra en la figura del Catedrático de restauració Luis Roig D'Alós (Valencia 1904-1968), que desarrolló su labor dentro del campo de la conservación-restauración entre los años 20 y 60 del pasado siglo, una época en la que en España la intervención sobre las obras de arte se realizaba generalmente por los artistas con criterios muy alejados de la idea de conservación que hoy conocemos. El trabajo antes de entrar a valorar la labor del profesor Roig D'Alos analiza la situación de la restauración tanto en España, como en Europa, poniendo de manifiesto las lagunas existentes en este campo además de la escasez de canles de información científica para investigar en el mismo. A partir de ahí y mediante la indagación en los archivos de la familia Roig Picazo, así como la investigación en las diferentes instituciones españolas e italianas con las que Roig D'Alós tuvo relación, se ha podido reconocer la trayectoria desarrollada como escultor, restaurador, profesor e investigador, destacando su continua búsqueda de respuestas, a través de la experimentación controlada, desarrollando fórmulas, técnicas y procesos de intervención de probada eficacia. En el campo de la conservación-restauracón cabe destacar el haber sido pionero, en la práctica y en la enseñanza de la restauración moderna, poniendo en marcha en Valencia en 1940, una de las primeras asignaturas de restauración de España, utilizando criterios, procedimientos y técnicas claramente modernos, que todavía tardarían décadas en extenderse a nivel nacional. Nos refermiso a temas como: la realización del examen previo de la obra para reconocer sus materiales, técnicas y deterioros, utilizando técnicas fotográficas avanzadas como la fotografia de espectro ultravioleta: el uso de la mesa de forrado al vacío inventada en Alemania, la utlizacion de materiales reversible en los diferentes procesos de la restauracion; el uso de criterios de restitución claramente / Bosch Roig, L. (2012). Archivo histórico de conservadores y restauradores españoles: la actuación del restaurador Luis Roig d'Alós (1904-1968) [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17402 / Palancia

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-11T18:18:13Z No. of bitstreams: 1 diss-Raphael-Logato-de-Oliveira-PPGA.pdf: 25249109 bytes, checksum: bebdeef5c344d7c319f3fd7481af2cce (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T18:18:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diss-Raphael-Logato-de-Oliveira-PPGA.pdf: 25249109 bytes, checksum: bebdeef5c344d7c319f3fd7481af2cce (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / A taxa de crescimento de uma colônia do coral endêmico brasileiro Siderastrea stellata, proveniente da Reserva Biológica do Atol das Rocas (3° 45’ S / 33° 40’ O – 3° 55’ S / 33° 50’ O), baseada em conta gem de bandas de crescimento e datação absoluta pelo método U-Th, seguidas de analises geoquímicas e isotópicas, revelaram uma variablidade das Temperaturas de Superfície do Mar (TSM) durante os últimos 39 anos. Os resultados demonstram uma forte correlação entre o crescimento do coral e a razão Sr/Ca, como também entre o Sr/Ca e U/Ca. O crescimento, Sr/Ca e U/Ca indicaram um forte sinal com frequência decadal, que é correspondente a um dos principais regimes de variabilidade do Atlântico Tropical Sul. Além disto, pode ser dito que o sinal do δ18O apresentou uma boa coerência com a ZCIT, indicando um potencial para futuros estudos sobre flutuações de salinidade. Porém, a falta de correlação entre os parametros geoquimicos com a TSM pode ser atribuída à limitação dos registros instrumentais de TSM disponíveis para a área de estudo (PIRATA), que são provenientes de bóias oceanográficas espaçadamente distribuídas. Assim, este estudo destaca alguns importantes fatores: a necessidade de se obter os registros de TSM in situ, para que seja possível estabelecer boas correlações entre esta e os traçadores; a clara relação entre o crescimento e Sr/Ca, sugerindo que este traçador pode não ser regulado somente pela TSM no caso de S. stellata; e a predominância de influências de variabilidades decadais e semi-decadais para esta região / One colony growth rate of an endemic Brazilian coral Sideratrea stellata from Atol das Rocas Biological reserve (3° 45’ S / 33° 4 0’ O – 3° 55’ S / 33° 50’ O), based on growth band counting and U-Th dating method, followed by geochemical analysis, revealed Sea Surface Temperature (SST) variability for the last 39 years. Results show a strong correlation between coral growth and Sr/Ca ratio, and also strong correlation between Sr/Ca and U/Ca. Growth, Sr/Ca and U/Ca indicate strong signal at decadal frequencies, corresponding to one of major South Tropical Atlantic variability. Moreover, it can be said that δ18O signal has showed good coherence with respect to ITCZ, pointing out to potential future studies about salinity fluctuations. However, the lack of correlation between SST and geochemical tracers can be attributed to instrumental SST data restriction for the study site, which comes from sparsely distributed oceanographic buyos (PIRATA). Insofar, this study highlights some important factors: the need for in situ SST registry in order to establish good correlations for SST and geochemical data; the clear relationship between coral growth and Sr/Ca, suggesting that this ratio may not be regulated by SST only for S. stellata; and the predominance decadal and semi-decadal variabilities at this region.

Tesis por compendio / [ES] Esta investigación se centra en la caliza de Prada, una formación del Cretácico inferior ubicada en la zona sur pirenaica de Cataluña (España). Se tomaron muestras de roca de sondeos perforados durante la etapa de diseño del túnel de Tres Ponts. El trabajo aquí presentado explora diferentes aspectos relacionados con el comportamiento térmi-co de la caliza de Prada y las consecuencias derivadas en el túnel de Tres Ponts. En primer lugar, este trabajo describe la variación en las propiedades texturales, físicas y mecánicas de la caliza de Prada después de ser sometida a temperaturas de entre 105 y 600 ºC, y luego enfriada a un ritmo lento o mediante templado, y determina las tem-peraturas clave y los métodos de enfriamiento que afectan más la estabilidad en caso de incendio en el túnel de Tres Ponts. En segundo lugar, esta investigación se centra en las causas y mecanismos implicados en el comportamiento explosivo y la liberación de gas sulfuroso observado en una fracción gris oscuro de muestras de caliza de Prada. Las implicaciones de tales muestras de color gris oscuro son críticas en infraestructuras subterráneas y en minería, ya que el potencial explosivo de esas muestras conlleva el riesgo de fracturación masiva y de disminución brusca en la resistencia. Además, el gas sulfuroso liberado tiene efectos nocivos sobre la salud de las personas y el poten-cial de formar compuestos ácidos que corroen los materiales, acortando su durabilidad y aumentando los costes de mantenimiento. Posteriormente, este trabajo determina si el tratamiento térmico sobre la caliza de Prada tiene un efecto significativo en facilitar su perforabilidad. Comprender la variación en el rendimiento de perforación de la caliza de Prada tratada térmicamente ayudaría a mejorar la eficiencia de los medios mecánicos de excavación. Finalmente, se proponen algunas correlaciones para deter-minar indirectamente las características de resistencia, deformación y perforabilidad de la caliza de Prada tras ser tratada térmicamente, a partir de pruebas simples, rápidas y no destructivas. / [CA] Aquesta investigació es centra en la calcària de Prada, una formació del Cretaci inferior situada a la zona sud pirinenca de Catalunya (Espanya). Es van prendre mostres de roca de sondejos perforats durant l'etapa de disseny del túnel de Tres Ponts. El treball aquí presentat explora diferents aspectes relacionats amb el comportament tèrmic de la calcària de Prada i les conseqüències derivades al túnel de Tres Ponts. En primer lloc, aquest treball descriu la variació en les propietats texturals, físiques i mecàniques de la calcària de Prada després de ser tractada a temperatures d'entre 105 i 600 ºC, i després refredada a un ritme lent o ràpid, i determina les temperatures clau i els mètodes de refredament que afecten més l'estabilitat en cas d'incendi al túnel de Tres Ponts. En segon lloc, aquesta investigació es centra en les causes i mecanismes implicats en el comportament explosiu i l'alliberament de gas sulfurós observat en una fracció gris fosc de mostres de calcària de Prada. Les implicacions de tals mostres de color gris fosc són crítiques en infraestructures subterrànies i en mineria, ja que el potencial explosiu d'aquestes mostres comporta el risc de fracturació massiva i de disminució brusca en la resistència. A més, el gas sulfurós alliberat té efectes nocius sobre la salut de les persones i el potencial de formar compostos àcids que corroeixen els materials, retallant la seua durabilitat i augmentant els costos de manteniment. Posteriorment, aquest treball determina si el tractament tèrmic sobre la calcària de Prada té un efecte significatiu en facilitar la seua perforabilitat. Comprendre la variació en el rendiment de perforació de la calcària de Prada tractada tèrmicament ajudaria a millorar l'eficièn-cia dels mitjans mecànics d'excavació. Finalment, es proposen algunes correlacions per determinar indirectament les característiques de resistència, deformació i perforabilitat de la calcària de Prada després de ser tractada tèrmicament, a partir de proves simples, ràpides i no destructives. / [EN] This research is focused on Prada limestone, a lower Cretaceous formation located in the Catalan south Pyrenean zone (Spain). Rock samples were taken from boreholes drilled during the design stage of the Tres Ponts Tunnel. The work presented here explores different aspects related to the thermal behaviour of Prada limestone and the derived consequences on the Tres Ponts Tunnel. Firstly, this work reports the variation in the textural, physical, and mechanical properties of Prada limestone after being heated at temperatures of between 105 and 600 ºC and then cooled at a slow rate or by quenching and determines key temperatures and cooling methods that would most affect stability in case of a fire in the Tres Ponts Tunnel. Secondly, this research fo-cuses on the causes and mechanisms involved in the explosive behaviour and release of sulphurous gas observed on a dark grey fraction of samples from Prada limestone. Implications of such dark grey samples are critical in underground infrastructure and mining engineering works, as the explosive potential of that sample represents risk of mass fracturing and dramatic strength decay. Moreover, the sulphurous gas released has harmful health effects and may form acid compounds that corrode materials, shorten their durability, and increase maintenance costs. Later, this work determines if thermal treatment on Prada limestone has a significant effect on improving its drilla-bility. Understanding the variation in the drilling performance of the thermally treated Prada limestone would help improve the efficiency of mechanical excavation means. Finally, some correlations are proposed to indirectly determine the strength, deformational, and drillability features of Prada limestone after being thermally treated from simple, quick and non-destructive tests. / This research was partially supported by the Spanish Government [grant number RTI2018-099052-B-I00], also the Vice-Rectorate of Research and Knowledge Transfer at the University of Alicante through projects UAUSTI19-25 and UAUSTI20-20, and by the Departamento de Ingeniería del Terreno at the Universitat Politècnica de València. / Martínez Ibáñez, V. (2021). Effects of high temperatures in the physical, mechanical, and drilling features of Prada limestone [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171023 / Compendio

Algunas rocas débiles son frecuentemente utilizadas como material de construcción en la ejecución de obra nueva o en la restauración de construcciones patrimoniales y constituyen el cimiento de numerosas edificaciones y vías de comunicación en el sudeste de España. Estos materiales suelen estar expuestos a ambientes húmedos y/o en contacto directo con el agua. Sin embargo, su caracterización mecánica suele realizarse en laboratorio en estado seco o sin control de la humedad. A este respecto, investigaciones recientes han demostrado que propiedades mecánicas como la resistencia a compresión uniaxial o el módulo de elasticidad estático de este tipo de rocas pueden sufrir importantes reducciones cuando se saturan completamente. Sin embargo, los efectos de la saturación parcial, de la humedad relativa ambiental o de la distribución del agua intersticial sobre éstos y otros parámetros mecánicos han sido escasamente estudiados. En esta tesis se realiza un estudio detallado de estos aspectos en varios tipos de rocas sedimentarias débiles presentes en la provincia de Alicante. Por un lado, se han empleado tres variedades de la denominada “Piedra Bateig”, que es una biocalcarenita que se utilizado en el pasado para la construcción de una gran cantidad de edificios históricos y emblemáticos de toda de España (especialmente de la Comunidad Valenciana y Madrid) y que actualmente se comercializa a nivel mundial debido a su abundancia, belleza y calidad para su empleo en revestimientos de fachadas, muros de mampostería o elementos ornamentales. Por otro lado, se han estudiado otras rocas carbonáticas (calcarenitas y limolitas amarillentas) y yesíferas, que se utilizan mayoritariamente en obra civil, principalmente para la construcción de muros de contención o como escollera. Los objetivos principales de la presente tesis doctoral son: (1) la caracterización petrológica y físico-mecánica de estos materiales pétreos sedimentarios porosos; (2) el análisis de los procedimientos de humectación existentes y el desarrollo de nuevas técnicas de saturación parcial; (3) la evaluación de la variación de las propiedades mecánicas de estos materiales con el grado de saturación y la humedad relativa ambiental; (4) el estudio del efecto de la distribución del agua intersticial en su comportamiento mecánico; (5) la propuesta de correlaciones entre las propiedades mecánicas y las propiedades físicas u otros parámetros de fácil y rápida determinación y; (6) la discusión de los principales mecanismos de deterioro mecánico causados por el agua que afectan a estos materiales. En primer lugar, se realizó un estudio petrológico y físico general de estas rocas mediante la determinación de: su composición química y mineralógica empleando las técnicas de difracción y fluorescencia de rayos X o el calcímetro de Bernard; su distribución del tamaño de poros, superficie específica, tortuosidad, porosidades intrapartícula e interpartícula y otras características de su red porosa mediante la realización de porosimetrías de intrusión de mercurio; su textura, ordenación de granos y cristales y morfología de los poros utilizando las técnicas de microscopía óptica y electrónica; sus densidades real y aparente, porosidades abierta y total, y capacidad de absorción de agua usando métodos tradicionales. En segundo lugar, se obtuvieron diversas propiedades físicas y mecánicas de estos materiales en los estados seco y completamente saturado, tales como: la velocidad de paso de las ondas P y S, el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson dinámicos, las resistencias a compresión uniaxial y triaxial, el módulo de elasticidad estático, la resistencia a tracción indirecta, el índice de resistencia frente a carga puntual, el índice de resistencia frente a la penetración de aguja y los parámetros de resistencia al corte de la matriz rocosa. En tercer lugar, se evaluó la influencia de la saturación parcial y la distribución del agua intersticial en las propiedades mecánicas de algunas de estas rocas. Para ello, se prepararon probetas parcialmente saturadas con diferentes grados de saturación utilizando dos procedimientos distintos: (1) la inmersión de probetas completamente secas en agua a presión atmosférica durante diferentes periodos de tiempo, y (2) el secado progresivo de probetas inicialmente completamente saturadas en estufa a 50º C durante diferentes periodos de tiempo. A continuación, se determinó la distribución del agua intersticial en las probetas acondicionadas mediante ambos métodos a través de la obtención de imágenes de resonancia magnética nuclear (RMN) y se ensayaron mecánicamente para obtener su resistencia a compresión uniaxial, su módulo de elasticidad estático, su resistencia a tracción indirecta y su resistencia frente a carga puntual. En cuarto lugar, se estudió el impacto de la humedad relativa ambiental en el comportamiento mecánico de los materiales pétreos. Con este propósito, las muestras se sometieron a ambientes de humedad relativa controlada del 20, 40, 60, 80 y 98% usando una modificación de la técnica de equilibrio de vapor (VET). El método consistió en introducir las probetas de roca junto con disoluciones de glicerol de diferente concentración en recipientes cerrados herméticamente dentro de una estufa a temperatura constante, promoviendo el intercambio de agua en forma de vapor entre la atmósfera creada y las probetas hasta que se alcanzó el contenido de agua de equilibrio en las mismas. Tras ello, las muestras se ensayaron mecánicamente. Finalmente, se realizó un análisis de regresión para establecer relaciones entre las propiedades mecánicas y las propiedades físicas u otros parámetros de fácil obtención, menos costosos o no destructivos que pudiesen ser útiles desde un punto de vista ingenieril. Los resultados obtenidos mostraron que, en las rocas estudiadas, la saturación total generaba importantes variaciones de propiedades físicas como la velocidad de paso de las ondas P y S y de los parámetros dinámicos asociados, así como una reducción muy significativa de todas las propiedades mecánicas analizadas. Además, se observó que ocurría una importante caída de estos parámetros mecánicos cuando estos materiales se saturaban con contenidos de agua pequeños (grados de saturación inferiores al 50%) y que, posteriormente, el valor de estas propiedades se mantenía constante para contenidos de agua superiores (grados de saturación iguales o superiores al 75%). En consecuencia, las variaciones de las propiedades mecánicas con el contenido de agua se modelaron de manera precisa empleando funciones exponenciales decrecientes. Otro resultado relevante de la investigación fue que la distribución del agua intersticial y, por ende, el procedimiento empleado para saturar parcialmente las probetas jugaba un papel importante en el comportamiento mecánico observado. En concreto, para pequeños contenidos de agua, el debilitamiento mecánico experimentado por las muestras preparadas mediante el procedimiento de secado era frecuentemente superior al de las muestras acondicionadas a través del procedimiento de inmersión. Este hallazgo pudo explicarse en base a que en el primer caso las moléculas de agua ocupaban una región más amplia de la probeta (incluyendo la zona central de la misma), mientras que en el segundo caso el agua se encontraba concentrada exclusivamente en la zona más externa, permaneciendo el núcleo de la probeta en estado seco. En cambio, para elevados contenidos de agua, los valores de las propiedades mecánicas en las muestras preparadas por ambos procedimientos fueron parecidos, debido a que el agua intersticial ocupaba una región más amplia y similar. Además, se observó que las propiedades mecánicas de las rocas se reducían linealmente conforme aumentaba la humedad relativa del ambiente al que estaban expuestas, pues esto generaba un incremento del contenido de agua dentro de su red porosa. Por otro lado, el análisis de regresión realizado permitió obtener correlaciones entre las propiedades mecánicas y las propiedades físicas u otros índices de fácil determinación en los estados seco y saturado. Estas relaciones son de gran utilidad para seleccionar bloques de roca de alta calidad a nivel de cantera o para realizar auscultaciones preventivas en edificaciones patrimoniales de piedra de una forma rápida, sencilla, barata y no destructiva. Finalmente, el análisis conjunto de las características petrológicas y el impacto de la saturación total y parcial y la distribución de agua intersticial sobre las propiedades mecánicas permitió esclarecer que las causas del debilitamiento ocasionadas por el agua que afectaban a estos materiales eran variadas. Se podrían destacar la reducción de la succión capilar y efectos físico-químicos como el deterioro de la cementación entre los granos, la disolución de algunos minerales (calcita y clorita), el hinchamiento de la fracción arcillosa, la reducción de la energía superficial de fractura o la corrosión bajo tensión del cuarzo presente en estos materiales. / Esta tesis ha sido financiada por el Vicerrectorado de Investigación y Transferencia del Conocimiento de la Universidad de Alicante a través del Contrato Predoctoral FPUUA53-2018 y las Ayudas UAEEBB2018-09, UAUSTI18-21 y UAUSTI19-25.