Ripabilidad de Rocas

Según Bieniawski, la ripabilidad de una roca se evalúa por numerosos parámetros incluyendo la resistencia uniaxial, grado de desgaste, abrasión, y el espaciamiento de discontinuidades. Sin embargo, la refracción sísmica ha sido históricamente el método geofísico utilizado para predeterminar indirectamente el grado de ripabilidad.

Si bien hay numerosos factores que afectan la ripabilidad, como por ejemplo la resistencia fracturación, dirección del buzamiento de la roca, etc., en términos de producción, los factores dominantes son: la resistencia a la compresión simple de la roca, el grado de meteorización, la velocidad sísmica, la resistencia y rugosidad de las juntas, su separación, y sobre todo la masa del tractor. 

El ripado es generalmente realizado por un tractor (bulldozer). El tamaño del mismo se determina por la estimación del ripado de la roca. La dureza y la competencia de cada capa individual determinará la facilidad de ripado. Cuando la roca que es demasiado «dura» para ser ripada hace falta emplear explosivos.

Las rocas pueden ser clasificadas en tres categorías: ígneas, sedimentarias y metamórficas.

• Las rocas ígneas, formadas por el enfriamiento de las masas fundidas que se originan dentro de la tierra, son los más difíciles de ripar. Esto es en parte porque carecen de planos de debilidad como lo son la estratificación o exfoliación. 
• Las rocas metamórficas se definen generalmente como cualquier roca derivada de rocas preexistentes por química mineralógica, y/o cambios estructurales, en respuesta a cambios marcados en la temperatura, presión, tensión de cizallamiento, y el entorno químico. Las rocas metamórficas más comunes son: gneis, cuarcita, esquisto y pizarra. Estas rocas varían en el grado de ripabilidad, dependiendo de su grado de estratificación o foliación.
• Las rocas sedimentarias son rocas procedentes de la destrucción de rocas preexistentes. La acción del agua es responsable de la mayoría de las rocas sedimentarias, aunque algunas han sido formadas por el viento o el hielo glacial. Las rocas sedimentarias son generalmente las más ripables.

Pocos problemas o ninguno se presentan con arcillas, pizarras, o areniscas. Del mismo modo, cualquier roca altamente estratificada o laminada y rocas con fracturas extensas suelen ser fácilmente ripables.

Las características físicas que son favorables para el ripado son las siguientes:

• Planos frecuentes de debilidad tales como fracturas, fallas, y laminaciones,
• Rocas meteorizadas,
• Rocas con agua y/o humedad penetrando a la formación,
• Rocas altamente estratificadas,
• Rocas frágiles,
• Rocas con baja resistencia al corte,
• Rocas con bajas velocidades sísmicas.

Las condiciones que hacen difícil el ripado son las siguientes:

• Rocas masivas, 
• Rocas que no presenten planos de debilidad,
• Rocas cristalinas,
• Rocas con estructuras capaces de absorver energía,
• Rocas con alta resistencia al corte,
• Rocas con altas velocidades sísmicas.

Ripabilidad (D9) vs. Velocidad de Onda Sísmica (Caterpillar, Handbook of Ripping 8th Edition)

La figura anterior muestra la ripabilidad de diferentes tipos de roca, para diferentes velocidades sísmicas utilizando un tractor D9 de Caterpillar. Como puede verse, cuando la velocidad sísmica es mayor de 2000 m/s, el tractor D9 es insuficiente, y hace falta un tractor más grande o voladuras. Se hace notar que el manual de Caterpillar indica que un tractor D11 puede extraer algunas rocas con velocidades de casi 3000 m/s.

Sísmica de Refracción

El método de la sísmica de refracción, se puede emplear para encontrar las velocidades de una roca. El método requiere una fuente de energía sísmica, por lo general un martillo, para profundidades reducidas y explosivos para grandes profundidades. Más detalles de la técnica se puede consultar el post Refracción Sísmica integrada con Microtremor (ReMi).

Forth (1981) coordina un interesante trabajo de investigación en el que se aplica la sísmica de refracción para determinar el grado de ripabilidad de rocas meteorizadas de Hong Kong. En ese trabajo muestra que los perfiles de sísmica de refracción son un método económico para obtener información de la profundidad de meteorización y la naturaleza de la roca. Esto es particularmente cierto para los trabajos de reconocimiento en sitios remotos e inaccesibles en los que la sísmica de refracción demostrado ser una fuente rápida y barata de información.

Sin embargo, se mostró que era esencial para correlacionar los perfiles sísmicos a las condiciones geológicas reales, especialmente en las rocas volcánicas donde  se observaron profundidades considerables de material meteorizado.

En todo caso, la utilización la velocidad sísmica como único parámetro para conocer la ripabilidad  de una roca, es un enfoque simplista ya que no incluye la información geológica específica que permitiría predecir el grado de ripabilidad con precisión. Principalmente porque la velocidad es un parámetro que está ligado a la densidad, la resistencia de la roca intacta, el grado de alteración y la fracturación de la misma.

Conclusiones