Estudio de correlaciones entre microestructura y resistencia a fractura de rocas

Abstract

El presente trabajo de fin de máster investiga la relación entre las características microestructurales de rocas y su tenacidad aparente a la fractura (KIN), empleando datos experimentales de ensayos de flexión en cuatro puntos y análisis petrográficos. Se analizaron cuatro tipos de rocas: Mármol Macael (metamórfica), Mármol Carrara (metamórfica), Arenisca Floresta (sedimentaria) y Caliza Moleanos (sedimentaria), con el objetivo de identificar los parámetros microestructurales que influyen en la resistencia a la propagación de fisuras. Mediante modelos de regresión múltiple y logística, se evaluaron variables como el radio de entalla, el tipo de rotura (intergranular/transgranular), la longitud crítica de fisura (2L) y las dimensiones del primer grano fracturado. Se ha determinado que la microestructura de la roca como la porosidad, cementación y distribución de minerales influye en la tenacidad a la fractura (KIN) pero su impacto varía según el tipo de roca.

This Master's thesis investigates the relationship between the microstructural characteristics of rocks and their apparent fracture toughness (KIN), utilizing experimental data from four-point bending tests and petrographic analyses. Four rock types were analyzed: Macael Marble (metamorphic), Carrara Marble (metamorphic), Floresta Sandstone (sedimentary), and Moleanos Limestone (sedimentary), aiming to identify microstructural parameters influencing crack propagation resistance. Through multiple and logistic regression models, variables such as notch radius, fracture type (intergranular/transgranular), critical crack length (2L), and dimensions of the first fractured grain were evaluated. The results demonstrate that rock microstructure—including porosity, cementation, and mineral distribution—significantly impacts fracture toughness (KIN), though its influence varies across rock types.