parte iiia_estallidos en roca

5/16/2018 Parte Iiia_estallidos en Roca - slidepdf.com

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PARTE IIIAPARTE IIIA

EL PROBLEMA DEEL PROBLEMA DE

ESTALLIDOS DE ROCA ENESTALLIDOS DE ROCA ENLA CONSTRUCCILA CONSTRUCCIÓÓN DEN DE

TTÚÚNELESNELES

PROYECTO Y CONSTRUCCIPROYECTO Y CONSTRUCCIÓÓN DEN DE

TTÚÚNELES.NELES.



ESTALLIDOS DE ROCAESTALLIDOS DE ROCA

El diseEl diseññoo óóptimo de una excavaciptimo de una excavacióón de tn de túúnel,nel,depende de la calidad de las rocas independe de la calidad de las rocas in--situ, lossitu, losesfuerzos tectesfuerzos tectóónicos del lugar y la geometrnicos del lugar y la geometrí í a dea dela excavacila excavacióón que se construya. Siendo eston que se construya. Siendo esto

ultimo laultimo la úúnica variable controlada por elnica variable controlada por elconstructor.constructor. Toda vez que se efectToda vez que se efectúúa una excavacia una excavacióón enn en

roca, el entorno de esta excavaciroca, el entorno de esta excavacióón sufren sufrealteracialteracióón no solo resultado de la voladura, sinon no solo resultado de la voladura, sinotambitambiéén por el solo hecho de haberse producidon por el solo hecho de haberse producidodicha cavidad. Esta alteracidicha cavidad. Esta alteracióón puede dar origenn puede dar origena deformacia deformacióón de las rocas y/o a eventosn de las rocas y/o a eventosssí í smicos. Uno u otro fensmicos. Uno u otro fenóómeno se producirmeno se produciráá,,segsegúún la roca puede deformarse o segn la roca puede deformarse o segúún eln elestado de confinamiento que exista inestado de confinamiento que exista in--situ y quesitu y que

pueda impedir esta deformacipueda impedir esta deformacióón.n.



El evento sEl evento sí í smico se producirsmico se produciráá en rocasen rocascompetentes, poco deformables ycompetentes, poco deformables yfuertemente confinadas.fuertemente confinadas.

La magnitud del evento sLa magnitud del evento sí í smico (desdesmico (desdeleveleve popingpoping a grana gran rockburstrockburst) depende de) depende dela magnitud del confinamiento producidola magnitud del confinamiento producido

por los esfuerzos inpor los esfuerzos in--situ.situ. En la prEn la prááctica de la construccictica de la construccióón den de

ttúúneles, este fenneles, este fenóómeno no tiene solucimeno no tiene solucióónn

conocida, pero sconocida, pero sí í existen diferentesexisten diferentesalternativas para menguar los efectos dealternativas para menguar los efectos deello.ello.



CLASI FI CACICLASI FI CACI ÓÓN SUGERI DA DEL RANGO DEN SUGERI DA DEL RANGO DE

EVENTOS SEVENTOS SÍÍ SMI COS EN TSMI COS EN TÚÚNELES.NELES.EVENTO SÍSMICO ORIGEN DEL

POSTULADO

GUIA DE LA

MAGNITUD

ESCALA DE RICHTER

Estallido por tensiónLajamiento superficial con

expulsión violenta de

fragmentos.

-0.2 a 0

PandeosExpulsión exterior de

grandes lajas pre-existentes,paralelos a la abertura

0 – 1.5

Frente trituradoExpulsión violenta de roca,

del frente de un túnel. 1 – 2.5

Ruptura por esfuerzo

cortante

Propagación violenta de lafractura por esfuerzos de

corte, a través de la masa de

roca intacta.

2 – 3.5

Deslizamiento de fallaReanudación de

movimientos violentos sobre

fallas existentes2.5 a 5.0



EJEMPLO DE TI POS DE FALLA DESDE ELEJEMPLO DE TI POS DE FALLA DESDE ELPUNTO DE VI STA DEL MACI ZO ROCOSOPUNTO DE VI STA DEL MACI ZO ROCOSO..

FRACTURAMIENTO INTENSIVO DELFRACTURAMIENTO INTENSIVO DELMACIZO ROCOSO EN EL ENTORNO DEMACIZO ROCOSO EN EL ENTORNO DELALA GALERIA.SEGALERIA.SE PRODUCE DENTRO DEPRODUCE DENTRO DELA INFLUENCIA DELLA INFLUENCIA DELSOSTENIMIENTO.SOSTENIMIENTO.

TIPO DE FALLA, QUE CORRESPONDETIPO DE FALLA, QUE CORRESPONDE A LA CAIDA DE GRANDES CU A LA CAIDA DE GRANDES CUÑÑ AS DE AS DEROCA. ABARCA MAS HALLA DE LAROCA. ABARCA MAS HALLA DE LAINFLUENCIA DEL SOSTENIMIENTO.INFLUENCIA DEL SOSTENIMIENTO.



EJEMPLO DE FALLAS, DETECTADOS EN ELEJEMPLO DE FALLAS, DETECTADOS EN EL

SOSTENI MI ENTO DESDE EL PUNTO DESOSTENI MI ENTO DESDE EL PUNTO DEVI STA DEL SOPORTEVI STA DEL SOPORTE..

FRACTURAMIENTO INTESIVO DELFRACTURAMIENTO INTESIVO DELMACIZO ROCOSO, LOS PERNOSMACIZO ROCOSO, LOS PERNOSQUEDAN COLGANDO SIN SUFRIR QUEDAN COLGANDO SIN SUFRIR DADAÑÑO.O.

BLOQUES DE ROCA COLGANDO DEBLOQUES DE ROCA COLGANDO DELOS PERNOS.LOS PERNOS.



CONCENTRACION DE ESFUERZOS POR

DELANTE DE UNA CARA LIBRE RECIEN

EXCAVADA



ALTERNATIVAS PARA MENGUAR EL EFECTO ALTERNATIVAS PARA MENGUAR EL EFECTODE LOS ESTALLIDOS DE ROCADE LOS ESTALLIDOS DE ROCA

1.1.-- CONTROLES POR SISTEMASCONTROLES POR SISTEMASGEOSGEOSÍÍSMICOS.SMICOS. 2.2.-- EMPLEO DE SOSTENIMIENTOEMPLEO DE SOSTENIMIENTO 3.3.-- CONOCIMIENTO DE LA MAGNITUD Y CONOCIMIENTO DE LA MAGNITUD Y

ORIENTACIORIENTACIÓÓN DE LOS ESFUERZOSN DE LOS ESFUERZOS

CONFINANTES EXISTENTES EN EL LUGAR CONFINANTES EXISTENTES EN EL LUGAR



1.1.--CONTROLES POR SISTEMAS GEOSCONTROLES POR SISTEMAS GEOSÍÍSMICOSSMICOS Se trata de la implementaciSe trata de la implementacióón inn in--situ desitu de

costosos instrumentos operados porcostosos instrumentos operados porpersonal experto, todo lo cual puedepersonal experto, todo lo cual puedesumar recursos sobresumar recursos sobre US$500US$500,000.,000.

Con este control solo es posible registrarCon este control solo es posible registrarel nivel de ruidos y eventualmente suel nivel de ruidos y eventualmente sufocalizacifocalizacióón con un error de mas menosn con un error de mas menos200 metros (Experiencia de t200 metros (Experiencia de túúneles en laneles en lamina Tenientemina Teniente -- Chile).Chile).



2.2.

--

EMPLEO DE SOSTENIMIENTOEMPLEO DE SOSTENIMIENTO

Existen estudios teExisten estudios teóóricos y empricos y empí í ricos quericos que

sustentan la teorsustentan la teorí í a que el mejora que el mejorsostenimiento para resistirsostenimiento para resistir rockburstrockburst esesfuncionalmente deslizante y con la opcifuncionalmente deslizante y con la opcióónndede “ “cederceder” ” al impulso sal impulso sí í smico. Estesmico. Estesostenimiento solo salva vidas pero nosostenimiento solo salva vidas pero no

impide el daimpide el dañño a las paredes y techos deo a las paredes y techos dela excavacila excavacióón.n.



EN UN DI SEEN UN DI SEÑÑO DE SOPORTEO DE SOPORTEBBÁÁSI CAMENTE SE PLANTEASI CAMENTE SE PLANTEA

QUEQUE::DURANTE UN EVENTO SDURANTE UN EVENTO SÍÍSMICO EL SISTEMASMICO EL SISTEMA

DE SOPORTE DEBE SER CAPAZ DEDE SOPORTE DEBE SER CAPAZ DE ABSORBER LA ENERG ABSORBER LA ENERGÍÍ A LIBERADA, A LIBERADA,SUFRIENDO UN DASUFRIENDO UN DAÑÑO MENOR Y EVITANDOO MENOR Y EVITANDO

LA PROYECCILA PROYECCIÓÓN DEL MATERIAL ROCOSO.N DEL MATERIAL ROCOSO.



COMPORTAMI ENTO DE LA MEDI CI ON DECOMPORTAMI ENTO DE LA MEDI CI ON DE

CONVERGENCI A EN AMBI ENTESCONVERGENCI A EN AMBI ENTESPROPENSOS A ESTALLI DO DE ROCASPROPENSOS A ESTALLI DO DE ROCAS..

GrGr

áá

f icos de estaciones def icos de estaciones de

convergenciaconvergencia

PUNTO 3P1

CONVERGENCIA vs TIEMP O

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

FECHA

-60.00

-40.00

-20.00

0.00

20.00

40.00

60.00

Convergencia

Aceleración

Polinómica (Aceleración)

Polinómica ( Convergencia)

PUNTO 3P2

CONVERGENCIA V.S. TIEMP O

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

FECHA

-2.00

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

Serie2

Serie1

Polinómica (Serie1)


PUNTO 3P4


0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

FECHA

-15.00

-10.00

-5.00

0.00

5.00

10.00

Serie2

Serie1



PUNTOS 3P5


0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

FECHA

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

Serie2 Serie1

P ol inómica (S er ie1 ) P o linóm ica (S er ie2)

PUNTOS 3P6


0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

FECHA

-1.00

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

Serie2 Serie1

P o linóm ica (S er ie1 ) P ol inóm ica (S er ie2 )

PUNTO 3P3


-10.00

-9.00

-8.00

-7.00

-6.00

-5.00

-4.00

-3.00

-2.00

-1.00

0.00

FECHA

-3.00

-2.00

-1.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Serie2 Serie1

P o linóm ica (S er ie1 ) P ol inóm ica (S er ie2 )



SOSTENI MI ENTO ADI CI ONAL ASOSTENI MI ENTO ADI CI ONAL AUN TI PO DE SOPORTE ESTUN TI PO DE SOPORTE ESTÁÁNDARNDAR..

-- Malla Elect ro soldadaMalla Electro soldadaf ij ado con Pernosf ij ado con Pernoscement ados ycement ados y

ganchos de Fe.ganchos de Fe. -- Pernos cement ado aPernos cement ado a

columna completacolumna completa

-- Longitud 8Longitud 8 ’’

-- Espaciado 1.0 x 1.0Espaciado 1.0 x 1.0 mm ..



PREPRE--REFUERZO DEL FRENTE DE UN TREFUERZO DEL FRENTE DE UN TÚÚNELNEL

EN AMBI ENTES PROPENSOS A ESTALLI DOEN AMBI ENTES PROPENSOS A ESTALLI DODE ROCASDE ROCAS

SECUENCI A 01SECUENCI A 01 SECUENCI A 02SECUENCI A 02



PREPRE-- REFUERZOREFUERZO

SECUENCIA 03SECUENCIA 03 SECUENCIA 04SECUENCIA 04



DISEDISEÑÑO DE SOPORTES FUNCI ONALMENTEO DE SOPORTES FUNCI ONALMENTE

DESLI ZANTE Y CON LA OPCIDESLI ZANTE Y CON LA OPCI ÓÓN DE CEDE ALN DE CEDE ALI MPULSO SI MPULSO SÍÍ SMI COSMI CO

1. Estallido de roca sin serios

fracturamientos2. Estallido de roca media



3. Estallido de roca severo



3.3.-- CONOCIMIENTO DE LA MAGNITUD Y CONOCIMIENTO DE LA MAGNITUD Y

ORIENTACIORIENTACIÓÓN DE LOS ESFUERZOSN DE LOS ESFUERZOSCONFINANTES EXISTENTES EN EL LUGAR CONFINANTES EXISTENTES EN EL LUGAR

El reconocimiento de las condiciones deEl reconocimiento de las condiciones deconfinamiento inconfinamiento in--situ, se refiere a establecersitu, se refiere a establecermediante tmediante téécnicas, la magnitud y orientacicnicas, la magnitud y orientacióón den delos esfuerzos existentes en el lugar.los esfuerzos existentes en el lugar.

El conocimiento de los esfuerzos confinantes,El conocimiento de los esfuerzos confinantes,puede evaluar la posibilidad de modificar elpuede evaluar la posibilidad de modificar eldisediseñño del to del túúnel en orientacinel en orientacióón y geometrn y geometrí í a paraa parareducir los eventuales incrementos dereducir los eventuales incrementos de

confinamiento.confinamiento. La geometrLa geometrí í a del ta del túúnel tiene que ser compatiblenel tiene que ser compatible

con el confinamiento incon el confinamiento in--situ.situ.



Campo de Esfuerzos

ESFUERZO HORIZONTAL MAXIMO / ESFUERZO VERTICAL

VSSOBRECARGA

0

1

2

3

4

5

6

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Sobrecarga (m)

E s f . H o r i z o n t a l M a x . /

E s f

. V e r t i c a l

Chuquicamata

Navio

Teniente

El Soldado

Alfalfal

Salvador Sitio 3

Andina

Candelaria Norte

Ojos del Salado

Alcaparrosa

σ Hmax 200 0,6

σ v h

LEY TECTONICA EN CORDILLERA ANDINA

(CN)(ST)

(AP)

(CN)

(ST)

(AP)

ESFUERZO HORIZONTAL MAXIMO / ESFUERZO VERTICAL

VSSOBRECARGA

0

1

2

3

4

5

6

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Sobrecarga (m)

E s f . H o r i z o n t a l M a x . /

E s f

. V e r t i c a l

Chuquicamata

Navio

Teniente

El Soldado

Alfalfal

Salvador Sitio 3

Andina

Candelaria Norte

Ojos del Salado

Alcaparrosa

σ Hmax 200 0,6

σ v h

LEY TECTONICA EN CORDILLERA ANDINA

(CN)(ST)

(AP)

(CN)

(ST)

(AP)

S1 : S2 : S3

3.8: 1 : 1

S1 = 46 MPa

S2 = 12 MPa

S3 = 13 MPa

Fuente:

GLSA, en base a mediciones de esfuerzo realizadas en minas

Candelaria Norte, Santos y Alcaparrosa



TI POS DE FALLATI POS DE FALLA



PARED MOSTRANDO

ROCKBOLT TRACCIONADOS

POR ROCKBURST



PARED CON ROCA DE ESPESOR UN

METRO PROYECTADA VIOLENTAMENTEPOR ROCKBURST



ESQUEMA APLI CADO AL ANALI SI S DELESQUEMA APLI CADO AL ANALI SI S DEL

DISEDISEÑÑO DE SOPORTE EN AMBI ENTESO DE SOPORTE EN AMBI ENTESPROPENSOS A ESTALLI DO DE ROCAPROPENSOS A ESTALLI DO DE ROCA

BACK ANÁLISIS

INVESTIGACIONES EN APROXIMACION CURVAS DE RIESGO SISMICO DISEÑOTERRENO DESPUES DEL TEORICA DEL DISEÑO DEL SECTOR FINALESTALLIDO DE ROCAS DISEÑO

DEFINIR METODOLOGÍAS CARACTERÍSTICAS

DE DISEÑO PARA LOS DINÁMICAS DE

IDENTIFICAR TIPOS DE FALLA TIPOS DE FALLA LOS ELEMENTOS

DEL MACIZO ROCOSO Y DE IDENTIFICADAS. DE SOPORTE.LOS ELEMENTOS DE SOPORTE

PARAMETROS DE VELOCIDAD DE

DISEÑO PARTICULA

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