presentacion tuneles-

8/19/2019 PRESENTACION TUNELES-

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E S C U E L A D E I N G E N I E R O S M I L I TA R E S

I N G E N I E R I A C I V I L

D ISEÑ O AVANZADO DE TUN ELES

Tu t o r : I n g . P E D R O A . S O S A M .

WALTER DAVID GARCÍ A GONZÁLE Z

JONATAN EMIL IO GAITÁN G!MEZ

A " u #n o $:



DE%INICION Entendemos por túnel a aquella construcción que tiene por objetivoprincipal comunicar dos extremos que, de otra manera, se mantendrían

separados.

Fuente: www.taringa.net



ISTORIA DE LOS TUNELES

La idea de construir túneles radica en lanecesidad de superar obstáculos naturalesque por lo general se tratan de macizosmontañosos o depresiones topográicas.!in embargo, no solo este tipo deobstáculos son necesarios para construir

túneles, pues estas estructuras sonutilizadas tambi"n para evadir cursos deagua, mares, zonas urbanas, etc.

Túneles de la Planicie I y II (Venezuela). www.correodelorinoco.gob.ve



!e tienen reerencias que dicen que el#ombre comenzó a construir túnelesdesde la "poca de la Edad de $iedra en laimperiosa necesidad de agrandar lascavernas en las que se vivía las cualesnecesitaban ser mas grandes % proundas

para protegerse de los uertes inviernos deesa "poca. Luego el propósito cambiopara centrarse en encontrar uentes deagua subterránea.


&tros grandes ejemplos de trabajosexcepcionales en túneles lo tuvieron las

civilizaciones egipcias las cuales orecenun gran exponente en las tumbasexcavadas en la roca donde eranenterrados grandes araones % nobles encámaras pintadas con escenas de la vidacotidiana.

Tu#&'$ (g)*+)'$ ,(" V'""( ,( "'$ R()n'$ - tt*://'rt(."'gu)'0111.+o#

2*o+' ,( "'$ C'3(rn'$ 4 tt*://'r5u)t(+tur'+"'$)+'6#o,(rn'.+o#.+o/



En el siglo '(' aparecen los primerostúneles para ines de transporte, en el Erade los errocarriles tuvo muc#o auge elarte de construir túneles % el #ombre luc#apor su aán de ganar experiencia e idearmaquinarias nuevas que a%udaran a

domar la naturaleza % vencer a lamontaña.

)ambi"n en el siglo '(' aparecen losprimeros túneles en *m"rica, cuando enEE++ se constru%en en -/ dos túneles

bajo el rio 0#icago por donde pasan porprimera vez ve#ículos tirados por cables %que sirvieron de escape a los #abitantesde la ciudad en el incendio que sepresento en el año de - % que destru%ola ciudad.


E7+'3'+)8n T9n(" ,(" C'nr'+ - tt*://3)';($(rro3)'r)o$.&"og$*ot.+o#.+o/

T9n(" ,( So#*ort <E$*'='>- tt*://3)';($(rro3)'r)o$.&"og$*ot.+o#.+o/



1acia principios del siglo '', la utilizaciónde los túneles para el paso de carreteras%a era casi normal. * partir de esemomento, los túneles orman parte de lacotidianidad en la construcción de vías detransporte % llegan a ser utilizados para

pasos ve#iculares, peatonales,erroviarios, subterráneos % submarinospara mejorar la vida del ser #umano %subsanar sus principales necesidades.


T9n(" L'$ R'?+($ <C)"(> - tt*$://($.@))*(,)'.org/



Existe una incansable perseverancia delser #umano para pereccionar sust"cnicas de construcción de túneles, lacual comenzó cuando el #ombre utilizabasus propias manos para la excavación %peroración de la tierra % poco a poco ue

ideando #erramientas % utensilios quealiviaban poco a poco su trabajo.

EVOLUCION TECNOL!GICA

E" %u(go

Los Egipcio comenzaron a utilizar el uegoparas mejorar sus t"cnicas de peroración.

0onsistía en provocar incendio rente a laroca quemando madera % cuando la piedraestaba caliente, se apagaba el uego conagua ría bruscamente. Este cambio súbitode temperatura #acia resquebrajar la roca% la debilitaba lo que #acia ácil su

rompimiento.Ro+' r'+tur',' - @@@.g(o'*r(n,o.+o#



E7*"o$)3o$

La construcción de un túnel depende detres aspectos básicos2 maquinasperoradoras, brocas % explosivos. !e #autilizado la pólvora, la nitroglicerina % ladinamita. !e #a utilizado desde #ace 3//

años % #a permitido la peroración derocas duras % diíciles al mismo tiempoque brinda ma%ores avances en eldesarrollo de la peroración.

EVOLUCION TECNOL!GICA

!e #an utilizado tambi"n maquinasperoradoras de roca o barrenadoras de

aire comprimido que aunque acilitaban eltrabajo, no brindaban los mismo avanceque brindaba los explosivos, sin contarcon sus descomunales tamaños % cuerpospesados que #acían algo diícil sumanipulación.

Pr(*'r'+)8n *'r' 3o"',ur' 4 @@@.g(o,'t''n,)n'.+"

MB5u)n' P(ror',or' 4 @@@.u"t)#'',3(rt(n+)'.&"og$*ot.+o#



Mto,o Ing"$

Llamado así porque se utilizo por primera vez en terrenos que abundaban en (nglaterra 4arcillas %areniscas5. !u principal característica es proceder el avance de la peroración a sección completadel túnel en una sola operación.

METODOS DE ECAVACION

Mto,o Ing"($ - tt*://+)3)"g(($.+o#/



Mto,o ("g'

!e basa en los principios que permitieron la construcción en el año de -6- del )únel del 0#arleroien el 0anal que enlaza 7ruselas % 0#arleroi


Mto,o ("g' - tt*://+)3)"g(($.+o#/



Mto,o A"(#Bn

+tilizado por primera vez en -/3 para construir el 0anal de !an 8uintín % las bodegas de cervezaen 7aviera.


Mto,o A"(#Bn - tt*://+)3)"g(($.+o#/



Mto,o A"(#Bn Mo,))+',o

!e aplica en el caso que durante la peroración del túnel en un terreno irme, aparezca agua lo quealtera el m"todo de construcción del túnel.


At'5u( ' to,' "' +'r' - tt*://+)3)"g(($.+o#/



La ingeniería de túneles #a avanzado grandemente durante el ultimo siglo9 entre losprincipales actores que #an contribuido a este #ec#o encontramos2

E7+'3'+)8n: se mejoran las t"cnicas de voladura, de barrenaje, explosivos maseicientes % mejor uso de la energía el"ctrica o comprimida.

So$t(n)#)(nto: se mejoran los revestimientos con #ormigón % acero moldeado,in%ecciones de mortero a presión % pereccionamiento de las maquinas tuneladoras asección completa.

Entorno ,( tr'&';o: mejoras en ventilación e iluminación dentro de las excavaciones,

mejor control del agua subterránea por bombeo o sobrepresión ambiental.

PROGRESO DE LA INGENIERÍA SUTERRÁNEA



EL PROFECTO DE TUNELES

$ara presentar un pro%ecto de obra subterránea se debe presentar en cuatro grupos dedocumentos2 memorias, planos, pliego de condiciones y presupuesto.$ara el diseño de un )únel se deben reunir varias ramas de la ingeniería % trabajar de la mano %aque por su complejidad es necesario el trabajo en equipo % la inormación de cada una de lasáreas que intervienen es de vital importancia para el desarrollo de un buen pro%ecto. Entre otraspueden intervenir ingenieros, calculistas, geotecnistas, geólogos, estructurales, diseñadores de

geometría, etc.

En resumen, el pro%ectista de un túnel debe tener en cuenta seis 4:5 temas básicos2

• &bjetivo de la obra• ;eometría del pro%ecto 4trazado % sección tipo5• ;eología % ;eotecnia del macizo• !istema constructivo• Estructura resistente• (nstalaciones para la explotación % temas varios

)ambi"n puede agregarse2 los riesgos a asumir % la inanciación del pro%ecto.




OJETIVOS %UNCIONALES DE LA ORA SUTERRÁNEA

a5 $uede ser una estructura que se integra en un macizo para ormar parte del trazado de unavía de comunicación, de un pozo de conducción #idráulica o pozo de servicios 4gas,tel"ono, conductores el"ctricos etc.5.

b5 <ar acceso a un punto interior del macizo para realizar una explotación minera o unainstalación de tipo industrial.

c5 <ar albergue a 0entrales El"ctricas, deposito de carburantes, almacenes de alimentos, etc.

d5 !ervicios comerciales, culturales % sociales. &bras subterráneas para auditorios, palacios dedeportes, complejos comerciales, etc.

e5 $ueden llegar a utilizarse como instalaciones militares, almacenamiento de agua calienteobtenida por radiación solar.




T9n(" ,( C)ng'' 4 @@@.("($*(+t',or.+o#




OJETIVOS COMPLEMENTARIOS

a5 (mpacto medio ambiental del diseño2

• $reservar el valor medio ambiental del paisaje• Limitación de ruidos en la zona• =educción del volumen de tierra a mover• =educción de terrenos a adquirir

b5 (mpacto medio ambiental del proceso constructivo

• =uidos de la construcción• 0ontaminación del nivel reático

•

*ección a servicios existentes, derec#os de paso, ocupación temporal de terrenos, etc.

T9n(" ,( C)ng'' 4 @@@.("($*(+t',or.+o#




OJETIVOS COMPLEMENTARIOS

c5 $revención de daños ísicos

• En la explotación 4prevención de incendios, salidas de emergencia, etc.5.• En la construcción 4seguridad e #igiene laboral5.

S'"),' ,( E#(rg(n+)' T9n(" Mont "'n+ <%r'n+)'> 4 tt*://tunn("$.*)'r+.org/




LA GEOMETRIA DEL PROFECTO

)razado en planta

!e debe tener en cuenta como principales puntos de partida2

La geotecnia local del macizo a atravesar La aección a obras subterráneas existentes La aección a obras exteriores existentes La existencia de obras o servicios en el subsuelo

Tr'',o (n '"',o

Las pendientes del trazado deben ajustarse a las necesidades uncionales del servicio a que sedestina el túnel.0uando se trata de conducciones #idráulicas la pendiente viene ijada en los diseños o #a deijarse con limites mu% estrec#os, en otros casos pueden darse de la siguiente manera2

.




C'rr(t(r'$: Limite máximo de >? %a que se comienza a aectar la ventilación.

Auto*)$t'$: )ráico en un solo sentido las pendientes no deben ser ma%ores a 6? cuando seasciende en una longitud ma%or a >// m. !olo en casos especiales puede accederse a un @?. Entúneles descendentes no debe excederse el 6?. !i se #ace necesario aumentarla se deberálimitar la velocidad por debajo del diseño.

%(rro+'rr)"($: !e recomienda una pendiente de 6,>? en tramos largos % un máximo de >? entramos cortos. Este ultimo se presenta en errocarriles metropolitanos para evadir serviciosexistentes a lo largo del trazado. 0uando se trata de pro%ectos de alta velocidad, los radios enplanta debe superar los 6 Am % las pendientes se mantienen por debajo del ?.

%(rro+'rr)"($ M(tro*o")t'no$: !e recomiendan los diseños supericiales poco proundos. En

dic#os casos, las estaciones de parada deben ir ubicadas en los puntos mas altos del trazado,para así acilitar la aceleración del arranque en el tramos descendente como el renado en elsector ascendente.

Contr'*(n,)(nt( 6 ,($'gH(: los avances entre los dos puto de ataque del túnel o de un tramode "ste, deben #acerse siempre a avor de la pendiente %a que el desagBe por bombeo complica

el proceso constructivo. .




L' $(++)8n t)*o

!e deben considerar los gálibos requeridos % la aproximación a la orma óptima deseablegeot"cnicamente #ablando. $or lo general es de orma circular.$ara un túnel de carretera por ejemplo, debe tenerse ene cuenta los gálibos requeridos por eltráico, la instalación de aceras o andenes, conducciones de servicios, drenajes, etc.

S(++)8n T)*o ,( un t9n(" 4 @@@.',r)'n"or(nt(.+o#




GEOLOGÍA F GEOTECNIA DEL MACIZO

El estudio geológico de un macizo se establece de diversas características de las rocas entre lasque se destacan2

La estructura geológica 4origen, #istoria geológica % disposición de pisos5 % la Clasificación

geológica habitual 4granitos, gneis, esquistos, etc.5.

El estudio geot"cnico es mas proundo %a que su misión es prever el comportamiento mecánicodel macizo rocoso cuando se someta a modiicaciones en su estado de equilibrio natural.*quí se tiene en cuenta tambi"n las características de las rocas matrices, su disposición

estructural, su estado de racturación, la presencia de aguas subterráneas % accidentesgeológicos particulares.

+n macizo rocoso necesita una deinición geot"cnica que debe abarcar cuatro 4@5 aspectosimportantes2

.




.• C'r'+t(r?$t)+'$ )ntr?n$(+'$ ,(" #'t(r)'". Estudio de las rocas matrices % cada uno de sus

conjuntos presentados.

• E3'"u'+)8n ,( ,)$+ont)nu),',($. &rientación de los planos, recuencia de las

discontinuidades, apertura o separación de planos, rellenos posibles, etc.

• R($*u($t' ($*(r'&"( ,( "' ro+' #'tr). Los supuestos cambios en el estado de equilibriotensional CrocaDrellenosDagua.

• R($*u($t' )n'" ($*(r'&"( ,(" #'+)o. 0ambios anteriormente citados que es el objetivo

inal del estudio geot"cnico.




EL SISTEMA CONSTRUCTIVO

<espu"s de conocer los resultados arrojados por los estudios geológicos % geot"cnicos % saber eltipo % el posible comportamiento del material encontrado, puede escogerse el mejor m"todoconstructivo del túnel.Las posibilidades de construcción de túneles se reúnen en dos grandes grupos2

Cut 'n, +o3(r

!e debe considerar por parte del pro%ectista la posibilidad de construirlo a cielo abierto teniendoen cuenta que los tanteos deben ser limitados a los posibles trazados % deben ser supericiales sinsuperar los 6/ m.

La solución determinada no debe ser mas cara ni mas arriesgada que la seleccionada desde unprincipio.

!e deben contemplar obras de contención previa.




E7+'3'+)8n Su&t(rrBn('

Excavacin con ex!losivos:

1a sido el m"todo mas empleadopara excavar túneles. *ctualmentese sigue utilizando cuando se tratade túneles de comunicación oconstrucciones #idráulicas de granlongitud en donde se deba trabajaren macizos de rocas duras o semiduras. $ara este sistemas deben

exigirse uertes condiciones para laadquisición, transporte, manejo %almacenamiento de los explosivos autilizar. E7+'3'+)8n +on (7*"o$)3o$ 4 @@@."'t'#.,)$+o3(r6.+o#




E7+'3'+)8n Su&t(rrBn('

Excavacin con "#$uinas !untuales: Están incluidos todos los sistemas de avance por cortemecánico sin incluir las maquinas integrales. Están incluidas las maquinas rozadoras,excavadoras, tractores % cargadores % #erramientas de mano %a sean #idráulicas o el"ctricas.

Mo,'"),', A: So$t(n)#)(nto$ "(7)&"($El sostenimiento se basa en la aplicación de soluciones lexibles como buones, cerc#as %#ormigón pro%ectado acorde al sistema constructivo del Fuevo G"todo *ustriaco.!us rendimientos dependen de la geotecnia del macizo. !u limitación se da en los casos deterrenos altamente inestables

Mo,'"),', : So$t(n)#)(nto *ro3)$)on'" +on ($+u,oLos mismos sistemas de corte pueden emplearse trabajando al amparo de una coraza o escudoque acilita el sostenimiento temporal mientras se coloca el sostenimiento deinitivo.

.




V'r)'nt($ ' "' Mo,'"),', A 6 En situaciones de alto riesgo de inestabilidad o de niveles reáticos, se pueden adoptar t"cnicascomplementarias especiales para el sostenimiento como la presurización total del túnel o lacongelación del terreno. Finguna de estas opciones existe en la actualidad.

Excavacin con %a$uinas Integrales

TM$ *'r' ro+' o to*o$

!on maquinas que a partir de los años >/ iniciaron sus trabajos compitiendo con el uso de

explosivos. *l día de #o% #an experimentado grandes avances % siguen utilizándose en grandespro%ectos. !u uncionamiento radica en que e corte mecánico de la roca es realizado por mediode cortadores de disco de meta duro que van montados en la cabeza % que giran libremente sobresus ejes. Este diseñado con el paso del tiempo #a recibido múltiples mejoras #asta llegar aconstruir grandes maquinas capaces de trabajar en condiciones diíciles del terreno.




TM$ *'r' $u("o$ o ($+u,o$ #(+'n)',o$

!on utilizados en suelos no mu% buenos para trabajar. En este sistema se necesita una aplicacióninmediata del sostenimiento que consiste en anillos metálicos o de #ormigón armado que seinstalan en todo el perímetro de la sección.

MB5u)n' Tun("',or' 4 @@@.tunn("t'".+o#




LA ESTRUCTURA RESISTENTE

So$t(n)#)(nto 6 r(3($t)#)(nto

El sostenimiento responde a exigencias progresivas de resistencia como2

Evitar pequeños desprendimientos de rocas o el deterioro de la rocas meteorizables.Limitar las deormaciones que aecten el gálibo de diseño o tambi"n resistir empujes ordinarios del terreno.

=esistir empujes extraordinarios del terreno, empujes de allas activas o empujes de terrenos mu% plásticos oexpansivos.*segurar el uncionalismo de la obra u optimizar ciertas características de diseño como la impermeabilidad.*lbergar en parte las instalaciones de explotación o tambi"n propiciar la est"tica de la obra.

R(3($t)#)(nto T9n(" ,( Kor'"# KAT- 4 @@@.'gru.'t




INSTALACIONES PARA LA

EPLOTACION

I#*(r#('&)")'+)8n 6 ,r(n';(

0onsiste en captar las iltracionespermanentes % encauzarlas portuberías o conductos #asta un colectorgeneral. !i las iltraciones son grandes% numerosas debe #acerse untratamiento de in%ecciones.Las iltraciones previsibles se pueden

tratar colocando telas impermeablesentre el terreno % el revestimiento %recogiendo las iltraciones en tubosperorados longitudinales al túnel.

I#*(r#('&)")'+)8n ,( un T9n("4 tt*://'r)$t(gu).)no




P'3)#(nto$ 6 r(3($t)#)(nto$

Los pavimentos pueden rígidos o lexiblesaunque demuestran ma%or ventaja losprimeros en cuanto a duración % buenarespuesta a la iluminación.Los revestimientos de #ormigón colocado

con bomba sobre encorados metálicostienen buen acabado permitiendo así buenailuminación % mejorándola si se pintan entonos claros.Los revestimientos tambi"n pueden serpreabricados los cuales se #a venido

incrementado su uso debido a que las obrasde sostenimiento realizadas son suicientespara la estabilidad del túnel. )ambi"n puedenser metálicos, pero no son recomendablesdebido al contacto con el agua % la apariciónde corrosión o sus altos costos si se manejanotro tipo de materiales.

A$'"to un,),o (n T9n("4 @@@.#'$t)+-'$*'u"t.(u




R(,($ ,( $(r3)+)o$

R(, ("+tr)+': cuando se trata de un túnel de poca longitud, esta red comienza en unasubestación de transormación situada cerca de los portales % que va conectada a la =ednacional. Los conductos sueles alojarse en las aceras o bajo "stas % se utilizan para alojarcableado de cualquier índole.

R(, ,( )nor#'+)8n 6 +ontro": comprende los servicios de señalización, detección de incendios,cortos circuitos % circuito de )H.

R(, ,( 'gu' ' *r($)8n: Elemento básico de luc#a contra incendios. !e puede utilizar tambi"n

para el lavado de pavimentos o paredes. $or lo general la estación de bombeo es exterior al túnel% la tubería de distribución esta anclada a las paredes del túnel o apo%ada en lo zócalos altos.

Otr'$: $ueden ser las redes de desagBe por bombeo cu%as tuberías pueden estar adosadas a losrodapi"s o ubicadas en el #ueco de la acera.




I"u#)n'+)8n ,(" T9n("

Los aparato de iluminación del túnel pueden alojarse en la parte superior sobre el eje olateralmente a la altura del arranque de la bóveda. Los aparatos son orientados #acia elpavimento de manera que #a%a un punto de luz mínimo cada > metros.

I"u#)n'+)8n ,(ntro ,( un T9n("4 @@@.'r+)(7*o.($




V(nt)"'+)8n

!e estudia para corregir la contaminaciónproducida por los gases de los escapes delos ve#ículos, como el monóxido decarbono, vapores nitrosos % el an#ídricosuluroso.

Las regulaciones son cada vez masseveras en todos los países permitiendo#o% en día que las concentracionesmáximas no rebasen las >/ a 6// ppm.

V(nt)"'+)8n ,(ntro ,( un T9n("4 @@@.&'"tog'r.+o#




S(gur),', 6 +ontro"

!u objetivo es la detección de cualquier anomalía dentro del túnel para así poner en marc#arápidamente los planes de acción % las medidas correctivas. !u manejo se realiza desde un centrode control. $ueden ser2

• 0ircuitos cerrados de )H• <etección de incendios• 0ontrol automático de tráico• !eñales de tráico• $aneles de mensaje variable

C(ntro ,( Contro" T9n(" ,( %o"go$o <E$*'='> 4 @@@.'t"Bnt)+o.n(t



CONDICIONES GEOL!GICAS DEL TERRENO EN EL DISEÑO FCONSTRUCCION DE TNELES

0uando se constru%en cavidades subterráneas para ines de uso civil, se busca que al transcurrirel tiempo conserven su orma % sus propiedades. $ara la construcción de un túnel puedenaparecer dierentes tipos de problemas cuando se atraviesan rocas mu% racturadas que #acenque aparezcan desprendimientos o perdida de la resistencia mecánica de las rocas por elcontacto con el cemento del #ormigón.

D($*r(n,)#)(nto ' "' (ntr',' ,( un t9n(" 4 @@@.,)'r)o,("(on.($



. CONDICIONES GEOL!GICAS DEL TERRENO EN EL DISEÑO FCONSTRUCCION DE TNELES

La ;eología aplicada comprende tres grandes grupos de rocas que se clasiican según su origen2

• =ocas Igneas• =ocas sedimentarias• =ocas metamóricas

C"'$))+'+)8n ,( ro+'$ 4 @@@.+o,("+o(,u+'.+"




Ro+'$ Ígn('$

!on las que se orman por la solidiicación de una maza undida, mezcla de materiales p"treos %de gases disueltos denominada magma. 0uando la roca se enría al contacto con el aire o elagua, se clasiica como roca ígnea extrusiva o volcánica. 0uando se enría por debajo de lasupericie terrestre se orma una roca ígnea intrusiva o plutónica.

Ro+' Ígn(' 4 tt*://("")&ro,("o$#'t(r)'"($.&"og$*ot.+o#




Ro+'$ S(,)#(nt'r)'$

!e orman por la acumulación de restos de otras rocas pre existentes %a sea por la precipitaciónquímica de los minerales solubilizados o por la acumulación de restos de animales o vegetales.$ara clasiicarlas se tiene en cuenta su proceso de ormación, el tamaño de sus granos, la uniónde los mismos % los tipos % cantidades de minerales que las componen.

Ro+' S(,)#(nt'r)'4 tt*://00+(")')n+"u$)3'.&"og$*ot.+o#




Ro+'$ M(t'#8r)+'$

!e originan por grandes transormaciones de los componentes mineralógicos de otras rocaspreexistentes, endógenas o exógenas. Estos cambios se producen por la necesidad de estabilizarsus minerales en unas nuevas condiciones de temperatura, presión % quimismo.

Ro+' M(t'#8r)+' *)'rr' 4 @@@.;)$'nt'.+o#



Q. CARACTERIZACI!N GEOMECÁNICA DE MACIZOS ROCOSOS

+na obra subterránea supone una investigación geológica % geot"cnica que se puede abordarmediante2

• E7tr'*o"'+)8n ,( ,'to$ ,( $u*(r)+)(: proceden de aloramientos que en la ma%or parte delos casos se presentan discontinuos, recubiertos por depósitos edáicos o cuaternarios.

• M(,),'$ )n,)r(+t'$: son medidas de parámetros ísicos a lo largo del subsuelo que requierende un esuerzo riguroso de interpretación % contraste de los datos obtenidos.

• M(,),'$ *untu'"($: proceden de los sondeos mecánicos que suponen una medida puntualmu% localizada que tiene cierto valor pero que no deja de ser una pieza mas a respetar dentro

del proceso.

El ingeniero pro%ectista debe conocer las limitaciones intrínsecas a cualquier estudio geológico %geot"cnico % así ser capaz de interpretar el lenguaje geológicoDgeot"cnico.




OJETIVOS

El objetivo de todo reconocimiento geológico es conocer % cuantiicar los atributos masimportantes en unción de las características de la obra en dos modelos2 Godelo geológico %Godelo geomecánico.

El modelo geológico debe abordar2

• Estratigraía• Estructura del Gacizo rocoso• Litología• ;eomorología•

0aracterísticas del manto de alteración• Espesor de los materiales de recubrimiento• $osición % movilidad del agua

%or#'+)8n G(o#oro"8g)+' 4 tt*://gon'"or(go.n(t.n(t




!e establecen las siguientes ases de investigación2

%'$( -C'rtogr'?' G(o"8g)+o-G(ot+n)+': )rabajos de campo básicos de carácter preliminar.Etapa importante porque justiica las bases de los estudios % condiciona la calidad inal delestudio.

%'$( 0-Pro$*(++)on($ ,( +'#*o: !e realiza el resto de los trabajos de campo. <ebenejecutarse ordenadamente siendo la geoísica la primera en realizar, los sondeos en un segundolugar % en tercero los ensa%os in situ.

%'$( -L'&or'tor)o: Esta constituida por los ensa%os de laboratorio.

%'$( Q-Int(r*r(t'+)8n: Jormada por todos los trabajos de gabinete % que suponen la elaboraciónde un modelo geológico que representa el terreno en el que se va a construir la obra.

El resultado de estas ases recopila inormación de los costos de ejecución de la investigacióngeológicoDgeot"cnica reerida a túneles carreteros % erroviarios.




Estaciones ;eomecánicas

Los trabajos básicos a realizar son2

<einición de litotipos0lasiicación geomecánicaLevantamiento de la racturaciónEvaluación del estado tensional

C"'$))+'+)8n ,( L)tot)*o$ 4 tt*://*(trogr'?'+'r&on.($




1idrogeología

<eterminar los acuíeros que aectan la excavación inclu%endo2

• Fúmero % extensión de acuíeros• 0onductividad #idráulica• (sopiezas• *ccidentes #idrogeológicos

),rog(o"og?' 4 tt*://),ro"og)'u;+3.@or,*r($$.+o#




ENSAFOS GEOT2CNICOS

Ensa%os In Situ2 * pesar de su costo, #o% en día existe una tendencia a realizar los ensa%os in

situ en detrimento de los ensa%os en laboratorio básicamente por dos razones2

. <iicultad de obtención de muestras inalteradas6. Eecto escala claramente evidenciado en macizos rocosos convencionales

En$'6o$ g(ot+n)+o$ - M'nu'" ,( T9n("($ 6 O&r'$ Su&t(rrBn('$




C'r'+t(r)'+)8n G(o#(+Bn)+' ,( M'+)o$ Ro+o$o$ - M'nu'" ,( T9n("($ 6 O&r'$ Su&t(rrBn('$



. CLASI%ICACI!N DE LOS TERRENOS SEGN SU ECAVAILIDAD

*demás de la geología como parámetro para clasiicar suelos, tambi"n sus propiedades ísicas

revelan la mejor manera de conseguir un arranque adecuado.

Las propiedades medidas con ma%or recuencia son2

• =esistencia Gecánica• <ureza• <ensidad• )enacidad• *brasividad

En$'6o ,( A&r'$)3),', 4 @@@.,)t.u*3.($




Pro*)(,',($ G(o#(+Bn)+'$ 5u( )n"u6(n (n "' (7+'3'&)"),', ,( "o$ T(rr(no$

=esistencia % dureza de las rocas

La resistencia a compresión simple #a sido la propiedad mas medida de todos los tiempos. Elensa%o se puede #acer en laboratorio sobre suelos co#erentes o rocas con probetas cilíndricas enuna relación LongitudK<iámetro superior a 6 o con ensa%o de =esistencia 7ajo 0arga $untual.

El martillo !c#midt mide la dureza del material rocoso mediante el rebote de un cilindro metálicoque impulsado por un muelle c#oca contra la supericie de la roca.

El esclerómetro !#ore se #a comprobado que es una #erramienta valiosa para estimar la dureza

de la roca % de manera indirecta la =esistencia a la 0ompresión !imple, pues existe una buenacorrelación entre ambas.

* comienzos de los años /, el (mperial 0ollege de Londres desarrollo un equipo #idráulico portátilpara medir la =esistencia de las =ocas 7ajo 0arga $untual 4(s5, parámetro correlacionado con la=esistencia a la 0ompresión !imple.




Este equipo consistía en una bomba #idráulica manual, un bastidor de carga rígido % unos

punzones cónicos ajustables a las dimensiones del trozo de roca a estudiar. !u ventaja principalradica en la simplicidad % la posibilidad de aplicarlo en el mismo lugar de trabajo durante elreconocimiento del terreno

M'rt)""o S+#),t <($+"(r8#(tro> 4 @@@.+t(+no.+"




<ensidad % actores de esponjamiento

$ara conocer la densidad o peso especiico de lasrocas se aplican t"cnicas mu% simples % con unundamento teórico mu% sencillo. !e recubre conparaina la muestra % se sumerge en agua omercurio, al empleo del picnómetro, el empleo dem"todos de vacío, etc. La densidad es un actorimportante que incide en los rendimientos en lostrabajos de excavación.$or otro lado, la roca %a ragmentada ocupan un

ma%or volumen al original. Este incremento esconocido con el nombre de $orcentaje deexpansión o Esponjamiento % tiene incidencia enlas operaciones de manipulación del materialarrancado.

%'+tor ,( E$*on;'#)(nto 4 @@@.$"),($'r(.n(t




*brasividad

La manera como se arrancan las rocas inlu%e en el desgaste producido en las maniobras de corte% de excavación porque pueden llegar a ocurrir una serie de enómenos complejos.Existen varios m"todos para determinar la abrasividad de las rocas dependiendo el sistema dearranque que se va%a a utilizar o la zona donde se realizan los ensa%os. Los mas importantes son2

• 0oeiciente J de !c#imaze• Ensa%o *H! 4Halor de abrasión del *cero5• Ensa%o 0erc#ar

)enacidad

$arámetro deinido a partir de la curva tensión M deormación % mide la energía elástica que esnecesaria para deormarla con una #erramienta de corte. !e utiliza para evaluar la rozabilidad delas rocas.




ECAVACION MECANICA DE TUNELES EN ROCA

En la actualidad, la ingeniería cuenta con diversos tipos de máquinas que se emplean en lasexcavaciones para túneles % que son capaces de atravesar macizos rocosos. <entro de estegrupo de arteactos encontramos los minadores o rozadoras, tuneladoras o topos % los equiposconvencionales como retroexcavadoras, martillos de impactos, etc.

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Ginadores

El empleo de los minadores nació en rocas mu% blandas 4sal % carbón5 % #a sido aumentada lapotencia de su cabeza de corte % la evolución tecnológica que #a alcanzado un campo deaplicación importante para las rocas con una dureza entre media % alta, dependiendo tambi"n suutilización del estado de racturación del macizo.

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)opos

)ambi"n conocidos como )7G, actualmente con su tecnología pueden ser excavados materialesde #asta 3/// M 3>/ G$a de resistencia a la compresión % cortadores de @36 % @-3 mm % con losprototipos de in%ección de agua a alta presión es posible que se alcancen ciras superiores. !usavances mas signiicativos #an sido conseguidos en rocas de dureza media a media baja,ineriores a 6/ G$a que son los mas abundantes.

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ECAVACION MECANICA DE TUNELES EN SUELOS

En terrenos blandos e inestables se requiere el empleo de escudos, de sección media o entera %colocación de revestimiento antes que la maquina abandone el tramo excavado % completando laoperación con in%ecciones de contacto entre el revestimiento construido % el terreno natural.

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G R A C

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ILIOGRA%ÍA F %UENTES

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