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CONTROL DE VIBRACIONES

Freddy J. Ccallo HuaquistoIng. Geofisico

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Principios Básicos

Material o roca donde se realiza las explosiones.

Tipo de explosivo. Instrumento con que se

mide los eventos. Parametros del

registros.

A B C

30 m

50 m

70 m

Taladro

VIBRACIONES DEL SUELO Y SUS CONSECUENCIAS

Los factores que afectan el movimiento del suelo hasta el instrumento.

Efecto de la fuente

-Modelos cinemáticos.-Modelos dinámicos.-Modelos estocásticos.

Efecto de la trayectoria o ley de atenuación

Efecto local ( influencia del emplazamiento)

INSTRUMENTOS Utilizados para medir movimientos del suelo relativamente no tan fuertes. Estos instrumentos registran desplazamientos o velocidades del suelo.

Empleados para medir movimientos fuertes del suelo, los registros se llaman ACELEROGRAMAS . Estos instrumentos registran la aceleración del suelo.

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Tipos de explosivos

Dinamitas

Geles

Agentes Explosivos

Nitoglecerina, diatomita y otros componentes (generalmente baja densidad).

Nitrocelulosa y nitroglecerina (consistencia plastica de alta densidad).

Combustibles y oxidantes ANFO.

TECNICAS EN VOLADURA

1. Distribución de Barrenos, plantillas, mallas.Fila únicaArreglos rectangulares regularesBarrenos en patrón escalonado Patrón de arreglo semi regular o irregular

2. Voladuras de una sola cargaPequeña voladura de un solo barreno en bloque (Volo)Grandes movimientos de masa con gran cantidad de explosivo(túneles)

Caracteristicas del Suelo y la actividad sismica

Estudio de geologia de campo y las caracteristicas fisicas del material donde se va ha realizar las explosiones.

Referenciacion de la actividad sismica regional o local de la zona y si este puede influenciar en los registros de los explosivos para su interpretacion.

I

Control Ambiental de Vibraciones en Voladura

Para la reduccion de los impactos es necesario conocer los parametros del plano de perforacion y voladura ya sea superficial o subterranea.

Según Dinis da Gama (1998) solo el 5 al 15% de la energia son efectivos en la fragmentacion de la roca el resto es transferido al ambiente circundante en forma de efectos colaterales, suceptibles a causar impactos significativos.

Por tanto, los disparos deben ser efectuados en conformidad con la legislacion y en horarios propicios.

Parametros fundamentales

Kramer (1996) las principales caracteristicas de las vibraciones son: la amplitud (expresada en desplazamiento, velocidad y aceleracion de las ondas), la frecuencia y la duracion.

Dowding (1992) indica que la velocidad maxima puede ser usada como indicador de las tensiones dinamicas de las estructuras

Pd = p.c.vPd = tension dinamica, p.c = inpedancia de la roca (p masa especifica, c velocidad de propagacion onda P) y v velocidad de vibracion de la particula en el macizo.

Obtencion de los parametrosSe obtiene de los registros que captaron los geofonos del sismografo.Estos equipos contienen tres componentes: longitudinal (L) en direccion horizontal que pasa por los puntos de detonacion y de medicion, transversal (T) perpendicular al anterior y en direccion vertical y ortogonal (V), pudiendo aun ser medida la onda aerea.

La Frecuencia Dominante, PPV (peak particle velocity)

Siskind (1980) Blastware

T = 1/f

t (s)

Pico PPV (Vmáx)

V (m

m.s

-1)

Frecuencia Dominante (4 a 11 Hz)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Frecuencia (Hz)

Am

plitu

d

Criterios1. Para obtener el valor

maximo de la velocidad se lee en las tres direcciones (L, T, V): PVS (Peak Velocity Sum)

2.

Comparacion de la respuesta humana a la vibracion mecanica con la normalizacion estructural (USBM – RI 8507, 1981)

Estas dos ultimas son capaces de provocar daños estructurales

10 100 f (Hz)

V (m

m.s

-1)

100

10

INTOLERABLE

INCÓMODO

PERCEPTIBLE

ESTANDARIZACIÓN ESTRUCTURAL

(Valores máximos de la USBM)

Tran: Vert: Long:Frecuencia (Hz)

L1

L2

L3

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Velocidad (m

m/s)

40

20

15

8

5

Prevision de las cargas admisibles por retardo

Conocidas las amplitudes de la vibracion y la gama de frecuencias dominantes se puede prever el peligro para la estabilidad de estructuras a traves de calculos matematicos.

Tal es asi que Gama & Bernado 2001 usan la siguiente expresion:

v = a.Qb.Dc (1)v= velocidad de vibracion de particulas maxima resultante (PVS) (mm/s), D es la distancia entre los puntos de detonacion y de medicion (m) y Q es la carga explosiva por retardo (kg). Las constantes a, b y c son caracteristicas del local y particularidades de la voladura.

De la ecuacion 1 podemos determinar la carga maxima admisible por retardo Qmax.

Qmax = (vLim.a-1.D-c)1/b

y para escavaciones subterranes se puede aplicar la expresion desarrollada por Navarro Torres 2004.

v = a [ qoL dx/h2 + x2c/2b b

q es concentracion lineal de la carga explosva, h profundidad en la que se localiza el tunel, dx y x representan la diferencial de la variacion de la longitud del taladro y L la longitud de la columna de carga explosiva

Otro uso1. Para determinar curvas de dispersion o la ley de propagacion de vibraciones de la ecuacion (1) se puede trabajar en regresion lineal multiple.

v = aQbDc <=> log (v) = log (a)+b.log (Q)+c.log (D)

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Ing. Freddy Ccallo HuaquistoEspecialidad Geofisicofred_jch@yahoo.es

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