Estudios e investigaciones geotécnicas

HÉCTOR SALAZAR BONILLA
INGENIERO CIVIL, M.Sc., Ph.D.
Diseño y Cálculo Estructural de Túneles
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS,
HIDROGEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS PARA
DISEÑO DE TÚNELES
1
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• INTRODUCCIÓN
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOLÓGICAS E HIDROGEOLÓGICAS
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOTÉCNICAS
• ANÁLISIS GEOTÉCNICOS
• DISEÑOS GEOTÉCNICOS
• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
2
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• INTRODUCCIÓN
– Para todo tipo de obras en roca o suelo como
túneles, presas, taludes, etc., la calidad y detalle
de los estudios, investigaciones e información
geológica,
hidrogeológica
y
geotécnica
disponible permite la realización de un diseño
apropiado, una selección optima de la tecnología
de construcción, un proceso constructivo con
menor riesgo e incertidumbre y una obra de mejor
calidad en un menor plazo y con un menor costo.
– Las inversiones en estudios e investigaciones
tienen una rentabilidad mayor a 10 veces.
3
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• INTRODUCCIÓN
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOLÓGICAS E HIDROGEOLÓGICAS
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOTÉCNICAS
• ANÁLISIS GEOTÉCNICOS
• DISEÑOS GEOTÉCNICOS
• ANÁLISIS GEOTÉCNICOS EN COLOMBIA
• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS E
HIDROGEOLÓGICAS
– Planeación de actividades
– Recopilación y análisis de información previa
– Fotointerpretación geológica
• Fotografías satelitales
• Fotografías aéreas
– Cartografía geológica, hidrogeológica y geotécnica
• Tipo de roca, estratigrafia, litología, textura, tamaño, forma de granos,
minerales principales, estructura, composición, tipo de plegamiento,
escala y simetría, meteorización, dureza, RQD, discontinuidades,
numero y distribución, orientación, tipo , persistencia, espaciamiento,
forma, rugosidad, relleno, presencia y cantidad de agua, etc.
– Análisis de discontinuidades
– Interpretación geológica y generación de un DGTM modelo digital
del terreno en escalas 1:10.000 para prefactibilidad y factibilidad
hasta 1:1.000 o menor para diseño definitivo.
5
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
6
Imagen Satelital Sector Bogotá – Armenia
(Túnel la Línea, 8.6 km, 2500 msnm)
•Pereira
•Nevado del
Tolima
•Armenia
•Calarca
•Bogotá
•Ibague
•Girardot
Ubicación de diferentes
alternativas de Túnel
Túnel La Línea
•Portal Santo
Domingo
•Portal Las Américas
•Portal Galicia
•A.T.F
•Portal
Bermellón
•Portal La
Paloma
•Portal Anaime
Portal inferior – SANTO DOMINGO
•ARMENIA
•CALARCÁ
•Alternativa
sitio de
plataforma
•Alternativa
sitio de
portal
Portal superior - ANAIME
•CAJAMARCA
•Alternativa
sitio de
plataforma
•Alternativa
sitio de
portal
•Puente
actual
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS E
HIDROGEOLÓGICAS
– FOTOGEOLOGÍA – ESTRUCTURA GEOLÓGICA
• Capas de diferente resistencia a la meteorización producen crestas y
valles los cuales pueden detectarse con el estereoscopio
• Los lineamientos debidos a la estratificación se caracterizan por su
persistencia, paralelismo con otros, espaciamiento definido
• Los afloramientos de capas horizontales siguen aproximadamente las
líneas de nivel y los de capas con buzamientos producen formas
características al cruzar colinas y valles
• Los buzamientos de taludes pueden ser aparentes y dar una buena
indicación de la dirección del buzamiento y permitir su estimación
• Cuando existe plegamiento, la variación de buzamiento a lo largo del
afloramiento de las capas puede evidenciar el trazado del pliege y
permitir una estimación de su inmersión
• Las fallas pueden aparecer como lineamientos meteorizados o
pueden resaltar si se presentan diques resistentes. A diferencia de las
diaclasas, se caracterizan por presentar un desplazamiento relativo
de las rocas situadas a ambos lados
11
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS E
HIDROGEOLÓGICAS
– FOTOGEOLOGÍA – LITOLOGÍA
• Los diferentes tipos de terreno tienden a mostrar diferencias por
ejemplo en relieve, red de fracturación y vegetación que puede
reconocerse en la fotografía aérea
• Los sedimentos y metasedimentos presentan una apariencia
estratificada, indicada por diferencias en tono, relieve y vegetación
• El metamorfismo agrupa las capas de forma más uniforme en su
resistencia a la erosión, fuerte buzamiento, plegamiento apretado
• Los afloramientos de caliza, arenisca, cuarzoesquistos y cuarcitas
tienen tendencia a tonos claros. Las rocas arcillosas, lutitas, pizarras
y esquistos micaceos dan tonos intermedios y las anfibolitas dan
tonos oscuros
• Las rocas ácidas presentan tonos claros y tienden a fracturarse
regularmente, mientras que las rocas básicas son oscuras y no es
probable que esten fracturadas en forma regular
• Los depósitos superficiales pueden ser transportados o residuales.
Los transportados reflejan su modo de transporte. Los residuales
reflejan la geología infrayacente
– FOTOGEOLOGÍA - GEOMORFOLOGÍA
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ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS Y
GEOTÉCNICAS PARA MECANICA DE ROCAS
13
14
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS Y
GEOTÉCNICAS PARA MECANICA DE ROCAS
15
16
17
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS Y
GEOTÉCNICAS PARA MECANICA DE ROCAS
18
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
– Cartografía geológica, hidrogeológica y
geotécnica
• Tipo de roca, estratigrafia, litología,
textura, tamaño, forma de granos,
minerales
principales,
estructura,
composición, tipo de plegamiento, escala
y simetría, meteorización, dureza, RQD,
discontinuidades, numero y distribución,
orientación,
tipo
,
persistencia,
espaciamiento, forma, rugosidad, relleno,
presencia y cantidad de agua, etc.
19
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
20
Coordenadas/Altura:
Foto Nr. ORIENTACION, ESCALA
Fecha:
Elabora:
DESCRIPCION DE LA ROCA 1
Nombre de la roca
FORM ACIÓN (/ Gr.), UNIDADES PRESENTES, COLOR
Text ura:TAM AÑO, FORM A y ARREGLO de GRANOS
M inerales principales: TAM AÑO, FORM A
Estructura:
CUERPOS DE ROCA DIFERENCIABLES POR
TEXTURA, COM POSICION
TIPO DE PLEGAM IENTO: escala, simetría
M A C IZ O
A l t er aci ón /
R OC OSO
M et eo r i z ación:
D ur ez a:
R QD :
R EGIST R O D E D I SC ON T IN U ID A D ES
1
Número de juegos y dist ribución:
No.
Orden
Orientación
Az.
bz/t o
Tipo
Persis
Esp/ to
m
m
Forma
Rugos
Apert
Estado de paredes
JRC
mm
de la diaclasa
Relleno
Durez
Agua
JCS
(l/ min)
21
DIAGNOSTICO Y EVALUACION DE LOS TUNELES EN EL SALVADOR
COORDENADAS, ALTURA
Hoja de Documentación de Ingeniería Geológica y Clasificación de los Macizos Rocosos
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS Y
GEOTÉCNICAS PARA TÚNELES VIALES
FECHA
ELABORADO
Formación:
ORIENTACION DE LA PARED INVESTIGADA
Nombre de la Roca
RCI (M pa)
FOTOS NO:
E sc a la no de f inida
Dibujo (esquemático )
M ETEORIZACION
ninguna
poca
moderada
alt a
completa
suelo residual
DUREZA DEL ROCA
ext r. fuerte
muy fuerte
fuerte
moderada
blanda
muy blanda
extr. B landa
SUELO COHESIVO
muy suave
suave
f irme
rigido
muy rigido
duro
mojado
got eando
f ilt rando
corriendo (l/ sec)
INFLUENCIA DE A GUA SUB TERRA NEA
seco
solo humedo
CARACTERISTICA S DE JUNTA S
TIP O
ORIENTACION
RUGOSIDAD
PERSISTENCIA (m)
ESP A CIAM . (cm)
RELLEN.
(Angulo Dir./ Buz)
NO. DE
JUNT
S
U
P
r
s
sl
Fo to
T ipo
R ugo s ida d
Falla
F
Junt a
ESCALON
Es pa c ia mie nt o
rugoso
r
ext r. cercano
< 2 cm
J
liso
s
muy cercano
6 - 2 cm
Espejo
Sl
pulido
sl
cercano
20 - 6 cm
Fract ura
Fr
rugoso
r
moderado
60 - 20 cm
Esquist ocidad
Sc
liso
s
ancho
200 - 60 cm
Plano de foliación
B
pulido
sl
muy ancho
> 200 cm
Foliación
Fl
rugoso
r
Cort e
Sh
liso
s
Pliege
Fo
pulido
sl
ONDULADO
PLA NO
Foto
S
U
P
P ro piedade s Lit o lógic a s y C o mpo rt am ie nto de la s R o c a s
P e rsis te ncia
T ipo del R e lle no
muy baja
<1m
arcilla
F re cuenc ia de F ra ct ura s
muy malo
>15
baja
1- 3 m
M n/ Fe-mineralizaciones : mf m
malo
15 - 8
media
3 - 10 m
relleno milonitico
: fg
moderado
8-5
alt a
10 - 20 m
brecha milonitica
: fb
bueno
5- 1
muy alt a
> 20 m
cement ado y ot ros
: co
excelent e
<1
: cl
22
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE
DISCONTINUIDADES
23
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS Y
GEOTÉCNICAS PARA MECANICA DE ROCAS
24
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS Y
GEOTÉCNICAS PARA MECANICA DE ROCAS
25
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS Y
GEOTÉCNICAS PARA MECANICA DE ROCAS
26
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE
DISCONTINUIDADES CON EL
PROGRAMA DIPS
27
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
28
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
29
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
30
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
31
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS E
HIDROGEOLÓGICAS
– ASPECTOS HIDROGEOLÓGICOS
• Disponibilidad de información como mapas hidrogeológicos y
publicaciones
• Condiciones generales: acuiferos, áreas con flujo artesiano,
movimiento del agua subterránea, química del agua,
permeabilidad y límite entre agua salobre y agua potable.
• Niveles piezométricos, coeficiente de permeabilidad basados
en investigaciones in situ o ensayos de laboratorio,
coeficientes de almacenamiento y parámetros geoquímicos
• Propiedades hidrogeológicas de rocas y suelos. Acuiferos,
acuitardos, acuicludos, acuífugos
• Fuentes y filtraciones. Fuentes permanentes e intermitentes,
líneas de filtración, corrientes periódicas y cuantificación de
flujos.
32
qCONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROGEOLOGÍA
ØLa hidrogeología de una zona se encuentra
determinada por los siguientes factores:
ØLas características geológicas del área. El
comportamiento de las diferentes litologías es
diferente con respecto al agua, en cuanto a la
capacidad de almacenarla y transmitirla.
ØLa climatología, que se constituye en la principal
fuente de agua y condiciona la recarga de los
acuíferos
ØLa geomorfología, que también condiciona el
comportamiento hidrogeológico de la zona.
Cuando la escorrentía superficial se da con
velocidades altas, la posibilidad de infiltraciones
disminuye.
qCONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROGEOLOGÍA
ØEl origen de las aguas subterráneas
puede ser de:
ØAguas meteóricas procedentes
precipitaciones atmosféricas
ØAguas metamórficas que se forman
los procesos físico químicos
metamorfización de la roca
ØAguas juveniles que se forman
procesos de diferenciación magmática
el ascenso de rocas ígneas hacia
superficie.
de
en
de
en
en
la
qCONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROGEOLOGÍA
ØLos mecanismos de almacenamiento del
agua en formaciones rocosas subterráneas
son:
ØAgua libre, formando corrientes fluyentes con
una superficie libre
ØAgua de retención en materiales granulares,
retenida por fuerzas de tipo polar
ØAgua capilar, se encuentra sobre el nivel
piezométrico, retenida por fuerzas de capilaridad
ØAgua de gravedad, que rellena los poros, fisuras
y fallamientos
ØAgua de constitución, y hace parte de la
estructura
química
de
las
formaciones
geológicas
qCONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROGEOLOGÍA
ØLas formaciones geológicas se clasifican en
función de su capacidad de almacenar y
transmitir el agua en los siguientes tipos:
ØAcuífero, es la formación que posee la facultad
de absorber, contener y transmitir agua, como
pueden ser las arenas y gravas
ØAcuitardo, puede absorber y contener el agua,
pero la transmite muy lentamente, como las
arcillas arenosas o limosas
ØAcuicludo, es la formación que puede contener
agua, pero sin poder transmitirla, como las
arcillas
ØAcuífugo, no puede contener, absorber, ni
transmitir el agua, como el caso de un macizo
granítico sin fracturamiento.
qCONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROGEOLOGÍA
qCONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROGEOLOGÍA
ØLos
parámetros
importantes son:
hidrogeológicos
más
ØPorosidad, es la relación entre el volumen de los
poros y el volumen total del material. Muestra la
capacidad de almacenar el agua.
ØPermeabilidad o conductividad hidráulica, es la
propiedad del material que permite la filtración y
circulación del agua a través de poros
conectados entre sí.
ØGradiente hidráulico, es la diferencia de carga
hidráulica entre dos puntos de la zona saturada
en relación con la distancia que los separa.
ØTransmisividad, cuantifica la capacidad que
tiene un acuífero para ceder agua.
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
39
•MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA 3D
Túnel La Línea
•MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA 3D
Túnel La Línea
•MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA 3D
Túnel La Línea
•MODELACIÓN
•MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA
HIDROGEOLÓGICA 3D
Túnel
Túnel La
La Línea
Línea
•MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA 3D
Túnel La Línea
600
500
Caudal (l/s)
400
300
200
100
0
0
5000
10000
15000
20000
Tiempo (días)
25000
30000
35000
Ø MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA 3D
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• INTRODUCCIÓN
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOLÓGICAS E HIDROGEOLÓGICAS
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOTÉCNICAS
•
•
•
•
ANÁLISIS GEOTÉCNICOS
DISEÑOS GEOTÉCNICOS
ANÁLISIS GEOTÉCNICOS EN COLOMBIA
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
46
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Objetivos de los sondeos mecánicos
– Estudiar los taludes, cimentaciones,
portales, pozos y estructuras subterráneas
principales
– Detectar distintas litologías presentes en
el macizo rocoso
– Obtención de muestras para ensayos de
laboratorio
– Analizar las zonas con potenciales fallas o
rocas de baja calidad
– Facilitar ensayos de campo
47
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
48
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Estudios e
investigaciones
geotécnicas
TÚNEL
CARRETERO
LONGITUD
(m)
SONDEOS
(m)
%
Boquerón
2.405
1.125
46%
Buenavista
4.520
950
21%
San Jerónimo
4.600
1.000 ?
22%
Oriente
8.200
1.055
13%
La Línea
8.600
2.060
(+8.600)
24%
(124
%)
Tobiagrande –
Puerto Salgar
Ruta del Sol
6.097
5.239
2.180
960
0
0%
– Sondeos mecánicos
• Recomendación de la
Sociedad Internacional
de Mecánica de Rocas
(ISRM) de 1 a 1.5 la
longitud del túnel
• Sondeos cada 300 a 750
metros
550
250
49
25%
25%
50
51
52
53
54
55
56
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOTÉCNICAS – TÚNEL DE SUMAPAZ
57
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOTÉCNICAS – TÚNELES RUTA DEL SOL
58
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOTÉCNICAS – TÚNELES RUTA DEL SOL
59
60
61
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Testificación de los sondeos mecánicos
– Número del sondeo, lugar y fecha de
realización, inclinación, tipo de corona,
diámetro de perforación, equipo, etc.
– Litologías y descripción gráfica
– Recuperación y RQD (Rock Quality
Designation)
– Fracturación y alteración
– Nivel freático
– Muestras para ensayos de campo y laboratorio
62
REGISTRO DE PERFORACIÓN No. PT - TL - 9
ESTUDIOS FASE III CRUCE DE LA CORDILLERA CENTRAL
LOCALIZACION: Q. LOS CRISTALES
INCLINACION: 44° CON VERT.
COORDENADAS: N: 984186,96
INICIO: 07 - 06 - 99
E: 839197,17
ELEVACION: 2604,50 metros.
DIRECCION: AZIMUT 135°
PROF. TOTAL: 86.15 metros
TERMINADA: 27 - 07 - 99
DESCRIPCION
PROF
RECOBRO
RQD
%
%
ESTRUCTURAS
CAJAS
DIAMETRO
SIMBOLO
REVEST.
PROF(m).
MUESTRAS
OBSERVA CIONES
7 de Junio
SUELOS RESIDUALES carmelitos, de cenizas
volcánicas: arcillas arenosas (f,m), trazas de raices,
medio firmes.
0.0 - 1.0
27
0
1.0 - 1.9
41
0
1.9 - 3.0
27
0
3.0 - 4.0
25
0
4.0 - 5.0
43
0
5.0-5.5
36
0
5.5 - 6.5
40
0
+ 0.80
1
HABANA VERDOSA
de arena(m,g) limosas, carmelitas a grises, particulas
alargadas de cuarzo y mica.
3
HW
4
FRAGMENTOS de CUARZO y ESQUISTOS, gris a
verdes, de forma tabular y tamaños entre de 0.5 - 4.0
cm., en una matriz de arcilla limosa habana rojiza.
5
NQ
8
9
algunos fragmentos de esquistos negros grafitosos, con
ESQUISTOS negros grafitosos,
presentan alto
contenido de micas (muscovita), pirita y oxidos,
ademas se presentan diminutas venas de cuarzo que
alcanzan hasta 0.5 cm de espesor, muy meteorizados,
muy fracturados.
GRIS OSCURA (perdida en 40%)
6
7
No. 1
2
6.5 - 7.5
7.5 - 9.4
35
31
0
0
Foliación ondulada,
inclinación aprox
paralela al eje de
perforación. Se
observan m uchos
Foliación ondulada, en
general paralela al eje
de
perforación.
Micropliegues
sin
orientación definida
9 de junio
-3.5
+4.0
63
REGISTRO DE PERFORACIÓN No. TA-01-02
DIAGNOSTICO Y EVALUACION DE LOS TUNELES EN EL SALVADOR
LOCALIZACION: TUNEL No. 2
INCLINACION: VERTICAL
DIRECCION: Km.64.5 Carretera CA-2
COORDENADAS:
INICIO: 03 - 08 - 03
depto. La Libertad, El Salvador
ELEVACION:
TERMINADA: 04 - 08 - 03
PROF. TOTAL: 5.10 metros
PROF
RECOBRO
RQD
%
%
ESTRUCTURA
CAJAS
DESCRIPCION
DIAMETRO
SIMBOLO
REVEST.
PROF(m).
MUESTRAS
OBSERVACIONES
.5
Capa de Rodamiento: Concreto Hidráulico
.21
.5
1
Sondeo realizado
en VD 01/02
Pavimento
Base granular: Canto rodado, tamaño
máximo del agregado igual a 3.00 pulg.
Conglomerado basáltico, color gris oscuro,
fracturado, con juntas cerradas.
85,0 10,0
Calidad de la roca:
Muy pobre
Conglomerado basáltico, color gris oscuro,
fracturado, con juntas cerradas.
91,0 58,0
Calidad de la roca:
Regular
1.5
2.5
NQ
1
HW
2
2,8
3
Conglomerado, color gris oscuro, fracturado,
con juntas cerradas.
85,0 14,0
Calidad de la roca:
Muy pobre
3.5
3,8
4
64
DIAGNOSTICO Y EVALUACION DE LOS TUNELES EN EL SALVADOR
REGISTRO DE EXTRACCION DE NUCLEOS
LOCALIZACION: Túnel 3
No. DE NUCLEO: VD 03/03
UBICACIÓN:
61.0 mts. Lateral Derecho
EQUIPO UTILIZADO :
HILTI DD250
FECHA DE EXTRACCION:
14/07/2003
PROF. (m)
0,00
SIMBOLOGIA
HORIZONTAL:
--VERTICAL :
X
ALTURA:
DIAMETRO:
4 " (10.0 cm.)
OPERADORES: Alex Ramirez - Omar de la O
DESCRIPCION DEL MATERIAL
COMENTARIOS
Capa de Rodamiento: Mezcla asfáltica en caliente
0,10
Base granular (material selecto, grava y arena)
0,50
65
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Estudios e investigaciones geotécnicas
– Ensayos en las perforaciones o galerías
• Permeabilidad tipo Lugeon o Lefranc
• Permeabilidad, transmisividad y almacenamiento
(bombeo)
• Diagrafías (logging): microsísmico, eléctrico,
radioactivo (gammagrafía), otros
• Esfuerzos in situ
– Overcoring, Gato plano, Fracturación hidráulica, Placa de
carga, corte in-situ
• Temperatura
• Nivel freático
66
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Ensayo de permeabilidad
67
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Ensayo de esfuerzos in situ
68
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Estudios e investigaciones geotécnicas
– Investigaciones geofísicas
•
•
•
•
•
•
•
•
Sísmica de refracción
Sísmica de reflexión
Gravimetría
Magnetometría
Sondeos eléctricos verticales (SEV)
Radioactividad
Registro termográfico
Medición de esfuerzos y deformaciones en
galerías
69
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
TÚNEL LA LÍNEA
LOS CRISTALES
PERFIL SÍSMICO 2
2780,0
2760,0
2740,0
2720,0
2700,0
2680,0
2660,0
2640,0
2620,0
2600,0
2580,0
V1=500 m/s
Capa 2
Capa 1
Superficie
Interfase 1
V2=3900 m/s
Interfase 2
?
DISTANCIA, m
22
0
20
0
18
0
16
0
14
0
12
0
10
0
80
60
40
Capa 3 V3=4900 m/s
20
0
ELEVACIÓN, m.s.n.m.
• Estudios e investigaciones geotécnicas
70
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
71
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
Sondeos Eléctricos Verticales (SEV)
72
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
Sondeos Eléctricos Verticales (SEV)
73
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Estudios e investigaciones geotécnicas
– Ensayos de laboratorio
•
•
•
•
•
•
•
•
Petrografía o sección delgada
Composición química
Carga puntual
Compresión inconfinada con y sin deformación
Compresión Triaxial
Corte directo
Abrasividad tipo Cerchar
Velocidad de onda
74
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYOS DE PETROGRAFIA O SECCIÓN DELGADA
OBJETIVO:
Determinación de parámetros como composición mineralógica, la
Anisotropía, micro estructura, tamaño de grano y la textura,
mediante el examen de muestras pulidas utilizando técnicas de
luz reflejada.
1. Determinación de minerales presentes
2. Determinación de micro fracturas y alteraciones secundarias
3. Tamaño del grano
4. Análisis de la micro estructura
5. Análisis de la matriz que envuelve los granos
75
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYOS DE
SECCIÓN
DELGADA
76
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYO DE RESISTENCIA A LA CARGA PUNTUAL
OBJETIVO:
Es un ensayo índice para la clasificación de materiales rocosos
En términos de resistencia. Se puede correlacionar con la
Resistencia a compresión simple o a la tracción simple.
Cuantifica el Índice de Resistencia a la Carga Puntual Is(50) y el
Indice de Anisotropía I a(50)
Se ensayan núcleos en forma axial o diametral o de formas
Irregulares, con un equipo portátil.
77
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYO DE RESISTENCIA A LA CARGA PUNTUAL
78
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOLÓGICAS Y
CONSORCIO LA LÍNEA
GEOTÉCNICAS
VIALES
CARGA PUNTUALPARA
TUNEL LATÚNELES
LINEA
ENSAYO DE RESISTENCIA A LA CARGA PUNTUAL
Is
F
Is
SONDEO MUESTRA No. LOCALIZACIÓN
PROF.
Tipo L(mm) W (mm) D(mm) P(N) De² (mm²) De (mm)
PT-TL-15
106
CHORROS
14,6
a
46
37
400
2167,05
46,55
PT-TL-15
107
CHORROS
14,6
a
46
38
350
2225,62
47,18
PT-TL-15
108
CHORROS
26,3
a
46
33
600
1932,77
43,96
PT-TL-15
109
CHORROS
26,3
a
46
31
200
1815,64
42,61
PT-TL-15
110
CHORROS
42,05 42,25
a
48
29
1700
1772,35
42,10
PT-TL-15
111
CHORROS
42,05 42,25
a
48
29
1900
1772,35
42,10
PT-TL-15
112
CHORROS
55,9
56,2
a
47
39
1750
2333,84
48,31
PT-TL-15
113
CHORROS
55,9
56,2
a
47
37
2750
2214,16
47,05
PT-TL-15
114
CHORROS
55,9
56,2
a
47
39
1950
2333,84
48,31
PT-TL-15
115
CHORROS
55,9
56,2
a
47
36
2000
2154,32
46,41
PT-TL-15
116
CHORROS
71,7
72
a
47
39
2000
2333,84
48,31
PT-TL-15
117
CHORROS
71,7
72
a
47
29
3950
1735,42
41,66
PT-TL-15
118
CHORROS
71,7
72
a
47
39
4200
2333,84
48,31
PT-TL-15
119
CHORROS
71,7
72
a
47
39
2350
2333,84
48,31
PT-TL-15
120
CHORROS
85,15 85,3
a
47
28
4050
1675,58
40,93
PT-TL-15
121
CHORROS
89,7
89,9
a
47
37
1800
2214,16
47,05
PT-TL-15
122
CHORROS
98,25 98,45
a
47
37
7500
2214,16
47,05
PT-TL-15
CHORROS
115 115,2
a
47
29
8000
1735,42
41,66
PT-TL-15
CHORROS
115 115,2
a
47
29
8000
1735,42
41,66
PT-TL-15
CHORROS
115 115,2
a
47
29
7000
1735,42
41,66
PT-TL-15
CHORROS
123 123,2
a
47
28
9000
1675,58
40,93
PT-TL-15
CHORROS
123 123,2
a
47
29
5500
1735,42
41,66
PT-TL-15
CHORROS
123 123,2
a
47
32
8000
1914,95
43,76
PT-TL-15
234
CHORROS
14,6
d
34
47
1450
2209
47
PT-TL-15
235
CHORROS
26,3
d
29
47
1150
2209
47
PT-TL-15
236
CHORROS
42,05
d
58
47
2250
2209
47
PT-TL-15
237
CHORROS
56,2
d
29
47
2300
2209
47
PT-TL-15
238
CHORROS
72
d
65
47
7000
2209
47
PT-TL-15
239
CHORROS
85,3
d
31
47
1100
2209
47
PT-TL-15
240
CHORROS
98,45
d
26
47
6000
2209
47
PT-TL-15
241
CHORROS
115
d
38
47
10500
2209
47
PT-TL-15
242
CHORROS
123
d
40
47
6000
2209
47
0,1846
0,1573
0,3104
0,1102
0,9592
1,0720
0,7498
1,2420
0,8355
0,9284
0,8570
2,2761
1,7996
1,0069
2,4171
0,8129
3,3873
4,6098
4,6098
4,0336
5,3713
3,1693
4,1777
0,656
0,52
1,018
1,041
3,169
0,498
2,716
4,753
2,716
0,968
0,974
0,944
0,931
0,926
0,926
0,985
0,973
0,985
0,967
0,985
0,921
0,985
0,985
0,914
0,973
0,973
0,921
0,921
0,921
0,914
0,921
0,942
0,97
0,97
0,97
0,97
0,97
0,97
0,97
0,97
0,97
(50)
0,18
0,15
0,29
0,10
0,89
0,99
0,74
1,21
0,82
0,90
0,84
2,10
1,77
0,99
2,21
0,79
3,30
4,25
4,25
3,72
4,91
2,92
3,93
0,636
0,504
0,987
1,001
3,074
0,483
2,634
4,61
2,634
c
22,20
22,20
22,20
22,20
22,60
22,60
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
22,40
19,8
18,85
24,32
18,85
24,5
19,2
18,4
20,6
21
duc (MPa)
3,97
3,40
6,50
2,28
20,06
22,42
16,54
27,07
18,43
20,11
18,90
46,96
39,69
22,21
49,48
17,72
73,83
95,12
95,12
83,23
109,96
65,39
88,13
12,59
9,50
24,00
18,87
75,31
9,27
48,47
94,97
55,31
79
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESION INCONFINADA
OBJETIVO:
Es un ensayo para definir la resistencia de una muestra de
Geometría regular de altura como mínimo dos veces su diámetro
caracterizar y clasificar el núcleo de una roca intacta.
Los especimenes deben ser cilindros regulares rectos con una
Relación altura / diámetro 2,5 a 3 veces. No se recomienda un
Diámetro menor del que se obtiene con una broca NX es decir
54 mm. El diámetro debe estar relacionado con el tamaño del
Grano más grande presente en la roca, mediante una relación
de por lo menos 10 a 1.
80
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESION
INCONFINADA SIN MEDICION DE DEFORMACION
CONSORCIO LA LÍNEA
COMPRESION INCONFINADA
SONDEO MUESTRA
LOCALIZACIÓN
No.
PROF.
Diámetro (cm) Longitud (cm) Área (cm²) Volúmen (cm³) Peso Nucleo (gr) Peso Específico (gr/cm³) Carga Máxima (Ton) sc (kg/cm²)
PT-TL-10
12
30,15 31,2
4,72
11,19
17,50
195,80
584,8
2,99
13,4
765,83
PT-TL-10
13
43,8 46,75
4,68
11,15
17,20
191,80
584,3
3,05
10,8
627,83
PT-TL-10
14
62,83 63,87
4,67
11,07
17,13
189,61
582,1
3,07
11,2
653,87
PT-TL-10
15
73,8 75,25
4,66
11
17,06
187,61
579,7
3,09
20,4
1196,10
PT-TL-10
16
89,45 92,05
4,69
11,15
17,28
192,62
556,9
2,89
23,2
1342,92
PT-TL-10
17
104,3 105,9
4,64
10,61
16,91
179,41
560,6
3,12
12,2
721,49
PT-TL-10
18
120,2 121,9
4,68
11,18
17,20
192,32
575,1
2,99
18,8
1092,89
PT-TL-10
19
133,7 136,6
4,69
11,66
17,28
201,44
621,2
3,08
7,8
451,50
PT-TL-10
20
148,7 151,7
4,7
11,16
17,35
193,62
589,4
3,04
12,8
737,77
PT-TL-10
21
165,2 168
4,68
11,1
17,20
190,94
582,4
3,05
13,4
778,97
PT-TL-10
22
180 193,9
4,69
10,85
17,28
187,44
573,1
3,06
14,2
821,96
PT-TL-10
23
180 193,9
4,7
11,05
17,35
191,71
576,7
3,01
11,2
645,55
PT-TL-10
24
197,5
4,69
11,72
17,28
202,47
581,3
2,87
4,8
277,85
PT-TL-10
25
207,8 210,9
4,7
10,57
17,35
183,38
561,1
3,06
9,2
530,28
PT-TL-10
26
223,3 225,3
4,69
11,22
17,28
193,83
576,8
2,98
5,2
301,00
PT-TL-10
27
223,3 225,3
4,69
10,67
17,28
184,33
557,2
3,02
7,4
428,35
PT-TL-10
28
247 250,1
4,7
11,14
17,35
193,27
584,8
3,03
12,8
737,77
81
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN MATERIALES Y OBRAS CIVILES
Formato de Ensayo
FE S-32
COMPRESION INCONFINADA EN ROCA
PE S-32
Procedimiento de Ensayo:
Norma Técnica de referencia:
ORDEN DE TRABAJO:
Muestra No.:
T-4
Identificación:
CM - SE - 2000 - 47
ASTM D 3148
PT - TL - 11
Profundidad:
177.00 m
07/04/2000
Fecha de ens ayo:
Sector:
Alaska
D IMEN S ION ES Y PR OP IED AD ES D E LA MU EST R A
Diámetro
5,42
cm
Are a
23,06
cm
Peso
580,67
g
Altura
2
Volumen
Pe so unitario
8,80
cm
202,84
2,86
3
cm
g/cm3
Gráfica de Esfuerzo vs. Deformación Unitaria
350
300
Esfuerzo (kg/cm2)
2
Módulo Eav: 276052 kg/cm
250
n = 0.113
200
150
e1
e2
100
e2 + 2*e2
50
0
-0,0002
0,0000
0,0002
0,0004
0,0006
0,0008
0,0010
0,0012
0,0014
0,0016
0,0018
0,0020
Deformación Unitaria
Esfuerzo Máximo =
319
2
kg/cm
82
OBSERVACIONES GENERALES:
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYOS DE COMPRESION
INCONFINADA CON MEDICION
DE DEFORMACIONES
Gráfica de Esfuerzo vs. Deformación Unitaria
600
Esfuerzo (kg/cm2)
500
400
300
200
100
0
0.0000
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.0010
0.0012
Deformación Unitaria
0.0014
0.0016
83
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESION TRIAXIAL
OBJETIVO:
Medir la resistencia de especímenes rocosos cilíndricos sometidos
A compresión triaxial. Suministra valores necesarios para
Determinar la envolvente de resistencia y a partir de ésta, calcular
Los valores del ángulo de fricción interna y la cohesión aparente.
El equipo utilizado incluye una cámara triaxial, una maquina de
Carga y un equipo para generar la presión de confinamiento.
Los especimenes deben ser similares a los usados para los
Ensayos de compresión inconfinada.
84
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYOS TRIAXIALES
85
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN MATERIALES Y OBRAS CIVILES
Formato de Ensayo
FE S-20
TRIAXIAL ESTÁTICO EN ROCA
Procedimiento de Ensayo:
PE S-21
Norma Técnica de referencia:
ORDEN DE TRABAJO:
Muestra No.:
T6
Perforación:
PT - TL - 15
Profundidad:
CM - SE - 2000 - 034
ASTM D 3148-93
Ensayo:
Fecha de ensayo:
119.00 m
TRIAXIAL ROCA
23/03/2000
Sector:
D IMEN S ION E S Y P R OP IED AD ES D E LA MU E ST R A
9,54
cm
D iáme tro
4,76
cm
Área
17,82
cm
Volumen
45,43
cm
Altura
Ve locidad de deformación
100
2,79
g/ cm
Carga Máx. Punto 1
8591
kg
Carga Máx. Punto 2
15311
kg
Carga Máx. Punto 3
16903
kg
Peso Unitario
2
3
3
kg/ seg
Gráfica de Esfuerzo Desviador vs. Deformación Unitaria
1000
s3 = 150 kg/cm2
s3 = 100 kg/cm2
s3 = 50 kg/cm2
Esfuerzo Desviador sd [kg/cm 2 ]
800
600
400
200
86
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN MATERIALES Y OBRAS CIVILES
Formato de Ensayo
FE S-20
TRIAXIAL ESTÁTICO EN ROCA
Procedimiento de Ensayo:
PE S-21
Norma Técnica de referencia:
ORDEN DE TRABAJO:
Muestra No.:
T6
Perforación:
PT - TL - 15
Profundidad:
CM - SE - 2000 - 034
ASTM D 3148-93
Ensayo:
Fecha de ens ayo:
119.00 m
TRIAXIAL ROCA
23/03/2000
Sector:
DIMEN S ION ES Y PR OPIED ADE S D E LA MU E ST RA
9,54
cm
Peso U nitario
Diámetro
4,76
cm
Área
17,82
cm
Volumen
45,43
cm
Altura
Velocidad de deformación
100
2,79
g/ cm
Carga Máx. Punto 1
8591
kg
Carga Máx. Punto 2
15311
kg
Carga Máx. Punto 3
16903
kg
2
3
3
k g/ se g
Círculo de Mohr en la falla para Esfuerzos Totales
1200
Esfuerzo Cortante t [kg/cm 2 ]
1000
s3 = 150 kg/cm2
s3 = 100 kg/cm2
s3 = 50 kg/cm2
800
600
400
200
87
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
Círculo de Mohr en la falla para Esfuerzos Totales
2500
s3 = 50 kg/cm2
s3 = 30 kg/cm2
s3 = 10 kg/cm2
ENSAYOS TRIAXIALES
Esfuerzo Cortante t [kg/cm 2 ]
2000
1500
1000
500
0
0
500
1000
1500
Esfuerzo Normal s n [kg/cm2 ]
200088
2500
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYO DE RESISTENCIA AL CORTE
OBJETIVO:
Medir la resistencia al corte directo pico y residual como una
Función del esfuerzo normal al plano de corte. La inclinación del
Espécimen con respecto a la masa rocosa y su dirección de
Montaje en la maquina de ensayo, se selecciona usualmente de
Tal forma que los planos de cizalladura o corte coincidan con los
Planos de debilidad de la roca, como una diaclasa, plano de
Estratificación, de esquistocidad, interfase entre dos tipos de roca,
Concreto y roca, etc.
La resistencia al corte pico es el esfuerzo cortante máximo en la
curva completa esfuerzo de corte – deformación por corte
89
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN MATERIALES Y OBRAS CIVILES
Formato de Ensayo
FE S - 16
CORTE DIRECTO EN ROCAS
Procedimiento de Ensayo:
PE S - 16
Norma Técnica de referencia:
ORDEN DE TRABAJO:
Muestra No.:
CD 3
Perforación:
PT - TL - 11
Profundidad:
CM - SE - 2000 - 034
ASTM D 5607
Ens ayo:
Fecha de ens ayo:
Sector:
170.00 m
CORTE DIRECTO EN ROCA
03/04/2000
Alaska
DIME N SION E S Y P R OP IE D ADE S DE LA MU ES T R A
f
6,97
cm
Área
36,33
cm
2
200
180
Esfuerzo
Normal
205 kg/cm2
138 kg/cm2
38 kg/cm2
140
2
Esfuerzo Cortante (kg/cm )
160
Esfuerzo Cortante vs Deformación Horizontal
120
100
80
60
40
20
90
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN MATERIALES Y OBRAS CIVILES
Formato de Ensayo
FE S - 16
CORTE DIRECTO EN ROCAS
Procedimiento de Ensayo:
PE S - 16
Norma Técnica de referencia:
ORDEN DE TRABAJO:
Muestra No.:
CD 3
Perforación:
PT - TL - 11
Profundidad:
CM - SE - 2000 - 034
ASTM D 5607
Ens ayo:
Fecha de ens ayo:
Sector:
170.00 m
CORTE DIRECTO EN ROCA
03/04/2000
Alaska
DIME N SION E S Y P R OP IE D ADE S DE LA MU ES T R A
f
6,97
cm
Área
36,33
cm
2
Esfuerzo Cortante vs Esfuerzo Normal
300
F= 38.3°
2
2
Esfuerzo Cortante (kg/cm )
250
c= 28.6 kg/cm
200
150
100
50
91
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYOS DE CORTE
DIRECTO
Esfue rzo Cortante vs Esfue rzo Normal
300
F= 38.3°
c= 28.6 kg/cm2
2
Esfuerzo Cortante (kg/cm )
250
200
150
100
50
0
0
50
100
150
Esfuerzo Normal (kg/cm2)
200
250
92
300
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYO DE VELOCIDAD DE ONDA
OBJETIVO:
Medir la velocidad de propagación de ondas elásticas en la roca.
Se presentan tres variaciones diferentes del método: pulso
Ultrasónico de alta frecuencia, pulso ultrasónico de baja
Frecuencia y método resonante.
Se determina la velocidad de ondas de compresión o
longitudinales (P) y la velocidad de ondas de corte o
transversales (S) entre el Transmisor de pulsos y los
receptores.
93
94
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN MATERIALES Y OBRAS CIVILES
Formato de Ensayo
FE S-16
ENSAYO DE VELOCIDAD DE ONDA
PE S-16
Procedimiento de Ensayo:
Norma Técnica de referencia:
ORDEN DE TRABAJO:
Muestra No.:
T4
Sondeo No:
CM - SE - 2000 - 034
ASTM D 2845-95
PT - T1 - 11
Profundidad:
177.00 m
07/03/2000
Fecha de ensayo:
Sector:
D IME N S ION E S Y P R OP IE D AD E S D E LA MU E S T R A
Altura
10,24
cm
Peso unitario
D iámetro
5,44
cm
T iempo
Peso
682,88
g
Clasificación de la muestra
IP
%
2,87
0,000028
Velocidad
3657
Modulo E
383743
LL
g/ cm³
s
m/s
Kg/cm²
%
20
15
ONDA
DISPARO
10
VOLTAJE (V)
LLEGADA
5
0
-5
-10
-15
-20
0,0000
0,0002
0,0004
0,0006
0,0008
0,0010
TIEMPO (s)
0,0012
0,0014
0,0016
0,0018
0,0020
95
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYOS DE VELOCIDAD DE ONDA
35
25
ONDA
DISPARO
VOLTAJE (V)
15
LLEGADA
5
-5
-15
-25
-35
0,001
0,002
0,003
0,004
TIEMPO (s)
0,005
0,006
0,007
96
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
ENSAYO CERCHAR PARA DETERMINAR LA ABRASIVIDAD
OBJETIVO:
Es un ensayo para definir la resistencia al desgaste de las rocas
O al desgaste de las herramientas para la perforación o corte
de las rocas, por ejemplo de los barrenos o los discos de corte
de las TBM.
Se determina un índice de abrasividad con el cual se puede
seleccionar el uso de la tecnología de excavación del macizo
rocoso.
97
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
Sample No.
Perforation
Depth
(mts.)
EC-01
PT-TL-9
66,40
CERCHARAbrasive-Index
CAI
4,17
EC-02
PT-TL-9
82,65
EC-03
1.PT-TL- 10
EC-04
Classification of
Abrasiveness
Number LabNo
of Tests
.
5
3679
3,32
Extremely
abrasive
very abrasive
5
3680
229,00
2,31
very abrasive
5
3681
PT-TL-10
249,50
4,14
5
3682
EC-05
PT-TL-11
187,80
2,90
Extremely
abrasive
very abrasive
10 )*
3683
EC-06
PT-TL-11
199,90
3,77
very abrasive
5
3684
EC-07
PT-TL-12
56,80
1,14
abrasive
5
3685
EC-08
PT-TL-12
73,50
1,59
abrasive
5
3686
EC-09
PT-TL-13
87,20
1,95
abrasive
5
3687
EC-10
PT-TL-13
99,90
2,70
very abrasive
5
3688
EC-11
PT-TL-14
115,90
2,61
very abrasive
5
3689
EC-12
PT-TL-14
131,40
3,82
very abrasive
5
3690
EC-13
PT-TL-15
113,40
3,04
very abrasive
5
3691
EC-14
PT-TL-15
124,10
3,01
very abrasive
5
3692
EC-15
PT-TL-16
87,40
3,40
very abrasive
5
3693
EC-16
PT-TL-16
99,90
2,23
very abrasive
5
3694
98
99
100
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• INTRODUCCIÓN
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOLÓGICAS E HIDROGEOLÓGICAS
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOTÉCNICAS
• ANÁLISIS GEOTÉCNICOS
• DISEÑOS GEOTÉCNICOS
• ANÁLISIS GEOTÉCNICOS EN COLOMBIA
• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
101
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Análisis geotécnicos
– Clasificaciones geomecánicas o métodos
empíricos
•
•
•
•
•
•
Terzaghi
Protodiakonov
Q ó Barton
RMR ó Bieniawski
Palmstron (RMi)
NATM
102
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Análisis geotécnicos
– Clasificación de Terzaghi
• Fue propuesta en 1964. Clasifica los terrenos en 9 tipos,
de 1 a 5 diversas calidades de la roca, 6 son arenas y
gravas, 7 y 8 son arcillas y el tipo 9 son terrenos
expansivos. Para cada tipo se da una carga sobre el
revestimiento en función de las dimensiones del túnel,
de la profundidad y la densidad de la roca.
– Clasificación de Protodiakonov
• Se clasifican los terrenos con el parametro “f” llamado
coeficiente de resistencia a partir del cual se definen las
cargas sobre el soporte o revestimiento. El valor de f se
obtiene en rocas a partir de la resistencia a compresión
simple y el suelos a partir de la cohesión y ángulo de
fricción.
103
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Análisis geotécnicos
•
CLASIFICACION GEOMECANICA RMR - CSIR (BIENIAWSKI)
– COMPRESION UNIAXIAL, RQD, ESPACIAMIENTO,
ORIENTACION Y ESTADO DE DISCONTINUIDADES,
PRESENCIA DE AGUA
•
CLASIFICACION GEOMECANICA Q - NGI (BARTON)
– RQD, NUMERO DE DIACLASAS, RUGOSIDAD Y RELLENO DE
DISCONTINUIDADES, AGUA EN LAS JUNTAS, ESFUERZOS
•
CLASIFICACION NATM (NEW AUSTRIAN TUNNELLING
METHOD)
– ADICIONALMENTE CONSIDERA LAS CONDICIONES DE
RESISTENCIA A COMPRESION AXIAL Y TRIAXIAL, CORTE,
ESTADO DE ESFUERZOS, EXCAVABILIDAD, SOPORTE,
COBERTURA, OTROS
104
CLASIFICACIÓN GEOMECANICA DE ROCAS DIACLASADAS CSIR:
PROYECTO
RMR de BIENIAWSKI *
LOCA LIZA CION
FECHA
ELA B ORO
A PARAMETROS DE CLASIFICACION Y SUS RANGOS
Parámetro
RESISTENCIA Indice de la carga puntual
DE LA ROCA
1
INALTERADA
Resistencia a la
compresión uniaxial
Escala de valores
>8
Mpa
4-8
Mpa
2-4
Mpa
1-2
Mpa
>200
Mpa
100-200
Mpa
50-100
Mpa
25-50
Mpa
10-25
Mpa
3-10
Mpa
1-3
Mpa
15
12
7
4
2
1
0
90%-100%
75%-90%
50%-75%
25%-50%
<25%
20
17
13
8
3
>3 m
1-3 m
0.3-1 m
50-300mm
< 50 mm
30
25
20
10
5
Superficies muy
rugosas, sin
continuidad.
P aredes de roca
dura inalterada
Superficies algo
rugosas,
separación >1
mm. P aredes de
roca in alterada
Superficies algo
rugosas,
separación >1
mm. P aredes de
roca alterada
Superficies pulidas
o relleno<5 mm.
Espaciamiento o
fisuras abiertas 1-5
mm, fisuras
continuas
25
20
12
6
Ninguna
<24 litros/min
25-125
litros/min
Cero
0.0-0.2
0.2-0.5
VALORACION
2 RQD: Calidad de núcleos
VALORACION
3 ESPACIAMIENTO DE JUNTAS
VALORACION
4 ESTADO DE LAS DISCONTINUIDADES
VALORACION
Cantidad de infiltración en 10 m de túnel
AGUAS SUB-
5 TERRANEAS RELACION
Presión de agua en la fisura
Esfuerzo mayor
Situación general
VALORACION
B
Seco
10
Solo humedo
7
Ligera presion
3
P ara esta escala tan baja se
prefiere la prueba de
resistencia a la C. U.
Relleno blando >5 mm
Fisuras abiertras>5 mm
Fisuras continuas
0
>125 litros/min
>0.5
Serios problemas de agua
105
0
co ntinuas
VALORACION
25
Cantidad de infiltración en 10 m de túnel
20
12
6
Ninguna
<24 litro s/min
25-125
litro s/min
>125
Cero
0.0-0.2
0.2-0.5
>0.5
AGUAS SUB-
5 TERRANEAS RELACION
P resió n de agua en la fisura
Esfuerzo mayo r
Situación general
Seco
VALORACION
So lo humedo
Ligera presio n
10
7
3
Favorable
-2
-2
-5
Regular
-5
-7
-25
Desfavorable
-10
-15
-50
Serio s pro blemas
B RANGOS DE AJUSTE PARA DIACLASAS POR ORIENTACION
Orientación de diaclasas
Túneles
Rangos
Fundaciones
Taludes
Muy favorable
0
0
0
Muy desfav
C CLASES DE MACIZOS ROCOSOS DETERMINADOS DE LA VALORACION TOTAL
Rango de valoración
Clase N°
Descripción
100-81
I
Muy buena
D SIGNIFICADO DE LAS CLASES DE MACIZO ROCOSO
I
Clase N°
Tiempo promedio de sostenimiento
Cohesión de la masa de roca
Angulo de fricción de la masa de roca
E
80-61
II
buena
60-41
III
Regular
40-21
IV
Mala
II
III
IV
Muy Ma
V
10 años:claro 5m 6meses: claro 4m 1semana:claro 3m 5ho ras:claro 1,5m
10min:claro 0,5
>300 kP a
200-300kP a
150-200kP a
100-150kP a
<100kP a
>45°
40°-45°
35°-40°
30°-35°
<30°
EFECTO DE LA ORIENTACION DE LAS DIACLASAS DURANTE LA EXCAVACION
Rumbo perpendicular al eje del túnel
Rumbo paralelo al eje del túnel
Excavación en sentido del B /to Excavació n enco ntra del B /to
B/to 45°-90° B/to 20°-45° B/to 45°-90°
M uy favo rable
RMR=
Favo rable
S (1, 2, 3, 4 y 5)
Regular
B/to 20°-45°
Desfavo rable
B/to 45°-90°
M uy desfavo rable
B/to 20°-45°
Regular
Buzamiento
0°-20° indistin
al rumbo
Desfavorable
106
+
(Valoración de B en función de E)
•CLASIFICACION GEOMECANICA RMR CSIR (BIENIAWSKI)
107
•CLASIFICACION GEOMECANICA RMR CSIR (BIENIAWSKI)
108
•CLASIFICACION GEOMECANICA RMR CSIR (BIENIAWSKI)
109
•CLASIFICACION GEOMECANICA RMR CSIR (BIENIAWSKI)
110
•CLASIFICACION GEOMECANICA RMR CSIR (BIENIAWSKI)
111
•CLASIFICACION GEOMECANICA BARTON
CLASIFICACION DE MACIZOS ROCOSOS SEGÚN EL SISTEMA NGI: Q
de BARTON,LEIN y LUNDE *
PROYECTO
LOCALIZACION
FECHA
ELABORO
Descripción
Valor
Descripción
ROCK QUA LITY DESIGNA TION
RQD
A LTERA CION DE LA S P A REDES
A
M uy mala
0 - 25
c. No co ntacto de paredes
B
M ala
C
M edia
D
E
Buena
25 - 50 K
L
50 - 75
M
75 - 90
90 - 100 N
Excelent e
A
B
C
D
E
F
G
H
2 juegos de junt as
J
fr
Ja
(grado s)
6
88
Bandas o zonas desintegradas
Bandas o zonas con roca fracturada y arcilla
G,H y J para condiciones arcillosas
6-24
8.0-12.0
5
Zonas o bandas de arcilla, no ablandable
Jn
JUEGOS DE DIA CLA SA S
M asiva, sin o pocas junt as
Valor
1 juego de junt as
1 juego de junt as+ 1 dispersa
Q Zonas gruesas y contínuas de arcilla
0.5-1.0 P Bandas de arcilla, ver GyH para condiciones arcillosas
R J en condiciones arcillosas
2
3
FA CTOR DE REDUCCION P OR A GUA EN JUNTA S
A Seco ó <5 lt/ min, localmente
4
4 juegos o mas, f uert e/te diaclasada, etc.
6
9
12
15
B
C
D
E
Roca f racturada, aspect o t erroso
20
F
2 juegos de junt as+1 dispersa
3 juegos de junt as
3 juegos de junt as+1 dispersa
Influjo moderado o presion, ocasional lavado del relleno
Gran Influjo o presion con juntas libres
Gran influjo o gran presion, lavado considerable del relleno
Influjo excepcionalmente alt o o presión al punt o de
explosión, decae con el t iempo
Influjo excepcionalmente alt o o presión al punt o de
explosión, NO decae con el t iempo
Q= ( RQD/Jn) x ( Jr/Ja) x (Jw/SRF)
6-24
10.0-13.0
13.0-20.0
13.-20.0
Kgf/cm 2
Jw
<1.0
1
1.0-2.5
2.5-10.0
2.5-10.0
>10
0,66
0,5
0,33
0.2-0.1
>10
0.1-0.05
112
RUGOSIDA D DE DIA CLA SA S
Jr
a. Zo nas débiles intersectando la excavació n = caida de ro ca
b. P aredes de ro ca en co ntacto despues de
cizalla>10 cm
A
M ult iples zonas de debilidad cont eniendo arcilla o roca
quimica/ t e desint egrada, roca circundant e suelt a. Cualquier
B
Zonas isladas de debilidad conteniendo arcilla, o roca
quimica/ t e desint egrada, Prof undidad < 50m
5,0
Zonas isladas de debilidad conteniendo arcilla, o roca
quimica/ t e desint egrada, Prof undidad > 50m
M ult iples zonas de esf uerzos en roca compet ent e, libres de
arcilla, roca circundant e suelt a. Cualquier prof undidad
Zonas aisladas de esf uerzos en roca compet ent e, libre de
arcilla. Prof undidad < 50m
2,5
Zonas aisladas de esf uerzos en roca compet ent e, libre de
arcilla. Prof undidad > 50m
Junt as abiert as, f uert e/ te f ract urada, aspect o bloques
suelt os. Cualquier prof undidad
2,5
A
Discontinuas
4
B
Rugosas, onduladas, irregulares
3
C
C
Asperas, onduladas
2
D
D
Lisas, onduladas
1,5
E
E
Rugosas, planares, irregulares
1,5
F
F
Asperas, planas
1,0
G
G
Lisas,planas
0,5
c. Juntas abiertas luego de cizalla
H
J
Relleno de arena, grava o roca t rit urada suf iciente
para impedir cont act o
a. P aredes en co ntacto
A
Relleno duro, no ablandable, impermeable
B
C
Paredes inalt eradas, manchas
Paredes suavement e alt eradas, libres de arcilla,
minerales no ablandables
Pát ina de sí lice o arcilla-arena , fracciones de arcilla
D
E
Pát ina(1-2 mm espesor) de arcilla o mineral
ablandable, kaolinit a, mica, clorita. Talco, yeso,
graf it o ect
G
H
J
7,5
5,0
5,0
sc / s1
st / s1
>200
>13
2,5
200-10
13-0.66
1
f
r
1,0
H
Bajos esf uerzos, cerca de la superf icie.
1,0
J
Esf uerzo medio
Ja
K
Grandes esf uerzos, est ruct uras apret adas
10-5
0.66-0.33
0.5-2
L
M oderadas explosiones de roca (en roca masiva)
5-2.5
0.33-0.16
5-10
M
Fuert es explosiones de roca (en roca masiva)
>2.5
<0.16
10-20
(grado s)
__
0,75
25-35
25-30
1,0
2,0
20-25
3,0
8-16
4,0
c. Ro ca co mpresiva, flujo plástico de ro cas inco mpetentes
bajo influencia de grandes presio nes de roca
N
M oderada presión de roca sobre el t únel
O
Gran presión de roca sobre el t únel
b. P aredes en co ntacto luego de cizalla>10 cm
F
10,0
b. Ro ca co mpetente co n pro blemas de esfuerzo
Relleno de arcilla suf icient e para impedí r el cont act o
A LTERA CION DE LA S PA REDES
SRF
FACTOR DE REDUCCION P OR ESFUERZOS
a. P aredes de ro ca en co ntacto
Libres de arcilla, part iculas de arena, roca
desint egrada
Fuert ement e reconsolidada, arcillas no ablandables,
espesor <5mm
25-30
4,0
16-24
6,0
M edia o baja consolidación, rellenos de arcilla,
ablandables, espesor <5mm
Arcillas higroscópicas, espesor <5 mm
12-16
8,0
5-10
10-20
d. Ro cas expansivas, actividad expansiva
dependiente de la presencia de agua
P
M oderada presión de roca por expansión
R
Elevada presión de roca por expansión
5-10
10-20
6-12 8.0-12.0
Q= ( RQD/Jn) x ( Jr/Ja) x (Jw/SRF)
113
114
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Correlación de Análisis geotécnicos
Barton - Bieniawski
• RMR = 9.0 lnQ+44 (Según Bieniawski, 1976)
• RMR = 10.5 lnQ+42 (Según Abad, 1983)
• RMR = 13.5 lnQ+43 (Según Rutledge, 1978)
115
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Carga sobre el soporte según Bieniawski
• P = G*b*(100-RMR)/100
• Modulo de elasticidad de la roca según
Bieniawski
• Em = 2*RMR-100 (en Gpa)
116
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Análisis geotécnicos
•
CLASIFICACION GEOMECANICA Q - NGI (BARTON)
–
•
RQD, NUMERO DE DIACLASAS, RUGOSIDAD Y RELLENO DE DISCONTINUIDADES, AGUA
EN LAS JUNTAS, ESFUERZOS
CLASIFICACION GEOMECANICA RMR - CSIR (BIENIAWSKI)
–
COMPRESION UNIAXIAL, RQD, ESPACIAMIENTO, ORIENTACION Y ESTADO DE
DISCONTINUIDADES, PRESENCIA DE AGUA
• CLASIFICACION NATM (NEW AUSTRIAN TUNNELLING
METHOD)
– ADICIONALMENTE CONSIDERA LAS CONDICIONES DE
RESISTENCIA A COMPRESION AXIAL Y TRIAXIAL, CORTE,
ESTADO DE ESFUERZOS, EXCAVABILIDAD, SOPORTE,
COBERTURA, OTROS
117
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
Comportamiento
geomecánico
Estado del macizo
Tipo de
excavación
Clasificación Geotécnica según esquema austríaco
Clase
Geotécnica
Macizo que soporta tensiones
secundarias sin fallas, es
decir, elásti-ca-mente o con
generación de
desprendimientos pequeños
en la clave; deformaciones
cesan rápidamente; no se
requiere sostenimiento
sistemático
Macizo que por existencia de
discontinuidades tiende a
relajarse y perder resistencia
rápidamente; ocurrencia de
fallas de profundidad limitada;
con instalación de refuerzos
sistemáticos las
deformaciones son reducidas y
cesan rápidamente
Roca masiva o roca con
fracturamiento leve a
moderado, sin señales
de meteorización
roca fracturada en mayor
grado por estratificación
o diaclasas, en parte con
rellenos arcillosos y
esquistocidad, hasta
roca intensamente
fracturada por
esquistocidad o
diaclasas muy estrechas
en varias orientaciones,
levemente meteorizada,
con zonas débiles o
rellenos arcillosos
Excavación a sección
completa posible; no se
recomienda por gran
tamaño de sección
transversal, por
dificultades operativas y
por necesidad de limitar
vibraciones
A1
A2
Estable
con
desprendim
ientos
Comportamiento del macizo durante la
excavación del túnel
elástico, deformaciones reducidas de corta duración, sin
desprendimientos luego de completada la limpieza
posterior a la voladura, estable permanentemente
elástico, deformaciones reducidas de corta duración,
con pocos desprendimientos por existencia de
discontinuidades, preponderantemente en clave y
hastiales superiores
Idem anterior
B1
Friable
Preponderantemente elástico, deformaciones reducidas
de corta duración, resistencia del macizo y estabilidad
de cavidad reducidas por fracturamiento; relajación de
macizo en clave y hastiales superiores.
Excavación a frente
completo solo posible
limi-tadamente y no
re-co-mendable; se usa
frente subdividido en
sectores parciales de
excavación diferida
B2
Severa-me
nte friable
Existencia de sectores no elásticos profundos; con
instalación de sostenimiento sistemático deformaciones
reducidas de corta duración; baja resistencia del macizo
origina relajaciones crecientes y activación de peso de
masa rocosa si refuerzos no son suficientes
Excavación a través de
frente subdividido en
frentes parciales de
excavación diferida
B3
Escurri-dizo
Falta de cohesión y de trabazón son motivo de falta de
estabilidad de la cavidad; la excavación de sectores de
tamaño reducido puede originar el colapso repentino
del macizo, especialmente en sectores de falta de
confinamiento en las 3 dimensiones
118
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
Macizo en el cual las
solicitaciones secundarias
debidas a la excavación
sobrepasan su resistencia;
ocurrencia de fenómenos de
falla como quiebres, pandeo,
deslizamientos, pérdida de
estructura y deformaciones
plásticas del macizo hacia el
interior de la cavidad;
comportamiento plástico y
viscoso se materializa en
deformaciones diferidas en el
tiempo, que pueden ser de gran
magnitud
Macizo sometido a
repetidas acciones
externas, plegado en
menor o mayor grado,
con marcada
esquistocidad, partido,
parcial o totalmente
milonitizado; zonas de
falla geológica o de
contactos de
deslizamientos; suelos
secos y compactos hasta
arcillas no consolidadas y
plásticas; suelos
arcillosos o limosos
totalmente saturados;
arenas sin cohesión;
macizos de
comportamiento
hinchable;
de acuerdo a
requerimientos
particulares
C1
estallido de
rocas
Desprendimiento violento de fragmentos de roca por
relajación de una roca de gran dureza y comportamiento
frágil sometida a un estado tensional muy elevado
Excavación a través de
frente subdividido en
frentes parciales de
excavación diferida
C2
inestable
con acción
compresiva
Ocurrencia de sectores plásticos de gran pro-fundidad;
aún con refuerzos sistemáticos se producen
deformaciones plásticas, de mag-ni-tud moderada y que
cesan relativa-men-te rápido; elementos de refuerzo son
sobreexigidos localmente
C3
inestable
con severa
acción
compresiva
Ocurrencia de sectores plásticos de gran profundidad;
aún con refuerzos sistemáticos se producen
deformaciones plásticas de gran magnitud y velozmente,
las que solo cesan lentamente; gran parte de los
elemen-tos de refuerzo pueden ser sobreexigidos
C4
fluyente
falta de cohesión y fricción interna, con-sis-tencia blanda
y plástica o fluida determinan un comportamiento fluyente
del macizo, aún con excavación de sectores muy
reducidos
C5
Hinchable
por la existencia de minerales arcillosos de capacidad
hinchable en contacto con agua, el macizo sufre un lento
y continuo aumento de volumen
Excavación debe ser
precedida de me-didas
anticipadas de
con-solidación o
esta-bilización del
macizo
119
120
121
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• EL NUEVO METODO AUSTRIACO Y SU
FILOSOFIA (Según Rabcewicz)
•
•
•
•
Aplicación de un soporte delgado, semi-rígido, colocado
inmediatamente antes de que la roca pueda ser perjudicada por la
descompresión.
El soporte o sostenimiento se diseña para alcanzar el equilibrio
permanente, después de adaptarse a un reajuste de esfuerzos,
independiente del material
El soporte puede ser de cualquier material adecuado como anclajes
o pernos, hormigón proyectado (concreto neumático), hormigón
prefabricado, arcos (cerchas) metálicas, mallas electrosoldadas
(mallazos) y cada uno de estos medios puede emplearse solo o en
combinación.
Instrumentación
122
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• EL NUEVO METODO AUSTRIACO Y SU
FILOSOFIA (Según Mûller)
•
•
•
•
•
Utilizar la propia roca como elemento resistente frente a las cargas
que se producen durante la excavación.
No introducir daños en la roca durante su excavación para no
aumentar las diaclasas y no se formen aureolas de descompresión.
El soporte inicial debe ser flexible y proteger el macizo rocoso de
los efectos de la excavación (meteorización, descompresión,
decohesión, etc).
El revestimiento se construye después de la estabilización de las
deformaciones en el macizo y soporte, con el fin de minimizar en el
los esfuerzos.
Debe controlarse a todo momento el comportamiento de la roca y
del soporte para comprobar su eficacia o la necesidad de refuerzo.
123
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• INTRODUCCIÓN
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOLÓGICAS E HIDROGEOLÓGICAS
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOTÉCNICAS
• ANÁLISIS GEOTÉCNICOS
• DISEÑOS GEOTÉCNICOS
• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
124
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Diseños geotécnicos
– Métodos analíticos
• Formulación elástica
• Método de curvas
características
125
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• Diseños geotécnicos
– Métodos numéricos
•
•
•
•
•
Método de diferencias finitas
Método de elementos finitos
Método de elementos frontera
Método de elementos discretos
Métodos híbridos
– Métodos de diseño dinámico
126
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• INTRODUCCIÓN
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS E
HIDROGEOLÓGICAS
• ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOTÉCNICAS
• ANÁLISIS GEOTÉCNICOS
• DISEÑOS GEOTÉCNICOS
• CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
127
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Buena parte de los estudios y diseños
realizados para túneles en Colombia han
carecido del nivel necesario de investigaciones
geológicas, hidrogeológicas y geotécnicas, así
como de análisis detallado por lo cual se han
presentado, en casi todos los ya excavados,
diferencias sustanciales entre la distribución
geotécnica inicialmente estimada y la realmente
encontrada durante la excavación y soporte.
128
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Para algunos diseños de nuevos túneles que
serán construidos proximamente se ha
realizado un mayor esfuerzo en los estudios e
investigaciones, sin embargo el nivel de
incertidumbre sobre la distribución geotécnica
aún es alto, aspecto que se deberá mejorar
para disminuir el desfase en costos y plazos.
129
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La estimación de los soportes se ha realizado
básicamente mediante análisis con métodos
empíricos como RMR, Q y NATM, sin elaborar
un completo diseño del soporte y revestimiento
que use métodos numéricos que modelan con
mayor
exactitud
el
comportamiento
y
condiciones del macizo rocoso, el tipo y
cantidad de soporte, el proceso constructivo y
las condiciones del revestimiento
130
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Durante
la
elaboración
de
estudios
e
investigaciones para túneles se debe aumentar la
inversión de recursos al nivel recomendado
internacionalmente, ya que esto redundará en
menores costos y plazos durante construcción.
Se recomienda la elaboración de diseños
definitivos
adecuados
del
soporte
y
revestimiento mediante el uso de métodos
numéricos y no solo usar métodos empíricos que
son
adecuados
solo
para
niveles
de
prefactibilidad o factibilidad.
131
HÉCTOR SALAZAR BONILLA
INGENIERO CIVIL, M.Sc., Ph.D.
Diseño y Cálculo Estructural de Túneles
Celular: 313 828 13 20
Celular:
e-mail: [email protected]
[email protected]
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