TUNELERÍA

Huaranccay Huamani, Teófilo03 de Abril del 2012

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS

INTRODUCCIÓN

• Conceptos Básicos de Tunelería • Modelo geológico• Modelo geomecánico• Modelo numérico• Caracterización y análisis geomecánico de macizos

rocosos en la ingeniería de túneles • Criterios para el diseño de una Obra subterránea• Condiciones para ejecutar una Obra Subterránea

Conceptos Básicos de Tunelería

Modelo geológico

Modelo geomecánico

Modelo numérico

Caracterización y análisis geomecánico

de macizos rocosos en la ingeniería de

túneles

El análisis geomecánico envuelve la comprensión de la respuesta mecánica del macizo rocoso para determinar la estabilidad y requerimientos de sostenimiento.

Figura Temas abordados en la caracterización y análisis geomecánico de macizos rocosos

CRITEROS PARA EL DISEÑO DE UN TUNEL SUBTERRANEO.

1. La tarea se inicia con un reconocimiento superficial de la franja o área donde,

en proyección a profundidad, debe ubicarse el eje principal del túnel.

2. Los ingenieros geotécnicos ejecutan los pronósticos sobre la cantidad,

inclinación y orientación de los accidentes geológicos y las propiedades

mecánicas de la roca.

3. Una vez que se determina, de acuerdo a la interpretación geológica, que

existen problemas de estabilidad se diseñará la sección de excavación.

4. Los riesgos financieros, tanto para el contratista cómo para el propietario, son

necesarios para la negociación contractual..

5. En una segunda fase, durante el proceso de excavación, se implementa un

programa de mecánica de rocas con el objeto de verificar o modificar los

diseños originales.

6. Finalmente, se logran los objetivos con un cierto margen de seguridad.

CONDICIONES PARA EJECUTAR UNA OBRA SUBTERRANEA

1. Seguridad

Dentro de esta existen cuatro fuentes de inestabilidad que requieren ser

contrarrestadas:

Inestabilidad ocasionada por la geología estructural;

Inestabilidad debido a esfuerzos exagerados en la roca

Inestabilidad ocasionada por meteorización

Inestabilidad debido a presiones por flujos excesivos de aguas subterráneas

En algún momento se pueden presentar dos o más fuentes de inestabilidad asociadas,

haciendo difícil decidir un método racional de contrarresto. En algunos casos, el

método adecuado para contrarrestar una puede resultar perjudicial para otra,

entonces el Ingeniero debe definir algún método práctico. Otra causa que origina

frecuentes accidentes en la construcción de túneles, es la presencia abrumadora y

repentina de elementos comprimidos (gas metano, lodo, agua en presión).

2. Economía: Toda obra subterránea debe ser ejecutada considerando un "término medio", es decir, buscando que sea medianamente costosa, que tenga una calidad normal y que los plazos de construcción tengan la duración prevista.

Variables de riesgo para Ejecutar una Obra Subterránea

Generalmente, cuando se planea la ejecución de una obra subterránea se asocia el alto costo que ésta representa; cabe mencionar que en este tipo de obras se encuentra latente la posibilidad de incrementos en los presupuestos, por los factores siguientes: - Conceptos equivocados en el planeamiento de la obra. - Inadecuadas especificaciones técnicas. - Errada elección de equipos. - Sobredimensionamiento de los elementos de sostenimiento. - Mala disposición de cargas explosivas en las voladuras. - Accidentes geológicos inesperados.

3. Mecanización: Los grandes descubrimientos mecánicos a fines del siglo XVIII,

abrieron posibilidades a nuevos equipos cada vez más potentes y sofisticados,

dando origen a nuevos sistemas constructivos. En la elección del equipo para

ejecutar una obra subterránea se debe considerar los factores siguientes:

Dimensión de las obras.

Tiempo previsto para la ejecución.

Características geológicas, hidrológicas y ambientales.

Costumbres y disponibilidad de las empresas constructoras.

Objetivos:

Construir túneles con diversas finalidades, principalmente para dar paso a vías

férreas, carreteras, minas y acueductos a través de una montaña; con el fin de

evitar grandes rodeos o declives fuertes, explotar yacimientos minerales,

conducir el agua de las presas hasta las tuberías de presión que alimentan las

turbinas de las centrales hidroeléctricas. Asimismo, desviar el curso de un río,

construir ferrocarriles subterráneos en áreas metropolitanas y alojar las

instalaciones (tuberías) de servicio de agua, alcantarillado, electricidad, teléfonos,

etc., necesarias para el hábitat en las grandes ciudades.

Áreas Típicas de Excavación, de acuerdo con los objetivos del túnel:

FORMA DE LA SECCION

a. Perfil circular

b. Perfil doble círculo Tipo Boca

c. Perfil curvo con piso recto Tipo Herradura

d. Perfil nórdico Tipo Baúl

e. Perfil rectangular

f. Perfil trapezoidal

g. Doble conducto

h. Conductos gemelos

i. Dos niveles con piso de trabajo

CARACTERIZACIÓN DEL MACIZOS ROCOSOS

Definición de roca y su clasificación El macizo rocoso como material ingenieril Caracterización y descripción de afloramientos Caracterización y descripción de macizos por

sondajes Hidrogeología Métodos geofísicos

Definición de roca y su clasificación

El macizo rocoso como material ingenieril

Caracterización y descripción de afloramientos

Caracterización y descripción de

macizos por sondajes

Hidrogeología

Métodos geofísicos

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