Desarrollo de la ingeniera de rocas.

Introduccin

Tendemos a pensar en la mecnica de rocas como una disciplina de ingeniera moderna aun

cuando en el ao 1773, Coulomb incluy los resultados de una prueba de rocas provenientes

de Bordeaux en un documento antes que la French Academy en Paris (Coulomb (1776),

Heyman (1972). Ingenieros franceses comenzaron la construccin del Canal de panam en

1884 y aquella tarea se termin en manos de US Army Corps of Engineers en 1908. A mitad del

siglo, entre los aos 1910 y 1964, se registraron 60 desprendimientos a lo largo del canal y

aunque estos no fueron analizados en trminos de mecnica de roca, estudios recientes de la

US Corps of Engineers (Lutton et al (1979) muestran que los desprendimientos fueron

controlados por discontinuidad estructural, y que los conceptos de mecnica de roca moderna

son enteramente aplicables al anlisis de fallas. Cuando el mando presidencial estaba a cargo

de Karl Terzaghi (Terzaghi (1936), Terzaghi and Voight (1979)), en discusin sobre el Canal de

Panam en la primera conferencia internacional en Soil Mechanics u Foundation Engineering

en 1936, este dijo: El descenso catastrfico de las laderas de la parte ms profunda del Canal

de Panam emiti una advertencia de que habamos sobrepasado los lmites de nuestra

capacidad para predecir las consecuencias de nuestras acciones...

En 1920, Josef Stini comenz a ensear la Geologa tcnica en la Vienna Technical University y antes de morir (1958) public 333 documentos y libros (Mller (1979)). Fund la revista Geologie und Bauwesen, la predecesora de la revista hoy en da

llamada Rock Mechanics y fue probablemente la primera en enfatizar la importancia de las

discontinuidades estructurales en el comportamiento en la ingeniera de las rocas en masa.

Otros notables cientficos e ingenieros de varias disciplinas hicieron algunos interesantes

trabajos en el comportamiento de rocas durante la primera parte de este siglo. Los expertos

von Karman (1911), King (1912), Griggs (1936), Ide (1936), y Terzaghi (1945) trabajaron en las

fallas de los materiales rocosos. En 1921, Griffith propuso su teora de fallas de material frgil y

en 1931 Bucky comenz a usar una centrifuga para estudiar la falla de modelos mineros bajo

simulacin de gravedad.

Ninguna de estas personas se clasificara a s mismo como ingeniero de mecanismo de roca, pues aquella profesin no existe an, sin embargo, todos ellos hicieron una significante contribucin para las bases fundamentales del sujeto como lo conocemos hoy en da. No se ha hecho intento de proveer una lista exhaustiva de documentos en relacin al mecanismo de roca, los cuales fueron publicados antes de 1960 pero las referencias dadas, mostraran que los avances importantes habran tomado lugar mucho antes.

Captulo 1: Desarrollo de la ingeniera de roca

Figura 1.1a: La represa Vajont durante la incautacin de esta. A media distancia, justo al centro de la imagen, esta Mount Toc con la inestable cuesta, como una cicatriz blanca en la montaa por encima de la lnea de la superficie.

Figura 1.1b: Durante el tiempo en que llenaron de agua la reserva Vajont, la cima de la cuesta en Mount Toc fue sumergida y eso precipit un desprendimiento. El montculo de escombros producto del desprendimiento es visible en la parte central de la imagen. El rpido descenso del derrumbe de material desplaz el agua en la represa causando una ola de 100 metros de altura que sobrepas la pared de la represa. La mayor parte de la represa en s, visible en primer plano, qued en buen estado.

Introduccin

Figura 11.c: El pueblo de Longarone. Localizado ro abajo desde la represa Vajont, antes de la falla de Mount Toc en Octubre 1963.

Figura 11.d: Lo que qued de la ciudad de Longarone desde la inundacin que caus el desbordamiento de la represa Vajont como resultado de la falla Mount Toc. Ms de 2000 personas murieron en la inundacin.

Los primeros aos de la dcada de 1960 fueron muy importantes en el desarrollo general del mecanismo de roca alrededor del mundo, pues el nmero de fallas catastrficas que ocurrieron demostraron claramente que tanto en roca como el tierra, sobrepasamos los lmites de nuestras habilidades para predecir las consecuencias de nuestras acciones (Terzaghi y Voight (1979)). En diciembre de 1959, la fundacin de la presa de arco de concreto de Malpasset en Francia fall, y como resultado hubo una inundacin que dej 450 personas muertas. En octubre de 1963, en el pueblo italiano Longarone murieron alrededor de 2500 personas como resultado de una ola de derrumbes que sobrepas la represa Vajont. Estos dos desastres tienen un mayor impacto en mecnica de roca si hablamos de ingeniera civil y un gran nmero de documentos se escribieron con las posibles causas de falla. (Jaeger (1972)). En 1960 una mina de carbn en Coalbrook, al sur de frica, colaps causando la prdida de

432 vidas. El evento fue la iniciativa de un intenso programa de investigacin que dio paso a

importantes avances en los mtodos utilizados para el diseo de pilares de carbn.

El desarrollo formal del mecanismo de roca como una disciplina de ingeniera en sus

propios derechos, data del perodo de principios de la dcada de 1960 y se intentar revisar

estos desarrollos en el siguiente captulo de estas notas. Es una gran suerte envolverse en la

materia desde 1958 y estar en posicin de requerir un extenso viaje que te lleva a un contacto

personal con una gran cantidad de personas asociadas al desarrollo del mecanismo de roca

moderno.

1.2 Estallido de roca y teora elstica

Los estallidos de roca son fallas explosivas de roca que ocurren cuando se induce una alta concentracin de estrs alrededor de las entradas de los subterrneos. El problema es particularmente agudo en un nivel profundo de la mina en las rocas duras y quebradizas. En la figura 1.2 se muestra el dao que resulta del estadillo de roca en una mina subterrnea. Algunas de las minas que han sufrido los problemas de estallido de roca son: el nivel profundo de minas de oro en el rea de Witwatersrand en Sudfrica, la mina de oro Kolar en India, las minas de niquel centradas en Sudbury, Canad, las minas en el rea de Coeur d'Alene en Idaho, EE.UU y las minas de oro en el rea de Kalgoorlie, Australia. En el ao 1935 los niveles profundos de las minas de niquel cerca de Sudbury sufrieron de problemas de estallido de roca y Morrison hizo un reporte de estos en 1942, adems de trabajar en problemas de la misma ndole en los campos de oro de Kolar, donde describi algunos de aquellos problemas en su libro A Philosophy of Ground Control (1976). El primer trabajo de estallido de roca en las minas de oro de Sudfrica lo report Gane et al (1946). Cook et al present un resumen de una investigacin sobre estallido de roca en 1966. El trabajo que hizo Cook en 1963 en la localizacin ssmica de estallido de roca result en un importante mejora de nuestro entendimiento de la mecnica del estallido de roca y expuso las bases para el sistema de monitoreo microssmico que hoy en da es comn en minas con problemas de estallido de roca. Una caracterstica de casi todos los estallidos de roca es que ocurren en alto estrs y en rocas quebradizas. Por consecuencia, el anlisis de estrs inducido alrededor de las excavaciones mineras subterrneas (una clave en la generacin de estallido de roca) puede ser un tratado que signifique la teora elstica. Muchos de los primeros trabajos en la mecnica de roca aplicada en la minera, se enfocaron en el problema del estallido de roca y se denomin por la solucin terica que asume la roca elstica isotrpica y no hace precisin para el rol de discontinuidad estructural. En la primera edicin del libro de Jaeger y Cook: Fundamentals of

Rock Mechanics (1969), la mencin de la discontinuidad estructural aparece en una docena de 500 pginas. Este comentario no implica crticas de este espectacular libro pero ilustra la denominacin de la teora elstica en el acercamiento al mecanismo de roca asociado a los problemas de nivel profundo en minera. Los libros de Coates (1966), Obert y Duvall (1967) reflejan el mismo nfasis en la teora elstica. Este nfasis en el uso de la teora elstica por el estudio de los problemas de la mecnica en roca fue particularmente fuerte en mundo de habla inglesa y tuvo ventajas y desventajas. La desventaja fue que ignor el rol crtico de las fallas estructurales. La ventaja fue que la enorme concentracin de esfuerzos en el enfoque dio lugar a avances que no hubiesen ocurrido si el enfoque hubiese sido ms general. Muchas minas y grandes proyectos de ingeniera civil tienen beneficios desde este antiguo trabajo en la aplicacin de la teora elstica y muchas de las excavaciones subterrnea modernas se originaron en este proyecto.

Figura 1.2: El resultado de un estallido de roca en una mina subterrnea con rocas quebradizas sujetas a un alto estrs.

Figura 1.3: Un fallo de cua controlada por la interseccin de las caractersticas estructurales de la masa de roca que forman el banco de una mina abierta.

1.3 Masas de roca discontinuas Stini fue uno de los pioneros del mecanismo de roca en Europa y enfatiz la importancia de la discontinuidad estructural en el control del comportamiento de masas de roca (Mller (1979). Stini se involucr en una amplia gama de trabajos en la superficie de la ingeniera civil y no es una sorpresa que su trabajo se especializara en el rol de discontinuidad desde que este fue el problema dominante en todo su proyecto. Coincidentemente, el libro de Talobre (1957), reflexiona el acercamiento francs al mecanismo de roca, el rol estructural reconocido mucha ms extenso que en los textos de Jaeger y Cook, Coates y Obert y Duvall. La falla de la presa Malpasset y el desastre de Vajont mencionado anteriormente le dio a este trabajo un mayor mpetus. El excelente trabajo de Londe y sus cooperadores en Francia (Londe (1965)), Londe et al (1969,1970)) y Wittke (1965) y John (1968) en Alemania, expusieron los fundamentos para el anlisis estructural tridimensional que hoy en da podemos tener a nuestra disponibilidad. La figura 1.3 muestra la falla de la represa controlada por dos intersecciones estructurales caractersticas en el desnivel de la mina abierta. 1.4 Ingeniera en mecanismo de roca. Los ingenieros en mina e ingenieros civiles han construido estructuras sobre y dentro de roca por siglos, y los principios de ingeniera se conocen desde hace mucho tiempo. El mecanismo en roca es simplemente una expresin formal de alguno de esos principios y solo durante algunas dcadas pasadas, la teora y la prctica en esta rama de la materia, se han fusionado en la disciplina que hoy en da conocemos como mecanismo de roca. Un evento particularmente importante en el desarrollo de la materia fue la incorporacin de la teora elstica la cual denomin la literatura de lengua inglesa en el tema, con la discontinua aproximacin de los europeos. El reconocimiento gradual de la roca podra actuar como un material elstico o como una masa discontinua resultante en una aproximacin mucho ms natural de lo que era antes. Al mismo tiempo, la materia prest tcnicas para tratar con rocas suaves y barro desde el mecanismo solido (o terrestre) y reconoci la importancia del comportamiento vioelstico y reolgico en materiales como sal y potasio. Se debera sealar que el significante trabajo en mecnica de roca fue llevado a cabo en pases como Rusia, Japn y China durante 25 aos bajo esta revista, sin embargo, debido a las diferentes lenguas, este proyecto fue casi desconocido en la lengua inglesa y en medios de mecanismos de roca europeos; casi ninguno fue incorporado en la literatura producida por este medio. 1.5 Recopilado de datos geolgicos El pilar angular de cualquier anlisis de mecnica de roca prctico es la base de datos geolgicos sobre el cual est basada la definicin de tipos de roca, discontinuidad estructural y propiedades de la materia. Incluso el anlisis ms sofisticado puede transformarse en un trabajo sin propsito si la informacin geolgica en la que est basado es inadecuada o es errnea. Los mtodos de recoleccin de datos geolgicos no han cambiado demasiado despus de 25 aos y an no se acepta un sustituto para el mapeo de datos de campo y registro central. Ha habido algunos avances en el equipo utilizado para tal registro y un ejemplo tpico es la brjula electrnica que se ilustra en la figura 1.4. La emergencia de la ingeniera geolgica o la geologa de la ingeniera como una carrera universitaria reconocida, ha sido un importante paso en el desarrollo de la mecnica de roca. Esta carrera forma a gelogos para ser especialistas en el reconocimiento e interpretacin de informacin geolgica, lo cual significa mucho en cuanto al diseo de la ingeniera. Estos ingenieros en geologa, an siguen en la

tradicin que comenz Stini en la dcada de 1920, que juegan un rol cada vez ms importante en la ingeniera moderna de roca. Una vez que los datos geolgicos se han recolectado, los procedimientos computacionales de estos datos pueden ser de gran ayuda en el grfico de la informacin y en la interpretacin de tendencias estadsticamente significativas. La figura 1.5 ilustra los grficos contorneados de concentraciones de polos correspondientes a enormes crculos que produce el programa DIPS (1) desarrollado en la Universidad de Toronto.

DIPS: Validado por Rocscience Inc., 31 Balsam Ave., Toronto, Ontario, Canada M4E 3B5 tel: 1-

416-698-8217 fax: 1-416-698-0908 email: software@rocscience.com

1.7 Clasificacin de masa de roca Una mayor deficiencia de pruebas de laboratorio en cuanto a especmenes de roca es que estos son limitados en medidas y por lo tanto representa una pequeo y altamente selectiva muestra de rocas desde donde fueron removidas. En un tpico proyecto de ingeniera, las pruebas probadas en el laboratorio representas solo una pequea fraccin de 1% del volumen de masa de rocas. Adems, solo se utilizan en pruebas aquellos especmenes que sobreviven la recoleccin y al proceso de preparacin, el resultado de estas pruebas representas una muestra altamente parcial. Cmo pueden usarse despus estos resultados para estimar las propiedades de la masa de roca in situ? En un intento de proporcionar orientacin en las propiedades de la masa de rocas sobre el cual la seleccin del sistema de soporte de tnel puede estar basado, se desarroll un nmero de sistemas de clasificacin de masa.

Clasificacin de masa de roca:

Gekom: Brjula de estrato pequeo.

Cocla: Brjula de estrato geolgico

Tectronic 4000: Colector de datos geolgicos Figura 1.4: Brjula geolgica fabricada por F.W. Breihapt & Sohn, P.O. Box 10 05 69, D-3500 Kassel. W. Alemania.

Figura 1.5: Grfico de las caractersticas estructurales del programa DIPS.

Las publicaciones de Bieniawski (1973, 1974) y Barton, Lien y Lunde (1974) son ejemplos de estas clasificaciones. Estas incluyen informacin sobre la resistencia del material de roca intacta, el espacio, nmero y propiedades de superficie de la discontinuidad estructural as como concesiones para la influencia de las aguas subterrneas del suelo, estrs in situ y la orientacin e inclinacin de discontinuidades dominantes. La figura 1.6 muestra un grfico que public Barton (1989) y puede usarse para selecciones diferentes tipos de apoyo para excavaciones subterrneas en base a la clasificacin de masa de roca que public Barton, Lien y Lunde en 1974. Estos sistemas clasificatorios de masa de roca han demostrado ser herramientas de ingeniera muy tiles, no solo porque demuestran un punto de partida para el diseo de soporte de tnel, sino que tambin permite a los usuarios a examinar las propiedades de la masa de roca de una manera muy sistemtica. Las evaluaciones tcnicas que se pueden hacer como resultado de la familiaridad y entendimiento obtemido del estudio sistemtico son probablemente tan tiles como cualquiera de los clculos asociados con el sistema de clasificaciones.

Figura 1.6: Grfica para seleccin preliminar de apoyo para excavaciones subterrneas en base

a los Tneles ndice de calidad Q que public Barton, Lien y Lunde (1974). La proporcin de

soporte de excavacin ESR depende de la aplicacin para la cual la excavacin subterrnea ha

sido diseada. Despus de Barton (1989).

1.8 Masa de roca slida Uno de los grandes problemas que confrontan los diseadores de estructuras de ingeniera en roca es estimar la solidez de la masa de roca, la cual est hecha usualmente de una matriz entrelazada de bloques discretos que pueden haber sido degradados en varios grados y la superficie de contacto entre bloques puede variar de limpio a fresco en la arcilla cubierta y el slickensided (superficie de piedra pulida suavemente por la friccin de las rocas). La determinacin de la solidez de masa de roca in situ que muestran las pruebas de

laboratorio por lo general no es prctica. Por lo tanto esta solidez puede ser estimada por

observaciones geolgicas y resultados de pruebas en piezas de roca individuales en la

superficie de las rocas que han sido removidas de la masa de roca. Esta pregunta ha sido

discutida por mucho tiempo por Hoek y Brown (1980) que usaron los resultados de estudios

tericos (Hoek (1968)) y modelos (Brown (1970), Ladanyi y Archambault (1970)) y la cantidad

limitada de datos de fuerza disponible para desarrollar un criterio de falla emprico para masas

de roca articuladas. Hoek (1983) tambin propuso que el sistema de clasificacin de masa de

roca puede usarse para estimar la constancia de la masa de roca que se requiere para aquel

criterio de falla emprico. As lo describi en una previa seccin de su documento. La

aplicacin prctica de este criterio de falla en un nmero de proyectos de ingeniera ha

demostrado que estas estimaciones son razonablemente buenas para masas de roca

perturbadas, pero esto, en masas de rocas inalteradas entrelazadas fuertemente. Como

aquellas que se pueden encontrar en un tnel, los valores de resistencia estimados son

demasiado bajos.

1.9 Mediciones de estrs in situ

La estabilidad de excavaciones subterrneas profundas depende de la fuerza de la masa de

roca que rodea las excavaciones y del estrs inducido en estas rocas. El estrs inducido es una

funcin de la forma de excavaciones y el estrs in situ que existi antes de la creacin de las

excavaciones. Las magnitudes de estrs in situ pre existentes se han encontraron en amplias

variedades, dependiendo de la historia geolgica de la masa de roca que se midi (Hoek and

Brown (1980)). Las predicciones tericas del estrs se consideran desco, nfiables y por ende la

medida actual del estrs in situ es necesaria para un mayor diseo de excavacin. Un

fenmeno, que frecuentemente se observa en masa de roca sometida a alto estrs in situ es

el clivaje de ncleo, ilustrado en la figura 1.7.

Durante los primeros sitios de investigacin, cuando ningn acceso a subterrneos era vlido,

el nico mtodo prctico para la medida de estrs in situ era la fracturacin hidrulica

(Haimson (1978)) en la cual la presin hidrulica requerida para abrir grietas existentes se usa

para estimar los niveles de estrs in situ. Una vez que el acceso al subterrneo es posible, se

puede usar la tcnica overcoring para medir el estrs in situ (Leeman y Hayes (1966),

Worotnicki y Walton (1976)), y previsto esto se toma suficiente cuidado para llevar a cabo la

medicin, los resultados usualmente son adecuados para propsitos de diseo- uno de los

instrumentos que se usa para la medicin del estrs in situ se ilustar en la figura 1.8

Figura 1.7: Clivaje de 150 mm ncleo de granito es el resultado de un alto estrs in situ

Figura 1.8: En Australia se desarroll esta clula para medir el

campo de estrs trixial in situ. (Worotnicki y Walton 1976).

1.10 Problemas de Aguas subterrneas.

La presencia de grandes volmenes de aguas subterrneas es un problema operacional en

tneles, pero las presiones de agua generalmente no son un problema demasiado serio en la

ingeniera de excavaciones subterrneas (Hoek (1982)). Los tneles de presin asociados a los

proyectos hidroelctricos son la excepcin, pues en estos casos las tensiones de confinamiento

inadecuadas pueden causar serios problemas en el tnel y en las cuestas adyacentes debido a

insuficiencia de profundidad. El forraje de acero de estos tneles puede costar miles de

dlares por metro y son un factor crtico en la diseo de proyectos hidroelctricos. La

instalacin de dichos forros se puede apreciar en la fijura 1.9.

Las presiones de aguas subterrneas son el mayor factor en los problemas de estabilidad

de cuestas y comprender este rol de superficie de aguas subterrneas es un requerimiento

esencial para cualquier diseo de cuesta significado (Hoek and Bray (1981), Brown (1982)).

Figura 1.9: Instalacin de un forraje de acero en un tnel de presin para proyecto

Mientras la actual distribucin de presiones de agua en cuestas rocosas es probablemente mucho ms compleja que la simple distribucin que se asume normalmente en anlisis de estabilidad de cuestas (Freeze and Cherry (1979)), estudios de sensibilidad basados en simples suposiciones, por lo general son adecuados para el diseo de sistemas de drenaje (Masur and Kaufman (1962)). El monitoreo de presiones de aguas subterrneas por medio de piezmetros (Brown (1982)) es el medio ms fiable de establecer el parmetro de entrada para estos modelos de agua subterrnea y para el chequeo de la eficacia de medidas de drenaje. En el caso de represas, las fuerzas generadas por la accin de agua a contracorriente y la

presin de agua que se genera en los fundamentos, son crticos en la evaluacin de la

estabilidad de la represa. Las estimaciones de distribucin de presiones de agua en los

fundamentos y la influencia de apernar en cemento (enlechar) y de la cortina de drenaje sobre

esta distribucin, debe ser hecho con cuidado, pues tienen un impacto significante sobre la

represa y el diseo de fundamentos (Soos (1979)).

1.11 Refuerzo rocoso La seguridad durante la construccin y estabilidad a largo plazo son factores que deben considerarse por los diseadores de excavacin en roca. No es inusual para estos requerimientos dar lugar a una necesidad de instalacin de algunas formas de apoyo rocoso. Afortunadamente, el desarrollo prctico en este campo ha sido significativo durante los ltimos 25 aos y los ingenieros en roca de hoy en da tienen una gran eleccin de sistemas de apoyo (Hoek and Brown (1980), Hoek (1982), Farmer and Shelton (1980)). En tneles, an hay un importante rol para el hierro y el forraje de concreto si se trata de un suelo dbil, sin embargo en un suelo ligeramente mejor, el uso de combinaciones de trockbol y hormign proyectado se ha convertido en algo muy comn. El uso de largos cables no tensionados y lechados en minas subterrneas ha sido, en lo particular, una importante innovacin que ha resultado una gran mejora en cuanto a seguridad y costos mineros en grandes cantidades de mineral. La leccin que se aprendi gracias a este sistema de minera ha sido aplicado con gran xito en la ingeniera civil y el uso de tarugos sin tensionar, instalados tan cerca como es posible para el fachadas delanteras, tiene muchas ventajas en la construccin de tneles con gran profundidad. El uso de cables lechados sin tensionar o barras reforzadas tambin han resultado ser una tcnica muy efectiva y econmica en estabilidad de cuestas rocosas. Este refuerzo es instalado progresivamente mientras la cuesta se encaba hacia abajo; es muy efectivo en proceso de soldadura en masa de rocas y prevencin de la desintegracin de las paredes. El diseador de sistema de soporte rocoso tiende a basarse en reglas empricas (Lang (1961), Endersbee and Hofto (1963), Cording, Hendron y Deere (1971) y en la actualidad los modelos analticos permitidos no son muy vlidos. Algunos interesantes modelo tericos que aportan una clara explicacin del mecanismo de soporte rocoso en tneles se han desarrollado en los ltimos aos (Rabcewicz (1969), Daeman (1977), Brown et al (1983), Brown y Bray (1982)) y se deben usar con precaucin en el diseo actual de soportes en tneles ya que se basan en simples suposiciones y las condiciones de roca subterrnea pueden variar de aquellos supuestos. Con el desarrollo de poderosos modelos numricos (como describi Lorig and Brady (1984)), muchos diseos de soporte autnticos y validos podrn ser posibles pero ser varios aos antes de que se usen como herramientas de diseo.

1.12 Mtodo de excavacin en roca Como se plante anteriormente, la resistencia de la masa de roca articulada depende mucho de la conexin entre las piezas de roca individuales. Esta conexin se puede destruir fcilmente y el descuido de voladuras durante la excavacin es uno de las causas ms comunes de inestabilidad en excavaciones subterrneas. La siguiente cita se tom de un documento de Holmberg ay Persson (1980):

En ocasiones se culpa a la inocente masa de roca por la estabilidad insuficiente que

en realidad es el resultado de la irregularidad y voladuras descuidadas. En aquellos

lugares en donde no se toman precauciones para evitar dainas voladuras, sin el

conocimiento de la estabilidad real de roca que no ha sido perturbada, puede ganarse

si es que se mira otra pared. Lo que algunos ven, son los tristes restos de aquello que

podra haber sido una perfecta y estable pared de roca.

Las tcnicas para controlar los daos de explosivos en roca son bastante conocidas pero a veces, los contratistas y propietarios son difciles de convencer para que las usen y comprueben que vale la pena. La experiencia en proyectos en los cuales el cuidadoso control de voladuras se ha usado, por lo general muestran que la cantidad de apoyo puede reducirse significativamente y que el costo total de la excavacin y apoyo es ms bajo que en el caso de excavaciones voladas dbilmente. En las figuras 1.10 y 1.11 se ilustran ejemplos de voladuras en tneles de buena y mala calidad. La excavadora es una tcnica que causa pequeos disturbios en rocas que rodean una excavacin subterrnea. Una gran gama de mquinas para tuneles han sido desarrolladas los ltimos 25 aos y son capaces de trabajar en casi todo tipo de rocas (Robbins (1976), McFeat-Smith (1982)). Se puede esperar un mayor desarrollo de dichas mquinas y es probable que las excavadoras jueguen un rol mucho ms importante que hoy en da en el futuro de los tneles.

1.13 Herramientas analiticas. Los modelos analticos siempre han jugado un rol importante en el mecanismo de roca. Los primeros datos de modelos se remontan a las soluciones de formulario como las que calculan el estrs que rodea un agujero circular en una destacada ilustracin que public Kirsch en 1898. El desarrollo de la computacin a inicios de la dcada de 1960 hizo posible el uso de tcnicas numricas iterativas como elementos finitos (Clough (1960)), elementos de frontera (Crouch y Starfield (1983)), elementos discretos (Cundall (1971)) y combinacin de mtodos (von Kimmelmann et al (1984), Lorig y Brady (1984)). Estos se han transformado en herramientas casi universales en el mecanismo de roca.

Figura 1.10: Un ejemplo de voladura dbil en un tnel.

Figura 11.1: Un ejemplo de voladura de buena calidad en un tnel

Conclusin: La computacin tambin ha hecho mucho ms conveniente el uso de mtodos de equilibrio limitado de poder (Sarma (1979), Brown y Ferguson (1979), Shi y Goodman (1981), Warburton (1981)) y enfoques probabilsticos (McMahon (1971), Morriss y Stoter (1983), Priest and Brown (1982), Read and Lye (1983)) para estudios de mecanismo de roca. La primera llegada del micro computador y el rpido desarrollo que ha tomado lugar en hardware de bajo costo, nos ha llevado a acercarnos a la era de computadores en todos los escritorios profesionales. El poder de esta mquina es transformar nuestros enfoques a anlisis de mecanismo en roca, ya que ahora es posible mostrar un gran nmero de estudios sobre sensibilidad o probabilstica en una fraccin de tiempo que antes se necesitaba para un nico anlisis. Dada la naturaleza inherentemente no homognea en masa de rocas, tales estudios de sensibilidad nos permiten explorar la influencia de variacin en el valor de cada parmetro de entrada y basar nuestros juicios de ingeniera sobre la tasa de cambio en el valor calculado ms que en una sola respuesta. 1.14 Conclusin En los ltimos 25 aos, el mecanismo en roca se ha desarrollado en una rama de la materia ms avanzada que se construye en una base slida de mecanismo en geologa e ingeniera. Trabajos individuales de diferentes disciplinas han contribuido a esta rama y han desarrollado un alto rango de herramientas y tcnicas prcticas. An queda mucho para el desarrollo, innovacin y mejora en casi todos los aspectos de la materia y este es el campo que continuar proporcionando emocionantes desafos por muchos aos ms.