topografía subterránea ensayo 2
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TOPOGRAFÍA
SUBTERRÁNEA
(1)
Por:
Angélica Arce González
Leslie Pamela Falcón Calderón
Mayra Itzel De La Cruz Morales
Corina Jazmín Ramírez Jaimes
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Otoño 2013
Índice 1. Introducción ……………………………………………………………………………………….3
2. Conocimientos básicos del laboreo de minas …………………………………………………….4
2.1. Vías de penetración en el subsuelo
2.1.1. Pozos
2.1.2. Galerías
2.1.3. Chimeneas y coladeros
2.1.4. Rampas
3. Túneles funciones y necesidades …………………………………………………………………5
3.1. Principales funciones
3.1.1. Transporte
3.1.2. Almacenamiento
3.1.3. Instalaciones
4. Tipos de túneles ……………………………………………………………………………………6
4.1. Túneles de montaña
4.2. Túneles subacuáticos
4.3. Túneles urbanos.
5. Sistemas de construcción de túneles ………………………………………………………………7
5.1. Estudios preliminares
5.1.1. Estudio geológico
5.1.2. Sondeos
5.1.3. Túneles de reconocimiento.
6. Levantamientos subterráneos ………………………………………………………………………8
6.1. Distribución de la planimetría y la altimetría
6.2. Trabajos en el exterior
6.2.1. Triangulación
6.2.2. Itinerario
6.2.2. Altimetría
6.3. Trabajos de enlace con el interior.
6.3.1. Transmisión de la planimetría.
6.3.2. Transmisión de la altimetría.
6.4. Trabajos en el interior.
6.4.1. Itinerario principal
6.4.2. Itinerarios secundarios
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6.4.3. Levantamiento de los detalles
6.5. Experimentación en el campo de los levantamientos topográficos.
7. Conclusión……………………………………………………………………………………..11
8. Glosario………………………………………………………………………………………...12
9. Referencias bibliográficas………………………………………………………………………13
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1. Introducción:
La topografía es una ciencia que estudia el conjunto de procedimientos para determinar
las posiciones relativas de los puntos sobre la superficie de la tierra y debajo de la
misma, mediante la combinación de las medidas según los tres elementos del espacio:
distancia, elevación y dirección. La topografía explica los procedimientos y operaciones
del trabajo de campo, los métodos de cálculo o procesamiento de datos y la
representación del terreno en un plano o dibujo topográfico a escala.
El conjunto de operaciones necesarias para determinar las posiciones de puntos en la
superficie de la tierra, tanto en planta como en altura, los cálculos correspondientes y la
representación en un plano es lo que comúnmente se llama “Levantamiento
Topográfico” La topografía como ciencia que se encarga de las mediciones de la
superficie de la tierra, se divide en tres ramas principales que son : Planimetría, que
comprende los procedimientos para la localización de puntos sobre un plano; la
Altimetría, que trata sobre la determinación de las diferencias de alturas de los puntos
del terreno y Taquimetría que realiza la planimetría y altimetría simultaneas, es decir la
localización de los puntos del terreno en tres dimensiones.
La experiencia demuestra la necesidad de dotar al técnico de conocimientos en
topografía subterránea, debido a las condiciones muy particulares de trabajo en el
subsuelo y a que los instrumentos y métodos empleados en el exterior no pueden ser
utilizados sin una adaptación especial. Los métodos topográficos para las obras
subterráneas parte de los conocimientos generales de la topografía.
El contenido de este ensayo ayudará al lector para ampliar u orientar el desarrollo de
trabajos de topografía subterránea y su correlación con la superficie, además de
desarrollar técnicas para representar las obras mineras y en túneles, tanto en planta,
perfil y sección, así como correlacionar trabajos de superficie con trabajos interiores en
la mina o en el túnel.
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2. CONOCIMIENTOS BÁSICOS DEL LABOREO DE MINAS
Desde el punto de vista histórico diremos que los túneles, como vías de comunicación y
transporte, son relativamente recientes si los comparamos con los primeros túneles
destinados a la explotación de minerales que se remontan a la edad de piedra. Ya en la
edad de los metales, se excavaban pozos de los que partían galerías para extraer cobre.
2.1 Vías de penetración en el subsuelo
A continuación se describirán las características principales de las distintas
excavaciones que se realizan en las explotaciones mineras subterráneas. Atendiendo a la
inclinación o pendiente que sigan podemos clasificar las vías de penetración en el
subsuelo en pozos, galerías y rampas.
2.1.1 Pozos:
Son excavaciones, generalmente verticales, cuya misión es la comunicación entre el
exterior y el interior, o entre las distintas plantas ya en el interior de la mina . su función
es para el descenso y subida del personal, para la extracción del mineral para la
introducción de materiales de relleno en galerías ya explotadas, para introducir o extraer
material de trabajo entre otras.
2.1.2 Galerías:
Estas son pasos subterráneos que permiten el acceso al personal a los frentes de trabajo,
el traslado del mineral hasta la estación del pozo, el transporte del material etc. en las
galerías se sitúan las vías o cintas transportadoras para la evaluación del mineral y todo
tipo de conducciones, desde cables eléctricos hasta tuberías de aire comprimido.
2.1.3 Chimeneas y Coladeros:
Las chimeneas podríamos definirlas como excavaciones estrechas abiertas en el cielo de
una labor de minas; sirven pues, como conexión entre niveles horizontales, como paso
para l mineral, el personal o para ventilación. En cambio, el coladero es le boquete que
se deja en el entrepiso de una mina para echar por él los minerales al piso inferior y
desde ahí sacarlos fuera.
2.1.4 Rampas:
Las rampas al igual que las chimeneas, sirven como comunicación entre niveles
horizontales. Las rampas permiten la circulación de maquinaria rodante autopropulsada,
tanto destinadas a la excavación como a la carga, e incluso en el transporte de materias
y o personal, con la ventaja de una gran movilidad.
3. TÚNELES. FUNCIONES Y NECESIDADES
3.1 principales funciones:
Las funciones del túnel son diversas: se construyen túneles para transporte, para
almacenamiento, para albergar instalaciones diversas, por necesidades científicas y
túneles que se construyen para el transporte.
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3.1.1. Transporte:
La construcción de túneles para salvar obstáculos naturales se practica desde la
antigüedad; podríamos resumir diciendo que en u principio fueron las conducciones de
agua las que necesitaron de la solución de un túnel, debido a los requerimientos de
pendiente mínima o nula; más adelante el desarrollo del ferrocarril y posteriormente el
de los automóviles.
3.1.2. Almacenamiento:
El difícil almacenamiento de determinadas sustancias y materiales se soluciona en
ocasiones con túneles, que garantizan las necesarias condiciones de seguridad en unos
casos, y evitan en otros el fuerte impacto ambiental que ocasionarían unos grandes
depósitos de la superficie:
Almacenamiento de petróleo.
Almacenamiento de residuos radioactivos.
Embalses subterráneos.
3.1.3. Instalaciones:
Las grandes instalaciones subterráneas se construyen por distintos motivos (prácticos,
estratégicos, etc.) en estas se mencionan:
Centrales energéticas.
Estacionamiento de vehículos.
Depuradoras de aguas residuales.
En el área científica: acelerador de partículas subatómicas.
Para protección como lo son: refugios y puestos de control.
4. TIPOS DE TÚNELES
Hay varios factores que hacen de cada túnel diferente, estas pueden ser por:
La ubicación del túnel
El tipo de terreno donde se construya
Las dimensiones del túnel acabado
La forma estructural
El sistema de construcción.
El equipamiento del túnel ya terminado.
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4.1. Túneles de montaña:
Si el obstáculo es una cadena montañosa, la construcción de un túnel puede suponer un
ahorro considerable de tiempo y energía. Existen dos soluciones para atravesar con un
túnel una cadena montañosa: la de un túnel corto a un nivel elevado o la de un túnel a
un nivel más bajo.
4.2. Túneles subacuáticos:
Optar por un túnel en lugar de un puente para salvar un rio o un estuario dependerá de
cada caso. Si se precisan numerosas vías para el tráfico y el tipo de navegación permite
una luz entre pilares moderada, el puente puede ser la mejor solución.
4.3. Túneles urbanos.
La construcción de túneles bajo las calles de una ciudad es utilizada para casi todas sus
aplicaciones al trasporte, pero los túneles urbanos más largos son los de ferrocarriles
subterráneos, abastecimiento de agua y sistemas de alcantarillado. Túneles más cortos
son los de carreteras, debido a los elevados problemas de ventilación y accesos que
supondrían largos túneles; otros túneles urbanos cortos son, los pasos peatonales.
5. SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES
5.1. Estudios preliminares
Todas las construcciones subterráneas necesitan de una detallada y extensa
investigación antes de su proyecto, para que se pueda hacer la mejor elección de su
trazado y diseño. esta necesidad es, sin duda, mayor que para otro tipo de
construcciones e implicará el estudio geológico del terreno, de sondeos y de túneles de
reconocimiento . No obstante, no hay que olvidar que la investigación continuará
realizándose también durante la construcción.
5.1.1 Estudio geológico
La información geológica se obtendrá de los mapas e informes publicados y será de
todo el trazado, incluso de sus posibles variantes. De esta manera se obtendrá una
información aproximada de depósitos aluviales y tipos de roca que podremos encontrar
en la excavación, así como de fallas y otros accidentes geológicos que habrá que
investigar a fondo. A demás en estos informes se indicará la posible existencia de bolsas
de agua y causes subterráneos.
También nos aportaran datos los registros de perforaciones anteriores, como
cimentaciones profundas, pozos, túneles anteriores, canteras y minas e incluso la
inspección de acantilados, lechos de ríos, y cualquier otro tipo de excavación.
Todos esos datos son de carácter general y pueden ser insuficientes en determinadas
zonas, por lo que se deben complementar con sondeos y galerías de reconocimiento.
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5.1.2. Sondeos:
Los sondeos darán información sobre la naturaleza de las distintas capas, su
consistencia y su grado de humedad.
La perforación con barrenos en el método más utilizado por razones de flexibilidad,
rapidez y economía. En terrenos permeables los pozos de sondeo no deben situarse
encima del eje, aunque eso sea lo ideal para obtener información exacta, ya que se
pueden crear zonas de drenaje en las que el agua satura el terreno, lo que dificultaría
enormemente la excavación del túnel en su momento.
Los pozos de sondeo tienen la ventaja de que se pueden diseñar para su posterior
utilización, bien durante la construcción del propio túnel con la finalidad de multiplicar
los frentes de excavación o como tiros de ventilación provisionales o definitivos.
5.1.3. Túneles de reconocimiento.
Los túneles de reconocimiento son sin duda el método de exploración que da más
información para la construcción del túnel. Se puede excavar partiendo de las bocas del
túnel o del fondo de los pozos de sondeo; pueden llevar la dirección del eje como túnel
piloto que posteriormente será ampliado, o pueden ir en una dirección paralela y a la
distancia conveniente para su posterior utilización como galería de servicios o como
túnel de drenaje o de ventilación.
En los terrenos permeables, al igual que los pozos, tienen el inconveniente de servir
como drenaje, y si la excavación del túnel definitivo, si este es el caso, no se lleva a
cabo en un tiempo prudencial, cuando se llega a estas zonas pueden haber cavado sus
características por saturación de los terrenos.
6. LEVANTAMIENTOS SUBTERRÁNEOS
Hay circunstancias en las que es necesaria la realización de un levantamiento
topográfico subterráneo como ocurre en las explotaciones mineras, en las que es una
obligación legal, el mantener al día los planos de las labores, o en la obra civil, en el
caso de ampliación o mejora de túneles, ya sean de carreteras, de ferrocarriles, de
canales, o de metro y alcantarillado en las grandes ciudades.
6.1. Distribución de la planimetría y la altimetría
Todo levantamiento subterráneo debe apoyarse en una red exterior cuya función es dar
coordenadas a todos los puntos de comunicación con el interior así como hacer el
levantamiento de los detalles que se precisan.
6.2. Trabajos en el exterior
El objetivo de estos trabajos es dar coordenadas (x,y,z) a todos los puntos de
comunicación con el interior, y también el levantamiento topográfico de aquellas zonas
de interés, como pueden ser en el campo de las explotaciones mineras, las edificaciones
existentes en la concesión, las escombreras, la instalaciones de las propia instalación
etc.
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6.2.1. Triangulación
Se intentara que los vértices de la triangulación estén en las proximidades de los puntos
de comunicación con el interior, o mejor aún, que coincidan con dichos puntos. Seguida
las mismas pautas aplicadas a cualquier triangulación, es decir, que los triángulos sean
los más próximos a equiláteros, y en ningún caso existan ángulos inferiores a 25° o
superiores a 175°.
6.2.2. Itinerario
Las estaciones totales y los distanciametros que existen actualmente en el mercado
consiguen precisiones milimétricas en la medida de distancias, por lo que suelen
sustituir la triangulación por un itinerario de precisión. Este itinerario debe ser siempre
encuadrado, es decir, que parta y que llegue a puntos de coordenadas conocidas, y en
ningún caso debe se debe dejar colgado, volveríamos al punto de partida realizando
entonces el llamado itinerario cerrado.
6.2.2. Altimetría
Las cotas trigonométricas que se han obtenido con el cálculo de la triangulación o del
itinerario tienen precisión suficiente para dar cota a los puntos radiados en el
levantamiento de los detalles exteriores.
Sin embargo, será necesaria una nivelación por alturas que de cota a los puntos de
comunicación con el interior y a otros puntos, de los que partirá cuando haya que
realizar trabajos exteriores como el replanteo de rasantes de caminos o de rasantes de
carriles, o para dejar cota de precisión en edificaciones o terrenos que se tema que
puedan ser afectados por los hundimientos mineros en el caso de explotaciones mineras.
6.3. Trabajos de enlace con el interior.
Cuando la comunicación con el interior sea por las bocas (extremos) de un túnel o bien
por rampas en una explotación minera, la transmisión de los datos del exterior al interior
será directa, como simple prolongación de los itinerarios exteriores, tanto planimetrícos
como alimentrìcos, al interior.
6.3.1. Transmisión de la planimetría.
Consistirá en trasladar al menos dos puntos, uno de los cuales sea de coordenadas (x,y)
conocidas y defina con el segundo una línea de acimut conocido. La precisión en la
transmisión del punto de coordenadas conocidas dependerá de las necesidades
impuestas por el tipo de trabajo a realizar y también del método utilizado. La
imprecisión obtenida se mantendrá como valor constante en la prolongación de los
itinerarios interiores del túnel o de la mina, es decir, que no tendrá trascendencia en el
levantamiento.
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6.3.2. Transmisión de la altimetría.
Al igual que en la transmisión de la planimetría en enlace de la red altimétrica exterior
con el interior tendrá mas o menos dificultad dependiendo de qué tipo de comunicación
se trate. Por ello se planteara el caso de que la comunicación sea directa (boquillas del
túnel, rampas, escaleras) o sea a través de pozos.
6.4. Trabajos en el interior.
6.4.1. Itinerario principal
La ejecución de la red de itinerarios principales no difiere en teoría de la que se realiza
para los itinerarios de superficie, pero en la práctica existen ciertas peculiaridades que
conviene estudiar.
6.4.2. Itinerarios secundarios
En el caso de ramificaciones de las galerías será preciso recurrir a los itinerarios
secundarios, que se apoyaran en los puntos poligonometrícos de los itinerarios
principales. Para el levantamiento de estas redes podrán utilizarse los mismos aparatos
que se usaron en el itinerario principal.
6.4.3. Levantamiento de los detalles
El fin de todos los trabajos topográficos que llevamos descritos, no es otro que el de
servir de apoyo a levantamiento de los detalles que constituyen el verdadero plano.
Se distinguirán las necesidades en el levantamiento de los detalles en dos campos, a los
que nos estamos refiriendo a lo largo de este capítulo: la obra civil y la minería.
6.5. Experimentación en el campo de los levantamientos topográficos.
Un transmisor subterráneo situado en el punto al que se pretende dar coordenadas, emite
ondas magnéticas que son recibidas en la superficie por otro de mayor diámetro, por
cuestiones de operatividad, que hace la función de antena y que siendo trasladada en
posición vertical deja de recibir la señal en el momento en el que se encuentre en la
vertical del punto emisor, por lo que se ira desplazando para buscar este momento.
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CONCLUSION
Esperando que se haya introducido al lector en el mundo de las construcciones
subterráneas y que el conocimiento de los distintos métodos topográficos de
levantamiento y replanteo; podemos concluir que gracias a las diversas fuentes de
información encontradas en la web y biblioteca central, este ensayo pudo realizarse con
la planeación y gracias a los objetivos dados.
Al ser estudiantes de topografía , esta información nos es de gran utilidad, pues nos
introduce a lal futuras materias en donde desarrollamos la topografía subterránea , de tal
manera que no estaremos de cierta forma tan desorientados en este nuevo tema para
nosotros
De igual forma nos ha motivado a permanecer dentro de esta hermosa carrera pues es
muy interesante
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GLOSARIO
MARROQUINERIA: industria de artículos de piel e imitación
EUTIBACION: estructura de contención provisional muy flexible
REVESTIMIENTO: colocar una capa de cualquier material para proteger una superficie
ACIMUT: Angulo que con el meridiano forma el circulo vertical que pasa por un punto
de del este del globo terráqueo
ACUEDUCTOS: es un sistema o conjunto de sistemas de irrigación que permiten
transportar agua en un flujo continuo desde un lugar en el que esta accesible a la
naturaleza
SUBACUATICOS: Que tienen lugar debajo del agua
TGODOCITO: es una herramienta sencilla para transportar instrumentos de medición
mecánicos ópticos se utiliza para medir ángulos
ALIMETRIA: es la rama de la topografía que estudia el conjunto de métodos y
procedimientos para determinar la altura
PLANIMETRIA: parte de la topografía que estudia los métodos y procedimientos que
tienden a conseguir la representación a escala de todos los detalles interesantes del
terreno sobre una superficie plana
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Tapia G.A (1999) topografía subterránea, México Alfaomega Grupo Editor
Junca J.A (1991) el túnel 1 historia y mito. Madrid colegio I.C.C.P CEDEX
Megaw T.M;Bartlett J.V (1988) tuneles , planeación , diseño y construcción México
Limusa S.A
Lara J. (1988) els ultims grans obstacles obra publica col. Legi E.C.C.P cataluya
Fernandez L. (1990) topografía minera universidad de Leon . león
Austin B. (1990)Topografia aplicada a la construcción LIMUSA S.A México
Estruch M.(1983) apuntes de topografía subterránea EUPM mansera
Sosa G.A ; Alessi I .D .A (2008)
ftp://ftp.unsj.edu.ar/agrimensura/Topografia%20Aplicada/4%20-
%20Topograf%EDa%20Subterr%E1nea.pdf
Francisco J (2005). topografía de obra subterránea http://topografho.blogspot.mx/2010/07/la-
topografia-de-obras-subterranea.html
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