-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
1/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde
IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
2/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde
IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
El diseo de obras subterrneas tienegeneralmente dos fases: la
primera supone ciertascondiciones del espacio subterrneo de
acuerdocon investigaciones bsicas, y define antes de laconstruccin
un plan de acciones.La segunda fase de diseo se ejecuta durante
laconstruccin, con base en las condicionesencontradas durante el
proceso de excavacin.Esta fase es importante debido a que las
decisiones
se toman en un corto plazo, las evaluaciones y elrediseo se
hacen a medida que se avanza.
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
3/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde
IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
4/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Condiciones naturales que pueden danlugar a la Inestabilidad de
una excavacinsubterrnea
Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde
IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
LA ESTRUCTURA GEOLGICA ES UNODE LOS FACTORES DE MAYORINFLUENCIA
EN LA ESTABILIDAD DE UNAEXCAVACIN SUBTERRNEA
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
5/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Efectos mecnicos de una excavacin subterrneasobre el macizo
Rocoso:
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
6/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Los mtodos en ingeniera geolgica para el diseo de
excavacionessubterrneas pueden ser clasificados en las siguientes
categoras(Bieniawski, 1979):
Mtodos Analticos:Consisten en el anlisis de tensiones y
deformacionesalrededor de la excavacin, utilizando las teoras de
los elementos finitos,diferencias finitas curvas de
convergencia.
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
a urva caracter st ca e a cav a curva e convergenc a e mac
zo(Pacher, 1964), comprende un modelo matemtico que representa
larelacin entre la presin y el desplazamiento radial de la roca
alrededor de laexcavacin, la cual permite representar las infinitas
situaciones de equilibrioque admite la excavacin cavidad.
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
7/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde
IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
8/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
9/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
La necesidad de disponer un sostenimiento en un tnel conlleva
aldimensionamiento del mismo, el cual constituyeun
problemaestticamente indeterminado como resultado de las
interacciones que se
generan entre terreno y sostenimiento, y cuya solucin exige
determinarlas caractersticas de deformacin tanto del sostenimiento
como delterreno, y resolver, por un lado, las ecuaciones de
compatibilidad entrelas deformaciones del sostenimiento bajo la
carga de la roca y, por otro,
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
as e ormac ones e erreno n uc as por ese sos en m en o(Lombardi,
1970).
En funcin de sus caractersticas geomtricas y mecnicas y, de
formaanloga a la curva caracterstica de la cavidad, se puede
definir la curvacaracterstica del sostenimiento.
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
10/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
11/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Segn el mtodo convergencia-confinamiento el objetivo
delsostenimiento no consiste en oponerse a la deformacin elstica
delterreno alrededor de la cavidad ni a la formacin de una
aureolaplastificada, sino repartir las tensiones alrededor de la
excavacin deforma que limite las deformaciones de las paredes y la
extensin de lazona plastificada para alcanzar un equilibrio que
satisfaga las siguientescondiciones:
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
Limitar la convergencia de las paredes a valores aceptables en
funcinde la ejecucin y explotacin de la obra (u = 5%,
estables).
Limitar el fenmeno de descompresin del terreno que se
traducesiempre en un deterioro notable de las caractersticas
mecnicas.
Optimizar las caractersticas y el costo del sostenimiento, de
acuerdocon la convergencia mxima admisible.
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
12/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
En cualquier caso,la plasticidad no significa necesariamente el
colapsode la excavacin, ya que el macizo rocoso roto an puede
poseer unaresistencia considerable. Si el espesor de la zona
plstica es pequeocomparado con el radio del tnel, la nica evidencia
de la rotura es lapresencia de escamas y roturas locales y pequeas.
Si se forma unazona plstica grande y se pueden producir grandes
desplazamientoshacia el interior del tnel, se podra producir el
colapso del tnel nosostenido.
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
Es importante resaltar quela mayor parte de las tensiones
redistribuidassurgidas por la creacin de la excavacin son
soportadas por el macizorocoso y no por el sostenimiento. Se debe
permitir un desplazamientosuficiente para que parte de la energa se
convierta en deformacin y noslo en tensin de manera que se puedan
restringir las cargas sobre elsostenimiento a unos niveles
adecuados.
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
13/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Panet (1995) distingue tres situaciones en el caso de un tnel
nosostenido, excavado en un macizo istropo e hidrosttico, en funcin
delprametro N:N= 2 x o / c
Donde: o: Tensin inicial c: Resistencia a la compresin
inconfinada de la roca intacta.
N
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
14/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Panet (1995) distingue tres situaciones en el caso de un tnel
nosostenido, excavado en un macizo istropo e hidrosttico, en funcin
delprametro N:N= 2 x o / c
Donde: o: Tensin inicial c: Resistencia a la compresin
inconfinada de la roca intacta.
N>5: El frente ha plastificado y su estabilidad es crtica,
siendo necesarioejecutar tcnicas de preconfinamiento para soportar
temporamente elfrente.
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
15/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESPanet (1995) distingue
tres situaciones en el caso de un tnel nosostenido, excavado en un
macizo istropo e hidrosttico, en funcin delprametro N:N= 2 x o /
c
Donde: o: Tensin inicial c: Resistencia a la compresin
inconfinada de la roca intacta.
En el caso intermedio se distinguen zonas plastificadas por
delante delfrente y por detrs del mismo
Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde
IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
16/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Mtodos Observacionales:estn basados en el control y seguimiento
delas deformaciones durante la excavacin y el anlisis de la
interaccin delterreno-sostenimiento.
Entre estos mtodos est el Nuevo Mtodo Austraco (NATM:
NewAustrian Tunnelig Method), el cual consiste en la excavacin a
seccincompleta y un inmediato sostenimiento primario de hormign
proyectadocon un mallazo, y la colocacin de bulones como elementos
de sujecin
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
de cuas, y cerchas metlicas de sujecin, si son necesarias.A
continuacin y en una segunda fase, una vez llegado al equilibrio
delesfuerzo de este primer sostenimiento, se coloca el
revestimientodefinitivo, cuya misin no es otra que la de soportar
las cargas del terrenouna vez deteriorado este sostenimiento
primario.
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
17/24
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
18/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESSostenimiento a partir
del Indice RMR:
La Clasificacin RMR indica explcitamente los tipos de
sostenimiento aemplear.
A partir del RMR puede estimarse la longitud de pase longitud
deavance sin sostenimiento.
La carga de roca presin sobre el sostenimiento se puede
estimar
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
segn la siguiente expresin:P= 100- RMR x ( x B)
100
Donde: B: ancho del tnel : Peso unitario de la Roca
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
19/24
Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde
IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
20/24
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
21/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESSostenimiento a partir
del Indice Q:
Dimetro equivalente del tnel:
DET = anchura, dimetro altura (m)E.S.R.
ESR (Excavation Support): factor que depende del tipo de
excavacin deacuerdo con la obra a desarrollar.
Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde
IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
22/24
Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde
IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
23/24
GEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE
TNELESGEOTECNIA DE TNELESGEOTECNIA DE TNELES
Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Facultadde IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
-
7/30/2019 GeotcniaTneles1
24/24
FIN!!!!
Politcnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde
IngenierasDiseo Geotcnicode Tneles
