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TNELES EN DIFCILES CONDICIONES GEOTCNICAS
Ing. Alejandro Muguerza
[email protected]
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Masiva Moderadamente Fracturada Muy Fracturada
Desprendimiento de
bloques desde la superficie
Cada de bloques o cuasRespuesta lineal elstica
Falla frgil adyacente al
borde de la excavacin
(astillamiento)
Falla frgil localizada
de la roca intacta y
movimiento de bloques
Falla frgil localizada de
la roca intacta y
desprendimientos
Falla frgil en la periferia de
la excavacin
(estallido de roca)
Falla frgil en la periferia de
la excavacin y movimiento
de bloques
Fluencia y expansin en
roca
(RMR > 75) (50 < RMR < 75) (RMR < 50)
Zona Frgil
1. Condicin elstica
4. Fluencia (squeezing)
2. Astillamiento (spalling)
3. Estallido de roca
TEMARIO
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Masiva Moderadamente Fracturada Muy Fracturada
Desprendimiento de
bloques desde la superficie
Cada de bloques o cuasRespuesta lineal elstica
Falla frgil adyacente al
borde de la excavacin
(astillamiento)
Falla frgil localizada
de la roca intacta y
movimiento de bloques
Falla frgil localizada de
la roca intacta y
desprendimientos
Falla frgil en la periferia de
la excavacin
(estallido de roca)
Falla frgil en la periferia de
la excavacin y movimiento
de bloques
Fluencia y expansin en
roca
(RMR > 75) (50 < RMR < 75) (RMR < 50)
Zona Frgil
Condicin Elstica
Masiva Moderadamente Fracturada
Caida de bloques o cuasRespuesta lineal elstica
(RMR > 75) (50 < RMR < 75)
Esfu
erz
o in
situ
Bajo
(s / s
< 0
.15)
1c
Inestabilidad en tneles y fracturas frgiles como funcin de la
clasificacin del macizo rocoso (RMR) y el radio entre 1/c(Martin et
al. 1999; modified from Hoek et al. 1995)
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Problemas de estabilidadcontrolados por lasestructuras.
La cada de cuas es unriesgo potencial para laestabilidad del
tnel, lascuales se formanprincipalmente en loshastiales.
Condicin Elstica
Tnel de acceso a una mina subterrnea, transversal a la veta de
mineralizacin
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Condicin Elstica
Anlisis cinemtico quepermiten identificarinestabilidad en bveda
yhastiales, generado por lasestructuras (diaclasas).
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Condicin Elstica
Set 1
Set 2
Set 3
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Condicin Elstica
El espesor de los estratos tiene influencia enla estabilidad de
la bveda.
Condicin favorable Inestabilidad en la bveda
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Estado de Esfuerzos
El anlisis de esfuerzo es un fundamental para los principios
y aplicaciones de la mecnica de rocas.
Hay un estado de esfuerzo pre-existente en el terreno que
se origina por: cargas producidas por el peso propio de
terreno, tectnica, erosin y glaciaciones.
Durante una excavacin el estado de esfuerzo cambia
drsticamente. Esto se debe a que la roca removida obliga a
una redistribucin de esfuerzos.
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Masiva Moderadamente Fracturada Muy Fracturada
Desprendimiento de
bloques desde la superficie
Cada de bloques o cuasRespuesta lineal elstica
Falla frgil adyacente al
borde de la excavacin
(astillamiento)
Falla frgil localizada
de la roca intacta y
movimiento de bloques
Falla frgil localizada de
la roca intacta y
desprendimientos
Falla frgil en la periferia de
la excavacin
(estallido de roca)
Falla frgil en la periferia de
la excavacin y movimiento
de bloques
Fluencia y expansin en
roca
(RMR > 75) (50 < RMR < 75) (RMR < 50)
Zona Frgil
Esfu
erz
o in s
itu Inte
rmedio
(0.1
5 >
s / s
< 0
.4)
1c
Falla frgil adyacente al
borde de la excavacin
(astillamiento)
Masiva
(RMR > 75)
Astillamiento (Spalling)
Inestabilidad en tneles y fracturas frgiles como funcin de la
clasificacin del macizo rocoso (RMR) y el radio entre 1/c(Martin et
al. 1999; modified from Hoek et al. 1995)
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Astillamiento (Spalling)
Determinacin de Esfuerzos
La falla de la roca en lasinmediaciones de unaexcavacin circular
resulta enzonas de dilatacin llamadosbreakouts.
Existe evidencia que losbreakouts ocurren in ladireccin paralela
a lacomponente de esfuerzo in situmenor.
Amadei & Stephansson (1997)
Etapa 1:Iniciacin de las microfisuras
Etapa 2:Unin de fisuras
Etapa 3:Separacin macroscpica
Etapa 4:Desprendimiento de las lminas
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maxmaxDistribucin de esfuerzos: horizontal > vertical
Astillamiento (Spalling)
Tnel S
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Km 5+111 / Cobertura = 948 m
maxmaxAstillamiento (Spalling)
Tnel S
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Km 5+093 / Cobertura = 951 m
Astillamiento (Spalling)
Tnel S
maxmax
-
max
Km 4+666 / Cobertura = 814 m
Astillamiento (Spalling)
Tnel S
-
0max/c0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
df/a = 1.25 (max/c) - 0.51a
df
Pro
fundid
ad d
e la falla
d
f/a
Spalling Inducido por los Esfuerzos en un Tnel de Seccin
Circular, (Segn Martin 1996)
maxmax
Astillamiento (Spalling)
Tnel S
Estimacin emprica del efecto de astillamiento enfuncin del
esfuerzo mximo y la resistencia a lacompresin simple de la
roca.
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Astillamiento
Mapeo de estructuras en el Tnel S
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Underground Research Laboratory (URL)
Tnel de investigacin de seccin circular d=3.5 m, a 420 m de
profundidad
Se conocen direcciones de esfuerzos principales Se conoce la
calidad del macizo rocos
Astillamiento (Spalling)
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Masiva Moderadamente Fracturada Muy Fracturada
Desprendimiento de
bloques desde la superficie
Cada de bloques o cuasRespuesta lineal elstica
Falla frgil adyacente al
borde de la excavacin
(astillamiento)
Falla frgil localizada
de la roca intacta y
movimiento de bloques
Falla frgil localizada de
la roca intacta y
desprendimientos
Falla frgil en la periferia de
la excavacin
(estallido de roca)
Falla frgil en la periferia de
la excavacin y movimiento
de bloques
Fluencia y expansin en
roca
(RMR > 75) (50 < RMR < 75) (RMR < 50)
Zona Frgil
Estallido de Roca
Falla frgil en la periferia de
la excavacin
(estallido de roca)
Zona Frgil
Masiva
(RMR > 75)
Esfu
erz
o in s
itu A
lto
(s / s
> 0
.4)
1c
Inestabilidad en tneles y fracturas frgiles como funcin de la
clasificacin del macizo rocoso (RMR) y el radio entre 1/c(Martin et
al. 1999; modified from Hoek et al. 1995)
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OBRAS DE LA CONCESIN
TIERRASIRRIGABLES
Chiclayo
Lambayeque
Motupe
Olmos
PresaLimn
Ro
Hu
an
ca
ba
mb
a
Ca
rrete
ra P
an
am
eric
an
a
TnelTrasandino
Ro Olmos
6 00
MAPA DE UBICACIN DE LAS OBRAS
80 00
Estallido de Roca (Rockburst)
Proyecto Olmos, Per
El Proyecto Especial de Irrigacin eHidroenergtico de Olmos,
ubicado en la reginLambayeque en Per, consiste en el trasvase delas
aguas del ro Huancabamba de la vertientedel Atlntico a la vertiente
del Pacfico a travsde un tnel trasandino de 20 Km para
suaprovechamiento en la irrigacin de tierras y lageneracin
hidroenergtica.
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Reservorio44 mmc
Presa LimnAltura 43 m
Cobertura> 2 km
Estallido de Roca
Tnel Olmos, Per
Longitud 20 Km
Cobertura >2 Km
Litologa predominante:
Lavas de Toba, brecha conToba de composicinDactica, Andestica
yDacita Lipartica
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Proyecto Olmos, Per
Presa Limn de 43m de altura, cuyo objetivo es crear un embalse
para regular los caudales estacionales del ro Huancabamba y derivar
luego las aguas a travs del tnel trasandino, garantizando el
suministro de agua para los usuarios de la tierras.
Estallido de Roca
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Estallido de Roca (Rockburst)
Longitud 320 m
Peso 1075 ton.
Avance Boring Stroke) 1,8 m
Velocidad Variable 0 - 10 rpm
Potencia (7 x 315 Kw) 2205 kw
Fuerza de Penetracin 10270 kN
Torque Mximo 2800 knm
Dimetro Cabezal TBM 5,33 m
Proyecto Olmos, Per
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Estallido de Roca (Rockburst)
Proyecto Olmos, Per
Movilizacin de la TBM al frente deexcavacin, desde el portal
desalida quebrada Las Lajas.
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Estallido de Roca (Rockburst) Proyecto Olmos, Per
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Estallido de Roca (Rockburst)
Proyecto Olmos, Per
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Seccin del tnel donde se aprecia la roca intacta, cobertura 900
m Seccin del tnel donde se empieza a apreciar la roca en fragmentos
por el estallido propio de la roca
Estallido de Roca (Rockburst) Proyecto Olmos, Per
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Bveda del tnel.Cobertura 1500 m
Estallido de Roca (Rockburst)
Proyecto Olmos, Per
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Estallido de Roca (Rockburst)
Proyecto Olmos, Per
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Estallido de Roca (Rockburst)
Proyecto Olmos, Per
Estallidos de roca que sepresentaban sobre la TBM.Eventos con
este ocasionaronparalizaciones eventuales de lostrabajos.
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Estallido de Roca (Rockburst)
Proyecto Olmos, Per
Efectos de los estallidos de roca,propagacin de los daos en
elfrente de excavacin.
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Estallido de Roca (Rockburst)
Proyecto Olmos, Per
Visita al frente de excavacin deltnel, TBM, Noviembre 2009.
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Masiva Moderadamente Fracturada Muy Fracturada
Desprendimiento de
bloques desde la superficie
Cada de bloques o cuasRespuesta lineal elstica
Falla frgil adyacente al
borde de la excavacin
(astillamiento)
Falla frgil localizada
de la roca intacta y
movimiento de bloques
Falla frgil localizada de
la roca intacta y
desprendimientos
Falla frgil en la periferia de
la excavacin
(estallido de roca)
Falla frgil en la periferia de
la excavacin y movimiento
de bloques
Fluencia y expansin en
roca
(RMR > 75) (50 < RMR < 75) (RMR < 50)
Zona Frgil
Esfu
erz
o in
situ A
lto
(s / s
> 0
.4)
1c
Muy Fracturada
(RMR < 50)
Fluencia y expansin en
roca
Fluencia (Squeezing)
Inestabilidad en tneles y fracturas frgiles como funcin de la
clasificacin del macizo rocoso (RMR) y el radio entre 1/c(Martin et
al. 1999; modified from Hoek et al. 1995)
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33
Fluencia
Proyecto Yacamb,Venezuela
Tnel de trasvase dedesde la cuenca delro Orinoco a lacuenca del
Caribe.
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CUENCA
RIO ORINOCO
CUENCA
MAR CARIBE
Agua para consumo urbano
Barquisimeto
Aduccin
Control de
inundaciones
Falla del
Ri Turbio
Tnel de trasvase
Riego directoRiego por pozos
profundos
Percolacin y
restitucin de
acuferos
Embalse de Yacamb
Sitio de
presa
Ventana inclinada
Valle de QuborFalla de Bocon
Fluencia
Proyecto Yacamb,Venezuela
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Filitas grafitosas
Fluencia (Squeezing) Proyecto Yacamb, Venezuela
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August 7, 2014
Fluencia (Squeezing) Proyecto Yacamb, Venezuela
Salcedo, 1983
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Ao 1987Sobrecarga = 425 m Ao 1979
Fluencia (Squeezing)
Proyecto Yacamb, Venezuela
Deformaciones en la seccintransversal del tnel Yacamben filitas
grafitosas
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Fluencia (Squeezing)
Proyecto Yacamb, Venezuela
Criterio para estimacin de FluenciaHoek y Marinos, 2000
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Km 12+800, Ao 2003, Cobertura 900 mFluencia (Squeezing)
Proyecto Yacamb, Venezuela
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Km 2+100, Ao 2007, Cobertura 530 m, GSI = 31
Fluencia (Squeezing)
Proyecto Yacamb, Venezuela
Daos en solera y bveda
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Fluencia Plstica (Squeezing)Proyecto Yacamb, Venezuela
Marcos circulares de acero con dos juntasdeslizantes para
controlar las deformacionesimpuestas por el terreno.
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Km 12+800, Ao 2004, cobertura 900 m
Fluencia Plstica (Squeezing)
Proyecto Yacamb, Venezuela
Avance de la construccin de marcoscon juntas deslizante en
tramos deltnel daados por fluencia.
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Km 2+100, Ao 2007, Cobertura 530 m, GSI = 31
Fluencia Plstica (Squeezing)
Proyecto Yacamb, Venezuela
Colapso de tnel en la parte posterior yen la parte delantera se
observa laseccin reparada en el tnel.
La deformacin del tnel alcanz eneste tramo valores hasta de
1m.
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Fluencia Plstica (Squeezing)
Proyecto Yacamb, Venezuela
Una vez se cierra la abertura debido ala deformacin del tnel,
sta se llenacon shotcrete y se aplica una capaadicional de concreto
reforzado.
Es importante resaltar que es necesarioque las juntas estn
cerradascompletamente o que la deformacinse estabilcese antes de la
instalacincompleta del revestimiento.
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Fluencia Plstica (Squeezing)
Proyecto Yacamb, Venezuela
El uso de juntas deslizantes permiti altnel deformarse de manera
segura.
La instalacin de un segundorevestimiento de espesor
apropiado,resulta en un revestimiento final desuficiente capacidad
para soportar lascondiciones de carga a corto y largoplazo.
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En la siguiente direccin podrn descargar sta conferencia y otros
artculos de inters:
www.aguasarriba.com/ceic
TNELES EN DIFCILES CONDICIONES GEOTCNICAS
Ing. Alejandro Muguerza
[email protected]
