clase 14 geología tuneles

8/16/2019 Clase 14 Geología Tuneles

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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

FACULTAD INGENIERIA CIVIL

CURSO DE GEOLOGIA

Clase : Geología Túneles

Ing. Ernesto Antonio Villar Gallardo


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IntroducciónEl aprovechamiento del espacio

subterráneo constituye en laactualidad una de las alternativasmas idóneas para el desarrollo devías rápidas de comunicación. A

pesar de su mayor coste conrespecto a otras soluciones desuperficie, presenta cada vezmayores ventajas, tanto desde el

punto de vista medio ambiental comofuncional(acotamiento de distancias,seguridad, menor impacto ambiental,etc.).


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La mayoría de los Túneles se construyenpara salvar un obstáculo natural y permitir

el acceso a vías de comunicación paratransporte urbano (metros), transvases yconducciones; o para unir islas o estrechos

y para pasos fluviales, en cuyo caso eltrazado se efectúa bajo una lámina deagua. Las excavaciones subterráneasestán estrechamente relacionadas con la

energía y los recursos minerales(aprovechamientos hidroeléctricos,centrales, explotaciones mineras,

almacenamientos subterráneos, etc.)


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Dentro de la amplia variedad de usos del espacio subterráneo,gran parte de los túneles se excavan para infraestructuras del transporte, basándoseSu diseño en la seguridad y la economía.


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Los Túneles se caracterizan por sutrazado y sección, definidos porcriterios geométricos del gálibo,pendiente, radio de curvatura y otrasconsideraciones de proyecto. Bajo elpunto de vista de la ing. Geológica losdatos mas significativos son la

sección, perfil longitudinal, trazado,pendientes, situación de excavacionesadyacentes, boquillas y accesos

intermedios.


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Método clásico de Madrid

Ha sido el más utilizadopara la construcción de lostúneles hasta hoy. Estemétodo tiene la ventaja deestar muy comprobado enla práctica de la ingenieríacivil aunque surendimiento es pequeño.


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Nuevo Método Austriaco

Consiste en excavargrandes secciones detúneles, incluso lasección completa y

permitir que la propiaroca sana forme unanillo de descarga en elcontorno de laexcavación que reduzcalas presiones a

absorber por elrevestimiento del túnel.


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Método Alemán

Este método esempleado en túnelesde luces mayores de 8metros y para laconstrucción deestacionessubterráneas.


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METODOLOGIA DE TRABAJO

- Condiciones geológicas, geométricas ehidrogeológicas del trazado.

- Identificación de puntos singulares o zonas demayor complejidad geológica, hidrogeológica ogeotécnica.

- Clasificación y sectorización geomecánica,

propiedades y parámetros de diseño delmacizo rocoso.- Criterios geomecánicos para el calculo de

sostenimientos y métodos de excavación.- Emplazamiento, excavación y estabilización de

boquillas y accesos intermedios.- Recomendaciones para la excavación,sostenimientos y proceso constructivo del túnel.

- Tratamientos del terreno para la estabilización,refuerzo, drenaje o impermeabilización del

terreno.


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INFLUENCIA DE LAS CONDICIONESGEOLOGICAS

Al excavar un túnel se pueden encontrar tres tipos decondiciones naturales que dan lugar a la perdida de

resistencia del macizo y, por tanto, a problemas deestabilidad

- Orientación desfavorable de discontinuidades.

- Orientación desfavorable de las tensiones conrespecto al eje del túnel.

- Flujo de agua hacia el interior de la excavación afavor de fracturas, acuíferos o rocas carstificadas.


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El túnel se sostiene por

medio del recubrimientocon una capa dehormigón, que conformauna superficie firme paraapoyar la perforadora.

TRATAMIENTO DEREVESTIMIENTO

Bóveda Revestimientototal con hormigón


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PROBLEMAS EN LOSTÚNELES

En la construcción del túnelexiste el riesgo de que elagua inunde el interior,molestando el trabajo,provocandoderrumbamientos y

estropeando los equipos.Otro problema habitualproviene del polvo queproducen las explosiones.

Cables de alumbrado, telefónicos etc.

Salida de aireviciado

Entrada de airefresco

Canal de desagüe

Galerías demina

Canal deventilación

Túnel a través dela montaña

Túnel sumergidode secciones


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EXCAVACIÓN,VOLADURA Y SUJECIÓN

Un túnel se abreexcavando corredores en

la roca por medio detaladradoras de airecomprimido que semontan sobre vehículosmóviles. Luego, unas

cargas explotan en loshuecos y unas cintastransportadoras alejanlos fragmentos, mientrasse construyenrevestimientos dehormigón para sostenerel túnel. Otra máquina deperforación es el topo,con un cabezal giratoriocompuesto por varios

discos.

Grupo de airecomprimido

Barrenos

Desbaste Refuerzo con pernos Aplicaciónde hormigón


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CONSTRUCCIÓN POR SECCIONES

En el caso de lostúneles sumergidos, lostubos se montan portramos cortosdentro de una zanjaexcavada en el lecho

del río o en el fondo delmar. Cadauna de las seccionesse sumerge, se une ala parte anterior y sefija por medio

de unas paredesgruesas de hormigón.

Torre Pontones

Sección

Agua

Lecho del túnel

Torre

Capa de piedra y grava

Cuerpodel túnelBuzo


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MINERÍA Y TRANSPORTE

Los túneles se

empezaron a construir enlas minas y más tardepara simplificar el trazadode las carreteras y de lasvías del metro y delferrocarril. Con los

métodos tradicionalessólo se conseguíanperforaciones por partes,mientras que lossistemas modernosexcavan por completo

todas las dimensionesnecesarias para el túnel.

ORIENTACIÓN DEL TÚNEL

La excavación se emprende simultáneamente desde

los dos extremos del túnel, por lo que deben coincidiren su trayecto. Para conseguir guiar la ejecución seutilizan sistemas modernos como la guía láser otradicionales (mediante teodolitos, que midenángulos

horizontales y verticales).

1 2 Túnel


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Evaluación considerando las propiedades FísicoMecánicas de las Rocas.

Evaluación considerando las propiedades de laIngeniería Geológica.

Calificación mediante la aplicación de los sistemas deClasificación Geomecánica.

Determinación del diseño y tipo de sostenimiento.

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1.- Clasificación de Terzaghi2.- Clasificación de Rabcewicz3.- Clasificación de Protodyakonov4.- Clasificación de Stini y Lauffer5.- Clasificación de Deere

6.- Clasificación (RSR) de Wickman, Tiedemann y Skinner7.- Clasificación de Louis8.- Clasificación de la AFTES.9.- Clasificación Bieniawski (CSIR).10.- Clasificación de Barton (NGI).11.- Clasificación de Hoek y Brown.12.- Clasificación de Laubscher.13.- Clasificación Dudek y Galcznski.14.- Clasificación del N.A.T.M.15.- Clasificación GSI.


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Cuadros de Madera 2.4x2.4m Cuadros de madera 1.2x1.8m

Shotcrete más pernos Hy Shotcrete más Hy, hasta 17x 6m


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La incorporación del reforzamiento con fibras de aceroen el shotcrete, es un factor importante en el uso cadavez mayor de éste, desde que minimiza los procesos delabor en la instalación de malla.

Las pruebas y observaciones nos indican que elshotcrete proporciona un sostenimiento efectivo en laexplotación y desarrollos mineros; además, encondiciones de estallidos de rocas. Aunque estosresultados de estos estudios son aún limitados para

obtener conclusiones definitivas.

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Robot Lanzador de Shotcrete Camiones Hormigoneros 3m3

Jumbo Empernador Instalación pernos Hydrabolt 7`

Mecanización y Robotización del Sostenimiento


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1. Control de la perforación y voladura: Manejo adecuado de las mallasde perforación y uso de explosivos de baja potencia.

2. Desatado de Rocas: Se cuenta con un procedimiento muy estricto deldesatado de rocas (antes, durante y después de las operacionesunitarias, para esta se cuenta con el apoyo de scaler de hasta 7m dealcance).

3. Determinación del Span: Interpretar adecuadamente los períodos y/oespacios abiertos de tiempo de auto-soporte de la excavación deacuerdo a la calificación geomecánica.

4. Aplicación del Shotcrete: Lanzado vía húmeda/seca de 2” de espesory de acuerdo al diseño establecido.

5. Instalación de pernos de confinamiento: En función del diseño deempernado (espaciamiento 1.5 m), bajo un techo seguro.

6. Control del relleno detrítico e hidráulico : Relleno total del tajoexplotado sin dejar cara libre expuesta.

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PLASTIFICANTES SH-5 PARA MEZCLA VÍA HÚMEDA


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Materiales

Mezcla para ví a Seca

Mezcla para ví aHúmeda

Peso, kg/m3

Cemento Pórtland 1 390 380

Agregado (ACI 506.2 Gradación No. 2) 1650 1610

Agua (Litros) 180 185

Fibra de Acero para ví a seca 45/35 30-50 -----

Fibra de Acero para ví a húmeda 65/35 ----- 20-40

Aditivo super-plastificante de alto rango (Litros) ----- 2.25

Aditivo acelerante de fraguado (Galones) 2.5 a 3.5 2.5 a 3.5


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Consiste en pernos de anclaje de acerotubular que han sido comprimidos parareducir su diámetro y una bomba de agua aalta presión. Los pernos se introducen en

un barreno, expandiéndose mediante aguaa alta presión.

Durante el proceso de expansión el pernoHydrabolt comprimen el material que rodea

al barreno, adaptando su forma a lasirregularidades de las paredes del hueco entoda la longitud del perno.


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Colocación : excelente. Capacidad de diseño: 10 tn. Capacidad a la Compresión: 40 tn. Capacidad de Confinamiento: 300 Bar.

Diámetro Original: 41mm. Diámetro Perforación: 32 - 38mm. Diámetro Plegado: 29mm Presión inflado: 30 Mpa.

Garantía anclaje: muy buena. Eficacia: inmediata. Aplicaciones: roca y suelos.


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Rápido y fácil para instalar.

Amplio rango de expansión.

Presurización es hecha remotamente.

No es afectado por vibraciones de explosiones.

No requiere aplicación de resina y cemento.

Ninguna de las partes se pierde en el transporte.

Uso en rocas y suelos.

La carga se distribuye uniformemente a lo largo del

interior de hueco.

Proveen soporte inmediato.

Se puede re inflar.

Relativamente costoso

Se requiere de una bomba para la instalación.


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Instalación Mecanizada

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