modelm caverna tunel chile - argentina
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5/16/2018 Modelm Caverna Tunel Chile - Argentina - slidepdf.com
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F-ACO-PRE-001
MODELAMIENTO CON ELEMENTOS FINITOS(Phases 2 v8), PARA DIMENSIONAR CAVERNAS
DE 22m x 22m EN EL TUNEL BINACIONAL CHILE –
ARGENTINA.
CIA MINERA NEVEDA SPA - CHILE
Ing. Roberto Meza Salcedo
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F-ACO-PRE-001
Planta General del Proyecto
CHILE
PASCUA
ESPERANZA
ARGENTINA
LAMA
MORRO
Crusher
ConveyorPortal
TruckShop
ESPERANZA
TORO 1
ICE
TORO 2
5148
5020
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F-ACO-PRE-001
End Year 23 (LOM)
CHILE
PASCUA
PIT
ESPERANZA
PIT
ARGENTINA
LAMA
MORRO
PIT Crusher
ConveyorPortal
TruckShop
ICE
NEVADA
DUMP
MORRO
DUMP
4800
4750
4748
4460
4780
4940
4655
4540
4460
4540
4732
4668
ESPERANZA
TORO 1
TORO 2
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F-ACO-PRE-001
Condiciones climáticas del Proyecto
°T en inviernos -30°
°T en Primavera 38°
Nieve acumulado de 3 mt – 6mt
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F-ACO-PRE-001
Sistema de transporte de mineral
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F-ACO-PRE-001
Sistema de transporte de mineral
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Condición actual Chancador
6 m
10 m
8 m
Espacio de 6 m para móviles
Grietas a lo largo del borde del acceso sur a banqueta 4770chancador que impiden el acceso seguro a realizar limpieza.
Bloques colgados en sectores cercanos a las tronaduras delcamino pionero tramo E-X
Pretil de seguridad instalado a una distancia máxima de 8 m dela pata del talud.
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Análisis de caída de rocas
Bloque a máximaaltura de caída
Rock Fall de bloque 20 ton con pretil de contención de 6 m de altura en base dechancador
Rock Fall de bloque 20 ton con pretil de contención de 6 m de altura en base dechancador y pretiil de 3 m de altura en banco 4770
110 m de proyección
80 m de proyección
80 m de proyección
Rock Fall de bloque 20 ton con pretil de contención de 10 m de altura en base dechancador con inclinación hacia la pata del talud y pretil de 3 m de altura en banco4770
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Chancador
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Chancador
AS-BUILT:
Caracterización geotécnica y geológica. Caracterización estructural y proyección de cuñas en lachancadora
Análisis de estabilidad de la pared del chancador
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Portal túnel LAMA - Argentina
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Portal túnel PASCUA - Chile
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Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22mx22mm
MULTIPOINTBOREHOLEEXTENSOMETER (SEE DETAIL)
TYPICALEXTENSOMETER
AND COVERGENCESTATION B
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CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA – GEOTÉCNICA DE LASCAVERNAS
Las obras de los Chancadores Primarios y de losaccesos a las Cavernas de Traspaso, además de losPiques de emplazamiento de ambos Chancadores, elPique de Servicio y las Cavernas de Traspaso, seránexcavadas en los siguientes tipos de rocas:
Tobas de lapilli de composición dacítico-riolítica, de
regular a localmente buena calidad geotécnica; yaisladamente, brechas hidrotermales tobáceas, deregular a localmente mala calidad geotécnica.
Granitos de grano medio a grueso, en general duros amuy duros, densos y débilmente fracturados, de buenacalidad geotécnica; estos se presentan másdeteriorados cuando están afectados por una marcadameteorización y/o alteración hidrotermal argílica; y
Adicionalmente, también se excavarán rocas dioríticasde grano más fino y colores más oscuros, duras, densasde moderado a débil fracturamiento, también de buenacalidad geotécnica, pero sólo regular a mala calidageotécnica, cuando están afectadas por fallas y/ofuerte alteración hidrotermal argílica.
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22mx22mm
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F-ACO-PRE-001
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22mx22mm
Probabilidad de cuñas en la caverna:
Existe un sistema sub horizontal, parcialmente asociadoa la estratificación de las tobas, de orientaciónN30°E/43°ONO, los que facilitarán la generación de cuñasen estos túneles y cavernas.
La estratificación de las tobas tiene una orientaciónN44°O/54°NO. Esta estratificación no aparece tanclaramente representada por marcadas concentracionesde polos en los estereogramas de distribución de polos,pero se aprecia claramente de los mapeos superficiales y
del registro del sondaje GTDH05-01. Es necesariodestacar además, que aquellos sondajes de orientaciónsimilar y 60° de inclinación hacia en NO, impidenprácticamente la observación y medición de laestratificación de estas tobas.
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F-ACO-PRE-001
PARÁMETROS GEOMECÁNICOS PARA EL MODELAMIENTO:
Granito: density = 2550 kg/m3
bulk modulus, K = 16.327 GPa (based on E=24.5 GPa, n=0.25)
shear modulus, G = 9.796 GPa (based E=24.5 GPa, n=0.25)
a = 0.501, s = 0.0622, mb = 13.513, sci = 75.0 MPa
s3cv = 15.0 MPa (constant volume, or zero dilation confinement)*
Tobas:
density = 2500 kg/m3
bulk modulus, K = 8.087 GPa (based on E=12.13 GPa, n=0.25)
shear modulus, G = 4.852 GPa (based on E=12.13 GPa, n=0.25)
a = 0.502, s = 0.0205, mb = 4.298, sci = 50.0 MPa
s3cv = 10.0 MPa (constant volume, or zero dilation confinement)*
Shotcrete:
f′c = 35 MPa
Ec = 5000 × √ f′c = 29600 MPa
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
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F-ACO-PRE-001
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
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F-ACO-PRE-001
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
2 2
2 7
5
1 2 4 6 810
35 7
11 139
12
1 1
15
14
17
16
19
18
21
20
23
22
25
24
27
26
29
28
31
30
33
32
35
34
PERNOS CABLECABLES D = 15.2 mm, L= 9.0mt
PRIMER ESTACIÓN DE MONITOREO
SEGUNDA ESTACIÓN DE MONITOREO
TERCERA ESTACIÓN DE MONITOREO
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F-ACO-PRE-001
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
Sometido al modelamiento porelementos finitos con el software
Phases 7, se obtiene lasdeformaciones máximas:
Sección 1 = 5.23 cm
Sección 2 = 6.70 cm
Sección 3 = 7.93 cm
Sección 4 = 11.12 cm
En la caverna II tendríamos esfuerzomáximos de la periferia techo de 26.775 Mpa , lo cual haciendo una relación con laresistencia a la compresión de la rocaintacta de 100Mpa se tendría 0.27 , valorque se considera que las fallas por tensiónsería en las partes planas del túnel (techo yhastiales).
Si la resistencia a la compresión simple de laroca intacta sea 70Mpa, estaríamos en unarelación mayor a 0.30 , lo cual indica unafalla potencial por mayor tensión en laspartes planas del túnel (Techo, hastiales ypiso). Por lo tanto ,
Modelamiento sin sostenimiento:
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Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
Modelamiento con sostenimiento (Pernos de 3mt, Shotcrete de 7.50cm de 30-40Mpa deresistencia, Cables de 9mt lisos sin pre tensado):
Modelamiento con el sostenimientoactual - pasivos en caso de loscables lisos se obtiene lasdeformaciones máximas:
Sección 1 = 4.22 cm
Sección 2 = 4.68 cm
Sección 3 = 5.92 cm Sección 4 = 7.11 cm
Comparando los resultados bajalas deformaciones de maneraregular, lo que significaría que parauna sección de 22.0mt x 22.0mt
las deformaciones logradas coneste tipo de sostenimiento seríanmenores a 10 cm” .
Sin embargo por seguridad se debe considerar menor a 7 cm la deformaciones máximas,
para lograr es necesario
instalación de cables pre tensados .
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F-ACO-PRE-001
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
Modelamiento con sostenimiento (Pernos de 4mt, Shotcrete de 10cm de 40-45Mpa deresistencia, Cables de 11mt lisos con pre tensado de 12 toneladas):
Modelamiento con el sostenimiento Activo propuesto (Pernos de 4mt,Shotcrete de 10.0cm de 40-45Mpade resistencia, Cables de 11mt con12 toneladas de pre tensado)activos en caso de los cables:
Sección 1 = 4.21 cm
Sección 2 = 4.44 cm
Sección 3 = 5.65 cm
Sección 4 = 6.84 cm
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F-ACO-PRE-001J.L.C.
S.C. S.C.06-2074C
DECEMBER-2007
VIEW OF INFRASTRUCTURE LOOKING NW
VIEW OF INFRASTRUCTURE LOOKING NEEAST SHAFT
WEST SHAFT
ACCESS SHAFT
CRUSHER
EAST PIT
WEST PIT
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
d l i h 2 8 C
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F-ACO-PRE-001DECEMBER-2007 J.L.C.
S.C. S.C.06-2074C
TUFF
HYDROTHERMAL BRECCIA
GRANITE
NEVADA FAULT
CALAVERA FAULT
STAGE 1
STAGE 2 STAGE 3 STAGE 4
STAGE 5 STAGE 6 STAGE 7
EXCAVATION OF THE PITS IN 2.4 m BENCHES
4 m BOLTS AT 1.2m VERTICAL SPACING AND
2.4m HORIZONTAL SPACING (2 ROWSSTAGGERED)
EXCAVATION OF THE
EAST SHAFT IN 2.4 mROUNDS
4 m BOLTS AT 1.2mVERTICAL SPACINGAND 1.5m HORIZONTALSPACING (2 ROWSSTAGGERED) IN TUFF(24 BOLTS) AND 2.0mHORIZONTAL SPACING(STAGGERED) INGRANITE (18 BOLTS)
150mm SHOTCRETE
EXCAVATION OF THETOP OF CRUSHERSTATION IN 6 m ROUNDS(2 HEADINGS)
5 m BOLTS AT 2.0mSPACING BOTH WAYS(STAGGERED)
200mm SHOTCRETE
EXCAVATION OF THEWEST SHAFT IN 2.4 mROUNDS
4 m BOLTS AT 1.2mVERTICAL SPACING
AND 1.5mHORIZONTAL SPACING(STAGGERED) INHYDROTHERMALBRECCIA (24 BOLTS)AND 2.0m HORIZONTALSPACING(STAGGERED) INGRANITE (18 BOLTS)
150mm SHOTCRETE
EXCAVATION OF THEMIDDLE BENCH OF
CRUSHER STATION IN 6 mROUNDS (2 HEADINGS)
5 m BOLTS AT 2.0mSPACING BOTH WAYS(STAGGERED)
200mm SHOTCRETE
EXCAVATION OF THELOWER BENCH OF
CRUSHER STATION IN 6 mROUNDS (2 HEADINGS)
5 m BOLTS AT 2.0mSPACING BOTH WAYS(STAGGERED)
200mm SHOTCRETE
EXCAVATION OF THECONNECTION TO THECONVEYOR TUNNEL
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
M d l i Ph 2 8 C
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F-ACO-PRE-001DECEMBER-2007 J.L.C.
S.C. S.C.06-2074C
sxx CONTOURS (HORIZONTAL – E-W)
syy CONTOURS (HORIZONTAL – N-S)
szz CONTOURS (VERTICAL)
(Pa)
(Pa)
NOTE:
Compressive Stress is Negative
Tensile Stress is Positive
(e.g., -1×106 = 1 MPa compression)
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
M d l i t Ph 2 8 C
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F-ACO-PRE-001DECEMBER-2007 J.L.C.
S.C. S.C.06-2074C
smajor CONTOURS AND BOLT LOADS (Looking West)
SECTION THROUGH EAST SHAFT
COMMENTS:
Max Stress = 10 MPa
Max Bolt Load = 0.37 tonnes
Max Displacement ~ 3.5 mm
NO PLASTIC FAILURE
NO OVERSTRESSING PROBLEMSTABILITY CONTROLLED BY STRUCTURE
DISPLACEMENT CONTOURS (Looking West)
SECTION THROUGH EAST SHAFT
(
m)
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
M d l i t Ph 2 8 C
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F-ACO-PRE-001
TUFF
HYDROTHERMAL BRECCIA
GRANITE
COMMENTS:
Max Shotcrete Stress = 6 MPa
Max Bolt Load = 0.75tonnes
NO FAILURE OF SHOTCRETESHOTCRETE MAXIMUM STRESS CONTOURS
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
M d l i t Ph 2 8 C
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F-ACO-PRE-001
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
M d l i t Ph 2 8 C
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F-ACO-PRE-001
Modelamiento con Phases 2 v8, Cavernas22m x 22mm
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F-ACO-PRE-001
Cavernas
DEFORMACIONES MÁXIMA PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2
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F-ACO-PRE-001
DEFORMACIONES MÁXIMA PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2 – TÚNEL CONVEYOR PASCUA LAMA
DEFORMACIONES MÁXIMA PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2
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DEFORMACIONES MÁXIMA PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2 – TÚNEL CONVEYOR PASCUA LAMA
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F-ACO-PRE-001
ESTIMACIONES DE DEFORMACIÓN PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2
DEFORMACIÓN ELÁSTICA :Condición estable de la caverna
Sin ningún tipo de acción desostenimiento.
DEFORMACIÓN PLÁSTICA :Condición estable de la caverna,pero con acción de sostenimiento
(Pernos + shotcrete + cables pretensados).
ROTURA:Condición inestable y colapso de lacaverna.
DEFORMACIÓN ACEPTABLE EN LAS CAVERNAS – MEDICIÓN DE CONVERGENCIALas deformaciones máximas medidas con los extensómetros instaladas en la caverna no deben exceder este límite de deformación plática.
- Deformación plástica baja (estable).
- Deformación plástica media (alerta, mayor monitoreo a menor frecuencia).
- Deformación plástica alta (acción inmediata)
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F-ACO-PRE-001
ESTIMACIONES DE DEFORMACIÓN PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2
Deformación total en eltúnel
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F-ACO-PRE-001
ESTIMACIONES DE DEFORMACIÓN PARA LAS CAVERNAS 1 Y 2
Por lo modelos anteriormente mencionados se tiene los resultados de deformaciones alrededor de las cavernaspara diferentes tipos de rocas, que finalmente se pueden trabajar y poder comparar con los monitoreos deconvergencia.
1.- ROCA GRANÏTICA 2- ROCA TOBAS Y TUFFOCoeficiente de poisson 0.25 Coeficiente de poisson 0.25
Módulo de elasticidad 24.5 Gpa Módulo de elasticidad 19.2 Gpa
Radio de la caverna 10 m Radio de la caverna 10 m
Presión inicial por carga litostática 25.5 Mpa Presión inicial por carga litostática 25 Mpa
Densidad de la roca 2.55 gr/cc Densidad de la roca 2.5 gr/cc
Profundidad del túnel 100 mt Profundidad del túnel 100 mt
U e = 0.0013 m U e = 0.0016 m
U p = 0.0130 m U p = 0.0130 m
X = 9.9922 X = 7.9872
U d = 0.007325 m U d = 0.007775 m
3.- TABLA DE DEFORMACIONES MÁXIMAS PARA LA CAVERNA
(mm)
4.00
7.00
9.00
Deformación elástica final, con
deformación plástica inicial. (Estable)
Deformación plástica media, con
probabilidad de rotura. (Inestable)
Rotura, por superar la resistencia
máxima de la roca. (Colapso)
CONDICIÓN DE ESTABILIDAD
DE LAS CAVERNAS
DEFORMACIÓN
(m)
0.04
0.07
0.09
CONDICIÓN - ESTBAILIDAD
ε r < 0.5%
0.5% < ε r < 1.0%
ε r > 1.0%
RADIO CAVERNA
10
10
10
(m)
La tabla de deformación puede ser ajustada a medida se va realizando los monitoreos y capacidad de respuestade la roca , luego realizar ábacos de regresión inversa y predecir con mas certeza las deformaciones máximas.
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F-ACO-PRE-001
LECTURA DE CONVERGENCIAS EN LAS CAVERNAS 1 Y 2
DEFORMACIÓN MÁXIMA: AL 10-DIC-11
-10.00
-9.00
-8.00
-7.00
-6.00
-5.00
-4.00
-3.00
-2.00
-1.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
2 4 / 1 0 / 2 0 1 1
0 3 / 1 1 / 2 0 1 1
1 3 / 1 1 / 2 0 1 1
2 3 / 1 1 / 2 0 1 1
0 3 / 1 2 / 2 0 1 1
1 3 / 1 2 / 2 0 1 1
2 3 / 1 2 / 2 0 1 1
D e f o r m a c i ó n ( m m )
Fecha
Deformaciones ExtensómetroCAV N°1-TE-01
1/2
1
3
5
10
15
20
La deformaciónmáxima que se tuvo a
los 20mt del techo dela caverna 1 fue de1.45mm . Sin embargoen la segunda lecturaal 05/12/ seestabiliza volviendo anivel de equilibrio
Estas deformaciones antes de la sección completa de la caverna,da indicios que hay reacomodo constante de los esfuerzos.
El sostenimiento concables lock debe ser100% garantizado en lacaverna 2 para controlarestas deformaciones.
A t l d l tú l L
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F-ACO-PRE-001
Avance actual del túnel Lama
Nivel freático con respecto al túnel LAMA
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F-ACO-PRE-001
Nivel freático con respecto al túnel LAMA
(?) FALLA
30 0
(?) FALLA
*.- Los 300mt del túnel de Lama estará 10mt por debajo de la napa freática, lo que significa unapresión efectiva de 10 ton/m2 = 1Kg/cm2 = 1Bar.
*.- Este valor hace disminuir el Q de barton, ya que el factor de reducción por la presencia de agua Jw= 0.66.
Ni l f áti t l tú l LAMA
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F-ACO-PRE-001
Nivel freático con respecto al túnel LAMA
*.- Desde los 300mt hasta los 1030mt (730mt siguientes) el túnel de Lama estará 30mt por debajode la napa freática, lo que significa una presión efectiva de 30 ton/m2 = 3Kg/cm2 = 3Bar.
*.- Este valor hace disminuir el Q de barton, ya que el factor de reducción por la presencia de agua
Jw = 0.50.
(?)
(?) FALLA
(?)
7 30 ,8 2
2 8
, 0 4
Ni l f áti t l tú l LAMA
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F-ACO-PRE-001
Nivel freático con respecto al túnel LAMA
18 9 ,8 3
*.- Desde los 1030mt hasta los 1220mt (190mt siguientes) el túnel de Lama estará 10mt por debajode la napa freática, lo que significa una presión efectiva de 10 ton/m2 = 1Kg/cm2 = 1Bar.
*.- Este valor hace disminuir el Q de barton, ya que el factor de reducción por la presencia de agua Jw= 0.66.
I t d l i d LAMA
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F-ACO-PRE-001
Impacto de las presiones de agua en LAMA
*.- Por lo tanto el impacto mayor por presiones de agua sería desde 300mt hasta los 1030mt (medido desde elportal Lama). Pero que no requiere de mayores controles ya que el valor de “Q” sería alterado pero dentro delrango de roca Tipo B y B-. Por lo mismo será suficiente los taladros cortos de drenaje (Barbacana entubadas) para
disipar la presión efectiva.
RQD Jr Jw
Jn Ja SRF
Valores para Roca tipo B y B- son:
Jr = 1.5
Ja = 4.0
Jn = 12
RQD = 30
SRF = 2.5
i).- Si la Presión de agua sea 1Kg/cm2 , Jw = 0.66
Q = 0.25 ; Este valor representa a una roca tipo B
i).- Si la Presión de agua sea 3Kg/cm2 , Jw = 0.50
Q = 0.19 ; Este valor representa a una roca tipo B-
Por tanto la variación del valor "Q", es dentro del rango del tipo de roca B y B-
Q = x x
*.- Con sostenimiento adecuado: pernos totalmente consolidado, shotcrete con resistencia compresiva de 40Mpa ybuena adherencia entre concreto – roca, con fibras de 1000J de energía de absorción y Espesor mínimo de 7.5cm
para roca tipo B y 10cm para tipo B-. Se puede lograr controlar la estabilidad del túnel.
DISTRIBUCIÓN DE SOSTENIMIENTO Y CABLES
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F-ACO-PRE-001
(1ra PARADA)
(2da PARADA)
1. 5 0 m
t
1. 5 0 m
t
1. 5 0 m
t
1. 5 0
m t
PRE TENSADO DE CABLES A 15 TONPara lograr como soporte activo a través de todo
su longitud
E m p u j a r t o d
o e l
c a b l e
01 02 03
T e n s a r a 1 5
T o n
I n y e c t a r e
l
m o r t e r o
DISTRIBUCIÓN DE SOSTENIMIENTO Y CABLES
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MODELAMIENTO CON ELEMENTOS FINITOS
(Phases 2 v8), PARA DIMENSIONAR CAVERNASDE 22m x 22m EN EL TUNEL BINACIONAL CHILE –
ARGENTINA.
CIA MINERA NEVEDA SPA –
CHILE
GRACIAS