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GEOTECNIA DE TÚNELES 2GEOTECNIA DE TÚNELES 2GEOTECNIA DE TÚNELES 2GEOTECNIA DE TÚNELES 2GEOTECNIA DE TÚNELES 2GEOTECNIA DE TÚNELES 2GEOTECNIA DE TÚNELES 2GEOTECNIA DE TÚNELES 2

Politécnico Colombiano Jaime Isaza CadavidFacultadde IngenieríasDiseñoGeotécnicode Túneles

Resistencia de la Matriz Rocosa: Además de influir de manera significativa en el método de excavación, la resistencia de la matriz rocosa incide en la estabilidad de la misma.

Con el propósito de evaluar esta situación, se ha definido el factor de competencia (Fc), el cual diferencia tres condiciones de estabilidad:

Fc = σci

σvDonde:

σci: Resistencia a la compresión uniaxial de la matriz rocosa.

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Fc > 10: Excavación Estable2<Fc<10: La estabilidad está condicionada por el tiempo y las propiedades de la roca: posible deformación elástica, plástica y rotura frágil con riesgo de explosión de roca.Fc<2: La excavación puede ser inestable al sobrepasar las tensiones la resistencia de la matriz rocosa.

σci: Resistencia a la compresión uniaxial de la matriz rocosa.

σv: Esfuerzo máximo vertical

CRITERIOS DE EXCAVABILIDAD

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Excavabilidad en función de la Resistencia de la Matriz Rocosa: De acuerdo conFranklin, 1974, se puede diferenciar la excavación por voladura de la excavaciónpor medios mécanicos, a partir de la resistencia y el espaciado de lasdiscontinuidades.

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Excavabilidad en Función de la Resistencia de la Matriz Rocosa: De formaaproximada puede estimarse la rozabilidad (facilidad para excavar un túnel conrozadoras) en función de la resistencia a la compresión simple y a la tracción de lamatriz rocosa:

Rocas fácilmente Rozables: σt/σc < 0.1

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Rocas difícilmente Rozables: σt/σc > 0.1

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MÉTODOS DE EXCAVACIÓN

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Los métodos de excavación más utilizados para la construcción túneles enroca son la perforación y voladura y la excavación mecanizada:

Método de Perforación y Voladura: Es el método más utilizado, aplicable enrocas de alta resistencia, con velocidad sísmica del orden de Vp> 2000 a2500 m/s, según las condiciones del macizo ó cuando las rocas sean muyabrasivas.

El proceso consiste en efectuar barrenados en el frente de la excavación,cargarlos con explosivos y hacerlos detonar de manera controlada. Laperforación se efectúa con Jumbos ó carros perforadores.

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perforación se efectúa con Jumbos ó carros perforadores.

Uno de los objetivos primordiales en una buena voladura es evitar undeterioro excesivo en la roca circundante a la excavación, lo que podríagenerar sobreexcavaciones y caída de bloques con problemas deinestabilidad adicionales.

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Excavación Mecánizada: En este método el arranque se efectúapor medios mecánicos mediante rozadoras ó máquinas tuneladoras,además de otro tipo de máquinas de ataque puntual.

Rozadoras: máquinas de ataque puntual dotadas de un brazo quepuede recorrer el frente de excavación, y en cuyo extremo se aloja uncabezal rotatorio provisto de herramientas de corte.

20 Mpa<σc<60MPa

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20 Mpa<σc<60MPa

Tuneladoras: Excavan una sección completa de forma circular mediante unacabeza giratoria dotada de discos ó picas de corte; admiten, en general, unaamplia gama de rocas, desde blandas, hasta de alta resistencia.

La Principal ventaja consiste en los altos rendimientos toda vez que operan en unproceso continuo mediante el cual excavan, sanean, sostienen y revisten el túnel.

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EXCAVACIÓN POR FASES

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Excavación a Sección Completa: como su nombre lo indica, serefiere a la excavación de la sección de diseño del túnel en un mismomomento; se aplica en condiciones favorables de estabilidad y resistenciadel macizo rocoso, además cuando la sección del túnel es pequeña.

Excavación por Fases: Se acostumbra efectuar un proceso deexcavación en varias fases cuando la sección del túnel es mayor a 40 m2,y la calidad y estabilidad del macizo son bajas.

Avance:

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Avance: corresponde a la primera fase de excavación.

Destroza: Corresponde a la fase siguiente y se puede desarrollar a suvez en una única fase ó en varias.

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GEOTECNIA DE PORTALES

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Los portales constituyen unas de las zonas más críticas de los túneles al estarsituadas, generalmente, en zonas de laderas y tener recubrimientos de pequeñoespesor, lo que implica unos mayores niveles de deformación por la redistribuciónde esfuerzos inducidos con la excavación.

La zona de portales corresponde a los tramos contiguos a la superficie y queconforman una franja de transición entre superficie y los primeros metros delinterior del túnel.

Los problemas geológico-geotécnicos a considerar en el estudio de portales sonlos siguiente:

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•Estabilidad natural: deslizamientos activos, antiguos ó potenciales.

•Inestabilidad Inducida: posibles condiciones de inestabilidad inducida por laexcavación de los taludes.

•Régimen hidrológico: condiciones predominantes de humedad, régimenhidrológico predominante: infiltración ó escorrentia.

Estudios específicos de estabilidad pormétodos de equilibrio límite y diseño desoluciones de estabilizacióngeotécnica.

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SECTORIZACIÓN GEOTÉCNICA

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La sectorización geotécnica consiste en la identificación, caracterización ydelimitación de tramos con propiedades geomecánicas diferenciales, las cualesimplicaran un comportamiento mecánico e hidraúlico diferente del macizo rocoso.

En este orden de ideas, un proceso de sectorización geotécnica posibiltaraelementos técnicos de gran utilidad para la planificación y diseño de los procesosde excavación, sostenimiento, drenaje y revestimiento.

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SECTORIZACIÓN GEOTÉCNICA

FIN!!!!

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