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CURSO MASTER

TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS

PLANIFICACIÓN RECONOCIMIENTO EN SUELOS

Luis M Sopeña Mañas

Prof. Dr. Ingeniero de Caminos

ENERO 2015

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INDICE

IDEAS GENERALES BÁSICAS SOBRE LOS RECONOCIMIENTOS GEOTÉCNICOS

RECONOCIMIENTOS GEOTÉCNICOS EN OBRAS LINEALES: ANEJO Nº 6 “Geotecnia

del Corredor y Cimentación Estructuras , ANEJO Nº11 “Túneles”

EL CASO PARTICULAR DEL RECONOCIMIENTO GEOTÉCNICO EN TÚNELES:

Objetivos esenciales

Ideas generales sobre técnicas, distribución y planificación

Fases: I) Estudio Geológico-geotécnico previo

II) Proyecto Básico

III) Proyecto Constructivo

Ejemplos

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TÉCNICAS HABITUALES PARA EL RECONOCIMIENTO

GEOTÉCNICO

TRABAJOS/ENSAYOS DE CAMPO

CALICATAS

SONDEOS MECÁNICOS

PENETRÓMETROS DINÁMICOS (BORRO)

PENETRÓMETROS ESTÁTICOS: PIEZOCONO

ENSAYOS PRESIOMÉTRICOS

ENSAYOS DE MOLINETE

ESTACIONES GEOMECANICAS

ENSAYOS DE CORTE IN SITU

Resistencia: c - φ

ENSAYOS DE CARGA CON PLACA

Deformabilidad: E (+ resistencia)

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TÉCNICAS GEOFÍSICAS:SÍSMICA

ELÉCTRICA

GRAVIMETRÍA

DIAGRAFÍAS EN SONDEO

RAYOS gamma

RESISTIVIDAD

TEMPERATURA

ENSAYOS DE LABORATORIODENTIFICACIÓN

QUÍMICOS

EXPANSIVIDAD

RESISTENCIA

DEFORMABILIDAD

COMPACTABILIDAD

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RECONOCIMIENTOS GEOTÉCNICOS

(I) PROBLEMÁTICA INTRÍNSECA

REPRESENTATIVIDAD DE LOS ENSAYOS

ESCALA Volumen movilizado en el ensayo

Características de la estructura del medio

ESTÁTICO-DINÁMICO

VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN

MAGNITUD DE DEFORMACIONES

ESTADO TENSIONAL

GRADIENTES

UNI-BI-TRIDIMENSIONAL

TRACCIÓN-COMPRESIÓN

CONDICIONES DE CONTORNO

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RECONOCIMIENTOS GEOTÉCNICOS

(II) PROBLEMÁTICA EXTRÍNSECA

FALTA/DEFICIENTE ENCUADRE GEOLÓGICO

CORTO: PROFUNDIDAD INSUFICIENTE

ESCASO: N°DE PUNTOS INSUFICIENTE

TÉCNICAS INADECUADAS

REALIZACIÓN DEFICIENTE:

EQUIPO O TÉCNICAS INAPROPIADAS

FALTA SUPERVISIÓN TÉCNICA

PERSONAL POCO ESPECIALIZADO

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PLANIFICACIÓN DE LA CAMPAÑA DE

RECONOCIMIENTO

NO REGLAS FIJAS

NO PATRONES UNIFORMES

CUIDADO CON NORMATIVAS

FUNDAMENTAL: CRITERIO TÉCNICO

TIPO DE TERRENO: GEOLOGÍA/LITOLOGÍA/ESTRUCTURA

TIPO DE ESTUDIO

EDIFICACIÓN

OBRA CIVIL

OBRAS LINEALES

URBANIZACIÓN

PLANIFICACIÓN TERRITORIO

ANÁLISIS DE CADA CASO CONCRETO

TÉCNICOS EXPERIMENTADOS Y ESPECIALIZADOS

EMPRESAS DE CALIDAD

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OBRAS LINEALES (I)

TIPOS DE RECONOCIMIENTO Y ESTUDIO GEOTÉCNICO

ESTUDIO DE VIABILIDAD

PLANEAMIENTO 1/200.000

PREVIO 1/50.000-1/25.000

ESTUDIOS DE TRAZADO: ANTEPROYECTO

CORREDOR (500 m)

PROBLEMAS POTENCIALES:

INESTABILIDADES

SUBSIDENCIA

BAJA CAPACIDAD PORTANTE, ETC.

ESCALA CORREDOR 1/5.000-1/10.000

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OBRAS LINEALES (II)

TIPOS DE RECONOCIMIENTO ESTUDIO GEOTÉCNICO

PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN

INTENSIDAD MUY VARIABLE. MEDIA: 1 punto/0,1-1,0 km

OBRAS PARTICULARES:

ESTRUCTURAS 1/pila-estribo

DESMONTES 1/200-400 m.I.

TERRAPLENES 1/350-500 m.l.

TÚNELES 1/100-500 m.l.

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ÍNDICE TEMÁTICO GENERAL DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO

Obras Lineales

ANTECEDENTES Y OBJETO

PLANTEAMIENTO Y METODOLOGÍA

CAMPAÑA DE RECONOCIMIENTO REALIZADA

CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS DEL TRAZADO:

PLANTA GEOLÓGICA 1/5.000

PERFIL LITOLÓGICO LONGITUDINAL

ESCALA H: 1/2.000 1/5.000 ESCALA V: 1/200 1/500

CARACTERIZACIÓN Y PARÁMETROS DE UNIDADES GEOTÉCNICAS

ANÁLISIS Y BASES DE DISEÑO DE LAS OBRAS

ESTUDIO DE MATERIALES:UTILIZACIÓN, PRÉSTAMOS, ETC.

DESMONTES

TERRAPLENES

EXPLANADAS

CIMENTACIÓN OBRAS DE FÁBRICA

TÚNELES

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FASE 1ª ESTUDIO DEL CORREDOR

CARTOGRAFÍA DISPONIBLE

GEOLOGÍA HIDROGEOLOGIA MAPAS DE RIESGOS

PLANTA GEOLÓGICA (E = 1/5.000 ó 1/50.000)

TOPOGRAFÍA

ANÁLISIS DEL TRAZADO

Planta - Perfil

ENCAJE DE VOLÚMENES DE TIERRAS

ESTUDIO PREVIO DE MATERIALES Y CANTERAS

AFECCIONES

D.I.A.

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FASE 2ª GEOLOGIA-GEOTECNIA DE LA TRAZARECONOCIMIENTO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE DETALLE

Planta Perfiles Longitudinales - Transversales

TÉCNICAS UTILIZADAS

Levantamientos geológicos de campo

Estaciones geomecánicas

Sondeos

Ensayos in situ

Penetrómetros dinámicos – estáticos

Técnicas Geofísicas

Ensayos de Laboratorio

Estaciones geomecánicas

RESULTADOS

Cartografía geológica-geotécnica de la traza

Planta geológica (E = 1/1.000 - 1/4.000)

Planta geotécnica (E - 1/500 - 1/5.000)

Unidades geotécnicas y parámetros geomecánicos básicos

Niveles freáticos: estudio hidrogeológico

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FASE 3ª ESTUDIO/DISEÑO DE LAS UNIDADES DE OBRA

PRESTAMOS Y CANTERAS: MATERIALES EXPLANADAS

RELLENOS – DESMONTES - TÚNELES

OBRAS DE FABRICA

ASPECTOS ESPECIALES (subsidencias/afecciones, etc)

EXPLANADAS

Clasificación y tipo

Capas de coronación

Medidas especiales (estabilización, sustitución, etc)

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RELLENOS

(TERRAPLENES Y PEDRAPLENES)

PREPARACIÓN DEL CIMIENTO

Desbroce y limpieza Drenaje

Abancalamiento Refuerzo-mejora

MATERIALES

MAQUINARIA

SISTEMAS Y MEDIOS CONSTRUCTIVOS

Extensión-tongadas

Compactación

Humectación

ESTABILIDAD Y TALUDES CONTROLES

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DESMONTES

PERFILES GEOTECNICOS DE DETALLE

ESTABILIDAD

MEDIDAS DE CONTENCIÓN

DRENAJES

SISTEMA DE EXCAVACIÓN

. Mecánica

. Voladuras .

BERMAS CUNETAS, ETC.

EXPLANADA OBTENIDA

MEDIDAS COMPLEMENTARIAS

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TÚNELESPlanta y perfil geológico-geotécnico de detalle (1:200 – 1:500)

Secciones transversales geológico-geotécnicas (1:100 – 1:200)

Niveles de agua: hidrogeología

Incidencias especiales (fallas, materiales expansivos, solubles, etc.)

MÉTODOS CONSTRUCTIVOS

PROCEDIMIENTO Y TIPO DE EXCAVACIÓN

SOSTENIMIENTO

REVESTIMIENTO

MEDIDAS ESPECIALES

EMBOQUILLES

SECCIONES CONSTRUCTIVAS TIPO y TRAMIFICACIÓN

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CASO PARTICULAR DE LOS

TÚNELES

RESUMEN

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OBJETIVO:

PERFIL GEOTÉCNICO LONGITUDINAL

DEFINIR UNIDADES GEOTÉCNICAS PRESENTES

DETERMINAR NIVELES FREÁTICOS/PIEZOMÉTRICOS:

ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO

DETERMINAR ACCIDENTES GEOMECÁNICOS (fallas; etc.)

DEFINIR LA DISPOSICIÓN DE LAS UNIDADES EN EL

PERFIL LONGITUDINAL

DETERMINAR LOS VALORES DE LOS PARÁMETROS

GEOTÉCNCIOS DE LAS UNIDADES PRESENTES: resistencia,

deformabilidad, permeabilidad, características especiales

(expansivos, yesíferos,.)

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TÚNEL

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PLANIFICACIÓN DEL RECONOCIMIENTO

Y

ESTUDIO GEOTECNICO

EN

TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS

NÚMERO Y SITUACIÓN DE RECONOCIMIENTOS

TIPOLOGÍA Y METODOLOGÍA

SELECCIÓN DE DATOS BÁSICOS

BASES INTERPRETACIÓN Y CORRELACIÓN

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PLANIFICACIÓN CAMPAÑA

TIPO DE TÉCNICAS A UTILIZAR

SONDEOS MECÁNICOS: ensayos en su interior, toma de muestras

TÉCNICAS GEOFÍSICAS

DISTRIBUCIÓN DE PUNTOS A RECONOCER

PROFUNDIDAD A ALCANZAR

ENSAYOS DE LABORATORIO

ZONAS ESPECIALES

EMBOQUILLES

FALLAS

ETC.

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ZONA EN ALZADO A CARACTERIZAR

GEOTÉCNICAMENTE

ZONA ESPECIAL

EMBOQUILLE ZONA ESPECIAL

EMBOQUILLE

FRANJA Y ZONAS DEL TERRENO DE ESPECIAL

INTERÉS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO

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INTENSIDAD/TIPO/DISTRIBUCIÓNNO HAY REGLAS GENERALES

Túneles en general

1 sondeo (testigo continuo) cada 250-500 m.l.

Sondeos inclinados (15-20%)

Especial atención a boquillas (1 ó 2 sondeos como mínimo)

Aprovechar información: diagrafía y parámetros de perforación

(sondeo a destroza) (20%-50% de los sondeos)

Estaciones geomecánicas: de forma masiva, para definir geometría

de discontinuidades de modo suficientemente preciso

Nivel freático y piezometría: ensayos de permeabilidad en sondeo

(50% de los sondeos)

Ensayos en sondeo:

S.P.T. (en todos)

presiométricos (25-50%)

ensayos de hidrofracturación (tensiones geostáticas)

Túneles urbanos (afecciones edificación, servicios, etc.)

1 sondeo cada 100-200 m, como mínimo

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FASE (I): ESTUDIO GEOLÓGICO

OBJETIVOS

ESTRATIGRAFÍA Y ESTRUCTURA DEL MACIZO/TERRENO

LITOLOGIA

ACCIDENTES: FALLAS, MILONITOS, DIQUES, ETC.

FRACTURAS: FAMILIAS, DISTRIBUCIÓN, SEPARACIÓN,

ETC.

PROBLEMAS ESPECIALES: KARSTIFICACION, ETC.

ETAPAS

ESTUDIO BÁSICO

ESTUDIO DE DETALLE

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FASE (II): ESTUDIO GEOTÉCNICO BÁSICO

(Cartografía, Fotogeología, Bibliografía, Campo)

MAPA GEOLÓGICO DE LA TRAZA (banda ancho 500m)

(E = 1/25.000-1:5.000)

HISTORIA GEOLÓGICA DE LA ZONA

Tensiones residuales

Actividad tectónica reciente

Paleoclima

HIDROGEOLOGÍA

INVENTARIO OBRAS PRÓXIMAS

Mineras

Túneles

Subsidencias

Deslizamientos

PERFIL LITOLOGICO LONGITUDINAL (1:5.000)

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FASE (III): ESTUDIO GEOTÉCNICO CONSTRUCTIVOMEDIOS A UTILIZAR

Levantamientos geológicos de campo (proy. estereográfica, etc)

Calicatas y sondeos mecánicos

Diagrafías de sondeo

Geofísica de superficie (sísmica y eléctrica)

Ensayos (in situ y laboratorio)

OBJETIVOS

LITOLOGIA Y ESTRATIGRAFÍA DEL MACIZO

Planta (1:1.000-1:5.000) Perfil longitudinal (1:500)

HIDROGEOLOGÍA-NIVELES DE AGUA

ESTRUCTURA: direcciones y buzamientos discontinuidades

Fallas Pliegues Fracturas Diques

ZONIFICACION DEL TERRENO/MACIZO

DETERMINACIÓN DE INCIDENCIAS SIGNIFICATIVAS

CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DE LAS UNIDADES

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ALTERNATIVAS I (profunda) y II (elevada)

CALIZAS

CARSTIFICADAS

CALIZAS

ARENISCAS

ARCILLAS Y

MARGAS

MARGAS

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TÚNEL “URBANO”

CRUCE BAJO EL RIO GUADALQUIVIR

Túnel carretero de 3 carriles + arcenes y aceras

TRAMO EN MINATRAMI CIELO ABIERTO ENTRE PANTALLASCIELO ABIERTO ENTRE PANTALLAS

MARGAS AZULES

ALUVIAL

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