Universidad Nacional del Altiplano FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS Carrera Profesional de Ingeniería de Minas
CURSO DE: “SOSTENIMIENTO EN MINERIA”
Puno - Perú
Diseño de soporte inicial
RESUMEN En una excavación de un túnel ocurre que a menudo el comportamiento de los macisos rocosos produce accidentes y debido a esto es que se hiso un estudio para poder conocer el comportamiento del maciso rocoso y poder evitar la caída de rocas , con un debido sostenimiento en el inicio de las labores y después de cada excavación , la geología estructural del maciso rocoso nos indicara el tipo de sostenimiento a emplear es asi que se desarrollaron diferentes técnicas para poder conocer el maciso rocoso , reglas empíricas que se desarrollaron a partir de las experiencias , también métodos de análisis teórico o semiteorico ,todos estas experiencias y métodos nos enseñan mas sobre el comportamiento del maciso rocoso , lo que nos lleva a encontrar parámetros como RQD ,RMR ,Q y tener en consideración las variables como son el tipo de roca ,orientación y patrón de las discontinuidades la cantidad de agua en las juntas y el factor de esfuerzos .todo esto nos ayudara en el desarrollo de un buen sostenimiento ya sea para un método TBM o un método convencional.
INTRODUCCIÓN Se acepta que fue Terzaghi (1946) quien propuso la primera clasificación del terreno orientada a la construcción de túneles. Sus datos provenían de túneles sostenidos fundamentalmente por cerchas metálicas. A partir de los años 50 fue generalizándose la utilización del bulonado y el hormigón proyectado en la construcción de túneles para usos civiles. La clasificación de Lauffer de 1958 refleja perfectamente el uso combinado de cerchas, bulonado y hormigón proyectado en la construcción de túneles en roca. Esta clasificación está, por otra parte, muy vinculada al surgimiento del Nuevo Método Austriaco (NATM) en centroeuropa. Su utilización requiere, sin embargo, la experiencia directa en obra y es poco práctica en las fases de proyecto y anteproyecto. Las que podemos denominar clasificaciones modernas (Sistema RMR (Bieniawski) y Q (Barton)) intentan un mayor grado de objetividad. Se trata en los dos casos de combinar atributos del macizo rocoso (de tipo geológico, geométrico y tensional) en un número único relacionado con la calidad global de la roca. A su vez, este número permite, a través de la experiencia recogida en su utilización en casos reales, la definición de un sostenimiento del túnel y la estimación de otros parámetros o datos de interés (resistencia del macizo rocoso, tiempo de estabilidad de una excavación no sostenida, etc.).
Diseño de soporte inicial
RESUMEN En una excavación de un túnel ocurre que a menudo el comportamiento de los macisos rocosos produce accidentes y debido a esto es que se hiso un estudio para poder conocer el comportamiento del maciso rocoso y poder evitar la caída de rocas , con un debido sostenimiento en el inicio de las labores y después de cada excavación , la geología estructural del maciso rocoso nos indicara el tipo de sostenimiento a emplear es asi que se desarrollaron diferentes técnicas para poder conocer el maciso rocoso , reglas empíricas que se desarrollaron a partir de las experiencias , también métodos de análisis teórico o semiteorico ,todos estas experiencias y métodos nos enseñan mas sobre el comportamiento del maciso rocoso , lo que nos lleva a encontrar parámetros como RQD ,RMR ,Q y tener en consideración las variables como son el tipo de roca ,orientación y patrón de las discontinuidades la cantidad de agua en las juntas y el factor de esfuerzos .todo esto nos ayudara en el desarrollo de un buen sostenimiento ya sea para un método TBM o un método convencional.
INTRODUCCIÓN Se acepta que fue Terzaghi (1946) quien propuso la primera clasificación del terreno orientada a la construcción de túneles. Sus datos provenían de túneles sostenidos fundamentalmente por cerchas metálicas. A partir de los años 50 fue generalizándose la utilización del bulonado y el hormigón proyectado en la construcción de túneles para usos civiles. La clasificación de Lauffer de 1958 refleja perfectamente el uso combinado de cerchas, bulonado y hormigón proyectado en la construcción de túneles en roca. Esta clasificación está, por otra parte, muy vinculada al surgimiento del Nuevo Método Austriaco (NATM) en centroeuropa. Su utilización requiere, sin embargo, la experiencia directa en obra y es poco práctica en las fases de proyecto y anteproyecto. Las que podemos denominar clasificaciones modernas (Sistema RMR (Bieniawski) y Q (Barton)) intentan un mayor grado de objetividad. Se trata en los dos casos de combinar atributos del macizo rocoso (de tipo geológico, geométrico y tensional) en un número único relacionado con la calidad global de la roca. A su vez, este número permite, a través de la experiencia recogida en su utilización en casos reales, la definición de un sostenimiento del túnel y la estimación de otros parámetros o datos de interés (resistencia del macizo rocoso, tiempo de estabilidad de una excavación no sostenida, etc.).
CONTENIDO 1. Diseño de soporte inicial en tierra A) De apoyo en tierra inicial se ha instalado poco después de excavación con el fin de hacer que la abertura de metro seguro hasta el apoyo permanente se instala. El primer motivo apoyo también puede funcionar como el apoyo permanente del suelo o como parte del sistema de apoyo en tierra permanente. La de apoyo en tierra inicial debe ser seleccionada en vista de su temporal y funciones permanentes. B) Existen tres métodos básicos empleados en selección inicial de apoyo en tierra, y uno o más de estos enfoques deben utilizarse.
-
Reglas empíricas construye a partir de la experiencia registros de los resultados anteriores satisfactoria. Teórica o semiteorica métodos de análisis, sobre la base de uno o más modos de postulados comportamiento. El enfoque fundamental, involucrando a una definición de los modos de fallo potenciales y la selección de una o diseño de los componentes de la niebla de estos modos de fracaso.
2. Selección empírica de soporte en tierra En siglos pasados, de apoyo en tierra siempre fue seleccionada empíricamente. La minera estima que, en base a su experiencia, lo que se requiere encofrado, y si la extracción de madera que no .Fue reconstruido más fuerte. Reglas escritas para la selección de suelo apoyo se formularon por primera vez por Terzaghi (1946). El desarrollo de la RQD como un medio para describir el carácter o la calidad de la masa de roca llevado a las correlaciones entre RQD y carga de Terzaghi rock. Este desarrollo llevado a las recomendaciones independientes de apoyo en tierra basado en RQD. El RQD es también de la base base de otros esquemas esquemas de roca de masa utilizado utilizado para la caracterización inicial suelo selección de apoyo, la Clasificación Geomecánica (Estructura de la roca Rating (RMR) esquema, Bieniawski, 1979), y el Instituto Noruego Geotechnicai Q-sistema.
a. Carga de Terzaghi rock y el RQD. (1) cargas de Terzaghi estimado de rock en las costillas de acero basado en la descripción
verbal de las características de la masa rocosa. Él describe las cargas verticales y laterales en las costillas, en términos de la altura de una masa suelta que pesan sobre la costilla de acero. La altura es un múltiplo de la anchura del túnel o de el ancho más altura. Las descripciones de los macizos rocosos son discuten en la Sección 3.3. Deere et al. (1970) correlaciona Carga de Terzaghi de rock con los valores aproximados de RQD y distancias aproximadas de fractura, como se muestra en la Tabla 7-1, y también se presentan por separado las recomendaciones de apoyo en tierra de túneles excavados convencionalmente y por TBM como muestra en la Tabla 7.2. (2) estimaciones de Terzaghi roca de carga se derivan de un registro de la experiencia que incluía túneles excavados por chorro de métodos y apoyada por las costillas de acero o de madera. Alteración del suelo y el aflojamiento se producen debido a las explosiones antes de la instalación de apoyo en tierra inicial, y la madera de la el bloqueo se utiliza con las costillas permite un desplazamiento de la masa de roca. Carga de Terzaghi de rock en general, no debe ser usado en conjunción con los métodos de excavación y apoyo que tienden a minimizar la alteración del macizo rocoso y aflojamiento, tales como la excavación de TBM e inmediata de apoyo en tierra con hormigón y varillas. El et Deere al. recomendaciones siguen siendo sólidas y razonables, pero se ahora se utiliza principalmente como un control sobre otros métodos empíricos. b. Valoración de rock Estructura (RSR). (1) La estructura de la roca sistema de evaluación fue diseñado por Wickham, Tiedeman, y Skinner en 1972. Fue la primera publicado, calificación numérica de una masa de roca que tiene en cuenta una serie de parámetros geológicos y produce una estimación numérica de la carga de rock. Los parámetros geológicos considerados son los siguientes: -
Tipo de roca El patrón de juntas Orientación de juntas Tipo de discontinuidades Fallas mayores ,tijeras y los pliegues
(4) La base de datos de RSR consiste en cruzar túnel de 190. secciones, de los cuales sólo tres eran de concreto lanzado y apoyado 14 perno de roca apoyada por lo tanto, la base de datos sólo apoyo. puertos de las recomendaciones de rock de carga para las costillas de acero. c. Clasificación geomecánica (RMR del sistema). (1) Este sistema, desarrollado por Bieniawski (1979), utiliza los siguientes seis parámetros: -
Resistencia a la compresión uniaxial de la roca.
-
RQD El espaciamiento de las discontinuidades. Condición de las discontinuidades. Las aguas subterráneas condición. Orientación de las discontinuidades.
Figura 7-1. RSR factor de ajuste para la excavación TBM
Los componentes de este sistema de clasificación se muestran en la Tabla 7.4. A parte de esta tabla se muestran los cinco parámetros básicos y sus rangos como dependiente de la masa de la roca condición. En conjunto, los números de clasificación para los cinco parámetros se suman al valor de RMR básico. La parte B indica una Nota de ajuste basado en la orientación de las discontinuidades en relación con la orientación del túnel. El efecto de la dirección y pendiente en el túnel se muestra en la Tabla 5.7. Parte C de la Tabla 7.4 se presenta la clasificación de la roca masas basado en RMR, que van desde muy buena a muy mala roca. Parte D presenta algunas predicciones numéricas de pie el tiempo, la cohesión de masas rocosa, y sobre la base de friccion RMR. Unal (1983) presenta la siguiente ecuación para la carga de tierra, medida como la altura de la carga de rock: Hb = (1 - RMR/100) B
donde B es el ancho del túnel. Recomendaciones para la excavación y el apoyo a un túnel de 10 metros de ancho excavada por voladuras se presentan en la Tabla 7.6. (2) Otras correlaciones con RMR se han desarrollado. Figura 7-3 muestra una correlación entre la RMR y el módulo en situ de la deformación de la masa rocosa.Setiln y Pereira (1983) produjo una correlación diferente, aplicable también para el RMR <50: EM = 10 (RA4R/40 - 0,25] (3) El sistema RMR se basa en un conjunto de historias de casos de túneles excavados relativamente grandes con voladuras. Componentes de apoyo en tierra incluyen pernos de anclaje (tacos), shotcrete, malla de alambre, y para las clases más pobres de la roca dos, costillas de acero. El sistema es muy adecuado para estas condiciones pero no para TBM-impulsado túneles, donde peligro de roca es menos y cuya aplicación shotcrete inmediata no puede ser factible. d. El Q-System para la clasificacion de la masa rocosa (1) El NGI Q-System (Barton, Lien y Lunde 1974) es generalmente considerado el más elaborado y el de más detallada del maciso rocoso de clasificación de suelo apoyo en los trabajos subterráneos. El valor de la calidad de la roca Índice Q está determinada por
donde
Jn: numero de familias de juntas. Jr: numero de rugosidad de las juntas Ja: numero de alteración de las juntas Jw: reducción de agua de las juntas SRF: factor de reducción de esfuerzos.
Los valores numéricos describen en la Tabla 7.7.
de
estos
números
se
determinan
como
(2) Para relacionar el valor Q para los requerimientos de soporte de tierra, una dimensión equivalente se define como el ancho de la apertura de metro, dividido por la excavación relación (ESR). El valor de la ESR depende del uso final de la abertura de metro y el momento de la la exposición, los siguientes valores de ESR se recomienda: -ESR = 3.5 para las aberturas de la mina temporal. -ESR = 2-2,5 por ejes verticales más altas (porcircular). -ESR = 1,6 para las aberturas de la mina permanente, la energía hidroeléctrica túneles de agua (con excepción de los túneles de alta presión), entre ellas los túneles si el revestimiento final es colocado después. -ESR = 1.3 para los túneles de tráfico de menores, las cámaras de aumento, túneles de acceso. -ESR = 1,0 para la mayoría de las obras civiles, incluyendo la energía estaciones, túneles principales de tránsito, túneles de agua a presión, las intersecciones de los túneles y portales. -ESR = 0.8 para estaciones de trenes subterráneos, areas de deportes , y áreas públicas similares.
(3) Para la aplicación de un apoyo inicial, en una final revestimiento se coloca después, multiplicar el valor de ESR por 1,5. La correlaciones se aplican las siguientes, aunque con considerable variación: . Vano y no máximo = 2 ESR Q 0,4 (m). . La presión permanente de apoyo, con tres o más juegos de conjunto:
- con soporte de presión permanente, con menos de tres juegos de conjunto:
(4) Barton, Lien y Lunde (1974) proporcionan apoyo 38 categorías (ver Figura 7-4) con el apoyo detallada recomendaciones, como se ha indicado en la anotación Tabla 7.8. (5) Con todos los comentarios que acompañan a las tablas, el Q-sistema funciona muy parecido a un sistema experto. Un examen cuidadoso de todos los comentarios revela que el sistema incorpora las características del comportamiento de la roca no del todo
evidente a partir de los parámetros básicos. Este se suma a la flexibilidad y el rango de aplicación del sistema.
(6) El sistema Q-se deriva de una base de datos aberturas subterráneas excavadas por las voladuras y el apoyo por pernos de anclaje (tensión y sin tensar), hormigón, alambre y la cadena de enlace de la malla y fundido en el lugar arcos de hormigón. Para TBMimpulsado túneles, se recomienda que el Q-valor deba ser incrementado por un factor de 5,0. e. Restricciones en el uso de apoyo en tierra empírica sistemas de selección. (1) Los métodos empíricos de la selección de apoyo en tierra proporcionar un medio para seleccionar un plan de apoyo en tierra en los hechos que se pueden determinar a partir de exploraciones, observaciones, y pruebas. Están lejos de ser perfecto y puede a veces llevan a la selección de apoyo en tierra insuficiente.Por tanto, es necesario examinar la disposición roca de información de masas para determinar si hay algún caso modos de fallo que no atiende la empírica sistemas.
(2) Una falla importante de todos los sistemas empiricos es que que llevan al usuario directamente desde la caracterización geológica de la masa de roca a una de apoyo en tierra se recomienda sin la consideración de los posibles modos de falla. A número de modos de fallo potenciales no están cubiertos por todos o algunos de los métodos empíricos y deben ser considerados independiente, incluyendo los siguientes: -Fracaso debido a la erosión o deterioro de la masa rocosa. -Daño causado por el movimiento del agua (erosión, disolución, fuga excesiva, etc.) -Fracaso debido a la corrosión de apoyo en tierra componentes. -Fracaso debido a la compresión y la hinchazón condiciones. -Fracaso debido a sobreesfuerzo en una gran roca. (3) Los sistemas empíricos se basan principalmente en atacó túneles y producir recomendaciones de apoyo en tierra que están en función de la edad del sistema empírico. Las recomendaciones del sistema debe ser reinterpretada sobre la base de los actuales métodos de excavación. Por ejemplo, un túnel TBM produce una forma de túnel favorable y un mínimo de perturbación del suelo, sin embargo, la aplicación de hormigón proyectado cerca de la cara del túnel es difícil. Por lo tanto, los sustitutos de hormigón proyectado, incluyendo tacos con malla de alambre, con las costillas segmentos de malla de alambre, o prefabricados, se debe aplicar. (4) Del mismo modo, los nuevos métodos de apoyo en tierra y componentes debe ser considerado. Por ejemplo, el uso de acero reforzado con fibra de hormigón proyectado, tacos de fricción, vigas de celosía, o segmentaria revestimientos de concreto no se incorporan en IHE sistemas empíricos. 7.3. Los métodos teóricos y semiteorico La mayoría de los métodos teóricos del diseño de pernos de anclaje, pasadores, o de hormigón proyectado se basan en ciertas suposiciones relacionadas con la configuración de las discontinuidades. a. Roca perno análisis. (1) Los métodos más simples de roca análisis perno son los análisis de cuña, donde se analiza la estabilidad de una cuña el uso de dos o tres dimensiones ecuaciones de equilibrio. Los ejemplos se muestran en la Figura 7.5. Estos tipos de análisis son útiles cuando las direcciones de las discontinuidades son conocidas y puede demostrar que las cuñas son potencialmente inestables y indican la orientación adecuada de los tornillos o pasadores para su apoyo.
(2) Para un techo plano en una roca de capas horizontales (Figura 7-6), LMG y Bischoff (1982) desarrolló un análisis para mostrar el efecto de los pernos de anclaje. Si los pernos de anclaje son tensión, ya sea por efecto de tensión por posible movimientos de tierra, un esfuerzo de compresión horizontal se desarrolla dentro de la zona de los tornillos. Esto permite que el haz de que consta de las capas de roca atada ella para llevar una momento, y el borde de la viga para soportar una carga de corte. Por lo tanto, la roca reforzada permanece suspendida. En similares manera, los tornillos instalados en todo un arco aumentará la
ver figura 7-7), aumentando así la resistencia a la compresión efectiva finales de sus reglas empíricas para el diseño del perno de roca, que figura como del material en el arco. Tabla 7.9. Esta tabla se aplica a las condiciones del terreno que requieren más de punto espigado de apoyo en tierra. Donde espacios comunes están tan cerca que enmarañamiento entre pernos de anclaje es probable, el patrón de pernos olor debe ser complementado con malla de alambre, hormigón proyectado, o shoterete reforzado con fibra.
b. Análisis de hormigón proyectado. (1) La función de hormigón en la construcción del túnel es para crear un forro sostenimiento inmediato en la excavación superficie de la roca. El hormigón debe tener una alta inicial la fuerza de una buena adherencia a la superficie de la roca y un alto grado de ductilidad y la tenacidad para absorber y bloquear movimientos en tierra. El shotcrete, por su capacidad de aceptar corte y flexión y su vínculo con la superficie de la roca, evita el desplazamiento de bloques de roca que potencialmente pueden . Hormigón proyectado también puede actuar como un depósito y aceptar radial cargas. Es posible analizar todos estos modos de fallo sólo si las cargas y las condiciones de contorno conocida.
(2) Con la "teoría de los bloques que caen," el peso de una cuña de roca se supone que la carga de la piel de hormigón proyectado, que puede fallar por corte, la tensión diagonal de unión, pérdida o flexión (ver Figura 7-8). Dadas las dimensiones del bloque de la caída y las propiedades del hormigón proyectado, es posible para determinar el espesor requerido de hormigón proyectado, utilizando estándar de cálculo de estructuras. (3) Con la "teoría del arco," una carga externa es asumido, y la cáscara shotcrete se analiza con flexión y compresión. Cuando el hormigón es en manos de las anclas y carga entre las anclas, que pueden ser analizado, ya sea como una losa circular en poder del ancla en el medio o como una losa de un solo sentido entre las filas de anclajes. (4) Ni la caída del bloque o la teoría del arco puede ser espera que proporcione algo más que aproximaciones crudo de las tensiones en el hormigón proyectado, teniendo en cuenta la dinámica medio ambiente de shotcrete fresco. Cuando se utiliza hormigón proyectado en el método de excavación secuencial y soporte como NATM, es posible reproducir la construcción secuencia de análisis de la computadora, incluyendo el efecto de variaciones del módulo de hormigón proyectado y la fuerza con el tiempo. En esta manera es posible estimar la acumulación de carga en el revestimiento de hormigón proyectado en el suelo los rendimientos de la excavación adicional y mientras más capas de hormigón se aplican.
4. Diseño de cerchas y vigas de celosía En un túnel costillas de acero de hoy, todavía se utilizan para muchos propósitos. Este inciso se refiere a la selección y el diseño de los apoyos costilla de acero y vigas de celosía. a. El uso de las costillas de acero y vigas de celosía. (1) costillas de acero se hacen generalmente de rectas o dobladas vigas o vigas doble T, unidas entre sí para formar una circular o arco campal con rectas soportes laterales verticales (piernas), o una verdadera forma de herradura con patas curvas, a veces con un horizontal recta o curva invertida puntal. Círculo completo de acero establece también son comunes. Perfiles de que no sea yo, o Las vigas doble T también se han utilizado. (2) juegos de acero son los más utilizados como apoyo en tierra cerca de los portales del túnel y en las intersecciones, por TBM arranque túneles, y en el suelo pobre en túneles criticó. Juegos de Acero También se utilizan en los túneles de TBM en suelo pobre cuando una reacción plataforma para la propulsión es necesario. El tradicional el bloqueo se compone de bloques de madera y las cuñas, bien instalado entre los conjuntos y la roca, con un intento de pretensado del conjunto. No es esencial para las maderas de apoyo en tierra generalmente se extirpan antes de hacer una final, moldeado en el lugar revestimiento de concreto. Recientemente, el bloqueo de hormigón o de acero es a menudo especial. Este método es más difícil trabajar, y un método más flexible consiste en utilizar bolsas especiales bombeada llena de hormigón. Estas bolsas se acomodarse a la forma de la roca excavada y formar un firme contacto con la roca.
(3) Shotcrete también se utiliza como material de bloqueo. Cuando está bien colocado, hormigón llena el espacio entre el costilla de acero y la roca y por lo tanto superior a otros métodos de bloqueo mediante el establecimiento de una interacción uniforme entre el suelo y el soporte. Se debe tener cuidado para llenar todos los huecos detrás de cada costilla. (4) vigas de celosía ofrecen una capacidad similar en un momento menor peso que las costillas de acero comparable. Que más fácil para manejar y erecto. Su red abierta permite hormigón proyectado para ser colocados con los huecos poco o nada en las sombras detrás de la estructura de acero, formando así una estructura de material compuesto. Ellos También puede ser usado junto con las espigas, spiling y alambre de malla, y (ver Figura 5.19) como el revestimiento final. b. Diseño de costillas bloqueado. (1) El texto classicat aún popular previsto en Proctor y White (1946) es la mejor guía para el diseño de acero las costillas se instala con el bloqueo. El diseñador se hace referencia a este texto para los detalles de diseño y varios gráficos y diseño la literatura disponible comerciales para el diseño de conexiones y otros detalles. La teoría básica detrás del método clásico de diseño de la costilla es que la flexibilidad de la costilla de acero / madera sistema de bloqueo permite prácticamente completa carga de la redistribución. Transfiere las cargas verticales
a través de la causa el bloqueo de una deformación de suficiente generar reacciones a lo largo de los lados, de tal manera que las cargas de todo el arco a ser esencialmente uniforme. Cargas en un ángulo con verticales tienen el mismo efecto. Por lo tanto, la combinación de cargas como resultado un empuje uniforme en la costilla (Z '), y el máximo momento se produce en el bloqueo de puntos y en los puntos en el medio entre los puntos de bloqueo. Si la costilla se supone que fijarse en los puntos de bloqueo, el momento sería igual al empuje multiplicado por el aumento del arco (h) entre los puntos de bloqueo (Mt Th =). De hecho, el costilla es continua, y hay un momento (Mb) en el bloqueo puntos. El momento máximo es, entonces, mm = Ml - MB (2) Si el arco es continuo, fija en ambos extremos, y se apoya contra el bloqueo de puntos equidistantes, entonces el momento máximo se produce en el bloqueo de puntos y es de aproximadamente
Si el arco es articulada en ambos extremos, el momento máximo es de 0,86 Th.
(3) Cuando el arco se fija en la parte superior de la pierna recta, el momento en el partido de ida es de 0,67 J, la reducción a cero en el parte inferior, que se supone como una bisagra. Cuando existen importantes presiones por el lado de las piernas, los momentos de la pierna son más grandes, las piernas deben estar impedido de dar patadas en y arqueado (herradura) se utilizan a menudo las piernas, junto con invertir los puntales.
Figura 7-8. Shotcrete modos de fallo
c. Vigas de celosía con el bloqueo continuo. (1) La teoría de arcos bloqueado funciona adecuadamente para la curva de elementos estructurales, si el bloqueo es capaz de deformarse en respuesta a las cargas aplicadas, siempre y cuando el arco transmite un impulso y un momento para los puntos finales del arco.
Con el bloqueo continuo de hormigón, sin embargo, el bloqueo no se rinde significativamente una vez que se ha establecido y redistribución de la carga es una función de la excavación y la instalación secuencias. Momentos en la estructura de material compuesto Es preferible que se calcula utilizando uno de los métodos se describe en el capítulo 9. Para estimar los momentos de secuencia excavación y de apoyo, donde el apoyo en tierra para un estación de túnel puede ser construido en etapas, de elementos finitos o los métodos de diferencias finitas son las preferidas. estos análisis lo ideal sería incorporar al menos las siguientes características: Descarga de la roca debido a la excavación. Aplicación de apoyo en tierra. - En primer lugar la aplicación de hormigón proyectado. - Entramado de instalación de la viga. - Tras la aplicación de hormigón proyectado. - Otros de apoyo en tierra (espigas, etc), aplicables. Aumento de hormigón módulo con el tiempo que cura. (2) resultados .Repita la operación para todas las secuencias de excavación parcial f rente a hasta el cierre de revestimiento se logra. Este tipo de análisis sólo rendimiento aproximado Sin embargo, son útiles para estudiar las variaciones en secuencias de la construcción, la ubicación de los momentos de máxima y enfoques, y los efectos de las variaciones de las propiedades del material y en el estrés situ. (3) Esfuerzos en vigas de celosía compuestas y hormigón revestimientos pueden ser analizados de una manera similar a la reforzada concreta sometidos a empuje y flexión (ver capítulo 9). Figura 7-9 muestra una aproximación de la aplicación típica de vigas de celosía y de hormigón proyectado. La capacidad de momento análisis debe llevarse a cabo utilizando el hormigón proyectado aplicable fuerza en el momento considerado en el análisis.
Cuestionario – Trabajo I: Sostenimiento Inicial 1. ¿En qué momento debe ser instalado el soporte inicial del terreno? El soporte inicial en el terreno se instala poco después de la excavación con el fin de hacer que la abertura sea seguro hasta que el apoyo permanente este instalado. 2. ¿Cuáles son las metodologías básicas empleadas en la selección del soporte inicial? Existen tres métodos básicos empleados en selección inicial de apoyo en tierra - Reglas empíricas construye a partir de la experiencia registros de los resultados anteriores satisfactoria. - Teórica o semiteorica métodos de análisis, sobre la base de uno o más modos de postulados comportamiento. - El enfoque fundamental, involucrando a una definición de los modos de fallo potenciales y la selección de una o diseño de los componentes de la niebla de estos modos de fracaso. 3. ¿Cuál fue el aporte del índice RQD a las primeras reglas formuladas para la selección del sostenimiento? El desarrollo de la RQD como un medio para describir el carácter o la calidad del maciso rocoso llevado a las correlaciones entre RQD y carga de Terzaghi rock. Este desarrollo llevado a las recomendaciones independientes de apoyo en tierra basado en RQD 4. ¿Cuáles son los otros esquemas de caracterización de la roca de los cuales el RQD es la base? Otra clasificación de esquemas de caracterización de roca es la estructura de la clasificación de roca (RSR, Wickham, Tiedemann, y Skinner 1974), Una Cargas de Terzaghi de roca y RQD.La cargas de Terzaghi estima que la roca en las costillas de acero en base en las descripciones verbales de las características del macizo rocoso. Él describe las cargas verticales y laterales en las costillas en términos de la altura de una masa pesada aflojadas en la nervadura de acero. La altura es un múltiplo de la anchura del túnel o de el ancho más la altura. Las descripciones de masas de roca se discute. Los de Terzaghi y las cargas de roca con los valores aproximados de RQD y espaciamientos aproximados de fractura y También se presentan por separado las recomendaciones de apoyo en tierra para túneles excavados convencionalmente y por TBM. La estructura de la roca sistema de evaluación fue elaborado por Wickham,Tiedeman, y Skinner en 1972. Era la primera publicado, clasificación
numérica de una masa de roca que tiene en teniendo en cuenta una serie de parámetros geológicos y produce un roca numérica estimación de la carga. Los parámetros geológicos considerados incluyen los siguientes: -
Tipo de Rock. Patrón mixto (espaciamiento de las juntas media). Orientaciones conjuntas (inmersión y la huelga). Tipo de discontinuidades. Faltas graves, cizallas, y los pliegues.
Las estimaciones de Terzaghi de carga de roca se deriva de un registro de experiencia que incluye los túneles excavados por chorro de métodos y apoyada por soportes de acero o madera. La alteración del suelo y el aflojamiento se producen debido a las voladuras antes de la instalación de apoyo en el terreno inicial, y el tiempo. El bloqueo de Ber utilizados con soportes permite un cierto desplazamiento de la masa de roca. Terzaghi cargas derock en general, no debe ser utilizado en conjunción con los métodos de excavación yapoyo que tienden a minimizar la alteración del macizo rocoso y aflojando, tales como la excavación de TBM e inmediata de apoyo en tierra con hormigón y varillas. La etDeere col. recomendaciones son todavía sonido y razonable, pero son ahora se utiliza principalmente como un control sobre otros métodos empíricos 5. Redacte usted una comparación entre los principales índices de clasificación del macizo rocoso, indicando sus ventajas y desventajas comparativas así como su aplicabilidad en los diferentes métodos de s ostenimiento y/o reforzamiento.
c. Clasificación Geomecánica (Sistema RMR). Este sistema, desarrollado por Bieniawski (1979), utiliza los siguientes seis parámetros: o o o o o o
Fuerza de compresión uniaxial de la roca. RQD El espaciamiento de las discontinuidades. Condición de las discontinuidades. Las aguas subterráneas condición. Orientación de las discontinuidades.
6. Explique usted porque son diferentes las recomendaciones para las excavaciones realizadas con equipos TBM y las realizadas con equipos convencionales (Tabla 72). Según la tabla 7.2 , se puede observar que según el RQD , para el sistema de soporte con conjunto de acero en el método TBM es menor que el convencional. En el soporte de pernos en el método TBM es mayor que el convencional y en cuanto al shotcrete en el método TBM el espesor es menor y en método convencional el espesor de shotcrete es mayor.
7. ¿De qué se deriva la base de datos utilizada para el desarrollo del Sistema Q? Es generalmente considerado el más elaborado y el de más detallada del maciso rocoso Q está determinada por
Jn: numero de familias de juntas. Jr: numero de rugosidad de las juntas Ja: numero de alteración de las juntas Jw: reducción de agua de las juntas SRF: factor de reducción de esfuerzos. 8. ¿Cuál es el principal defecto de los sistemas empíricos para el diseño de sostenimiento? Uso de apoyo en tierra empírica sistemas de selección Los métodos empíricos de la selección de apoyo en tierra proporcionar un medio para seleccionar un esquema de base de apoyo en tierra en hechos que pueden determinarse a partir de exploraciones, observaciones y pruebas. Están muy lejos de ser perfecto y puede a veces llevan a la selección de terreno inadecuado apoyo el puerto. Por consiguiente, es necesario examinar la disposición Información del macizo rocoso para determinar si hay alguna aplicion- los modos de fallo de cable que no atiende la empírica sistemas.
Un defecto importante de todos los sistemas empirica es que que llevan al usuario directamente desde la caracterización geológica de la masa de roca a un soporte de base recomendadas sin la consideración de los posibles modos de falla. A número de modos de fallo potenciales no están cubiertos por todos o algunos de los métodos empíricos y debe ser con-Ered de forma independiente, incluyendo los siguientes: Error debido a la erosión o deterioro de la del macizo rocoso. Las fallas producidas por el movimiento del agua (erosión, disolución, fuga excesiva, etc.) El fracaso debido a la corrosión de apoyo en tierra componentes .El fracaso debido a la compresión y la hinchazón condiciones. El incumplimiento por sobreesfuerzo en la roca maciza. Los sistemas empíricos se basan principalmente en de tierra y producen túneles criticó el apoyo reciones que son una función de la edad del sistema empírico. Recomendaciones del sistema debe ser reinterpretada sobre la base de actuales métodos de excavación. Por ejemplo, TBM del túnel produce una forma de túnel favorable y un mínimo de suelo perturbación, sin embargo, la aplicación de hormigón proyectado cerca de la cara del túnel es difícil. Por lo tanto, sustitutos para el concreto, incluyendo las espigas con malla de alambre, las costillas con segmentos de malla de alambre, o de elementos prefabricados, se deben aplicar. Del mismo modo, los nuevos métodos de apoyo en tierra y de los componentes deben ser considerados. Por ejemplo, el uso del acero hormigón proyectado reforzado con fibras, las espigas de fricción, vigas de celosía, o segmentarias revestimientos de concreto no están incorporados en los sistemas empíricos.
9. ¿Cuáles son los modos de falla potenciales que no se contemplan en uno o varios de los métodos empíricos y que deben ser considerados independientemente? Lo que no se considera es el estallido de rocas
10. Redacte un análisis con sus impresiones finales. El diseño de una excavación y desarrollo de una estrategia de sostenimientos tradicionalmente se acepta distinguir entre ambientes de elevadas tensiones y ambientes de bajas tensiones En ambientes de bajas tensiones, las discontinuidades geológicas y estructurales controlan el comportamiento y dictaminan el tipo de sostenimiento .El diseño de