GEOLOGIA APLICADA-CAPITULO 8

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ORTIZ CALLE, Dudsan DU&LI 2005-II MUÑOZ VALDIVIA,Lizbeth

TUNELES Y LA INFLUNECIA DE LAS CONDICIONES GEOLOGICAS DEL TERRENO EN EL TRAZADO Y METODO DE CONSTRUCCION

I. INTRODUCCIÓNDesde la antigüedad, la construcción de los túneles a estado dedicada a las explotaciones mineras o para las obras viales por ejemplo para dar paso a una carretera, ferrocarril o canal.La aplicación que tenían en la antigüedad con lo que tiene en la actualidad es muy semejante

¿Qué es lo que ha cambiado con respecto a los túneles?Lo que ha variado bastante son las técnicas de construcción y la magnitud de las obra.

¿A que se debe este progreso en la construcción de los túneles? Se debe a un mejor conocimiento de la manera como se comporta los terreno sobre los cuales se construyen las obras pero también ha contribuido a este progreso la experiencia que se ha ganado en la construcción de estas obras.

II. DEFINICIONEs una excavación lineal subterránea sub-horizontal que tiene salida a la superficie por sus dos extremos siendo su ancho y su altura relativamente pequeño en comparación con la longitud de túnel.Ejemplo: túnel de la herradura tiene 300 metros, el túnel de olmos tiene más de 19 kilómetros

III. OBJETIVO DE LA CONSTRUCCION DE TUNELESLa necesidad de construir túneles puede obedecer a muchas causas. Dar paso a carreteras, ferrocarriles, canales, o con fines de explotación minera¿Cuándo se justifica un túnel? Un túnel se justifica por dos razones fundamentales.. Puede ser por razones económicas.para evitar un paso peligroso

IV. TERRENO DONDE SE CONSTRUYE LOS TÚNELESEl terreno donde se construyen los túneles puede ser de dos clases.terrenos blandos o suelos.terrenos duros o rocosos

V. IMPORTANCIA DE LA GEOLOGIA PARA UN TÚNELLa geología es importante en la etapa de los estudios preliminares y geología de detalle durante la construcción.

GEOLOGIA APLICADA CLASE 8

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VI. PREGUNTAS A RESPONDER PREVIO A LA CONSTRUCCIÓN DE UN TUNEL ¿Es el terreno duro donde se va a perforar?

Entonces si es así se va a tener que hacer uso de explosivos. Para eso se requiere el asesoramiento de un especialista en explosivos

¿Qué tramo o tramos del túnel van a requerir de sostenimiento y de qué tipo será este?

¿es posible encontrar agua subterránea a la lo largo del túnel?Si existe la posibilidad requerimos del asesoramiento de un especialista en aguas subterráneas es decir de un hidrogeólogo.

VII. PARTES DE LA SECCIÓN DE UN TÚNEL

Lo que se ve en un perfil

VIII. SIGNIFICADO DE LOS TÉRMINOS TBM Y NATMTBMM TUNNEL BORNG MACHINE: Máquina Perforadora de túneles: conocida como TOPONATM NEW AUSTRIAN TUNNELLING METHOD: Nuevo Método de tuneleria Austriaco


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Apareció en la década de los sesenta lo que promueve este método es que cuando se perfora en terrenos de mala calidad no esperar avanzar mucho si no que a medida que se va perforando se tiene q ver el tipo de sostenimiento requiere la roca porque sino va estar propenso a desprendimientos, colapsos, etc

IX. SERVICIOS IMPORTANTES DURANTE LA CONSTRUCCION DE UN TÚNEL.LA VENTILACION. Un trabajador en un túnel por lo menos necesita 3 metros cúbicos de aire, cuando en el método de construcción se hace con el método clásico es decir se usa cartuchos de dinamita se van a producir explosiones entonces un 1 kg de dinamita produce un 1m3 (contiene 5% de oxido de carbono CO2)Con respecto a la temperatura, las temperaturas a los cuales los hombres pueden trabajar fluctúan entre los 20 y los 25 grados si las temperaturas suben a 30 grados decrece el rendimiento y a laos 35 grados en el interior del túnel es imposible trabajar el trabajador se estresa..DRENAJE.ILUMINACION¿Para qué se hacen los pozos y las chimeneas en las actividades mineras?Los pozos o piques: es una labor que comunica la superficie con el eje del túnel. estos pozos se pueden hacer para ventilación o también para transporte (de personas, herramientas y materiales)Un túnel tiene boca de entrada y boca de salidaUna galería solo tiene boca de entrada

La chimenea: se ejecutan desde el eje del túnel hacia arriba es una excavación generalmente inclinada que se construye desde el túnel principal o galería en dirección ascendente con el objetivo de hacer exploración

X. ESTUDIOS PRELIMINARES PARA EL TRAZADO DE UN TUNEL Estudio geológico preliminar el terreno se efectúan a lo largo de eje del túnel

en anchos que pueden variar de 1 a 5 Km ¿en estos estudios geológicos en que se va aponer especial atención?Se va a poner principal atención en las zonas de fallas geológicas, regiones de plegamiento (anticlinales, sinclinales), a los sistemas de fractura miento y se pondrá atención para prever si puede haber tramos de afloramiento de aguas subterráneas o tramos con terrenos de mala calidad por que estos terrenos de mala calidad exigen métodos de ejecución que son costosos.

Exploración geofísica


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¿Cuáles son los métodos geofísicos que más se han utilizado o utilizan?El Método De Refracción Sísmica y el Método de Resistividad Electica.Con estos métodos se pueden descubrir fallas geológicas, zonas fracturadas, se puede determinar el espesor de la cobertura cuaternaria o roca meteorizada y también se puede llegar conocer la profundidad de la roca firme

Perforaciones Diamantinas se ejecutan para conocer la naturaleza de las capas subterráneas para conocer su resistencia si estado físico y también saber si existe la probabilidad de aguas subterráneas ¿con que otro objetivo se ejecutan las perforaciones diamantinas?Se ejecutan para comprobar las anomalías geofísicasDe igual manera con las perforaciones se pueden obtener núcleos de rocas

Túnel de reconocimientoGeneralmente se construyen cuando son túneles grandes mas de 1Km, se ejecutan a lo largo del eje del túnel principal que se va a construir o a un costado con el objetivo de obtener la siguiente información:

o Conocer la velocidad de avance durante la perforacióno Conocer el comportamiento de la rocao Conocer costos de perforación por unidad de avance

XI. IMPORTANCIA DE LOS ESTUDIOS PRELIMINARESLos estudios preliminares nos permiten lo siguiente:

o Determinar los diferentes tramos de rocas que serán atravesadas.o Conocer las condiciones estructurales de estabilidad y resistencia de la roca.o Conocer el comportamiento acuífero de las formaciones que cruzara el túnel.

XII. ZONIFICACION DE LOS RESULTADOSLa zonificación de los resultados de los estudios geológicos se presenta en perfiles a lo largo del eje del túnel donde se identifica cada tramo del túnel con la clase de roca y los posibles problemas geológicos que se puede encontrar.


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XIII. FACTORES GEOLOGICOS QUE INCIDEN EN EL DISEÑO DE LOS TÚNELES Factores Geomorfológicos tienen mucha importancia en la ubicación de los

portales del túnel, generalmente las laderas escarpadas y estables son favorables y económicas, aquí en los factores geomorfológicos se debe tener encuentra lo que se denomina la cobertura (distancia vertical del eje del túnel a la superficie también es llamado ENCAMPANE) y eso pude variar desde menos de 100 m hasta mas de 500m depende de la profundidad a la que pasa el túnel. Este encampane se clasifica en :

Superficial : cuando este valor es menos de 100 m Intermedio: cuando este valor está entre 100 y 500 m Profundo: cuando este valor es mayor de 500 m

Para el caso de intermedio y profundo se presenta en los túneles que construyen en regiones montañosas

Factores Estratigráficos nos dan a conocer las distintas formaciones geologías que cruzara el túnel

Factores Estructurales hay que tomar en cuenta los principales elementos estructurales que controlan la estabilidad de una excavación subterránea, estos elementos son el rumbo y buzamiento de los estratos, fallas geológicas, ejes de pliegues, de los sistemas de diaclasas y de cualquier otra discontinuidad.

Factores Hidrológicos vamos a tomar en cuenta los flujos de agua subterránea que puedan encontrarse ya sea en zonas cársticas o flujos que pueden aparecer en zonas de fallas o en las rocas muy fracturadas.

Factores Geodinámicos hay que tener en cuenta los deslizamientos que se pueden producir ya sea por terremotos o por lluvias, por ejemplo en los portales; también se debe tener en cuenta la sismicidad sobre todo en las zonas de fallas en los portales o en las zonas de rocas muy fracturadas.

Estado de los esfuerzos los esfuerzos a que están sometidas las rocas en una excavación subterránea muchas veces se ponen de manifiesto por estallido de la roca ese fenómeno de denomina descompresión o golpe de montaña (POPPING ROCK) ¿Cuáles son los puntos críticos de un túnel donde revienta la roca normalmente?En los hastiales y en la solera de la roca¿Qué está experimentando la roca cuando se produce este fenómeno del golpe de montaña?Es que se está deformando elásticamente la roca. Este fenómeno se presenta en túneles que están por debajo de los 500 m de profundidad ya que hay fuertes presiones de arriba


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Factores ambientales se relacionan con los túneles que se construyen ya sea donde es posible encontrar aguas termales o donde se pueden encontrar gases venenosos, por ejemplo en las minas de carbón es posible encontrar gases (gas grisú) que explosionan, por eso es conveniente controlar las temperaturas a lo largo del eje del túnel.

XIV. SOSTENIMIENTO O SOPORTE EN LOS TÚNELES Shocre o concreto lanzado Mallas Metálicas para reforzar el Shocre Pernos de Anclaje Cimbras o marcos metálicos (dan donde hay zonas de fallas) Cables de anclaje(se utilizan para estabilizar grandes masas rocosas)

XV. TIPOS DE SOSTENIMIENTOS MAS UTILIZADOSXVI. CLASIFICACION GEOMECANICA DE LOS MACIZOZ ROCOSOS

En los túneles la clasificación del macizo rocoso es muy importante para evaluar la estabilidad del túnel y poder hacer la estimación del soporte mas digno de confianza dentro de estas clasificaciones tenemos tres:RQD: Índice de calidad de la rocaRMR: índice de calidad del macizo rocoso(por ejemplo cuando se dice que la roca de un túnel tiene un RMR de 80% se considera que no requiere sostenimiento)Q: especialmente para túneles, para calcular el factor Q se utilizan seis parámetrosCon cada uno de estos se clasifica la calidad de la roca.Hay una relación importante de experiencias de túneles que se han construido base de 101 casos de túneles esta expresión fue propuesta por BENIAWSKI

RMR=9LnQ+44

RQD=(¿¿)100%= N(%)RQD=115-3.3Jv

Jv=# de fracturas/metro lineal

Q=(RQD/Jn)* (Jr/Ja)*(Jw/SRF)

Jn: contenido de sistemas de fracturas.Jr: contenido de familias de diaclasas.

Ja. Grado de alteración de la roca.


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