GEOTECNIA APLICADA

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    05-Nov-2015

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El proyecto de un tnel, en general, supone un grado de dificultad mayor que el resto de las estructuras que se integran en una obra lineal. Gran parte de esta dificultad radica en que para proyectar un tnel hay que contar con un material natural del terreno cuyas propiedades resistentes y deformacionales no son bien conocidos y cuya investigacin requiere esfuerzos econmicos importantes.Actualmente, los esfuerzos que exige la investigacin del terreno se ven compensados con diseos realistas y afinados que permiten plantear soluciones cada vez menos costosas y ms seguras A partir de los aos 60 la geotecnia tuvo un desarrollo importante; pero los intentos de aplicar los conceptos tericos a la definicin de soluciones concretas chocaban irremediablemente con la imposibilidad de realizar econmicamente los clculos necesarios. El espectacular desarrollo, durante los ltimos aos, la microinformtica ha tenido una influencia muy beneficiosa en el abaratamiento de los clculos que se necesitan para disponer de un proyecto constructivo afinado de un tnel.

Transcript

<p>DEFINICIONES:</p> <p>Facultad de Ingeniera Civil y Arquitectura</p> <p>GEOTECNIA APLICADA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNOGEOTECNIA APLICADA A TUNELESINTRODUCCIONEl proyecto de un tnel, en general, supone un grado de dificultad mayor que el resto de las estructuras que se integran en una obra lineal. Gran parte de esta dificultad radica en que para proyectar un tnel hay que contar con un material natural del terreno cuyas propiedades resistentes y deformacionales no son bien conocidos y cuya investigacin requiere esfuerzos econmicos importantes.En el momento actual, con casi 50 aos de desarrollo efectivo de la geotecnia, el panorama ha cambiado drsticamente y se puede afirmar que hoy es posible predecir el comportamiento tenso-deformacional de una excavacin subterrnea, de 15 m de ancho, con la precisin suficiente como para dimensionar con un coeficiente de seguridad ajustado, el sostenimiento que debe colocarse en cualquier zona del permetro de excavacin.</p> <p>OBJETIVOS DE LA CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS TUNELESEl objetivo final de todo reconocimiento geolgico es conocer y cuantificar los atributos ms relevantes en funcin de las caractersticas de la obra, en lo que se denomina modelo geotcnico del terreno, con objeto de definir los parmetros que deben ser utilizados en el anlisis tenso-deformacin de las secciones tipo del tnel.En principio, el modelo geotcnico debe contemplar los siguientes aspectos:EstratigrafaEstructura del macizo rocoso LitologaContactos y distribucin de litologas GeomorfologaEspesor y caractersticas del manto de alteracin Espesor de los materiales de recubrimientoPosicin y movilidad del agua </p> <p>a) Orientacin desfavorable de discontinuidades.</p> <p>b) Orientacin desfavorable de tensiones.</p> <p>c) Filtraciones de agua en el interior de la excavacin.Influencia de las condiciones geolgicas</p> <p>METODOLOGIAS DE INVESTIGACION Para alcanzar los objetivos de una adecuada investigacin geolgica de un emplazamiento concreto se dispone de los siguientes medios:Investigacin bibliogrfica </p> <p>Cartografa geolgica geotcnica </p> <p>a) Estudio hidrogeolgico</p> <p>La cartografa a realizar diferenciara claramente, los afloramientos rocosos del substrato rocoso y los depsitos de recubrimiento superficiales.b) Afloramientos </p> <p>la cartografa incluir todos los datos necesarios para definir la estructura del macizo rocosoc) Tectnica y estructura Se definirn los diferentes litotipos de caractersticas mecnicas y litolgicas similares que existan en el rea de estudio. De cada uno de estos litotipos se deben efectuar ensayos de carga puntual con una prensa Franklin, para estimar su resistencia a compresin simple.d) Definicin de litotipos</p> <p> CLASIFICACIN MECNICA DEL MACIZO ROCOSOCon objeto de valorar la calidad geotcnica del macizo rocoso, se procede a su clasificacin. Para ello se empleara la clasificacin de Bieniawski (Rock Mass Ratio) y la clasificacin de Barton (Indice Q)</p> <p>Estudio de Fracturacin El estudio de la fracturacin contemplara los siguientes aspectosLevantamiento de discontinuidades estructurales.Correlacin diaclasas-fracturacin regional.Anlisis de microestructuras para la estimacin del estado tensional.Y de cada discontinuidad se obtendr los siguientes parmetrosTipo de planoOrientacin EspaciadoRugosidad(JRC)Resistencia a compresin simple de los labios de discontinuidad(JCS)Relleno y presencia de aguaLosmtodos geofsicosLosmtodos geofsicosdeben ser considerados siempre como mtodos complementarios de reconocimiento, debiendo estar acompaados por prospecciones directas como sondeos, y los datos obtenidos mediante estos sistemas refrendados y contrastados por los resultados de dichos sondeos.Los trabajos de campo e interpretacin de las medidas deben estar realizados por personal altamente cualificado y con experiencia en la ejecucin y procesamiento de resultados.Los mtodos mas empleados en la investigacin geolgica-geotecnica de una obra subterranea son los siguientes:Mtodos elctricos.Mtodos gravimtricos.Mtodos magnticos.Mtodos ssmicos (sin duda el mas empleado)</p> <p>SONDEOSENSAYOS IN-SITUEl ensayo de penetracin estndar (SPT)</p> <p>Caracterizacin geotcnica de suelos.</p> <p>Penetrometros</p> <p>ENSAYO DE MOLINETE</p> <p>LEFRANC</p> <p>ENSAYOS DE LABORATORIOParmetros de resistencia.El ensayo de compresin simple.El ensayo de corte directo.El ensayo triaxial.Otros.</p> <p>PRINCIPALES LIMITACIONES PARA LOS ENSAYOS DE LABORATORIO SON:Dificultad de obtencin de muestras realmente inalteradas, en especial en suelos y rocas blandas (imposibilidad en el caso de terrenos sueltos).El volumen de suelo o roca que se ensaya es reducido (efecto escala).Variabilidad elevada en los ensayos de laboratorio.Mayor coste econmico.DEFINICIONES: Roca: agregado natural de partculas de uno o ms minerales, con fuerte unin cohesivapermanente, que constituyen masas geolgicamente independientes y cartografiables. Macizo rocoso: conjunto de matriz rocosa y discontinuidades. Presenta carcter heterogneo,comportamiento discontinuo y normalmente anistropo, consecuencia de la naturaleza,frecuencia y orientacin de los planos de discontinuidad, que condicionan su comportamientogeomecnico e hidrulico. Matriz rocosa = Roca matriz = Roca intacta: material rocoso sin discontinuidades, o bloquesde roca entre discontinuidades. (Se caracteriza por su densidad, deformabilidad y resistencia;por su localizacin geogrfica; y por su litologa, ya sea sta nica o variada). Discontinuidad: cualquier plano de origen mecnico o sedimentario en un macizo rocoso, conuna resistencia a la traccin nula o muy baja. (Genera comportamiento no continuo de lamatriz rocosa, y normalmente anistropo).</p> <p>CARACTERIZACIN DE MACIZOS ROCOSOS La caracterizacin del macizo rocoso representa un intento de descripcin del modo en que la roca se comportar en su condicin de material para la ingeniera. Como tal, la caracterizacin debe incorporar no solo las propiedades fsicas del rea bajo consideracin, sino tambin la escala, las condiciones de carga, y los modos de falla a los que el diseo se ver expuesto.CARACTERIZACIN DE MACIZOS ROCOSOSCLASIFICACION DE MACIZOS ROCOSOSCONCEPTODan idea preliminar de la calidad del macizo rocoso y su variabilidad. Desarrollados para estimar soportes en tneles con bases empricas. Uso para etapas tempranas del proyecto. No reemplazan mtodos mas detallados y especficos de diseo.</p> <p> ROCA INTACTA. sin diaclasas, rotura por roca intacta, descascaramiento luego de las voladuras. </p> <p> ESTRATIFICADA. Estrato con baja resistencia en los lmites. </p> <p> MODERADAMENTE FISURADA. Los bloques entra diaclasas intertrabados. No requiere sostenimiento lateral. </p> <p>FISURADA. Bloques mal intertrabados. Sosteniminento en paredes.</p> <p> TRITURADA. Fragmentos pequeos, tamao de arena. </p> <p>SISTEMAS DE CLASIFICACION DE LOS MACIZOS ROCOSOS</p> <p>CLASIFICACION DE BARTON et al.(1974)</p> <p>RESISTENCIA A LA COMPRESIONEnsayo de compresin simple en rocaEnsayo triaxial en roca</p> <p>PROPIEDADES RESISTENTES DE LA MATRIZ ROCOSARESISTENCIA A LA TRACCIONMETODO BRASILERO En el cual se somete a la probeta cilndrica a una carga diametral hasta la rotura</p> <p>CRITERIOS DE ROTURA DE LA MATRIZ ROCOSACRITERIO DE MOHR COULOMBCRITERIO DE HOEK Y BROWN</p> <p>PROPIEDADES RESISTENTES DE LAS JUNTASANGULO DE FRICCIN BSICO DE LAS ROCAS</p> <p>JRC (SEGN BARTON Y CHOUBEY)PRESENTACIN DE LOS RESULTADOS</p> <p>Como resultado de los trabajos realizados, en campo y laboratorio, se redactara el informe geotcnico que debe contener todos los datos obtenidos, debidamente documentados con protocolos de ensayos y fotografas, la interpretacin de datos obtenidos y las recomendaciones sobre las propiedades geotcnicas del terreno que deben utilizarse en la etapa de clculos.Habitualmente la informacin referente a los datos del terreno se suelen presentar en un perfil geotcnico, elaborado partir de un perfil longitudinal de la obra en la que se incorporan los terrenos existentes y se sitan los trabajos realizados.El perfil geotcnico debe incluir, al menos, datos sobre los siguientes aspectos:Perfil estratigrfico (o distribucin geomtrica de los litotipos),Datos geomtricos de excavacin,Propiedades mecnicas del macizo rocoso, a nivel de la excavacin,Posicin del nivel fretico,Mtodo de excavacin, ySecciones constructivas tipo.</p>