Informe de Tuneles

UNIVERSIDAD PERUAN LOS ANDES  –  FACULTAD  FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA: DISEÑO DE TUNELES

CURSO:

DISEÑO DE CONSTRUCCION

DOCENTE:

ING. SANCHEZ BAUTISTA, JUAN

ALUMNOS:

EAST POMA, LYNNE MATOS RAMOS, JAIME ZEVALLOS PINEDO, SONY JOEL

LIMA  – 2014 UEC. DISEÑO DE CONSTRUCCION

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INDICE PAG. INTRODUCCION……………………………………………………….................1 ....1 RESUMEN…………………………………………………………………............2 ...........2 HISTORIA DE LOS TÚNELES Y SU EVOLUCIÓN HISTÓRICA……………..3 HISTÓRICA ……………..3 1. TUNELES………………………………………………………………….4 2. MARCO TEORICO 2.1 EL MACIZO ROCOSO……………………………………………… ROCOSO ………………………………………………..5 ..5 3. MARCO LEGAL………………………………………………………….. LEGAL…………………………………………………………..55 4. ESTUDIOS PRELIMINARES 4.1 GENERALIDADES…………………………………………………...7 GENERALIDADES…………………………………………………...7 4.2 TRAZADO DE TUNEL……………………………………………….7 TUNEL……………………………………………….7 4.3 ESTUDIOS GEOLÓGICOS, HIDROLÓGICOS, GEOTÉCNICOS Y GEOMECÁNICO DEL TERRENO………………………………….11 TERRENO………………………………….11 5. CLASIFICACIONES GEOTECNICAS Y GEOMECANICAS GEOMECANICAS PARA TUNELES. 5.1.-HISTORIA DE LAS CLASIFICACION C LASIFICACIONES ES…………………………17 …………………………17 5.2.-LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS MAS EMPLEADAS…….17 6. DISEÑO Y EXCABACION DE TUNELES 6.1 SEGÚN SU FUNCION……………………………………………….30 6.2 METODOS DE EXCAVACION……………………………….…….30 6.2.1 EXCAVACIÓN SIN PERFORACIÓN Y VOLADURA…..30 VOLADURA …..30 6.2.2 EXCAVACIÓN CON PERFORACIÓN Y VOLADURA…31 VOLADURA …31 6.2.3 EXCAVACIÓN CON TBM………………………………..32 TBM ………………………………..32 CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………..37 RECOMENDACIONES…………………………………..37 BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………….38

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INDICE PAG. INTRODUCCION……………………………………………………….................1 ....1 RESUMEN…………………………………………………………………............2 ...........2 HISTORIA DE LOS TÚNELES Y SU EVOLUCIÓN HISTÓRICA……………..3 HISTÓRICA ……………..3 1. TUNELES………………………………………………………………….4 2. MARCO TEORICO 2.1 EL MACIZO ROCOSO……………………………………………… ROCOSO ………………………………………………..5 ..5 3. MARCO LEGAL………………………………………………………….. LEGAL…………………………………………………………..55 4. ESTUDIOS PRELIMINARES 4.1 GENERALIDADES…………………………………………………...7 GENERALIDADES…………………………………………………...7 4.2 TRAZADO DE TUNEL……………………………………………….7 TUNEL……………………………………………….7 4.3 ESTUDIOS GEOLÓGICOS, HIDROLÓGICOS, GEOTÉCNICOS Y GEOMECÁNICO DEL TERRENO………………………………….11 TERRENO………………………………….11 5. CLASIFICACIONES GEOTECNICAS Y GEOMECANICAS GEOMECANICAS PARA TUNELES. 5.1.-HISTORIA DE LAS CLASIFICACION C LASIFICACIONES ES…………………………17 …………………………17 5.2.-LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS MAS EMPLEADAS…….17 6. DISEÑO Y EXCABACION DE TUNELES 6.1 SEGÚN SU FUNCION……………………………………………….30 6.2 METODOS DE EXCAVACION……………………………….…….30 6.2.1 EXCAVACIÓN SIN PERFORACIÓN Y VOLADURA…..30 VOLADURA …..30 6.2.2 EXCAVACIÓN CON PERFORACIÓN Y VOLADURA…31 VOLADURA …31 6.2.3 EXCAVACIÓN CON TBM………………………………..32 TBM ………………………………..32 CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………..37 RECOMENDACIONES…………………………………..37 BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………….38

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INTRODUCCIÓN El túnel arranca de la necesidad de superar un obstáculo natural, generalmente un macizo montañoso. Pero además de la naturaleza existen otras barreras que se pueden salvar mediante túneles como los cursos de agua, fluviales o marinos, y las zonas urbanas densamente densamente edificadas en las que a menudo se incorporan túneles. Entre los usos más frecuentes pueden enumerarse los túneles para vehículos, para redes de ferrocarril urbano o Metros, para uso peatonal, para abastecimiento de agua, saneamiento, saneamiento, galerías de servicio y para almacenamiento almacenamiento de residuos Si bien el túnel en sentido estricto se caracteriza por su marcado carácter lineal, aquí se considerará, por extensión, el termino túnel en un sentido amplio, no sólo como obra lineal sino como espacio subterráneo que incluye desde la caverna, la cueva natural hasta amplios recintos subterráneos transitables dentro de lo que podría englobarse como urbanismo y espacio subterráneo; en suma, el túnel como obra de tránsito y también como hábitat.

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RESUMEN El estudio de túneles, en el Perú bien a ser una de las disciplinas muy escasas, ya que recientemente su aplicación se está dando juntamente con el crecimiento del país. Por otro lado en el país hay pocos especialistas dedicados al tema. Y la clase política que hemos tenido, no apostaban por las grandes inversiones, que a largo plazo tiene mucho benéfico muy considerables. En el presente trabajo hemos detallado, que para realizar un proyecto de túneles según su función, se tiene que realizar r ealizar estudios preliminares del terreno, los cuales involucran: Estudios geológico, estudios geotécnicos y geo mecánico, análisis de costo beneficio. Para realizar estos estudios de detalle se requiere análisis en campo y laboratorio implementado con sistemas de cómputo. En los cuales detallamos las clasificaciones geotecnias y geo mecánicas que se han venido utilizando durante el largo de la historia para el desarrollo de estudio de excavaciones mineras y tuneleras. Los más conocidos y aplicados son: 





La clasificación de rocas de Terzaghi (1946). Índice de calidad tunelera N. Barton (1975). ( 1975). Clasificación de R. Bieniawsk i (1979).

Estas clasificaciones son los más conocidos para realizar un estudio confiable de campo,  para desarrollar un proyecto dependiendo dependiendo las características geotécnicas geotécnicas y geo mecánicas. Estos estudios nos ayudan a decidir en el diseño y excavación de los túneles. Durante el diseño se decide el tipo de métodos a utilizar. 



Sin tuneladora (P&V) Con tuneladora

Para ello se estiman los costos y de acuerdo a su longitud se toma las decisiones con criterios ingenieriles, para el buen desarrollo de los túneles durante su excavación.

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HISTORIA DE LOS TÚNELES Y SU EVOLUCIÓN HISTÓRICA El arte de los túneles se funde en sus orígenes con el arte de la minería. La mina más antigua que se conoce en el mundo, se localiza en el cerro de Bomvu, en Swazilandia, y data del año 40.000 a.C.; en ella el hombre de Neandertal minaba hematites, piedra de sangre, muy apreciada para ritos mortuorios; las herramientas no eran otras que piedras afiladas y sus manos desnudas. El primer método de perforación de galerías mineras y, con posterioridad, de túneles es la técnica del fuego, consistente en provocar un incendio en el frente de ataque para luego sofocarlo bruscamente con agua fría produciendo un brusco gradiente térmico que da lugar al resquebrajamiento de la roca; pero esta técnica también provoca, como no es difícil imaginar, una atmósfera viciada, irrespirable, generando gases a menudo venenosos, convirtiendo el trabajo del minero en una trampa mortal a la que sólo unos  pocos afortunados sobreviven. El primer túnel de la historia, allá donde ésta se difumina con el territorio del mito, fue el que la leyenda dice mandara construir Semiramis bajo el Eúfrates para comunicar el Palacio y el Templo de Belos en la Babilonia del 2200 a.C.. A este formidable trabajo se refieren entre otros los historiadores Diodoro de Sicilia, Herodoto y Estrabon. En realidad, se trataba de un falso túnel, por cuanto no se perforó en galería sino mediante zanja a cielo abierto y posteriormente recubierta, para lo cual se desviaron las aguas del Eúfrates aprovechando el período de estiaje. El siguiente túnel construido bajo el cauce de un río se perforó cuatro mil años después de aquel de Babilonia, obra de los Brunel padre e hijo quienes tras veinte años de lucha denominada y arrojo lograron dominar las furiosas aguas del río Támesis que se resistía a ver perforado su lecho. De esta manera los túneles se han venido desarrollando durante la historia hasta la actualidad.

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1.- TUNELES Entendemos por túnel a aquella construcción que tiene por objetivo principal comunicar dos extremos que, de otra manera, se mantendrían separados. El túnel permite de tal modo el paso por espacios cerrados que por lo general son subterráneos. Una de las características principales de todo túnel es que cuentan con un techo y que la única ventilación es la que se mantiene en ambos puntos, no habiendo ninguna posibilidad de salida o cruce del mismo fuera de esos dos puntos de comunicación. Los túneles son en su mayoría construcciones artificiales que el ser humano diseña y ejecuta con el único propósito de pasar de un lado a otro cuando dos puntos se encuentran cerrados o cubiertos de materia. Hay dos tipos de espacios en los que se suelen construir túneles: los espacios naturales (montañas, montes, cañones) en los cuales se puede realizar el túnel tanto para el paso de seres humanos como para el paso de agua, de energía o de materiales de diverso tipo; y los espacios urbanos en los cuales los túneles bajo tierra sirven para dinamizar el transporte público (ya sea en el caso de los subterráneos o los túneles para vehículos regulares). La inversión de tiempo, capital y fuerza humana para la construcción de túneles suele ser muy importante ya que los túneles son algunas de las construcciones más complejas que puede realizar el ser humano (al ser completamente artificiales y requerir por tanto ciertos rasgos de seguridad). Por lo general, los túneles se realizan a través de la voladura o explosión de los espacios a vaciar, por perforación y por excavación. De acuerdo al tipo de túnel que se quiera construir existirán diferentes métodos más útiles  para la obtención de los resultados específicos. En algunos casos los túneles pueden ser abandonados, especialmente cuando se construyen con objetivos específicos y  puntuales, como es el caso de la extracción de recursos naturales

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2.-MARCO TEORICO 2.1 EL MACIZO ROCOSO : Durante la etapa de Estudio y construcción de un  proyecto de excavación, es de vital importancia contar con la información necesaria sobre las características litológicas estructurales, de los esfuerzos e hidrología de un macizo rocoso (Alonso et al., 2007 y Hoek, 2006). Todo trabajo de ingeniería, requiere llevar las condiciones del macizo rocoso a valores numéricos, a fin de calcular y dimensionar una obra y sus etapas. Las  propiedades del macizo rocoso son: a) Tipo de roca que conforma el macizo.  b) Estructura del macizo rocoso. c) Estado de conservación de la roca (Abril, E. G., 2007). La clasificación del macizo rocoso se agrupa en dos: Clasificación de Ingeniería (Terzaghi, Lauffer, Deere y Wickham) y clasificación geomecánica (Bieniawski y Barton) (Hoek, 2006). La clasificación de Bieniawski (RMR), toma en cuenta 6  parámetros (Abril, 2007 y Hoek et al. 2006). La clasificación de Barton o índice de calidad de túneles (Q), también toma en cuenta 6 parámetros (Palmstrom et al 2006), pero como este índice estuvo orientado a excavaciones con perforación y voladura, para la aplicación de TBM ha sido necesario reformularla incluyendo otras propiedades del macizo rocoso y el cortador.

3.-MARCO LEGAL Procesos peligrosos en la construcción de túneles mediante tecnología TBM / EPB (Tunnel Boring Machine). La tecnología constructiva de túneles, la Seguridad y la Salud Laboral, ámbitos estos que siendo independientes, se entrecruzan y entrelazan. En esta confluencia es donde se requiere el cumplimiento y aplicación de aspectos de Seguridad así como el control de la Salud Ocupacional de quienes desarrollan actividades en el ambiente tecnológico de los escudos o tuneladoras. A pesar del avance tecnológico en la metodología constructiva de túneles aun es necesario el concurso del trabajador para su ejecución, al cual se le debe garantizar unas condiciones de trabajo aceptables, o lo que es lo mismo; condiciones de seguridad y salud que le permitan efectuar sus actividades sin peligro de enfermarse, o accidentarse. En este punto se necesita hacer un preámbulo de los aspectos que engloban el trabajo de construcción de túneles (trabajo, salud, seguridad y tecnología) de forma de poder ubicar el tema a desarrollar en su contexto, ya que debemos considerar que el

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 planteamiento del problema “consiste en describir de manera amplia la situación objeto de estudio ubicándola en un contexto que permita comprender sus origen y relaciones” Dado que el trabajo constituye uno de los aspectos imprescindibles para el ser humano al permitirle cubrir sus necesidades “no se puede dejar de  considerar la forma como el trabajo influye en la salud. El trabajo no es solamente una cualidad biológica, sino una característica del hombre como ser social que se encuentra relacionado con el proceso de transformación y dominio de la naturaleza” Al mismo tiempo la salud “es el hábito o estado corporal que nos permite seguir viviendo, es decir, que nos permite superar los obstáculos que el vivir encuentra a su  paso”, de forma que “debe verse como un estado donde hay un balance o equilibrio  productivo entre este estado y otros subsistemas, tales como un órgano, otra persona o grupo social” o, como expone el convenio 155 de la OIT, “el término salud, en relación con el trabajo, abarca no solamente la ausencia de afecciones o de enfermedad, sino también los elementos físicos y mentales que afectan a la salud y están directamente relacionados con la seguridad e higiene en el trabajo”. Por su parte la Seguridad es “el conjunto de técnicas y procedimientos que tienen por objeto eliminar o disminuir el riesgo de que se produzcan los accidentes de trabajo”, y de una forma más específica “El conjunto de conocimientos y técnicas (de tipo no médico) que tratan de eliminar o al menos reducir los riesgos de daños materiales y lesiones personales” En cuanto a la tecnología, surgen una serie de interrogantes, tales como; ¿Qué es un túnel? ¿Cuáles son las técnicas actuales? ¿Cuál es la situación de la construcción de? ¿Qué aspectos de inseguridad, o condiciones peligrosas están presentes en las operaciones de un escudo, o tuneladora? ¿Qué condiciones de trabajo pueden afectar, o incidir sobre la salud de los trabajadores? Un túnel, según la Real Academia Española (RAE) es definido como un paso subterráneo abierto artificialmente para establecer comunicación a través del monte, debajo de un rio u otro obstáculo natural o artificial, lo que hace que se considere que “el túnel es un desafío a la naturaleza” Por consiguiente el túnel es un tipo de infraestructura que se adapta bien a las necesidades actuales de comunicación y medio ambiente requeridas por la sociedad, su construcción ha permitido resolver diferentes necesidades de ésta en cuanto a comunicación, conducción de aguas tanto potables como servidas y/o para generación de energía, sin mayor interferencia o impacto sobre el medio ambiente.

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Esto ha hecho de los túneles una solución técnica de alta utilización en la cual las tuneladoras o escudos tienen cada vez un papel más protagónico, ya que garantizan que los riesgos de ejecución del proyecto sean reducidos y más manejables por ofrecer seguridad en el avance sin peligro de derrumbe del frente, techo, o paredes, razón por la que constituyen un elemento de presente y de futuro.

4.-ESTUDIOS PRELIMINARES 4.1.- GENERALIDADES En obras públicas se plantea frecuentemente el problema de la construcción de túneles. La necesidad de los tuéneles se impone en le construcción de carreteras, ferrocarriles y canales cuando es imposible la ejecución de una trinchera (para pasar una montaña) o cuando es demasiado costoso. La construcción de túneles plantea una serie de problemas relacionados ya con la disposición a adoptar en las obras. Ya con el método de ejecución de estas y el equipo de los tajos. Las soluciones dependen específicamente de la naturaleza del terreno, de su resistencia y de la posible presencia de agua. 4.2.-TRAZADO DEL TÚNEL. El proyecto del trazado de túnel en planta y perfil longitudinal de un tramo de carretera o autopista, canal. Ferrocarril, etc., que incluya un túnel constituye la etapa más importante de su concepción, a lo que rara vez se le presta la debida atención. La consideración del "sistema complejo", que forma un túnel, debe comenzar desde el  proyecto de su trazado en planta y su perfil longitudinal, cosa que suele ser poco frecuente. En esta fase, la optimización técnica y económica es de la mayor importancia. Es indispensable contar desde los primeros estudios con un equipo multidisciplinar constituido por proyectistas y expertos con gran experiencia que permitirán determinar todos los problemas potenciales que puedan darse en el proyecto de estudio, en lugar de disponer siempre de información preliminar incompleta, y así adoptar las decisiones correctas para los temas importantes que, una vez consolidadas, permitirán establecer otros criterios progresivamente teniendo en cuenta la información adicional de la que se vaya disponiendo.

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CULTURA DE TRAZADO DE TÚNELES Éstos prefieren con frecuencia trazados « acrobáticos »que discurren por las cimas, con fuertes pendientes, obras de sostenimiento importantes o viaductos de gran longitud y, a veces, trabajos de consolidación enorme, muy ostentosa y no siempre eficaz en el tiempo, para atravesar zonas con deslizamientos. Alternativas de trazado planteado con túneles muestran que: el ahorro en el coste de construcción puede alcanzar entre un 10 y un 25% en zonas con relieve accidentado, se pueden conseguir importantes ahorros en el coste de explotación y mantenimiento: la fiabilidad del itinerario puede ser mayor, principalmente en zonas sometidas a deslizamientos, o a condiciones climáticas severas, el impacto sobre el medio ambiente se reduce significativamente, el nivel de servicio mejora para los usuarios y las condiciones de explotación son más adecuadas (en particular en invierno en los países que presentan riesgo de nieve) mediante reducción de las pendientes requeridas por las vías que recorren las cadenas montañosas. La asistencia de expertos externos permite suplir esta insuficiencia de « cultura de túnel », y mejorar consecuentemente el proyecto. TRADICIÓN EN CONSTRUCCIÓN Y EXPLOTACIÓN DE TÚNELES La noción de "sistema complejo" es raramente tenida en cuenta en las etapas previas, lo que va contra una optimización global del proyecto. Con demasiada frecuencia, la geometría de la nueva infraestructura se fija por especialistas de trazado sin tener en cuenta la influencia de otras exigencias y elementos del túnel. Sin embargo, en esta etapa es fundamental tener en cuenta todos los parámetros e interfaces descritas en el anterior Apartado. Los más principalmente son: La geología y la hidrogeología del macizo (a nivel de conocimiento disponible) y la evaluación preliminar de las dificultades geológicas y riesgos potenciales sobre los  procedimientos, costes y plazo de construcción. Las condiciones geo mecánicas, hidrogeológicas e hidrográficas potenciales en las  bocas del túnel y en los accesos.

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Los riesgos y peligros ligados a las condiciones invernales para países sometidos a fuertes nevadas, principalmente: Los riesgos de avalanchas o de formación de ventisqueros y las posibilidades de  prevenirlos. las condiciones de viabilidad invernal de las carreteras de acceso para garantizar la fiabilidad del itinerario, (esta disposición puede condicionar la cota de las bocas del túnel, las pendientes máximas de las carreteras de acceso y en su caso, la disponibilidad de espacio para habilitar las áreas para poder quitar y poner las cadenas en las  proximidades de las bocas). Las condiciones medioambientales en la boca del túnel y en los accesos. El impacto  puede ser muy fuerte en zona urbana, fundamentalmente debido al ruido y a la emisión de aire contaminado, y en los túneles interurbanos. La pendiente de las rampas de acceso: El túnel más barato no es necesariamente el más corto. La eliminación del carril adicional para vehículos lentos es desaconsejable cerca de la  boca Del túnel, y su mantenimiento en el interior es en general muy costoso. La pendiente de los accesos puede tener una gran influencia sobre la capacidad del itinerario, o sobre la viabilidad invernal. La posibilidad de incorporar accesos laterales (ventilación - evacuación y seguridad reducción del tiempo de ejecución de los trabajos) y pozos inclinados o verticales (ventilación - evacuación y seguridad): Pueden presentar implicaciones en la superficie (en particular en entornos urbanos: espacio disponible-sensibilidad a la emisión de aire contaminado etc.), mejorar la disponibilidad durante todo el año (por ejemplo, ante la exposición por avalanchas) y suponer restricciones importantes en el proyecto del trazado en planta y en perfil longitudinal. Por el contrario contribuyen a la optimización de la construcción y los costes de explotación. Algunas entradas puntuales pueden tener un impacto significativo en los costes de construcción y explotación y en el tamaño de la sección transversal (posible optimización de las instalaciones de ventilación y evacuación). Los procedimientos constructivos, que pueden tener una gran influencia en el proyecto del trazado y del perfil longitudinal: El cruce de un río con un túnel perforado constituye un proyecto totalmente distinto al de una solución por cajones prefabricados sumergidos. Interferencias con un viaducto en la boca de túnel.

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Los plazos de construcción impuestos pueden tener una gran influencia en el trazado,  principalmente para poder atacar por las dos bocas del túnel, e incluso con frentes intermedios. Las características geométricas del trazado en planta y del perfil longitudinal del túnel,  para las que es necesario tener en cuenta: Limitación de las pendientes que influyen en las necesidades de ventilación y en la capacidad de tráfico. Las condiciones hidráulicas para el drenaje, tanto durante la construcción como en explotación, que influyen sobre el perfil longitudinal. Los espacios laterales reducidos (salvo costosos sobre anchos), que precisan de un estudio específico de las condiciones de visibilidad y de la elección de los radios del trazado en planta. la elección juiciosa de los radios del trazado en planta con el fin de evitar peraltes por su influencia en la recogida y evacuación de las aguas de calzada, interfiriendo con el conjunto de canalizaciones de cables y redes de incendios, obligando a veces a aumentar la sección transversal. Todas las limitaciones clásicas relacionadas con la ocupación del subsuelo,  principalmente en zona urbana: metro, parkings, cimientos, construcciones sensibles a los asentamientos. Los costes de construcción y de explotación: La obra más barata no es necesariamente la más corta. Una mayor inversión en obra civil puede ser a la larga más rentable si permite una reducción en los costes de construcción, de explotación, de mantenimiento y de grandes reparaciones (principalmente ventilación), o si permite  prolongar varios años la vida útil de la obra (influencia de la pendiente del túnel y de sus accesos en la capacidad). La coordinación entre el trazado en planta y el perfil longitudinal debe ser tratada con especial cuidado para favorecer el nivel de confort y de seguridad de los usuarios (el efecto visual de los cambios de rasante, principalmente un punto alto, es más acusado en un túnel dadas las limitaciones de su campo visual y los efectos de la iluminación), las condiciones de explotación, unidireccional o bidireccional, deben tenerse en cuenta en el proyecto del trazado, principalmente: Las condiciones clásicas de visibilidad y legibilidad. La posibilidad de encontrar accesos laterales o verticales para optimizar fundamentalmente la ventilación y la sección transversal, o la seguridad (evacuación de los usuarios y acceso de los servicios de emergencia, evitando la construcción de una galería paralela), el trazado en las proximidades de las bocas:

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Las bocas del túnel constituyen un punto singular de transición, y es preciso considerar el comportamiento humano y las condiciones fisiológicas; es indispensable mantener una continuidad geométrica para permitir al usuario conservar su trayectoria instintiva.  No es deseable tener un túnel rectilíneo, principalmente en las proximidades de la boca de salida, en caso contrario puede ser indispensable reforzar el alumbrado de salida en una gran longitud, ramales subterráneos o en las inmediaciones de las bocas del túnel: Se deben evitar los ramales subterráneos o en el exterior en las inmediaciones de las  bocas del túnel. En caso de que sean indispensables, debe hacerse un análisis muy detallado para determinar todas las limitaciones y consecuencias concretas a tener en cuenta (trazado,  perfil transversal, inserción, riesgo de reflujo de circulación, evacuación, ventilación, alumbrado, etc.), para asegurar la seguridad en cualquier circunstancia 4.3.- ESTUDIOS GEOLÓGICOS, GEOMECÁNICO DEL TERRENO

HIDROLÓGICOS,

GEOTÉCNICOS

Y

ESTUDIO GEOLOGICO DEL TERRENO El estudio geológico del terreno, consiste en el mapeo geológico del terreno con especialista. Este estudio debe abarcar en su totalidad del proyecto y sus posibles variantes para decidir con pleno conocimiento de causa. Según la situación de las capas subterráneas que permite prever este estudio, se determina con cierta aproximación la naturaleza de los terrenos encontrados, su dureza, su repartición a lo largo del túnel. Se realizarán los reconocimientos y estudios geológicos y geotécnicos adecuados para obtener un conocimiento exhaustivo del terreno que será afectado directa o indirectamente por la construcción y explotación de la obra subterránea y de sus zonas de acceso y salida. Este reconocimiento en la superficie que sea accesible, se completara con zanjas, calicatas,  sondeos, o estaciones geo mecánicas, que se extenderán a uno y otro lado de la traza en planta del túnel, hasta una distancia tal que los datos obtenidos  puedan servir, en su extrapolación hacia el interior del terreno, a un conocimiento del mismo a la cota por donde ira la traza del túnel. Si el terreno involucrado es un medio rocoso, se prestará especial atención a la eventual  presencia de fallas o discontinuidades importantes, de ámbito regional o local, que  pudieran ser cortadas por la perforación del túnel. Se destacará, asimismo, la presencia de otras anomalías o singularidades estructurales del terreno o medio rocoso, como zonas cársticas.

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Los estudios se centrarán también en las posibles áreas de salida del túnel, con objeto de examinar y conocer con mayor precisión el terreno en tales zonas, posiblemente más débiles bajo el punto de vista geotécnico, y poder fijar mejor el punto de arranque de la obra subterránea. El acusado influjo del agua en los diferentes aspectos del diseño, construcción y explotación de la obra subterránea, exige un adecuado estudio de las condiciones hidrogeológicas del entorno del túnel. La gran variedad de métodos de prospección y ensayos para determinar las propiedades geotécnicas exige una adecuación y una actuación, acorde con las características,  profundidad e importancia de la obra. Galerías y Pozos de reconocimiento, sondeos mecánicos, zanjas, calicatas, métodos geofísicos, toma de muestras y ensayos de campo o laboratorio, deben ser seleccionados para obtener una suficiente base para el diseño del túnel. Objetivos a conseguir con los reconocimientos y ensayos a) Determinación del perfil geológico del túnel, con definición  litológica y tectónica del terreno atravesado, en especial:      

Fallas y contactos mecánicos. Zonas tectónicas. Zonas alteradas. Corrimientos. Zonas carstificadas o milonitizadas. Rocas alterables, solubles o expansivas.

Se debe prestar especial atención a las fallas activas en zonas con riesgo sísmico, analizando las posibles soluciones (cambio de trazado, dispositivos de absorción de desplazamientos, etc.).  b) Caracterización geotécnica cuantitativa de los terrenos, que sirva de base para la utilización de las clasificaciones geomecánicas adecuadas y posterior sectorización del túnel. Debe comprender, al menos, la determinación de los parámetros correspondientes a:      

Resistencia y deformabilidad. Permeabilidad. Alterabilidad. Expansividad. Erosionabilidad. Comportamiento geológico

c) Recomendaciones sobre tipos de sostenimiento a adoptar para los distintos sectores establecidos, tanto provisionales, con objeto de proteger a los trabajadores, como definitivos.

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d) Recomendaciones orientadas a definir los sistemas de ejecución, las cuales deben comprender:   

Análisis de la perforabilidad mecánica Métodos de sostenimiento recomendados. Métodos de revestimiento recomendados.

e) Problemática previsible de la excavación (estabilidad, avenidas de agua. presencia de líquidos o gases, etc.). f) Análisis específico de las áreas de emboquille y posibles estructuras especiales, que comprenda los siguientes aspectos:    

Estudio de estabilidad de taludes en zonas de acceso al túnel. Recomendaciones sobre la zona de emboquille. Revestimientos en zonas de emboquille. Estudios complementarios para estructuras especiales.

ESTUDIOS HIDROGEOLÓGICOS DEL TERRENO. Se efectuarán los estudios hidrogeológicos necesarios para conocer de una manera suficiente, para las etapas de construcción o explotación, las siguientes facetas: a) Establecimiento del o de los niveles freáticos y su eventual variación estacional.  b) Existencia de fuentes, manantiales, captaciones de agua, etc., que puedan influir en el túnel, o ser influidos por éste. c) Permeabilidad o transmisividad de los diferentes terrenos que pudieran ejercer su influjo en los aportes de agua al túnel durante la vida de la obra. d) Factores que influyen en la elección del drenaje o impermeabilización del túnel. e) Influjo del eventual drenaje del túnel en la posible variación de las condiciones hidráulicas de los niveles freáticos, afloramientos o aprovechamientos. f) Posibilidad de que el túnel suponga una barrera total o parcial a las  corrientes subálveas naturales, y la correspondiente variación.

ESTUDIOS GEOTECNICOS Y GEOMECANICOS DEL TERRENO Las expresiones rocas y suelos, habituales en los antiguos tratados de Ingeniería de Túneles, tienden a desaparecer. Si se sigue usándolas es por su mero valor descriptivo,  pero las propuestas diversas para su justificación se han demostrado totalmente faltas de valor para ser utilizadas en los estudios de su comportamiento. Hoy hablamos de la roca, en general, como el medio natural en el que ha de trabajar el ingeniero de túneles y su conocimiento puede decirse que viene dado por dos caminos: la geología y la geotecnia del macizo.

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El estudio geológico de un macizo se concreta en el establecimiento de diversas características de las rocas del mismo, entre las que destacan dos: la estructura geológica que presentan (incluida la descripción del origen, historia geológica y disposición de pisos, etc.) y la Clasificación geológica habitual (granitos, gneis, esquistos, etc.) junto con el posible estudio de su Mineralogía (Cristalografía). Características complementarias de un estudio geológico pueden ser una evaluación aproximada de algunas propiedades mecánicas de dichas rocas matrices, como la Cohesión o la Dureza. El estudio geotécnico tiene que ir mucho más allá, porque de lo que se trata es de prever el comportamiento mecánico del macizo rocoso cuando se le someta a modificaciones en su estado tensional de equilibrio, consecuencia de la construcción del túnel. De ello responden no sólo las características intrínsecas de las rocas matrices, sino su disposición estructural natural, su estado de fracturación y la presencia de agua así como de posibles discontinuidades o, en el límite, accidentes geológicos singulares. En resumen, desde un punto de vista práctico, el proyectista debe considerar que un macizo rocoso necesita una definición geotécnica que ha de abarcar los cuatro aspectos siguientes: a).- Características intrínsecas del material básico (las rocas matrices), entendiendo que ha de extenderse a cada uno de los varios conjuntos de rocas matrices que puede  presentar un macizo aunque, en principio, parezca continuo y sano.  b).- Evaluación de discontinuidades. Pueden señalarse la orientación de los planos de las mismas (rumbos y buzamientos); la frecuencia de tales discontinuidades; la apertura o separación de dichos planos; la naturaleza de los rellenos posibles; la rugosidad de los  planos límites; la presencia y circulación de agua, etc. c).- Respuesta esperable de la roca matriz (así como de las discontinuidades que  presente) en el supuesto de cambios en el estado de equilibrio tensional "roca rellenosagua". d).- Respuesta final esperable del macizo (es decir, del conjunto de rocas matrices o componentes básicos) a los cambios antes citados que es el objetivo final del estudio geotécnico del mismo. Siguiendo la lista anterior, los dos primeros apartados se refieren a lo que se llama usualmente descripción geotécnica de las rocas del macizo y de su conjunto, es decir del  propio macizo. Para ello se usan las metodologías geológicas habituales que van desde la geomorfología observada en superficie (afloramientos y catas) o en las columnas de sondeos hasta reconocimientos geofísicos. Los dos últimos apartados se refieren a la evaluación de parámetros geotécnicos. De ellos, el tercero requiere principalmente ensayos de laboratorio y el cuarto una combinación de ensayos de laboratorio con nuevos datos de sondeos mecánicos,  prospecciones geofísicas o ensayos mecánicos in situ.

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Este conjunto de trabajos tiene por objeto llegar a calificar las formaciones presentes en el macizo a través de datos que van desde la mera descripción geomorfológica a la identificación concreta y, desde una primera clasificación de los materiales básicos a la clasificación y calificación geotécnica de los diferentes tramos del macizo. Ahora bien, los propios índices o parámetros, con los que se llega a evaluar propiedades muy concretas, pueden ser contradictorios. Por ejemplo, una elevada resistencia a la compresión en una roca matriz puede inducir a una elección equivocada de una TBM típica de roca dura o extra dura, porque si dicha roca se presenta muy fracturada, lo recomendable es otro tipo de máquina que ofrezca prestaciones más favorables al auto sostenimiento temporal o provisional, ya que la alta fracturación de la roca permite el arranque con diseños más convencionales en cuanto a capacidad de cortadores. Se podrían comentar otros ejemplos de índices igualmente contradictorios: a) las rocas blandas permeables o impermeables requieren tratamientos diferentes en cuanto al corte mecánico;  b) una roca blanda pero tenaz (caso típico son las formaciones masivas de yeso) puede  presentar dificultades de arranque muy peculiares, tanto si se emplean explosivos, como si se estudia su arranque mecánico, etc. Por todo ello, se ha visto la necesidad de llegar a caracterizaciones de tipo global de los macizos, a partir de los trabajos e índices que se han comentado y, así han nacido las actuales Clasificaciones Geomecánicas de los Macizos Rocosos". Históricamente, puede decirse que nacen con Terzaghi a mediados de los años 40, ya que su Clasificación, aunque pueda llamarse simplista, sigue dando hoy día, en general, resultados del lado de la seguridad, pese a dicha simplicidad, y no cabe duda de su aplicabilidad al diseño de los sostenimientos. Lo mismo se podría decir de otras Clasificaciones desarrolladas en los años 50 y 60 (Lauffer, Protodyakonov, etc.).  No obstante estos precedentes históricos reales, que se emplearon con profusión  particular en la minería, se considera que la consagración universal de las modernas Clasificaciones geomecánicas tiene lugar con la publicación de las de Barton y de Bieniawski a mediados de los años 70, y presentadas ambas al Congreso Internacional de Mecánica de Rocas de 1979, celebrado en Montreux Estas dos Clasificaciones famosas definen sendos índices globales de Calidad a partir de algunos índices simples de las rocas matrices. Así, Barton define su índice Q de Calidad del Macizo Rocoso (que llama, literalmente, Rock más quality) en función de los índices simples siguientes: el de fracturación (índice RQD - Rock quality designation de Deere-); el de diaclasado (número de familias observables); el de rugosidad de diaclasas (planas, onduladas, continuas, etc.) y el de alteración de las mismas (alteración nula, ligera, con detritus, milonitos, etc.). Añade a ellos dos factores, el de reducción por  presencia de agua y el representativo del estado tensional.

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Bieniawski, por su parte, define el índice RMR de Valoración del Macizo Rocoso (literalmente llamado Rock más rating) en función de: la resistencia a la compresión simple, el índice RQD de Deere; la separación de diaclasas; la continuidad/rugosidad de las diaclasas y un factor por presencia de agua. Hay, por supuesto, otras clasificaciones que han buscado perfeccionar más algunas cualidades concretas del macizo, pudiendo decir que no hay inconveniente alguno, antes al contrario, en hacer adaptaciones para su empleo en casos concretos, si bien debe contarse siempre con el asesoramiento de expertos. La clasificación geomecánica del macizo rocoso es, pues, en primer lugar, el banco de datos que se ofrece para el diagnóstico cualitativo del macizo que se estudia. Pero, además, y como se verá, el elemento básico de lo que se puede llamar métodos empíricos de dimensionamiento y cálculo de la estructura resistente del túnel.   

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Investigación de sitio Geología de superficie. Sondajes en portales, a lo largo del túnel y zonas aledañas. Incluir ensayos de  permeabilidad y piezómetros. Geofísica Muestras sacadas en cota del túnel. Información debe ser tal de poder generar perfiles a lo largo del túnel con tipos de roca, estructuras, calidad geotécnica y condiciones hidrogeológicas. Condiciones de temperatura y posible presencia de gases en la excavación deben ser examinadas. Prospecciones geofísicas Métodos sísmicos Métodos eléctricos

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5.- CLASIFICACIONES TUNELES.

GEOTECNICAS Y GEOMECANICAS PARA

5.1.-HISTORIA DE LAS CLASIFICACIONES Las clasificaciones llevan más de 100 años en uso, pero es a partir de la década de los años 70 cuando se extienden más internacionalmente. 

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La clasificación de rocas de terzaghi (1946). Clasificación de stini y lauffer (1958). Caterpillar tractor con.(1966) Obert & duval (1967) para minería. Ege (1968) tuneles r.ristalinas. kruse et al (1969) revestimiento túneles. Goodman & duncan (1971) taludes. Laubasher (1974) para minería. Clasificación de wickham et al., 1972 r.s.r. Clasificación csir de macizos rocosos fisurados (1973) coautor bieniakski. Índice de calidad tunelera barton (1975). Clasificación de protodiakonov (1976). Clasificación de bieniawski (1979). Clasificación sur (1983) de Gonzales de vallejo. Romana (1985). Clasificación de bieniawski (1989).  palmstrom (1995) índice rmi.

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clasificación de rabcewicz (natm) norma alemana.

5.2.-LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS MAS EMPLEADAS:

A.- TERZAGHI • Propuso esta clasificación para calcular las cargas que deben soportar los marcos de acero en los túneles. • Experimento en túneles ferrocarrileros con refuerzo de acero en los Alpes. • Destaca la importancia de la exploración geológica que deberá hace rse antes que se termine el diseño y sobre todo insiste en conseguir información sobre los defectos en la formación de la roca. “desde el punto de vista de ingeniería, el conocimiento del tipo de defecto en la roca y en su intensidad puede ser más importante que el tipo de roca que se pueda encontrar. Por lo tanto, durante la exploración hay que dar especial atención a los defectos de la roca. El informe geológico deberá contener una descripción detallada de los efectos observados en términos geológicos. También deberá mencionar la roca defectuosa en términos de tune leo, como por ejemplo: roca en bloque, junteada, roca que se comprime o expande.”

Terzaghi define los términos de tuneleo como sigue : Roca inalterada , no tiene fisuras ni ramales. Por lo tanto, cuando se rompe, lo hace a través de la roca sana. Debido al daño que se hace a la roca con el uso de explosivos,  pueden caer del techo desgajes de rocas varias horas o varios días después de la voladura. Esta condición se llama desprendido. La roca dura, inalterada, también puede verse afectada por chasquidos, lo que implica la separación espontánea y violenta de láminas de roca de las paredes o del techo. Roca estratificada , está constituida por capas unitarias con pocas o ninguna resistencia a la separación a lo largo del plano limítrofe entre estratos. La capa puede haberse debilitado o no debido a fracturas transversales. Los desprendimientos son comunes en este tipo de rocas.

Roca medianamente fisurada , tiene fisuras y ramaleos pero los bloques entre las  juntas están soldados o tan íntimamente embonados que las paredes verticales no necesitan refuerzo. En rocas de este tipo, se puede encontrar a la vez el desprendimiento y el chasquido. Roca agrietada en bloques , es una roca químicamente inalterada o casi inalterada, cuyos fragmentos se encuentran totalmente separados unos de otros y no embonan. Esta clase de rocas puede necesitar además laterales en las paredes.

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Roca triturada, pero químicamente sana tiene la apariencia de ser un producto de trituradora. Si los fragmentos, en su mayoría o todos son del tamaño de arena y no ha habido recementación, la roca triturada que está abajo del nivel de las aguas freáticas tienen las propiedades de una arena saturada. Roca comprimida, avanza lentamente en el túnel sin aumento perceptible de volumen. Un prerrequisito de compresión es un porcentaje elevado de partículas microscópicas o sub-microscópicas de micas o de minerales arcillosos de poca expansibilidad. Roca expansiva , avanza básicamente en el túnel debido a su propia expansión. La capacidad de esponjamiento parece estar limitada a las rocas que contienen minerales arcillosos como la montmorillonita, con una alta capacidad de expandirse. Diagrama de carga de roca sobre un túnel (terzaghi, 1946)

LOS CONCEPTO USADO POR TERZAGHI REPRESENTA EL MOVIMIENTO DE ROCA SUELTA HACIA EL TUNEL

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Durante la construcción del túnel habrá algún relajamiento de la cohesión de la formación rocosa arriba y en los lados del túnel. La roca suelto dentro del área a c d b tendera a interrumpir en el túnel. A este esfuerzo se opondrán fuerzas de fricción a lo largo de los límites laterales a c y b d y estas fuerzas de fricción transfieren la parte más importante del peso de la carga de roca w al material de los lados del túnel. El techo y los lados del túnel no tienen que soportar más que el resto de la carga que equivale a una altura hp. El ancho b1 de la zona de la roca donde existe movimiento, dependerá de las características de la roca y de las dimensiones ht y b del túnel.

Terzaghi realizo muchas pruebas en maquetas, utilizando arena sin cohesión para estudiar la forma de lo que él llamaba el “arco del suelo” encima del túnel.

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B.-CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA RMR

Desarrollado por Bieniawski, (1989) constituye un sistema de clasificación de macizos rocosos que permite a su vez relacionar índices de calidad con  parámetros de diseño y de sostenimiento de túneles.

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El parámetro que define la clasificación es el denominado índice RMR (ROCK MASS RATING ), que indica la calidad del macizo rocoso en cada dominio estructural a partir de los siguientes parámetros: 1.-Resistencia a la compresión simple de la matriz rocosa. 2.-R.Q.D. Grado de fracturación del macizo rocoso. 3.-Espaciado de las discontinuidades. 4.-Condiciones de las discontinuidades, el cual consiste en considerar los siguientes parámetros: -

Abertura de las caras de la discontinuidad.

-

Continuidad o persistencia de la discontinuidad.

-

Rugosidad.

-

Alteración de la discontinuidad.

-

Relleno de las discontinuidades.

5.-Presencia del Agua, en un macizo rocoso, el agua tiene gran influencia sobre su comportamiento, la descripción utilizada para este criterio son: completamente seco, húmedo, agua a presión moderada y agua a presión fuerte. 6.-Orientación de las discontinuidades.

Para obtener el Índice RMR de Bieniawski se realiza lo siguiente : 1. Se suma los 5 variables o parámetros calculados, eso da como resultado un valor índice (RMR básico). 2.-El parámetro 6 que se refiere discontinuidades respecto a la excavación.

a

la

orientación

de

las

El valor del MR varía entre 0 a 100 1er PARÁMETRO: RESISTENCIA DE LA ROCA SANA

DESCRIPCIÓN Extremadam ente dura Muy dura Dura

RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE ( Mpa) >250 100 –  250 50 –  100

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ENSAYO DE CARGA PUNTUAL (MPa)

VALORACIÓN

> 10

15

4 –  10 2 –  4

12 7

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UNIVERSIDAD PERUAN LOS ANDES  –  FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Moderadamente dura Blanda

25 –  50

1 –  2

5 -25

Muy blanda

4 2

1 –  5

2m 20 Separadas 0,6 –  2 m. 15 200 – 600 mm. 10 Moderadamente untas Juntas 60 –  200 mm. Fracturado 8 Muy juntas < 60 mm. Machacado 5 Grafico Para calcular el parámetro del espaciamiento de las discontinuidades. 4to PARÁMETRO: CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES. Aberturas de las discontinuidades. Grado 1 UEC. DISEÑO DE CONSTRUCCION

Descripción

Separación de las caras > 5mm

Valoración 0

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Moderadamente abierta 3 Cerrada 0,1 –  1 mm 4 Muy cerrada < 0,1 mm 5  Ninguna 0 Continuidad o persistencia de las discontinuidades. Grado 1 2 3 4 5

Descripción Continuidad Muy baja 20 m Rugosidad de las discontinuidades.

Grado 1 2 3 4 5

Descripción Muy rugosa Rugosa Ligeramente rugosa Lisa Plana (espejo de falla)

4 5 6 Valoración 6 4 2 1 0

Valoración 6 5 3 1 0

Relleno de las discontinuidades. Grado 1 2 3 4 5

Descripción Blando > 5 mm Blando < 5mm Duro > 5mm. Duro < 5 mm  Ninguno Alteración de las discontinuidades.

Grado Descripción 1 Descompuesta 2 Muy alterada 3 Moderadamente alterada 4 Ligeramente alterada 5  No alterada 5to PARÁMETRO: LA PRESENCIA DEL AGUA.

Valoración 0 2 2 4 6 Valoración 0 1 3 5 6

Para calcular la valoración según la presencia del agua se toma como referencia la tabla que a continuación se especifica. Tabla para obtener el parámetro de la presencia del agua

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Relación Presión agua – Tensión ppal

10 m de túnel  Nulo < 10 litros/min 10-25 litros/min 25-125 litros/min >125 litros/min

Descripción

Valoración

mayor 0 < 0,1 0,1 –  0,2 0,2 –  0,5 > 0,5

Seco Ligeramente húmedo Húmedo Goteando Fluyendo

15 10 7 4 0

6to PARÁMETRO: ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES. Para la valoración de este parámetro se debe clasificar la roca de acuerdo al rumbo y  buzamiento con respecto a la obra civil que se va a ejecutar, esta clasificación se especifica a continuación: Tabla de clasificación para la determinación de los buzamientos con respecto al efecto relativo con relación al eje de la obra

Dirección Perpendicular al Eje de la obra

Excav. Con  buzamiento.

Excav. Contra  buzamiento

Dirección Paralelo al

Buz

Muy favorable

Buz

Buz

Buz

Buz

Buz

Favorable

Medio

Desfavorable

Muy desfavorable

Medio

Buzamiento 0 -20° Cualquier Desfavorable

Valoración para Túneles y Minas. Calificativo Muy favorable Favorable Medio Desfavorable Muy desfavorable

Valoración 0 -2 -5 -10 -12

Valoración para Fundaciones. UEC. DISEÑO DE CONSTRUCCION

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Calificativo Muy favorable Favorable Medio Desfavorable Muy desfavorable

Valoración 0 -2 -7 -15 -25

Valoración para Taludes. alificativo Muy favorable Favorable Medio Desfavorable Muy desfavorable

Valoración 0 -5 -25 -50 -60

Calidad del macizo rocoso con relación al Índice RMR CLASE

CALIDAD

VALORACIÓN RMR 

COHESIÓN

ÁNGULO DE ROZAMIENTO

I III

Muy buena Buena Media

IV

Mala

Muy mala

>4 Kg/cm 3 –  4 Kg/cm 2 –  3 Kg/cm 1 –  2 Kg/cm < 1 Kg/cm

> 45º 35º - 45º 25º - 35º 15º- 25º

V

100-81 80-61 60-41 40-21 < 20

II

10 continuas, sin disminución Los valores presentados con el signo * son solo valores estimados. Si se instalan elementos de drenaje, hay que aumentar Jw Los problemas causados por la formación de hielo no se consideran

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DESCRIPCION Zonas débiles que intersectan en la excavación y pueden causar caídas de bloques, según avanza la misma

SRF

Varía zonas débiles conteniendo arcilla o roca desintegrada químicamente, roca muy suelta A alrededor. Cualquier profundidad

10

Solo una zona débil conteniendo arcilla o roca desintegrada químicamente. Profundidad de B excavación menor de 50m

5

B D E F G H J

Solo una zona débil conteniendo arcilla o roca desintegrada químicamente. Profundidad de excavación mayor de 50m Varias zonas de fractura en roca competente (libre de arcilla). Roca suelta alrededor. Cualquier  profundidad Solo una zona fracturada en roca competente (libre de arcilla). Profundidad de excavación menor de 50m. Solo una zona fracturada en roca competente (libre de arcilla). Profundidad de excavación mayor de 50m. Juntas abiertas sueltas, muy fracturadas. Cualquier profundidad σ c/σ 1 σ t/σ 1  Rocas competentes, problemas de tenciones en las rocas > 200 > 13 Tenciones pequeñas cerca de la superficie 200 - 10 13 - 0,66 Tenciones medidas

tenciones altas, estructura muy compacta (normalmente favorable para la K estabilidad, puede ser desfavorable para la estabilidad de los estallidos) L Explosión de roca suave (roca masiva) M Explosión de roca fuerte (roca masiva)

10 - 5,0 5 - 2,5 < 2,5

0,66 0,33 0,33 0,16 < 0,16

2,5 7,5 5 2,5 5 SRF 2,5 1,0 0,5 - 2,0 5 - 10,0 oct-20

σc u σt son las resistencias a comprensión y a tracción, respectivamente, de la roca, σ1 es la tensión principal máxima que actúa sobre la roca

DESCRIPCION Roca fluyente, flujo plástico de roca incompetente bajo la influencia de altas presiones litostaticas  N Presión de flujo suave O Presión de flujo intensa Roca expansiva, actividad expansiva química dependiendo de la presencia de agua P Presión de expansión suave R Presión de expansión intensa

SRF 5 - 10,0 10 - 20,0 SRF 5 - 10,0 10 - 20,0

Observaciones al S.R.F. -Reducir los valores del SRF en un 25 - 50% si las zonas de rotura solo influyen pero no intersecta a la excavación - en los casos en que la profundidad de la clave del túnel sea inferior a la anchura del mismo, se sugiere aumentar el SRF de 2,5 a 5 (ver H) - Para campos de tensiones muy anisótropos (si se miden) cuando 5 ≤ σ1/σ3 ≤ 10 reducir σc y σt a 0,8σc y 0,8σt. Cuando σ1/σ3 > 10 reducir σc y σt a 0,2σc y 0,6σt σ1 y 0,3 Son las tensiones principales máximas y mínimas σc y σt Son las resistencias a compresión y tracción de la roca

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6.-DISEÑO Y EXCABACION DE TUNELES 6.1.- SEGÚN SU FUNCION La función de los túneles, tiene una importancia muy relevante en el diseño, para la aplicación de métodos de construcción del túnel. Entre los usos más frecuentes pueden enumerarse: •Los túneles para vehículos •Redes de ferrocarril urbano o Metros •Uso peatonal •Abastecimiento de agua •Saneamiento •Galerías de servicio •Almacenamiento de residuos 6.2.-METODOS DE EXCAVACION Los métodos de excavación dependen del tipo de terreno que se va realizar el túnel. SECCION DEL TUNEL. La sección del túnel juega un rol muy importante en la excavación, que puede aumentar o disminuir el rendimiento de equipos, mano de obra. Existen tres métodos de excavación: 

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

Excavación sin perforación y voladura Excavación con perforación y voladura Excavación con TBM.

6.2.1.-EXCAVACIÓN SIN PERFORACIÓN Y VOLADURA Se excava en terrenos de mala calidad, estos terrenos se encuentran de acuerdo al mapeo geotécnico o geomecanico en las clasificaciones de RMR por debajo de