4 estudios e investigaciones para diseño de tuneles

11
HÉCTOR SALAZAR BONILLAHÉCTOR SALAZAR BONILLA
INGENIERO CIVIL, M.Sc., Ph.D.INGENIERO CIVIL, M.Sc., Ph.D.
DiseñoDiseño yy CálculoCálculo EstructuralEstructural dede TúnelesTúneles
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS,ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS,
HIDROGEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS PARAHIDROGEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS PARA
DISEÑO DE TÚNELESDISEÑO DE TÚNELES

22
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICASESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS
Y GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELESY GEOTÉCNICAS PARA DISEÑO DE TÚNELES
INTRODUCCIÓN
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOLÓGICAS E HIDROGEOLÓGICAS
GEOTÉCNICAS
ANÁLISIS GEOTÉCNICOS
DISEÑOS GEOTÉCNICOS
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

33
INTRODUCCIÓN
Para todo tipo de obras en roca o suelo como
túneles, presas, taludes, etc., la calidad y detalle
de los estudios, investigaciones e información
geológica, hidrogeológica y geotécnica
disponible permite la realización de un diseño
apropiado, una selección optima de la tecnología
de construcción, un proceso constructivo con
menor riesgo e incertidumbre y una obra de mejor
calidad en un menor plazo y con un menor costo.
Las inversiones en estudios e investigaciones
tienen una rentabilidad mayor a 10 veces.

44
INTRODUCCIÓN
GEOTÉCNICAS
ANÁLISIS GEOTÉCNICOS EN COLOMBIA

55
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS E
HIDROGEOLÓGICAS
Planeación de actividades
Recopilación y análisis de información previa
Fotointerpretación geológica
Fotografías satelitales
Fotografías aéreas
Cartografía geológica, hidrogeológica y geotécnica
Tipo de roca, estratigrafia, litología, textura, tamaño, forma de granos,
minerales principales, estructura, composición, tipo de plegamiento,
escala y simetría, meteorización, dureza, RQD, discontinuidades,
numero y distribución, orientación, tipo , persistencia, espaciamiento,
forma, rugosidad, relleno, presencia y cantidad de agua, etc.
Análisis de discontinuidades
Interpretación geológica y generación de un DGTM modelo digital
del terreno en escalas 1:10.000 para prefactibilidad y factibilidad
hasta 1:1.000 o menor para diseño definitivo.

66

Imagen SatelitalImagen Satelital Sector BogotáSector Bogotá ArmeniaArmenia
(Túnel la Línea, 8.6 km, 2500 msnm)(Túnel la Línea, 8.6 km, 2500 msnm)
Bogotá
Girardot
Ibague
Nevado del
Tolima
Calarca
Pereira
Armenia

Ubicación de diferentesUbicación de diferentes
alternativas de Talternativas de Túnelúnel LaLa LíneaLínea
Portal Galicia
Portal
Bermellón
Portal Santo
Domingo
Portal Anaime
A.T.F
Portal Las Américas
Portal La
Paloma

Portal inferiorPortal inferior SANTO DOMINGOSANTO DOMINGO
Alternativa
sitio de
plataforma
Alternativa
sitio de
portal
CALARCÁ
ARMENIA

Portal superiorPortal superior -- ANAIMEANAIME
Alternativa
sitio de
plataforma
Alternativa
sitio de
portal
CAJAMARCA
Puente
actual

1111
HIDROGEOLÓGICAS
FOTOGEOLOGÍA ESTRUCTURA GEOLÓGICA
Capas de diferente resistencia a la meteorización producen crestas y
valles los cuales pueden detectarse con el estereoscopio
Los lineamientos debidos a la estratificación se caracterizan por su
persistencia, paralelismo con otros, espaciamiento definido
Los afloramientos de capas horizontales siguen aproximadamente las
líneas de nivel y los de capas con buzamientos producen formas
características al cruzar colinas y valles
Los buzamientos de taludes pueden ser aparentes y dar una buena
indicación de la dirección del buzamiento y permitir su estimación
Cuando existe plegamiento, la variación de buzamiento a lo largo del
afloramiento de las capas puede evidenciar el trazado del pliege y
permitir una estimación de su inmersión
Las fallas pueden aparecer como lineamientos meteorizados o
pueden resaltar si se presentan diques resistentes. A diferencia de las
diaclasas, se caracterizan por presentar un desplazamiento relativo
de las rocas situadas a ambos lados

1212
HIDROGEOLÓGICAS
FOTOGEOLOGÍA LITOLOGÍA
Los diferentes tipos de terreno tienden a mostrar diferencias por
ejemplo en relieve, red de fracturación y vegetación que puede
reconocerse en la fotografía aérea
Los sedimentos y metasedimentos presentan una apariencia
estratificada, indicada por diferencias en tono, relieve y vegetación
El metamorfismo agrupa las capas de forma más uniforme en su
resistencia a la erosión, fuerte buzamiento, plegamiento apretado
Los afloramientos de caliza, arenisca, cuarzoesquistos y cuarcitas
tienen tendencia a tonos claros. Las rocas arcillosas, lutitas, pizarras
y esquistos micaceos dan tonos intermedios y las anfibolitas dan
tonos oscuros
Las rocas ácidas presentan tonos claros y tienden a fracturarse
regularmente, mientras que las rocas básicas son oscuras y no es
probable que esten fracturadas en forma regular
Los depósitos superficiales pueden ser transportados o residuales.
Los transportados reflejan su modo de transporte. Los residuales
reflejan la geología infrayacente
FOTOGEOLOGÍA - GEOMORFOLOGÍA

1313
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS YESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS Y
GEOTÉCNICAS PARA MECANICA DE ROCASGEOTÉCNICAS PARA MECANICA DE ROCAS

1515

1818

1919
Cartografía geológica, hidrogeológica y
geotécnica
Tipo de roca, estratigrafia, litología,
textura, tamaño, forma de granos,
minerales principales, estructura,
composición, tipo de plegamiento, escala
y simetría, meteorización, dureza, RQD,
discontinuidades, numero y distribución,
orientación, tipo , persistencia,
espaciamiento, forma, rugosidad, relleno,
presencia y cantidad de agua, etc.

2020

2121
Coordenadas/Altura: Fecha:
Foto Nr. ORIENTACION, ESCALA Elabora:
DESCRIPCION DE LA ROCA 1
Nombre de la roca
FORM ACIÓN (/Gr.), UNIDADES PRESENTES, COLOR
Textura:TAM AÑO, FORM A y ARREGLO de GRANOS
M inerales principales: TAM AÑO, FORM A
Estructura:
CUERPOS DE ROCA DIFERENCIABLES POR
TEXTURA, COM POSICION
TIPO DE PLEGAM IENTO: escala, simetría
M ACIZO Alteración / Dureza: RQD :
R OCOSO M et eorización:
REGISTRO DE DISCONTIN UID ADES 1
Número de juegos y distribución:
No. Tipo Persis Esp/to Forma Rugos Apert Durez Agua
Orden Az. bz/to m m JRC mm JCS (l/min)de la diaclasa
Orientación RellenoEstado de paredes

2222
GEOTÉCNICAS PARA TÚNELES VIALESGEOTÉCNICAS PARA TÚNELES VIALES
DIAGNOSTICO Y EVALUACION DE LOS TUNELES EN EL SALVADOR COORDENADAS, ALTURA
Hoja de Documentación de Ingeniería Geológica y Clasificación de los Macizos Rocosos
FECHA ELABORADO
Formación: Nombre de la Roca
RCI (M pa) FOTOS NO: Dibujo (esquemático) Escala no definida
M ETEORIZACION
ninguna poca moderada alta completa suelo residual
DUREZA DEL ROCA
extr. fuerte muy fuerte fuerte moderada blanda muy blanda extr. Blanda
SUELO COHESIVO
muy suave suave firme rigido muy rigido duro
INFLUENCIA DE AGUA SUBTERRANEA
seco solo humedo mojado goteando filtrando corriendo (l/sec)
TIPO ORIENTACION RUGOSIDAD PERSISTENCIA (m) ESPACIAM . (cm) RELLEN. NO. DE
(Angulo Dir./Buz)
S U P r s sl
JUNT
Foto Foto
Tipo R ugo sidad Espaciamiento
Falla F ESCALON S rugoso r extr. cercano <2 cm
Junta J liso s muy cercano 6 - 2 cm
Espejo Sl pulido sl cercano 20 - 6 cm
Fractura Fr ONDULADO U rugoso r moderado 60 - 20 cm
Esquistocidad Sc liso s ancho 200 - 60 cm
Plano de foliación B pulido sl muy ancho >200 cm
Foliación Fl PLANO P rugoso r
Corte Sh liso s
Pliege Fo pulido sl P ropiedades Lito lógicas y Co mportamiento de las R ocas
P ersistencia Tipo del R elleno Frecuencia de Fracturas
muy baja <1m arcilla : cl muy malo >15
baja 1- 3 m Mn/Fe-mineralizaciones : mfm malo 15 - 8
media 3 - 10 m relleno milonitico : fg moderado 8 - 5
alta 10 - 20 m brecha milonitica : fb bueno 5 - 1
muy alta >20 m cementado y otros : co excelente <1
CARACTERISTICAS DE JUNTAS
ORIENTACION DE LA PARED INVESTIGADA

2323
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE
DISCONTINUIDADES

2424

2525

2626

2727
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE
DISCONTINUIDADES CON EL
PROGRAMA DIPS

2828

2929

3030

3131

3232
HIDROGEOLÓGICAS
ASPECTOS HIDROGEOLÓGICOS
Disponibilidad de información como mapas hidrogeológicos y
publicaciones
Condiciones generales: acuiferos, áreas con flujo artesiano,
movimiento del agua subterránea, química del agua,
permeabilidad y límite entre agua salobre y agua potable.
Niveles piezométricos, coeficiente de permeabilidad basados
en investigaciones in situ o ensayos de laboratorio,
coeficientes de almacenamiento y parámetros geoquímicos
Propiedades hidrogeológicas de rocas y suelos. Acuiferos,
acuitardos, acuicludos, acuífugos
Fuentes y filtraciones. Fuentes permanentes e intermitentes,
líneas de filtración, corrientes periódicas y cuantificación de
flujos.

qCONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROGEOLOGÍA
ØLa hidrogeología de una zona se encuentra
determinada por los siguientes factores:
ØLas características geológicas del área. El
comportamiento de las diferentes litologías es
diferente con respecto al agua, en cuanto a la
capacidad de almacenarla y transmitirla.
ØLa climatología, que se constituye en la principal
fuente de agua y condiciona la recarga de los
acuíferos
ØLa geomorfología, que también condiciona el
comportamiento hidrogeológico de la zona.
Cuando la escorrentía superficial se da con
velocidades altas, la posibilidad de infiltraciones
disminuye.

ØEl origen de las aguas subterráneas
puede ser de:
ØAguas meteóricas procedentes de
precipitaciones atmosféricas
ØAguas metamórficas que se forman en
los procesos físico químicos de
metamorfización de la roca
ØAguas juveniles que se forman en
procesos de diferenciación magmática en
el ascenso de rocas ígneas hacia la
superficie.

ØLos mecanismos de almacenamiento del
agua en formaciones rocosas subterráneas
son:
ØAgua libre, formando corrientes fluyentes con
una superficie libre
ØAgua de retención en materiales granulares,
retenida por fuerzas de tipo polar
ØAgua capilar, se encuentra sobre el nivel
piezométrico, retenida por fuerzas de capilaridad
ØAgua de gravedad, que rellena los poros, fisuras
y fallamientos
ØAgua de constitución, y hace parte de la
estructura química de las formaciones
geológicas

ØLas formaciones geológicas se clasifican en
función de su capacidad de almacenar y
transmitir el agua en los siguientes tipos:
ØAcuífero, es la formación que posee la facultad
de absorber, contener y transmitir agua, como
pueden ser las arenas y gravas
ØAcuitardo, puede absorber y contener el agua,
pero la transmite muy lentamente, como las
arcillas arenosas o limosas
ØAcuicludo, es la formación que puede contener
agua, pero sin poder transmitirla, como las
arcillas
ØAcuífugo, no puede contener, absorber, ni
transmitir el agua, como el caso de un macizo
granítico sin fracturamiento.

ØLos parámetros hidrogeológicos más
importantes son:
ØPorosidad, es la relación entre el volumen de los
poros y el volumen total del material. Muestra la
capacidad de almacenar el agua.
ØPermeabilidad o conductividad hidráulica, es la
propiedad del material que permite la filtración y
circulación del agua a través de poros
conectados entre sí.
ØGradiente hidráulico, es la diferencia de carga
hidráulica entre dos puntos de la zona saturada
en relación con la distancia que los separa.
ØTransmisividad, cuantifica la capacidad que
tiene un acuífero para ceder agua.

3939

MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA 3D
Túnel La Línea

MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA
Túnel La Línea
Túnel La Línea

Túnel La Línea
0
100
200
300
400
500
600
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000
Tiempo (días)
Caudal(l/s)

Ø MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA 3D

4646
INTRODUCCIÓN
GEOTÉCNICAS

4747
Objetivos de los sondeos mecánicos
Estudiar los taludes, cimentaciones,
portales, pozos y estructuras subterráneas
principales
Detectar distintas litologías presentes en
el macizo rocoso
Obtención de muestras para ensayos de
laboratorio
Analizar las zonas con potenciales fallas o
rocas de baja calidad
Facilitar ensayos de campo

4848

4949
Estudios e
investigaciones
geotécnicas
Sondeos mecánicos
Recomendación de la
Sociedad Internacional
de Mecánica de Rocas
(ISRM) de 1 a 1.5 la
longitud del túnel
Sondeos cada 300 a 750
metros
TÚNEL
CARRETERO
LONGITUD
(m)
SONDEOS
(m)
%
Boquerón 2.405 1.125 46%
Buenavista 4.520 950 21%
San Jerónimo 4.600 1.000 ? 22%
Oriente 8.200 1.055 13%
La Línea 8.600 2.060
(+8.600)
24%
(124
%)
Tobiagrande
Puerto Salgar
Ruta del Sol
6.097
5.239
2.180
960
0
550
250
0%
25%
25%

5757
ESTUDIOS E INVESTIGACIONESESTUDIOS E INVESTIGACIONES
GEOTÉCNICASGEOTÉCNICAS TÚNEL DE SUMAPAZTÚNEL DE SUMAPAZ

5858
GEOTÉCNICASGEOTÉCNICAS TÚNELES RUTA DEL SOLTÚNELES RUTA DEL SOL

5959
GEOTÉCNICASGEOTÉCNICAS TÚNELES RUTA DEL SOLTÚNELES RUTA DEL SOL

6262
Testificación de los sondeos mecánicos
Número del sondeo, lugar y fecha de
realización, inclinación, tipo de corona,
diámetro de perforación, equipo, etc.
Litologías y descripción gráfica
Recuperación y RQD (Rock Quality
Designation)
Fracturación y alteración
Nivel freático
Muestras para ensayos de campo y laboratorio

6363
LOCALIZACION: Q. LOS CRISTALES INCLINACION: 44° CON VERT.
COORDENADAS: N: 984186,96 E: 839197,17 INICIO: 07 - 06 - 99
ELEVACION: 2604,50 metros. TERMINADA: 27 - 07 - 99
DESCRIPCION PROF RECOBRO RQD ESTRUCTURAS OBSERVACIONES
% %
algunos fragmentos de esquistos negros grafitosos, con
9 de junio
-3.56.5 - 7.5
+4.0
1.9 - 3.0
0
043
27
REGISTRO DE PERFORACIÓN No. PT - TL - 9
ESTUDIOS FASE III CRUCE DE LA CORDILLERA CENTRAL
HABANAVERDOSA
3.0 - 4.0
4.0 - 5.0
7 de Junio
+ 0.800.0 - 1.0
SUELOS RESIDUALES carmelitos, de cenizas
volcánicas: arcillas arenosas (f,m), trazas de raices,
medio firmes.
FRAGMENTOS de CUARZO y ESQUISTOS, gris a
verdes, de forma tabular y tamaños entre de 0.5 - 4.0
cm., en una matriz de arcilla limosa habana rojiza.
5.5 - 6.5
5.0-5.5
GRISOSCURA(perdidaen40%)
7.5 - 9.4
NQ
1.0 - 1.9
0
9
8
ESQUISTOS negros grafitosos, presentan alto
contenido de micas (muscovita), pirita y oxidos,
ademas se presentan diminutas venas de cuarzo que
alcanzan hasta 0.5 cm de espesor, muy meteorizados,
muy fracturados.
HW
de arena(m,g) limosas, carmelitas a grises, particulas
alargadas de cuarzo y mica.
41
27
25
35
36
40
0
1
6
5
4
31
7
3
2
DIAMETRO
MUESTRAS
PROF(m).
SIMBOLO
REVEST.
CAJAS
DIRECCION: AZIMUT 135°
PROF. TOTAL: 86.15 metros
No.1
Foliación ondulada, en
general paralela al eje
de perforación.
Micropliegues sin
orientación definida
Foliación ondulada,
inclinación aprox
paralela al eje de
perforación. Se
observan muchos
0
0
0
0
0

6464
LOCALIZACION: TUNEL No. 2 INCLINACION: VERTICAL
COORDENADAS: INICIO: 03 - 08 - 03 depto. La Libertad, El Salvador
ELEVACION: TERMINADA: 04 - 08 - 03
PROF RECOBRO RQD
% %
.5
85,0
91,0
DIRECCION: Km.64.5 Carretera CA-2
PROF. TOTAL: 5.10 metros
58,0
Calidad de la roca:
Muy pobre
Sondeo realizado
en VD 01/02
CAJAS
DESCRIPCION ESTRUCTURA OBSERVACIONES
10,0
Pavimento
1
Calidad de la roca:
Regular
HW
Conglomerado basáltico, color gris oscuro,
fracturado, con juntas cerradas.
DIAMETRO
MUESTRASPROF(m).
SIMBOLO
REVEST.
2,8
3
Conglomerado basáltico, color gris oscuro,
fracturado, con juntas cerradas.
2.5
3.5
3,8
NQ
.21
.5
Capa de Rodamiento: Concreto Hidráulico
REGISTRO DE PERFORACIÓN No. TA-01-02
DIAGNOSTICO Y EVALUACION DE LOS TUNELES EN EL SALVADOR
85,0
1
Base granular: Canto rodado, tamaño
máximo del agregado igual a 3.00 pulg.
1.5
2
4
Conglomerado, color gris oscuro, fracturado,
con juntas cerradas.
14,0
Calidad de la roca:
Muy pobre

6565
Túnel 3 HORIZONTAL: ---
VD 03/03 VERTICAL : X
61.0 mts. Lateral Derecho ALTURA:
HILTI DD250 DIAMETRO: 4 " (10.0 cm.)
FECHA DE EXTRACCION: 14/07/2003 OPERADORES: Alex Ramirez - Omar de la O
0,00
0,10
0,50
LOCALIZACION:
No. DE NUCLEO:
UBICACIÓN:
Capa de Rodamiento: Mezcla asfáltica en caliente
DIAGNOSTICO Y EVALUACION DE LOS TUNELES EN EL SALVADOR
REGISTRO DE EXTRACCION DE NUCLEOS
EQUIPO UTILIZADO :
PROF. (m) DESCRIPCION DEL MATERIALSIMBOLOGIA COMENTARIOS
Base granular (material selecto, grava y arena)

6666
Estudios e investigaciones geotécnicas
Ensayos en las perforaciones o galerías
Permeabilidad tipo Lugeon o Lefranc
Permeabilidad, transmisividad y almacenamiento
(bombeo)
Diagrafías (logging): microsísmico, eléctrico,
radioactivo (gammagrafía), otros
Esfuerzos in situ
Overcoring, Gato plano, Fracturación hidráulica, Placa de
carga, corte in-situ
Temperatura
Nivel freático

6767
Ensayo de permeabilidad

6868
Ensayo de esfuerzos in situ

6969
Investigaciones geofísicas
Sísmica de refracción
Sísmica de reflexión
Gravimetría
Magnetometría
Sondeos eléctricos verticales (SEV)
Radioactividad
Registro termográfico
Medición de esfuerzos y deformaciones en
galerías

7070
TÚNEL LA LÍNEA
LOS CRISTALES
PERFIL SÍSMICO 2
2580,0
2600,0
2620,0
2640,0
2660,0
2680,0
2700,0
2720,0
2740,0
2760,0
2780,0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220DISTANCIA, m
ELEVACIÓN,m.s.n.m.
Superficie
Interfase 1
Interfase 2
V2=3900 m/s
Capa 1
Capa 2
V1=500 m/s
Capa 3 V3=4900 m/s
?

7171

7272
SondeosSondeos EléctricosEléctricos VerticalesVerticales (SEV)(SEV)

7373
SondeosSondeos EléctricosEléctricos VerticalesVerticales (SEV)(SEV)

7474
Ensayos de laboratorio
Petrografía o sección delgada
Composición química
Carga puntual
Compresión inconfinada con y sin deformación
Compresión Triaxial
Corte directo
Abrasividad tipo Cerchar
Velocidad de onda

7575
ENSAYOS DE PETROGRAFIA O SECCIÓN DELGADA
OBJETIVO:
Determinación de parámetros como composición mineralógica, la
Anisotropía, micro estructura, tamaño de grano y la textura,
mediante el examen de muestras pulidas utilizando técnicas de
luz reflejada.
1. Determinación de minerales presentes
2. Determinación de micro fracturas y alteraciones secundarias
3. Tamaño del grano
4. Análisis de la micro estructura
5. Análisis de la matriz que envuelve los granos

7676
ENSAYOS DE
SECCIÓN
DELGADA

7777
ENSAYO DE RESISTENCIA A LA CARGA PUNTUAL
OBJETIVO:
Es un ensayo índice para la clasificación de materiales rocosos
En términos de resistencia. Se puede correlacionar con la
Resistencia a compresión simple o a la tracción simple.
Cuantifica el Índice de Resistencia a la Carga Puntual Is(50) y el
Indice de Anisotropía I a(50)
Se ensayan núcleos en forma axial o diametral o de formas
Irregulares, con un equipo portátil.

7878

7979
GEOTÉCNICAS PARA TÚNELES VIALESGEOTÉCNICAS PARA TÚNELES VIALES
SONDEO MUESTRA No. LOCALIZACIÓN Tipo L(mm) W (mm) D(mm) P(N) De² (mm²) De (mm) Is F Is(50) c duc (MPa)
PT-TL-15 106 CHORROS 14,6 a 46 37 400 2167,05 46,55 0,1846 0,968 0,18 22,20 3,97
PT-TL-15 107 CHORROS 14,6 a 46 38 350 2225,62 47,18 0,1573 0,974 0,15 22,20 3,40
PT-TL-15 108 CHORROS 26,3 a 46 33 600 1932,77 43,96 0,3104 0,944 0,29 22,20 6,50
PT-TL-15 109 CHORROS 26,3 a 46 31 200 1815,64 42,61 0,1102 0,931 0,10 22,20 2,28
PT-TL-15 110 CHORROS 42,05 42,25 a 48 29 1700 1772,35 42,10 0,9592 0,926 0,89 22,60 20,06
PT-TL-15 111 CHORROS 42,05 42,25 a 48 29 1900 1772,35 42,10 1,0720 0,926 0,99 22,60 22,42
PT-TL-15 112 CHORROS 55,9 56,2 a 47 39 1750 2333,84 48,31 0,7498 0,985 0,74 22,40 16,54
PT-TL-15 113 CHORROS 55,9 56,2 a 47 37 2750 2214,16 47,05 1,2420 0,973 1,21 22,40 27,07
PT-TL-15 114 CHORROS 55,9 56,2 a 47 39 1950 2333,84 48,31 0,8355 0,985 0,82 22,40 18,43
PT-TL-15 115 CHORROS 55,9 56,2 a 47 36 2000 2154,32 46,41 0,9284 0,967 0,90 22,40 20,11
PT-TL-15 116 CHORROS 71,7 72 a 47 39 2000 2333,84 48,31 0,8570 0,985 0,84 22,40 18,90
PT-TL-15 117 CHORROS 71,7 72 a 47 29 3950 1735,42 41,66 2,2761 0,921 2,10 22,40 46,96
PT-TL-15 118 CHORROS 71,7 72 a 47 39 4200 2333,84 48,31 1,7996 0,985 1,77 22,40 39,69
PT-TL-15 119 CHORROS 71,7 72 a 47 39 2350 2333,84 48,31 1,0069 0,985 0,99 22,40 22,21
PT-TL-15 120 CHORROS 85,15 85,3 a 47 28 4050 1675,58 40,93 2,4171 0,914 2,21 22,40 49,48
PT-TL-15 121 CHORROS 89,7 89,9 a 47 37 1800 2214,16 47,05 0,8129 0,973 0,79 22,40 17,72
PT-TL-15 122 CHORROS 98,25 98,45 a 47 37 7500 2214,16 47,05 3,3873 0,973 3,30 22,40 73,83
PT-TL-15 CHORROS 115 115,2 a 47 29 8000 1735,42 41,66 4,6098 0,921 4,25 22,40 95,12
PT-TL-15 CHORROS 115 115,2 a 47 29 8000 1735,42 41,66 4,6098 0,921 4,25 22,40 95,12
PT-TL-15 CHORROS 115 115,2 a 47 29 7000 1735,42 41,66 4,0336 0,921 3,72 22,40 83,23
PT-TL-15 CHORROS 123 123,2 a 47 28 9000 1675,58 40,93 5,3713 0,914 4,91 22,40 109,96
PT-TL-15 CHORROS 123 123,2 a 47 29 5500 1735,42 41,66 3,1693 0,921 2,92 22,40 65,39
PT-TL-15 CHORROS 123 123,2 a 47 32 8000 1914,95 43,76 4,1777 0,942 3,93 22,40 88,13
PT-TL-15 234 CHORROS 14,6 d 34 47 1450 2209 47 0,656 0,97 0,636 19,8 12,59
PT-TL-15 235 CHORROS 26,3 d 29 47 1150 2209 47 0,52 0,97 0,504 18,85 9,50
PT-TL-15 236 CHORROS 42,05 d 58 47 2250 2209 47 1,018 0,97 0,987 24,32 24,00
PT-TL-15 237 CHORROS 56,2 d 29 47 2300 2209 47 1,041 0,97 1,001 18,85 18,87
PT-TL-15 238 CHORROS 72 d 65 47 7000 2209 47 3,169 0,97 3,074 24,5 75,31
PT-TL-15 239 CHORROS 85,3 d 31 47 1100 2209 47 0,498 0,97 0,483 19,2 9,27
PT-TL-15 240 CHORROS 98,45 d 26 47 6000 2209 47 2,716 0,97 2,634 18,4 48,47
PT-TL-15 241 CHORROS 115 d 38 47 10500 2209 47 4,753 0,97 4,61 20,6 94,97
PT-TL-15 242 CHORROS 123 d 40 47 6000 2209 47 2,716 0,97 2,634 21 55,31
PROF.
CONSORCIO LA LÍNEA
CARGA PUNTUAL TUNEL LA LINEA

8080
ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESION INCONFINADA
OBJETIVO:
Es un ensayo para definir la resistencia de una muestra de
Geometría regular de altura como mínimo dos veces su diámetro
caracterizar y clasificar el núcleo de una roca intacta.
Los especimenes deben ser cilindros regulares rectos con una
Relación altura / diámetro 2,5 a 3 veces. No se recomienda un
Diámetro menor del que se obtiene con una broca NX es decir
54 mm. El diámetro debe estar relacionado con el tamaño del
Grano más grande presente en la roca, mediante una relación
de por lo menos 10 a 1.

8181
ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESION
INCONFINADA SIN MEDICION DE DEFORMACION
SONDEO MUESTRA No.LOCALIZACIÓN Diámetro (cm) Longitud (cm) Área (cm²) Volúmen (cm³) Peso Nucleo (gr) Peso Específico (gr/cm³) Carga Máxima (Ton) sc (kg/cm²)
PT-TL-10 12 30,15 31,2 4,72 11,19 17,50 195,80 584,8 2,99 13,4 765,83
PT-TL-10 13 43,8 46,75 4,68 11,15 17,20 191,80 584,3 3,05 10,8 627,83
PT-TL-10 14 62,83 63,87 4,67 11,07 17,13 189,61 582,1 3,07 11,2 653,87
PT-TL-10 15 73,8 75,25 4,66 11 17,06 187,61 579,7 3,09 20,4 1196,10
PT-TL-10 16 89,45 92,05 4,69 11,15 17,28 192,62 556,9 2,89 23,2 1342,92
PT-TL-10 17 104,3 105,9 4,64 10,61 16,91 179,41 560,6 3,12 12,2 721,49
PT-TL-10 18 120,2 121,9 4,68 11,18 17,20 192,32 575,1 2,99 18,8 1092,89
PT-TL-10 19 133,7 136,6 4,69 11,66 17,28 201,44 621,2 3,08 7,8 451,50
PT-TL-10 20 148,7 151,7 4,7 11,16 17,35 193,62 589,4 3,04 12,8 737,77
PT-TL-10 21 165,2 168 4,68 11,1 17,20 190,94 582,4 3,05 13,4 778,97
PT-TL-10 22 180 193,9 4,69 10,85 17,28 187,44 573,1 3,06 14,2 821,96
PT-TL-10 23 180 193,9 4,7 11,05 17,35 191,71 576,7 3,01 11,2 645,55
PT-TL-10 24 197,5 4,69 11,72 17,28 202,47 581,3 2,87 4,8 277,85
PT-TL-10 25 207,8 210,9 4,7 10,57 17,35 183,38 561,1 3,06 9,2 530,28
PT-TL-10 26 223,3 225,3 4,69 11,22 17,28 193,83 576,8 2,98 5,2 301,00
PT-TL-10 27 223,3 225,3 4,69 10,67 17,28 184,33 557,2 3,02 7,4 428,35
PT-TL-10 28 247 250,1 4,7 11,14 17,35 193,27 584,8 3,03 12,8 737,77
PROF.
CONSORCIO LA LÍNEA
COMPRESION INCONFINADA

8282
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Formato de Ensayo
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL FE S-32
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN MATERIALES Y OBRAS CIVILES
COMPRESION INCONFINADA EN ROCA
Procedimiento de Ensayo: PE S-32 Norma Técnica de referencia: ASTM D 3148
Muestra No.: T - 4
Identificación: PT - TL - 11
Profundidad: 177.00 m
Fecha de ensayo: 07/04/2000
Sector: Alaska
DIMENSIONES Y PROPIEDADES DE LA MUEST RA
Diámetro 5,42 cm Altura 8,80 cm
Area 23,06 cm
2
Volumen 202,84 cm
3
Peso 580,67 g Peso unitario 2,86 g/cm3
Esfuerzo Máximo = 319 kg/cm
2
OBSERVACIONES GENERALES:
CM - SE - 2000 - 47
ORDEN DE TRABAJO:
Gráfica de Esfuerzo vs. Deformación Unitaria
0
50
100
150
200
250
300
350
-0,0002 0,0000 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,0020
Deformación Unitaria
Esfuerzo(kg/cm2
)
e1
e2
e2 + 2*e2
Módulo Eav: 276052 kg/cm
2
n = 0.113

8383
Gráfica de Esfuerzo vs. Deformación Unitaria
0
100
200
300
400
500
600
0.0000 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.0010 0.0012 0.0014 0.0016
Deformación Unitaria
Esfuerzo(kg/cm2
)
ENSAYOS DE COMPRESION
INCONFINADA CON MEDICION
DE DEFORMACIONES

8484
ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESION TRIAXIAL
OBJETIVO:
Medir la resistencia de especímenes rocosos cilíndricos sometidos
A compresión triaxial. Suministra valores necesarios para
Determinar la envolvente de resistencia y a partir de ésta, calcular
Los valores del ángulo de fricción interna y la cohesión aparente.
El equipo utilizado incluye una cámara triaxial, una maquina de
Carga y un equipo para generar la presión de confinamiento.
Los especimenes deben ser similares a los usados para los
Ensayos de compresión inconfinada.

8585
ENSAYOS TRIAXIALES

8686
TRIAXIAL ESTÁTICO EN ROCA
Procedimiento de Ensayo: PE S-21 Norma Técnica de referencia: ASTM D 3148-93
Muestra No.: T 6
Perforación: PT - TL - 15
Ensayo: TRIAXIAL ROCA
Sector:
Altura 9,54 cm Peso Unitario 2,79 g/ cm
3
Diámetro 4,76 cm Carga Máx. Punto 1 8591 kg
Área 17,82 cm
2
Carga Máx. Punto 2 15311 kg
Volumen 45,43 cm
3
Velocidad de deformación 100 kg/ seg
ORDEN DE TRABAJO:
CM - SE - 2000 - 034
200
400
600
800
1000
EsfuerzoDesviador[kg/cm2]sd
s3 = 100
s3 = 50
s3 = 150 kg/cm2
kg/cm2
kg/cm2
Gráfica de Esfuerzo Desviador vs. Deformación Unitaria

8787
TRIAXIAL ESTÁTICO EN ROCA
Muestra No.: T 6
Ensayo: TRIAXIAL ROCA
Sector:
Altura 9,54 cm Peso Unitario 2,79 g/ cm
3
Diámetro 4,76 cm Carga Máx. Punto 1 8591 kg
Área 17,82 cm
2
Volumen 45,43 cm
3
Velocidad de deformación 100 kg/ seg
ORDEN DE TRABAJO:
CM - SE - 2000 - 034
200
400
600
800
1000
1200
EsfuerzoCortante[kg/cm2]t
s3 = 100
s3 = 50
s3 = 150 kg/cm2
kg/cm2
kg/cm2
Círculo de Mohr en la falla para Esfuerzos Totales

88880 500 1000 1500 2000 2500
Esfuerzo Normal [kg/cm2 ]
0
500
1000
1500
2000
2500
EsfuerzoCortante[kg/cm2]
s
t
s3 = 30
s3 = 10
s3 = 50 kg/cm2
kg/cm2
kg/cm2
Círculo de Mohr en la falla para Esfuerzos Totales
n
ENSAYOS TRIAXIALES

8989
ENSAYO DE RESISTENCIA AL CORTE
OBJETIVO:
Medir la resistencia al corte directo pico y residual como una
Función del esfuerzo normal al plano de corte. La inclinación del
Espécimen con respecto a la masa rocosa y su dirección de
Montaje en la maquina de ensayo, se selecciona usualmente de
Tal forma que los planos de cizalladura o corte coincidan con los
Planos de debilidad de la roca, como una diaclasa, plano de
Estratificación, de esquistocidad, interfase entre dos tipos de roca,
Concreto y roca, etc.
La resistencia al corte pico es el esfuerzo cortante máximo en la
curva completa esfuerzo de corte deformación por corte

9090
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL FE S - 16
Procedimiento de Ensayo: PE S - 16 Norma Técnica de referencia: ASTM D 5607
Muestra No.: CD 3
Ensayo: CORTE DIRECTO EN ROCA
Sector: Alaska
f 6,97 cm
Área 36,33 cm
2
ORDEN DE TRABAJO:
CM - SE - 2000 - 034
CORTE DIRECTO EN ROCAS
Esfuerzo Cortante vs Deformación Horizontal
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
EsfuerzoCortante(kg/cm
2
)
205 kg/cm2
138 kg/cm2
38 kg/cm2
Esfuerzo
Normal

9191
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL FE S - 16
Procedimiento de Ensayo: PE S - 16 Norma Técnica de referencia: ASTM D 5607
Muestra No.:
Perforación:
Ensayo: CORTE DIRECTO EN ROCA
Sector: Alaska
f 6,97 cm
Área 36,33 cm
2
ORDEN DE TRABAJO:
CM - SE - 2000 - 034
CORTE DIRECTO EN ROCAS
CD 3
PT - TL - 11
Esfuerzo Cortante vs Esfuerzo Normal
50
100
150
200
250
300
2
)
F= 38.3°
c= 28.6 kg/cm
2

9292
Esfuerzo Cortante vs Esfuerzo Normal
0
50
100
150
200
250
300
0 50 100 150 200 250 300
Esfuerzo Normal (kg/cm2
)
2
)
F= 38.3°
c= 28.6 kg/cm2
ENSAYOS DE CORTE
DIRECTO

9393
ENSAYO DE VELOCIDAD DE ONDA
OBJETIVO:
Medir la velocidad de propagación de ondas elásticas en la roca.
Se presentan tres variaciones diferentes del método: pulso
Ultrasónico de alta frecuencia, pulso ultrasónico de baja
Frecuencia y método resonante.
Se determina la velocidad de ondas de compresión o
longitudinales (P) y la velocidad de ondas de corte o
transversales (S) entre el Transmisor de pulsos y los
receptores.

9595
ENSAYO DE VELOCIDAD DE ONDA
ORDEN DE TRABAJO: Muestra No.: T4
Sondeo No: PT - T1 - 11
Sector:
Altura 10,24 cm Peso unitario 2,87 g/ cm³
Diámetro 5,44 cm Tiempo 0,000028 s
Peso 682,88 g Velocidad 3657 m/s
Clasificación de la muestra Modulo E 383743 Kg/cm²
IP % LL %
CM - SE - 2000 - 034
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
0,0000 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,0020
TIEMPO (s)
VOLTAJE(V)
ONDA
DISPARO
LLEGADA

9696
-35
-25
-15
-5
5
15
25
35
0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007
TIEMPO (s)
VOLTAJE(V)
ONDA
DISPARO
LLEGADA
ENSAYOS DE VELOCIDAD DE ONDA

9797
ENSAYO CERCHAR PARA DETERMINAR LA ABRASIVIDAD
OBJETIVO:
Es un ensayo para definir la resistencia al desgaste de las rocas
O al desgaste de las herramientas para la perforación o corte
de las rocas, por ejemplo de los barrenos o los discos de corte
de las TBM.
Se determina un índice de abrasividad con el cual se puede
seleccionar el uso de la tecnología de excavación del macizo
rocoso.

9898
Sample No. Perforation Depth
(mts.)
CERCHAR-
Abrasive-Index
CAI
Classification of
Abrasiveness
Number
of Tests
LabNo
.
EC-01 PT-TL-9 66,40 4,17 Extremely
abrasive
5 3679
EC-02 PT-TL-9 82,65 3,32 very abrasive 5 3680
EC-03 1.PT-TL- 10 229,00 2,31 very abrasive 5 3681
EC-04 PT-TL-10 249,50 4,14 Extremely
abrasive
5 3682
EC-05 PT-TL-11 187,80 2,90 very abrasive 10 )* 3683
EC-07 PT-TL-12 56,80 1,14 abrasive 5 3685
EC-08 PT-TL-12 73,50 1,59 abrasive 5 3686
EC-09 PT-TL-13 87,20 1,95 abrasive 5 3687

101101
INTRODUCCIÓN
GEOTÉCNICAS

102102
Análisis geotécnicos
Clasificaciones geomecánicas o métodos
empíricos
Terzaghi
Protodiakonov
Q ó Barton
RMR ó Bieniawski
Palmstron (RMi)
NATM

103103
Clasificación de Terzaghi
Fue propuesta en 1964. Clasifica los terrenos en 9 tipos,
de 1 a 5 diversas calidades de la roca, 6 son arenas y
gravas, 7 y 8 son arcillas y el tipo 9 son terrenos
expansivos. Para cada tipo se da una carga sobre el
revestimiento en función de las dimensiones del túnel,
de la profundidad y la densidad de la roca.
Clasificación de Protodiakonov
Se clasifican los terrenos con el parametro f llamado
coeficiente de resistencia a partir del cual se definen las
cargas sobre el soporte o revestimiento. El valor de f se
obtiene en rocas a partir de la resistencia a compresión
simple y el suelos a partir de la cohesión y ángulo de
fricción.

104104
CLASIFICACION GEOMECANICA RMR - CSIR (BIENIAWSKI)
COMPRESION UNIAXIAL, RQD, ESPACIAMIENTO,
ORIENTACION Y ESTADO DE DISCONTINUIDADES,
PRESENCIA DE AGUA
CLASIFICACION GEOMECANICA Q - NGI (BARTON)
RQD, NUMERO DE DIACLASAS, RUGOSIDAD Y RELLENO DE
DISCONTINUIDADES, AGUA EN LAS JUNTAS, ESFUERZOS
CLASIFICACION NATM (NEW AUSTRIAN TUNNELLING
METHOD)
ADICIONALMENTE CONSIDERA LAS CONDICIONES DE
RESISTENCIA A COMPRESION AXIAL Y TRIAXIAL, CORTE,
ESTADO DE ESFUERZOS, EXCAVABILIDAD, SOPORTE,
COBERTURA, OTROS

105105
CLASIFICACIÓN GEOMECANICA DE ROCAS DIACLASADAS CSIR: RMR de BIENIAWSKI *
PROYECTO LOCALIZACION FECHA
ELABORO
A PARAMETROS DECLASIFICACION Y SUS RANGOS
>8 4-8 2-4 1-2
1
Mpa Mpa Mpa Mpa
>200 100-200 50-100 25-50 10-25 3-10 1-3
Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa
VALORACION 15 12 7 4 2 1 0
2 RQD: Calidad de núcleos 90%-100% 75%-90% 50%-75% 25%-50%
VALORACION 20 17 13 8
3 ESPACIAMIENTO DEJUNTAS >3 m 1-3 m 0.3-1 m 50-300mm
4 ESTADO DELAS DISCONTINUIDADES
Ninguna <24 litros/min 25-125 >125 litros/min
litros/min
5 RELACION Cero 0.0-0.2 0.2-0.5 >0.5
Seco Solo humedo Ligera presion Serios problemas de agua
VALORACION 10 7 3
B
Parámetro Escala de valores
0
0
Cantidad de infiltración en 10 m de túnel
Esfuerzo mayor
Presión de agua en la fisura
AGUAS SUB-
TERRANEAS
Situación general
Superficies muy
rugosas, sin
continuidad.
Paredes de roca
dura inalterada
Superficies algo
rugosas,
separación >1
mm. Paredes de
roca in alterada
Superficies algo
rugosas,
separación >1
mm. Paredes de
roca alterada
Superficies pulidas
o relleno<5 mm.
Espaciamiento o
fisuras abiertas 1-5
mm, fisuras
continuas
<25%
3
< 50 mm
5
Relleno blando >5 mm
Fisuras abiertras>5 mm
Fisuras continuas
Indice de la carga puntual
Resistencia a la
compresión uniaxial
RESISTENCIA
DELA ROCA
INALTERADA
Para esta escala tan baja se
prefiere la prueba de
resistencia a la C. U.

106106
Ninguna <24 litros/min 25-125 >125
litros/min
5 RELACION Cero 0.0-0.2 0.2-0.5 >0.5
Seco Solo humedo Ligera presion Serios problemas
VALORACION 10 7 3
B RANGOS DEAJUSTEPARA DIACLASAS POR ORIENTACION
Muy favorable Favorable Regular Desfavorable
Túneles 0 -2 -5 -10
Rangos Fundaciones 0 -2 -7 -15
Taludes 0 -5 -25 -50
C CLASES DEMACIZOS ROCOSOS DETERMINADOS DE LA VALORACION TOTAL
Rango de valoración 100-81 80-61 60-41 40-21
Clase N° I II III IV
Descripción Muy buena buena Regular Mala
D SIGNIFICADO DE LAS CLASES DEMACIZO ROCOSO
Clase N° I II III IV
Tiempo promedio de sostenimiento 10 años:claro 5m 6meses: claro4m 1semana:claro3m 5horas:claro1,5m
Cohesión de la masa de roca >300 kPa 200-300kPa 150-200kPa 100-150kPa
Angulo de fricción de la masa de roca >45° 40°-45° 35°-40° 30°-35°
E EFECTO DELA ORIENTACION DELAS DIACLASAS DURANTELA EXCAVACION
Excavación en sentido del B/to Excavación encontra del B/to
B/to 45°-90° B/to 20°-45° B/to 45°-90° B/to 20°-45° B/to 45°-90° B/to 20°-45°
M uy favorable Favorable Regular Desfavorable M uy desfavorable Regular
RMR= S (1, 2, 3, 4 y 5) + (Valoración de B en función de E)
continuas
Cantidad de infiltración en 10 m de túnel
Esfuerzo mayor
Presión de agua en la fisura
AGUAS SUB-
TERRANEAS
Situación general
0°-20° indistin
Rumbo paralelo al eje del túnel
Orientación de diaclasas Muy desfav
Muy Ma
Desfavorable
V
10min:claro0,5
<100kPa
<30°
Rumbo perpendicular al eje del túnel
al rumbo
Buzamiento

107107
CLASIFICACION GEOMECANICA RMR -
CSIR (BIENIAWSKI)

108108
CSIR (BIENIAWSKI)

109109
CSIR (BIENIAWSKI)

110110
CSIR (BIENIAWSKI)

111111
CSIR (BIENIAWSKI)

112112
PROYECTO LOCALIZACION FECHA
ELABORO
Descripción Valor Descripción Valor
ROCK QUALITY DESIGNATION RQD ALTERACION DE LAS PAREDES
fr Ja
A M uy mala 0 - 25 c. No contacto de paredes (grados)
B M ala 25 - 50 K Bandas o zonas desintegradas 6
C M edia 50 - 75
L Bandas o zonas con roca fracturada y arcilla 88
D Buena 75 - 90
M G,Hy J para condiciones arcillosas
6-24 8.0-12.0
E Excelente 90 - 100 N Zonas o bandas de arcilla, no ablandable 5
JUEGOS DE DIACLASAS Jn Q Zonas gruesas y contínuas de arcilla 10.0-13.0
A M asiva, sin o pocas juntas 0.5-1.0 P 6-24 13.0-20.0
B 1juego de juntas 2 R J en condiciones arcillosas 13.-20.0
C 1juego de juntas+ 1dispersa 3 FACTOR DE REDUCCION POR AGUA EN JUNTAS Kgf/cm2
Jw
D 2 juegos de juntas 4 A Seco ó <5 lt/min, localmente <1.0 1
E 2 juegos de juntas+1dispersa 6 B Influjo moderado o presion, ocasional lavado del relleno 1.0-2.5 0,66
F 3 juegos de juntas 9 C Gran Influjo o presion con juntas libres 2.5-10.0 0,5
G 3 juegos de juntas+1dispersa 12 D Gran influjo o gran presion, lavado considerable del relleno 2.5-10.0 0,33
H 15 E >10 0.2-0.1
J Roca fracturada, aspecto terroso 20 F >10 0.1-0.05
CLASIFICACION DE MACIZOS ROCOSOS SEGÚN EL SISTEMA NGI: Q
de BARTON,LEIN y LUNDE *
Bandas de arcilla, ver GyHpara condiciones arcillosas
4 juegos o mas, fuerte/te diaclasada, etc. Influjo excepcionalmente alto o presión al punto de
explosión, decae con el tiempo
Influjo excepcionalmente alto o presión al punto de
explosión, NO decae con el tiempo
Q= ( RQD/Jn) x ( Jr/Ja) x (Jw/SRF)
CLASIFICACION GEOMECANICA BARTON

113113
RUGOSIDAD DE DIACLASAS Jr FACTOR DE REDUCCION POR ESFUERZOS SRF
a. Zonas débiles intersectando la excavación = caida de roca
A 10,0
A Discontinuas 4
B 5,0
B Rugosas, onduladas, irregulares 3 C 2,5
C Asperas, onduladas 2 D 7,5
D Lisas, onduladas 1,5 E 5,0
E Rugosas, planares, irregulares 1,5 F 2,5
F Asperas, planas 1,0 G 5,0
G Lisas,planas 0,5 sc/s1 st/s1
c. Juntas abiertas luego de cizalla b. Roca competente con problemas de esfuerzo
H 1,0 H Bajos esfuerzos, cerca de la superficie. >200 >13 2,5
J
1,0 J Esfuerzo medio 200-10 13-0.66 1
ALTERACION DE LAS PAREDES
f r Ja K Grandes esfuerzos, estructuras apretadas 10-5 0.66-0.33 0.5-2
a. Paredes en contacto (grados) L M oderadas explosiones de roca (en roca masiva) 5-2.5 0.33-0.16 5-10
A __ 0,75 M Fuertes explosiones de roca (en roca masiva) >2.5 <0.16 10-20
B Paredes inalteradas, manchas 25-35 1,0
C 25-30 2,0
D 20-25 3,0 N M oderada presión de roca sobre el túnel 5-10
E 8-16 4,0 O Gran presión de roca sobre el túnel 10-20
b. Paredes en contacto luego de cizalla>10 cm
F 25-30 4,0
G 16-24 6,0
P M oderada presión de roca por expansión 5-10
H 12-16 8,0
R Elevada presión de roca por expansión 10-20
J Arcillas higroscópicas, espesor <5 mm
6-12 8.0-12.0
c. Roca compresiva, flujo plástico de rocas incompetentes
bajo influencia de grandes presiones de roca
d. Rocas expansivas, actividad expansiva
dependiente de la presencia de agua
Zonas aisladas de esfuerzos en roca competente, libre de
arcilla. Profundidad > 50m
Juntas abiertas, fuerte/te fracturada, aspecto bloques
sueltos. Cualquier profundidad
a. Paredes de roca en contacto
Relleno de arena, grava o roca triturada suficiente
para impedir contacto
Q= ( RQD/Jn) x ( Jr/Ja) x (Jw/SRF)
Libres de arcilla, particulas de arena, roca
desintegrada
Fuertemente reconsolidada, arcillas no ablandables,
espesor <5mm
M edia o baja consolidación, rellenos de arcilla,
ablandables, espesor <5mm
b. Paredes de roca en contacto despues de
cizalla>10 cm
Relleno de arcilla suficiente para impedír el contacto
M ultiples zonas de debilidad conteniendo arcilla o roca
quimica/te desintegrada, roca circundante suelta. Cualquier
Zonas isladas de debilidad conteniendo arcilla, o roca
quimica/te desintegrada, Profundidad <50m
Zonas isladas de debilidad conteniendo arcilla, o roca
quimica/te desintegrada, Profundidad >50m
M ultiples zonas de esfuerzos en roca competente, libres de
arcilla, roca circundante suelta. Cualquier profundidad
Zonas aisladas de esfuerzos en roca competente, libre de
arcilla. Profundidad < 50m
Relleno duro, no ablandable, impermeable
Paredes suavemente alteradas, libres de arcilla,
minerales no ablandables
Pátina de sílice o arcilla-arena , fracciones de arcilla
Pátina(1-2 mm espesor) de arcilla o mineral
ablandable, kaolinita, mica, clorita. Talco, yeso,
grafito ect

115115
Correlación de Análisis geotécnicos
Barton - Bieniawski
RMR = 9.0 lnQ+44 (Según Bieniawski, 1976)
RMR = 10.5 lnQ+42 (Según Abad, 1983)
RMR = 13.5 lnQ+43 (Según Rutledge, 1978)

116116
Carga sobre el soporte según Bieniawski
P = G*b*(100-RMR)/100
Modulo de elasticidad de la roca según
Bieniawski
Em = 2*RMR-100 (en Gpa)

117117
CLASIFICACION GEOMECANICA Q - NGI (BARTON)
RQD, NUMERO DE DIACLASAS, RUGOSIDAD Y RELLENO DE DISCONTINUIDADES, AGUA
EN LAS JUNTAS, ESFUERZOS
CLASIFICACION GEOMECANICA RMR - CSIR (BIENIAWSKI)
COMPRESION UNIAXIAL, RQD, ESPACIAMIENTO, ORIENTACION Y ESTADO DE
DISCONTINUIDADES, PRESENCIA DE AGUA
CLASIFICACION NATM (NEW AUSTRIAN TUNNELLING
METHOD)
ADICIONALMENTE CONSIDERA LAS CONDICIONES DE
RESISTENCIA A COMPRESION AXIAL Y TRIAXIAL, CORTE,
ESTADO DE ESFUERZOS, EXCAVABILIDAD, SOPORTE,
COBERTURA, OTROS

118118
Comportamiento
geomecánico
Estado del macizo Tipo de
excavación
Clase
Geotécnica
Comportamiento del macizo durante la
excavación del túnel
Macizo que soporta tensiones
secundarias sin fallas, es
decir, elásti-ca-mente o con
generación de
desprendimientos pequeños
en la clave; deformaciones
cesan rápidamente; no se
requiere sostenimiento
sistemático
Roca masiva o roca con
fracturamiento leve a
moderado, sin señales
de meteorización
Excavación a sección
completa posible; no se
recomienda por gran
tamaño de sección
transversal, por
dificultades operativas y
por necesidad de limitar
vibraciones
A2 con
desprendim
ientos
elástico, deformaciones reducidas de corta duración,
con pocos desprendimientos por existencia de
discontinuidades, preponderantemente en clave y
hastiales superiores
Clasificación Geotécnica según esquema austríaco
A1 Estable elástico, deformaciones reducidas de corta duración, sin
desprendimientos luego de completada la limpieza
posterior a la voladura, estable permanentemente
Macizo que por existencia de
discontinuidades tiende a
relajarse y perder resistencia
rápidamente; ocurrencia de
fallas de profundidad limitada;
con instalación de refuerzos
sistemáticos las
deformaciones son reducidas y
cesan rápidamente
roca fracturada en mayor
grado por estratificación
o diaclasas, en parte con
rellenos arcillosos y
esquistocidad, hasta
roca intensamente
fracturada por
esquistocidad o
diaclasas muy estrechas
en varias orientaciones,
levemente meteorizada,
con zonas débiles o
rellenos arcillosos
Idem anterior B1 Friable Preponderantemente elástico, deformaciones reducidas
de corta duración, resistencia del macizo y estabilidad
de cavidad reducidas por fracturamiento; relajación de
macizo en clave y hastiales superiores.
Excavación a frente
completo solo posible
limi-tadamente y no
re-co-mendable; se usa
frente subdividido en
sectores parciales de
excavación diferida
B2 Severa-me
nte friable
Existencia de sectores no elásticos profundos; con
instalación de sostenimiento sistemático deformaciones
reducidas de corta duración; baja resistencia del macizo
origina relajaciones crecientes y activación de peso de
masa rocosa si refuerzos no son suficientes
Excavación a través de
frentes parciales de
B3 Escurri-dizo Falta de cohesión y de trabazón son motivo de falta de
estabilidad de la cavidad; la excavación de sectores de
tamaño reducido puede originar el colapso repentino
del macizo, especialmente en sectores de falta de
confinamiento en las 3 dimensiones

119119
Macizo en el cual las
solicitaciones secundarias
debidas a la excavación
sobrepasan su resistencia;
ocurrencia de fenómenos de
falla como quiebres, pandeo,
deslizamientos, pérdida de
estructura y deformaciones
plásticas del macizo hacia el
interior de la cavidad;
comportamiento plástico y
viscoso se materializa en
deformaciones diferidas en el
tiempo, que pueden ser de gran
magnitud
Macizo sometido a
repetidas acciones
externas, plegado en
menor o mayor grado,
con marcada
esquistocidad, partido,
parcial o totalmente
milonitizado; zonas de
falla geológica o de
contactos de
deslizamientos; suelos
secos y compactos hasta
arcillas no consolidadas y
plásticas; suelos
arcillosos o limosos
totalmente saturados;
arenas sin cohesión;
macizos de
comportamiento
hinchable;
de acuerdo a
requerimientos
particulares
C1 estallido de
rocas
Desprendimiento violento de fragmentos de roca por
relajación de una roca de gran dureza y comportamiento
frágil sometida a un estado tensional muy elevado
Excavación a través de
frentes parciales de
C2 inestable
con acción
compresiva
Ocurrencia de sectores plásticos de gran pro-fundidad;
aún con refuerzos sistemáticos se producen
deformaciones plásticas, de mag-ni-tud moderada y que
cesan relativa-men-te rápido; elementos de refuerzo son
sobreexigidos localmente
C3 inestable
con severa
acción
compresiva
Ocurrencia de sectores plásticos de gran profundidad;
aún con refuerzos sistemáticos se producen
deformaciones plásticas de gran magnitud y velozmente,
las que solo cesan lentamente; gran parte de los
elemen-tos de refuerzo pueden ser sobreexigidos
C4 fluyente falta de cohesión y fricción interna, con-sis-tencia blanda
y plástica o fluida determinan un comportamiento fluyente
del macizo, aún con excavación de sectores muy
reducidos
Excavación debe ser
precedida de me-didas
anticipadas de
con-solidación o
esta-bilización del
macizo
C5 Hinchable por la existencia de minerales arcillosos de capacidad
hinchable en contacto con agua, el macizo sufre un lento
y continuo aumento de volumen

122122
EL NUEVO METODO AUSTRIACO Y SU
FILOSOFIA (Según Rabcewicz)
Aplicación de un soporte delgado, semi-rígido, colocado
inmediatamente antes de que la roca pueda ser perjudicada por la
descompresión.
El soporte o sostenimiento se diseña para alcanzar el equilibrio
permanente, después de adaptarse a un reajuste de esfuerzos,
independiente del material
El soporte puede ser de cualquier material adecuado como anclajes
o pernos, hormigón proyectado (concreto neumático), hormigón
prefabricado, arcos (cerchas) metálicas, mallas electrosoldadas
(mallazos) y cada uno de estos medios puede emplearse solo o en
combinación.
Instrumentación

123123
EL NUEVO METODO AUSTRIACO Y SU
FILOSOFIA (Según Mûller)
Utilizar la propia roca como elemento resistente frente a las cargas
que se producen durante la excavación.
No introducir daños en la roca durante su excavación para no
aumentar las diaclasas y no se formen aureolas de descompresión.
El soporte inicial debe ser flexible y proteger el macizo rocoso de
los efectos de la excavación (meteorización, descompresión,
decohesión, etc).
El revestimiento se construye después de la estabilización de las
deformaciones en el macizo y soporte, con el fin de minimizar en el
los esfuerzos.
Debe controlarse a todo momento el comportamiento de la roca y
del soporte para comprobar su eficacia o la necesidad de refuerzo.

124124
INTRODUCCIÓN
GEOTÉCNICAS

125125
Diseños geotécnicos
Métodos analíticos
Formulación elástica
Método de curvas
características

126126
Diseños geotécnicos
Métodos numéricos
Método de diferencias finitas
Método de elementos finitos
Método de elementos frontera
Método de elementos discretos
Métodos híbridos
Métodos de diseño dinámico

127127
INTRODUCCIÓN
HIDROGEOLÓGICAS
ESTUDIOS E INVESTIGACIONES GEOTÉCNICAS
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES

128128
Buena parte de los estudios y diseños
realizados para túneles en Colombia han
carecido del nivel necesario de investigaciones
geológicas, hidrogeológicas y geotécnicas, así
como de análisis detallado por lo cual se han
presentado, en casi todos los ya excavados,
diferencias sustanciales entre la distribución
geotécnica inicialmente estimada y la realmente
encontrada durante la excavación y soporte.

129129
Para algunos diseños de nuevos túneles que
serán construidos proximamente se ha
realizado un mayor esfuerzo en los estudios e
investigaciones, sin embargo el nivel de
incertidumbre sobre la distribución geotécnica
aún es alto, aspecto que se deberá mejorar
para disminuir el desfase en costos y plazos.

130130
La estimación de los soportes se ha realizado
básicamente mediante análisis con métodos
empíricos como RMR, Q y NATM, sin elaborar
un completo diseño del soporte y revestimiento
que use métodos numéricos que modelan con
mayor exactitud el comportamiento y
condiciones del macizo rocoso, el tipo y
cantidad de soporte, el proceso constructivo y
las condiciones del revestimiento

131131
Durante la elaboración de estudios e
investigaciones para túneles se debe aumentar la
inversión de recursos al nivel recomendado
internacionalmente, ya que esto redundará en
menores costos y plazos durante construcción.
Se recomienda la elaboración de diseños
definitivos adecuados del soporte y
revestimiento mediante el uso de métodos
numéricos y no solo usar métodos empíricos que
son adecuados solo para niveles de
prefactibilidad o factibilidad.

132132
HÉCTOR SALAZAR BONILLAHÉCTOR SALAZAR BONILLA
INGENIERO CIVIL, M.Sc., Ph.D.INGENIERO CIVIL, M.Sc., Ph.D.
DiseñoDiseño yy CálculoCálculo EstructuralEstructural dede TúnelesTúneles
CelularCelular: 313 828 13 20: 313 828 13 20
ee--mail:mail: hectorsalazar12@msn.comhectorsalazar12@msn.com
hsalazar@consorciovialhelios.comhsalazar@consorciovialhelios.com

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