La aplicacin de los principios a la Mecnica de Rocas Roca Ingeniera de Diseo

Lectura preparada por John A. Hudson en nombre de Claus Erichsen

Sociedad Internacional de Mecnica de Rocas

Mecnica de rocas es la estudio de la esttica y la dinmica de las rocas y masas rocosasIngeniera de Rocasconsiste en la ingeniera con las rocas, espacialmente en la construccin de estructuras sobre o en el roca y masas de rocas, e incluye el proceso de diseo.

Ingenieria de Mecanica de Rocases el estudio de la esttica y la dinmica de rocas y masas de roca en anticipacin de la resultados que aplica la ingeniera.

En mecnica de rocas que estn sobre todo interesados en predecir el futuro. Qu pasar si un tnel o caverna de un tamao especfico se construye en este macizo rocoso en esta orientacin? Qu pasara si el tnel o caverna se construyeron en una orientacin diferente o una diferentes profundidades? Las respuestas a este tipo de preguntas son necesarias para rocas de diseo de ingeniera. El ingeniero de rocas tiene que tener una capacidad de prediccin: sin ella no hay ninguna base para diseo coherente.

Los principales factores - Geologa - Tensin de Rocas - Roca intacta - Fracturas - Propiedades del macizo rocoso - Flujo de agua - Ingeniera de las actividades - Modelado

La Tensin en Situ En la mayora de modelos de mecnica de rocas, la tensin en el roca in situ se requiere como condicin de borde de entrada para la modelo.Sin embargo, es difcil de validar la el supuesto nivel de tensin local in situ, tanto en trminos de las tensiones principales valores / direcciones y de su coherencia a travs del macizo rocoso fracturado.

Mueller, B., Reinecker, J., Heidbach, O. and Fuchs, K. (2000): The 2000 release of the World Stress Map (available online at www.world-stress-map.org)

La caracterizacin de rocatensionada en un sitio

Tensin natural: La tensin in Situ que existe previa para ingeniera. Tensin inducida: el estado de tensin natural perturbada por la ingeniera. Tensin gravitacional: el estado de tensin causado por el peso de encima de la roca. Tensin tectnico: el estado de tensin causado por el movimiento de las placas tectnicas. Tensin residual: el estado de tensin causado por la actividad tectnica anterior. Tensin trmica: el estado de tensin causado por el cambio de temperatura. Paleo Tensin: una tensin natural anterior que ya no est actuando. Cerca a la tensin de campo: el estado de tensin en la regin de una perturbacin de la ingeniera. Tensin de campo lejano: el estado de tensin ms all del campo cercano. Tensin Local: el estado de tensin en una regin de inters.

Se producen desprendimientos de roca?

La fuerza de la roca en comparacin con los valores de tensin local. Tneles paralelos para la tension principal en Situ, estn sujetos para menor concentracin de tensiones. El desprendimiento puede comenzar para producirse aproximadamente la mitad de la resistencia a la compresin uniaxial. Excavacin con tensiones inducidas alrededor de la excavacin

diagrama de tensin en el trabajo por el Dr. Erik Johansson, Saanio y Riekkola, Finlandia

H/W=3 H/W=1.5 H/W=1H/W=2 H/W=0.5 Rock Failure Process Analysis (RFPA)Simulando con RFPA

Los avances en los conocimientos de las propiedades de la roca intactaCapacidad de modelar numricamente roca transversalmente istropocon fallas.

Los principales problemas de estabilidad mecnica estn relacionadas con laliberacin de bloques roca y tensin inducido por desprendimientola gravedad inducida estructuralmente controla el movimiento del bloque.generalmente se encuentra en roca frgil, bloques y macizo rocoso.

La formacin de bloques de roca bloques tetradricosestn formados por tres planos de fracturay la superficie de la excavacin

Ingenieria de MinasFalla de una roca grande en el Teutnica Bore Minas, Australia Occidental

Caracterizacin de las fracturas en un sitio

Porteau Bluff en La carretera 99 Al norte de Vancouver, Canad

Chile --- continuo, homogneo, istropo - lineal y elstico. Diane --- Discotinuous, no homognea, y no anisotrpico Elstico.

PermeabilidadHardarson y Haraldsson (1998) describir la construccin de un tnel de carretera en el oeste de Islandia hacia el norte. Las aguas subterrneas corre a lo largo de los contactos de lava y enfriamiento de las articulaciones, las fallas y diques siendo el principal drenaje natural. Tnel de entradas de hasta 50 l / s / km. Sin embargo, el flujo de agua de 2500 - 3000 l / s se encontr inesperadamente de un conducto natural abierto en asociacin con una gran falla NW-SE y un dique basltico de interseccin.

Hidrogeolgicamente El modelo puede ser complicado!

Diapositiva de Bill Lanyon

Cosas que podemos hacer bien: Caracterizar la hidrogeologa de la regin

PermeabilidadCosas que no podemos bien: Caracterizar y predecir el flujo de agua local en la fractura de la masas rocosa.

Cuando una excavacin se realiza en un macizo rocoso, hay tres efectos principales: 1. La roca se mueve hacia el interior 2. El estado de tensin se altera 3. La presin del agua se reduce para la presin atmosfrica en la excavacin

El EDZ (zona de excavacin de Disturbios) se genera por dos tipos de perturbaciones. a) las perturbaciones inevitables para la masa de rocosa: causadas por el espacio excavado ,movimiento de rocas, los cambios de tensin, y la alteracin de la circunstancias hidrogeolgicas, como se ilustra para la izquierda; b) la perturbacin adicional a la masa de roca causado por el mtodo de excavacin: es decir, por el utilizacin de una tuneladora o perforacin / voladura.

Efectos de ConstruccionLas propiedades de roca son necesaria para el diseo del macizo rocoso despus, no antes, la excavacin. As, si durante la excavacin de la roca intacta se deteriora, la redistribucin de las tensiones daa la roca, y el flujo de agua debilita las fracturas, el macizo rocos local ser ms dbil de lo previsto. No puede haber variaciones en la trayectorias de tensiones.

ObjectivoEl uso de mtodos estndares pre-existentesMtodos analticos basados en las tensionesMtodos bsicos numricos, FEM,BEM, DEM, hbridos.Mtodos numricos extendidos, modelos - completamente acoplados Tipo Precedentes anlisis y modificacionesClasificacin de Macizo rocoso RMR, Q, GSI Sistema de Base de datos y otros sistemas de enfoques Sistemas integrado de enfoques, basado en InternetMtodo A Mtodo B Mtodo C Mtodo D Diseo basado en el anlisis de avanceDiseo basado en el anlisis posteriorConstruccinSitio de Investigacion

Auditora Tcnica (TA) es el proceso de establecer modelo de ingeniera para la roca, diseos, mediciones, las declaraciones y las conclusiones pueden ser considera adecuada.

Comprender la mecnica de roca y el sistema de ingeniera de la roca con todas sus variables, las interacciones y el funcionamiento, es crucial para establecer un modelo predictivo adecuado y por lo tanto, se creara un diseo de ingeniera adecuado para la roca. Sabemos que un modelo simple CHILE puede no ser suficiente. Sabemos que todava no han fullycoupled cdigos numricos termo-hidro-mecnico-qumico. Por lo tanto, la capacidad para considerar todas las variables posibles y interacciones y luego seleccionar las que consideramos relevantes al diseo de ingeniera en la mano es una de las formas de avanzar. - con historias de casos proporcionando gran parte de la justificacin - y es un componente fundamental para procedimientos de auditora tcnica. .