Segunda parte Introducción a las imágenes digitales Segunda parte: Topología Digital.
OAXACA2012ASPECTOSGEN SEGUNDA PARTE
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CLASIFICACIÓN DE LOS MACIZOS ROCOSOS, SEGÚN
BIENIAWSKY
VALUACIÓN CLASE DESCRIPCIÓN
100 a 81 I MUY BUENA ROCA
80 a 61 II BUENA ROCA
60 a 41 III ROCA REGULAR
40 a 21 IV ROCA MALA
< de 20 V ROCA MUY MALA
EN EL CRITERIO ESTABLECIDO POR BARTON, LIEN Y
LUNDE, SE TOMAN EN CUENTA FACTORES TALES COMO
EL ÍNDICE DE CALIDAD DE LA ROCA, DE DEERE.
EL NÚMERO DE SISTEMAS DE FISURAS.
LA RUGOSIDAD DE LAS FISURAS.
LA ALTERACIÓN DE LAS FISURAS.
LA PRESENCIA DE AGUA EN LA FORMACIÓN ROCOSA.
Y UN FACTOR “SRF” DE REDUCCIÓN DE ESFUERZOS.
ÍNDICE DE CALIDAD DE TÚNELES, SEGÚN BARTON, LIEN Y LUNDE
VALUACIÓN DESCRIPCIÓN DE LA ROCA
0.001 a 0.01 EXCEPCIONALMENTE MALA
0.01 a 0.1 EXTREMADAMENTE MALA
0.1 a 1 MUY MALA
1 a 4 MALA
4 a 10 REGULAR
10 a 40 BUENA
40 a 100 MUY BUENA
100 a 400 EXTRAORDINARIAMENTE BUENA
400 a 1000 EXCEPCIONALMENTE BUENA
POR LO GENERAL, ASOCIADOS A ESTAS
CALIFICACIONES E ÍNDICES DE LOS
MACIZOS ROCOSOS, SE CUENTA CON
RECOMENDACIONES “EMPÍRICAS” PARA
LA INSTALACIÓN DE UN SOPORTE INICIAL,
QUE PERMITA ESTABILIZAR LAS PAREDES
DEL TÚNEL EN CUESTIÓN.
RECIENTEMENTE, GRACIAS O LOS
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO
COMPUTACIONAL BASADOS EN EL
MÉTODO DEL ELEMENTO FINITO, ES
POSIBLE IDENTIFICAR EL
COMPORTAMIENTO DE UN TÚNEL O UNA
OBRA SUBTERRÁNEA.
PARA ELLO ES NECESARIO CONTAR CON EL
MODELO GEOLÓGICO/GEOTÉCNICO DEL
SITIO, CON LAS PROPIEDADES
MECÁNICAS, DE RESISTENCIA Y
DEFORMACIÓN, DE LOS MATERIALES
CONTENIDOS EN EL SUBSUELO Y LA
GEOMETRÍA DEL TÚNEL O DE LA OBRA
SUBTERRÁNEA.
COMO RESPUESTA DEL ANÁLISIS SE
OBTIENEN ESFUERZOS ACTUANTES Y
ZONAS DE POSIBLE PLASTIFICACIÓN EN EL
TÚNEL O EN LA OBRA SUBTERRÁNEA
ANALIZADA, LO CUAL PERMITE AFINAR SU
DISEÑO.
ES UN CONCEPTO IMPORTANTE PARA LA
SELECCIÓN DEL PROCESO
CONSTRUCTIVO DE UN TÚNEL, QUE LLEVA
IMPLÍCITO EL FACTOR TIEMPO.
USUALMENTE SE IDENTIFICA A TRAVÉS
DE LA CLASIFICACIÓN DEBIDA A LAUFFER
EL TIEMPO “LIBRE DE SOPORTE”,
DURANTE EL CUAL PERMANECE ESTABLE
LA FRENTE RECIÉN EXCAVADA DE UN
TÚNEL, DEPENDE DE LAS PROPIEDADES
MECÁNICAS DEL MATERIAL, Y DE LA
FORMA Y DIMENSIONES DE SU SECCIÓN
TRANSVERSAL.
ESTE LAPSO, USUALMENTE SE
APROVECHA PARA INSTALAR EL SOPORTE
INICIAL, QUE REQUIERE EL TÚNEL, PARA
ASEGURAR LA ESTABILIDAD DE SUS
PAREDES.
ADEMÁS DEL TIEMPO “LIBRE DE
SOPORTE”, DE MANERA MOMENTÁNEA SE
PRESENTA EN EL FRENTE DEL TÚNEL UN
“EFECTO DE BÓVEDA” (Tridimensional),
DONDE EL MATERIAL SIN EXCAVAR,
“TAPÓN”, PUEDE CONSTITUIR UN MUY
FAVORABLE REFUERZO ESTABILIZADOR.
ALGUNOS EXPERTOS EN EL DISEÑO DE
TÚNELES, REVISAN CON ESPECIAL
CUIDADO LA CAPACIDAD ESTRUCTURAL
DE ESTE “ TAPÓN”, Y EN ALGUNOS CASOS,
LO REFUERZAN PREVIAMENTE AL AVANCE
DE LA EXCAVACIÓN, PARA GARANTIZAR
LA ESTABILIDAD DE ÉSTA.
OBVIAMENTE, AL AVANZAR LA
EXCAVACIÓN DEL TÚNEL, DESAPARECE
EL “TAPÓN” EN CUESTIÓN Y SU
FAVORABLE EFECTO TRIDIMENSIONAL,
TRANSFORMÁNDOSE ENTONCES EN UNA
MENOS FAVORABLE CONDICIÓN
BIDIMENSIONAL.
SEGÚN ESTA CLASIFICACIÓN, SE LE
ASIGNA AL MATERIAL DONDE SE EXCAVA
EL TÚNEL, UNA CIERTA CATEGORÍA DEL 1
AL 10, EN FUNCIÓN DEL MEJOR AL PEOR
COMPORTAMIENTO OBSERVADO
DURANTE EL TUNELEO.
2. FIRME
SIMILAR A LA ANTERIOR CATEGORÍA,
SOLO QUE EVENTUALMENTE SERÁ
NECESARIO COLOCARLE UN
REVESTIMIENTO DEFINITIVO PARA SU
OPERACIÓN.
3. DE GRANEO LENTO
SE DESPRENDEN TERRONES Y PARTÍCULAS,
TIEMPO DESPUÉS QUE EL TERRENO HA
QUEDADO EXPUESTO A LA INTEMPERIE.
4. DE GRANEO RÁPIDO
SIMILAR A LA ANTERIOR CALIFICACIÓN,
PERO EL DESPRENDIMIENTO OCURRE EN
POCOS MINUTOS.
5. DE EXTRUSIÓN LENTA
EL TERRENO DEL FRENTE AVANZA LENTAMENTE
HACIA EL INTERIOR DEL TÚNEL, SIN
FRACTURARSE Y SIN INCREMENTO NOTORIO
DE VOLUMEN. SE PUEDEN INDUCIR LEVES
ASENTAMIENTOS EN LA SUPERFICIE DEL
TERRENO.
6. EXPANSIVO
EL TERRENO DEL FRENTE AVANZA LENTAMENTE
HACIA EL INTERIOR DEL TÚNEL, PERO CON UN
NOTORIO INCREMENTO DE VOLUMEN,
ASOCIADO A LA PRESENCIA DE AGUA.
7. DE CORRIDA COHESIVA
AL RETIRARSE EL SOPORTE LATERAL, Y
DESPUÉS DE UN BREVE PERÍODO DE
GRANEO, EL MATERIAL SE DERRAMA
(CORRE) COMO SI FUERA AZÚCAR
GRANULADA.
8. DE CORRIDA FRANCA
IGUAL QUE LA ANTERIOR CATEGORÍA,
SOLO QUE EL DERRAME (CORRIDA) SE
PRESENTA SIN EL PERÍODO PREVIO DE
GRANEO
9. DE EXTRUSIÓN RÁPIDA
EL TERRENO DEL FRENTE AVANZA
RÁPIDAMENTE HACIA EL INTERIOR DEL TÚNEL,
EN FORMA DE FLUJO PLÁSTICO. SE PUEDEN
INDUCIR GRANDES ASENTAMIENTOS EN LA
SUPERFICIE DEL TERRENO.
10. FLUYENTE
EL TERRENO DEL FRENTE SE MUEVE COMO
UN LÍQUIDO VISCOSO, QUE PUEDE INVADIR
LA SECCIÓN COMPLETA DEL TÚNEL Y LLEGAR
HASTA SU PORTAL DE ENTRADA,
ARRASTRANDO “TODO” A SU PASO.
EN LO QUE SIGUE SE DESCRIBE DE
MANERA SIMPLISTA, LO QUE SUCEDE EN
EL ENTORNO VECINO A UN TÚNEL,
CUANDO ÉSTE ES EXCAVADO.
1. CUANDO SE EXCAVA UN TÚNEL EN EL
SUBSUELO, SE GENERA UN NOTORIO CAMBIO
EN EL ESTADO INICIAL DE ESFUERZOS DEL
ENTORNO, GENERÁNDOSE UNA PRESIÓN
SECUNDARIA, LA CUAL INCLUYE
PRINCIPALMENTE ESFUERZOS DE
COMPRESIÓN.
2. LA RESPONSABILIDAD DE CARGA QUE
TENÍA EL MATERIAL REMOVIDO, SE HA
TRANSFERIDO AL TERRENO VECINO, EL
CUAL TENDRÁ QUE SOPORTAR LA NUEVA
PRESIÓN SECUNDARIA, SIN LA VENTAJA
ESTRUCTURAL DE CONFINAMIENTO, QUE LE
PROPORCIONABA EL MATERIAL REMOVIDO
POR LA EXCAVACIÓN.
3. LA FALTA DE CONFINAMIENTO EN EL
MATERIAL VECINO AL TÚNEL, LE
PROPORCIONA UNA LIBERTAD DE
MOVIMIENTO QUE ANTES NO TENÍA, Y CON
ELLO, LA POSIBILIDAD DE QUE PUEDAN
FORMARSE DESFAVORABLES MECANISMOS DE
FALLA.
4. HABLANDO COLOQUIALMENTE, PUEDE
DECIRSE QUE AL EXCAVAR UN TÚNEL, LOS
MATERIALES VECINOS, QUE DURANTE
LARGO TIEMPO PERMANECIERON
“PRESOS”, SE SIENTEN DE PRONTO
“LIBERADOS” Y TENDERÁN A “ESCAPARSE”
POR LA “PUERTA” RECIÉN ABIERTA.
5. SI LOS MATERIALES VECINOS AL TÚNEL
SON COMPETENTES, SE APRETUJARÁN ENTRE
SÍ AL BUSCAR “SU SALIDA”, Y FORMARÁN
COMO “ACTO REFLEJO” UN “ANILLO DE
CARGA”, QUE NO LOS DEJARÁ SALIR Y ASÍ EL
TÚNEL PERMANECERÁ ESTABLE.
6. POR EL CONTRARIO, SI LOS MATERIALES
VECINOS AL TÚNEL SON INCOMPETENTES, AL
APRETUJARSE TENDERÁN A DESMORONARSE
O A PLASTIFICARSE Y EVENTUALMENTE
TERMINARÁN ESCAPÁNDOSE, CERRANDO A
SU PASO EL HUECO ABIERTO Y EN
CONSECUENCIA EL TÚNEL SERÁ INESTABLE.
A. SI LA RESISTENCIA DEL MATERIAL
EXCAVADO ES MAYOR QUE EL ESFUERZO
DE COMPRESIÓN INDUCIDO EN LAS
PAREDES DEL TÚNEL, POR EL NUEVO
ESTADO DE ESFUERZOS, LAS PAREDES
DEL TÚNEL SERÁN ESTABLES Y NO
REQUERIRÁN AYUDA ADICIONAL PARA
PERMANECER ASÍ.
B. POR EL CONTRARIO, SI LA
RESISTENCIA DEL MATERIAL ES
NOTORIAMENTE MENOR AL ESFUERZO DE
COMPRESIÓN QUE SE GENERA POR EL
NUEVO ESTADO DE ESFUERZOS, EL TÚNEL
NO PODRÁ PERMANECER ABIERTO SIN LA
COLOCACIÓN INMEDIATA DE UN SISTEMA
DE SOPORTE INICIAL (escudo).
C. FINALMENTE, SI LA RESISTENCIA DEL
MATERIAL ES SIMILAR AL ESFUERZO DE
COMPRESIÓN GENERADO POR EL NUEVO
ESTADO DE ESFUERZOS, SE PROVOCA UNA
INCIPIENTE INESTABILIDAD, QUE PUEDE
SER CONTRARRESTADA APLICANDO UN
RAZONABLE SOPORTE INICIAL.
D. CON EL PASO DEL TIEMPO LOS
ESFUERZOS DE COMPRESIÓN ASOCIADOS
A LA PRESIÓN SECUNDARIA QUE SE
GENERÓ ALREDEDOR DEL TÚNEL,
TENDERÁN A REDUCIRSE, AL PERMITIRSE
LA OCURRENCIA DE DESPLAZAMIENTOS
DE “CONVERGENCIA”, EN SUS PAREDES.
"A"
"B"
"C"
PREMATURO
A TIEMPO
TARDIO
COMPORTAMIENTOMATERIAL EXCAVADO
"A"
"B""C"
DEFORMACION
ES
FU
ER
ZO
COMPORTAMIENTO
DEL SOPORTE INICIAL
CURVA “CARACTERÍSTICA” DE UN TÚNEL EN PROCESO DE
EXCAVACIÓN
E. SIN EMBARGO, SI LOS VALORES DE LAS
CONVERGENCIAS SUPERAN CIERTOS
LÍMITES (particulares en cada
material), EL TERRENO VECINO SE PUEDE
AFLOJAR MÁS ALLÁ DE LO ESPERADO Y EN
CONSECUENCIA, LOS ESFUERZOS DE
COMPRESIÓN, ALREDEDOR DEL TÚNEL,
AUMENTARÁN.
F. SEGÚN K. SZECHY (1970), “EL ARTE DEL
TUNELEO” CONSISTE EN IDENTIFICAR
HASTA DONDE DEBEN LLEGAR LAS
CONVERGENCIAS, PARA UNA FAVORABLE
REDUCCIÓN DE LOS ESFUERZOS, ANTES DE
QUE SOBREPASEN EL PUNTO DONDE
AQUÉLLAS VUELVEN A INCREMENTARSE
NOTORIAMENTE.
UTILIZANDO COMO SÍMIL AL CUERPO
HUMANO, PUEDE DECIRSE QUE EL
“SOPORTE INICIAL” EN LOS TÚNELES
JUEGA UN PAPEL SIMILAR AL DEL
ESQUELETO ÓSEO, MIENTRAS QUE EL
“REVESTIMIENTO FINAL” CUBRE UN
PAPEL DE PROTECCIÓN COMO EL QUE
TIENE LA PIEL.
4.1 EMPORTALAR
4.2 EXCAVAR
4.3 REZAGAR
4.4 ESTABILIZAR EL FRENTE
4.5 SOPORTAR LAS PAREDES
4.6 REVESTIR
REFORZAR PREVIAMENTE EL CORTE DONDE
SE EXCAVARÁ EL TÚNEL, PARA QUE SEA
CAPAZ DE SOPORTAR LA CONCENTRACIÓN
DE ESFUERZOS DERIVADOS DEL TUNELEO,
ADEMÁS DE LOS ASOCIABLES A SU
ESTABILIZACIÓN COMO TALUD.