TÃºnel Oceano AtlÃ_nticoTRABAJO

Tnel Ocano

Atlntico Procedimiento de Diseo

El tnel del Ocano Atlntico que unir la ciudad de

Kristiansund, en la isla de Gonalandet, y la isla de Averoya,

en Noruega, en uno de los proyectos ms ambiciosos, y por

lo dems ser uno de los tneles ms profundos del mundo.

2014

Sergio Garca Rivera

Diego Leyton Trigo

Guillermo Lpez Galleguillos

Katherine Miranda Godoy

Profesor: Sr Alfonso Carvajal

Diseo Tnel Ocano Atlntico 19 de Diciembre del 2014

U N I V E R S I D A D D E L A S E R E N A

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Contenido

Introduccin ............................................................................................................................................................. 3

Resumen .................................................................................................................................................................. 4

Procedimiento de Diseo para Tnel Ocanico .................................................................................................... 5

1. Recoleccin de datos preliminares ............................................................................................................... 6

1.1. Requerimientos generales .................................................................................................................... 6

1.2. Informacin de geologa y topografa ................................................................................................... 8

1.3. Situacin Contractual Ingenieril ............................................................................................................ 9

1.4. Caracterizacin geotcnica preliminar ............................................................................................... 10

2. Estudio de Factibilidad ............................................................................................................................... 10

2.1. Clasificacin del Macizo rocoso de la regin ...................................................................................... 10

2.2. Tipo de Reforzamiento que se requiere ............................................................................................. 22

3. Caracterizacin detallada del sitio .............................................................................................................. 26

3.1. Anlisis Resistencia aplicando software ROCLAB ................................................................................ 26

4. Anlisis de estabilidad ................................................................................................................................ 29

4.1. Utilizacin Software: PHASE 2 ............................................................................................................ 29

4.2. Anlisis Geomecnico aplicando software DIPS ................................................................................. 35

4.3. Anlisis Estabilidad de Cuas aplicando software UNWEDGE ............................................................ 41

5. Diseo final y construccin ......................................................................................................................... 46

Diseo de perforacin y tronadura ................................................................................................................ 46

Geometra de la excavacin ........................................................................................................................... 46

Barrenos en la superficie de la excavacin ..................................................................................................... 47

Conexin entre pozos ..................................................................................................................................... 48

Lneas de isotiempo ........................................................................................................................................ 50

Diagrama de energa ...................................................................................................................................... 51

Diagrama de energa de la tronadura ............................................................................................................. 51

Seleccin Equipos de Perforacin................................................................................................................... 52

Sistemas de soporte ....................................................................................................................................... 53

Sistema de ventilacin .................................................................................................................................... 54

Sistemas de monitoreo................................................................................................................................... 55

Conclusin .............................................................................................................................................................. 58



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Introduccin

Desde el principio de la existencia del ser humano s a observado su necesidad por comunicarse, por lo cual fue

desarrollando diversos mtodos para la construccin de caminos, desde los caminos a base de piedra y

aglomerante hasta nuestra poca con mtodos perfeccionados basndose en la experiencia que conducen a

grandes autopistas de pavimento flexible o rgido.

En Noruega, los trabajos de tunelera se han utilizado para una amplia variedad de propsitos. En un principio,

cerca del 1900, fue el ferrocarril el que domin los trabajos subterrneos. Ms adelante, cuando se produjo la

segunda guerra mundial, el nmero de excavaciones subterrneas realizadas, se hicieron con distintos

propsitos militares. Esta atraccin por el uso de espacios subterrneos se ha incrementado, debido a que a

aumentando el costo de las zonas de construccin en la superficie y el factor de la demanda para utilizar de

manera ms restrictiva las tierras agrcolas.

En esta ocasin nos centraremos en el estudio del proyecto Tnel Oceano Atlntico, el cual desde 1909 se han

formulado planes para conectar la poblacin de Kristiansund y Molde, los dos principales ncleos urbanos de la

provincia de Mre og Romsdal en la Noruega de los Fiordos, pero con la tecnologa de hoy en da, y el personal

competente que se tiene para la realizacin de este diseo de tnel ambicioso, se ha podido combatir con el

peor enemigo que tiene, el mar.

Como primera tarea de planificacin, se estudiar detalladamente el rea en donde se realizar este proyecto,

luego se realizar un estudio de factibilidad, con respecto al suelo, los esfuerzos y las presiones involucradas,

adems de analizar las estructuras que se quieren construir, con el fin de crear un tnel geotcnica y

econmicamente factible, para ello, se tomar en cuenta que pasar por debajo del mar, involucrando riesgos

distintos a los existentes en una excavacin en la superficie. Por ltimo, con las caractersticas geogrficas,

geotcnicas y geolgicas detalladas del sitio se disear y planificar la construccin de dicha carretera.

Objetivo general

El siguiente proyecto tiene como finalidad mostrar el mtodo con el que la construccin del Tnel Ocano

Atlntico en Noruega sea ptima, con respecto a la estabilidad y sustentabilidad econmica, considerando que

estamos en el mar a una profundidad mxima de 250 metros.

Objetivos especficos

1. Construir una labor subterrnea segura con el fin de conectar la ciudades de Kristiansund y Molde

2. Detectar con anticipacin zonas de inestabilidad, manteniendo la estabilidad del Macizo rocoso en todo

momento.

3. Generar un proceso de perforacin y tronadura ptimo.

4. Mantener un constante y amplio sistema de monitoreo, durante y despus de la construccin del proyecto.

5. Planificar y optimizar los tiempos y recursos destinados a la realizacin del proyecto.



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Resumen

El proyecto a efectuar en sta ocasin se asocia a una importante excavacin de un tnel de 5727 metros de

longitud, ubicado bajo el ocano atlntico, esta obra unir la ciudad de Kristiansund, en la isla de

Gonalandet, y la isla de Averoya, en Noruega, es uno de los proyectos ms ambiciosos de este pas, y por lo

dems ser uno de los tneles ms profundos del mundo, en un punto alcanza una profundidad de 250 metros.

Este tnel se construir desde Averoy, se planifica que el tnel descender con un gradiente del 10% por cerca

de 2600 metros bajo el punto ms bajo. Desde este ltimo la gradiente disminuir a un 6% por cerca de 1900

metros antes de alcanzar los 1200 metros, donde asciende a un gradiente del 10% hacia Kristiansund. Adems

luego de diversos estudios se ha llegado a la conclusin que el tnel tendr dimensiones de 15 metros de ancho

por 10 de altura para que as no existan problemas de espacio para la instalacin de dos vas y para el paso de

vehculos de mayores dimensiones.

Se espera que este proyecto sea financiado en gran parte por la instalacin de un peaje del lado de Averoy, la

cual ser nica y se pagara por las dos direcciones, financiando cerca del 70.5 % de la obra, el porcentaje

faltando se espera que sea financiado por Subsidios municipales/prestamos (20,0%), Subsidios por uso

alternativo de ferry (4,0%) y con capitales de autopistas (5,5%). El valor del peaje se espera que se de kr35 por

automviles pequeos y kr87 para automviles de mayores dimensiones.

Este tnel llevar el nombre tnel del ocano atlntico debido a que servir como extensin de la carretera del

mismo nombre, se prev que el comienzo de la obra sea en enero del ao 2006.



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Procedimiento de Diseo para Tnel Ocanico

Debido que el uso que se dar a este tnel es el traslado de equipos, insumos varios, y personas, siendo este

ltimo el ms importante, por considerar a la persona como el mayor recurso que se tiene, se debe seguir un

estricto orden de diseo, para obtener los resultados esperados, disminuyendo as la probabilidad de riesgo de

inestabilidad.

El orden a seguir es el siguiente:

Recolectar datos preliminares: Antecedentes que existen del sitio,

requerimientos y propsitos.

Estudio de factibilidad

Caracterizacin detallada del sitio

Anlisis de estabilidad

Diseo final y construccin



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1. Recoleccin de datos preliminares

1.1. Requerimientos generales

1.1.1. Ubicacin y Descripcin geogrfica

El Tnel submarino Atlanterhavstunnelen (Tnel Ocano Atlntico) se encuentra en el pas de Noruega,

el cual se ubica en el norte de Europa y junto a Dinamarca, Suecia y Finlandia, conforman Escandinavia.

Atlanterhavsveien, reemplazar la actual conexin via ferry entre Kristiansund y Avery en los

municipios de More y Romsdal en la Noruega de los Fiordos.

Kristiansund: Sus coordenadas geogrficas son 63 06 51Norte 7 45 32Este, y se destaca en la

actualidad por ser el centro administrativo de la explotacin de petrleo y gas en la plataforma

continental de Haltenbanken.

Avery : Sus coordenadas geogrficas son 63 4 47 Norte, 7 38 56 Este.



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1.1.2. Descripcin del Tnel Ocano Atlntico

El tnel ocano atlntico tendr 5727 metros de

extensin y se sumergir 250 metros bajo el nivel del

mar. Desde Averoy el tnel desciende con un gradiente

del 10% por cerca de 2600 metros bajo el punto ms

bajo. Desde este ltimo el gradiente equivale a un 6%

por cerca de 1200 metros antes de alcanzar los 1900

metros, donde asciende a un gradiente del 10% hacia

Kristiansund. Como se muestra en la Ilustracin 1

Ilustracin 1

Ilustracin 2

Perfil de los ingenieros gelogos.

Ilustracin 3



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El tnel se construye con un bombeo gradual de agua infiltrada. Se instalarn 2 estaciones de bombeo

en gradientes en cada lado del punto ms bajo. Adems de a la cuenca en el punto ms bajo, fue

tambin instalado un pequeo embalse para recolectar y almacenar agua infiltrada por un mnimo de 4

horas en la zona de Averoy y un mnimo de 24 horas en la zona de Kristiansund.

Duracin del Proyecto

INICIO Enero del 2006

TRMINO Diciembre del 2009

1.1.3. Propsito de la construccin

El objetivo de este proyecto es construir un tnel, Atlanterhavsveien, de aproximadamente 6 km., el cul

unir las poblaciones de Kristiansund y Avery, para aumentar el turismo, abastecimiento, comunicacin

y lograr completar el tramo de la carretera Ocano Atlntico construida en 1989.

1.1.4. Restricciones ingenieril

La nica gran limitacin que tenemos en este proyecto es la presin de agua que se ejerce al construir el

tnel, pero sin duda esta es solo una pequea limitacin pues es fcil de superar.

1.2. Informacin de geologa y topografa

Desde el punto de vista geomorfolgico, Noruega forma parte de dos unidades: La primera es el borde

oriental del Scandik, escudo arcaico compuesto por rocas cristalinas, eruptivas y metamrficas (granitos,

gneiss, prfidos, cuarcitas, etc.), convertido en penillanura invadida por el mar en el Paleozoico, poca en

que tuvo lugar una potente deposicin de materiales; la segunda unidad es la cadena escandinava, surgida a

partir de los sedimentos anteriormente citados a raz del plegamiento caledoniano, que los comprimi entre

los escudos Scandik y Finoescandinavo, originando una estructura en pliegues y mantos de corrimiento, de

interpretacin muy discutida.

El Escudo Finoescandinavo es el fuerte y extremo lecho de roca que consiste mayoritariamente de granito y

otros materiales formados por el calor y la presin de la tierra, de hace dos billones de aos.



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Tipo de Roca en Kristiansund y Avery

La roca del suelo pertenece al grupo gneis de la regin occidental

y consiste del principal granito gnisico con elementos del tipo

rocoso de anfibolita, pegmatita y mica.

Estas capas frecuentemente muestran una foliacin, la cual

generalmente es acompaada de fracturas rellenas de arcilla.

Tambin se ha observado que en el centro de las islas hay

pegmatitas, por lo cual se podra esperar que en el punto de

perforacin se encuentren igualmente.

Los gneis son rocas metamrficas compuestas de cuarzo, feldespato y mica con orientacin

definida de bandas, teniendo capas alternas de minerales claros y oscuros. Tienen una

direccin E-W.

La pegmatita es una roca gnea que tiene un tamao de grano que ronda los 20 mm. Al igual

que los gneis estn compuestas por cuarzo, feldespato y mica.

La anfibolita es una roca metamrfica compuesta en su mayor parte de minerales anfboles. Las

anfibolitas metamrficas son ms abundantes y variables que los ejemplares gneos, siendo

normalmente de textura spera o media y estn compuestas de hornblendas y plagioclasas.

Fracturas

Aparecen fisuras frecuentes en las direcciones N67E, E-W y S45E, todas con un descenso abrupto moderado.

1.3. Situacin Contractual Ingenieril

1.3.1. Restricciones de contrato

El proyecto ser financiado a travs de:

Colecta de tarifas de peaje. 70,5%

Subsidios municipales/prestamos. 20,0%

Subsidios por uso alternativo de ferry. 4,0%

Capital de autopistas. 5,5%

El costo estimado es de 635 millones.

1.3.2. Situacin de contrato

Mesta A/S son los principales contratistas en la construccin del tnel submarino. Mientras que en la

superficie los principales contratistas son Johs.Syltern A/S.



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1.4. Caracterizacin geotcnica preliminar

1.4.1. Exploracin geofsica

Investigaciones ssmicas en el sector donde se construir el tnel que va bajo el nivel del mar muestra 13

zonas de debilidad con una velocidad ssmica bajo 3500m/s. Esta parte constituye cerca del 3,5% de la

longitud total del tnel. De las 13 zonas dbiles, 3 poseen una velocidad ssmica de 2500m/s. Velocidad

ssmica entre 3500 m/s y 4500 m/s es hallada en cerca del 2,7% de la longitud del tnel. De otra manera

la velocidad ssmica de extendera entre 5000 m/s y 6000 m/s.

2. Estudio de Factibilidad

2.1. Clasificacin del Macizo rocoso de la regin

2.1.1. GSI

Obtencin de la clasificacin GSI

Es necesaria para la utilizacin correcta del software la caracterizacin del macizo rocoso mediante la

metodologa GSI.

Podremos determinar los valores del GSI en funcin de muestro RMR calculado mediante las siguientes

consideraciones:

Para el caso de RMR89:

RMR89 > 23 GSI = RMR89 5

RMR89 < 23 No se puede utilizar RMR89 para la obtencin del GSI

En nuestro caso el valor obtenido del RMR para nuestra zona saturada es mayor a 23, por lo que

podremos utilizar la conversin al GSI sin problemas.

RMR GSI

Zona Saturada 76 71



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2.1.2. RMR, Bieniawski 1989

Dentro del proyecto es necesario identificar diversas zonas en funcin de su calidad, es con este fin que

se identific una zona principalmente, la cual en funcin de las diversas caractersticas se determin su

RMR.

Esta clasificacin se realiz principalmente en funcin de las condiciones de agua y estructuras, ya que

se espera que bajo cierta profundidad se encuentre todo saturado.

Para caracterizar el macizo rocoso se utilizara la tabla de RMR89, aplicada a la zona identificada como

saturada.

Primer parmetro, RCU.

Nuestra roca de trabajo presento una resistencia a la compresin uniaxial de 140 Mpa, segn los

ensayos realizados a nivel de laboratorio, que tambin coinciden con valores esperados para un Gneiss.

Por lo que su rating es de 12.

Segundo parmetro, RQD.

Segn testigos recuperados en la zona de trabajo y mediante la siguiente ecuacin:

= 10 100

Se logr determinar un valor de 83%, lo que implica una roca de calidad buena y un rating de 17.



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Tercer parmetro, Espaciamiento de las discontinuidades.

Mapeos en la zona de trabajo identificaron un espaciamiento promedio de las discontinuidades de 3 m,

para la zona saturada por lo que el rating obtenido es de 20.

Cuarto parmetro, Condicin de las discontinuidades.

Estudios geolgicos detallados entregan que la zona saturada en cuestin tiene longitudes de

discontinuidades entre 1 2 m, sin aberturas, rugosas, sin relleno y sin alteracin, por lo que el rating

obtenido es de 27.

Quinto parmetro, Condiciones de agua.

Debido que la zona en cuestin se encuentra en corteza ocenica, bajo el mar, se toma la condicin de

agua fluyendo aplicndose un rating cero.

Correccin por orientaciones.



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Debido a la no presencia de fallas en el sector no se realizan correcciones por orientaciones en la zona

saturada

Resumen clasificacin RMR89.

El RMR se obtiene haciendo una sumatoria de los parmetros, ya sea RCU, RQD, frecuencia de las

discontinuidades, estado de juntas y presencia de agua, en este caso el RMR obtenido es de 76.

RMR (%) Descripcin del macizo rocoso

81 100 Muy bueno 61 80 Bueno 41 60 Medio 21 40 Malo 0 20 Muy malo

Observando la anterior Tabla nuestro RMR obtenido est en el rango de un macizo rocoso Bueno.



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2.1.3. Clasificacin RMR con SOFTWARE GEOTABLE

Reporte RMR

Mediante el software Geotable el valor obtenido es el mismo que por tablas, es decir RMR=76.



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2.1.4. Clasificacin segn Q de Barton

En esta clasificacin se catalogan los macizos rocosos segn el denominado ndice de calidad Q,

basado en los seis parmetros siguientes:

RQD: Corresponde a la calidad de la roca (Rock Quality Designation)

Jn: Nmero de Familias

Jr: Rugosidad de las juntas

Ja: Coeficiente de rugosidad de la junta

Jw: Coeficiente reductor por la presencia de agua

SRF: Factor reductor por tensiones en el macizo rocoso

Mediante los 6 parmetros indicados, se define la calidad del macizo rocoso mediante la frmula:

Q =RQD

Jn

Jr

Ja

Jw

SRF

Donde: RQD

Jn= Representa el tamao de los bloques.

JrJa

= Equivale a la resistencia al corte entre los bloques.

JwSRF

= Indica el estado tensional en el macizo rocoso.

Los resultados obtenidos son: la dimensin equivalente, el valor Q, calidad del macizo rocoso y tipo

de sostenimiento recomendado para el tnel dependiendo del valor de Q obtenido.

Para poder utilizar esta clasificacin es necesario hacer uso de las tablas, las cuales se describen a

continuacin.

Clculo del RQD

Clasificacin por R.Q.D Valor del R.Q.D en %

Muy mala calidad



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Nota:

Cuando se obtienen valores del RQD inferiores a 10 (incluyendo el 0), se toma un valor

nominal de 10 para calcular el ndice Q.

Clculo de nmero de familias (Jn)

ndice de Diaclasado Jn Valor

Roca Masiva 0,5-1

Una familia de diaclasas 2

Idem con otras diaclasas ocasionales 3

Dos familias de diaclasas 4

Idem con otras diaclasas ocasionales 6

Tres familias de diaclasas 9

idem con otras diaclasas ocasionales 12

Cuatro o ms familias, roca muy fracturada 15

Roca triturada 20

El clculo del coeficiente Jn se determina a partir del nmero de set de fracturas presentes en el

macizo rocoso, en este caso el nmero de set presentes corresponde a 3. Lo que dar un coeficiente

Jn = 9.

Nota:

En la intersecciones de tneles, se utiliza la expresin (3*jn)

En las bocas de los tneles, se utiliza la expresin (2*jn)

Clculo del ndice de rugosidad (Jr)

ndice de Rugosidad Jr Valor

Diaclasas rellenas 1

Diaclasas limpias:

Discontinuas 4

Onduladas rugosas 3

Onduladas lisas 2

Planas rugosas 1.5

Planas lisas 1

Lisos o espejos de falla

Ondulados 1.5

Planos 0.5

El factor Jr se calcula en funcin de la rugosidad de las discontinuidades. Dada las condiciones

presentadas que existen se determino la presencia de estructuras rugosas y onduladas, por lo cual

el valor para el coeficiente Jr = 3.



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Nota:

Si el espaciamiento de estructuras del set considerado es mayor a 3 m debe sumarse 1 al valor de

Jr (En sta ocasin el espaciamiento de los set es inferior a 3 m por lo cual no se debe aplicar dicha

suma).

En el caso de diaclasas perfectamente lisas que presenten lineaciones y que dichas lineaciones estn

orientadas segn la direccin de mnima resistencia, se podr considerarse que Jr es igual a 0,5.

Clculo de ndice de alteracin o relleno de la discontinuidad (Ja)

ndice de Alteracin Ja Valor

Diaclasa de paredes sanas 0,75-1

Ligera alteracin 2

Alteracin arcillosas 4

Con detritos arenosos 4

Con detritos arcillosos pre consolidados 6

Idem poco consolidados 8

Idem expansivos 8-12

Milonitos (producto de trituracin) de roca y arcilla 6-12

Milonitos de arcilla limonosa 5

Milonitos arcillosos gruesos 10-12

Para el clculo del coeficiente Ja se debe considerar la alteracin y relleno de las discontinuidades.

Para nuestro estudio se considerarn diaclasas de paredes sanas. Esto implica que el valor

promedio que se obtiene para el coeficiente Ja = 0.875.

Nota

Los valores expresados para los parmetros Jr, Ja se aplican a las familias de diaclasas o

discontinuidades que son menos favorables con relacin a la estabilidad, tanto por la orientacin de

las mismas como por su resistencia al corte.



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Clculo del coeficiente en funcin de las condiciones de agua (Jw)

Coeficiente reductor por la presencia de agua Jw Presin de agua

[kg/cm2]

Valor

Excavaciones secas o con 10 0,1

0,05

El coeficiente Jw nos da un factor de reduccin por la presencia de agua que presenta el macizo

rocoso, para nuestro anlisis dado que las cavernas se encuentran bajo corteza ocenica, existe gran

presencia de agua, por lo cual se deben tener sistemas de monitoreos para posibles filtraciones. Por

aquellos consideramos que existe una fluencia de agua mantenida, por lo cual el valor que adquiere

el coeficiente como promedio es Jw = 0,075.

Clculo del coeficiente en base a condiciones de esfuerzo (SFR)

Parmetro SRF Valor

Zonas dbiles

Multitud de zonas dbiles 10

Zonas dbiles aisladas, con arcilla o roca descompuesta

(cobertura 50 m)

5

Idem con cobertura >50 m. 2,5

Abundante zonas dbiles en roca competente 7,5

Zonas dbiles aisladas en roca competente (cobertura 50 m) 5

Idem con cobertura >50 m 2,5

Terreno en bloques muy fracturado 5

Roca competente

Pequea cobertura ( C

1> 200) 2,5

Cobertura media (200 > C

1> 10) 1

Gran cobertura (10 > C

1> 5) 0.5 2.0

Terreno fluyente

Con bajas presiones 5 10

Con altas presiones 10 20

Terreno expansivo

Con presin de hinchamiento medrada 5 10

Con presin de hinchamiento alta 10 15



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Este parmetro que se determina dependiendo de las condiciones tensinales que presenta la

roca del lugar. En este caso como la roca es competente, el valor SRF se obtendr tomando los

valores C que corresponde a la resistencia a la comprensin simple o RCU y sigma 1 al

esfuerzo mayor. En este caso 1es igual a sigma vertical que corresponde a la suma del

esfuerzo vertical producto de la masa de agua y roca:

V = 1000kg

m3 9,8

m

s2 170m = 1,66Mpa

V = 2700kg

m3 9,8

m

s2 80m = 2,11Mpa

= ,

SRF = C

1=

140 Mpa

3,77 Mpa= 37,07 Por lo que el valor obtenido corresponde a 1.

Determinado y analizado los parmetros correspondientes podemos desarrollar el clculo del

valor del Q como se seala en la frmula correspondiente:

Q =RQD

Jn

Jr

Ja

Jw

SRF=

83

9

3

0,875

0,075

1= 2,37

2.1.5. Obtencin del valor Q mediante Geotable.

En este caso el valor obtenido de Q cambia debido a que el programa toma otro valor en el ndice de

alteracin (Ja), lo que provoca que el valor pase de 2.37 a 2.77, sin embargo sigue estando en el

rango de mala calidad.



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Tabla de clasificacin final (Q)

Excepcionalmente malo < 0.01

Extremadamente malo 0.01 0.1

Muy malo 0.1 - 1

Malo 1 - 4

Medio 4 - 10

Bueno 10 - 40

Muy bueno 40 - 100

Extremadamente bueno 100 - 400

Excepcionalmente bueno >400

Dado el resultado final de Q (2,37) se establece que la roca segn sta clasificacin es mala, pues el

rango en el que se encuentra (1 4), este bajo valor se debe principalmente a la gran presencia de

agua que se encuentra en el lugar.



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2.2. Tipo de Reforzamiento que se requiere

2.2.1. Soporte para techo y pared

Para ver la estabilidad y soporte necesario de la excavacin consideraremos como soporte

permanente, ya que se espera una larga vida de funcionamiento para este tnel, para calcular dicha

estabilidad se necesita el valor de Q adems de las Dimensiones Equivalentes tanto para el techo y

pared.

Dimensin Equivalente para el Techo

Deq =Ancho Escavacin (m)

ESR

Dimensin Equivalente para la Pared

Deq =Altura Escavacin (m)

ESR

Valores del ndice ESR (Excavacin Suport Radio) de la clasificacin Q de Barton.

Se tomara un valor de ESR de 1, ya que la labor corresponde a un tnel de carretera primario.

Dimensin Equivalente para el Techo

Deq =15

1= 15

Dimensin Equivalente para la Pared.

Deq =10

1= 10

Calculo de soporte permanente para techo:

Deq = 15 y Q = 2,37



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Calculo de soporte permanente para pared:

En el caso de la pared se debe corregir el valor Q dependiendo del rango en que este se

encuentre.

Rango Q de Barton Factor. Qw

Q > 10 5.0 * Q

0,1 < Q < 10 2,5 * Q

Q < 0,1 1 * Q

Como el valor Q obtenido es 2,37, el valor que se debe tomar es Qw= 2.5*2.37 = 5.93

Deq = 10 y Q = 5.93

Con los datos de la dimensin equivalente y el valor Q podemos obtener de la anterior tabla,

las siguientes categoras para el techo y pared.

Para techo: 32

Para pared: 18



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Anteriormente se obtuvo los siguientes datos:

= . ;

= , ;

=



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Como podemos apreciar en las anteriores tablas, las medias recomendadas para el techo y pared

son:

Techo: Apernado sistemtico y tensionado (utilizar pernos de expansin para roca

competente y grauteados, post tensionados para roca de muy mala calidad (ver nota II),

pernos de longitud promedio de 1 m. Tambin usar shotcrete y malla, con una capa entre 20

a 40 cm.

Pared: Apernado sistemtico y tensionado (utilizar pernos de expansin para roca

competente y grauteados, post tensionados para roca de muy mala calidad (ver nota II),

pernos de longitud entre 1 -1.5 m. Adems poner malla de cadenas Nota II: utilizar varias

longitudes de pernos en la excavacin.

Calculo de sistema de soporte para el techo.

Q=2,37 ESR=1 Ancho de Excavacin= 15m

5) Shotcrete reforzado con fibras, entre 50 y 90 mm de espesor. Pernos de longitud de 3.8

m con espaciamiento de 1.8 m. (Se usar este mtodo para la fortificacin con pernos del

tnel)



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3. Caracterizacin detallada del sitio

3.1. Anlisis Resistencia aplicando software ROCLAB

El software ROCLAB nos permite determinar, a travs de sus distintos parmetros, la resistencia del

macizo rocoso; basado en el criterio de rotura de Hoek & Brown. Este es un criterio de fractura emprico

para roca intacta el cual permite la posibilidad de extenderse a macizos rocosos fracturados.

Para determinar los parmetros de resistencia generalizados de Hoek-Brown (mb, s y a), es necesario los

siguientes datos:

La resistencia a la compresin no confinada de la roca intacta (sigci)

El parmetro de la roca intacta (mi)

El ndice de resistencia geolgica (GSI)

El factor de perturbacin (D)

Cada uno de los 4 parmetros anteriores (sigci, mi, GSI y D), pueden ser convenientemente estimados

mediante ensayos y tablas a partir del tipo de roca, condiciones geolgicas, etc.

Para el anlisis de resistencia del macizo rocoso, por medio del software ROCLAB, se usarn los

siguientes valores de entrada:

La resistencia a la

compresin uniaxial (sigci) y

la constante mi del material,

fueron obtenidos de

resultados de ensayos a

nivel de laboratorio. Estos

corresponden a 140 (MPa) y

28 (para el gneis)

respectivamente.

El GSI (Geological Strength

Index) fue calculado a partir

de la clasificacin

geomecnica de Bieniawski

1989, en donde RMR89 = 76.

Si el RMR76 >23, entonces el

GSI = RMR89 5. GSI=71

El factor de alteracin (D),

que depende del grado de

alteracin que ha sufrido el

macizo, es igual a 0.8 (se

considero la pero situacin). Este valor fue obtenido de la siguiente tabla:



Pgina 27

Una vez ingresados estos datos, ROCLAB nos entrega los valores de las constantes del material:

mb =4.983,

s = 0.0124 y a = 0,501;

Donde:

o mb es el valor de la constante para el macizo rocoso

o s y a son los valores de las constantes que depende de las caractersticas del macizo

rocoso.

Asimismo, se puede realizar el clculo de los parmetros de resistencia equivalentes de Mohr-Coulomb

(cohesin y ngulo de friccin). Esto, tambin es proporcionado por ROCLAB, y corresponden a 2.201

MPa y 59.52 respectivamente.

Finalmente, los parmetros de resistencia del macizo rocoso se pueden observar en la tabla adjunta:

Tambin nos entrega parmetros del macizo rocoso como la resistencia a traccin (-0,347 MPa),

resistencia compresiva uniaxial (15,474 MPa), resistencia compresiva global (42,961) y el mdulo de

deformacin (20.097,93 MPa).



Pgina 28

Representacin grfica:



Pgina 29

4. Anlisis de estabilidad

4.1. Utilizacin Software: PHASE 2

Anlisis Esfuerzos en base a software PHASE

Para analizar y modelamiento de esta obra se har un estudio mediante el programa PHASE 2, el cual

permitir ver la concentracin de esfuerzos principales, factor de seguridad y deformacin presentes en la

labor.

Se ingresaron los datos de entrada para nuestra roca ( gneis) como propiedades geotcnicas, Mdulo de

Young y Poisson, adems como criterio de fractura se us el criterio de Mohr - Coulomb, ya que este criterio

acta bien para este tipo de excavaciones, aqu se anotaron los parmetros de esfuerzos como cohesin y

ngulo de friccin.

Clculo de Esfuerzos.

Segn la geologa del lugar, se obtiene:

= 1000

3 9,8

2 170 = 1,66

= 2700

3 9,8

2 80 = 2,11

= ,

Se tomo una profundidad promedio del tnel de 140 m, ya que este valor representa el esfuerzo vertical

actuante sobre la labor.

= 2700

3 9,8

2 140 = 3,7

Adems se tomo una relacin esf. Horizontal/esf. Vertical= 1.5 por lo que:

= , = , Esfuerzo horizontal.



Pgina 30

En esta primera etapa, se analizar la accin de los esfuerzos sin fortificacin, para los tramos del tnel en

donde las caractersticas geolgicas son de buena calidad.

Mallado del tnel

La concentracin de esfuerzo que nos interesa esta en las cercanas del tnel, es por esto que esta ser la

zona a evaluar y en donde analizaremos la accin de los esfuerzos.

Esfuerzo principal (1)

El esfuerzo principal 1, como se aprecia en la figura el esfuerzo mayor acta en forma horizontal sobre la

labor, logrando una mayor concentracin de esfuerzos en las esquinas inferiores del tnel y en el techo. La

magnitud de esfuerzo es pequea, por lo que no afecta en forma considerable la estabilidad del tnel. En el

techo de la labor tienen un valor de aproximadamente 9 MPa y en las esquinas inferiores 12,5 MPa.



Pgina 31

Esfuerzo menor (3)

Este esfuerzo no tiene gran repercusin en la estabilidad del tnel, en los contornos de este su efecto es

prcticamente nulo, aumentando su magnitud a medida que se aleja de las paredes. Al igual que el esfuerzo

principal (1) las esquinas de la labor son las que concentran mayores esfuerzos, pero no a la magnitud

necesaria como para perjudicarla.

Factor esfuerzo

Corresponde al factor de seguridad que presenta la labor, expresa el cociente entre la resistencia a la

compresin y el esfuerzo inducido, matemticamente esto es:

=

En la figura se muestra que este

factor es aceptable, ya que se encuentra sobre

uno, en el contorno de la excavacin. En la

figura se aprecia que los valores menores se

encuentran en el techo y piso del tnel, debido

a que ah ocurre la mayor concentracin de

esfuerzos, su valor es aproximadamente 1.4.

Sin embargo debido a que este ser un tnel

de transito continuo de automviles,

necesitamos aumentar este factor de

seguridad por lo que la instalacin de pernos y

shotcrete son indispensables.



Pgina 32

Desplazamiento total

En la figura podemos ver el desplazamiento total, tanto vertical como horizontal de las paredes, el

desplazamiento mximo generado es de aproximadamente 2,16 mm, el cual ocurre en el piso de la labor,

en las paredes y techo el desplazamiento es de alrededor de 1,9 mm, valores muy pequeos para poder

producir problemas de estabilidad.

PHASE con pernos

En este caso se vio la estabilidad de la labor con la instalacin de pernos de anclaje, se eligieron pernos

sweellex ya que estos no se ven afectados por la gran presencia de agua de la labor.

Se puso un largo de pernos de 3.8 m con un espaciamiento de 1.8 m valores que fueron obtenidos gracias al

valor obtenido en Q de barton y el ESR. Los pernos fueron colocados de forma normal al contorno de la

excavacin.



Pgina 33

Debido a que este programa solo es un demo, no tiene la posibilidad de apreciar los cambios al instalar pernos

de anclaje, estos ayudan a soportar la roca e impiden que esta se deforme, es por esta razn que el factor de

seguridad de nuestra labor debiera aumentar con su instalacin y en el caso del desplazamiento total este

tendera a disminuir.

Esfuerzo principal (sigma 1)



Pgina 34

Factor de esfuerzos

Desplazamiento total



Pgina 35

4.2. Anlisis Geomecnico aplicando software DIPS

El software dips corresponde al programa que nos permite efectuar un anlisis de las orientaciones

obtenidas en terreno (en nuestro caso datos obtenidos a partir de la geologa de la zona en estudio para la

construccin del Tnel Ocano Atlntico).

Los datos tabulados en esta ocasin corresponden a los siguientes:

Dip Dip Ddireccion Det distancia Tipo de Roca Estructura Largo

67 227 2 0,18 an sj 0,3

62 230 2 0,76 an sj 0,3

62 232 2 0,91 an sj 1,3

65 226 2 1,09 an sj 0,6

63 231 2 1,08 an sj 0,4

67 300

2,02 an sj 0,2

70 230 2 2,06 an sj 0,9

45 255

2,08 an sj 0,1

57 290

3 an sj 0,3

70 228 2 1,17 an sj 0,8

70 223 2 3,38 an sj 0,6

78 224 2 3,58 an sj 0,7

76 225 2 3,66 an sj 0,5

76 227 2 3,91 an sj 3,8

73 222 2 4,14 an sj 2,8

64 230 2 6,53 an sj 1,8

75 219 2 10,97 an ft 0,9

62 218 2 12,1 an sj 2,8

69 223 2 12,42 an sj 2,3



Pgina 36

71 225 2 16,46 an sj 2,8

66 226 2 18,59 an sj 3,8

64 223 2 20 an sj 1,5

74 227 2 20,73 an sj 0,9

73 219 2 21,69 an sj 1,4

83 223 2 22,25 an sj 4,3

70 225 2 22,66 an sj 0,9

84 224 2 23,06 an sj 1,7

87 252

23,54 an sj 4,3

61 260

24,48 an sj 2,5

84 226 2 26,36 an sj 0,5

84 223 2 26,47 an sj 1,1

83 241

28,24 an sj 0,7

68 229 2 28,5 an sj 1,4

68 227 2 28,65 an ft 1

76 223 2 29,49 an sj 1,1

39 158 1 1,52 an sj 5,8

43 155 1 2,02 an sj 1,2

44 162 1 2,11 an sj 0,9

44 165 1 2,24 an sj 2,5

55 260

2,5 an sj 1,4

58 275

2,6 an sj 1,7

45 280

2,32 an sj 1,3

76 226 2 2,44 an ft 1,9



Pgina 37

53 154 1 2,8 an sj 2

44 157 1 2,4 an sj 2,5

48 161 1 2,72 an sj 2,5

48 153 1 3 an sj 0,2

37 158 1 5 an sj 1,5

43 157 1 5,56 an sj 1,3

40 156 1 7,82 an sj 1,3

40 162 1 7,97 an sj 2

40 160 1 8,28 an sj 1,3

52 157 1 14,67 an sj 3,5

42 158 1 21,79 an sj 2,3

45 157 1 23,49 an sj 1

48 154 1 26,43 an sj 4,5

44 156 1 27,53 an sj 5

48 160 1 28,75 an sj 3,4

45 159 1 29,49 an sj 3,6

38 158 1 30 an sj 1,2

87 179 3 5,97 an sj 0,3

87 180 3 22,6 an sj 4,5

87 181 3 23,06 an sj 3,7

85 179 3 26,88 an sj 0,4

89 178 3 27,1 an sj 1,2

89 183 3 27,46 an sj 1,3

85 182 3 27,84 an sj 0,9



Pgina 38

88 210

22 an sj 2,6

76 300

25 an sj 2,5

74 320

17 an sj 2,1

69 227 2 19,56 an sj 1,9

79 290

21,78 an sj 1,7

88 181 3 28,01 an sj 1,4

85 180 3 28,22 an sj 1,7

83 178 3 29,08 an sj 2,5

83 176 3 29,23 an sj 1,5

88 178 3 29,53 an sj 3,5

En total corresponden a 77 mediciones en la cual se destaca el dip, dip direction, set, distancia, tipo de roca, tipo

de estructura (st = diaclasa; ft = falla) y largo.

A partir de los datos tabulados se obtuvieron los siguientes resultados:

En la imagen se puede apreciar la distribucin de polos en cuya leyenda se detalla la cantidad, en este caso

corresponde a 77, entre los que se encuentran diaclasas y fallas.



Pgina 39

En la imagen se aprecia la concentracin segn el esparcimiento de polos.

En la imagen mostrada anteriormente ya podemos visualizar la concentracin de polos (Fisher) donde las

ventanas corresponden a cada uno de los set considerados en el anlisis (en sta ocasin 3). En la leyenda se

aprecia el porcentaje de concentracin correspondiente a cada color alcanzndose un mximo de concentracin

entre 24 y 27 %. Claramente se ve la tendencia hacia el NE en donde la concentracin de polos es mayor.



Pgina 40

Con esta imagen se puede determinar cul debe ser la direccin del tnel para que as presente menor cantidad

de problemas, para que esto ocurra el tnel debe estar en forma lo mas perpendicular posible a los set de

fracturas, es por esto que el tnel tendr un rumbo de 240.

Una vez establecido los planos de deslizamiento de los 3 set, se aprecia claramente una cua potencial hacia l

SE. En la leyenda se visualiza el dip y el dip direction de cada orientacin.



Pgina 41

4.3. Anlisis Estabilidad de Cuas aplicando software UNWEDGE

Mediante los clculos efectuados por el software Dips se evalu la presencia de una zona afectada por 3 set

de fracturas, con dicha informacin, se hace uso del Software Unwedge, de tal manera de determinar las

zonas estables y las posibles cuas formadas.

Set 1: Manteo 44 / Direccin de manteo 158



Luego se debe ingresar la direccin e inclinacin del tnel, las cuales corresponden a 240 y 0

respectivamente.

Luego se deben ingresar el Dip y Dip direction de cada set de fractura obtenidos en el Softaware Dip.



Pgina 42

Una vez ingresado los datos el programa nos da diferentes vistas del tnel con las potenciales cuas, en

este caso se forman 6 cuas de diferentes tamaos y en diferentes ubicaciones del tnel.

Cuas formadas, con su factor de seguridad y peso en toneladas.

FS: Estable

Peso de la cua: 1300.131 ton.



Pgina 43

F.S: 34.56

Peso de la cua: 0.899 ton

F.S: 6.51




Pgina 44

F.S: 1.49


F.S: 12.132




Pgina 45

F.S: 4.036

Peso de la cua: 23.31 ton



Pgina 46

5. Diseo final y construccin

Desarrollo y construccin de las cavernas de almacenamiento

Diseo de perforacin y tronadura

La excavacin, es un rectngulo con un arco en la parte superior. Esta forma geomtrica se escogi debido a la

gran resistencia que presentan los arcos en todo tipo de estructuras. La excavacin fue diseada con un ancho

de 15 metros y altura de 10 metros en la parte ms alta (centro del arco). Estas medidas fueron elegidas, para

que todos los equipos y automviles en el futuro, puedan transitar sin problemas, tal como lo hacen en las

autopistas de alta velocidad.

Geometra de la excavacin

Se planific realizar el cuele con 100 mm de dimetro, dicho esto se procedi a usar la siguiente formula, que se

encuentra en el Manual de Voladura de Rocas de Lpez Jimeno, con el fin de poder calcular el largo de cada

pozo:

= 0.15 + 34.12 39.422

Donde:

D2 = dimetro del pozo vaco (m)

Con esta frmula se logr estimar un largo de pozo de 3.2 metros.



Pgina 47

Para poder avanzar a travs de la roca se estableci en el plan de explotacin realizar 5 agujeros como cuele,

esto con la finalidad de crear la mayor rea libre posible. Adems se estim realizar 52 perforaciones con un

dimetro de 50 mm.

Barrenos en la superficie de la excavacin

Debido a la cantidad de agua existente en el lugar de trabajo, no se puede utilizar Anfo, por lo cual el equipo de

planificacin decidi utilizar una Emulsin, ya que estas trabajan de muy buena forma a pesar de la presencia de

agua.

Debido a la mayor potencia que poseen en las Emulsiones, los pozos son cargados en tres anillos, donde, los ms

cercanos al centro geomtrico de la excavacin fueron cargados con 5 kg de explosivos cada uno, los pozos en

las inmediaciones de la excavacin tienen una carga de 3.5 kg de explosivos cada uno y los pozos del contorno

fueron cargados con 1.5 kg de explosivos. Todo lo anterior es con la finalidad de crear una gran fragmentacin

en la parte central de la excavacin, pero sin causar daos a la roca circundante debido a la tronadura soft. En

total se cargaron 160 kg de explosivos por cada tronadura.

Todos los pozos son cebados sin retardo en el fondo, solo usando retardos en la superficie. La tronadura termina

en la corona de la excavacin, para obtener un material fragmentado apilado sin desparramarse a lo largo del

tnel de avance. La conexin de cada pozo se muestra en la siguiente imagen:



Pgina 48

Conexin entre pozos

Con esta conexin en espiral, se consigue que en primer lugar se fragmente todo lo del centro, para luego

terminar con la zapatera y corona, esto queda demostrado en las siguientes imgenes:

1) Zona central

Tronadura en la zona central



Pgina 49

2) Zapatera

Tronadura en la zapatera

3) Corona

Tronadura en la corona



Pgina 50

Para ratificar el anlisis lo anterior, se analizan las lneas de isotiempo:

Lneas de isotiempo

Estas nos indican que lo primero es fragmentarse es la zona central, para luego irse a las zonas perifricas como

la zapatera y corona.

Otro anlisis importante que se pudo obtener fue la cantidad de tiros que estallaron a travs del tiempo, este

grfico se muestra a continuacin:

Grfico de Cantidad de tiros v/s tiempo



Pgina 51

Este grfico es muy importante, ya que si estallan muchos tiros de forma simultnea, la superposicin de ondas

puede llevar a superar los lmites permitidos por las leyes y adems puede daar las zonas aledaas a la

excavacin. Gracias al buen diseo y planificacin de parte del departamento de ingeniera esto no sucede, a

pesar de que en el grfico se observa que estallan tiros de forma simultnea (incluso 3) la superposicin de

ondas no existe, ya que los tiros estn a una distancia considerable, la cual no permite el efecto descrito.

Diagrama de energa

Finalmente el grfico que ms importa analizar es el diagrama de energa, ya que a travs de este grfico,

podremos verificar que la tronadura sea la esperada, es decir, con la mejor fragmentacin, pero sin daar a la

roca circundante. El grfico se muestra a continuacin:

Diagrama de energa de la tronadura

Como se puede observar, en la zona central se concentra la mayor cantidad de energa, debido a la mayor

cantidad de explosivos cargados, y disminuyendo hacia los alrededores. Segn este grfico, el resultado

obtenido es ptimo, ya que logra una fragmentacin excelente, pero daando prcticamente nada la roca

alrededor de la excavacin.

En base a todos los anlisis hechos, lo planificado por el departamento de ingeniera, es el mejor desarrollo

posible, ya que cumple con las medidas de seguridad requeridas por la roca y por la legislacin local.



Pgina 52

Seleccin Equipos de Perforacin

Para poder desarrollar toda la excavacin con xito, se cont con equipos de perforacin, carguo y transporte

con tecnologa de punta, y con los ms altos estndares de seguridad, todos los equipos fueron comprados a la

empresa Atlas Copco.

Los equipos utilizados se detallan a continuacin:

- Boomer WE3 C

Moderno equipo hidrulico de perforacin frontal

adecuado para tneles de gran tamao con secciones de

hasta 187 m2. Est equipado con una consola de amplio

alcance para mayor cobertura en tneles anchos. La

perforacin se controla mediante el sistema RCS 5 (Rig

Control System) con una funcionalidad inteligente que

asegura una excelente precisin y productividad, mayor

tiempo productivo y reduccin de costes. Est equipado

con tres robustos y flexibles brazos BUT 45 y martillos COP 3038, para lograr la mxima productividad, cada

brazo tiene un alcance aproximado de entre 3 a 3.5

metros.

- Minetruck MT5020

Camin de interior rpido con capacidad para 50 toneladas

mtricas con una cabina para el operario diseado

ergonmicamente para lograr una productividad inigualable

en minas de interior exigentes. Posee una alta relacin

potencia/peso, lo cual le permite mantener la velocidad aun

en pendientes. Tiene un ancho de 3.3 metros y una altura de

2.8 metros, lo cual lo transforma en un excelente equipo

para trabajar en excavaciones subterrneas.

- Scooptram ST1520LP

Cargadora de interior de perfil bajo con una capacidad de 15

toneladas mtricas que ofrece unos avanzados niveles de

seguridad, sencillez de servicio y confort del operario.

Proporciona un rendimiento inigualable en cualquier

operacin subterrnea con alturas de trabajo reducidas, ya

que trabaja con alturas de hasta 3 metros y con una anchura

de 2.9 metros.

Equipo de carga Scooptram ST1520LP

Equipo de transporte Minetruck MT 5020

Equipo de perforacin Boomer WE3 C



Pgina 53

Sistemas de soporte

A lo largo de toda la excavacin se instalaron marcos de concreto (hormign armado), ya que este tipo de

soporte da una buena resistencia compresiva como traccional. La instalacin de los arcos de concreto se

muestra en la imagen siguiente:

Instalacin de marcos de hormign armado

Adems de la instalacin de los arcos, tambin se utiliz como medida de soporte cemento proyectado

(shocrete) a 70 bares de presin, esto con el fin de evitar cualquier tipo de filtracin de agua hacia la excavacin.

El proceso de revestimiento se muestra en la imagen adjunta:

Revestimiento con shotcrete



Pgina 54

Adems se usaron pernos de anclaje tipo swellex, en sectores del techo del tnel donde existan problemas de

estabilidad y donde haba formacin de cuas, disminuyendo considerablemente la probabilidad de

deslizamiento o cadas de estas.

Pernos swellex.

Sistema de ventilacin

Para que los trabajadores y equipos trabajen de forma adecuada, es necesario un buen sistema de ventilacin.

Debido a que la excavacin solo tiene entrada de aire, la ventilacin natural no puede satisfacer, ni en lo ms

mnimo, los requerimientos establecidos por la legislacin local.

Debido a lo anterior se establece por el departamento de ingeniera, que la mejor opcin es un sistema

combinado Impelente-Aspirante, esto debido a la gran extensin de la excavacin, por lo que se necesita

evacuar de forma oportuna y veloz los gases nocivos emitidos por los equipos disel y las partculas de polvo que

estn suspendidas. En la siguiente imagen se muestra el funcionamiento del sistema combinado:

Sistemas combinados impelente (azul) aspirante (rojo)

Teniendo en consideracin la longitud y el rea de la excavacin, resulta conveniente usar ductos metlicos, ya

que al ser necesario llevar el aire por los ms de 5 kilmetros de excavacin, se tiene que usar un ducto con el

cual las prdidas de presin por friccin sean mnimas, y esto solo es posible con los ductos metlicos ya

mencionados.



Pgina 55

Sistemas de monitoreo

Para mantener la estabilidad de toda la excavacin, se requieren de mtodos y equipos confiables, los

cuales indiquen si las condiciones de estabilidad esperadas se estn cumpliendo.

Para nuestro caso, las preocupaciones a tomar en cuenta, que pueden aumentar la inestabilidad del

macizo rocoso, son la presencia de agua, y el cambio en los esfuerzos insitu.

Debido a esto se escoge por el uso de tecnologa de punta, es decir, por el uso de sensores.

De forma general, un sensor consta de tres partes:

- Un sensor o detector que registra los cambios dentro de la variable que se est monitoreando.

- Un sistema de transmisin, el cual puede usar barras, cables electrnicos, lneas hidrulicas o

aparatos radio telemtricos que transmite al sensor como datos de salida de los detalles

ubicados.

- Y un sistema de lectura y/o unidad de registro tales como un calibrador de dial, indicador de

presin, registrador de cinta magntica o del tipo digital que convierte los datos en usables y lo

presenta al especialista.

Adems estos equipos tienen diversas ventajas, entre las cuales destacan:

- Fcil instalacin, si es necesario bajo condiciones adversas.

- Adecuada sensibilidad, precisin y reproduccin de las mediciones.

- Proteccin adecuada y duradera para asegurar la durabilidad en los periodos de operacin

requeridas.

- Fcil lectura y de disponibilidad inmediata de los datos para el ingeniero.

- No interfiere en las operaciones mineras.

Celda Hollow Inclusion

El mtodo y la Celda Hollow Inclusion fueron desarrollados por el CSIRO (Centro de Investigacin de

Australia) que corresponde a uno de los mtodos propuestos por la Sociedad Internacional de

Mecnica de Rocas

(ISRM), siendo, hasta el

momento, el mtodo ms

confiable y popular en el

mundo para medir los

esfuerzos insitu, ya que

esta celda mide las

deformaciones de la roca

a travs de una roseta.



Pgina 56

El sistema de instalacin de la celda no presenta mayores dificultades tcnicas y se detallan a

continuacin:

Procedimiento de instalacin celda Hollow Inclusion

1. Se realiza el sondaje de 155 mm de dimetro.

2. Se realiza la perforacin piloto de 38 m] de dimetro y de un largo aproximado de 600 [mm]

3. Se inserta la celda CSIRO Hollow Inclusion al sondaje.

4. Se acomoda la celda en la perforacin piloto.

5. Se extrae la herramienta de instalacin.

TD-Divers

Este sistema fue creado por la empresa Schlumberger Water Service, y sirve para medir el flujo en

tiempo real. Adems de esto este sistema logra medir la calidad del agua, es decir, pH y temperatura.

Este sistema adems posee la ventaja de que al instalarse en varios lugares, junto con la toma de datos

(flujo y calidad del agua) el sistema puede establecer un modelamiento en 3D del cuerpo de agua.

Sistema TD-Divers



Pgina 57

El mtodo de instalacin no presenta mayores dificultades, ya que solo requiere de perforaciones.

Datos entregados por el sistema TD-Divers



Pgina 58

Conclusin

Tras haber realizado todos los estudios respectivos para la construccin del tnel Ocano Atlantico en Noruega,

es que podemos ver varios detalles que nos ayudan a concluir la factibilidad de construccin de esta excavacin

Con respecto al anlisis de estabilidad, entregados por el programa phase se observ que los esfuerzos

presentes en la excavacin no eran muy altos y se concentraban mayormente en las esquinas inferiores del

tnel y en el techo, esto debido a que este tnel no se construy a una gran profundidad, alcanzando una

profundidad mxima de 250 metros pero de los cuales solo 80 metros correspondan a roca, esto sumado a que

la roca era de buena calidad, permiti que no se presentaran mayores deformaciones en la excavacin

alcanzando un mximo de 2,16 mm en el piso, asimismo el factor de seguridad de la excavacin sin soporte fue

aceptable ya que su valor mnimo fue de 1.4 alrededor de la excavacin, a pesar de esto se aconseja la

instalacin de pernos de anclaje tipo swellex para aumentar la estabilidad y seguridad.

En tanto a las cuas presentes tambin fueron menores al elegirse una buena direccin para la excavacin. Ya

que se eligi una direccin que cortara de la forma ms perpendicular posible los set de fracturas. Se formaron 6

posibles cuas, de las cuales solo una tena mayores probabilidades de cada, ya que presentaba un factor de

seguridad de 1.49 y un peso considerable de 195,044 toneladas.

En cuanto a la perforacin y tronadura, las dimensiones calculadas para los tiros y la cantidad y tipo de

explosivos son bastante ptimas, ya que se logra un avance efectivo del 94% por cada avance, consiguiendo que

de los 3.2 metros esperados se logra avanzar 3 metros. Adems se opt por usar siempre el mismo tipo de

explosivos, en nuestro caso una Emulsin (debido a la gran cantidad de agua presente) de 110% de potencia

relativa en peso al Anfo, pero disminuyendo la cantidad de carga a medida que nos acercbamos al contorno de

la excavacin, esto con la finalidad de conseguir una tronadura soft en el contorno de la excavacin.

.En tanto a los sistemas de monitoreo, la celda Hollow Inclusion, no es del todo necesario, debido a la baja

cantidad de esfuerzo presente en el tnel, pero a pesar de eso, se tienen que disminuir lo ms posible cualquier

riesgo, debido a la cantidad de gente que pasa a diario por el tnel. A diferencia de la celda Hollow Inclusion, el

sistema de monitoreo de agua subterrnea es realmente importante, ya que al estar tan cerca el tnel del fondo

del lecho marino, al ocurrir cualquier tipo de fisura se debe controlar la cantidad de agua filtrndose hacia la

excavacin, para tomar las medidas oportunas.

En cuanto al diseo para la excavacin es importante destacar que es de gran importancia la recoleccin de

datos preliminares, la caracterizacin del sitio, el anlisis de estabilidad y el diseo final, ya que gracias a esto

podemos ver la factibilidad que tendr la labor a construir, adems hay que tener en claro que siempre existir

una gran probabilidad de que se presenten problemas inesperados durante su construccin, es por esto que hay

que tener en claro que los resultados obtenidos en estudios son solo una aproximacin de la realidad y que

nunca sern exactamente igual a esta.

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