UNIVERSIDAD RICARDO PALMA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

Procedimientos de excavacin y sostenimiento de tneles

proyecto derivacin Huascacocha Rimac

TESIS PARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL

Autores

Bach. Alan Christopher Abad Alvarado

Bach. Freddy Ronald Huisa Velsquez

Asesor

Ing. Oscar Donayre Crdova

LIMA PER

2011

La presente tesis se la dedicamos a nuestros padres y a todas las personas

que nos han Apoyado para nuestra realizacin profesional.

TABLA DE CONTENIDOS

Captulo I. INTRODUCCIN ................................................................................................ 6

1.1 INTRODUCCIN ................................................................................................... 6

1.2 Marco Situacional.- ....................................................................................................... 6

1.3 Problematizacin.- ......................................................................................................... 8

1.4 Objetivos.- .................................................................................................................... 8

1.4.1- Objetivos Generales. ............................................................................................. 8

1.4.2- Objetivos Especficos. ........................................................................................... 8

Captulo II. GENERALIDADES SOBRE TNELES ............................................................ 9

2.1 ANALISIS DE PRE-FACTIBILIDAD DE LA CONSTRUCCION DE TNELES ... 9

2.1.1 TUNELES MINEROS ......................................................................................... 12

2.1.2 TUNELES DE IRRIGACION.............................................................................. 14

2.1.3. TUNELES DE CARRETERAS .......................................................................... 16

2.2 METODOS PARA LA CLASIFICACION DE TUNELES ....................................... 18

2.2.1 CLASIFICACION DE TUNELES ....................................................................... 21

2.2.2 CLASIFICACION DE LOS METODOS CONSTRUCTIVOS DE LOS

TUNELES ..................................................................................................................... 22

2.3 METODOS DE EXCAVACION ................................................................................ 27

2.3.1 PERFORACION Y VOLADURA ....................................................................... 28

Captulo III. CLASIFICACIN DEL MACIZO ROCOSO ................................................. 30

3.1 INTRODUCCION ................................................................................................. 30

3.2. CLASIFICACION GEOMECANICAS ..................................................................... 31

3.2.1 Clasificacin de Terzaghi: .................................................................................... 32

3.2.2 Clasificacin de Lauffer: ...................................................................................... 33

3.2.3 ndice de Calidad de la roca (RQD): .................................................................... 35

3.2.4 Clasificacin geomecnica de Bieniawski (RMR): .............................................. 38

3.2.5 Clasificacin segn Barton: .................................................................................. 42

3.3 INFLUENCIA DE LA ESTRUCTURA DE LA MASA ROCOSA ........................... 46

3.3.1 Excavaciones en roca masiva ............................................................................... 47

3.3.3 Excavaciones en roca intensamente fracturada y dbil ........................................ 52

3.3.4 Excavaciones en roca estratificada ....................................................................... 52

3.3.5 Excavaciones con presencia de falla y zonas de corte .......................................... 54

Captulo IV. GENERALIDADES SOBRE OBRA HUASCACOCHA ............................... 56

4.1 INTRODUCCIN ...................................................................................................... 56

4.2 VIAS DE ACCESO ..................................................................................................... 58

4.3 DESCRIPCIN DE LA ZONA .................................................................................. 58

4.4 DESCRIPCIN DE LAS ZONAS DE TNELES ..................................................... 65

4.5 DESCRIPCIN GEOMECNICA Y TIPO DE SOSTENIMIENTO ....................... 69

Captulo V. DISEO DE TNEL ........................................................................................ 77

5.1 TAMAO Y FORMA DE LA SECCIN TRANSVERSAL .................................. 77

5.1.1 LNEA DE PAGO Y EXCESO DE EXCAVACIN .......................................... 81

5.2 METODOLOGA DE EXCAVACIN ...................................................................... 81

5.2.1 Determinacin del Mtodo de Trabajo ................................................................. 81

5.2.2.- Ciclo de Trabajo ................................................................................................. 83

5.3 MALLA DE VOLADURA ......................................................................................... 98

5.3.1.- NMERO DE TALADROS POR TIPO DE ROCA ....................................... 101

5.4.-PERFORACIN ...................................................................................................... 102

5.5. VOLADURA ......................................................................................................... 104

5.5.1.- EXPLOSIVOS ................................................................................................. 104

5.5.2.-ACCESORIOS DE VOLADURA .................................................................... 107

5.5.3.-CARACTERSTICAS PRCTICAS DE LOS EXPOSIVOS ......................... 112

5.5.4.-CALCULO DE CARGA DE VOLADURA ..................................................... 115

Captulo VI. INSTALACIONES DE SERVICIOS ............................................................. 116

6.1 Energa Elctrica.................................................................................................. 116

6.3 Agua Industrial .................................................................................................... 117

6.4 Ventilacin .......................................................................................................... 119

Captulo VII. COSTOS DEL PROCESO DE EXCAVACIN .......................................... 126

7.1 RENDIMIENTO DE EQUIPO EN ALTURA .......................................................... 126

7.2 COSTO HORARIO DE EQUIPOS ........................................................................... 127

7.3-COSTO HORARIO DE LA MANO DE OBRA ...................................................... 145

7.4- COSTO DE MATERIALES .................................................................................... 150

7.5- ANLISIS UNITARIOS DEL COSTO DE EXCAVACIN ................................ 151

Captulo VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................... 160

8.1 CONCLUSIONES ............................................................................................... 160

8.1.1 Objetivos Generales ......................................................................................... 160

8.1.2 Objetivos Especficos ...................................................................................... 161

8.2 RECOMENDACIONES .................................................................................... 163

8.3 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................. 163

ANEXOS ............................................................................................................................. 165

Captulo I. INTRODUCCIN

1.1 INTRODUCCIN

Esta Tesis, tiene el objetivo de desarrollar los procedimientos para un ptimo ciclo de

trabajo en tunelera, considerando la calidad y tipo de roca que comprenda el proyecto, as

como la seleccin de los elementos de sostenimiento que sean requeridos, para ello se

considerar los trabajos de ingeniera civil seguidos en el Proyecto de Derivacin

Huascacocha - Rmac, cuya finalidad principal del proyecto consiste en ampliar la oferta de

agua destinada al consumo humano para la Ciudad de Lima, mediante el represamiento de la

laguna Huascacocha, su posterior conduccin hacia el sistema Marca III y su trasvase a la

cuenca del ro Santa Eulalia. El sistema de conduccin estar conformado por canales,

tneles, sifones y obras de arte.

Como ya se ha mencionado la tesis solo abarcara las obras de tunelera.

Su ubicacin poltica est en los distritos de Santa Brbara de Carhuacayn, provincia de

Yauli, departamento de Junn, y en el Distrito de Huayllay en la provincia y Departamento

de Pasco, perteneciente a las Regiones de Junn y Pasco respectivamente. La altitud de la

zona del proyecto vara entre los 4,200 msnm y 4,600 msnm.

El represamiento, se prev realizar aguas abajo de la laguna Huascacocha, para lo cual ser

necesario asegurar un volumen de embalse a partir de la ejecucin de una presa de tierra

transversal al cauce del ro Huascachaca. Para la descarga, se ha proyectado un sistema de

conduccin que transportar el recurso hdrico almacenado en pocas de lluvia y los

entregar al sistema Marca III, para su posterior trasvase a la cuenca del rio Santa Eulalia.

1.2 Marco Situacional.-

Actualmente nuestro pas est manteniendo un crecimiento sostenido en la infraestructura

civil, por lo que ha generado que inversionistas extranjeros vean al Per como un pas

estable para invertir.

Esto hace que muchos de los proyectos del Estado Peruano puedan llevarse a cabo,

proyectos de gran envergadura como Marcapomacocha III, El gas de Camisea, Carretera

Interocenica, y el incremento de la capacidad del colector Circunvalacin.

En todos estos proyectos los tneles son importantes, esto se da por la necesidad de superar

un obstculo natural debido a lo variable de la topografa peruana, por su gran importancia

para el pas, los tneles que se ejecutan son vitales para llevar a cabo estos proyectos tanto

en el aspecto econmico como en el aspecto de celeridad.

Los tneles son obras subterrneas de carcter lineal cuyo objetivo es el de comunicar dos

puntos, es esencial que cualquier proyecto de tnel comience con una investigacin sobre las

condiciones del terreno. Los resultados de la investigacin nos permitirn saber cual es la

maquinaria y los mtodos de excavacin y sostenimiento a realizar, y podrn reducir los

riesgos de encontrar condiciones desconocidas. En algunos casos, los estudios

convencionales no nos proporcionar suficiente informacin, por ejemplo cuando existen

grandes bolos de roca, discontinuidades como fallas o estratos de terreno ms blando como

arcillas o limos.

En el caso de los tneles en roca, dada la variabilidad de los distintos factores que

intervienen en la mecnica de rocas, es frecuente abordar su estudio mediante las llamadas

clasificaciones geomecnicas, entre las que destaca la clasificacin geomecnica RMR.

Los tneles no solo se aplican para las construcciones civiles sino tambin en el campo

minero. Con la crisis mundial la cada del mineral era inminente, por lo que un pas como en

nuestro, dedicado mayormente a la minera, sufri las consecuencias de dicha crisis.

En la actualidad el Per se est recuperando poco a poco y muestra de eso son las mina que

estn volviendo a trabajar con la normalidad que lo hacan aos atrs.

Debido a esto la tunelera minera sigue aumentando en minas como Ramichico, Pallancata,

Arcata (arequipa Ayacucho), Huaron (Cerro de Pasco), San Cristbal (Yauli)

Esto nos da a notar distintos campos de aplicacin de las obras subterrneas y de su

importancia en el aumento de la produccin minera y el aumento de la inversin pblica.

1.3 Problematizacin.-

En los proyectos de tneles dentro de nuestro pas es indispensable la buena identificacin

de los diferentes tipos de roca que se pueden presentar, para la buena seleccin de un

sostenimiento, as como para desarrollar un buen proceso de excavacin; hay que tener en

cuenta un anlisis previo del rocoso macizo y un anlisis in situ que corrobore lo antes

establecido, para as tener una mayor seguridad al momento de la realizacin de la obra y

tambin tener un gasto dentro de un estndar ptimo.

1.4 Objetivos.-

1.4.1- Objetivos Generales.

El objetivo principal del presente trabajo es desarrollar un ptimo ciclo de excavacin,

teniendo en cuenta cada tipo de roca donde se trabaje, utilizando diferentes tipos de

sostenimiento y el correcto uso de explosivos para mejorar la seguridad y los costos de las

obras de tunelera.

1.4.2- Objetivos Especficos.

Desarrollar los diferentes tipos de sostenimientos para cada clasificacin de roca.

Optimizar rendimiento de los explosivos.

Disear la ventilacin adecuada para tneles.

Tener un rendimiento de los equipos para trabajos en altura.

Establecer costos adecuados para las excavaciones de tneles

Captulo II. GENERALIDADES SOBRE TNELES

2.1 ANALISIS DE PRE-FACTIBILIDAD DE LA

CONSTRUCCION DE TNELES

Las primeras excavaciones subterrneas de las que se tienen registros, muestran que se

usaban huesos y piedras, como herramientas para realizar esta labor. Luego se pas a la

excavacin con herramientas rudimentarias hechas de metal.

Con el descubrimiento del fuego, la tcnica de las excavaciones dio un gran avance. Se

usaba el fuego para calentar la roca y luego se alteraba bruscamente la temperatura con agua

fra. Esta expansin y contraccin artificial produca el fracturamiento de la roca y facilitaba

su excavacin. Pero fue slo luego de la invencin de la plvora y la necesidad de

extraccin de minerales preciosos, con las que naca la primera muestra del mtodo

conocido como Perforacin y Voladura.

Por otro lado la historia de las mquinas perforadoras de tneles (TBM por sus siglas en

ingls, Tunnel Boring Machine), empieza su desarrollo a inicios del siglo XIX, con la

necesidad de construir tneles largos, cuando la evolucin de la construccin civil ocasiona

el desarrollo y la aceleracin de transporte terrestre de bienes y personas por ferrocarril. Por

tal motivo fue necesario construir vas nuevas y ms seguras.

Es en esos momentos cuando el tnel se presenta como una solucin alternativa de otras a

cielo abierto, sean a nivel o elevadas. El tnel aporta casi siempre una solucin brillante,

favorecida por los enormes avances que las tcnicas de perforacin han puesto a punto en

los ltimos aos.

Cuando hay que franquear una divisoria, la solucin del tnel se impone, pero aun as hay

muchos tneles y solo uno es mejor que los dems.

2.1 Diseo de tnel piloto. Portal del Quindo Colombia

2.2 Grafica en 3D de diseo definitivo de tnel

Se tratara de ubicar el tnel en la seccin ms angosta, siempre y cuando el estudio

geolgico lo permita, en caso contrario se ubicar en otra seccin.

Dentro de la indispensable seguridad y calidad que precisa toda obra subterrnea, la

construccin es independiente del uso que vaya a drsele al tnel. Por el contrario, la

explotacin y conservacin depende del usuario.

El tnel puede construirse para un transporte relativamente esttico, como tuberas de agua,

conductores de alta tensin de energa elctrica, lneas de telfono, gasoductos, oleoductos,

etc. Es el caso ms sencillo de explotacin y conservacin.

Un primer grado de dificultad se presenta cuando el usuario utiliza ciertos elementos en

movimiento dentro del tnel, puede ser estructuras adicionales, tales como ciertas

transportadoras, ferrocarriles mineras o de mercanca, transporte por cable, etc.

Mayor dificultad representa un usuario que produzca desgaste del propio revestimiento del

tnel, tales como agua potable, aguas negras, etc. En todos estos casos. Las personas

solamente entran en el tnel para su vigilancia y conservacin.

Finalmente, el tnel puede construirse para el transporte de personas, sea un ferrocarril, sea

un automvil.

En el caso del ferrocarril no se plantea la necesidad de ventilacin adicional, y desde el

punto de vista esttico la oscuridad del tnel y la velocidad e iluminacin del tren no hacen

necesario un cuidado especial del suelo, paredes y techo.

En el segundo caso, la circulacin de automviles u otros medios de transportes terrestres,

contaminan el ambiente con sus tubos de escape de tal manera, que a partir de una cierta

concentracin se necesita ventilacin artificial.

Vemos aqu que los tneles tienen por objeto facilitar los transportes ms diversos y de la

mayor complejidad posible.

2.1.1 TUNELES MINEROS

El mineral que se encuentra en las entraas de las montaas juega un papel trascendental en

nuestra historia por la ingente riqueza que ha producido y por el gran potencial de recursos

naturales y humanos que poseemos que representan prosperidad futura y que en el presente

se traduce en una abundante riqueza proveniente de la exportacin de metales.

Los tneles en minera se construyen principalmente para los siguientes fines.

- Explotacin

- Exploracin

- Drenaje

- Ventilacin

Todo anlisis de pre-factibilidad o estudio de justificacin econmica, para la construccin

de un tnel en la industria minera, tiene que estar basado principalmente en los factores que

determinan la mayor o menor productividad de esta industria y que son:

- Volumen y ley del yacimiento o volumen de reservas econmicas del yacimiento

- Monto de capital disponible

- Mtodos de trabajo y calidad de personal

En general, un anlisis de pre-factibilidad para construir un tnel en minera debe realizarse

como sigue:

a- Establecer costo total del tnel y sus alternativas a largo, mediano y corto plazo,

teniendo en cuanta los factores de productividad de la mina.

b- Establecer las ventajas y desventajas que ofrece el tnel y las alternativas analizando

factores muy importantes, tales como:

o Vida de la mina

o Futura exploraciones

o Ubicacin de la planta concentradora

o Campamentos

o Etc.

Estas ventajas y desventajas se deben valorizar en trminos de costos de operacin,

mantenimiento y costo de energa, de modo que obtengamos luego de una sumatoria un

costo final para cada caso.

2.3 La mina de manganeso llamada La Pura de Pura de Villafranca

Zipaquira, Colombia, Catedral de Sal

2.1.2 TUNELES DE IRRIGACION

La principal justificacin econmica para este tipo de proyectos queda establecida por el

hecho de que, como en el caso del proyecto de irrigacin de las pampas de OLMOS, luego

de tomar en consideracin todas las posibles alternativas, el proyecto de construccin de un

tnel es el mtodo ms econmicamente factible de irrigar una zona determinada. Otro caso,

tenemos el tnel transandino obra MARCAPOMACOCHA, este tnel tiene por objeto

derivar un caudal adicional de agua, desde la cuenca de MARCAPOMACOCHA vertiente

del Atlntico a la del ro santa Eulalia vertiente del pacfico, con el propsito de

abastecer de agua la central de Huinco, a su vez permitir la irrigacin de nuevas reas y

aumentar el aprovisionamiento del agua potable de la gran Lima.

En el Per se tiene muchos proyectos de irrigacin para diferentes zonas del desierto de la

costa, todos ellos con iguales o muy similares caractersticas, y en cada caso se ha

considerado como estructura principal un tnel, para el transporte de las aguas de un lado a

otro de la cordillera occidental.

Los siguientes factores son muy importantes y quedan involucrados en cualquier anlisis de

pre-factibilidad, para la construccin de un tnel de irrigacin en una zona:

a- Geografa regional de la zona que incluya ambas: la zona de toma de agua y la zona

para irrigar.

b- Ventaja y desventajas que ofrece dicha zona para la construccin de los sistemas

suplementarios, tales como:

o Distribucin de agua

o Generacin de electricidad (instalacin de hidroelctrica que aprovechan la

cada del agua, a la salida del tnel)

o Tiempo de ejecucin de la construccin de todos los trabajos civiles e

hidrulicas.

o Peso y precios de toda produccin agraria, que se obtendra de la zona

irrigada.

o Influencia socio econmico de la irrigacin.

2.5 Megaproyecto Olmos, atravesar del ro Huancabamba hacia las tierras desrticas

de la costa norte de Per.

Proyecto Hidroelctrico San francisco, Ecuador

2.1.3. TUNELES DE CARRETERAS

El planteamiento de toda ruta para trfico debe ser precedido por un anlisis econmico y

ningn diseo real puede ser preparado, sin que la construccin de la ruta sea justificada

econmicamente (anlisis de eficiencia de la inversin). Esto es de especial significado en el

caso de tneles, los cuales son las ms caras estructuras en ingeniera civil y as sus costos

especficos por unidad de longitud en rutas de trfico o transporte, son muchas veces ms

altos que aquellos de lnea abierta.

Consecuentemente el ahorro de distancia, mediante el tnel y el volumen de trfico que lo

recorre, deben ser suficientes para resultar en ahorros, en costos de longitud y de operacin

y compensar los altos costos especficos de construccin.

Debe determinarse primero el anticipado volumen de trfico para cuyo caso se hace un

estudio del rea efectiva aledaa a la proyectada va, su poblacin, consumo y produccin

industrial, presentes y por lo menos de los prximos 10 aos. Lo anterior proporciona una

base para un estimado del nmero de vehculos que usaran la ruta.

2.7 Tnel Guoliang, montaa de Taihang, China

2.8 Tnel ferrocarril Turo de Montgat, Espaa

2.2 METODOS PARA LA CLASIFICACION DE TUNELES

Los mtodos de excavacin de tneles dependen en primer lugar y en forma general del tipo de

terreno a atravesar. Es as que se puede hablar por separado de excavacin de tneles en roca y

excavacin en terrenos blandos.

La perforacin en terrenos blandos es un tema muy complejo en el que se mezcla la excavacin

y el tratamiento del terreno, existiendo un gran nmero de sistemas de ejecucin: escudos, pre-

corte mecnico, prebveda de jet grouting, congelacin y sostenimiento con concreto

proyectado, similar a los tneles en roca.

Los mtodos de excavacin de tneles en roca son bsicamente dos: Perforacin y Voladura y

Perforacin Mecnica, principalmente TBM, y mquinas de ataque puntual, rozadoras o

martillos de impacto.

El primero de ellos, luego de casi seis dcadas de continuo desarrollo y refinamiento, ha

alcanzado un nivel de madurez confiable. Gracias a ello su lugar dentro del mundo de la

tunelera est garantizado.

Ms joven en edad pero con una mejora acelerada, las mquinas de tunelera mecanizada han

tenido un rpido e intenso desarrollo en el mundo, principalmente en tneles urbanos.

Sin embargo las metodologas no estn en conflicto, simplemente sirven para requerimientos de:

geologa, geografa, topografa y ambientales, distintos.

El mtodo de Perforacin y Voladura, es el ms utilizado en tneles en roca y el nico posible

cuando la roca es muy abrasiva, muy resistente o se encuentra en estado masivo.

Bsicamente consiste en realizar taladros en el frente de excavacin, cargarlos con explosivos y

hacerlos detonar. La energa en forma de vibracin y gases, producida por la explosin,

quebranta de la estructura de la roca.

Antecedentes

El empleo de explosivos marc un hito importante en la excavacin de tneles. La Plvora

Negra se introduce en el ao 1613, proveniente del Oriente y La plvora negra fue usada por

primera vez en minera en un pozo de Eslovaquia, en 1627. En este mismo pueblo se estableci

la primera academia de minera del mundo en 1762. A partir de entonces, el empleo de

explosivos se difundi rpidamente en la actividad minera y luego en la construccin de tneles

de transporte.

Inicialmente, en el frente de avance se realizaba una excavacin piloto de aproximadamente

medio metro cuadrado de seccin, para luego ir realizando un ensanche radial.

Luego de la Revolucin Industrial en Inglaterra (1760) se difunde el uso de explosivos de alto

poder rompedor, mquinas perforadoras con pistn mecnico, operadas con aire comprimido.

Con esta tecnologa se construyen los tneles: Monte Cenis (1861-Primero en cruzar los Alpes),

Hoosac (1866). Dcadas despus, entre los aos 1907-1929, la aparicin de palas cargadoras

mecnicas y martillos perforadores, produce avances mensuales del orden de los 100m.

Ejemplos de la aplicacin de esta tecnologa se encuentran en el tnel La Quiebra-Colombia

(1926-1929) y Owyhe en Oregn (1929).

Luego, aos despus, se realizan equipamientos con jumbos, carros de acarreo y brocas

cambiables, incrementado la productividad de la excavacin en un 50% hacia el ao 1930-1949.

Significando este avance, ahorro en los costos de excavacin, como por ejemplo en la mina

Anaconda Copper Co. en el ao1930, donde se logr un ahorro de 140 000 dlares por ao.

Finalmente el mayor salto tecnolgico se produce con la insercin de los carburos de tungsteno

en las brocas. Con esto la velocidad de perforacin de las rocas aumenta al doble de lo que se

lograba con el acero. Por ejemplo, en un granito rosado, una misma perforadora logra 12cm de

avance por minuto con una broca de acero y 25cm con una broca con insertos de carburo de

tungsteno.

2.9 Tnel del Monte Cenis, Saboya Francia

2.10 Tnel Hoosac, ubicado al oeste de Massachusetts

2.11 Tnel de La Quiebra, abierto en el ferrocarril de Antioquia en 1929, Colombia

2.2.1 CLASIFICACION DE TUNELES

En la mayora de los casos el propsito del tnel es lo que determina la forma y dimensiones

de su seccin transversal pero esta seccin tambin vara de acuerdo ha:

- Mtodo de construccin del tnel

- Cargas internas que actan sobre el tnel

- Tipo

- Resistencia

- Contenido de agua del terreno

- Resistencia del material que cubrir el tnel

Las secciones transversales ms comnmente adoptadas se indican en cada caso:

a) Tneles para trfico

1-Ferrocarril: seccin en forma de herraje

2- Carretera: seccin de arco aplanado

3- Peatones: seccin rectangular o circular

b) Tneles para transporte

1- Centrales hidroelctricas: seccin circular o de herraje

2- Suministro de agua potable: seccin circular

2.2.2 CLASIFICACION DE LOS METODOS CONSTRUCTIVOS DE

LOS TUNELES

A manera de premisa, se resumen a continuacin los aspectos ms sobresalientes que

constituyen los principios bsicos de los Criterios de Diseo de Tneles:

Un tnel es una cavidad que debe ser estabilizada a corto y a largo plazo, desde su

apertura hasta toda la vida til establecida para la obra.

El comportamiento geo-esttico de una excavacin subterrnea depende, entre otros

tantos factores, de las caractersticas geomecnicas del medio natural en el que se opera,

de las solicitaciones naturales preexistentes en el medio, del proceso y procedimiento

constructivo adoptado incluyendo la naturaleza misma del eventual soporte instalado y

de las circunstancias especficas de tal instalacin. Lo anterior se puede reflejar

suficientemente en la oportuna definicin de clase de comportamiento de la

excavacin, que pasa, entre otros factores y dependiendo de las circunstancias

especficas de cada seccin, a travs de la caracterizacin geomecnica del medio

(geomecnica del macizo rocoso a excavar), de las condiciones geo-estticas del frente

de excavacin y de la definicin del estado de solicitaciones naturales (profundidad del

tnel y densidad del macizo en primera instancia).

Las formas de la excavacin, del soporte y del revestimiento, deben ser seleccionadas de

tal manera que resulten estticamente eficientes, constructivamente factibles y

econmicamente optimas, para lo cual en principio estarn caracterizadas por una forma

de herradura, o por un nico arco de crculo, la cual podr ser seleccionada,

compatiblemente con eventuales exigencias de glibo, desde plana hasta curva con el

mismo radio que el resto de la seccin, a medida en que la calidad geomecnica de la

excavacin vaya pasando de optima a extremadamente precaria.

El soporte primario, o de primera fase, debe garantizar la seguridad de los trabajadores y

la estabilizacin (posiblemente total) de la cavidad a corto plazo y se pone en obra en

condiciones ambientales que pueden llegar a ser incmodas, hostiles y hasta peligrosas,

por lo cual los controles de su calidad son normalmente limitados y pueden llegar a ser

deficientes, recomendndose en consecuencia no asignar a tal soporte una confiabilidad

estructural formal de largo plazo, sino solamente una tarea de colaboracin, limitada a

algunas funciones y aspectos de algunos de sus componentes especficos. El soporte

primario conservativo (como concreto proyectado, costillas metlicas y pernos de

contencin) deber ser integrado con elementos de refuerzo mecnico o mejora del

macizo rocoso (tales como por ejemplo, pernos metlicos, vidrioresinas, inyecciones,

etc.) o de pre-soporte (tales como por ejemplo, arcos troncocnicos de micropilotes, o de

jet grouting, o de concreto en pre-corte) toda las veces que tal integracin resulte

necesaria o beneficiosa a los fines de la seguridad y de un adecuado control de la

estabilizacin de la cavidad a corto plazo y que al mismo tiempo redunde en el

establecimiento de condiciones estticas de mayor eficiencia para las funciones del

revestimiento definitivo.

La deformacin del ncleo de avance de la excavacin representa un elemento

fundamental de control de la estabilidad de la excavacin misma y por lo tanto, el

controlar y limitar la deformacin del ncleo (extrusin) incrementando adecuadamente

su rigidez, juega un rol determinante sobre la estabilidad misma del tnel. Lo anterior

deriva de la comprobada existencia de un ligamen estrecho entre el fenmeno de

extrusin del ncleo al frente y los fenmenos de pre-convergencia y convergencia de la

cavidad con dependencia cronolgica entre los fenmenos de deformacin de la cavidad

y los que afectan previamente al ncleo del frente de excavacin, as como de un

ligamen igualmente estrecho entre la inestabilidad o el colapso del frente o ncleo de

avance y la consecuente inestabilidad o colapso de la cavidad, an si previamente

estabilizada.

En el diseo y la excavacin de un tnel debe privar el principio observacional, basado

sobre el sistemtico monitoreo, especialmente de la convergencia de la cavidad, durante

todas las fases de ejecucin de la obra y como herramienta fundamental de complemento

imprescindible de los anlisis y clculos efectuados en las etapas del diseo previas al

inicio de las obras. Sobre la base de los resultados de tal monitoreo se establecer y

cuantificar en definitiva la real total necesidad de soporte primario a instalar para

estabilizar temporalmente la cavidad.

El revestimiento definitivo, debe garantizar el adecuado factor de seguridad o la

confiabilidad establecida para la obra, absorbiendo las cargas que se estime le sean

aplicadas a largo plazo, segn los criterios definidos al respecto. En tales cargas, en

principio, no se incluiran las acciones ssmicas, a menos que se trate de secciones

especficas correspondientes a circunstancias consideradas en estos criterios

especialmente sensibles a las acciones ssmicas, tales como por ejemplo ocurre en

secciones de tnel muy superficiales o en secciones de tnel excavadas en sectores

geolgicos especialmente desfavorables (brechas de falla, etc.). En las secciones de

revestimiento en que no resulte requerida una cuanta relevante de acero de refuerzo para

absorber solicitaciones estticas, se deber colocar acero dimensionndolo para controlar

el agrietamiento por retraccin o alternativamente, se podr eliminar tal acero y

eventualmente sustituirlo con una adecuada cuanta de fibras, dependiendo todo de las

limitaciones que se impongan a la aceptabilidad de desarrollo de las referidas grietas.

Cuando el revestimiento no resulte directamente de exigencias estructurales sus

funciones sern, entre otras, facilitar la ventilacin natural, garantizar la regularidad

geomtrica de la seccin, evitar la degradacin de la roca expuesta; mejorar la

impermeabilizacin; en estos casos su espesor ser el mnimo compatible con exigencias

tecnolgicas (ej. 30cm).

Metodologa

Los elementos de un tnel son la bveda, los hastiales y la solera. Todos estos elementos

pueden ser construidos en una nica etapa, con todo el espesor de hormign y armaduras

definitivas, o en dos etapas. En este ltimo caso la primera etapa se ejecuta cerca del frente y

tiene como funcin principal el sostenimiento del suelo en el corto plazo. La segunda etapa,

de terminacin, se ejecuta dentro de un tnel limpio y seco, y por lo tanto tiene mejor

calidad. Con frecuencia se exige que el anlisis estructural del tnel se efecte tomando en

cuenta nicamente el revestimiento de segunda etapa.

Los mtodos constructivos difieren en el orden en que se construyen los diferentes

elementos del tnel y en cuantas etapas de divide cada uno, los mtodos ms usados son:

Mtodo Alemn

Mtodo Belga

Mtodo

Mtodo Alemn:

Se caracteriza por la conservacin de la destroza hasta la terminacin de los muros y de la

bveda, la destroza sirve como apoyo para todos los apuntalamientos y cimbras, y evita el

empleo de andamios de gran luz. Para que este mtodo resulte interesante es necesario que

la seccin del tnel sea bastante grande, superior a 50 m2.

2.12 Mtodo Alemn, galeras sucesivas

Mtodo Belga:

Se excava rpidamente la bveda, con un tnel de galera de avance de pequea seccin en

el eje del tnel y en la parte superior. La anchura de esta galera varia de 2.5 a 3 m, por

altura de 2 a 4 m. despus se ensancha a ambos lados para dejar al descubierto la bveda

para luego atacar la parte interior del tnel.

1.13 Fase constructiva de tunel, mtodo Belga

Frente completo:

Aplicable para tneles de pequea seccin menos de 15 m2 en ciertos casos se puede utilizar

el ataque a plena seccin utilizando la excavacin en toda la anchura del tnel pero con

varios escalones de ataque.

1.14 Mtodo seccin completa, Excavacin en bveda.

2.3 METODOS DE EXCAVACION

Existen tres mtodos de excavacin de tneles:

- Perforacin y voladura: Es el sistema usual y de mayor flexibilidad

- Excavacin o seccin completa con BTM (topos): Es el sistema ms rpido cuando

la roca es competente. Es un mtodo muy seguro que no utiliza explosivos, no hay

prcticamente sobre-excavacin. Requiere de una alta inversin en el equipo y es

poco flexible para aceptar variaciones en secciones curvas y pendientes.

- Minador Continuo: Al igual que el topo, no requiere del uso de explosivos, pero a

diferencia de este requiere de rocas muy suaves. Se emplea en minera de carbn,

calizas suaves, etc.

2.3.1 PERFORACION Y VOLADURA

Es el sistema ms usual y de mayor flexibilidad. Se pueden variar a voluntad secciones y

perfiles.

Cuando se detona un explosivo colocado en un barreno, los gases de alta presin que

produce la explosin hacen impacto en las paredes del barreno y generan una onda de

presin intensa que viaja hacia fuera de la roca. Estas fuerzas al llegar a la cara libre del

frente de voladura se reflejan al cambiar de medio en el

aire y regresan a la roca como fuerzas de tensin que afectan a la roca creando fisuras y

grietas de tensin a partir de sus planos de debilidad. Luego los gases calientes en expansin

producen la rotura y desplazamiento de los fragmentos resultantes al introducirse por las

grietas.

Damos algunos mtodos de excavacin:

- ATAQUE A SECCION PLENA

El rea de la seccin transversal al tnel se obtiene totalmente al hacer un solo

disparo, este mtodo se empleaba para tneles pequeos, pero desde el

perfeccionamiento de los JUMBOS y las CARGADORAS MECANICAS de alto

rendimiento, ha sido adoptado para la excavacin de tneles de todas las medidas en

roca buena. El JUMBO puede perforarse todo el tnel, habindose limpiando antes

todo el escombro, la construccin econmica y veloz de grandes tneles por el

mtodo de secciones plenas se ha hecho posible por el desarrollo del JUMBO o

perforadoras montadas sobre carros.

- ATAQUE A SECCION PARCIAL

Este mtodo se emplea cuando el tiempo de autosostenimiento de la roca es largo y

el terreno es malo hay varios mtodos de ataque a seccin parcial y son:

Mtodo de avance y banco simultaneo: consiste en llevar una galera de avance por

delante del blanco, este sirve como plataforma de trabajo, en un mismo disparo se

vuelan los taladros del avance y del banco pero de forma que esto salte antes que

aquellos, una variante de este mtodo es el de avance y banco continuo, en el que la

galera de avance se perfora hasta terminarla entonces se procede a cavar el banco.

- METODO DE GALERIAS LATERALES

Este mtodo se utiliza en rocas en mal estado se llevan dos galeras por delante de la

excavacin final y tangente a las paredes, luego se hace los levantamientos hacia el

arco, toda esta operacin deja un ncleo central que puede extraerse despus de que

el tnel ha sido totalmente sostenido. El ncleo central proporciona una plataforma

de trabajo para colocar el sostenimiento del techo.

Captulo III. CLASIFICACIN DEL MACIZO

ROCOSO

3.1 INTRODUCCION

La geomecnica es quizs una de las ramas tecnolgicas ms antiguas, los griegos y

egipcios en sus construcciones emplearon los macizos rocosos para obras. En las pirmides

construidas en Egipto se emplearon bloques de caliza dura. Todas estas fastuosas obras,

contaron con excelentes mineros que desarrollaron una amplia gama de construcciones

subterrneas y fortificaciones que hoy se observan y conservan en nuestros das.

En los Tneles y Taludes rocosos, los mecanismos de inestabilidad son controlados por el

grado de alteracin y por las anisotropas existentes en el macizo, tales como la

estratificacin, juntas, fallas, cuya relacin con los mecanismos de inestabilizacin es regida

por los siguientes factores:

Distribucin espacial de las discontinuidades, relacin entre su posicin (rumbo y

buzamiento) con la direccin del tnel. Siendo este el ms importante a considerarse en

el trazo de entrada y salida del tnel.

Presencia y naturaleza de los materiales de relleno de las discontinuidades.

Irregularidades en las superficies de las discontinuidades.

Rotura y movimientos anteriores.

Las rocas situadas a una cierta profundidad estn sujetas a esfuerzos, resultado del peso de

los estratos subyacentes, tensiones tectnicas residuales, etc. Cuando se realiza una

excavacin subterrnea en estas rocas, el campo de esfuerzos es alterado localmente y se

produce una redistribucin de las tensiones originales que existen en el medio.

Las tensiones que actuaban en la roca extrada para realizar el tnel, se redistribuyen y

deben ser soportadas por la roca que se encuentra en las proximidades de la excavacin.

Los procedimientos para realizar el diseo de obras subterrneas se reducen a tres:

Mtodo Emprico: se basa en las clasificaciones geomecanicas. Este procedimiento est

ampliamente aceptado por su facilidad de compresin y aplicacin, al relacionar los

problemas de diseo y construccin de tneles con las calidades de los macizos rocosos en

los que se sitan. Sin embargo, no se puede garantizar su precisin considerando que son

vlidas en las fases de viabilidad y anteproyecto.

Mtodo Observacional: de carcter cualitativo, requiere de otras herramientas para realizar

medidas y observaciones en la excavacin. Se miden las convergencias, los desplazamientos

en el interior del macizo rocoso prximo a la excavacin y las tensiones y cargas sobre los

sostenimientos.

Mtodo Numrico: Con el uso de modelos numricos se pueden hacer estimaciones del

estado tensional en los macizos rocosos atravesados por la excavacin as como de las

deformaciones producidas. La dificultad se tiene al estimar los parmetros geotcnicos de

los modelos.

Los tres mtodos exigen una caracterizacin geolgica y geomecnica de los macizos

rocosos. Dentro de los aspectos ms importantes cabra destacar:

1. Identificacin del material (Litologa, caractersticas resistentes).

2. Estructuras del macizo rocoso (superficie de discontinuidad, estructura y dominio estructural).

3. Caractersticas geomecnicas de las discontinuidades (orientacin, espaciado, dimensiones, rugosidad, resistencia, apertura, relleno, circulacin de agua).

3.2. CLASIFICACION GEOMECANICAS

Una parte importante de la caracterizacin de los macizos rocosos, lo constituyen sin dudas,

las clasificaciones geomecnicas, que surgieron de la necesidad de parametrizar

observaciones y datos empricos, de forma integrada, para evaluar las medidas de

sostenimiento en tneles. Las mismas son un mtodo de ingeniera geolgica que permite

evaluar el comportamiento geomecnico de los macizos rocosos, y a partir de estas estimar

los parmetros geotcnicos de diseo y el tipo de sostenimiento de un tnel. Adems de las

obras subterrneas, se destacan las aplicaciones en taludes y cimentaciones. Las

clasificaciones llevan ms de 50 aos en uso, pero es a partir de la dcada de los 70 cuando

se extienden internacionalmente.

3.2.1 Clasificacin de Terzaghi:

En 1946 Terzaghi propuso una clasificacin para estimar las cargas que podan soportar los

arcos metlicos colocados en un tnel. Describi distintos tipos de terreno y basndose en su

experiencia en el sostenimiento con arcos metlicos de los tneles Alpes, a partir de la

anchura y la altura del tnel, clasific los terrenos en nueve tipos atendiendo esencialmente

a las condiciones de fracturacin en las rocas y a la cohesin o expansividad en los suelos.

Esta teora tiene la limitacin de no ser aplicable a tneles de anchura superior a 9 metros

considerando que el techo de la excavacin se encuentra situado por debajo del nivel

fretico. Singh y otros (1995) modifican la teora de terzaghi para tneles y cavernas ya que

al medir la

presin de sostenimiento en estas estructuras observan que no aumenta proporcionalmente

con el tamao de la excavacin, tal como afirmaba Terzaghi, por lo cual recomiendan unos

rangos de presin de sostenimiento para ambos casos.

Tabla 3.1 Estimacin de la carga del terreno (todas las distancias en pies)

3.2.2 Clasificacin de Lauffer:

A partir de las ideas de Stini (1950) sobre la importancia de los defectos de un macizo

rocoso en su comportamiento mecnico, Lauffer en 1958 llego a la conclusin de que el

tiempo de mantenimiento para un tramo sin sostenimiento depende de la calidad de la roca

en la que se excava. En un tnel, el tramo sin sostenimiento se define como la distancia

entre el frente y la zona sostenida ms cercana. La importancia de este concepto es que un

aumento de la anchura del tnel significa una reduccin en el tiempo de colocacin del

sostenimiento. La clasificacin original de Lauffer ha sido modificada por numerosos

autores entre ellos Pacher en 1974 y actualmente forma parte del mtodo de excavacin de

tneles conocido como Nuevo Mtodo Austriaco.

3.1 Longitud libre o vano crtico: Diaetro o longitud de galera que se puede mantener

estable sin revestimiento

Tabla 3.2 Lauffer clasific los terrenos en siete categoras:

Tabla 3.3 Tiempo de estabilidad o mantenimiento (Stand Up Time): Tiempo que puede

mantenerse, sin desmoronarse, dicha longitud libre.

3.2.3 ndice de Calidad de la roca (RQD):

El ndice RQD (Rock Quality Designation) fue definido en 1967 por Deere y otros para

estimar cuantitativamente la roca de calidad existente en un sondeo. Se define como el

porcentaje de piezas de roca intacta mayores de 100 mm que hay en la longitud total de una

maniobra en un sondeo. Hay que considerar que el RQD es un parmetro que depende de la

direccin del sondeo pudiendo variar mucho segn su orientacin. Para determinar el RQD

existen dos tipos de mtodos: directos e indirectos. Dentro de los primeros estara la

recomendacin de la Sociedad Internacional de Mecnica de Rocas (ISRM) de usar un

tamao de corona de diamante de al menos 54.7 mm con sondeo de doble tubo. Entre los

indirectos estn los mtodos ssmicos y el sugerido por Palmstrom (1982). El RQD es un

parmetro fundamental tanto en la clasificacin de Bieniaswski y como en la de Barton.

Se basa en la recuperacin modificada de un testigo (El porcentaje de la recuperacin del

testigo de un sondeo)

Depende indirectamente del nmero de fracturas y del grado de la alteracin del macizo

rocoso.

Se cuenta solamente fragmentos iguales o superiores a 100 mm de longitud.

El dimetro del testigo tiene que ser igual o superior a 57.4 mm y tiene que ser perforado

con un doble tubo de extraccin de testigo.

Tabla 3.4 Recomendacin de sostenimiento para tneles, basado en el valor RQD, de acuerdo

con diversos autores

Tabla 3.5 Entibacin recomendada para tneles en roca de entre 6 y 12 m de luz, basada en

el ndice RQD (Deere, 1963).

Ejemplo3.1 Clasificacin de roca segn RQD

Frmula Alternativa (Cuando no hay sondeos):

Palmstrom (1982) sugiri que, el RQD puede ser estimado a partir del nmero de

discontinuidades por unidad de volumen, visibles en afloramientos rocosos o socavones. La

relacin sugerida para masas rocosas libres de arcillas es:

Jv: Nmero de juntas identificadas en el macizo rocoso por m

3.2.4 Clasificacin geomecnica de Bieniawski (RMR):

La clasificacin geomecnica RMR, tambin conocida como clasificacin geomecnica de

Bieniawski, fue presentada por Bieniawski en 1973 y modificada sucesivamente en 1976,

1979, 1984 y 1989. Permite hacer una clasificacin de las rocas 'in situ' y estimar el tiempo

de mantenimiento y longitud de un vano. Se utiliza usualmente en la construccin de

tneles, de taludes y de cimentaciones. Consta de un ndice de calidad RMR (Rock Mass

Ratting), independiente de la estructura, y de un factor de correccin.

Clasificacin de bieniawski (R.M.R.)

Se valora una serie de parmetros:

(1) Resistencia del material intacto Valor mximo = 15

(Ensayo carga puntual o compresin simple)

(2) R.Q.D. Valor mximo = 20

(3) Distancia entre las discontinuidades Valor mximo = 20

(4) Condicin de las discontinuidades Valor mximo = 30

(5) Agua subterrnea Valor mximo = 15

Tabla 3.12 Bieniawski (1989) pblico un conjunto de pautas para la seleccin del

sostenimiento de tneles en roca, en base al RMR, estas pautas son reproducidas en la

siguiente tabla.

3.2.5 Clasificacin segn Barton:

Basndose en una gran cantidad de casos tipo de estabilidad en excavaciones subterrneas, el

Norgerian Geotechnical Institute (N.G.I.), propuso un ndice para determinar la calidad del

macizo rocoso en tneles y taludes.

El valor numrico de ste ndice Q se define por:

Esta clasificacin utiliza seis parmetros para definir la clase de macizo:

1. RQD, ndice de calidad de la roca.

2. Jn, ndice del nmero de familias de fracturas

3. Jr, ndice de rugosidades en las fracturas

4. Ja, ndice de alteracin de las paredes de las fracturas

5. Jw, ndice del caudal afluente

6. SRF, ndice del estado de tensin del macizo

Para explicar cmo llegaron a la ecuacin para determinar el ndice Q, los autores ofrecen

los siguientes comentarios: El primer cociente (RQD/Jn), que representa la estructura del

macizo es una medida rudimentaria del tamao de los bloques o de las partculas con dos

valores extremos (100/0.5 y 10/20) con un factor de diferencia de 400. Si se interpreta el

cociente en unidades de centmetros, los tamaos de partculas de 200 a 0.5 cm. se puede

apreciar como aproximaciones gruesas pero bastante realistas. Probablemente los bloques

ms grandes tendran varias veces este tamao y los fragmentos chicos menos de la mitad.

El segundo cociente (Jr / Ja), representa la rugosidad y las caractersticas de la friccin de

las paredes de las fisuras o de los materiales de relleno. Este cociente se inclina a favor de

juntas rugosas e inalteradas que se encuentran en contacto directo se puede pensar que estas

superficies estn cerca de la resistencia optima, que tendern a dilatarse fuertemente cuando

estn sometidas a esfuerzos cortantes y por lo tanto sern muy favorables a la estabilidad de

un tnel. Cuando las fisuras tienen recubrimientos y rellenos arcillosos delgados se reduce

notablemente su resistencia, sin embargo, el contacto de las paredes despus de un ligero

desplazamiento por el esfuerzo cortante puede ser muy importante y salvar la excavacin de

un colapso. Donde no haya contacto de paredes, la situacin para la estabilidad de un tnel

se representa de manera muy desfavorable.

El tercer cociente (Jw / SRF), consiste en dos parmetros de fuerzas, SRF es un valor de: 1)

la carga que se disipa en el caso de una excavacin dentro de una zona de fallas. Y de roca

empacada en arcillas; 2) los esfuerzos en una roca competente, y 3) las cargas compresivas

en rocas plsticas incompetentes. Se puede considerar como un parmetro total de esfuerzos.

En cuanto al parmetro Jw se trata de una medicin de la presin del agua que tiene un

efecto negativo en la resistencia al esfuerzo cortante de las fisuras debido a la reduccin en

el esfuerzo efectivo normal. El agua puede causar adems, un ablandamiento de las arcillas e

incluso posiblemente su lavado.

Clasificacin de Q (oscila entre 0.001 y 1000)

ESTIMACIN DE LOS PARMETROS

NMERO DE FAMILAS DE JUNTAS (Jn).

El nmero de familias de juntas (Jn), en el macizo observado se evidencias que van desde

roca fracturada hasta roca con un mximo de tres familias de juntas con otras ocasionales,

que hacen una valoracin de este parmetro como se muestra en el cuadro que sigue:

RUGOSIDAD DE LAS JUNTAS (Jr).

En la descripcin de las superficies de las juntas, tanto de diaclasas como de los estratos,

estas se presentan como superficies uniformes, planas y rugosas. Las juntas de las

discontinuidades, se valoran a continuacin:

METEORIZACIN DE LAS JUNTAS (Ja)

Las juntas, en general, no tienen evidencia de gran alteracin y por esa razn, para todos los

sectores del trazo del tnel, calificamos los contactos en las zonas de diaclasamiento, como:

Ligeramente alteradas con rellenos arenosos no blando

AGUA EN LAS JUNTAS (Jw)

En el macizo se observa presencia de agua y por las sus caractersticas hidrogeolgicas, es

probable que se produzcan humedecimientos y en casos extremos se darn flujos de

regulares caudales a presin por la infiltracin del agua de las precipitaciones pluviales. Por

ello la valoracin de este parmetro es de 0.15.

FACTOR DEL ESTADO TENSIONAL (SRF)

Puesto que el macizo est compuesto roca competente en estratos casi verticales,

regularmente diaclasados poco fracturados y con una cobertura variable, corresponde

describir los sectores como sigue:

3.3 INFLUENCIA DE LA ESTRUCTURA DE LA MASA

ROCOSA

La influencia de los rasgos estructurales geolgicos sobre las condiciones de estabilidad de

la masa rocosa de las excavaciones, es de particular inters en trminos de las operaciones

mineras da a da.

La influencia de la estructura de la masa rocosa puede ser simplificada considerando los

siguientes tipos generales de excavaciones:

- En roca masiva o levemente fracturada

- En roca fracturada

- En roca intensamente fracturada y dbil

- En roca estratificada

- En roca con presencia de fallas y zonas de corte

3.3.1 Excavaciones en roca masiva

Las rocas masivas se caracterizan por presentar pocas discontinuidades, con baja

persistencia y ampliamente espaciadas, generalmente son rocas de buena calidad que estn

asociadas a cuerpos mineralizados polimetlicos en roca volcnicas, particularmente cuando

estas han sufrido procesos de silicificacin hidrotemal. Ignorando por ahora la influencia de

los esfuerzos, estos tipos de roca ofrecen aberturas rocosas estables sin necesidad de

sostenimiento artificial, solo requieren de un buen desatado o sostenimiento localizado.

Ejemplo de roca masiva con pocas fracturas, que presenta condiciones favorables para la

estabilidad de las excavaciones asociadas al minado.

3.3.2 Excavaciones en roca fracturada

La roca fracturada se caracteriza por presentar familias de discontinuidades conformadas

principalmente por diaclasas, por lo que se les denomina tambin roca diaclasada, que

presentan en la mayora de los depsitos mineralizados del pas (vetas y cuerpos). Las

diaclasas y otros tipos de discontinuidades constituyen planos de debilidad. Luego, el factor

clave que determina la estabilidad del a excavacin es la interseccin de las

discontinuidades, que conforman piezas o bloques de roca intacta de diferentes formas y

tamaos, definidas por las superficies de las diaclasas y la superficie de la excavacin.

Desde que las piezas o bloques rocosos se encuentran en la periferie de la excavacin, estos

pueden ser liberados desde el techo y las paredes de la excavacin y pueden caer o

deslizarse debido a las cargas gravitacionales.

Para que una excavacin sea estable, los bloques de roca deben ser capaces de interactuar o

de hacer presin uno contra el otro, cuando esto ocurre, la excavacin tiende a auto

sostenerse. Alguna irregularidad en el contorno de la excavacin es la clave indicadora para

un problema potencial de inestabilidad, donde las piezas de roca no van a tener capacidad de

interactuar y por lo tanto de permanecer en su lugar. Cuando se descubre una irregularidad

basndose en el sonido de la roca, esto indica que se est aflojando cerca de la superficie y

que se puede reconocer y evaluar un peligro potencial.

Las discontinuidades o planos de debilidad pueden interceptarse formado varias

combinaciones. Segn esto, las fallas comnmente vistas en el minado subterrneo son: las

cuas biplanares, las cuas tetrahedrales, los bloques tabulares o lajas y los bloques

irregulares. Desde luego, no solo las diaclasas pueden intervenir para generar estos modos

de falla de la roca, sino que la combinacin puede ser con cualquier otro tipo de

discontinuidades como fallas, zonas de corte, estratos, etc.

Cuas biplanares

El modo ms simple de falla est formado por la interseccin de dos diaclasas o sistemas de

diaclasas, en general dos discontinuidades o sistemas de discontinuidades, cuyo rumbo es

paralelo o subparalelo al eje de la excavacin. En este caso, en el techo o en las paredes se

forma una cua biplanar o prisma rocoso, que podra desprenderse desde el techo o

deslizarse desde las paredes inesperadamente.

3.3 Cuas biplanares liberadas por las intersecciones de diaclasas en roca fracturadas, las

cuales pueden caer o deslizarse debido a las cargas gravitacionales.

Cuas tetrahedrales

Es otro modo de falla que considera la interseccin de tres diaclasas o sistemas de diaclasas,

en general tres discontinuidades o sistemas de discontinuidades, para formar una cua

tetrahedral que podra caer o deslizarse por peso propio, ya sea desde el techo o desde las

paredes de la excavacin.

3.4 Cuas tetrahedrales liberadas por las intersecciones de diaclasas en roca fracturadas, las

cuales pueden caer o deslizarse debido a las cargas gravitacionales.

Cuando las cuas estn formadas por tres familias de discontinuidades, estas persistirn ya sea

en el techo o en las paredes de la excavacin, mientras se mantengan las caractersticas

estructurales de la masa rocosa y la orientacin de la excavacin. Esto har que se requiera de

sostenimiento sistemtico para estabilizar las cuas.

Bloques tabulares o lajas

Estos se forman cuando la roca presenta un sistema principal de discontinuidades que sea

aproximadamente paralelo al techo o a las paredes de la excavacin y adems existan otros

sistemas que liberen el bloque. Esta forma de inestabilidad de la masa rocosa, es observada en

rocas volcnicas e intrusivas de yacimientos de oro filoneano y tambin en yacimientos

polimetlicos tipo vetas, en donde el principal sistema de discontinuidades forma las

denominadas falsas cajas, paralelas a las cajas y que pueden separarse o despegarse y caer

hacia el vacio minado.

3.5 Bloques tabulares o lajas liberadas en la caja de techo, en donde se presentan las falsas

cajas.

Bloques irregulares

En este caso, la roca de los contornos de la excavacin est formada como un edificio de

bloques que se auto sostienen. Los bloques liberados por las intersecciones de las diaclasas

presentan formas complejas, como en la figura la falla puede ocurrir por cada o

deslizamiento de los bloques debido al efecto de la gravedad.

3.6 Bloques irregulares liberados por las intersecciones de las diaclasas en roca fracturadas,

los cuales pueden caer o deslizarse debido a las cargas gravitacionales.

3.3.3 Excavaciones en roca intensamente fracturada y dbil

La roca intensamente fracturada presenta muchos sistemas de diaclasas y otras fracturadas,

las cuales crean pequeas piezas o fragmentos rocosos, constituyendo por lo general masas

rocosas de mala calidad, que son comunes en los depsitos mineralizados del pas. La falla

del terreno en este caso ocurre por el deslizamiento y cada de estas pequeas piezas y

fragmentos rocosos o por el desmoronamiento de los mismos desde las superficies de la

excavacin. Falla del terreno progresivamente puede ir agrandando la excavacin y

eventualmente llevarla al colapso si no se adoptan medidas oportunas de sostenimiento

artificial.

3.7 Roca intensamente fracturada. La superficie de la excavacin falla como resultado del

desmoronamiento de pequeos bloques y cuas.

3.3.4 Excavaciones en roca estratificada

Muchos depsitos mineralizados del pas estn emplazados en roca sedimentaria, en la cual

el rasgo estructural ms importante son los estratos. Las principales caractersticas de los

planos de estratificacin son su geometra planar y su alta persistencia, las cuales hacen que

estos planos constituyan debilidades de la masa rocosa, es decir planos con baja resistencia.

Cuando los estratos tienen bajo buzamiento (

pueden generarse en estos casos, tienen relacin con la separacin o despegue de los bloques

tabulares del techo inmediato y su cargado y deflexin hacia el vaco minado por efecto de

la gravedad.

3.8 Separacin o despegue de los estratos subhorizontales, flexin y cada hacia el vacio

minado.

Cuando los estratos tienen el buzamiento de moderado a empinado, estos se constituyen en

la caja piso y techo de la labor o tajeo. Principalmente en la caja techo, los estratos se

constituyen en falsas cajas, formando bloques tabulares que pueden separarse o

despegarse de la caja techo inmediata por el efecto de la gravedad y caer hacia el vaco

minado.

3.9 Separacin o despegue de los estratos empinados o subverticales, pandeo y cada hacia

el vaco minado.

Por lo general las rocas sedimentarias no solamente presentan planos de estratificacin, sino

tambin otros tipos de discontinuidades pueden interceptarse formando varias

combinaciones, generando similares formas de falla que las indicadas para las excavaciones

en roca fracturada.

3.3.5 Excavaciones con presencia de falla y zonas de corte

Principalmente las fallas geolgicas y las zonas de corte, son rasgos estructurales

prominentes de la masa rocosa, que tienen una gran influencia sobre las condiciones de

estabilidad de las labores mineras subterrneas.

Las fallas geolgicas y las zonas de corte representan estructuras donde ya hubo

movimientos antes del minado, estos movimientos podran volver a ocurrir por la operacin

del minado.

Generalmente hablando, las fallas y las zonas de corte estn relacionadas a terrenos dbiles

que pueden estar muy fracturados y la falla misma puede contener arcilla dbil o panizo. Las

zonas de influencia de las fallas y de las zonas de corte pueden ser de varios metros de

ancho, pudiendo influenciar significativamente en la estabilidad de la mina, particularmente

en el caso de las operaciones en tajeos.

3.10 Falla como estructura aislada.

3.11 Falla como estructuras mltiples.

Captulo IV. GENERALIDADES SOBRE OBRA

HUASCACOCHA

4.1 INTRODUCCIN

El actual proyecto es parte integral de un megaproyecto Marcapomacocha cuya finalidad es

la de ampliar la oferta de agua destinada al consumo humano para Lima.

Se han realizado muchos estudios con respecto a la obra de derivacin Huascacocha-Rmac,

estos estudios han probado que en la poca de lluvias se transportar el recurso hdrico y lo

entregara al sistema marca III para su posterior trasvase a la cuenca del rio Santa Eulalia.

Estudios topogrficos para que la lnea sea de conduccin y est conformada por canales,

tneles, sifones y obras de arte.

Los estudios geolgicos que han ayudado para establecer el terreno donde se va a trabajar y

un anlisis del diseo de la presa que se construir.

Este proyecto es uno de los mucho que pro-inversin est licitando, para as aumentar el

recurso hdrico en Lima.

Actualmente en el Pas existen numerosos Proyectos donde interviene la construccin de

diferentes tneles.

Con respecto a los sostenimientos de tneles muchos de los estudios realizados se dan por el

mbito minero debido a que su mercado es mucho ms comercial y sus obras han ido

incrementndose en los ltimos 40 aos.

4.2 VIAS DE ACCESO

El acceso a la zona del proyecto se realiza a travs de dos rutas principales: por la Carretera

Central y por la Carretera a Santa Rosa de Quives Canta Huayllay Cerro de Pasco, y

por caminos secundarios que parten de estos tramos. El Cuadro N1 detalla las rutas y las

distancias aproximadas a los lugares del Proyecto:

4.3 DESCRIPCIN DE LA ZONA

Los estudios bsicos de ingeniera fueron realizados por una empresa especializada, la cual

mediante un estudio de la zona de trabajo proporcion una descripcin geolgica del

proyecto.

Geomorfologa

El escenario involucrado por el proyecto de Derivacin Huascacocha Rmac, se encuentra

en la cordillera occidental de los andes. Se ubica a una altitud superior a los 4000 msnm,

caracterizado por presentar relieves diversos, que van desde colinas redondeadas, hasta

cumbres pronunciadas donde destacan cadenas de cerros de moderada a fuerte pendiente.

En muchos sectores de esta unidad geomorfolgica, se observa los efectos de una intensa

actividad glaciar, tales como valles en forma de U, valles colgados, lagunas de origen

glaciar y depsitos glaciares pleistocnicos como morrenas y abanicos fluvio-glaciares.

Entre los valles en U, destacan ntidamente Quiulacocha, Casacancha y Tambo, los valles

colgados de chaquicocha y Antahuancan, cuyo fondo se encuentran tapizados por depsitos

morrnicos, fluvio-glaciares y bofedales, con laderas labrados en rocas sedimentarias y

volcnica - sedimentarias que constituyen el basamento rocoso.

Esta unidad geomorfolgica alberga numerosas lagunas en las partes altas; entre las que

resaltan las lagunas Huascacocha, Tuctococha y Quiulacocha. Cabe mencionar, que el

modelado del paisaje actual que ostenta el rea del proyecto, est ntimamente relacionado a

los procesos glaciolgicos acontecidos durante el Pleistoceno, poca geolgica durante la

cual los glaciares avanzaron por las pendientes y depresiones de las cordilleras y el resultado

de su dinmica erosiva di origen a numerosos valles y quebradas con seccin tpica en U,

de fondos planos por donde discurren ros mendricos como el Tambo, Posta, Aguascocha -

Racracancha y Quiulacocha - Casacancha.

Hidrografa

La red hidrogrfica que drena la superficie del proyecto, forma parte de la cuenca alta del ro

Mantaro. Este escenario se encuentra drenado por los ros: Huascachaca, Tambo, Posta,

Aguascocha Racracancha, Quiulacocha - Casacancha, San Pedro y Carhuacayn, todos

stos tributan sus aguas al ro Mantaro.

Ro Huascachaca

Este ro constituye el desage natural de la laguna Huascacocha, discurre en direccin

general NO-SE, recibe por su margen izquierda los aportes hdricos de las quebradas

Yunsa, Agmoculpan y Chagacancha, para luego descargar sus aguas al ro San Pedro,

por la margen izquierda de ste. Cabe indicar que las aguas de la laguna Huascacocha

sern represadas, reguladas y conducidas mediante canales, sifones y tneles, al sistema

Marca III.

Ro Tambo

El ro tambo tiene su nacimiento en la laguna Gallohuaganan (4675msnm), a partir del

desage natural de esta laguna, discurre con el nombre de quebrada Andacaucha, con

direccin NO-SE, luego adopta los nombres de ro Cosurcocha y Poln, discurriendo en

direccin general hacia el Este, para luego tomar el nombre de ro Tambo hasta su unin

con el ro Posta y despus de recibir aguas abajo, los aportes hdricos del ro

Huascachaca, adopta el nombre de ro San Pedro hasta su unin con el Casacancha, a

partir del cual este ro toma el nombre de Carhuacayn, que finalmente vierte sus aguas

al Mantaro por la margen derecha de ste.

Ro Posta

El ro Posta nace en la naciente de la quebrada Tucohuayra, discurriendo en direccin

general SO-NE, con el nombre de ro de Capillayoc y luego toma el nombre de ro Posta

hasta su confluencia con el ro Tambo.

Ro Casacancha

El ro Casacancha se forma de la unin de los ros Huancamachay-Racracancha con el

Quiulacocha, discurre en direccin general NE-SO hasta su confluencia con el ro San

Pedro, a partir del cual se forma el ro Carhuacayn.

En general, los ros mencionados de esta parte de la cuenca alta del Mantaro conforman

una red de drenaje de tipo dendrtico subparalelo.

Cabe resaltar que a lo largo de las mrgenes, de los ros Huascacocha, Tambo, Posta y

Carhuacayn se encuentran expuestos abundantes depsitos fluvio/aluviales constituidos

en general por arenas, gravas y cantos, conformando canteras de agregados para

concreto y filtro.

Estratigrafa

Las unidades litoestratogrficas que afloran en el rea del proyecto estn representados por

las formaciones Casapalca (Kp -ca), Yantac (PE-y) y el volcnico Calipuy (PN-vca), cuyas

edades van desde el Cretceo superior al Terciario (Palegeno-Negeno). Estas unidades se

encuentran parcialmente cubiertas, en gran extensin por depsitos morrnicos (Q-mo),

bofedades (Q-bo), fluvio - aluviales y fluvio-glaciares (Q-fg) y en menor extensin por

depsitos coluviales (Q-co).

En el siguiente plano tenemos la geologa regional del rea de proyecto

a) Cretceo - Terciario

a.1) Formacin Casapalca (Kp-ca)

Esta unidad aflora parcialmente en los alrededores y mrgenes de la laguna

Huascacocha (aguas arriba de la boquilla), en el ltimo tramo del trazo del

canal de conduccin (ladera izquierda de la quebrada Racracancha), en el

cruce de la quebrada Racracancha y en un tramo corto de la ladera derecha de

la quebrada Quiulacocha. Litolgicamente consiste de una alternancia de

bancos y capas de conglomerados, areniscas, limolitas y lutitas de color

predominante marrn rojizo y subordinadas capas de calizas. Estas rocas en

superficie se encuentran meteorizadas, fracturadas y plegadas, constituyendo

estructuras sinclinales y anticlinales con ejes de orientacin andina NO SE.

a.2) Formacin Yantac (PE-y)

Esta unidad litoestratigrfica consiste de una secuencia volcnico-

sedimentaria. Litolgicamente est constituida por rocas clsticas y

piroclsticas: conglomerados, areniscas, calizas arenosas, limolitas y lulitas

abigarradas. Hacia el tope muestra intercalaciones de tufos, brechas tufceas,

algunos niveles de aglomerados con derrames lvicos andesticos. Sus

mejores exposiciones se presentan en la ladera izquierda de la quebrada

Quiulacocha Casacancha y tambin aflora en el tramo final del canal de

conduccin N 3 y sector del tnel Cashapampa, estructuras pertenecientes al

sistema Marca III.

a.3) Grupo Calipuy (PN vca)

Esta unidad volcnico-sedimentario, aflora en el cerro Tambo, en las partes

altas de la ladera derecha de la quebrada del ro Posta, aflora en las laderas

altas de la quebrada Casacancha y en la cola de la laguna Huascacocha.

Litolgicamente consiste de una secuencia gruesa de bancos de derrames

andesticos alternados con bancos dacticos y riodacticos, piroclastos,

conglomerados y brechas andesticas. Hay horizontes volcnico-

sedimentarios dentro del grupo Calipuy y estn constituidos generalmente por

areniscas silicificadas conglomerdicas como ocurre en el sector del cerro

Tambo.

El grupo Calipuy, en general, es resistente a la erosin y constituye escarpas

pronunciadas; sin embargo en lugares que experimentan fuerte meteorizacin,

presenta colinas suaves. Superficialmente estas rocas se encuentran

fracturadas.

El grupo Calipuy estar interesando el sector de la salida del sifn 1 y sifn 2,

el tramo tnel N 1, un tramo del canal previsto en la ladera derecha del valle

del ro Posta y un tramo largo del canal de conduccin a desarrollarse por la

ladera izquierda de la quebrada Casacancha.

Cabe resaltar que en la secuencia sedimentaria del grupo Calipuy conformado

en general por areniscas silicificadas, estar emplazado el tnel N 1

b) Cuaternario

b.1) Depsitos Morrnicos (Q-mo)

Estos suelos no consolidados son el resultado de la erosin, transporte y

depositacin producidos por los glaciares. Se encuentran conformando

lomadas, diques a arcos morrnicos y cubriendo parcialmente las laderas de

los cerros. Las morrenas, tienen gran desarrollo en el rea del proyecto, ya

que gran parte del sistema de conduccin (canal, tubera, sifn) estarn

emplazados en estos depsitos, as como tambin la presa. Cabe resaltar que

los depsitos morrnicos, por sus caractersticas litolgicas intrnsecas, su

gran abundancia y cercana a la obra pueden ser utilizados como materiales

de construccin para la presa Huascacocha.

Litolgicamente las morrenas consisten en general de una mezcla

heterognea de gravas, cantos y bloques angulosos a subredondeados,

aglutinados en una matriz limosa arcillosa, arenolimosa y areno arcillosa, con

lentes de arcilla limosa y arcilla.

Estos depsitos morrnicos presentan, en general condiciones geolgicas

ACEPTABLES para la cimentacin de las estructuras (presa, canal, sifn,

etc) y como material conformante del cuerpo de la presa Huascacocha.

b.2) Depsitos de Bofedales (Q bo)

Se encuentran expuestos principalmente en las cubetas, depresiones, en las

mrgenes de los arroyos y lagunas y en el fondo de las quebradas.

Los suelos hmedos, por accin de las aguas subterrneas y de las lluvias,

han generado extensas reas con vegetacin, que posteriormente entra en

descomposicin y se carbonizan parcialmente, formando turbas de color gris

oscuro.

Las reas que estn saturadas permanentemente por aguas subterrneas

generan bofedales densos, otras reciben aguas temporales que generan

bofedales incipientes que se secan en el estiaje.

Litolgicamente consisten de suelos orgnicos, compresibles, saturados,

finos, con abundante materia vegetal en proceso de descomposicin. Estos

depsitos tienen gran desarrollo en el rea del proyecto, principalmente en la

ruta del canal de conduccin, emplazamiento de los sifones 1 y 2. Desde el

punto de vista ingeniero geolgico estos materiales se consideran poco

apropiados para el emplazamiento de las estructuras a proyectarse,

requirindose un tratamiento geotcnico especial.

Cabe indicar que los bofedales que se exponen en la ruta del sistema de

conduccin hidrulica son mayormente de tipo incipiente.

b.3) DEPSITOS FLUVIO GLACIARES (Q-FG)

Se denomina as al material arrancado por erosin de las morrenas pre-

existentes, acarreado por el agua y depositados en las depresiones, fondos de

los valles y cono deyectivos, en consecuencia consisten de cantos y gravas

subredondeadas, arenas y limos. Estos depsitos se encuentran distribudos en

el fondo de la quebrada Quiulacocha Casacancha y en los conos deyectivos

de las quebradas laterales que desembocan en la laguna Huascacocha.

b.4) DEPSITOS FLUVIO ALUVIALES (Q FL/AL)

Estos depsitos se encuentran conformando llanuras y terrazas marginales a

lo largo del fondo de los valles y quebradas, estn distribudos principalmente

en las mrgenes de los ros Huascachaca, Tambo, Posta, Carhuacayn. Los

materiales de estos depsitos constituyen potenciales canteras de agregados

para concreto y filtro (grava y arena). Litolgicamente consisten de una

mezcla heterognea de gravas, cantos, arena y limo.

b.5) DEPSITOS COLUVIALES (Q-CO)

Estos depsitos se encuentran distribuidos en las laderas de los cerros,

cubriendo parcialmente los afloramientos rocosos; habindose originado y

depositado por procesos de intemperismo y la accin de la gravedad,

respectivamente.

Litolgicamente estn conformados por gravas, cantos y bloques angulosos a

subangulosos con escasa matriz. Todo el conjunto se presenta, en general, en

estado suelto, con baja cohesin.

Los depsitos coluviales en el rea del proyecto se encuentran parcialmente

expuestos en las laderas del cerro Tambo, en la ladera derecha del valle del

ro Posta y en ambas laderas del valle del ro Casacancha. Un volumen

importante de estos materiales (Escombros de Talud) se presentan

distribuidos en las faldas del cerro que circundan el lado norte de la laguna

Tuctococha. Estos materiales consisten principalmente de acumulaciones de

fragmentos cuarciticos angulosos en estado suelto del tamao de grava hasta

bloques.

4.4 DESCRIPCIN DE LAS ZONAS DE TNELES

4a) Zona del Tnel N 1

El tnel de conduccin N 1, tiene una direccin general NE-SO, atravesar el

Cerro Tambo en forma transversal al alineamiento de la lnea de cumbre. Su

portal de entrada estar emplazado en el flanco derecho del valle del ro

Tambo (Ladera sur del Cerro Tambo) a una altitud de 4469.11 msnm;

mientras que el Portal de Salida estar ubicado en la ladera norte del Cerro

Tambo, a una altitud de 4468.4 msnm.

El tnel proyectado N 1, tendr una longitud de aproximadamente de 600 m

y una seccin en forma de herradura con piso plano (ancho=2.20, altura =2.80

m).

El perfil morfolgico y topogrfico a lo largo del eje del tnel N 1 es rugoso

con escarpas subverticales y pendientes fuertes y tambin laderas de

pendiente moderada. El relieve del terreno a lo largo del alineamiento del

tnel le confiere coberturas (Encampane) desde pocos metros (7 a 10 m) en la

zona de Entrada y Salida del tnel hasta coberturas del orden de 20 hasta 143

m en el resto del tramo. Segn su cobertura este tnel est clasificado como

superficial (cobertura < 100 m) a intermedio (cobertura entre 100 y 500 m).

En base a los resultados del mapeo geolgico de superficie, se considera que

el tnel N 1 atravesar rocas pertenecientes al grupo Calipuy, conformado

principalmente por tobas y areniscas tobceas silicificadas, tobas brechoides

silicificadas, dispuestos en capas medianas a gruesas y en bancos, con

orientacin general N 60 0 y buzamientos de 40 a 45 al SO,

superficialmente estas rocas se encuentran fracturadas y meteorizadas,

afectadas por fracturas transversales y oblicuas al plano de estratificacin y

fracturas de alivio de tensin paralelas al valle del Tambo.

Geoestructuralmente el rumbo general de los estratos con respecto al eje del

tnel es aproximadamente perpendicular, con buzamientos promedios de 40

a 45 y 50, esta situacin le confiere condiciones favorables en la estabilidad

del tnel. Por otra parte la orientacin de los estratos tambin influye en la

direccin de la excavacin del tnel. Excavaciones ejecutadas contra el

buzamiento son desfavorables (Buzamiento de 20 a 45) y aceptables

(Buzamiento de 45 a 90); este caso resulta si la excavacin se realiza desde

el frente del Portal de Salida del Tnel. En el otro caso la situacin es

favorable si se excava siguiendo la direccin del buzamiento de las capas; es

decir si la excavacin del tnel se ejecuta desde el frente del Portal de

Entrada.

Litolgicamente la zona prevista para el emplazamiento del portal de entrada

del tnel interesar tobas brechoides silicificadas y areniscas tobceas

silicificadas, dispuestos en capas gruesas y bancos, afectados principalmente

por fracturas de alivio de tensin paralelas al valle y fracturas oblcuas al eje

del tnel.

La zona de la salida del tnel se emplaza sobre depsitos morrnicos con

espesores del orden de 10 a 15 m (segn los resultados de las investigaciones

de refraccin ssmica), debajo de estas morrenas infrayace el basamento

rocoso.

Efecto de la orientacin de los estratos sobre la estabilidad de obras

subterrneas

En la estabilidad de las obras subterrneas juega un factor importante la

orientacin de los estratos, en tal sentido en el siguiente cuadro se puede

apreciar la orientacin en funcin de la orientacin del alineamiento del tnel

Filtraciones de agua que se espera encontrar en el tnel

Por las caractersticas geolgicas observadas en el campo, el Tnel captar cierto volumen

de aguas subterrneas por efecto de la infiltracin de aguas pluviales y deshielo de las

precipitaciones de nieve y granizo, que discurren por permeabilidad secundaria a travs del

sistema de fracturamiento de las rocas.

Cabe resaltar que morfolgicamente el tnel atravesar el Cerro Tambo en direccin

transversal al alineamiento de su lnea de cumbres.

Se espera que durante la excavacin del tnel, se presenten en su interior filtraciones de

agua en forma de goteos y juntas hmedas que no representarn mayor problema durante su

construccin.

4.b) Tnel N 2

El sector previsto para el emplazamiento del portal de entrada del tnel, se

ubica en la margen derecha de una quebrada afluente de la quebrada

Jagatingo y corresponde aproximadamente con la progresiva km 13+050 del

sistema de conduccin, en tanto, el portal de salida del tnel estara

emplazado en la margen izquierda de la quebrada Huchucchago, y

corresponde aproximadamente con la progresiva km 14+340 del sistema de

conduccin hidrulica.

Para el afrontamiento de los portales de entrada y salida del tnel, ser

necesario despalmar la cobertura superficial o zona de roca meteorizada, a fin

de llegar a la roca competente. En el rea prevista para el Portal de Entrada

afloran tobas silicificadas duras y resistentes, dispuestas en capas medianas a

gruesas con orientacin N-S/30 a 35 al Oeste. El portal de salida est

conformado por afloramientos de areniscas tobceas en capas delgadas a

medianas con orientacin N 260/20 al Noroeste, cubiertos en la parte

superior por morrenas.

El alineamiento del eje del tnel tiene una direccin Azimutal N 192 y una

longitud del orden de 1.3 km.

Geolgicamente se estima que la ruta del tnel al nivel de la rasante

atravesar rocas volcnicas piroclsticas del grupo Calipuy (PN-Vca)

constituidas por tobas riolticas silicificadas, areniscas tobceas y tobas

brechoides, dispuestas en capas delgadas, medianas a gruesas, con

orientacin general N-S y buzamientos de 30 a 35 hacia el Oeste.

Cabe resaltar que las apreciaciones geolgicas de la ruta del tnel est basado

nicamente en las observaciones geolgicas de campo realizadas en las reas

previstas para el emplazamiento de la entrada y salida del tnel.

El pronstico geolgico del tnel a esperarse durante la etapa constructiva,

ser mejorado con los resultados del mapeo geolgico de superficie a lo largo

del eje del tnel, investigaciones de refraccin ssmica y perforaciones

diamantinas, investigaciones a realizarse posteriormente.

4.5 DESCRIPCIN GEOMECNICA Y TIPO DE

SOSTENIMIENTO

En base a los resultados del mapeo geolgico de superficie de la franja involucrada por el

alineamiento del tnel de conduccin, complementado con la informacin obtenida de 8

estaciones geomecnicas (EG-1 a EG-8) ubicados en los afloramientos rocosos, establecidos

por la empresa que realiz los estudios, a lo largo del eje del tnel y los resultados de las

investigaciones de refraccin ssmica, se ha elaborado un Modelo Geolgico - Geotcnico

que se espera encontrar durante la excavacin del tnel de conduccin. En la elaboracin de

este modelo se ha aplicado las clasificaciones geomecnicas de macizos rocosos RMR e

ndice Q (ndice de calidad tunelera). En base a estas clasificaciones se ha estimado los tipos

de calidad del macizo rocoso que atravesar el tnel. Los tipos de sostenimiento que se

establecieron fueron bajo los resultados ya antes mencionados.

Tnel N 01

El Tnel N 01 tiene su portal de entrada en la cota 4469.6, ubicada en el Km 7+625, los

resultados de evaluacin geomecnica indican una roca de calidad media Tipo III, con

RMR= 61 e ndice Q=5.4 hasta el Km 7+630, soportando una cobertura de roca en un

espesor de 0.98m y una presin sobre el techo del tnel correspondiente a 2.24 Tn/m2. El

tipo de sostenimiento necesario corresponde a colocacin de pernos de anclaje sistemtico

cada 1.50mx1.50m ( 22 mm, en una longitud L = 2.40m) , con malla electro soldada

galvanizada de 2x2 N 10.

Desde el Km 7+630 al Km 7+635, se encuentra conformado por roca de buena calidad Tipo II,

con RMR= 70 e ndice Q=12.5, soportando una cobertura de roca en un espesor de 0.75m y una

presin sobre el techo del tnel correspondiente a 1.73 Tn/m2. El tipo de sostenimiento

necesario corresponde a colocacin de pernos de anclaje sistemtico cada 1.50mx1.50m ( 22

mm, en una longitud L = 2.40m).

Desde el Km 7+635 al Km 7+640, se encuentra conformado por roca de calidad media Tipo III,

con RMR= 56 e ndice Q=4.8, soportando una cobertura de roca en un espesor de 1.10m y una

presin sobre el techo del tnel correspondiente a 2.53 Tn/m2. El tipo de sostenimiento

necesario corresponde a colocacin de pernos de anclaje sistemtico cada 1.50mx1.50m ( 22

mm, en una longitud L = 2.40m) , con malla electro soldada galvanizada de 2x2 N 10.

Desde el Km 7+640 al Km 7+780, se encuentra conformado por roca de calidad media Tipo III,

con RMR= 58 e ndice Q=5.1, soportando una cobertura de roca en un espesor de 1.10m y una

presin sobre el techo del tnel correspondiente a 2.42 Tn/m2. El tipo de sostenimiento

necesario corresponde a colocacin de pernos de anclaje sistemtico cada 1.50mx1.50m ( 22

mm, en una longitud L = 2.40m) , con malla electro soldada galvanizada de 2x2 N 10.

Desde el Km 7+780 al Km 7+840, se encuentra conformado por roca de calidad media Tipo III,

con RMR= 55 e ndice Q=4.1, soportando una cobertura de roca en un espesor de 1.15m y una

presin sobre el techo del tnel correspondiente a 2.59 Tn/m2. El tipo de sostenimiento

necesario corresponde a colocacin de pernos de anclaje sistemtico cada 1.50mx1.50m ( 22

mm, en una longitud L = 2.40m) , con malla electro soldada galvanizada de 2x2 N 10.

Desde el Km 7+840 al Km 7+854, se encuentra conformado por roca de buena calidad Tipo II,

con RMR= 69 e ndice Q=11.2, soportando una cobertura de roca en un espesor de 0.8m y una

presin sobre el techo del tnel correspondiente a 1.78Tn/m2. El tipo de sostenimiento necesario

corresponde a colocacin de pernos de anclaje sistemtico cada