ESTUDIOS GEOLÓGICOS PARA TÚNELES
1. INVESTIGACIONES PRELIMINARES:
El conocimiento de las condiciones geológicas es útil en la construcción de cualquier tipo de túnel, pero es de primordial importancia en los túneles en roca. Las exploraciones por medio de perforaciones de reconocimiento en terrenos blandos y en túneles subacuáticos son fáciles de hacer en la cantidad que sea necesaria. Sin embargo, especialmente en los túneles en roca roca muy muy larg largos os,, las las posi posibi bili lida dade dess de efec efectu tuar ar perfo perforac racio iones nes se en a menudo limitadas. !"g. #$% conocimientos de las condiciones geológicas& fuente' estudios geológicos
!"g. #$1 conocimientos de las condiciones geológicas& (uente' estudios geológicos. Lópe) y *imeno, %+1%&
Este estudio debe basarse en una cuidadosa inestigación del terreno terreno y el examen de todos los registros disponibles, incluyendo los registros de otras construcciones en los alrededores, tales como túneles anterior, minas, canteras, excaaciones a cielo abierto, po)as y perforaciones. El geólogo debe preparar un informe detallado para que sira de gua a los dise-adores y contratistas.
1) Condiciones geolgic!s ágina 1
Li"olog#!: Estudia a las rocas, especialmente de su tama-o de grano, del tama-o de las partculas y de sus caractersticas fsicas y qumicas.
Es"$%c"%$!s: •
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(allas geológicas' Son fracturas que separan bloques con moimiento relatio entre ellos. /iaclasas' Son fracturas no isibles a simple ista. liegues' Son estructuras de deformación producto generalmente de esfuer)os compresios. (oliaciones' Estructuras planares formadas por la alineación de minerales en planos preferenciales a tra0s de la roca. Se producen a eleadas presiones y temperaturas. Discontinuidades: super"cies de no continuidad dentro y encima de la super"cie de una roca que las separan a lo largo de espacios abiertos yo cerrados
&) Condiciones 'id$ogeolgic!s
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La excaación de un túnel puede originar una serie de acciones inducidas sobre el terreno que pueden llegar a modi"car las condiciones naturales, en las que el agua 2uega un papel muy destacado. Estas modi"caciones pueden afectar a la estabilidad del maci)o y a las medidas de sostenimiento a aplicar para la construcción del túnel. /entro de las consecuencias más destacables, se pueden apuntar las siguientes' 0rdida de la resistencia del maci)o que rodea la excaación. 3umento de las presiones intersticiales sobre el sostenimiento y el resestimiento. 4ncremento de la subpresión sobre el material de fondo o en el frente de excaación, que puede dar lugar a fenómenos de sifonamiento en materiales arenosos, tubi"caciones, etc. 5inchamientos y reblandecimientos de materiales arcillosos. (ormación de caidades, y colapsos, en materiales salinos. roblemas de asentamiento de cimentaciones próximas o subsidencia en super"cie.
() Ines"ig!cin Geo *ec+nic! El sondeo geo",cnico es un tipo de prospección manual o mecánica, perteneciente a las t0cnicas de reconocimiento geot0cnico del terreno, lleadas a cabo para conocer sus caractersticas. Se trata de perforaciones de peque-o diámetro, !entre 67 y 18+ mm& que, aunque no permiten la isión 9in situ9 del terreno, de ellos se pueden obtener testigos del terreno perforado, as como muestras, y reali)ar determinados ensayos en su interior.
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/e2ando aparte los sondeos manuales con barrena o cuchara, los sondeos mecánicos se plantean para los siguientes requerimientos' •
3lcan)ar profundidades superiores a las que se consiguen con calicatas.
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:econocer el terreno ba2o el niel freático.
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3traesar capas rocosas o de suelo muy resistente.
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:eali)ar ensayos 9in situ9 espec"cos, como el ensayo de penetración estándar S;, presiómetro, molinete, permeabilidad 9in situ9, etc.
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Sistemas de sondeo mecánico
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Los sistemas de sondeo mecánico existentes son'
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Sondeo a presión, con punta abierta o hueca, y maci)a o cerrada. Se reali)a en suelos blandos. Sondeo a percusión o golpeo , en suelos cementados o duros. Se utili)a un tr0pano o una cuchara de2ándola caer desde una altura su"ciente. El tr0pano se utili)a para atraesar bolos, graa gruesa, arcilla compacta o capas delgadas de roca. El detritus se extrae mediante circulación de agua. La cuchara se utili)a en suelos arcillosos más blandos y en arenas. Es un cilindro hueco que permite la entrada de suelo. Si 0ste es arenoso, llea un dispositio que impide la cada del suelo en la extracción. Sondeo a rotación con barrena helicoidal , maci)a o hueca. Se puede utili)ar si el terreno es relatiamente blando y cohesio, y no se encuentran capas cementadas, graas, o roca en toda la profundidad de reali)ación del sondeo. Si se utili)a barra helicoidal hueca, es posible la toma de muestras inalteradas y la reali)ación de ensayos 9in situ9 por el interior de la sonda. Sondeo a rotación con extracción de testigo continuo , con o sin agua, mediante bateras simples o dobles que llean en su borde inferior una corona cortadora de
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El m0todo de mayor utili)ación en Espa-a es el del sondeo helicoidal con sonda hueca, seguido por el sondeo a rotación con extracción de testigo continuo. >on posterioridad a la reali)ación de un sondeo, coniene registrar la ariación temporal del niel freático, para lo que se de2ará un tubo de ?> ranurado en el interior del sondeo, conenientemente tapado.
MEDIDAS -IDROGEOLOGICAS !) Ens!.os de /e$*e!0ilid!d : El ens!.o de /e$*e!0ilid!d es uno de los ensayos 9in situ9 lleados a cabo para reali)ar un reconocimiento geot0cnico. Existen diferentes formas de ensayo que pueden agruparse en tres' ensayos de permeabilidad en calicatas, en sondeos y en po)os. En cualquier caso, se obtiene la permeabilidad media de la )ona afectada por el ensayo, que ara entre unos decmetros a centenares de metro. Siempre existe la incertidumbre sobre la ra)ón de anisotropa en permeabilidad del terreno y, en terrenos formados por arios materiales, sobre las relaciones entre las permeabilidades de cada uno •
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En calicatas, es posible la reali)ación de ensayos de permeabilidad mediante llenado de agua hasta una cota superior al niel freático circundante, y luego midiendo el descenso del niel de agua en la cata con el tiempo, o bien achicando el agua del interior y de2ando posteriormente recuperar el niel. En cualquier caso, el ensayo permite, mediante la aplicación de la formulación correspondiente, estimar el coe"ciente de permeabilidad midiendo el tiempo de recuperación. Ensayos de sondeo las mismas ariantes de ensayo son posibles en sondeo !ensayos Lefranc&. ara el ensayo, se leanta algo la entubación, de2ando una porción de sondeo en el fondo sin entubación lateral. Ensayos de po)o cuando la permeabilidad del terreno es un factor crtico, como ocurre en grandes excaaciones ba2o el niel freático, el m0todo más "able es la e2ecución de ensayos de bombeo en po)o, en r0gimen transitorio o permanente. Se trata de ensayos costosos, pues implican la excaación del po)o de bombeo, y de los sondeos para alo2amiento de los pie)ómetros que permitan medir la eolución de la super"cie libre del agua a distintas distancias del po)o.
DATOS GEOLOGICOS 3 partir de una sección en que se proyecta la geologa de super"cie, más información de sonda2es y ensayos de laboratorio, se asigna una clasi"cación de maci)o rocoso o calidad de roca a los distintos sectores a lo largo del túnel !o porcenta2es dentro de cada uno&.
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Luego se suman en @m los sectores de igual calidad, determinando A de calidades de roca. Bsualmente se usa el ndice C o la clasi"cación 4S:D de resistencias estimadas de roca !:+ a :6&
!"g. #$1+ clasi"caciones del tipo de roca& fuente libro de ingeniera geológica Luis Fon)ales alle2o pág. 8G= regunta %. >L3S4(4>3>4H# /E D3>4IJS :J>JSJS SEFK# L3BS>5E: !1MN6& La clasi"cación geomecánica de Laubscher es una modi"cación de la de ienia
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P :.C./. :oc@ Cuality /esignation P 4.:.S. :esistencia de la roca intacta P 4ndice del espaciado de las 2untas P Estado de las 2untas P (lu2o de agua Se reali)an una serie de a2ustes dependiendo de' P La meteori)ación P ;ensiones de campo e inducidas P >ambios tensionales debido a la propia explotación P ;ipo de excaación y orientación respecto a la estructura geológica P Efecto de las oladuras
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Los resultados obtenidos son' el alor del :D:, clase, subclase y descripción del maci)o rocoso y el dise-o del sostenimiento dependiendo del :D:.
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