SOSTENIMIENTO ACTIVO-DIAPOSITIVA

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION “ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL”

INTRODUCCION El sostenimiento de roca generalmente combina los efectos de refuerzo con elementos tales como pernos de roca y soportes con la aplicación de hormigón proyectado, malla metálica y cimbras de acero, los cuales soportan cargas de bloques rocosos aislados por discontinuidades estructurales o zonas de roca suelta. La primera clasificación del terreno orientado para la construcción de un túnel fue dado por Terzagui en el año de 1946, cuyos datos provenían de túneles sostenidos fundamentalmente de cerchas metálicas. Sin embargo a partir de 1950 para adelante fue generalizándose la utilización del bulonado y el hormigón y el Hormigón Ho rmigón proyectado en la construcción de túneles para usos civiles. Actualmente podemos clasificar mediante el sistema RMR (Bieniauzki) y la Q de Barton, con las cuales podemos obtener valores más precisos y objetivos, ya que en esta clasificación se trata de combinar atributos del macizo rocoso de tipo geológico, geométrico y tensional en un numero único relacionado con la calidad global de la roca, este número calculado permite definir un tipo de sostenimiento del túnel en base a la experiencia recogida de casos reales.

INTRODUCCION El sostenimiento de roca generalmente combina los efectos de refuerzo con elementos tales como pernos de roca y soportes con la aplicación de hormigón proyectado, malla metálica y cimbras de acero, los cuales soportan cargas de bloques rocosos aislados por discontinuidades estructurales o zonas de roca suelta. La primera clasificación del terreno orientado para la construcción de un túnel fue dado por Terzagui en el año de 1946, cuyos datos provenían de túneles sostenidos fundamentalmente de cerchas metálicas. Sin embargo a partir de 1950 para adelante fue generalizándose la utilización del bulonado y el hormigón y el Hormigón Ho rmigón proyectado en la construcción de túneles para usos civiles. Actualmente podemos clasificar mediante el sistema RMR (Bieniauzki) y la Q de Barton, con las cuales podemos obtener valores más precisos y objetivos, ya que en esta clasificación se trata de combinar atributos del macizo rocoso de tipo geológico, geométrico y tensional en un numero único relacionado con la calidad global de la roca, este número calculado permite definir un tipo de sostenimiento del túnel en base a la experiencia recogida de casos reales.

Concreto proyectado El concreto proyectado tiene dos efectos principales sobre la roca. El primero es de sellado de la superficie, cerrando las juntas que se han producido durante la excavación. Así, se evita la decompresión y la alteración de la roca. Por otro lado, el hormigón proyectado forma un anillo que, al adquirir resistencia, trabaja como lámina y resiste las cargas producidas por la deformación de la roca. También es capaz de resistir la carga puntual ejercida por pequeñas cuñas que se apoyan sobre la lámina.

Bulones Los bulones son el segundo de los sistemas de sostenimiento de la roca. Tienen dos efectos sobre la roca, al igual que el hormigón proyectado. El bulonado permite que se cosan las juntas de la roca por medio de las armaduras de acero, impidiendo el deslizamiento de unas rocas sobre otras a favor de las fracturas. Por otra parte, tiene un efecto de confinamiento de la roca, armando la roca. Así, es capaz de absorber las tracciones que aparecen en el terreno y se impide la generación de zonas decomprimidas.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Determinar el tipo de sostenimiento que se va a emplear en el túnel mediante la clasificación moderna empleando el RMR (Bieniauzki) y al Q de Barton. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer el procedimiento de cálculo para la determinación de la clasificación moderna RMR y la Q de Barton. Tener conocimiento acerca de la interacción túnel sostenimiento. Conocer acerca de las curvas características: -elasticidad –elastoplasticidad. Conocer acerca de la curva confinamiento (sostenimiento) -hormigón -cerchas –bulones. Estudiar acerca de los sostenimientos activos y pasivos. Averiguar si existes otros tipos de sostenimientos, fuera de los a mencionados.

TERZAGHI (1946)

FIG. 01 - Ejemplo de entibación de cerchas de acero en túneles. (Montalar Yago, 2009)

FIG. 02 - Estimación de la carga del terreno (distancias en pies)- (Christopher, 2011)

Terzaghi propuso una clasificación para estimar las cargas que podían soportar los arcos metálicos colocados en un túnel (Fig.02).

FIG. 03 – Clasificación de Karl Terzagui (Christopher, 2011)

Terzaghi fue alguien que se basó en la observación para realizar sus estudios, y fue uno de los primeros en realizar una clasificación de las rocas, dicha clasificación se usó para calcular el soporte de las cerchas de sostenimiento de los túneles construidos por procedimientos tradicionales. Refleja la práctica habitual de los años 1930-1970 en Norteamérica.

LAUFFER (1958)

FIG. 04 - 05 –Longitud libre o vano crítico: Diámetro o longitud de galería que se puede mantener estable sin revestimiento(Christopher, 2011)

FIG. 06 –Tiempo de estabilidad o mantenimiento (Stand Up Time) (Montalar Yago, 2009)

DEERE ET AL (1967):

RSR (ROCK STRUCTURE RATIO) 1972: CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA RSR (ROCK STRUCTURE RATIO) (WICKHAM, TIEDEMANN AND SKINNER)

FIG. 11 – Sostenimiento para un túnel de 10 ft de diámetro (Castaño Miranda, 2015)



FIG. 14 – Sostenimiento para un túnel de 24 ft de diámetro

SISTEMAS MODERNOS

1.0 AS EGURA R QUE LOS PARA METROS DE LA C.G. SON CUANTITATIVOS CUANTITATIVOS (EST (ESTA AN MEDIDOS MEDIDOS NO SOLO DESCRITOS) DESCRITOS),, SEAN ADECUA DOS, PROVENGAN DE ENSAYOS NORMAL IZADOS, PERTENECE PERTENECEN N A CA DA REGION ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL GEOLOGICA, SE BA SAN EN SONDEOS, GAL ERIAS DE EXPLORA EXPLORA CION Y CARTOGRAFIA CARTOGRAFIA GEOLOGICA DE SUPERFICIE, SUPERFICIE, ADEMA S EN SISMICA SISMICA DE REFRAC CION QUE PERMITA PERMITA INTERPOLA R ENTRE LOS INEVVITA INEVVITA BL E NUMERO DE SONDEOS. 2.0 2.0 SIGA L OS PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS ESTAB ESTAB LECIDOS PARA PARA CLA SIFICAR SIFICAR L OS MA CIZOS CIZOS ROCOSOS CON EL RMR Y EL Q, Y ADEMA S LOS RANGOS DE VARIACION TIPICOS TIPICOS Y LO S VA VA LOR ES PROMEDIOS. 3.0 UTILIZAR LAS DOS CLASIFICACIONES Y COMPRUEBE LOS VALORES OBTENIDOS CON LA S CORRELACIONES PUBLICADA S ENTRE AMB OS AUTORES. 4.0 ESTIMAR LAS PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO, EN PARTICULAR EL MODULO DEL MA CIZO CIZO (PARA (PARA USO EN MODEL O NUMERICOS)

5.0 ESTIMAR LA S NECESIDADES PREL IMINA RES DE SOSTENIMIENTO A PLICANDO LA S DOS CORRELACIONES

6.0 UTILIZAR LA MODELIZACION NUMERICA, OB TENIENDO FAC TORES DE SEGURIDAD, Y COMPRUEB E QUE SE DISPONE DE SUFICIENTE INFORMACION. USAR POR LO MENOS DOS CRITERIOS DE COMPARA CION Y COTEJA R LOS RESULTAD OS PROPORCIONADOS POR EL CRITERIO DE HOEK-BROWN. 7.0 SI NO SE DISPONE DE INFORM A CION SUFICIENTE, A DMITE QUE EL ME TODO DE DISEÑO INTERACTIVO DE UNA EXPLORA CION GEOLOGICA MA S INTENSIVA Y DE NUEVOS ENSAYOS, POR EJEMPLO MEDIDAS DE ESTADO TENSIONAL SI FUERA NECESARIO. 8.0 TEN EN CUENTA EL PROCESO CONSTRUCTIVO, Y EN EL CA SO DE L OS ESTUDIOS DE VIAB ILIDAD DE LA S TUNELADORA S, ESTIMA L AS VELOCIDADES DE AVANC E USANDO EL QTBM Y EL INDICE DE EXCAVAB ILIDAD DE MA CIZOS ROCOS OS. RME. 9.0 A SEGURATE QUE LA INFORMAC ION DE LA CA RACTERIZACION DEL M.R. ESTE INCLUIDO EN EL INFORME GEOTECNICO PARA ESPECIFICACIONES DEL DISEÑO. 10.0 REAL IZAR LOS LEVANTAMIENTOS DEL RMR Y EL Q A MEDIDA QUE AVANC E LA CONSTRUCCION, PAR A COMPA RAR CON L A S CONDICIONES INDICADA S EN EL DISEÑO.

SISTEMA RMR RMR

MODIFICADO

BIENAWSKI ORIGINAL

DENOMINACIO

DENOMINACIO

CLASE

CLASE N

100

Ia

Excelente

90

Ib

Muy buena

N Muy buena

I

Buena

II

Media

III

Mala

IV

Muy mala

V

Buena a muy 80

IIa buena

70

IIb

Buena a media

60

IIIa

Media a buena

50

IIIb

Media a mala

40

IVa

Mala a media

30

IVb

Mala a muy mala

20

Va

Muy mala

10

Vb

Pésima

PARA LA EXCAVACION Y EL SOSTENIMIENTO DE TUNELES EXCAVADOS EN ROCA

Seccion de Tunel en herradura. Ancho 10m tensión vertical < 25 Mpa.

Las clase Ia (excelente) y Vb (pésima) no aparecen prácticamente nunca

Se trata de túneles y obras subterráneas con ancho de excavación entre 10 y 14 m, que es el más corriente para obras de comunicación. Muchos túneles hidráulicos y de servicios son de ancho menor, por lo que pueden reducirse las necesidades de sostenimiento y simplificarse las de excavación. La mayoría de estos túneles (de más de 10 m de anchura) se excava por voladuras pero en el futuro se utilizarán más las tuneladoras. Puede recomendarse un factor de ajuste complementario para los diversos métodos de excavación: • Excavación con TBM ' RMR = 10 • Excavación mecánica ' RMR = 5 • Excavación por voladuras cuidadosas ' RMR = 0 • Excavación por voladuras deficientes ' RMR = -5 a –10

•En Perú el nivel de tensiones tectónicas suele ser bajo y la mayoría de los

túneles atraviesan sierras cerca de la cumbrera, a profundidades inferiores a 250 m. En estas condiciones predomina la tensión vertical, debida al peso. Pero para tensiones tectónicas horizontales, en situaciones complejas, estas recomendaciones pueden no ser adecuadas.

SISTEMA Q DE BARTON

RANGO DE VARIACION DE PARAMETROS: RQD = Entre 0 y 100 Jn = Entre 0.5 Y 20 Que nos da dos valores extremos (100/0.5 y 10/20). Jr = Entre 0.5 y 4 Ja = Entre 0.75 y 20 Que nos dos valores extremos (4/0.75 y 0.5/20). Jw = Entre 0.05 y 1 SRF = Entre 0.5 y 20 Que nos da dos valores extremos (1/0.5 y 0.05/20)

ETAPAS PARA CLASIFICACION CON SISTEMA BARTON 1. ESR Se selecciona el grado de la excavacion mediante un indice ESR

2. TIPO DE SOSTENIMIENTO 3. ESPECIFICACION Se elige el tipo de sostenimiento Se especifica el tipo combinando el de sostenimiento indice Q y el detalle segun daimetro o luz libre con tablas de Barton de la excavacion

EL VALOR DE ESR ESTA RELACIONADO AL USO QUE SE LE DARA A LA EXCAVACION Y AL GRADO DE SEGURIDAD QUE ESTA DEMANDE DEL SISTEMA DE SOSTENIMIENTO INSTALADO PARA MANTENER LA ESTABILIDAD DE LA EXCAVACION

CATEGORIA DESCRIPCION DE ESCAVACION ES A Excavaciones mineras temporales B Aberturas mineras permanentes, túneles de agua para hidroeléctricas (excluyendo conductos forzados de alta presión), túneles, galerías y socavones para grandes excavaciones. C Cámaras de almacenamiento, plantas de tratamiento de agua, túneles carreteros y ferrocarrileros menores, cámaras de equilibrio, túneles de acceso. D Casas de máquinas, túneles carreteros y ferrocarriles mayores, refugios de defensa civil, portales y cruces de túnel. E Estaciones nucleoeléctricas subterráneas, estaciones de ferrocarril, instalaciones para deportes y reuniones, fábricas.

ESR

3-5 1.6

1.3

1.0 0.8

INTERACCIÓN TÚNEL – SOSTENIMIENTO. El cálculo del sostenimiento, sea temporario o definitivo, está fuertemente influenciado por los parámetros que vinculan la resistencia con la deformabilidad en el suelo y en el sostenimiento y también la secuencia constructiva seguida en la instalación del mismo. (Flores, 2008)

En condiciones de simetría de carga y geometría regular de la excavación (excavación cilíndrica o esférica) es posible realizar un análisis simplificado de la interacción terreno-sostenimiento.

5.2.1. DETERMINACIÓN DE LA CURVA CARACTERÍSTICA. El método de curvas características, también denominado convergenciaconfinamiento, permite superar algunas de las deficiencias que presenta la aproximación mediante las clasificaciones geo-mecánicas.

Cu r va Car acterí sti ca

Donde: CC: Curva Característica. CF: Curva de Confinamiento.

La curva característica de una excavación se puede definir como la representación gráfica de la relación entre la presión radial aplicada en el perímetro de la excavación y el desplazamiento radial del perímetro al estabilizarse la excavación.

P: Carga U: deformación K : Rigidez Constante.

Fuente: INTERACCIÓN TÚNEL – SOSTENIMIENTO

ELASTICIDAD. A. Túnel Circular En Deformación Plana Túnel Circular En Deformación Plana


DESARROLLO DE LAS ECUACIONES Si K0 = 1, el problema se simplifica, yo que el único componente no nulo es el desplazamiento radial u, que únicamente depende de r: u(r). Se adopta como valor positivo de u el que sigue a la dirección de r. En coordenadas cilíndricas (r,θ, z), la ecuación de equilibrio en dirección r es:

(a)

Las dos tensiones σr , σθ son tensiones principales por lo que τrθ = 0; entonces:

Suponiendo terreno elástico isótropo (constantes; E, υ)

las relaciones tensión-deformación son:

Suponiendo terreno elástico isótropo (constantes; E, υ)

las relaciones tensióndeformación son:

Donde σr σθ y σz son tensiones principales. Teniendo en cuenta que εz = 0 (deformación plana).

(b)

Además: Grafica de Relación de tensiones en función del radio

Dónde: Reemplazando en (a). Y su solución es del tipo: Donde A y B son constantes que se determinan con las condiciones de contorno. Se obtiene, finalmente,

(1)

Fuente: INTERACCIÓN TÚNEL SOSTENIMIENTO

Deformaciones y Desplazamientos DESARROLLO DE LAS ECUACIONES Las deformaciones están inducidas por los cambios experimentados por las tensiones:

Curva característica del túnel en régimen elástico

Entonces, a partir de (b). Comprobamos que la deformación volumétrica es nula en cualquier punto: En la pared del túnel (r = r i) Donde: Es el módulo de deformación de corte. Proporciona la curva característica del túnel en régimen elástico, como relación entre pi y el movimiento u , normalizado con relación al


B. Excavación Esférica: Esquema para el problema elástico con cavidad esférica

En el campo de tensional uniforme de intensidad p0, tiene simetría puntual. Los únicos desplazamientos no nulos (u) se dirigen hacia el centro de la esfera. (Salvador Navarro Carrasco) DESARROLLO DE LAS ECUACIONES En un sistema de coordenadas esférico (r, θ, α), σθ = σα y la ecuación de

equilibrio en dirección radial se escribe: Las deformaciones normales son ahora

Sustituyendo en la tercera z por α. En la ecuaciones

(b). Teniendo en cuenta

Las relaciones inversas, es: Donde: Sustituyendo en (c). Que es la ecuación de equilibrio, en términos de desplazamiento radial, para el problema esférico. Y su solución es: Donde A y B son constantes que se determinan con las condiciones de contorno (1). Se obtiene fácilmente la solución siguiente para las tensiones. Se observa que las tensiones disminuyen ahora con el cubo del radio. De nuevo se mantienen por encima de

Deformaciones y Desplazamientos

DESARROLLO DE LAS ECUACIONES

Curva característica del túnel en régimen elástico

Los cambios de tensiones, con relación al estado de referencia (p0) son: En el contorno del túnel, r = r i Fuente: INTERACCIÓN TÚNEL – SOSTENIMIENTO

ELASTOPLASTICIDAD. A. Túnel Circular En Deformación Plana - Criterio de Rotura de MOHR-COULOMB. El descenso paulatino de pi puede provocar la plastificación del contorno del túnel y la formación de una corona plástica de espesor e = r e – r i creciente. En el entorno del túnel distinguimos pues, dos zonas. (Salvador Navarro Carrasco)

DESARROLLO DE LAS ECUACIONES

Zona elástica:(r > re) Esquema para el Problema Elastoplástico

Si Donde σre es la tensión radial en el contacto entre las zonas elásticas y plástica. Se obtiene Procediendo de forma similar, se calculan las deformaciones En la frontera, r = r e

Zona elástica:(r > re)

DESARROLLO DE LAS ECUACIONES Si σ1 y σ3 son las tensiones principales mayor y menor, el criterio de rotura de Mohr-Coulomb se escribe: Donde:

Deformaciones y Desplazamientos

DESARROLLO DE LAS ECUACIONES La deformación final total a lo largo de su historia de cambios de tensiones se puede escribir, para el caso circunferencial Donde  es la (máxima) deformación elástica experimentada antes de alcanzar la envolvente de rotura y  es la deformación plástica total a partir de ese momento. Entonces se cumple que:

5.2.2. DETERMINACIÓN DE LA CURVA DE CONFINAMIENTO O CURVA DE SOSTENIMIENTO. Consideremos un revestimiento continuo elástico de radio  y espesor, e, pequeño comparado con  y sometido a una presión uniforme en el contorno, de intensidad  . La carga T que soporta el anillo se obtiene fácilmente, por equilibrio.

DESARROLLO DE LAS ECUACIONES Carga T que soporta el revestimiento La deformación circunferencial del revestimiento será. Donde: Que tiene las dimensiones de un módulo de deformación, reune propiedades del material del revestimiento (su módulo E) y geométricas (e, ) y puede considerarse la rigidez del revestimiento.

Rigidez del revestimiento


Actuación conjunta de distintos tipos de sostenimiento


A. Revestimiento Anular De Hormigón. DESARROLLO DE LAS ECUACIONES Si su espesor es  y el radio interior R, su rigidez es:

Y la carga máxima

; son el módulo, coeficiente de Poisson y resistencia a compresión simple del anillo (habitualmente hormigón).

B. Cerchas Metálicas.

DESARROLLO DE LAS ECUACIONES Teniendo en cuenta la geometría La rigidez, , y la carga máxima   están dadas por:

Dovelas y Juntas

Donde  : módulo elástico del material de los bloques de apoyo; ω: anchura de cada bloque y  : sección de la cercha;  : momento de inercia; S: espaciamiento entre cerchas en dirección longitudinal

Donde X es el canto de las cerchas y σ la resistencia a tracción del acero. La rigidez de un sistema de cerchas depende mucho de las características del material de acuñado (madera todavía en muchos casos o acero en general).

C. Bulones. Los bulones no inyectados, es decir, los anclados entre dos puntos con longitud libre l, son elementos relativamente flexibles. Movimientos locales, por ejemplo asociados a una fisura E, son absorbidos por una deformación uniforme del bulón a lo largo de su longitud libre. Por el contrario, un bulón inyectado en esta misma situación reaccionaría con mucha mayor rigidez, deformándose en una pequeña longitud en el entorno de la fisura. (Salvador Navarro Carrasco)

Cerchas

Bulones

DESARROLLO DE LAS ECUACIONES En un bulón inyectado es fácil calcular la relación entre alargamiento (Δu) y carga T. En efecto.

Si definimos un módulo de rigidez asociado a los bulones como. Se obtiene En la práctica los bulones son más deformables debido a movimientos y reajustes de la zona de anclaje y de la placa de apoyo. Hoek-Brown establece lo siguiente. Y dan valores de Q a partir de ensayos de carga. La carga máxima se suele obtener también en ensayos de carga llevados hasta rotura T

DETERMINACIÓN DE LA DEFORMACIÓN PREVIA A LA INSTALACIÓN DEL SOSTENIMIENTO

UTILIZACIÓN DEL MÉTODO DE CONVERGENCIA-CONFINAMIENTO Están basados en soluciones analíticas cerradas para túneles que tienen sección circular que se presentan en terrenos que pueden modelarse con un comportamiento elástico o elastoplástico. El problema que se presenta para hallar Ud es que necesita la solución del problema tridimensional asociado al frente y por tanto no puede ser resuelto dentro del conjunto de hipótesis simplificadas del método ya explicado.

UTILIZACIÓN DEL MÉTODO DE CONVERGENCIA-CONFINAMIENTO En régimen elástico y túnel cilíndrico en deformación plana, Ui (∞) se determina mediante:

Puesto que en el túnel es no revestido., el frente se deforma radialmente un 27% del valor correspondiente al caso bidimensional: .

UTILIZACIÓN DEL MÉTODO DE CONVERGENCIA-CONFINAMIENTO Se puede mantener la aproximación anterior y en concreto la forma de la presión a(x) introduciendo un factor de .corrección ζ:

Esta expresión se usaría de nuevo para buscar Ud .

.

.

UTILIZACIÓN DEL MÉTODO DE CONVERGENCIA-CONFINAMIENTO La presencia del revestimiento con su rigidez asociada controla los valores de u(x) que se calculan para túnel no revestido. . Este dependerá, de las propiedades del macizo rocoso y de la rigidez del revestimiento. Si la curva característica es la elástica correspondiente a túnel circular se obtiene:. Si se trata del esférico se tiene:

SISTEMA DE SOSTENIMIENTO BARRAS HELICOIDALES

CABLES

ACTIVOS

SWELLEX

PERNOS DE ANCLAJE

PERNOS CON RESINA O CEMENTADA

SPLITS SET

BARRAS HELICOIDALES •

DESCRIPCION

• • •

diámetro de 22mm longitudes 5-12 pies capacidad de anclaje 18Tn.

• • • • •

CARACTERISTICAS Laminadas en caliente con formas helicoidal USOS - su uso es limitado a rocas moderadamente duras que no contengan agua. - diseñada para ser usada exclusivamente como perno de anclaje

•

PROCEDIMIENTO

Si se utiliza el cemento como protección despues de perforar se introduce l avarilla dentro del taladro, después colocar la pasta de cemento usando un tubo hueco de pvc que se introduce asegurando la varilla

•

La pasta se introduce con el uso de una bomba y se va retirando el tubo de pvc conforme se va introduciendo y al terminar colocar la placa y luego dejar tensionada mínimo 48 horas despues del colocar el perno, ahora si se va a utilizar aditivos el tiempo varia de acuerdo a su diseño de mezcla.

•

Si se utiliza cartuchos de cemento que consiste en cemento con aditivos especiales se debe limpiar el taladro, luego se introducen los cartuchos previamente mojados con agua hasta llenar el taladro. Despues se introduce la barra hasta unos 50 cm, doblandola ligeramente. Y al terminar se coloca la placa sin tensionar la barra.

PERNOS DE ANCLAJE DESCRIPCION - diámetro de 16mm - longitudes 3-4 m - capacidad de anclaje 5 Tn y 12.5 Tn.

CARACTERISTICAS - Sus extremos opuestos son de cabeza forjada

FUNCION Y USO - Su función es unir los estratos alrededor de la sección excavada - su uso en rocas sedimentarias duras o duras

PROCEDIMIENTO

• Si se Marcar los lugar donde se colocara cada perno de anclaje • Se perforan con los taladros, se colocan las varillas en los taladros se ajustan los anclajes y las placas mecánicamente • A medida que gira la tuerca se asegura en anclaje y la tuerca comienza a mover al perno y presiona la roca tensionando la varilla , esta tensión hará que la placa del perno presione contra las piezas de roca en la superficie de excavación.

VENTAJAS • Bajo costo • si se agrega relleno puede funcionar de manera permanente. • En rocas duras puede el perno puede soportar cargas altas

DESVENTAJAS • Pierde capacidad cuando la roca se fractura alrededor de la zona de expansión

RNOS CON RESINA O CEMENTADA DESCRIPCION - diámetro de 20mm - longitudes 5-12 pies - capacidad de anclaje 12Tn.

CARACTERISTICAS Con un extremo biselado y es confinado dentro del taladro

FUNCION Y USO -

Su funcion es de proteccion contra la corrosion. Se usa en pernos sometdios a presione altas

PROCEDIMIENTO • Se perforan con los taladros, una vez perforado y limpiado el taladro se introducen en primer lugar los cartuchos de resina de fraguado rapido hasta el fondo y luego los cartuchos de resina de fraguado lento. La cantidad de cartuchos estara determinada por el diametro y longitud del taladro de la varilla y de los cartuchos de resina. • Luego rotar la varilla con la perforadora durante 10 a 15 segundos. Tener cuidado con la mezcla de la resina con el catalizador pues de esto depende la buena adherencia de la varilla con la roca • Finalmente colocar la placa y se tensionara la varilla de acuerdo al proceso del fraguado.

VENTAJAS • Fraguado Rápido después de haber sido instalado • Si una resina es de rápido fraguado el perno puede ser permanentemente presionado • En instalaciones permanentes el perno puede tener alta resistencia a la corrosión

DESVENTAJAS • Su costo es más alto que del cemento • Dificultad con los cartuchos de resina en ambientes subterráneos que pueden afectar su uso • En determinados casos su manipulación representa un riesgo.

INSTALACION DE PERNOS CON RESINA

SPLIT SET DESCRIPCION - diámetro de 35 a 46 mm - longitudes 5-12 pies - capacidad de anclaje 1.5Tn por pie de longitud del perno.

CARACTERISTICAS Trabajan por fricción que es la resistencia al deslizamiento.

FUNCION Y USO - Su función es retener el terreno y contener rocas caídas en excavaciones. - En terrenos de calidad regular a mala

PROCEDIMIENTO • Marcar los lugar donde se colocara los Split Set • Perforar los taladros viendo que sean un poco mas largos que los pernos luego se hace pasar la placa a través del tubo ranurado y se coloca al extremo del tubo en la entrada del taladro. • A continuación se saca el barreno de la perforadora y se coloca el adaptador acoplándose este al otro extremo del tubo finalmente se realiza el empuje del tubo hasta juntar con la roca.

VENTAJAS • Sostenimiento confiable, efectivo e inmediato y de fácil instalación • Diseño simple • Es efectivo en trabajo de diferentes ángulos • Concentración de mínimos esfuerzos

DESVENTAJAS • Se requiere protección contra la corrosión si se usa en instalaciones permanentes • Son relativamente costosos. • Son instalados usando jumbos, stoper u otro tipo de perforadora

SWELLEX DESCRIPCION - diámetro 41 mm - longitudes 0.6 a 12 m a mas porque las piezas pueden ser conectadas

CARACTERISTICAS Trabajan por fricción sumada al mecanismo de expansión del perno al interior del barreno

FUNCION Y USO - Su función es retener el terreno y contener rocas caídas en excavaciones. - Su uso en rocas duras a suaves y terrenos muy fracturados

PROCEDIMIENTO • Marcar los lugar donde se colocara los swellex. • Perforar los taladros , se introduce el tubo en la boquilla del brazo de instalacion por el casquillo de inflado, luego se introduce el tubo en el taladro. • Activar la bomba y después inflar el tubo por unos segundos, cuando la presion del agua llega a 30 mpa, la bomba se para automaticamente quedando el swellex expandido en toda su longitud dentro del taladro. Debido a este proceso de inflado la longitud del perno se reduce por contraccion lo cual produce empuje de la placa de reparto contra la roca

VENTAJAS • La instalación causa contracciones a lo largo del perno, esto tensiona la plancha contra la superficie de la roca efectivamente. • Sostenimiento confiable, efectivo e inmediato y de fácil instalación • Diseño simple • Puede ser usado en variedad de condiciones de terreno • Buena respuesta a los efectos cortantes de la roca

DESVENTAJAS • Relativamente caro que los Split set • Se requiere una bomba para su instalación • Necesita protección contra la corrosión si se usa en instalaciones permanentes

CONTROL DE INSTALACION DE PERNOS • Observar las condiciones de seguridad, que el área presente buen desatado de rocas sueltas • Verificar si la caída de fragmentos rocosos es continua se debe asegurar el techo con malla sujeta con puntales o gatas • Perforar los taladros con el diámetro, longitud orientación y distribución adecuados limpiando los mismos antes de colocar los pernos

CONTROL DE INSTALACION DE PERNOS

• No dejar un taladro perforado sin haber colocado de inmediato el perno • Los pernos deben ser colocados perpendicularmente a la superficie del contorno de la excavación • No instalar los pernos alineados en forma paralela a las discontinuidades

CABLES DESCRIPCION - diámetro de 7alamb 5/8” - longitudes 5 a 30 m - capacidad de anclaje 25 tn.

CARACTERISTICAS Tienen flexibilidad

FUNCION Y USO -

Su función controlar los bloques inestables Se usan en grandes bloques rocosos sueltos y duras moderadamente fracturadas o fracturadas

PROCEDIMIENTO • Se perfora el taladro con un diámetro de 48mm en cables simple y 64 en cable doble • Después de perforar los taladros antes de introducir el cable se deberá limpiar el taladro. En este caso mencionaremos el método del tubo de inyección mas usado • El método de tubo de inyección consiste en taladros ascendentes y descendientes con cables, se extiende hasta el fondo del taladro un tubo de inyección de pasta de cemento de ¾” de diámetro o mas. • Después el cable y el tubo son sujetados dentro del taladro por una cuña de madera dentro del collar del taladro, la relacion de agua cemento de 0.3 a 0.35 si el taladro es ascendente y 0.3 0.45 si el taladro es descedente es inyectada hasta el fondo del taladro. • finalmente realizar el bombeo continuamente hasta observar una pasta espesa en el collar.

VENTAJAS • Costo reducido • Es durable y alta capacidad de corrosión • Una vez anclados pueden tensarse por medio de herramientas especiales. • Son instalados en áreas estrechas • Proporcionan alta capacidad portante en condiciones de roca dura

DESVENTAJAS • El uso de cemento requiere de varios días de fraguado, entes que el cable pueda tomar carga • Una pretensión de cable solo puede ser posible con una instalación. • Requiere varios días de tiempo de curado para que trabajen los cables

EJEMPLO

SOSTENIMIENTO TUUUU.XLSX

SOSTENIMIENTO

PASIVO

MALLAS

CINTAS METALICAS

SHOTCRETE

CUADROS DE MADÉRA

CIMBRAS

• Son elementos o sistemas

de soporte que no aplican ninguna carga externa al momento de la instalación y solo trabajan cuando el macizo rocoso experimenta alguna deformación o cuando son solicitados estáticamente.

Sostenimiento Pasivo

para prevenir la caída de rocas ubicadas entre los pernos de roca

GENERALIDADES

se caracterizan por tener medidas y pesos conocidos,tiene uniones más sólidas y terminaciones de alta calidad.

retener los trozos de roca caída desde la superficie

refuerzo del shotcrete

s a l l a m

CARACTERISTICAS

Es alta capacidad

flexibilidad y de absorber importantes cantidades de energía

TIPOS

eslabonada electrosoldada.

PROCEDIMIENTO

VER PROCEDIMIENTO

Señalar el area donde se va colocar la malla.

• 1

Anclar definitivamente con pernos de roca

• 2 Asegurar la malla utilizando la misma platina del perno

• 3 Los empalmes verticales en estos casos deben reforzarse con varillas de fierro corrugado de 3/8” y 0.7

m de longitud.

Los traslapes entre mallas serán como mínimo 20 cm y deben estar asegurados con pernos de anclaje, con un amarre inicial de alambre #8

SHOCRE TE

HISTORIA MATERIALES COMPONENTES SISTEMA DE PROYECCION PROCEDIMIENTO

CIMBRAS METALICAS

En condiciones de masa rocosa intensamente fracturada y/o muy débil, que le confieren calidad mala a muy mala, sometida a condiciones de altos esfuerzos. Las cimbras son construidas con perfiles de acero Hay dos tipos de cimbras, las denominadas “rígidas” y las “deslizantes o fluyentes”

GENERALIDADES

PROCEDIMIENTO Se debe proceder a asegurar el techo

Todas las cimbras deben estar correctamente apoyadas y sujetas al piso mediante dados de concreto

El bloqueo de la cimbra contra las paredes rocosas es esencial

siguientes cimbras a colocar se asegurarán con los tirantes y se protegerán en forma sistemática con el encostillado

Es muy importante que la instalación sea cimbra por cimbra y no varias cimbras

5.3.OTRAS FORMAS DE SOSTENIMIENTO 5.3.1. refuerzos de pilares En pilares importantes asociados a excavaciones permanentes, cuando estos son inestables, se suelen utilizar, pernos pasantes, cables enrolladlos al pilar, siendo esta ultima conocida

como el enzunchado de pilares, de tal manera que se llega a estabilizar el pilar inestable . Los cables que se utilizan son los mismos cables de refuerzos para el sostenimiento de excavaciones subterráneas.

5.3.2. Uso de concreto armado La estructura de concreto armado, pueden ser utilizadas para realizar revestimientos de concreto de excavaciones permanentes importantes como: estaciones de piques, galerías de nivel, echaderos de mineral principales, etc. O asociadas a las labores de preparación de métodos de minado por hundimientos.

5.3.3. consolidación de terreno Las técnicas de consolidación de terrenos de muy mala calidad mediante inyecciones de lehada de cemento o productos químicos. Son muy raramente utilizadas en el minado subterraneo, sin embargo, en algunos casos puede ser necesario, particularmente asociadas a la construcción de excavaciones permanentes importantes

5.3.4. Pilotes de fierro corrugado En reacion al sostenimiento de cimbras, una alternativa de los marchavantes es la utiliacion de pilotes de fierro corrugado cementados o no cementados, colocados como pre soporte, para mejorar la calidad del techo, especialmente si el techo esta levantado o es muy inestable.

5.3.5. Cerchas reticulares Son estructuras de fierro corrugado que son utilizadas a manera e cimbras ligeras en las labores de avance, en condiciones de roca de mala calidad, generalmente en combinación con el shocrete.

5.3.6. Enlazado con cables y voladuras de relajamiento En labores de avance ubicadas en ambientes muy altos esfuerzos, propensas a ocurrencias de reventazones o estallido de rocas, en adicción a los pernos y malla se suele utilizar cables enlazados. Asi mismo, en ambientes de altos esfuerzos, la técnica de voladuras de r elajamiento es una alternativa de control de la estabilidad. Esta consiste en perforar y cargar taladros largos en el frente de avance, conjuntamente con los taladros de producción

CATILLA DE GEOMECANICA

SOSTENIMIENTO ACTIVO-DIAPOSITIVA

Recommend Documents