Diseño del sostenimiento

1 ) Sostenimiento con hormigón

T- espesor del hormigón de revestimientoP- Presión aplicada en Kg/cm2 R- Radio interior del revestimiento en cm: -Resistencia la compresión uniaxial de hormigón en Kg/cm2

a) En el techo o coronación del túnel:

Si el numero de familias o de set de discontinuidades es mayor de tres , la ecuación se expresa de la siguiente forma:

cc

RPt

.

.

cc.

31121

3

2 QJJP rn

310.2 QJ

Pr

b) En las paredes o en los hastiales del túnel:

Para Q>10 se emplea el valor de 5QPara 0,1<Q<10 se emplea el valor de 2,5QPara Q<0,1 se emplea el valor de Q

También se define para el valor de Q, la distancia al frente sin revestir F

F : distancia al frente sin revestir, en metros

2) Pernos:L : longitud de los pernos en metrosB: ancho de la excavación en metros H: altura de la excavación en metrosESR: relación del sostenimiento en la

excavación

66,02QF

paredeslasparaESR

HL

techoelparaESR

BL

__;5,12

__;5,12

En el caso de anclajes en bóveda se usan las siguientes expresiones:

3) Hormigón lanzado: Se considera que el hormigón lanzado se coloca en pequeñas capas de 2 a 5 cm de espesor, y su función es de evitar la meteorización de la roca especialmente en las diaclasas.

paredeslasparaESR

HL

ESR

BL

__;35,0

4,0

• RECOMENDACIONES DE SOSTENIMIENTO

Inicialmente Barton propuso una guía de sostenimiento que presentaba 38 tipos de sostenimiento.

Estimación de las categorías de sostenimiento, basadas en el índice Q de calidad

Nº Sostenimiento

1 Sin sostenimiento

2 Pernos localizados

3 Anclaje sistemático

4 Anclaje sistemático con 40 a 100 mm de hormigon lanzado no reforzado

5 Hormigon lanzado con fibra reforzada, 50 a 90 mm y anclaje

6 Hormigon lanzado con fibra reforzada, 90 a 120 mm y anclaje

7 Hormigon lanzado con fibra reforzada, 120 a 150 mm y anclaje

8 Hormigon lanzado con fibra reforzada, >150 mm con arcos reforzados de hormigon lanzado y anclaje

9 Hormigon armado

Tipos de sostenimiento para el índice Q

• CorrelacionesDe acuerdo con la aplicación de los diferentes tipos de excavaciones, se han propuesto diferentes tipos de correlaciones entre el RMR y el índice Q.

Correlaciones entre el RMR y el índice Q.

Correlaciones Origen Aplicacion

RMR= 13.5 log Q +43 Nueva Zelanda Tuneles

RMR= 9 ln Q + 44 Diverso Tuneles

RMR= 12,5 log Q + 55,2 España Tuneles

RMR= 5 ln Q + 60,8 Sudafrica Tuneles

RMR= 43,83 – 9,19 ln Q España Mineria, roca debil

RMR= 10,5 ln Q + 41,8 España Mineria, roca debil

RMR= 12,11 log Q + 59,81 Canada Mineria, roca resistente

RMR= 8,7 ln Q + 38 Canada Mineria, roca sediemntaria

RMR= 8,7 ln Q +38 Canada Mineria, roca resistente

Ejemplo de calculo: Calcular el indice Q y el tipo de sostenimiento para la siguiente excavacion:Se contruye un acamra de 15 m de ancho para un amina subterranea, excavada en una norita, a 2.100 m bajo la superficie . El macizo rocoso contiene 2 familias de discontinuidades que controlan la estabilidad. Estas discontinuidades son onduladas, rugosas y sin meteorizacion. El RQD tiene un promedio del 90% y en el ensayo de laboratorio dio un promedio de resistencia a la compresion uniaxial de 170 MPa. La direccion de las tensiones principales es vertical y horizontal, y la magnitud de la tension principal horizontal es aproximadamente 1,5 veces mayor que la tension principal vertical. El macizo rocoso esta localmente mojado , pero no hay evidencia de flujos de agua.

Tenemos:RQD= 90Jn= 4Jr= 3Ja= 1Jw= 1

Para la profundidad de 2100 m, la tension vertical in situ sera de aproximadamente de 57 MPa y en el caso de la tension horizontal ( 1,5 veces de la vertical) tendremos aproximadamente 85 Mpa. La resistencia a la compresion de la norita es de 170 Mpa; esto nos de una relacion . El valor de SFR= 100. Calculamos Q.

68,01001

13

490

. QSFRJw

JaJr

JnRQD

Q

21 c

La camara antes mencionada cae en la categoria de minas permanentes abiertas, por lo tanto, le corresponde un valor de ESR= 1,8. Entonces , para la excavcion de 15 m de ancho, la dimension equivalente : De = 15/1,8 = 8,33.Se grafica estos datos , tanto el índice Q, como la DeQ = 0,68De = 8,33

Q

De

• El punto cae dentro de la categoria (6)

Nº Sostenimiento

1 Sin sostenimiento

2 Pernos localizados

3 Anclaje sistemático

4 Anclaje sistemático con 40 a 100 mm de hormigon lanzado no reforzado

5 Hormigon lanzado con fibra reforzada, 50 a 90 mm y anclaje

6 Hormigon lanzado con fibra reforzada, 90 a 120 mm y anclaje

7 Hormigon lanzado con fibra reforzada, 120 a 150 mm y anclaje

8 Hormigon lanzado con fibra reforzada, >150 mm con arcos reforzados de hormigon lanzado y anclaje

9 Hormigon armado