Capitulo 4 Estabilización de Rocas Competentes (Cuñas)

8/17/2019 Capitulo 4 Estabilización de Rocas Competentes (Cuñas)

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ESTABILIZACION DEABERTURAS

SUBTERRANEAS ENROCAS DISCONTINUAS ,COMPETENTES YCINEMATICA DE CUÑAS


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PORQUÉ ES IMPORTANTE ANALIZAR

LA CAIDADE BLOQUES ROCOSOS

CLAVES ENEL MINADO

SUBTERRÁNEO?

•La seguridad i!era e! e" Per#$

%a re&'r(ad' dura!(e "a #"(ia

d)*ada$ *er*a de +,- de

a**ide!(es .a(a"es/

•S'! *i.ras re"e0a!(es$ &'r "' 1ue

"a i!dus(ria i!era de2e dar

res&ues(a i!edia(a a es(e (i&'

de desas(res/


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3ue!(e MEM

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7


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ESTABILIZACI4N

SUBTERRÁNEA SE5UN

LA

CARACTERIZACI4N DE

LA

MASA ROCOSA

ESTABILIZACI4N

EN MACIZOS

ROCOSOS

DISCONT6NUOS

7ANIS8TROPOS9

DICONTINUIDADE

S ANALISIS

CINEM:TICO

7Cu;as9

ESTABILIZACI4N

EN MACIZOS

ROCOSOS

CONT6NUOS

7IS8TROPOS9

7Ma(eria" de


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METODOS

DE

DISEO

METODOS

EMPIRICO

S

3UNDAMENTADAS

EN

LAS

CLASI3ICACIONE

S

5EOMEC:NICAS

METODOS

ANALITICO

S

INTERACCI8N ROCA

>

SOSTENIMIENT

O

7CONVER5ENCI

A9

METODOS

NUMERICO

S

BASADAS EN

LAS

RELACIONES

ES3UERZO >

DE3ORMACI8

N/

Ing. Porfrio PomaRique

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IDENTI3ICACI4N DEL TIPO DE

INESTABILIDAD

(1)Recopilación e interpretación de datos:

(Topográficos, geológicos, fotografías aéreas, testigos, etc.)

(2)Relacionar las características de la masa rocosa y las

características ingenieriles del proyecto:(Orientación y geometría de las aert!ras)

"aci#os rocosos $%&O"'T%T, deido

a la meteori#ación, m!y fract!radas, o

*!e estén sometidos a altos esf!er#os

in sit!. +merita !na clasificación

eomecánica.

"aci#os rocosos &O"'T%T, con

sistemas de discontin!idades ien

definidas, donde la estailidad p!eden

ser controladas por las discontin!idades

$%T+-$$/+/

controlada por

discontin!idades.

(/esli#amientos

y caídas rocas)

$%T+-$$/+/

deido a altos

esf!er#os

in sit!.

7R'*as

e@&"'si0as9

$%T+-$$/+/

deido a la

meteori#ación

o rocas

e0pansias

(&onergencia

s)

$%T+-$$/+/

deido a altas

presione de

de ag!a.

(/renaes)

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METODOLOGIA DE

ANALISIS DEMOVIMIENTO DE

BLOQUES


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Inestabilidad en Túneles p!Cnt!l Est!"#t"!al$ Int!d"##i%n

a la Te!&a de Bl'"es (Apli#a#i%nes


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Inestabilidad p! #nt!l

est!"#t"!al• En túneles y excavaciones a baja !o"#n$i$a$% la "alla&'s co&ún es la ca($a $e blo)#es *c#+as, $el tec-o ylas a!e$es.

• Los blo)#es est'n $eli&ita$os o! est!#ct#!as/eol0/icas.


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Etaas $e An'lisis

• Dete!&ina! o!ientaci0n $e sets !inciales $e$iscontin#i$a$es.

• I$enti"icaci0n $e c#+as otenciales.

• 1'lc#lo $e "acto!es $e se/#!i$a$.

• 1'lc#lo $e soo!te !e)#e!i$o.


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Teoría de Bloques:

Fundamentos• En macizos rocosos donde lainesa!ilidad es" conrolada #or lageneraci$n de !loques delimiados #or

las disconinuidades% es esencial laidenifcaci$n de aquellos !loques cr&icosque #ueden caer% ' a su (ezdesesa!ilizar los !loques (ecinos.


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)arin e al.% 1999

*a eor&a de

!loques iene suma'or a#licaci$nen macizosmoderada a+ueremene+racurados conca&da 'deslizamieno de!loques como

modo de +alla#rinci#al. ,e#uede a#licar en-neles ' aludes.


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Fundamentos: Teoría deBloques (Goodman y Shi,

1985)• En eca(aciones su!err"neas% laesa!ilidad de !loques es un #ro!lemaesencialmene 3/.

• ,eg-n su +orma ' u!icaci$n% los !loques#ueden no mo(erse o mo(erse en solocieras direcciones.

•*a eor&a de !loques idenifca los!loques remo(i!les% ' su modo demo(imieno% !asado en un an"lisisesereogr"fco #ara incor#orar las 3dimensiones.


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Tipos de Bloques• Se/ún s# #bicaci0n !esecto al túnel y s# "o!&a% los

blo)#es /ene!a$os se #e$en clasi"ica! en2I) Bl'"e #la*e #!&ti# +e( bl#-$ 1ae!(a con /!an

!obabili$a$ en a#sencia $e !e"#e!3o.

II) Bl'"e #la*e pten#ial2 4e&ovible e!o con alta !obabili$a$ $e se! s#jeto en s# l#/a! o! la"!icci0n.

III) Bl'"e !e.*ible se/"!2 se/#!o bajocon$iciones /!avitato!ias.

I0) Bl'"e 1a2ilad32 No #e$e &ove!se sin e&#ja!a s#s vecinos.

0) Bl'"e in2init2 Tiene ca!a lib!e e!o o! s#extensi0n no es !e&ovible.

0I) Bl'"e de 2!a#t"!as2 No tiene ca!a lib!e en laexcavaci0n.

• Blo)#es tio I% II y III son !e&ovibles% tio IV% V yVI son no !e&ovibles.


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so de Pro'ecci$n

Esereogr"fca• Es+era de re+erencia en 2emis+erio,u#erior.

• odo el #lano ecuaorial.


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Re#resenaci$n de Planos

• En la red com#lea% los #lanos se #ro'ecancomo c&rculos de cenro ' radio r

)aneo 30 al E

α tan ROC =

α cos5 Rr =


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eorema de ,i• 2i#$esis n !loque #ara ser

remo(i!le de!e ser fnio.

• efne cuando un !loque es fnio' remo(i!le.

• E ,ea un !loque fnio en /delimiado #or las diaclasas 1 ' ' #or su#erfcies de eca(aci$n 3' 4.

• on(enci$n ,i el !loque es"so!re una su#erfcie% elsemies#acio se denomina '!ao la su#erfcie es *% lassu#erfcies se enumeran.

:lernai(amene% en ordencorrelai(o se usa 0 ;so!re< ' 1

1*34= !loque

0100


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eorema de ,i

• ,i odas las su#erfcies se mue(en sin roaci$n

acia el cenro del !loque% si el !loque es fnio seconrae asa un solo #uno.

• El semies#acio defnido #or su#erfcies de +racurase denomina #ir"mide de +racura ; joint pyramid,

JP el semies#acio defnido #or su#erfcies deeca(aci$n se denomina #ir"mide de eca(aci$n;EP<


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Te!e.a de S4i

• Teo!e&a2 Un blo)#e es "inito si y solo si 67 y E7 notienen inte!secci0n.

• 7o! lo tanto% los blo)#es "initos )#e se exon/an enla excavaci0n se!'n !e&ovibles.


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Idenifcaci$n de Pir"mides

• ,ean 3 #lanos de +racuras

con di#?di#dir 30?90%60?45% 0?330.

• En la #ro'ecci$n deemis+erio su#erior% elsemies#acio so!re el #lano es

el inerior del c&rculo quere#resena al #lano en la red.

• ,e generan @P defnidas #or lacon(enci$n 000% 001% 011%010% 100% 101% 110% 111.

ada @P re#resena un i#o de!loque que se #uede +ormar.


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Alicaci0n $el Teo!e&a $e S-i

• L#e/o se est#$ia si las 67 tienen inte!secci0n con las E7. Sea #ntúnel $e !#&bo E82

• 7a!a el tec-o $el túnel *E7 es el inte!io! $el c(!c#lo $e!e"e!encia,% solo 9:9 tiene inte!secci0n vac(a;

• 7a!a la a!e$ s#! *E7 bajo #na l(nea -o!i3ontal E=8,% solo 9::tiene inte!secci0n vac(a ;< !e&ovible


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T!a3as $e blo)#es

• A a!ti! $e #n si&lean'lisis $e los &anteosaa!entes $e ca$a "!act#!a

en la a!e$% se #e$ei$enti"ica! la t!a3a $el

blo)#e !e&ovible% la )#ese co&a!a con las t!a3as$e la a!e$ !eal.


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pli!a!iones• efnir los !loques remo(i!les.

• Enconrar los !loques dem"imo amaAo remo(i!le#ara el -nel.

• Realizar an"lisis de esa!ilidadcon c"lculo de +acores deseguridad.

• alcular +uerzas de so#ore#ara diseAo de re+uerzos.

• Predecir la meor orienaci$n#ara consrucci$n de -neles.

• am!iBn se #uede a#licar #araan"lisis de aludes '+undaciones en roca.


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• Esas disinas a#licaciones como la

idenifcaci$n de cuAas asa el c"lculode los +acores de seguridad ' diseAo deso#ore% es"n im#lemenados enso+Care comercial% #or eem#lo

nCedge.


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Di!liogra+&a eor&a de

Dloques• oodman% R.E.% 1989. Inroducion oRocF )ecanics. a#&ulos 7 ;eor&a 'a#licaci$n en -neles< ' 8 ;a#licaci$n en

aludes


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M)('d'

Es(ere'gra.i*'

7Pries(

Mar="a!d9

M)('d'

Ve*('ria"

75''da!

M)('d's

C'2i!ad'

s

METODOS DE ANALISIS

DE BLOQUES CLAVES

"#istenel

3


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33

PARÁMETROS QUE CONTROLAN

LA ESTABILIDAD DE

BLOQUES

"'s

2"'1ues

•Pare(r's ge')(ri*'s

de r'*'s's/7 9

•Resis(e!*ia a" *'r(e de.'ra*i! de

"as dis*'!(i!uidades 7 9

Es.uer's i! si(u e! "a asa r'*'sa

5e'e(rFa de "as a2er(uras

su2(err!eas


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CARACTERIZACI4N DE

LAS DISCONTINUIDADES

PROPIEDADES

5EOMÉTRICAS

PROPIEDADE

S

MECANICAS

ORIENTACI4N

ESPACIADO

PERSISTENCIA

NUMERO DE 3AMILIAS

RU5OSIDAD

ABERTURA

RELLENO

RESISTENCIA AL CORTE

RI5IDEZ G

DE3ORMABILIDAD

3'ra$ Taa;' de

2"'1ues

τ H C Ta!

5RADO DE ESTABILIDAD

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ESTABILIDADDE LA

EJCAVACI4N

SUBTERRÁNEA

ORIENTACI4N

MEDIA DE

LAS

DISCONTINUI

D/

ORIENTACI4N

MEDIA DE LAS

SUPER3ICIE

DE

EJCAVACI4N

L' de.i!e!

TAMAO

DE LA

ABERTURA

SUBTERRÁNEA

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E5ECTOS SOBRE LAESTABILIDAD DE LA

ORIENTACION DE LASDISCONTINUIDADES

>4ENTE

A LA ORIENTACION DE LASABERTURAS SUBTERRANEAS


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ORIENTACI4N

DES3AVORABLE

7MENOS ESTABLE9

ORIENTACI4N

3AVORABLE 7MAGOR

ESTABILIDAD9

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IN3LUENCIA DE LA ORIENTACI4N DE LAS

DISCONTINUIDADESG LA ORIENTACI4N DE UN

TUNEL EN EL 5RADO DE ESTABILIDAD

SUBTERRANEA

38

T3nel


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(Goodman Gen-hua Shi) 0


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DESPRENDIMIENTO DE

BLOQUES

40

ORIENTACI4NES

DES3AVORABLES


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•Cua!d' e" 0)r(i*e de" (e(raedr'

.'rad' &'r "'s &"a!'s de

dis*'!(i!uidades se "'*a"ia e! e"

sei es&a*i' r'*'s' 7*u;as

*rF(i*as9

Cua!d' e" 0)r(i*e de" (e(raedr' se

"'*a"ia e! e" sei es&a*i' "i2re

7*u;as !' *rF(i*as9

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IDENTI3ICACI4N DE

BLOQUES MOVIBLES


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V)r(i*e

de"

2"'1ue

u2i*ad' e!

"a asa

r'*'sa

V)r(i*e

de"

2"'1ue

u2i*ad'

e! e"

0a*F'

BLOQUES NO

MOVIBLES

BLOQUES

MOVIBLES

IDENTI3ICACI4N DE

BLOQUE MOVIBLES G NO

MOVIBLES

4


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INESTABILIDAD

CONTROLADA POR

DISCONTINUIDADES


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"sta$ilidad en ro!as%ra!turadas

• &os es%uer'os indu!idos a po!apro%undidad, son por lo eneral muy$aas y no se !onsideran mayormenteso$re los me!anismos de %alla*

• "s de!ir en estas !ondi!iones, las!ondi!iones de inesta$ilidad est+nrela!ionadas !on !aídas de $loques o!uas del te!ho o paredes de la a$ertura*

• "n estos !asos la rotura est+ !ontroladapor la presen!ia de dis!ontinuidades, así!omo el tamao y %orma de la a$ertura

• -ara que un $loque o !ua sea!inem+ti!amente inesta$le, de$e estar

%ormada por al menos T."S planos de


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-or tanto:

&a rotura

estru!turalmente!ontrolada y el

!omportamiento!inem+ti!o

Se estudia

mediante las

t/!ni!as

estereor+0!as

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"alua!i2n de la

%orma y olumende las !uasque !aen del

te!ho de laa$ertura

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3aídas

sindesli'amiento

3aídas!ondesli'amiento


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47

3ondi!iones dedesli'amiento de te!ho

• "l+rea

!omprendida

entre los tresrandes!ír!ulos que representan las tres

dis!ontinuidades que %orman la

!ua en la proye!!i2nestereor+0!a, de$en de !aer en el!entro de la red*

• "s de!ir el !entro de la red de$e

estar dentro deltri+nulo es%/ri!o

• 3omo se muestra en la siuiente

0ura


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MECANISMOS DE 3ALLA G METODOS

DE ANALISIS DE BLOQUES

CLAVES

CAIDAS

DE

BLOQUES

DESLIZAMIENT

O DE

BLOQUES

MECANISMO DE

3ALLA DE BLOQUES

CLAVES

Puede! '*urrir

&'r

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COL5ANTE

S

30

NO

COL5ANTES

SEMI ESPACIO

VACKO

CONCEPTO DE SEMI

ESPACIOS EN ABERTURAS

SUBTERRÁNEAS

4"6T4F433476 "


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4"6T4F433476 "B&"S:

F; Bloques poten!ialmenteinesta$le

4; Bloque esta$les 31

-roye!!iones estereor+0!as


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-roye!!iones estereor+0!asin!linadas

o paralelas a la !ara de laa$ertura

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5


53/56

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CON5RUENCI

A

CINEMÁTICA

?

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55/56

Tri+nulos es%/ri!osprodu!idos

-or 5 set de

n? @

(n −

)?

55

n =

6


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Capitulo 4 Estabilización de Rocas Competentes (Cuñas)

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