TEMA 8: Inestabilidad estructural. Tema 8: Inestabilidad estructural 1
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- Víctor Ortiz Vera
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1 TEMA 8: Inestabilidad estructural Tema 8: Inestabilidad estructural 1
2 Fuentes de inestabilidad I Estructura geológica adversa en rocas duras. Varias familias de discontinuidad con fuertes buzamientos (estudio específico INESTABILIDAD asociada A DISCONTINUIDADES) SOLUCIONES CAMBIO posición u orientación + soporte intensivo Bulones, anclajes, dovelas Altas tensiones asociadas a rocas duras. Grandes excavaciones o muy profundas. Condiciones de tensión atípicas (alta montaña, roca blanda) CAMBIO en FOR- MA de excavación y posición SOPORTE (análisis TENSIONAL. Tensiones in situ. Medida resistencia ROCA) Tema 8: Inestabilidad estructural 2
3 Fuentes de inestabilidad II SOLUCIONES Alteración roca y/o hinchamiento (en roca pobre y en vetas aisladas) (ensayos ALTERACIÓN e HINCHAMIENTO) Proteger a roca de cambios de humedad Excesiva presión de agua o flujo en cualquier tipo de roca (piezometría) Desviar flujo mediante inyecciones. Drenaje para reducir presión Tema 8: Inestabilidad estructural 3
4 Proyección estereográfica I Usar SISTEMÁTICAMENTE UN MISMO TIPO de proyección Igual área (Schmidt) Mejor para representar densidades de polos Igual ángulo (Wulff) Mejor para construcciones gráficas Usar: PROYECCIÓN POLAR Para representar polos PROYECCIÓN MERIDIANA Para representar PLANOS + análisis simplificado de estabilidad Poca diferencia! Pasar de una a otra Usar Dirección de buzamiento (0-360º) Buzamiento (0-90º) Sobre todo si se trabaja con ordenador Tema 8: Inestabilidad estructural 4
5 Proyección estereográfica II Trabajar con PLANOS VERDADEROS Ojo a los buzamientos aparentes sobre planos que no contienen las rectas de máxima pendiente! No hacer MAPAS de DENSIDADES si menos de 100 observaciones Si orientaciones poco claras, incrementar notablemente NO MEZCLAR UNIDADES GEOLÓGICAS DISTINTAS REFERENCIAS: D.M. Ragan (1980) Geología estructural. Introducción a las técnicas geométricas. Ed. Omega. F.C. Phillips (1975) La aplicación de la proyección estereográfica en geología estructural. Ed. Blume. Tema 8: Inestabilidad estructural 5
6 Orientación óptima (si 2 familias de juntas) Si > 2 familias Pésima (perpendicular a dirección intersección 2 planos) (Mínimo volúmen de cuñas inestables) Buscar dirección de MÍNIMO VOLUMEN DE CUÑAS CINEMÁTICAMENTE ADMISIBLES Tema 8: Inestabilidad estructural 6
7 Tamaño de túnel Volumen cuña inestable crece aproximadamente con d 2 Tema 8: Inestabilidad estructural 7
8 CUÑAS ADMISIBLES E INADMISIBLES CINEMÁTICAMENTE ADMISIBLE CINEMÁTICAMENTE INADMISIBLE TETRAEDRO PENTAEDRO Tema 8: Inestabilidad estructural 8
9 CINEMÁTICAMENTE ADMISIBLE CINEMÁTICAMENTE INADMISIBLE PRISMOIDE TRIANGULAR PRISMOIDE CUADRANGULAR Tema 8: Inestabilidad estructural 9
10 CINEMÁTICAMENTE ADMISIBLE PRISMA TRIANGULAR (caras paralelas) CONSULTAR: PRISMA CUADRANGULAR (caras paralelas) R.E. Goodman & G.H. Shi (1985) Block theory and its application to rock engineering. Ed. Prentice Hall Tema 8: Inestabilidad estructural 10
11 Tetraedro cinemáticamente inadmisible 1) Vértice dentro del túnel o por debajo del suelo 2) Vértice por debajo de todas las esquinas SI ADMISIBLE Análisis de cuña de deslizamiento (factor de seguridad en función ϕ, c) Tema 8: Inestabilidad estructural 11
12 Pentaedros cinemáticamente admisibles 4 vértices sobre la superficie del túnel (trabajar con los 3 inferiores como en el caso anterior ) Tema 8: Inestabilidad estructural 12
13 Pentaedros cinemáticamente admisibles Anclar fuera de los límites de las cuñas cinemáticamente admisibles Tema 8: Inestabilidad estructural 13
14 Pentaedros cinemáticamente admisibles Tema 8: Inestabilidad estructural 14
15 Mecanismos de rotura Criterio SIMPLE para buena estabilidad cavidades: σ < 1 σ 5 c γ roca = 2.7 T/m 3 σ c (MPa) σ c (kg/cm 2 ) 1/5 σ c Z (m) Granito T/m Caliza Curacita Arenisca Cuando es relativamente masiva y hay pocas discontinuidades Inestabilidades tensionales en profundidad Transición a roturas estructurales en superficie: campos de tensiones moderadas Tema 8: Inestabilidad estructural 15
16 Roturas controladas estructuralmente Tema 8: Inestabilidad estructural 16
17 Roturas controladas estructuralmente Proyección sobre hemisferio inferior Tema 8: Inestabilidad estructural 17
18 Pero también puede caerse con deslizamiento a lo largo de un plano Tema 8: Inestabilidad estructural 18
19 Ubicuidad α y β en proyección. estereográfica Corte por plano XX h: por higrometría V: 1/3 area base x h Tema 8: Inestabilidad estructural 19
20 Planta Tema 8: Inestabilidad estructural 20
21 Tema 8: Inestabilidad estructural 21
22 Tema 8: Inestabilidad estructural 22
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