Excavaciones Subterraneas

Geomecánica Ingeniería Civil de Minas

IMIN 315

Geomecánica Clase 19 Diseño de Excavaciones Subterráneas

Enfoques de Diseño Ingenieril 3 parámetros clave de Clasificación Geomecánica Efecto Efecto de arco (Terza (Terzaghi, ghi, 1946) RQD (Deere (Deere,, 1967) 1967) Q (Bar (Barto ton, n, 1974 1974 – 2002 2002 - 2015) RMR (Bieni (Bieniaws awski, ki, 1973 1973 – 1989) 1989) MRMR (Laubsche (Laubscherr, 1975; 1975; Jacoubeck, Jacoubeck, 2000) RMi (Palm (Palmstr strom, om, 1995) 1995) GSI (Hoek (Hoek et al., al., 1995 – 1998 1998 – 2000 2000 – 2007 2007 - 2013)

 Sistemas

-

 Métodos

de Diseño Analíticos - Soluciones Soluciones de de forma forma cerra cerrada da (elasti (elasticidad cidad,, plasticida plasticidad, d, LEM) LEM) - Métodos Métodos numér numéricos icos (FEM, (FEM, FDM, BEM, DEM, FEM-DEM) FEM-DEM)

Geomecánica - Prof Prof.. Sergio Villalobos

Inestabilidad por Control Estructural

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Inestabilidad por Control Estructural Las cuñas/bloques se forman debido a la intersección de discontinuidades más la excavación la que entrega una potencial cara libre para que puedan deslizar. Ejemplo: Mapeo de discontinuidades en el techo North Mine 175 OB

Formación de cuñas potenciales al deslizamiento North Mine 175 OB


Inestabilidad por Control Estructural En ambientes con bajos niveles de tensión (cerca de superficie), la relajación debido a la deflexión del techo, o cambios en la geometría de la excavación, producen una disminución de tensiones (confinamiento).





194 casos de caídas de rocas entre 1985 a 1996.  12 minas en Sudbury, Ontario, Canadá.  Profundidades entre 150 a 2300 m.  Dip estructuras > 60 °  Inductores falla estructural: Tronadura (42%) Perforación (13%) Carguío (10%)


Inestabilidad por Control Estructural  Geometría

típica de cuñas (teórica) de la base de datos de las minas de Sudbury considerando la intersección de las discontinuidades mayores.  Se asume que las cuñas utilizan la luz completa de la excavación (caso más desfavorable).  Se predicen cuñas típicas de altura en exceso a la luz de la excavación.




Inestabilidad por Control Estructural Principio de soporte de un bloque/cuña

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El refuerzo tensado aumenta la fricción El refuerzo tensado reduce la componente del peso que hace que el bloque deslice Si el refuerzo no es tensionado, movimientos del bloque (dilatancia) pueden ocurrir disminuyendo el ángulo de fricción El refuerzo debe ser rígido (axial). Geomecánica - Prof. Sergio Villalobos

Inestabilidad por Control Estructural Cuña Deslizante

Notar que el largo del refuerzo debe ser mayor al desarrollo de la cuña Geomecánica - Prof. Sergio Villalobos

Inestabilidad por Control Estructural Cuña Deslizante (2D)

- Seleccionar espaciamiento a - N° de cables a lo largo de la luz


Inestabilidad por Control Estructural Cuña Deslizante (3D)



La identificación de bloques potenciales al deslizamiento se realiza mediante la teoría de bloques de Goodman and Shi (1985).  El método es más complejo que el de 2D (definición de cuñas, calculo del peso y factor de seguridad) por lo que un tratamiento rutinario manual es poco común.  El programa Unwedge (Rocsciene) resulta bastante útil para este tipo de problemas. Geomecánica - Prof. Sergio Villalobos

Consultas?


Unwedge 



Es un programa aplicado al análisis y visualización de intersecciones estructurales de discontinuidades en excavaciones subterráneas en roca. Permite crear modelos de manera sencilla para evaluar el desempeño del Factor de Seguridad y los requerimientos de estabilización.


Unwedge Supuestos El programa considera algunos supuestos y limitaciones que se deben tener en cuenta:  Debe ser utilizado en análisis de inestabilidad estructural en roca dura, donde existen discontinuidades persistentes y no se presentan fallas por esfuerzos inducidos.  Las cuñas se definen como figuras tetraédricas, definidas por la intersección de tres discontinuidades.  La superficie de las discontinuidades se asumen como perfectamente planas.  La sección transversal del túnel en constante a lo largo del eje.  Siempre calcula el máximo tamaño de cuñas que se pueden formar alrededor de la excavación.  Permite incluir la opción de Campo de esfuerzos, donde incluye el efecto de los esfuerzos in-situ en el factor de seguridad de las cuñas. Geomecánica - Prof. Sergio Villalobos

Unwedge Datos de Entrada








Unwedge Visualización






Unwedge Análisis


Unwedge Análisis


Unwedge Análisis


Unwedge Análisis


Unwedge Análisis


Unwedge Análisis


Unwedge Análisis


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