Regiones naturales

III MÁSTER UNIVERSITARIO EN TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS Área B. Diseño y proyecto de túneles

CAVERNAS. DISEÑO ESTRUCTURAL

ÍNDICE

1) 2) 3) 4)

INTRODUCCIÓN CAVERNAS Y TÚNELES. SIMILITUDES Y DIFERENCIAS EJEMPLO DEL DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA CAVERNA CONCLUSIONES

Ángel Fernández-Aller TYPSA

14 de Marzo de 2008

1)

INTRODUCCIÓN En la clase del viernes 29 de febrero de 2008 deeste Máster “Tipología de cavernas” tuve ocasión de mostrar los usos y tipos de estas construcciones subterráneas. Y se citaron también las características que diferencian a las cavernas de los túneles. En esta clase se hablará de los pasos a seguir en el cálculo estructural de una caverna y se mostrará algún ejemplo.

1. Caverna en construcción para la central hidroeléctrica de Beles (Etiopía)2) CAVERNAS Y TÚNELES. SIMILITUDES Y DIFERENCIAS Tanto las cavernas como los túneles se construyen en el interior del terreno y, por tanto, tienen como factor común el que, para su diseño, es básico determinar la composición, estructura, características y comportamiento del terreno en el que se sitúan. Los reconocimientos geológico-geotécnicos, en consecuencia, son esenciales en ambos tipos deobras, pero quizá con mayor densidad de análisis y detalle en el caso de las cavernas, por sus mayores dimensiones.

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2. Planta geológica y de reconocimientos Es también común a cavernas y túneles la realización de un perfil longitudinal geológico-geotécnico en el que se indique, no solo la litología y estratigrafía del terreno, sino también su estructura ytectónica (en el caso de macizos rocosos), sus características resistentes, sus clasificaciones geomecánicas, etc.

3. Perfil geológico-geotécnico de una caverna de estación Un dato importante que hay que tratar de conseguir siempre, pero que en el caso de las cavernas tiene más trascendencia, es el de la continuidad de las litoclasas de los macizos rocosos. Este dato es difícil de obtener pormediciones directas, pues no es

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frecuente encontrar afloramientos rocosos de suficiente magnitud y calidad como para poder determinar, con cierta garantía, esta característica que, en definitiva y junto con la frecuencia de la fracturación (más fácil de obtener), puede indicar la dimensión de los bloques del macizo que pueden quedar descalzados por laexcavación de la caverna. Hablando de clasificaciones geomecánicas, hay que señalar que es preciso actuar con prudencia en el caso del diseño de las cavernas. De entrada, se puede decir que la clasificación de Bieniawsky (el conocido índice RMR) no está pensada para excavaciones de más de 10 m de diámetro equivalente, dimensión que es superada siempre por una caverna propiamente dicha. Por otra parte,Barton recomienda (cosa que no es muy aplicada) multiplicar por 3 el valor del índice de diaclasado, Jn, que se usa en su fórmula para la obtención del índice Q, en la zona de entronques de galerías en las cavernas. Esto supone dividir por dicho factor el índice y rebajar en, al menos, un grado la categoría del sostenimiento, haciéndolo más pesado. Para la obtención del índice Q de Barton no setiene en cuenta la dimensión de la excavación a realizar.

Fig. 4. Cuadro de sostenimientos en función del índice Q

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Pero para la definición preliminar del sostenimiento, sí se tiene en cuenta esa dimensión y, además, el uso que se va a dar a la excavación, a través del factor ESR.

Fig. 5. Cuadro de definición de ESR La combinación de los dos factores,dimensión y uso, puede dar lugar a que, con el mismo terreno, la categoría del sostenimiento de una caverna sea un grado (o incluso dos) superior a la del túnel que llega a ella.

Fig. 6. Variación del sostenimiento en función de la dimensión de la excavación
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De todas maneras, las clasificaciones geomecánicas son una herramienta muy útil para hacer una primera...