curvas caracteristicas

I. INTRODUCCION.

El diseño de sostenimiento en túneles es un proceso laborioso y complejo debido a la dificultad que presenta la caracterización geomecanica del macizo y a la imposibilidad de encontrar unos modelos matemáticos capaces de simular toda su complejidad y la de los mecanismos que rigen su respuesta frente a la realización de una excavación subterránea.
Es por esto que existenalgunos de métodos analíticos que nos permite evaluar la interacción túnel - sostenimiento, los que están basados en el empleo de expresiones obtenidas a partir de la teoría elástica aplicada al terreno. Una de ellas es el Método de Curvas Características, llamada comúnmente por otros autores como Curvas de Convergencia – Sostenimiento, método que será abordada en el presente informe.
Este método seutiliza para hacer un análisis simplificado de la interacción terreno sostenimiento en la excavación de un túnel bajo ciertas condiciones de simetría de carga y geometría regular de la excavación.
Se trata de un método de análisis sencillo que, sin embargo, tiene aspectos fundamentales de comportamiento tanto del terreno como del sostenimiento, en el que se basa bajo ciertas hipótesis entre lascuales destaca:
- Túnel Profundo
- Sección Circular
- Longitud infinita
- Terreno isótropo y homogéneo.
Los puntos que se trataran en el presente informe serán:
- La interacción entre terreno – sostenimiento que tendrá la excavación subterránea.
- Análisis de la curva característica, túnel hueco circular bajo condiciones elástoplástico del terreno.
- Análisis del sostenimiento através de la rigidez y su resistencia.
- Un ejemplo explicativo y aproximado de cómo funcionara un determinado terreno, en función de su presión radial a través del avance del túnel y sus deformaciones radiales que esta provoca.





1. METODO DE CURVAS DE CONVERGENCIA - SOSTENIMIENTO

1.1 INTERACCION TERRENO SOSTENIMIENTO.

Bajo ciertas condiciones de simetría de carga y geometría regularde la excavación (excavación cilíndrica o esférica) es posible efectuar un análisis simplificado de la interacción terreno-sostenimiento que permita el proyecto de este último. Aunque el análisis es relativamente sencillo, se tienen en cuenta parámetros fundamentales del terreno (módulos elásticos, criterios de rotura, deformabilidad post-rotura) y del sostenimiento (rigidez y su última carga). Laidea fundamental del procedimiento se esquematiza en la Fig. 1. Supongamos un túnel profundo de forma que, con buena aproximación, se pueda prescindir en el entorno del túnel del gradiente de tensiones que introduce la gravedad (en la práctica ello supone recubrimientos de al menos 10 veces el diámetro). Se supone también un estado isótropo de tensiones de intensidad p0. Consideremos (en la Fig.1) el avance de la excavación y cuatro secciones significativas. Lejos del frente, en la roca (sección AA’), sobre el futuro contorno teórico del túnel actúa la tensión p0. Esta sección aún no se ha deformado, de manera que el desplazamiento radial, ui de los puntos de la sección teórica del túnel es nulo.

Figura 1: Esquema sección longitudinal avance de un túnel.

En la sección BB’, yaexcavada y próxima al frente, la tensión p0 ha desaparecido y el contorno del túnel ha experimentado un desplazamiento hacia el interior (ui). Debido a la marcada tridimensionalidad del problema no es posible en principio efectuar un análisis bidimensional en sección plana. De hecho, en estas condiciones (2D, deformación plana) una sección circular sin presión interior se deformaría considerablementemás que lo que se observaría en una sección como la BB’ próxima al frente. Sin embargo se podría mantener el análisis bidimensional si se supusiera la existencia de una presión pi ficticia tal que su aplicación conduzca al mismo desplazamiento radial ui que en el caso real tridimensional. En este caso la variación continua desde pi= p0 hasta pi=0 reproduciría el complejo proceso de deformación...