Diseño de soporte

Diseño de Soportes

Para el diseño de soportes, se tienen ciertos lineamientos para la recomendación del soporte adecuado, dependiendo de cada faena y experiencias, se pueden seguir principalmente 3 métodos para lograr este objetivo.

Métodos de Diseño
Empírico
Analíticos
Numérico
Q de Barton
RMR Laubscher
RMR Bieniawski
Benchmarking
Krish
Ladanyi
Equilibrio Limite
ElementosFinitos
Diferencias Finitas
Elementos de Borde
Elementos Distintos

Lo que respecta al campo de los métodos empíricos, se puede decir que un amplio rango de reglas de diseño de soporte y refuerzo han sido desarrollados en los últimos 50 años. Estas reglas, las cuales son basadas en procedimientos prácticos, generalmente se aplican a excavaciones subterráneas permanentes en lugar de excavacionesmineras temporales como lo es un caserón. Estas son con bases geométricas y no cuentan explícitamente para el campo de tensión inducida cerca de la excavación o de la calidad del macizo rocoso. Por estas razones, se debe utilizar con extrema precaución y solo para hacer estimaciones preliminares que deben ser controladas por posteriores evaluaciones mas completas.
El rango de reglas de diseñoempírico disponibles han sido revisadas por Stiilborg (1994) y por Rachmand et al. (2002) en el contexto de esas aplicaciones al soporte y refuerzo en un nivel de producción de una mina operada por block caving.
Uno de los criterios empíricos de largo aliento mas usados es el propuesto por Lang (1961) para el patrón de pernos en roca durante las excavaciones permanentes durante la construcción de la“Snowy Mountains Hydro-electric Scheme” en Australia. Aunque las reglas de Lang se describen aquí como empericas, las estableció en base a una serie de experiencias de laboratorio tanto de campo como estudios técnicos que han sido revisados por Brown (1999). Lang proporciona el mínimo largo de pernos “L”, como el mas grande de,
(a) El doble del espaciamiento del perno, s;
(b) Tres veces elancho de bloques de roca potencialmente inestables y criticas definidas por el promedio de espaciamiento de discontinuidades, b; o
(c) 0.5 b para espaciamientos de b<6m, 0.25 B para espaciamiento de b = 18-30m

Para excavaciones más grandes que 18 m, la longitud de los pernos laterales deben de ser al menos de un quinto de la altura de la pared. El máximo espaciamiento de los pernos, S,viene dado por lo menos de 0.5 L y 1.5 b. Cuando la soldadura o el acoplamiento de la cadena se utilizan, un perno espaciado a más de 2 metros hace que la adhesión de la malla sea difícil pero no imposible.
La Figura 1, a continuación muestra un layout de un patrón de pernos de anclaje para una excavación en forma de herradura en roca fracturada, en base a las reglas de Lang. Esta figura tambiénilustra las bases sobre el cual las reglas de Lang fueron desarrolladas, a saber el establecimiento de un arco o anillo auto soportante comprimido alrededor de la excavación.
Si una falla o una veta de arcilla cruzan el anillo de compresión con características muy compresivas, es posible que dicha compresión desarrollada ocasione que el refuerzo sea insuficiente.

Figura 1. Layout de distribuciónde pernos, según Lang.

Q de Barton
Esquemas como los propuestos por Barton y Bieniawski, fueron métodos desarrollados de estimación de requerimientos de soporte para excavaciones subterráneas, usando procedimientos prácticos. Barton ha propuesto 38 categorías de soporte en base al índice de calidad de túnel, Q, y la razón de soporte de la excavación, ESR, que varia con el uso de la excavacióny la medida que algunos grados de inestabilidad son aceptables. Estas propuestas han sido discutidas en detalle por Hoek y Brown (1980) que señalan los peligros envueltos en la adaptación a ciegas de sus provisiones, particularmente cuando la naturaleza de la excavación y las propiedades del macizo rocoso difieren de los casos históricos que han sido utilizados para el desarrollo de las...