Trabajo de Rocas - Phase 2 - RALTH

7/28/2019 Trabajo de Rocas - Phase 2 - RALTH

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Distribucin de Esfuerzos alrededor de una excavacin ( K=0.57)

ARREDONDO PALMA, RALTH Pgina 1

TABLA DE CONTENIDO

II.-Introduccin. pg.3

III.-Metodologa de Estudio. pg.3

IV.-Objetivos y Alcances.pg.4

V.-Adquisicin de Datos. pg.4

VI.-Procesamiento de la Data.pg.7

VII.-Presentacin de la Data pg.8

VIII.-Conclusiones y Recomendaciones..pg.14


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I.-Resumen Ejecutivo

Este trabajo trata de representar la distribucin de los esfuerzos que se dan alrededor de una

excavacin subterrnea para un K = 0.57, estos clculos se realizan para una excavacin

circular.

La manera que tendremos que obtener el estado de tensiones ser a partir de mediciones

realizadas in situ con las diferentes tcnica ya conocidas. Estado de tensiones y resistencia

de los macizos rocosos se presenta, la solucin ms sencillas de todas, y que simplifica

enormemente los clculos es la de resolver este problema analticamente suponiendo medio

elstico e isotrpico, un seccin circular y de deformacin plana.

Mediante la grfica de la variacin de k con la profundidad y de la tensin vertical frente a laprofundidad se tendr los clculos que necesitaremos para realizar nuestros clculos.

Se expresa las ecuaciones finales de las soluciones bidimensionales de la distribucin de

esfuerzos alrededor de una abertura en un cuerpo elstico usando en este caso un sistemas

de coordenadas polares, se observa que los esfuerzos son definidos en tcnicas de tracciones.

Actuando sobre las caras de un elemento ubicado por una radio r y un ngulo polar .Se realizara una grfica manualmente en la cual tendremos en cuenta para un factor K=0.57,

en esta grafica observaremos como actan los esfuerzos alrededor de dicha excavacin

circular. Se presenta la informacin de toda la data obtenida y algunas conclusiones que setuvieron en el todo el proceso de realizacin de este trabajo.


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II.-Introduccin

Al momento de realizar una excavacin, necesitamos conocer el estado de tensiones al que se

encuentran sometido dicho macizo rocoso donde se va realizar la excavacin. Tenemos quetener en cuenta que la realizacin de una excavacin modifica el estado de tensiones, de

manera que genera un desequilibrio en el momento de abrir una excavacin y dicho

desequilibrio puede provocar que dicho macizo rocoso colapse entorno a la excavacin.

Necesitamos, por tanto algn mtodo o tcnica que nos permita determinar a que las

tensiones se encuentra sometido el terreno.

El conocimiento ms o menos exacto del estado tensional nos permitir responder a alguna

incgnitas bsicas como: En qu direccin va tender a romperse la roca?, Cul sera la forma

ideal del hueco del agujero?, De qu efectos tensionales se debe proteger la excavacin que

se va a realizar?

En este trabajo, se realiza las maneras de obtener dicho estado de tensiones para

posteriormente, poder calcular-proyectar un tipo de sostenimiento acordes a las

caractersticas de la litologa que encontremos a lo largo de la traza del tnel.

III.-Metodologa de Estudio


realizadasin situ con las diferentes tcnica ya conocidas. A partir de distintos estudios de

entres los que cabe destacar el aporte realizado por el Dr.Evert Hoek, el reuni informacin

correspondiente a estados de tensiones de diferentes proyectos, e intento hallar una relacin

entre dichos estados y la profundidad a la que se encontraba la excavacin.

Mediante la grfica de la variacin de k con la profundidad y de la tensin vertical frente a la

profundidad se tendr los clculos que necesitaremos para realizar nuestros clculos.

A partir de estas ecuaciones observaremos como actan los esfuerzos alrededor de una

excavacin.

Mediante las ecuaciones finales de las soluciones bidimensionales de la distribucin de

esfuerzos alrededor de una abertura en un cuerpo elstico usando en este caso un sistemas

de coordenadas polares, se observa que los esfuerzos son definidos en tcnicas de tracciones.

Actuando sobre las caras de un elemento ubicado por una radio r y un ngulo polar .Se realizara una grfica manualmente en la cual tendremos en cuenta para un factor K=2.10,


circular.


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IV.-Objetivos y Alcances

Observar cmo se distribuyen los esfuerzos alrededor de una excavacin para unK=0.57

El conocimiento del estado tensional juega un papel importante a la hora de analizarla estabilidad de las excavaciones.

V.-Adquisicin de Datos


realizadasin situ con las diferentes tcnica ya conocidas. A partir de distintos estudios de

entres los que cabe destacar el aporte realizado por el Dr.Evert Hoek, el reuni informacin

correspondiente a estados de tensiones de diferentes proyectos, e intento hallar una relacin

entre dichos estados y la profundidad a la que se encontraba la excavacin. De estos grficos

dados por Hoek lo utilizaremos para encontrar los diferentes datos:

Variacin de K con la profundidad (Hoek&Brown)


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Tensin vertical frente a profundidad

De esta figura se desprende la idea de que existe una cierta correlacin entre la profundidad y

tensin vertical.

Estado de tensiones y resistencia de los macizos rocosos

Se presenta, la solucin ms sencillas de todas, y que simplifica enormemente los clculos es la

de resolver este problema analticamente suponiendo medio elstico e isotrpico, un tnel

profundo, de seccin circular y de deformacin plana.


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Esfuerzos alejados de los lmites de la excavacin

Componentes de los esfuerzos en el punto (r, )

*( ) ( ) +

*( ) ( )

+

*( )

+

Esfuerzos principales en el plano del papel en el punto (r, )

( ) [ ( ) ]

( ) [ ( ) ]

A partir de estas ecuaciones observaremos como actan los esfuerzos alrededor de una

excavacin.

Podemos expresar las ecuaciones finales de las soluciones bidimensionales de la distribucin

de esfuerzos alrededor de una abertura en un cuerpo elstico usando en este caso un

sistemas de coordenadas polares, se observa que los esfuerzos son definidos en tcnicas de

tracciones. Actuando sobre las caras de un elemento ubicado por una radio r y un ngulo polar

.Se realizara una grfica manualmente en la cual tendremos en cuenta para un factor K=0.57,


circular.


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VI.-Procesamiento de la Data

Profundidad = 400 m

= 21.6 Mpa

De la figura, como existe cierta correlacin entre K y la profundidad.

Para un K=2.10 se tendr una profundidad que se encontrara entre:

Como K=170, la profundidad estar entre 71.428 m < Z < 1250 m, la cual tomaremos 500 m

para este caso prctico.

Luego se obtendr segn esta profundidad una correlacin con la tensin vertical este caso as:

Se tiene Z=400 m, la densidad de la roca estar en funcin a un promedio general de las rocas

en este caso es de = 0.027 MN/m3.Tendremos Como , tenemos que = 21.6 Mpa


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VII.-Presentacin de la Data

En primer lugar realizamos la formacin de la seccin ideal circular y colocamos lamalla y lo discretizamos, despus realizamos la asignacin de las propiedades del

material y la excavacin correspondiente.

Luego segn nuestro K asignado se coloca los esfuerzos en el Phase 2 y se hace lainterpretacin de los datos colocados en el programa para luego obtener las grficas

de los esfuerzos.

Se obtiene la disposicin de los esfuerzos como el Sigma 1, Sigma 3, y variosparmetros importantes.

Adems del factor de seguridad, que nos indica si la excavacin necesitara o no desostenimiento tales como los pernos o el shocrete, dependiendo de la intensidad que

ejercen los esfuerzos en la excavacin.

Y una vez elegido el tipo de sostenimiento podemos realizar las labores programadaspara la produccin de la mina.


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VIII.-Conclusiones y Recomendaciones

El conocimiento del estado tensional juega un papel importante a la hora de analizar laestabilidad de las excavaciones.

Se puede apreciar que la soluciones obtenidas es independiente de las constanteselsticas y del tamao de la excavacin, En pocas palabras, es indiferente excavar enuna litologa o en otra y no importa si el dimetro de la cavidad es pequeo o de gran

dimetro.

La figura en donde representamos los datos obtenidos nos da una idea que lastensiones no estn controladas por las caractersticas del material sino por la

geometra del tnel. Este hecho que nos parece irrelevante resulta de gran

importancia y nos servir a la hora de proyectar un sostenimiento.

En la figura de variacin de K con la profundidad, podemos deducir que el grado deincertidumbre que existe a la hora de determinar el coeficiente K (que nos permite

hallar

a partir de

) es notablemente mayor en zona someras (

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