Cálculo del sostenimiento de túneles por métodos empíricos

Sostenimiento túneles por métodos empíricos

El cálculo del sostenimiento de un túnel o excavación subterránea puede realizarse por medio de varios procedimientos como son los métodos observacionales, empíricos, analíticos o numéricos.

Hoy, tras las publicaciones de las clasificaciones geomecánicas RMR y Q de Barton, las cuales puedes consultar en los anteriores enlaces, vamos a hablar de los sostenimientos de túneles utilizando estas clasificaciones geomecánicas. Es decir, usando métodos empíricos.

Estos métodos son muy útiles puesto que proporcionan una primera aproximación al tipo de sostenimiento necesario y sus requerimientos, así como estimar los costes del sostenimiento en las fases previas al proyecto constructivo. No obstante, no pueden considerarse un método de cálculo.

Para poder aplicar los métodos empíricos en el diseño de los sostenimientos es muy importante analizar la idoneidad de la clasificación geomecánica a utilizar en función de la geología, esfuerzos tensoderformacionales del macizo rocoso y el proceso constructivo del túnel.

Igualmente, los sostenimientos recomendados por las clasificaciones geomecánicas consideran valores medios para todo el tramo por lo que no tienen en cuenta condicionantes extremos como por ejemplo rocas especiales o puntos singulares.

Los métodos empíricos descritos a continuación son:

• Sostenimientos según el Índice Q
• Sostenimientos según el Índice RMR

Estimación de sostenimientos a partir del Índice Q de Barton

La estimación de los sostenimientos se realiza a partir de los siguientes parámetros:

• Diámetro equivalente del túnel= anchura, diámetro o altura (m) / ESR
• ESR (Excavation support ratio); Factor que depende del tipo de excavación según el siguiente cuadro:

Valores de ESR. Handbook Using the Q-system, 2015.

Por tanto, a partir de los parámetros anteriores y siguiendo el gráfico mostrado a continuación puede calcularse de forma empírica los sostenimientos de un túnel.

Recomendaciones de sostenimientos basados en el índice Q y ESR. Handbook Using the Q-system, 2015.

El gráfico permite determinar la separación y longitud de bulones, necesidad y espesor del hormigón proyectado o la necesidad de uso de arcos armados reforzados con hormigón.

Estimación de sostenimientos a partir del Índice RMR

De forma análoga al índice Q, el índice RMR permite determinar los avances, longitud y separación de bulones, uso y espesor de gunita así como la utilización de cerchas según el siguiente gráfico:

Sostenimientos a partir del Índice RMR. Bieniawski, 1989.