Estudio comparativo entre requerimientos de soporte y fortificación de túneles definidos según métodos empíricos de clasificación geomecánica versus métodos analíticos y numéricos

Abstract

Los métodos empíricos de clasificación geomecánica son ampliamente usados para la estimación de los requerimientos de soporte en túneles, particularmente en condiciones de rocas diaclasadas. En general, las metodologías empíricas se aplican en las primeras etapas del diseño, cuando no se dispone de suficiente información geotécnica-geológica o como una herramienta adicional para apoyar el juicio de ingeniería. El objetivo de esta investigación es asistir a ingenieros en la identificación de los principales parámetros de control asociados a estas clasificaciones y los respectivos indicadores de estabilidad proporcionados por estos métodos en comparación con los factores de seguridad obtenidos con modelos analíticos y numéricos. Esta memoria presenta los resultados de un estudio comparativo de los requerimientos de soporte para la excavación de una sección de túnel tipo herradura de 10mx10m (~90m2), obtenidos con diferentes métodos empíricos, métodos analíticos (estabilidad 3D de cuñas) y numéricos (método de elementos finitos). Los métodos empíricos considerados son RMR, Q y RMi, el método analítico de estabilidad de cuña usado es a través de Unwedge y el software de elementos finitos es Phase2D (Rocscience Inc.). Los escenarios consideran macizos rocosos diaclasados a muy diaclasados, condición seca, esfuerzos bajos a intermedios y mecanismos de falla controlados principalmente por las condiciones estructurales y gravitacionales. Los resultados indican que las metodologías empíricas son más sensibles a parámetros de volumen de bloque que a los de calidad de diaclasas, que el método Q propone menores requerimientos de soporte y que los factores de seguridad obtenidos con Unwedge aumentan drásticamente con el uso de shotcrete. Dado que la sección de túnel no se considera en el diagrama GSI, la definición de diaclasado y muy diaclasado no captura apropiadamente el comportamiento esperado de los modelos de elementos finitos según Phase2D.