Estimación del coeficiente de empuje en reposo K0 de las gravas del Mapocho mediante retroanálisis del modelo numérico utilizado en el diseño de los túneles interestación de la línea 3 del Metro de Santiago

Abstract

Conocer con antelación el comportamiento del suelo ante la construcción de obras subterráneas es un aspecto clave, especialmente para túneles urbanos, cuya excavación genera deformaciones en el entorno que puede afectar las construcciones ubicadas en superficie. Luego, contar con estimaciones adecuadas de los parámetros del suelo permite no sólo realizar un diseño óptimo económico, sino que también ayuda a tener un mayor control sobre la seguridad de la obra y su área de influencia. Bajo esta premisa, el objetivo de este trabajo de título es realizar una calibración del modelo numérico de diferencias finitas FLAC3D utilizado para el diseño de los túneles interestación de la Línea 3 del Metro de Santiago, cuyo fin último es estimar un valor ajustado para el coeficiente de empuje en reposo K_0 de las Gravas del Mapocho donde se insertan estos túneles. Para realizar esto se recopilan los datos de monitoreo in situ de asentamientos superficiales medidos durante la etapa de construcción del proyecto, los cuales permiten construir curvas de asentamiento transversal al eje, que se discretizan según la profundidad de la sección de túnel correspondiente, obteniéndose un asentamiento superficial máximo promedio de 2,5 [mm]. Para una relación profundidad-diámetro equivalente del túnel H/Deq~2,3 la diferencia entre las curvas de asentamiento del modelo numérico y las de monitoreo in situ dan cuenta de una diferencia de 2,5 [mm] promedio en los asentamientos máximos, con lo que se tiene que el modelo sobreestima los asentamientos producto de la excavación de estos túneles. De esta manera, se realizan variaciones en el modelo sobre el módulo de deformación, el coeficiente de empuje en reposo y la cohesión del suelo, de modo de obtener una curva ajustada que represente de mejor manera el comportamiento manifestado en terreno. Los resultados del retroanálisis indican que el coeficiente de empuje en reposo es el que genera los mayores cambios en los asentamientos obtenidos de la modelación. En específico, las configuraciones que entregan asentamientos máximos cercanos a las mediciones contienen una variación del K_0 considerado inicialmente de 0,8, a un valor cercano a la unidad. Finalmente, se realiza una validación de este resultado a partir de la elaboración de otros 6 modelos considerando la totalidad del rango de profundidad de túnel obtenido de las mediciones (H/Deq~2,3 a 3,0), encontrándose que la mayoría de estos presenta un ajuste similar de las curvas de asentamiento a lo obtenido del modelo considerado inicialmente.