TÚNELS

1. TÚNELS TEMA 10

2. Perfil geològic i geotècnic del Túnel de Martorell

3. En terrenys d’estructura molt complexa pot ser justificat una galeria de reconeixement (Ex. Túnel del Cadí) 2.000 1.800 1.6001.1.400 1.200 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 Hipotèsi geològica del Túnel del Cadí, 1981)

4. Dos aspectes condicionen l’elecció del traçat: Relleu Geometria (cotes, radis d’accés, ...) “El camí més curt no sempre és millor” Reconeixements a fer: cartografia regional 1/25 000 litologia estructura acotació de les característiques mecàniques (possible sosteniment) característiques hidrogeològiques ESTUDIS GEOLÒGICS A LA FASE PRÈVIA PER A TÚNELS

5. Reconeixements a fer: cartografia de detall 1/500 en general 1/1 000 a 1/500 a les embocadures obtenció perfil geològic campanya de sondeigs litologia, assaigs, RQD, hidrogeologia caracterització geomecànica dels materials - tramificació previsió de punts conflictius falles, aigua, bossades de gas, embocadures ... excavabilitat de la roca explosius, tuneladores, excavadores ... temps d’estabilitat de la secció, sosteniment a col·locar efectes a l’entorn (subsidència, afeccions aqüífers ...) FASE DE PROJECTE

7. 1. Condicions estables La roca amb o sense ajut del sosteniment assoleix un estat d’equilibri. En cas d’existir deformacions són a velocitats decreixents i sense danyar el sosteniment. 2. Caiguda gravitatòria de blocs Despreniments a la volta o als laterals. Els blocs cauen lliurement o seguint juntes però sense gaire distorsió o trencada del massís. 3. Condicions de fluència La cavitat convergeix lentament i continua per flux visco-plàstic induït pel nivell de tensions. Tipus de comportament de les roques als túnels

8. 4. Inflament La roca aflorant a l’excavació expandeix per mecanismes físico-químics associats amb la presència d’aigua i determinats minerals (anhidrita, minerals d’argila) 5. Explosió Trencades brusques per la propagació de fractures a través de la roca. Tipus de comportament de les roques als túnels

9. Factor de competència c: resistència compressió simple : densitat recobriment H: gruix recobriment Cf > 10  efecte menyspreable de la pressió de roca Cf: 4-10  cal tenir present la pressió de roca Cf: 2-4  fluència lleugera o moderada Cf < 2  fluència elevada Potencialitat de fluència degut a tensions

10. If: Índex de fracturació (veure Tema “Excabilitat del terreny”) Diagrama per a l’avaluació preliminar de les condicions d’estabilitatal túnel (Franklin i Dusseault, 1991. “Rock engineering applications”).

12. Formacions problemàtiques • sòls • roques fracturades • roques meteoritzades Convé evitar el contacte sistemàtic formació superficial/substrat Terrenys expansius (montmorillonita, anhidrita)

13. aigua Zanback & Arthur, 1986. Bull. Assoc. Eng. Geol. 23: 419-433

14. Classificacions geomecàniques

15. Longitud d’avenç i temps de sosteniment esperat per diverses qualitats de massís rocós (RMR) Classificacions geomecàniques

16. Estratificació(gruix, direcció i cabussament) La caiguda de blocs quan: tracció es desenvolupa al sostre confinament insuficient per a mobilitzar resistència a la cisalla Inestabilitats al sostre quan <20º Anisotropia: costat dèbil (lliscament) i costat resistent Disposició estructural

17. Tracció al sostre <20º Perill amb nivells dèbils, cisallats (imprevisibilitat) Major previsibilitat. Control al front

18. Es talla tota la successió d’estats >70º afavoreix caigudes de blocs Es mantindrà l’estructura: els estrats, zones de debilitat, aqüífers, ... A baixes profunditats les tensions rocoses són massa petites per a tenir influència en caiguda de blocs.

19. Disposició estructural L’orientació òptima és la que dóna un volum de falques més petit

20. Disposició estructural

21. Condicions de caiguda lliure d’una falca del sostre Calen 3 discontinuïtats Disposició estructural

22. Condicions per al lliscament d’una falca del sostre

23. Condicions d’estabilitat Influència de la densitat de fracturació efecte important de la dilatància

24. Tensions verticals: Augmenten en profunditat (component gravitacional degut al pes del recobriment) v = H Per exemple per roques granítiques amb densitat de 2,6 Tn/m3, l’augment de v (en MPa) per augment de profunditat z (en m) és: v = 0,026  Tensions

25. Explicacions: • tensions “fòssils” degut a la denudació • tensions tectòniques • anisotropia del massís rocós

26. Variacions de les pressions en un túnel que travessa un anticlinal

27. Variació de les pressions en un túnel que travessa un sinclinal Font: Jumikis, 1983. Rock Mechanics (2a ed.)

28. Problemes associats: reompliments zones trinxades de baixa resistència aigua tensions elevades (falles inverses) famílies de fractures associades canvi litològic Zones de falla

29. falla inversa De vegades: Falles antigues estan recristal·litzades (elevada resistència, no permeables)  no són problemàtiques

30. Tensions horitzontals elevades prop de falles, valls fortament excavades. zona muntanyosa zona plana profunditat

31. 1) Extracció de testimonis 2) Velocitat de perforació 3) Augment de la fracturació (índex de fracturació) 4) Gran variabilitat de les propietats resistents , per ex. assaig de càrrega puntual (desviació estàndard) 5) Augment de les filtracions d’aigua 6) Augment velocitat ones P (zona tensionada) 7) Presència de venes de quars Predicció de zones de falla

32. Control geològic del front d’excavació: velocitat de perforació

33. Control geològic del front d’excavació: velocitat de perforació

34. Molt problemàtica quan: associada a fractures entrada il·limitada (connexió mar, llac, ...) Aigua al massís

35. Túnels de muntanya: l’aqüífer pot descarregar amb P i Tº altes. Q disminueix amb el temps (sovint millor drenar que no impermeabilitzar) Impacte ambiental (esgotament aqüífers, freatòfites, ...) Aigua termal associada a falles (Tº 45º - 65ºC)

36. zona de falla Aigua al massís Paigua:  h

37. formacions superficials (Compte amb les fondalades) antigues esllavissades terreny decomprimit – meteorització (distribució anisòtropa de tensions) aigua al contacte formació superficial - substrat Embocadures