ANÁLISIS DE ESTABILIDAD Y RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS PARA RIESGO DE “SQUEEZING GROUND” EN TÚNELES PROFUNDOS

Abstract

En las últimas dos décadas ha habido un aumento sustancial en el número de proyectos de túneles a gran escala en todo el mundo. Dado los costos asociados con el desarrollo de estas estructuras, existe un interés significativo por parte de la industria en optimizar los diseños, tanto de las etapas iniciales de ingeniería (prefactibilidad, factibilidad), como de los diseños definitivos. La siguiente investigación analiza el riesgo de la ocurrencia de grandes deformaciones (squeezing ground) en túneles excavados a gran profundidad en rocas de baja calidad geotécnica y realiza un análisis de técnicas de mitigación para enfrentar este problema. La primera etapa de este trabajo consiste en recopilar información teórica y práctica respecto al modelamiento de las excavaciones subterráneas a grandes profundidades, los parámetros geomecánicos que caracterizan el fenómeno de squeezing ground y los modelos que predicen este comportamiento del terreno complementando con métodos analíticos de cálculo de deformaciones. La segunda etapa consiste en realizar un modelamiento numérico en un software de elementos finitos (PHASE2), para conocer los esfuerzos internos que se producen en los elementos de soporte y el comportamiento del terreno en términos de deformación en equilibrio. En la tercera etapa se desarrollan comparaciones entre los distintos escenarios modelados y el desempeño de las secciones transversales propuestas para cada caso de estudio, según esfuerzos internos, deformaciones y radio plástico de la excavación. Se concluye que la compresión global del macizo rocoso y el estado tensional del terreno son los parámetros que logran identificar el riesgo de squeezing ground. Además, un elemento principal para la representación en 2D de una excavación es el factor de desconfinamiento el cual debe ser utilizado con precaución, ya que se ha demostrado que la elección de este parámetro genera grandes diferencias en los esfuerzos en el sostenimiento y, por lo tanto, mayores requerimientos de soporte. Finalmente, para riesgo de squeezing ground, la sección que presenta mejor desempeño a partir de los 800 metros de cobertura es la sección circular, mientras que, para coberturas menores a 400 metros la distribución de esfuerzos y las deformaciones finales de las secciones analizadas no varían notablemente. Cabe destacar, que la utilización de marcos flexibles es una mejor alternativa en casos extremos de squeezing ground.