Ingeniería Geológica-Tunel Leon-Asturias

y los grandes proyectos de infraestructura

GEOCONSULTIngenieros Consultores, S.A.

Director General de Geoconsult

Mayo 2003

D. Laureano Cornejo Álvarez

La Ingeniería Geológica

GEOLOGÍA Y GEOTÉCNIA

DE LOS TÚNELES1.- Antecedentes

Plan de Infraestructuras del Transporte 2000 – 2007


DE LOS TÚNELES

1.- Antecedentes2.- Datos básicos del Túnel

Datos del túnel

• Número de Tubos: 2• Longitud: 24,6 Km• Pendiente 16,937 ‰• Sección interior: 61,3 – 55,80 m²• Diámetro interior: 8,50 m (Tuneladora)• Sección de Excavación: 84,90 – 93,1 m²• Diámetro de Excavación: 10,40 m (Tuneladora)• Espesor del Sostenimiento: 0,35 – 0,07m (Tuneladora)• Espesor del Revestimiento: 0,40 – 0,68 m

Esquema General

LEÓN

ASTURIAS

Acceso intermedio de Folledo

Método ConvencionalTBM

Acceso intermedio Pozos de Viadangos

7667 m2741 m

2241 m

1634 m

6213 m4190 m

Secciones tipo de los túneles

R4.65

R5.62

PLANO DERODADURA PLANO DE RODADURA

COTA DE CATENARIA

Sección método convencional Sección tuneladora abierta

Galería de interconexión


DE LOS TÚNELES1.- Antecedentes2.- Datos básicos del Túnel3.- Estudio Geológico y Geotécnico

3.1.- Campaña GeotécnicaRealizadaa) Geología de Campo

Geología de Campo realizada

• Cartografía Geológica de Superficie a Escala 1/5000

• Banda Cartografiada:Longitud: 25 KmAnchura: 2 – 2,50 KmExtensión: 60 km²

• Estaciones Geomecánicas, 56

Cartografía de Campo (Sierra del Rozo)



3.1.- Campaña Geotécnica Realizadaa) Geología de Campob) Prospecciones Geofísicas

Prospecciones Geofísicas de superficie

• Sísmica de Refracción en boquillas (Para detectar espesores de roca alterada)

• Tomografía Eléctrica en el Valle de Casares(Para detectar fallas y estratos de roca no aflorantes)



3.1.- Campaña Geotécnica Realizadaa) Geología de Campob) Prospecciones Geofísicasc) Sondeos Mecánicos con extracción de testigos

Sondeos Mecánicos con Extracción de Testigo• Nº de Sondeos: 39• ML Perforados: 13.918 m• Sondeo más Profundo: 938 m• Método de Perforación : Wire – Line con recuperación de testigo.• Duración de la Campaña: Diciembre 2000 - Julio 2002• Meses Calendario : 19• Meses de Trabajo: 13• Paradas: 6 meses; permisos e inclemencias invernales• Nº de Máquinas de Sondeo: 8 máximo; 3 máquinas/mes trabajando

24 h.• Rendimiento de Perforación : 1070m/mes de trabajo, 24 h/día,732

mes calendario.• Densidad de Sondeos: 1ud/630m de túnel.

Sondeo S-79, de 1000 m de longitud, en el Cueto Negro (Estación de Esquí de Brañillín)

Columna de Registro de sondeo



3.1.- Campaña Geotécnica Realizadaa) Geología de Campob) Prospecciones Geofísicasc) Sondeos Mecánicos con extracción de testigosd) Ensayos in situ

Ensayos “ IN SITU”

• Dilatometrías : 41 Ensayos Dilatométricos

• Diagrafías Sónicas de Onda Completa:

• Testificaciones Sónicas en 6 sondeos con un total de 1365 m. de Sondeo testificado

• Diagrafías Convencionales

• Diagrafias Realizadas : 3181 m

• Hidrofracturación: 5 Ensayos



3.1.- Campaña Geotécnica Realizadaa) Geología de Campob) Prospecciones Geofísicasc) Sondeos Mecánicos con extracción de testigosd) Ensayos in situe) Tensiones Naturales

Tensiones Naturales, Hidrofracturación

1,3530Arroyo Folledo

(Caliza de la Vid)

1620Casares

(Caliza de Valdeteja)

0,66975Cueto Negro

(Estación de Esquí) (Caliza de Láncara)

1,1370Valgrande

(Caliza de Láncara)

1,1190Sierra Negra (El Pando)

(Caliza de Láncara)

Ko = σh/σvRecubrimiento H(m)Situación de Ensayos



3.1.- Campaña Geotécnica Realizadaa) Geología de Campob) Prospecciones Geofísicasc) Sondeos Mecánicos con extracción de testigosd) Ensayos in situe) Tensiones Naturalesf) Ensayos Lugeon

Ensayos Lugeon realizados.- 131



3.1.- Campaña Geotécnica Realizadaa) Geología de Campob) Prospecciones Geofísicasc) Sondeos Mecánicos con extracción de testigosd) Ensayos in situe) Tensiones Naturalesf) Ensayos Lugeong) Ensayos de Laboratorio

Ensayos de Laboratorio

5090Nº TOTAL DE ENSAYOS436Lámina delgada (Petrografía)438Índice Schimazek de abrasividad343Abrasividad cerchar293Compresión triaxial591Coeficiente de Poisson592Módulo de deformación593Resistencia a compresión uniaxial439Resistencia a tracción (Brasileño)

3Corte Directo35Carga Puntual

1327DensidadNº de EnsayosEnsayos Realizados



3.1.- Campaña Geotécnica Realizadaa) Geología de Campob) Prospecciones Geofísicasc) Sondeos Mecánicos con

extracción de testigosd) Ensayos in situe) Tensiones Naturalesf) Ensayos Lugeong) Ensayos de Laboratorio

3.2.- Trabajos de Gabinetea) Caracterización Geotécnica de la Matriz Rocosa

a.1) Formaciones que afectan al túnel

Formaciones que Afectan al Túnel (19)1. Herrería (Areniscas cuarcitas y microconglomerados)2. Láncara (Calizas y dolomías)3. Oville (Areniscas y pizarras)4. Barrios (Cuarcitas)5. Formigoso (Pizarras)6. San Pedro (Areniscas y pizarras)7. La Vid (Calcareo)8. La Vid (Pizarroso)10. Santa Lucia (Calizas)11. Huergas (Pizarras)12. Portilla (Calizas)15. Ermita (Areniscas y pizarras)16. Alba y Baleas (Calizas y Dolomías)18.19 Barcaliente y Valdeteja (Calizas y dolomías)20. San Emiliano (Pizarras y areniscas)20.C2 San Emiliano (Calizo)36. Pastora (Conglomerados)24. Subhullero (Pizarras, Areniscas y Calizas)α,β, Rocas volcánicas y volcanoclásticas






a.1) Formaciones que afectan al túnela.2) Grupos geotécnicos y litotipos

Grupos Geotécnicos y Litotipos

a) Grupo G-1: Pizarras y / o Pizarras areniscosas. En este grupo se incluyen los siguientes litotipos:

i. Pizarras de la formación Formigoso (5): FO-5-PIZii. Pizarras de la formación San Pedro (6): SP-6-PIZiii. Pizarras de la formación La Vid pizarroso (8): LV-8-PIZiv. Pizarras de la formación Oville (3): OV-3-PIZv. Pizarras de la formación Huergas (11): HU-11-PIZvi. Pizarras de la formación Ermita (15): ER-15-PIZvii. Pizarras de la formación San Emiliano (20): SE-20-PIZviii. Pizarras de la formación Subhullero (24): SH-24-PIZ


b) Grupo G-2: Areniscas y / o cuarcitas. Se incluyen en éste grupo los siguientes litotipos:

i. Areniscas de la formación Herrería (1): HE-1-ARii. Areniscas de la formación Oville (3): OV-3-ARiii. Cuarcitas de la formación Barrios (4): BA-4-CUiv. Areniscas de la formación San Pedro (6): SP-6-ARv. Areniscas de la formación San Emiliano (20): SE-20-ARvi. Areniscas de la formación Subhullero (24): SH-24-AR


c) Grupo G-3: Conglomerados. Se incluyen en éste grupo los siguientes litotipos:

i. Conglomerados de la formación Pastora (36): PA-36-COii. Conglomerados de la formación Oville (3c): OV-3-CO


d) Grupo G-4: Calizas y dolomías. Se incluyen siguientes litotipos:

i. Caliza Griotte de la formación Láncara (2): LA-2-CAii. Dolomías de la formación Láncara (2): LA-2-DOiii. Calizas de la formación La Vid calcáreo (7): LV-7-CAiv. Calizas de la formación Portilla (12): PO-12-CAv. Calizas de la formación Alba (16): AB-16-CAvi. Calizas de la formación Barcaliente (18): BA-18-CAvii. Calizas de la formación Valdeteja (19): VA-19-CAviii. Calizas de la formación Santa Lucía (10): SL-10-CAix. Calizas de la formación San Emiliano (20): SE-20-CA


e) Grupo G-5: Rocas Volcánicas y volcanoclásticas. En este grupo se incluye tan sólo el litotipo:

i. Basaltos, doleritas y rocas volcanoclásticas de la formación Oville: OV-3-VC

Parámetros Utilizados para Caracterizar los Litotipos

• Peso Específico• Resistencia a Compresión Simple• Resistencia a Tracción• Módulo de Deformación• Coeficiente de Poisson• Parámetro mi (Criterio de Rotura de Hoek &

Brown)• Abrasividad Cerchar• Índice Schimazek

Litotipo Oville Pizarroso

Grupo Geotécnico G-1

Litotipo San Emiliano Pizarroso


Litotipo Formigoso Pizarroso


Litotipo Herrería Areniscoso


Litotipo Valdeteja Calizo


Parámetros Geotécnicos medios de los diferentes litotipos







b) Clasificación geomecánica de los macizos rocosos

Litotipos Simplificados y Agrupados

59,6412,664,50,1ROCAS VOLCÁNICAS (BASALTOS, DOLERITAS)

33,4 - 456,4 – 7,329,4 – 49,22,7CONGLOMERADOS

24,2 – 51,47,9 – 12,537,1 – 77,740,7ARENISCAS Y CUARCITAS

10,8 – 25,100,3 – 4,27,3 – 27,335,9PIZARRAS

30,4 – 58,57,2 – 8,141,3 – 53,320,6CALIZAS

Modulo de Deformación

Elab (Gpa)

Resistencia a Tracción (Mpa)

Resistencia a Compresión

(Mpa)%Litotipo

Parámetros resistentes y deformacionales de los Litotipos

Parámetros resistentes y deformacionales de los Litotipos

Formación: 24.- SUBHULLERO.(Pizarras) (SH-24-PIZ)Sondeos: S-64, S-63Longitud total utilizada (m).- 190.6 mLitologías: Pizarras y Lutitas

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

RMR

Frec

uenc

ia

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

RMR

Frec

uenc

ia acu

mul

ada

S-85

S-86

100500

100500

S-84B2S-84B1

0 5 0100

5MARIO PELÁEZ GONZÁLEZ

200m1000E= 1:5.000

AN-6.1

9

LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD A ASTURIASPROYECTO BÁSICO DE LOS

TÚNELES DE PAJARES

!"#$%&'())(

Perfil Longitudinal de la Sierra del Rozo

Clasificación Geotécnica del macizo rocoso

51183FallasV Muy Mala48%

4310.74240 – 20IV Mala

4410.75160 – 40III Media

52%8193080 – 60II Buena

--100 - 80I Muy Buena

%%Longitud

de Túnel (m)RMR

Clasificación Geomecánica(Bieniawski)


DE LOS TÚNELES

1.- Antecedentes2.- Datos básicos del Túnel3.- Estudio Geológico y Geotécnico





b) Clasificación geomecánica de los macizos rocosos3.3.- Predicción del Comportamiento Geotécnico de los litotipos.

Predicción del Comportamiento Geotécnico

Criterios Empíricos de Fluencia (Squeezing) utilizados

a) Criterio de Hoek – Marinos (2000)Índice de fluencia ε=0,2 ( σc mass/ Po) –2

σc mass= (0,0034 mi0,8 ) σc (1,029+0,025 l (-0,1 mi))GSI

Tasa de Convergencia ε (%) expresa como porcentajedel diámetro del túnel

Criterios Empíricos de Fluencia (Squeezing) Utilizados

b) Criterio de Barla (1995)

Índice de fluencia = σc mass/γ.z

Grado y distribución de la fluencia

0

10

20

30

40

50

60

(%) L

ongi

tud

Tota

l Tún

el

Grados de Fluencia

TÚNEL DE BASE DE PAJARES

(%) 5 8 ,4 1 ,5 1 0 ,4 1 ,7 2 8

S in Fluencia Ligera M od erad a S evera Extrema

Zonas del Túnel de posibles fenómenos de flujo

OvilleAreniscas y

cuarcitas muy fracturadas

PK 19+881PK 19+053

Sierra del Rozo

ValdetejaCalizas de Montaña

PK 23+930PK 23+551

Viadangos

Herrería/BarriosHerrería/Oville

Areniscas/CuarcitasAreniscas/ Pizarras

PK 28+390PK 25+551

Cueto Negro

OvilleBarrios

Pizarras/ AreniscasCuarcitas

PK 33+115PK 32+875PK 32+780

Sierra Negra

FormaciónLitologíaCarstCabalgamientoFallaZona

a) Zonas con mayores Riesgos Geológicos

Zonas Geotécnicamente problemáticas

Principales Zonas de Fallas

Cálculos realizados de estabilidad de cuñas y bloques

• Cálculos de cuñas – 530

• Cálculos de bloque – 175

Diagrama de GoodmanSituación de cuñas

Diagrama de estabilidad

PROGRAMA KBTUNNEL

Sierra Negra Sinclinal del Pando (Asturias)

Cueto Negro

Valle de Casares

Sierra del Rozo

GeoconsultGeoconsult

Ineco

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