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DISEÑOTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD ALAS PERUANASUNIVERSIDAD ALAS PERUANASESCUELA PROFESIONAL ARQUITECTURA E INGENIERÍA.
ESCUELA ACADEMICA INGENIERIA DE MINAS
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TUNELES
DOCENTE:
Ing. Roberto Gonzales Yana
INTEGRANTES:
Campos Membrillo Kathia.
Roque Boggiano Juan José.
ASIGNATURA:
Elaboración de túnel de Callacpuma.
INTRODUCCIÓN: Un túnel es una obra de ingeniería que para su construcción, requiere de técnicas, productos, equipos especiales y de análisis geológicos, geotécnicos e hidráulicos; este es realizado por especialistas en las ramas, de diseño de tuneles una vez que se ha definido el proyectos de construcción de un túnel.
Se conoce las condiciones y características del lugar, eligiendo el proceso constructivo que conviene para su construcción. Según las dimensiones del proyecto, se deben de considerar otros factores como son seguridad, economía y durabilidad de la obra.
OBJETIVOS Y ALCANCE
Objetivo especifico
analizar, investigar e identificar litológia, geomorfología estratigrafías, estabilidad de los taludes dentro de la zona de estudio.
OBSERVAR Y DETERMIANR LAS CARACTERISTICAS QUE PUEDEN PRESENTARSE EN LUGAR DEL PROYECTO YA SEA ESTRATIFICACION O ESTUDIO GEOMECANICO, PARA ASI PODER TENER UN BUEN DISEÑO Y SOSTENIMIENTO DE TUNEL A REALIZAR DENTRO DEL AREA ESTUDIADA.
ANTECEDENTES
La realización de este túnel surge como necesidad de realizar una vía accesible desde callacpuma hasta shaullo. Esta labor se encuentra en Callacpuma entre las provincias de Baños del Inca y Llacanora, en la Provincia de Cajamarca, capital de la Región Cajamarca en el Norte del Perú.
UTM: 9205060
ACCESIBILIDAD
La zona de trabajo es fácilmente accesible a través de dos principales carreteras partiendo de Cajamarca y Baños del Inca y le llegando hasta callacpuma. Todas las vías y los caminos de herradura hace que la mayoría de trabajos no sean accesibles; solo en los lugares , solamente los lugares ubicados en el área estudiada presentan algunas dificultades de accesibilidad por motivo de sus relieve accidentado.
MÉTODO DE TRABAJO Los mapas geológicos han sido elaborados
utilizando como base las hojas topográficas de Cajamarca y Baños del Inca.
Para los efectos de mapeo se fijaron itinerarios previstos de tal forma que los datos geológicos obtenidos fueron vertidos sobre fotografías tomadas dentro del área estudiada(cerro de callacpuma).
El trabajo en campo se realizo en varias etapas , hubo la oportunidad de contar con buenos elementos de juicio para la fotointerpretación de lugares difíciles, permitiendo ver estructuras complicadas, sucesivamente se fueron empalmando las zonas, apuntando todos los datos topográficos.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La falta de espacio en las ciudades y el interés creciente de disminuir la afectación del medio ambiente a través de la planeación de eficientes vías de comunicación, hace de la construcción de los túneles en el area estudiada sea una muy interesante opción para una mejor calidad de vida , comercializacion , agricola y cultural, etc.
Geomorfología La región estudiada se distinguir se distinguen las
siguientes unidades geomorfológicas:
1. SUPERFICIES DE EROSION
2. DRENAJE
3. VALLES
4. AREAS GLACEADAS
SUPERFICIES DE EROSIÓN En el área se reconocen cuatro aéreas de erosión de
diferentes niveles de 2.800 a 3.100 m.s.n.m.
Las superficies de mayor altitud aparentemente y se caracterizan por colinas redondeadas , topografía suave con resto de pequeños valles maduros y quebradas.
Las acciones de los agentes de erosión han ocasionado la destrucción de algunos de estos vestigios .
Las superficies de erosión sugieren intermitentes períodos de estabilidad.
VALLES Los valles que se encuentran dentro del área
estudiada se caracterizan por estar controlados por factores estructurales, ya que algunos tramos se han labrado a lo largo de fallas longitudinales, terrazas fluviales, colinas con topografía suave y ondulada., laderas formadas por procesos naturales exógenos.
DRENAJE
Evidentemente todo el sistema hidrográfico tomo dos direcciones: uno hacia el rio Chonta con una dirección NE – SW y el otro hasta el rio Mashcón con una dirección NW – SE.
AREAS GLACEDAS Algunos áreas del sector estudiado, muestran
evidencias de haber sufrido una intervención de glaciación fenómenos visibles a partir de los 3.000 m.s.n.m. en la actualidad ya no queda remanente de glaciares.las partes altas se caracterizan por presentar topografía accidentada, parcialmente denudada o relativamente suave ambas por un intenso proceso de destrucción por la erosión.
GEOGRAFIA
RELIEVE Los rasgos geográficos
comprenden al área de Callacpuma y shaullo, caracterizada por un topografía variada con áreas fuertemente disecadas por ríos y quebradas. Las alturas van 1.000 a 3.089 m.s.n.m. en algunos lugares las cumbre superan los 3.500 m.
CLIMA Y VEGETACIÓN La diversidad de las alturas hace
que sean diferentes los lugares, por ejemplo las cumbres que pasan los 3.500 m.s.n.m., se caracterizan por su clima frígido y ausencia de vegetación tiene temperaturas que bajan hasta 4º C. la mayor parte esta rodea de ichu, por debajo de estas alturas recién comienzan a usarse los terrenos para cultivo, ubicándose la mayoría pueblos, exceptuando que dentro del área estudiada no hay centros mineros.
GEOLOGIA
TRABAJOS REALIZADOS
Durante la realización del Proyecto de Campo se realizaron medidas de Dirección, buzamiento, espaciamiento y familias de las discontinuidades existentes.
SINTESIS GEOLOGICA
Se encuentra en la parte alta del valle de Huairapongo, entre 2 650 y 3100 m.s.n.m. en el distrito de Llacanora. Se ubica a 9 km. aproximadamente al Noroeste de la ciudad de Cajamarca en el distrito de Llacanora.
Está formado por macizos rocosos de arenisca vitrificada, con paredes casi verticales una serie de cavernas que no son muy profundas aunque si son altas y tienen pequeñas subcámaras y espacios.
GEOTECNIA DEL TUNEL
La excavación del túnel se hizo en lutitas con alteración de areniscas de la formación Carhuaz, Farrat y santa.
La dificultad para el desarrollo del túnel se concentran de escaso recubrimiento por la presencia de la Formación de Carhuaz.
I. PROPIEDADES DE LA ROCA MATRIZ
ALTERACION Y METEORIZACION
HUMEDAD NATURAL*Los valores de análisis en laboratorio obtenidos se muestran en la sgte.
Tabla:
DENSIDAD SECALa densidad de la roca esta relacionada al peso especifico por la porosidad que presenta
PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES
ANALISIS DE DISCONTINUIDADES (°)
RUMBO BUZAMIENTO
máximo Mínimo Máximo mínimo
zona1 302 295 69 64
zona2 248 101 71 67
zona3 107 98 69 65
Para caracterización geomecánica del macizo rocoso se han tomado datos de las direcciones de rumbo y buzamiento de loas discontinuidades registrando valores máximos y mínimos.
CLASIFICACION GEOMECANICA DEL MACIZO
Resistencia del macizo rocoso a compresión simple
RQD
Frecuencia de juntas
Condición de juntas
Parámetros por presencia de agua
Con estos valores es posible calcular el RMR obteniendo posteriormente una estimación del macizo lo que se tendrá en cuenta al realizar la proyección del túnel.
OBTENCION DEL RMR
Los datos conseguidos para la realización del RMR se obtuvieron con datos y análisis del campo realizado mediante estimaciones de parámetros.
Se tomo muestras de diferentes localizaciones del túnel categorizando a tres zonas y encontrando el mismo tipo de matriz rocosa variando su compactibilidad en algunos casos.
VALORIZACIÓN DEL RMR SEGÚN DEERE Y MILLER.
-El RQD = 2.67%-La resistencia al compresión es de 37MPa-Espaciamiento de las discontinuidades varían de 0.06-0.2m -Estado de las fractura: Muy meteorizadas con fracturas muy juntas decoloradas y parte de ella es convertida a suelo.
Localización Descripción RMR
zona 1arenisca cuarzosa de grano
fino muy compacto 30
zona2
arenisca cuarzosa de grano fino menos compacto
29
zona3arenisca cuarzosa de grano
fino compacto 28
DESGASTE, ABRASIVIDAD Y ROSABILIDAD
Se han realizado ensayos de schimazek para valorar la rozabilidad del macizo rocoso en la proyección del túnel de Callacpuma.
Para estimar la influencia de la abrasividad en el desgaste de picas de rozadoras esta dado por la formula :
F = coeficiente de abrasividad (N/m)
Q = contenido en cuarzo equivalente en minerales abrasivos (%)
d50 = diámetro medio del cuarzo (mm)
ST = resistencia a tracción (N/mm²)
Si El Índice Es Mayor De 0.6 La Roca Es Difícilmente Rozable Como Lo Muestra La Siguiente Tabla:
La siguiente tabla recoge los resultados de los análisis realizados en el macizo rocoso:
muestra tipo de masa
rocosa
contenido de cuarzo
%
grano medio de
cuarzo (cm)
Resistencia a la
traccion kp/cm2
índice de schimazek
kN/m
zona1
arenisca cuarzosa de grano fino
muy compacto
95 0.06 100 0.57
zona2
arenisca cuarzosa de grano fino
menos compacto
95 0.065 100 0.62
zona3
arenisca cuarzosa de grano fino compacto
95 0.06 100 0.57
CUADRO DE CLASIFICACIÓN DE VALORES PARA ROZADURA.
CICLO BASICO DE LA EXCAVACION
II.1 FASES DE LA EXCAVACION:
1. Perforación De Los Barrenos.
2. Carga De Explosivos.
3. Voladura..
4. Ventilación.
5. Saneo.
6. Desescombro.
7. Sostenimiento.
II.2.- PARTICION DE LA SECCION Y LONGITUDES DE AVANCE
La altura del avance deberá permitir la circulación fluida de los vehículos y el manejo de los bulones (5.50mts).
El pase recomendable de excavación
previsto oscilara entre 1mt. Y 5 mts. Para el avance, y entre 2mts. Y 10m. Para la destroza, en función de la calidad del macizo rocoso.
DIAMETRO DE LOS BARRENOS Y NUMEROSDE TALADRO
Para la sección de >25m2., se recomienda un diámetro de entre 35y 45mm., el diámetro de barrenos.
TIPOS DE EXPLOSIVOS Y DETONADORES A EMPLEAR
En cuanto al tipo de explosivos utilizaremos el anfo debido al tipo de roca presente que es suave y la baja presencia de agua por absorber una reducida cantidad de calor y no pierda sensibilidad(Como iniciador se utilizara cordón detonante de tipo sensibles).
1. Detonador eléctrico
2. Detonador no eléctrico.
CALCULO DE LA CARGA ESPECIFICA DEL AVANCE
El macizo rocoso que ha de ser excavado mediante perforación y voladura esta formado por roca medianamente dura y regular competencia
Sección a escavar : 75.5 m2
Avance : 5m
Longitud de perforación por barreno : L = Avance/0.93 = 4.30m
Volumen de excavación por pega: 72.3 x6.0 = 433.8 m3
Perforación mediante Jumbo equipado con dos brazos electro hidráulicos.
CALCULO DE LA CARGA ESPECIFICA DE LA DESTROZA
Sección a escavar: 180 m2
Avance: 2 m
Longitud de perforación por barreno: L =Avance/0.95 = 2.10 m
Volumen de excavación por pega: 540 m3
Perforación mediante jumbo equipado con dos brazos electro hidráulicos.
GENERALIDADES
El método constructivo para túneles de simple o doble vía de mayor difusión del Método Austriaco, con división de la sección de excavación en al menos dos fases: avance y destroza.
Este método se basa en la aplicación de sostenimientos flexibles constituidos por hormigón proyectado, bulones, cerchas y mallazo.
DISEÑO DE SOSTENIMIENTO
SEGÚN BARTON: En función al tipo de roca, y
la dimensión del túnel, Barton presenta un método “empírico” para estimar los soportes en un túnel, que varía desde anclajes ocasionales, hormigón proyectado con y sin malla metálica hasta hormigón moldeado con acero de refuerzo, para este fin utilizamos el siguiente ábaco:
SEGUN BIENIAWSKI:
Es una clasificación que a sido utilizada en África y fue desarrollada principalmente a partir de excavaciones subterráneas mineras.
COMPARACION DE AMBOS METODOS
Bieniawski: da mas importancia a la orientación y inclinación de los accidentes estructurales de la roca.
Barton: considera las propiedades de los sistemas de fisuras más desfavorables al evaluar la rugosidad de las fisuras y su grado de alteración.
PARTES DE UN TÚNEL
CONSIDERACIONES GENERALES
• Hormigón Proyectado Una vez saneada la excavación, se dispondrá una
capa de sellado de hormigón proyectado de 3 a 5 cm de espesor. Esta capa tiene como misión garantizar a corto plazo la estabilidad de la sección, evitando con ello los fenómenos de descompresión y descalce de bloques que pudieran originar desprendimientos de fragmentos en la zona de trabajo.
MAQUINARIA
PERFORADORA JUMBO
Los taladros gigantes sobre ejes de Cat® vienen en dos modelos: colgados de la superficie e instalados en el galloway. Debido a los diversos requerimientos de las operaciones de absorción del eje, los taladros gigantes sobre ejes de Cat se construyen según las especificaciones del cliente. Se ofrecen con una configuración de 1, 2 o 3 plumas en versiones eléctricas/hidráulicas y neumáticas. La unidad de potencia eléctrica ofrece la ventaja de un menor peso mientras que la unidad de potencia neumática se prefiere en situaciones en las que los electricistas de las minas tienen dificultades para acceder.
CARGADORA PARA MINERÍA SUBTERRÁNEA
Diseñado para lograr la mayor resistencia y durabilidad en las aplicaciones de minería subterránea más exigentes, los cargadores de minería subterránea Cat ® proporcionan la potencia y el control necesarios para mantener el material en movimiento. La servo transmisión Cat proporciona un rendimiento suave y receptivo, y establece nuevos estándares de la industria en comodidad y eficiencia. Con menos tiempo empleado en el mantenimiento, los cargadores Cat tienen el tiempo necesario para mantener productivos a los equipos de minería subterránea.
CONCLUSIONES
Para realizar trabajos de tuneleria hay que hacerlo con precaución, sin dañar la geografía y parámetros del área estudiada.
Hemos empleado el conocimiento brindado en clase en la labor del túnel, gracias a ellos hemos realizado un buen trabajo de investigación y buen trabajo de excavación de túnel.
Reconocimiento de varios tipos de método de diseño de túnel.
RECOMENDACIONES
Que al utilizar cualquiera de los 3 método para la excavación de un túnel tener que investigar en que tipo de terreno nos encontramos, para que el proyecto ha realizar no sea riesgos a los que se encuentran a nuestro alrededor, perjudicar ni alterar los presupuestos establecidos y poder lograr un buen trabajo de sostenimiento ya que es la parte mas importante para realizar un túnel.
ANEXOS
Gracias por su atención