LA PRACTICA DE LA INGENIERÍA DE ROCAS

Si se consideran los tres caminos de conocimientos para la práctica de la Ingeniería de Rocas: empírico, observación y analítico; hay que señalar que hoy por hoy la aproximación empírica es todavía preponderante en la Ingeniería de Minas y Túneles. A pesar de los avances importantes en los métodos de cálculo analíticos / numéricos y en las medidas de campo durante la construcción, es un problema importante conseguir la integración de todas éstas actividades para llegar a un diseño eficaz de una excavación en roca.

 
Por ejemplo, las clasificaciones geomecánicas forman parte de una aproximación empírica a un problema, para el que nadie realmente tiene la última solución; pero permiten acercarnos a una solución razonable. La clasificación geomecánica de la roca no puede reemplazar a los procedimientos analíticos, las medidas en obra o la experiencia en ingeniería; son simplemente una ayuda adicional al diseño y pueden considerarse como una herramienta más que está a disposición del Ingeniero de Rocas.

Variables en la roca masiva

 
El tipo de roca y de las condiciones del terreno puede variar con el avance de una galería. Un sistema de fortificación desarrollado para la situación simple (A) debe ser también flexible para las condiciones variables de (B)

Fuerzas in situ de la roca masiva

 
Las fuerzas principales que actúan en el macizo rocoso, son: (sV) representa la fuerza vertical de la masa rocosa sobrepuesta, (sH) es la fuerza horizontal que también se relaciona con la masa de roca sobrepuesta y la fuerza (G) es la fuerza de la gravedad en las estructuras o bloques de la roca. En este caso cuando la fuerza vertical, horizontal o la gravedad excede la fuerza horizontal la falla del techo es posible. En éstas situaciones se requiere los elementos de sostenimiento.

La presión vertical sV puede ser calculado tomando el volumen de la roca encima (en MPa o Psi) para llegar a un factor de + – 20% de la fuerza in situ. Para sH en roca dura, masiva se puede utilizar un factor de 1,5 – 2,0 x sV, y con una profundidad de + 1,000 m, un factor de 1.

Antes de la explotación, el terreno es estable, se encuentra en un estado de equilibrio. Con la excavación de las aberturas subterráneas y durante la explotación, las presiones in situ de la masa rocosa se reorientan y concentran. El efecto de la presión in situ en la roca varía con el tipo de roca, proximidad de las fallas, dimensiones de la excavación, geometría de la excavación y proximidad con otras aperturas.

La reorientación y la concentración de la presión in situ alrededor de las excavaciones son debido a la geometría de la abertura. En tal situación, el efecto de las fuerzas se concentra más en las esquinas de la cámara y galería indicado (X). El efecto de la geometría y de la distribución de las fuerzas de compresión. El ejemplo (A) formado en arco es más resistente a la concentración de las fuerzas verticales. Las esquinas (X) en el ejemplo (B) contribuyen a una concentración más alta de las fuerzas.

El concepto del “arco natural”

Z1: zona de material suelto anticipado
Z2: zona del arco natural
Z3: límite de relajación del terreno

La zona (Z1) de material suelto en su ancho natural debe ser reforzada.

Sostenimiento de avances: roca suave

 
Deformación de un avance en roca suave. La instalación de los elementos de sostenimiento debe seguir al avance para prevenir desplazamiento del terreno. Perfil de la deformación en un avance en roca suave.

En JH - Soluciones Integrales S.A.S. "Somos Ingenieros Calculistas Especialistas en Diseño Estructural e Ingeniería Sismo-Resistente en Medellín"

Fuente:
REVISTA SEGURIDAD MINERA