Las Tensiones

Introducción

A la hora de plantear la construcción de un túnel, necesitamos conocer el estado de tensiones al que se encuentra sometido el terreno objeto de la excavación. Hemos de tener en cuenta que la construcción de un túnel, modifica el estado de tensiones, de manera que se genera un desequilibrio en el momento de abrir la excavación y que dicho desequilibrio puede provocar que el terreno colapse entorno al túnel.

Necesitamos, por tanto, algún método o técnica que nos permita determinar a qué tensiones se encuentra sometido el terreno.

En este informe se darán a conocer las maneras de obtener dicho estado de tensiones para, posteriormente, poder calcular, proyectar un tipo de sostenimiento.

Se encuentran varios tipos de tensiones como por ejemplo tensiones verticales, tectónicas, gravitatoria, térmica, residual y tensiones naturales.

Marco teórico

Isotropía: Característica de los cuerpos cuyas propiedades físicas no dependen de la dirección.

Macizo rocoso: En geología, macizo es una sección de la corteza terrestre, que está demarcada por fallas o fisuras

Tectónico : Perteneciente o relativo a la estructura de la corteza terrestre.

Perturbación: Inmutar, trastornar el orden y concierto, o la quietud y el sosiego de algo o de alguien

σ v = p.g.z

p = densidad.

g= aceleración de la gravedad.

z= profundidad Tensión gravitatoria vertical.

Diaclasamiento: fractura en las rocas

Heterogeneidad: Mezcla de partes de diversa naturaleza en un todo.

Dúctiles: Dicho de un metal: Que admite grandes deformaciones mecánicas en frío sin llegar a romperse.

Metamórficas: Dicho de un mineral o de una roca: Que ha sufrido metamorfismo.

Anisótropos: Dicho de una materia: Que no es isótropa.

Diques: En minería, filón estéril que asoma a la superficie del terreno, formando a manera de muro.

ESTADO DE TENSIONES Y RESISTENCIA DE MACIZOS ROCOSOS

El problema de hallar el estado de tensiones entorno a una cavidad abierta de forma artificial como es un túnel, ha hecho que sean numerosos los autores interesados en encontrar soluciones ha dicho problema. De todas las posibilidades que presenta este reto, la más sencilla de todas, y que simplifica enormemente los cálculos es la de resolver este problema analíticamente suponiendo medio elástico e isótropo, túnel profundo, de sección circular y en deformación plana.

Importancia de las tensiones iniciales

Existe un estado tensional inicial en el terreno que es necesario conocer y entender:

 Conocer los efectos de la ejecución de una obra sobre el campo tensional del macizo rocoso, para poder minimizarlos

 Durante la ejecución de la obra el estado tensional inicial cambia en mayor o menor medida, pudiendo dar lugar a problemas de estabilidad

Los criterios de rotura están formulados en términos de tensiones

 Estimación del orden de magnitud y de la dirección de las tensiones, en teoría posible, pero con un margen de error incierto sin medidas apropiadas.

 Las mediciones de tensiones son caras y no es algo rutinario.

Campos tensiónales

 Regional: Es el resultado de los fenómenos tectónicos que tienen lugar en la corteza terrestre (contacto entre placas, etc.). Este campo tensional afecta a superficies del orden de cientos de kilómetros cuadrados.

 Local: Responde al perfil topográfico de la zona. Es, por tanto, el reflejo de las estructuras geológicas presentes en la zona. Este campo tensional actúa sobre superficies de varios kilómetros cuadrados.

 Inducido: Es debido a la actividad constructiva próxima. Su área de influencia es menor, abarcando una superficie del orden de un kilómetro cuadrado.

Tensiones naturales

Conocimiento en el campo de las tensiones in situ

Las tensiones in situ son útiles y necesarias para comprender el estado tensional de los macizos rocosos.

Esto permite:

 Determinar la forma de la excavación.

 Decidir si se reviste o no un túnel de presión.

 Elegir la dirección de una casa de máquinas, etc.

Tensiones naturales

Son aquellas encontradas antes de una excavación o en ausencia de cualquier perturbación causado por la ejecución de una obra de ingeniería. Esto incluye:

 Tensión gravitatoria.

 Tensión tectónica.

 Tensión

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