Aplicación de métodos de análisis retrospectivos (Back Analysis) para estimar el estado de esfuerzo de un túnel del oriente Antioqueño

Abstract

Esta investigación presenta un análisis sobre las deformaciones obtenidas en un macizo rocoso debido a la construcción del proyecto Conexión Vial Túnel Aburrá Oriente (Túnel de Oriente), que comunica el aeropuerto internacional José María Córdova con la ciudad de Medellín. El estudio se centra en dos túneles paralelos que se excavaron empleando el método convencional de perforación y voladura (drilling and blasting). Para realizar esta investigación, se analizaron las deformaciones presentadas en el macizo rocoso utilizando estaciones de convergencia en diferentes secciones de ambos túneles. También, se instalaron y se monitorearon sensores ópticos FBG (Fiber Bragg Grating) con el fin de evaluar la aplicabilidad de los sensores de fibra óptica para la medición de los desplazamientos de la roca alrededor de la excavación. Adicionalmente, se realizaron ensayos de resistencia a la compresión inconfinada en muestras cilíndricas de roca no meteorizada extraídas directamente de los sondeos exploratorios del proyecto para determinar las propiedades geomecánicas de la roca intacta. Los resultados obtenidos se presentan en gráficas de desplazamiento versus tiempo para determinar el comportamiento del macizo rocoso durante la construcción y se analiza la influencia que tiene una excavación sobre la otra debido a la proximidad de los túneles. Finalmente, se realiza una simulación de la excavación, por medio del software de elementos finitos RS2 (Rock and Soil 2). La simulación es alimentada con la geometría de los túneles y la secuencia de excavación. Se determinan algunos parámetros geomecánicos del macizo rocoso con los resultados de resistencia a la compresión inconfinada y las clasificaciones geomecánicas (RQD, RMR y Q) y se utilizan diferentes valores de la relación de esfuerzos K para ajustar los resultados de la simulación hasta obtener los valores medidos con las estaciones de convergencia. (Texto tomado de la fuente)

This research presents an analysis of the rock mass deformations due to the excavations of two parallel tunnels connecting JMC International airport and Medellin city. This study focuses on two parallel tunnels that are excavated using the conventional drilling and blasting method. In order to carry out this investigation, the rock mass deformations were analyzed using convergence stations in different sections of both tunnels. Also, optical sensors FBG (Fiber Bragg Grating) were installed to evaluate the applicability of fiber optic sensors on displacement measurement around the excavation. Additionally, unconfined compressive strength tests were performed on cylindrical samples of non-weathered rock extracted directly from the project to determine the intact rock geomechanical properties. The results obtained are presented in graphics of displacement versus time to determine the rock mass behavior during construction and the influence of one excavation on the second due to the proximity of both. Finally, the simulation of the excavation is carried out, using the RS2 finite element software (Rock and Soil 2). The simulation has the geometry and the excavation sequence as input data. Some geomechanical parameters of the rock mass are determined with the unconfined compressive strength results and the geomechanical classifications (RQD, RMR and Q) and different values of the stress ratio K are used to adjust the simulation results until obtaining the values measured with convergence stations.