Accions del document

34759 - EXCAVACIONS SUBTERRÀNIES

Comparteix Share
Responsable acadèmic: Eduardo ALONSO PÉREZ DE ÁGREDA
Tipus Optativa
Quadrimestre 2
ECTS 5
Periodicitat de l’oferta Anual
Idioma Castellà

Objectius

El curs aborda els principis d’estabilitat, disseny i construcció d’excavacions subterrànies des d’una perspectiva geotècnica, es a dir aplica principis de la Mecànica del sòl i de les roques. S’aborden també temes constructius per a proporcionar una informació més completa, que està estretament lligada a detalls de tipus fonamental o inclòs teòric (és el cas de l’anàlisi dels moviments induïts per túnels construïts mitjançant escuts on els conceptes de pèrdua de sòl estan directament vinculats a les operacions constructives i al disseny de les màquines).

El curs s’imparteix durant un quadrimestre i compta amb 45 hores lectives. D’elles, tres – que son equivalents a un dia- es destinen a una visita a un túnel en construcció. El temari fa referència inicialment a aspectes generals històrics (molt rellevants en el cas de túnels) i de descripció dels massissos rocosos. En el apartat de Túnels en Roca es fa especial atenció al desenvolupament complet de solucions elastoplàstiques per a diversos casos que combinen diferents models constitutius.

S’introdueixen també de forma acoblada l’efecte del flux d’aigua. Dintre de les lliçons dedicades a túnels en sòls s’introdueix el problema de l’estabilitat dels fronts que s’aborda des dels mètodes dels teoremes del col.lapse plàstic de la plasticitat perfecta. El segon tema conceptual important és el dels moviments del terreny induïts per l’excavació de túnels. Es proporcionen solucions empíriques, teòriques i semiempíriques i es mostra com fer servir aquestes solucions per a estimar el risc de danys a estructures pròximes. Es dedica també un tema als mètodes d’elements finits, en dos i tres dimensions i a algunes especificitats que presenta la seva aplicació a la simulació de l’excavació de túnels.

Termina el curs amb l’exposició de diversos casos reals que posen de manifest els riscs inherents al projecte i construcció de túnels i al ús de tècniques avançades de càlcul.

Continguts

Tema I. Introducció (4)

  • Història de la Construcció de túnels (1.5)
  • Estat de tensions “in situ” (0.5)
  • Classificacions geomecàniques i la seva aplicació al projecte de túnels (2)

Tema II. Túnels en roca (18)

  • Criteris de ruptura de massissos rocosos. El criteri de Hoek. (2)
  • Estats de tensions al voltant de les excavacions. Solucions elàstiques (1)
  • Interacció roca-sosteniment. Models de terreny elastoplàstics (Mohr-Coulomb; Hoek)
  • Corbes característiques (5)
  • Corbes de sosteniment (1)
  • Efecte de l’aigua (2)
  • Mètodes de construcció de túnels en roca. NMA. Estabilitat estructural (1)
  • Excavació mecànica. Principis bàsics (2)
  • Màquines tuneladores integrals i minadors (2)
  • Casos reals. Túnels a el Bierzo i altres (2)

Tema III. Túnels en sòl (12)

  • Estabilitat de fronts. Solucions basades en els teoremes del col•lapse plàstic. Cas real: Ruptura dels fronts dels túnels de la Floresta (2)
  • Mètodes tradicionals de construcció (2)
  • Màquines integrals. Escuts. Màquines universals (2)
  • Moviments induïts per l’excavació de túnels. Mètodes empírics i analítics. Reacció d’estructures davant de moviments induïts per túnels (6)

Tema IV. Mètodes numèrics (2)

  • El mètode dels elements finits a l’anàlisi de l’excavació i del sosteniment. Moviments induïts a l’entorn (2)

Tema V. Casos reals (6)

  • Ruptura d’un túnel en sòls: Túnel Plaça Borràs (2)
  • Deformacions d’un túnel de Metro sobre sòls blans (2)
  • Túnels de la Línea 9 del Metro de Barcelona (2)
  • Visita a túnel en construcció (1 dia: equivalent a 3h)

Enfocament de la metodologia docent

  • Classes teòriques
  • Treball tutelat: Redacció d’un avantprojecte d’un túnel real
  • Visita obra

Mètode d’avaluació

  • Examen
  • Treball tutelat
  • Treball final de l’assignatura: Realització d’un avantprojecte de túnel en situació real. Típicament, s’han d’abordar els aspectes següents:
    • Descripció topogràfica i geològica de l’emplaçament
    • Descripció estructural del massís rocós. Trams del túnel i classificació geomecànica. Estimació de paràmetres resistents globals
    • Anàlisi de la interacció roca-sosteniment. Determinació de les corbes característiques. Envolvents lineal i no lineal de ruptura. Corbes de sosteniment
    • Definició del sosteniment a partir d’anàlisi d’interacció i de classificacions geomecàniques
    • Anàlisi de l’estabilitat estructural de l’excavació
    • Definició del procediment constructiu

Recursos per a l’aprenentatge

Bibliografia

La referència general pel curs és la pàgina web de l’assignatura: www.etcg.upc.es/asg/tuneles, on es desenvolupen tots els temes del curs, s’ofereixen bibliografia i referències adicionals i s’inclouen altres documents d’interès (presentacions Power Point, animacions, connexions amb altres direccions d’internet, etc.) La pàgina va ser preparada inicialment por D. Martín Sánchez, alumne del curso l’any 2002-2003 a partir dels apunts i d’altre material disponible fins a les hores i es va completant cada any amb nova documentació.

  • Tema I. Introducció. General
    • López Jimeno, C. (1997) “Manual de Túneles y Obras Subterráneas”. G. Arias Montano. Madrid.
    • Megaw,T.M. i J.V. Barlett (año) "Túneles. Planeamiento, diseño y construcción" (2 vols). Ed. Limusa. México.
    • Bickel,J.O. i T.R. Kuesel (1982) "Tunnel Engineering Handbook". Van Nostrand.
    • Cornejo, L. (1988)"Excavación Mecánica de Túneles". Ed. Rueda.
    • Széchy, K. (1987)"The art of tunnelling". Akadémiai Kiadó. Budapest.
  • Tema II. Túnels en roca
    • Hoek, E. i E.T. Brown (1980) "Underground excavations in rock" Institution of Mining and Metallurgy.
    • Hoek, E., C. Carranza-Torres i B. Corkum (2002) “The Hoek-Brown Failure Criterion - 2002 Edition” 5th North American Rock Mechanics Symposium and 17th Tunneling Association of Canada Conference: NARMS-TAC, 2002, pp. 267-271
    • Hoek, E (2000) “Practical Rock Engineering”. Libro “on line” en : www.rockscience.com
    • Jiménez Salas, J.A. i A.A. Serrano (1984) “Condiciones geotécnicas del túnel bajo el Estrecho de Gibraltar”. Revista de Obras Públicas. Julio – Agosto. 553-
    • Lembo Fazio, A. i R. Ribacchi (1984) “Influence of seepage on tunnel stability”, in Design and Perfoman of Underground Excavations. ISRM Symp. Cambridge. Ed. By E.T. Brown and J.A. Hudson, 173-182.
    • Panet M. (1995) “Calcul des Tunnels par la Méthode de Convergence-Confinement”. Paris: Presses de l’École Nationale des Ponts et Chaussées.
  • Tema III. Túnels en sòls
    • Boscardin, M.D. i E. J. Cording (1989) “Building response to excavated –induced settlement”. Jnl. Of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 115, No. 1, 1-21.
    • Broms, B. B. i Bennermark, H. (1967) “Stability of clay in vertical openings”. J. Soil Mech. Fdns. Div. Am. Soc. Civ. Engrs, 193, SM1, 71-94.
    • Davis, E. H.; M.J. Gunn; R.J. Mair i H.N. Seneviratne (1980) “Stability of shallow tunnels in cohesive materials”. Geotechnique, 30, 4, 397-416.
    • Herrenknecht (2003) Curso básico sobre construcción de túneles con escudo
    • Leca, E. i L. Dormieux (1990) “Upper and lower bound solutions for the stability of shallow circular tunnels in frictional material”. Geotechnique, 40, 4, 581-606.
    • Leca, E. i M. Panet (1988) “Application du Calcul à la Rupture à la stabilité du front de taille d’un tunnel”. Revue Française de Géotechnique, No 43, 5-19.
    • Lee, K.M., R.K. Rowe i K.Y. Lo (1992) “Subsidence owing to tunnelling. Estimating the gap parameter”. Can. Geotech. J. 29, 929-940
    • Longanathan, N. i H.G. Poulos (1998) “Analytical prediction of tunneling-induced groun movements in clays”. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 124, No. 9, 846-856
    • Muelhaus, H.B. (1985) “Lower bound solutions for circular tunnels in two or three dimensions”. Rock Mech. & Rock Engng, 18, 37
    • Peck, R.B. (1969) “Deep excavations and tunnelling in soft ground”. Proc. 7th ICSMFE, Mexico City, 225-290
    • Verruijt, A. i J.R. Booker (1996) “Surface settlements due to deformation of a tunnel in an elastic halfplane”. Géotechnique 46, No. 4, 753-756.
  • Tema IV. Mètodes numèrics

    Desenvolupat en presentació Power Point (realitzada en 2004). Inclou qüestions generals sobre l’aplicació del mètode dels elements finits a l’excavació de túnels. Es mostra en detall el modelatge en 2D i 3D de la construcció de la Línea 9 de Metro de Barcelona, en construcció mitjançant escuts-tuneladors de 12m de diàmetre.

  • Tema V. Casos reals

    Exposats a la pàgina web de l’assignatura.

darrera modificació: Febrer 2015
Aquest web utilitza cookies pròpies per oferir una millor experiència i servei. En continuar amb la navegació entenem que acceptes la nostra política de cookies.
RSS RSS  Accessibilitat  Avís legal   Departament d'Enginyeria del Terreny, Cartogràfica i Geofísica.
© UPC (obriu en una finestra nova) . Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech