Curvas Convergencia-Confinamiento en macizos rocosos no homogéneos con daño por voladura

Abstract

En esta tesis doctoral titulada “Curvas Convergencia-Confinamiento en macizos rocosos no homogéneos con daño por voladura” se pretende, por un lado, desarrollar una metodología de estimación del daño inducido por voladura en macizos rocosos y, por otro, el posterior análisis, mediante la metodología de las curva Convergencia-Confinamiento, del comportamiento de excavaciones subterráneas realizadas en dicho tipo de macizos. El desarrollo del modelo de estimación del daño inducido por voladura en el macizo rocoso se realiza mediante la teoría de voladura de Langefor además de emplear la hipótesis según la cual la máxima piedra, definida por medio de dicha teoría de daño, es un buen estimador de la zona dañada por voladura. En relación al análisis del comportamiento de una excavación realizada en un macizo dañado por voladura, ha sido necesario estudiar los fenómenos tenso-deformacionales asociados a la construcción de una excavación subterránea. La teoría incremental de la plasticidad se revela como el mecanismo más adecuado para formular y resolver adecuadamente dicho problema. El conocimiento de aspectos de decisiva influencia en el tratamiento de la plasticidad de macizos rocosos como, por ejemplo, los tipos de comportamiento post-rotura, estabilidad e inestabilidad material, asociatividad o no de la regla de flujo y criterios de rotura más comunes es también crucial a la hora de enfrentarse a dichos problemas. La obtención de la curva característica del terreno tiene sentido en el seno de una metodología de diseño, denominada método de las curvas Convergencia-Confinamiento, y por ello se presenta una descripción básica de esta metodología, fundamento mecánico, campo de aplicación y limitaciones de la misma en el caso de macizos rocosos no afectados por voladura. Mediante el método de los elementos finitos se obtiene la curva característica del terreno en macizos rocosos dañados por voladura. Como aplicación de lo anterior se realiza un estudio del comportamiento de una serie de macizos rocosos de distintas calidades dañados por voladura. Se tiene en cuenta en dicho estudio la dureza de la roca constituyente del macizo además de la profundidad a la que se realiza la excavación. Como conclusiones del trabajo se pone de manifiesto que el nivel de daño inducido en el macizo tiene una clara influencia tanto en los factores de seguridad como en los radios plásticos máximos desarrollados y en los desplazamientos máximos de la pared de la excavación. Además los rangos de valores de calidad del macizo y de dureza de la roca definidos para este estudio presentan una mayor influencia en los valores de radio plástico máximo y del desplazamiento máximo de la pared de la excavación que el propio nivel de daño inducido en el macizo. A partir de lo anterior se proponen unas ecuaciones para la estimación del radio plástico máximo y del desplazamiento máximo de la pared de la excavación, aplicables a cualquier nivel de daño, en función de la calidad del macizo y de la dureza de la roca para cada una de las profundidades analizadas.