Diseño del soporte primario en túneles viales con un macizo rocoso con RMR entre 50 y 80 (GSI entre 43 y 75) aplicando métodos basados en la confiabilidad
Fecha
2022
Autores
Rivera Aguirre, Ana Carolina
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
In a first stage, uncertain input variables were listed. Then, the most relevant variables for the excavation stability in tunnels were selected. These variables were characterized using their probability function, average and standard deviation values.
A primary support design was made, in a virtual tunnel, using the typical section of a road tunnel with two lanes. This design contemplated a good quality rock mass, with a RMR (Rock Mass Rating) with values between 50 and 80 (GSI between 43 and 75). The primary support design considered tenso-deformational and fall wedge analysis. Two primary support alternatives were proposed.
For each support alternative, two types of analyzes were carried out: deterministic and probabilistic. In deterministic analyses, the input data were the average values of the variables. In probabilistic analysis were used input random variables (including the excavation radius). Finally, a quantitative comparison, utilizing expected costs, between the two design alternatives was elaborated.
According to the obtained results, it is possible to point out that reliability design methods are fundamental tools in the project evaluation risk. In the same way, the design with a probabilistic approach allows identifying variables with greater weight in the models used to evaluate stability and therefore focus efforts on having a detailed estimate of these random variables.
Descripción
Se realizó un listado de los datos de entrada que tienen un comportamiento aleatorio en el diseño del soporte primario en túneles, identificando aquellas variables que tienen una mayor relevancia en el comportamiento de la excavación. Estas variables fueron caracterizadas identificando la función de probabilidad con mejor ajuste, el promedio y la desviación estándar.
Posteriormente, se realizó el diseño del soporte primario de un “túnel virtual”, con la sección típica de un túnel vial y con las características de un macizo rocoso de buena calidad, con un valor de RMR (Rock Mass Rating) entre 50 y 80 (GSI entre 43 y 75). El diseño del soporte primario se realizó considerando análisis tenso-deformacionales y análisis por caída de cuñas. Se plantearon dos alternativas de soporte.
Para cada alternativa de soporte, se realizaron dos tipos de análisis: determinísticos y probabilísticos. En los análisis determinísticos los datos de entrada fueron los valores promedio de las variables. Los análisis probabilísticos consideraron el comportamiento variable de los datos de entrada, incluyendo el radio de la excavación. Finalmente, a partir de la evaluación del costo esperado se compararon las dos alternativas de diseño.
De acuerdo con los resultados obtenidos, es posible indicar que, el diseño por confiabilidad en túneles es una herramienta fundamental en las evaluaciones de riesgo expresado en costo que se realice de los proyectos. De igual manera, el diseño con un enfoque probabilístico permite identificar variables con mayor peso en los modelos usados para evaluar estabilidad y por tanto enfocar esfuerzos en tener una estimación detallada de esas variables aleatorias.