Tesis doctoral de José Guillermo Sandoval Ocaña
#titulo: estudio de la convergencia por fluencia de túneles circulares en medios viscoelásticos plásticos #resumen: este trabajo está enmarcado dentro de una de las líneas de investigación dirigidas por el profesor serrano y está relacionada con el estudio de la convergencia de los túneles. Línea en la que anteriormente, la dra. Isabel reig (2004) realizó su tesis doctoral empleando medios elastoplásticos. En este sentido, el presente trabajo de investigación sigue una de las futuras líneas de investigación propuestas en esa tesis. De modo más preciso, aquí se incorpora el comportamiento reológico del macizo rocoso considerándolo como un medio viscoelástico – plástico. Esta tesis, está basada en la formulación y solución analítica de la ecuación que permite calcular la convergencia de un túnel excavado en un medio viscoelástico – plástico, sometido a un estado de tensión axil simétrica y de deformación plana. Las expresiones resultantes, han sido derivadas de las condiciones de equilibrio de fuerzas internas y de compatibilidad de deformaciones junto con la ley de consistencia tal como fue expresada por serrano (1976). La formulación propuesta en este trabajo de investigación, ha sido resuelta para obtener la convergencia de la pared del túnel abierto en un medio viscoelástico – plástico considerando que: podría exhibir un comportamiento reológico tanto en distorsión angular como en cambio volumétrico. Esto para tener en cuenta el comportamiento que ha sido observado por diferentes autores en las rocas porosas. En este trabajo, el medio ha sido implementado a través de la formulación mecanicista. Como resultado de esto, los términos reológicos de la convergencia, referidos como funciones temporales, han sido tratados de un modo original. Estos términos tienen en cuenta las propiedades reológicas del medio, de las cuales depende la evolución de la convergencia a lo largo del tiempo. Las variables de estas funciones temporales son las constantes viscoelásticas del medio. En esta tesis, estas constantes reológicas han sido obtenidas experimentalmente para un tipo de roca; antes y después de su rotura. Esto se ha realizado a través de ensayos triaxiales de fluencia ejecutados siguiendo una trayectoria de tensiones similar a la producida alrededor del túnel. La cámara triaxial utilizada para estos ensayos, ha sido desarrollada gracias a un proyecto de i+d+i llevado a cabo en el laboratorio de geotecnia del cedex. Laboratorio en el cual se ha implementado un módulo para la ejecución de ensayos triaxiales de fluencia con la trayectoria de tensiones especificada, permitiendo además la medición de deformaciones longitudinales y circunferenciales de la muestra, a lo largo del tiempo. La formulación propuesta, permite la consideración de criterios de rotura lineales (como el de mohr), y criterios de rotura no lineales (como el de hoek y brown). Adicionalmente, con esta formulación es posible utilizar leyes de dilatancia constantes así como lineales. Esto es una mejora en el estudio, debido a que la ley de dilatancia lineal no tiene el riesgo de incumplir el postulado de irreversibilidad de praguer (1949), el cual es equivalente al segundo principio de la termodinámica. Riesgo que si tiene la ley de dilatancia constante cuando se utiliza junto con un criterio de rotura no lineal. En esta tesis, también se ha resuelto el cálculo de la evolución de la convergencia de la pared del túnel cuando está sometida a una presión de sostenimiento constante. El método está basado en el concepto de las líneas características del medio reológico, las cuales evolucionan con el tiempo. Esta solución, se ha propuesto para los casos en los cuales se espera grandes deformaciones por fluencia con sostenimientos que luego de su deformación inicial elástica, mantienen una presión de sostenimiento constante. Tales casos podrían ser aquellos en los que el sostenimiento es colocado tempranamente y que está formado por cerchas metálicas con juntas deslizantes. Adicionalmente, se ha hecho la implementación informática del cálculo de las expresiones de la convergencia deducidas en esta tesis. Esta implementación se ha realizado a través de códigos escritos en el lenguaje de programación matlab 7.0. Como validación de las soluciones propuestas, las soluciones obtenidas en este trabajo han sido comparadas con las obtenidas por otros autores, para casos particulares. Estos casos incluyen soluciones analíticas y numéricas. Las primeras desarrolladas por carranza – torres (2000) y las segundas implementadas en el código de diferencias finitas flac3d 3.1 desarrollado por itasca consulting group inc
Datos académicos de la tesis doctoral «Estudio de la convergencia por fluencia de túneles circulares en medios vicoelásticos-plásticos«
- Título de la tesis: Estudio de la convergencia por fluencia de túneles circulares en medios vicoelásticos-plásticos
- Autor: José Guillermo Sandoval Ocaña
- Universidad: Politécnica de Madrid
- Fecha de lectura de la tesis: 23/02/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Aurea Perucho Martinez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Antonio Soriano peña
- Luis Gonzalez de vallejo (vocal)
- vicente Cuellar mirasol (vocal)
- Fernando Pardo de santayana carrillo (vocal)