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Universidad de Jaén

Escuela Politécnica Superior de Linares

Trabajo Fin de Grado

Curso 20xx- 20xx______

ESTUDIO GEOTÉCNICO DE LA

TRAZA DE UN TÚNEL

FERROVIARIO

Alumno: Cobos García Helena

Tutor: Martinez López Julián

Departamento: Ingeniería Mecánica y Minera

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN

1.1. OBJETIVO Y ALCANCE……………………………………………….……………………………...6

1.2. INFORMACIÓN GEOTECNICA UTILIZADA…………………………………………….…………..7

2. CAMPAÑA DE INVESTIGACIÓN GEOTECNICA……………………………………………..……10

2.1. TRABAJOS DE CAMPO……………………………………..……………………………………....10

2.1.1. Campaña realizada en estudios anteriores…………………………………………….………...11

2.1.2. Campaña realizada por la empresa TYPSA (2009)…………………….…………………….…12

2.1.2.1. Sondeos mecánicos a rotación…………………………………...……………….…………….12

2.1.2.2. Calicatas…………………………….………………………………………………………..……18

2.1.2.3. Campaña Geofísica………………………………….……………………………………………20

2.1.2.4. Estaciones Geomecánicas………………………….……………………………………………21

2.1.2.5. Ensayos de permeabilidad……………….........................................………………………...21

2.1.2.6. Ensayos dilatometricos………………………………………….………………………….…….23

2.1.3. Campaña adicional realizada por ADIF………………………………………..……………….…24

2.1.3.1.Sondeos mecánicos a rotación……………………………………………….……………….…24

2.1.3.2. Ensayos de permeabilidad……………………………………………………….………………25

2.1.3.3. Ensayos piezometricos………………………………………………………………….………..26

2.1.4. Campaña complementaria extendida………………………………….………………………….26

2.1.4.2. Ensayos in situ…………………………………………………………………………….……....27

2.1.4.3. Ensayos de Laboratorio…………………………………………………………………….…….27

2.2. ENSAYOS DE LABORATORIO……………….…………………………….……………………...28

3. ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LOS RECONOCIMIENTOS………………………….….32

3.1. FORMACIONES GEOTECNICAS CONSIDERADAS……………………….............................32

3.1.1. Descripción de las formaciones geológicas atravesadas…………………………….………...32

3.1.1.1. Formación de Cuarcitas y Filitas del Invernaideiro (QQP)…………………………………….34

3.1.1.2. Formación Pizarras de Luarca (Op)…………………………………………………………….34

3.1.1.3. Grupo de Santabaia (OG,QQEC, OE)…………………………………………………………….35

3.1.1.4. Rocas ígneas, Granito de Alberguería(GRA).Diques de Diabasa (D)………..……………....36

3.1.1.5. Formaciones geotécnicas consideradas………………………………………………………..38

3.1.2. Formaciones geotécnicas consideradas……………………………………………………..…...38

3.2. CARACTERIZACIÓN GEOTECNICA DE LOS MATERIALES……………………………….…39

3.2.1. GRUPO 1: Cuarcitas, filitas y gneises sanos o moderadamente meteorizados.GM-I-II-

III……………………………………………………………………………………………………………...39

3.2.2. GRUPO 2: Pizarras, filitas y esquistos sanos o moderadamente meteorizados.GM-I-II-

III…………………………………………………………………………………………………………..….78

3.2.3. GRUPO 3: Cuarcitas, filitas y gneises meteorizados. GM.IV-V………………………...…….112

3.2.4. GRUPO 4: Pizarras, filitas y esquistos meteorizados……………………………………….…120

3.2.5. GRUPO 5: Formación cuaternaria depósitos coluviales (Qc), depósitos aluviales (QAI),

rellenos(R) y vertidos (V)…………………………………………………………………………………125

3.2.6. GRUPO 6: Granitos sanos o moderadamente meteorizados formación. Formación GRA (GM-

I-II-III)………………………………………………………………………………………………………..131

3.2.7. GRUPO 7: Granitos meteorizados y suelo residual procedente de los granitos

(jabres).Formación GRA (GM-IV-V) y QJ………………………………………………………………..159

3.2.8. Resumen de parámetros………………………………………………………………………….164

3.3. CRITERIOS DE APROVECHAMIENTO………………………………………..…………………169

3.4. COEFICIENTES DE PASO…………………………………………………………………..……..172

3.5. AGRESIVIDAD AL HORMIGÓN…………………………………………………………………...172

4. GEOTECNIA DE LAS OBRAS DE LA TIERRA……………………………………………………174

4.1. ESTUDIO DE DESMONTES………………………………………………………………………..174

4.1.1. Introducción…………………………………………………………………………………………174

4.1.2. Estudio de los desmontes existentes…………………………………………………………....175

4.1.3. Condiciones de excavación…………………………………………………………………….…179

4.1.4. Condiciones de estabilidad. Taludes recomendados………………………………………….184

4.1.5. Medidas complementarias de protección y drenaje……………………………………………192

4.1.5.1. Introducción………………………………………………………………………………………192

4.1.5.2. Sostenimiento………………..………………………………………………………..…………193

4.1.5.3. Bermas y cunetones de pie de Talud………………………………………………………….194

4.1.5.4. Cuneta de guarda………………………………………………………………………………..194

4.1.5.5. Drenes californianos y mechinales………………………………………………………….…194

4.1.6. Desmontes singulares……………………………………………………………………………..195

4.1.6.1. Emboquille Oeste del Túnel…………………………………………………………………….198

4.1.7. Cuadro resumen de desmontes……………………………………………………………….…201

4.2. ESTUDIOS DE RELLENOS.……………………………………………………………………….202

4.2.1. Criterios generales…………………………………………………………………………………202

4.2.2. Condiciones generales de estabilidad y asientos………………………………………………202

4.2.3. Apoyo de rellenos: tratamiento y drenaje……………………………………………………….202

4.2.4. Rellenos singulares……………………………………………………………………………..…205

4.2.4.1. Cálculo de estabilidad del vertedero.………………………………………………………….206

4.3. RECOMENDACIONES DE TRAZADO EN CAMINOS Y VARIANTES DE

CARRETERAS…………………………………………………………………………………………….208

4.3.1. Camino de enlace 412+000……………………………………………………………………....209

4.3.2. Caminos de enlace 418+280 y de servicio 418+280 y 418+280 giro a

derechas……………………………………………………………………………………………………209

4.4. CAPA DE FORMA…………………………………………………………………………………...210

5. GEOTECNIA DE LAS CIMENTACIONES DE ESTRUCTURAS…………………………………212

5.1. CONDICIONES GENERALES DE CIMENTACION……………………………………………..212

5.1.1. Relación de estructuras…………………………………………………………………………...212

5.1.2. Coeficiente de balasto vertical y horizontal……………………………………………………..213

5.1.3.Conclusiones………………………………………………………………………………………..214

5.2. CIMENTACIONES DE ESTRUCTURAS SINGULARES……………………………………..…215

5.2.1. Falsos túneles………………………………………………………………………………………215

5.2.1.1.Falsos túneles emboquille Oeste…………..…………………………………………………...215

6. GEOTECNIA DE TÚNELES…………………………………………………………………………..219

6.1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………….219

6.2. CLASIFICACIONES GEOMECANICAS………………………………………………………...…220

6.3. TUNELES………………………………………………………………….………………………….222

6.3.1. Estructura y tectónica……………………………………………………………………………...222

6.3.2. Hidrogeología……………………………………………………………………………...……….229

6.3.3. Tramificación…………………………………………………………………………………….…233

6.4. TENSIONES NATURALES…………………………………………………………………………247

6.5. CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO EN ELE TÚNEL………………………………250

6.6. RESUMEN DE LOS PRINCIPALES PARAMETROS GEOTECNICOS EN EL

TUNEL……………………………………………………………………………………………………...265

7. RESUMEN Y CONCLUSIONES……………………………………………………………………...267

8. BIBLIOGRAFÍA………..………..……………………………………………………………………..273

1. INTRODUCCIÓN

El objeto del presente Proyecto de Construcción de un túnel ferroviario,

comprende la modificación del método constructivo del túnel (que pasará a

llevarse a cabo por métodos convencionales, en lugar de realizarse con

tuneladora) y la construcción de una galería de ataque intermedia así como una

zona de instalaciones auxiliares.

Dicho proyecto se presenta como trabajo fin de grado para la obtención del

Título de Graduado en Tecnologías Mineras por la Universidad de Jaén.

El proyecto incluye el Anejo elaborado en la Solución Base y las

modificaciones incorporadas al mismo en la Solución Variante. El presente Anejo

de Geotecnia forma parte del Proyecto de Construcción de Plataforma del

Corredor Norte-Noroeste de Alta Velocidad Madrid-Galicia. Tramo: Túnel de

Prado vía izquierda.

El tramo objeto de estudio está situado al Sur de la provincia de Orense,

próximo a la frontera con Portugal, en la comarca denominada “Terra do Bolo”.

Se corresponde principalmente con el proyecto de la vía izquierda de la Línea

de Alta Velocidad, si bien en su tramo final incluye ambas vías. La longitud del

tramo en vía izquierda es de 7.595,36 m, entre los P.K. 410+681,7 y 418+277,06.

El proyecto de la vía derecha tan sólo incluye 108,87 m, entre los P.K.

418+159,21 y 418+268,08

La orografía en la zona de estudio es complicada y está muy influenciada por

la litología del sustrato rocoso, con valles fluviales fuertemente encajados y

laderas muy abruptas.

A continuación en la Tabla 1 se presenta un resumen de las unidades de obra

singulares que constituyen el tramo en estudio:

Tabla nº 1: Unidades de obra singulares

Unidad de obra PK inicio PK final Datos geométricos principales (1)

Túnel de Prado

Vía Derecha

418+159,21 418+268,08 L=108,87 m

Montera máx= 216 m

Vía Izquierda

410+681,70 418+277,06 L=7595,36 m

Montera máx= 218 m

(1) Las longitudes consideradas en los túneles incluyen los falsos túneles.

1.1. OBJETIVO Y ALCANCE

El presente anejo tiene por objeto proporcionar los datos geotécnicos

necesarios para el desarrollo del Proyecto de Construcción de la nueva línea de

ferrocarril Madrid-Galicia, en el tramo Túnel de Prado vía izquierda.

Se trata de conocer en detalle el comportamiento mecánico de las rocas

presentes en el trazado de la línea, a fin de adoptar las recomendaciones

geotécnicas adecuadas para cada problemática específica.

En él se incluyen los datos y las conclusiones obtenidas de las labores de

investigación en campo y laboratorio realizadas hasta la fecha, así como las

recomendaciones de tipo geotécnico que se han desprendido de ellos.

En concreto, se analizan los siguientes aspectos:

Recopilación y análisis de la información geotécnica consultada.

Campaña de investigación realizada, así como el análisis y descripción de las

condiciones del terreno a lo largo del tramo en estudio, describiendo la

naturaleza y los parámetros geotécnicos de las litologías atravesadas, su

espesor y distribución del recubrimiento de suelos y de la capa de roca

meteorizada.

Agrupación de formaciones geotécnicas consideradas con un comportamiento

geotécnico similar.

Determinación de las características geotécnicas de los materiales

reconocidos, en particular, la resistencia a compresión simple, la resistencia al

esfuerzo cortante, la deformabilidad de los distintos materiales, su composición

química, la permeabilidad del terreno, la agresividad del agua freática, la

localización del nivel freático en cada zona, etc.

Condiciones de excavación y porcentaje de empleo de voladuras para la

realización de las excavaciones.

Clasificación de los materiales de las formaciones excavadas y posibilidad de

empleo en las necesidades de la traza.

Definición de los coeficientes de paso, que relacionan la densidad unitaria del

terreno excavado en los desmontes, con la del mismo terreno, una vez

colocado en obra.

Diseño de los taludes admisibles en desmontes en los diferentes tramos del

trazado, con indicación de zonas problemáticas donde pueden requerirse

medidas de contención. Definición y cálculo de tales medidas si son

necesarias.

En particular, en el estudio de desmontes se incluyen los criterios adoptados

en el estudio de los emboquilles, medidas de refuerzo previstas y taludes a

adoptar para su ejecución.

Recomendaciones para el apoyo de los rellenos de la traza, diseño de taludes

estables para los mismos y medidas complementarias de seguridad, en su

caso.

Definición de la capa de forma, tramificación y espesor de terreno a sustituir en

cada tramo homogéneo.

Caracterización geotécnica de los materiales atravesados por los túneles, así

como de la estructura del macizo (fallas, contactos, pliegues...), con especial

incidencia en los parámetros necesarios para el cálculo de los sostenimientos

(peso específico, humedad, resistencias, módulo de deformación, etc.) y los

necesarios para elegir el método de excavación (abrasividad Cerchar,

Schimazek, etc.)

Definición de las condiciones de cimentación de las estructuras, con indicación

de tipologías a adoptar, tensiones admisibles y módulos de reacción.

Estudio de la estructura y tectónica (fallas, contactos, pliegues...) de los

macizos atravesados por los túneles, tramificación con distintos tipos de

terreno de similares características geomecánicas y caracterización geotécnica

de los materiales atravesados por los túneles con especial incidencia en los

parámetros necesarios para el cálculo de los sostenimientos (peso específico,

humedad, resistencias, módulo de deformación, etc.) y los necesarios para

elegir el método de excavación (abrasividad Cerchar, Schimazek, etc.).

1.2. INFORMACIÓN GEOTECNICA UTILIZADA

Para la realización del presente Proyecto, se han consultado principalmente

las siguientes fuentes:

Campaña geotécnica realizada para el proyecto en estudio por TYPSA, para el

Ministerio de Fomento entre marzo y junio de 2009.

Estudio Informativo del “Proyecto del Acceso Ferroviario en Alta Velocidad a

Galicia. Tramo Lubián - Orense”, realizado por INECO (Octubre de 2003).

Mapas geológicos de España (MAGNA) a escala 1/50.000. Hojas nº: 264

(Ginzo de Limia) y 265 (Laza) (IGME 1974 y 1981).

Mapa geológico de España a escala 1/200.000. Hoja nº 17/27. Orense / Verín

(IGME, 1989).

Mapa topográfico provincial de Orense a escala 1/200.000 (IGN, 1997).

Ingeopress: “Aspectos geotécnicos de los túneles excavados en esquistos y

filitas”. L.Cornejo y M. Arlandi (2007).

Campaña Geológico – Geotécnica Complementaria de los Subtramos de

Requejo (Zamora) a Porto (Orense), Subtramo 4. Adif (Julio 2010).

Parte de esa información se incluye en planos, donde se distinguen los

siguientes:

Plano de situación: Plano nº1

Planta de trazado: Plano nº2

Climatología e Hidrologia: Cuencas de interceptadas: Plano nº3.

Mapa Geológico y su leyenda E:1:50.000 : Planos nº 4 y nº 5.

Mapa Geológico y su leyenda E:1:200.000 : Planos nº6 y nº7.

Mapa Geotécnico y su leyenda (IGME): Plano nº 8 y nº9

Perfil Geológico-Geotécnico, leyenda y columna estratigráfica: Planos: nº

10,nº 11 y nº 12.

.

Tras un primer análisis, se ha verificado que las modificaciones incorporadas

en el perfil, no resultan decisivas para las principales conclusiones geotécnicas

del Proyecto.

2. CAMPAÑA DE INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA

2.1. TRABAJOS DE CAMPO

Inicialmente se ha efectuado un estudio fotogeológico de la traza sobre

fotogramas a escala 1:5.000, que se ha completado realizando un recorrido de la

traza y visita a las obras existentes en el entorno.

Posteriormente se ha realizado un levantamiento geológico-geotécnico de

detalle, a escala 1:2.000, extendido a todo el tramo. Se han precisado los

contactos entre formaciones y otros datos no recogidos en la cartografía

precedente.

Se ha complementado con una toma de datos geológicos y geotécnicos de los

afloramientos existentes en los taludes próximos a la traza y en el entorno de los

emboquilles de la línea de ferrocarril existente Madrid – Galicia (puntos de lectura

y estaciones geomecánicas). Esta información ha resultado ser de gran utilidad,

sobre todo en las zonas de difícil acceso en las que no ha sido posible el

reconocimiento del terreno mediante prospecciones geotécnicas.

Asimismo, se han tomado datos de los desmontes de las carreteras y del

ferrocarril Madrid-Galicia, en aquellas zonas en que éstos se encuentran próximos

a la traza (litología, altura e inclinación de los taludes, estructura, condiciones de

estabilidad, presencia de agua, etc).

En el presente proyecto de Geotecnia se incluyen las fichas de taludes

existentes y las estaciones geomecánicas analizadas a lo largo del corredor.

Como se ha indicado, se ha adoptado la nueva interpretación geológica

realizada por la Universidad de Oviedo en julio de 2010, incorporando los datos

de campo recogidos por TYPSA.

La campaña geotécnica efectuada por TYPSA se desarrolló en dos fases:

Una primera fase se ejecutó entre marzo y junio de 2009. En base a la

misma se elaboró el Proyecto Básico, cuya edición inicial data de

septiembre de 2009, y en el que se incorporaron los datos de ensayos

recibidos con fecha anterior al 30 de junio de 2009.

En una segunda fase se realizó una campaña complementaria para el

Proyecto de Construcción, ejecutada durante el mes de julio de 2009.

La campaña de campo para la realización del Proyecto Constructivo ha

consistido en la ejecución de un total de:

o 11 sondeos mecánicos a rotación, con recuperación continúa de

testigo con una longitud total de 1360 metros perforados.

o 6 ensayos de permeabilidad tipo Lugeon.

o 6 ensayos dilatométricos.

o 3 perfiles de prospección geofísica de de longitud comprendida entre

60 m y 480 m, mediante sísmica de refracción, con una longitud total

de 660 m.

Sobre muestras de terreno obtenidas en los sondeos se ha procedido a

realizar los correspondientes ensayos de laboratorio.

En los planos comprendidos del nº14 al nº 25, se presenta la planta de

investigación geotécnica.

2.1.1. Campaña realizada en estudios anteriores

Se dispone de los datos de la campaña geotécnica realizada en la fase del

Estudio Informativo, en la que se perforaron 16 sondeos para la totalidad del

tramo Lubián – Orense. De los sondeos perforados, únicamente uno de ellos se

sitúa próximo al tramo de Proyecto. En la siguiente tabla se resume la

investigación efectuada en el Estudio Informativo:

Tabla nº 2: Posición y profundidad de los sondeos del Estudio Informativo

SONDEO P.K. PROF (m) LITOLOGÍA POSICIÓN

ST-8 (EI) 410+700 60 OQF: Cuarzofilitas

de Invernadeiro

A unos 90 m al suroeste del

trazado en proyecto, al

comienzo del túnel de

Prado

En dicho sondeo se tomaron 3 testigos parafinados, de los cuales se

ensayaron dos de ellos. En la tabla 3 se muestra el número de ensayos

realizados. También se realizó un ensayo Lugeon.

Tabla nº 3: Ensayos realizados en la campaña del Estudio Informativo

Denominación de unidad Norma UNE Otras normas Número en

sondeos

Determinación de la humedad natural 103 300/93 NLT-102/91 2

Determinación de la densidad aparente 103 301/94 NLT-156/72 2

Compresión simple en roca 22950-1/90 - 2

2.1.2. Campaña realizada por TYPSA (2009)

2.1.2.1. Sondeos mecánicos a rotación

El sondeo mecánico a rotación es la técnica fundamental en todo

reconocimiento geotécnico.

Es una perforación de pequeño diámetro, generalmente entre 65 y 140 mm

que permite reconocer la naturaleza y la localización de las diferentes capas del

subsuelo mediante la extracción continua de testigo de suelo o roca, a la vez que

se alterna con ensayos geotécnicos de penetración y extracción de muestras

inalteradas, en los casos en que es posible.

Las perforaciones se realizan con una sonda de avance hidráulico montada

sobre camión o con motricidad autónoma (según las necesidades y

características del estudio) dotada de castillete o torre de sondeo y bomba de

lodos.

El testigo reconocido se aloja en un tubo testigo hueco, en cuyo extremo

inferior va roscada una corona de widia o diamante que va realizando la o 50 mm

perforación. Al extremo superior del tubo va enroscado el varillaje, generalmente

de 42 (hueco), para permitir que pase el agua proveniente de la bomba. Durante

la ejecución del sondeo, y si el terreno no lo permite, hay que proceder a la

entubación del sondeo con la tubería de revestimiento o bien se utilizan lodos

bentoníticos que mantienen las paredes sin desmoronamientos.

Para los elementos sueltos o muy blandos debe emplearse el tubo simple y

para el resto el doble giratorio. Los tubos sencillos se denominan con la letra B

seguida del diámetro exterior en mm y los tubos dobles giratorios con la letra T

seguida del diámetro exterior. El diámetro exterior de las coronas de las baterías

sencillas oscila entre 36 y 146 mm (B-36 a B-146) y el de las coronas de los tubos

dobles giratorios entre 36 y 101 mm (T-36 a T-101).

La tubería de revestimiento o camisa se introduce en el sondeo para contener

hundimientos o cortar fugas de agua (si no se perfora en seco), son de tipo

telescópico y permiten el paso del tubo testigo para continuar la perforación.

Están normalizadas y su diámetro exterior oscila entre 143 y 54 mm.

Se han perforado un total de 11 sondeos mecánicos a rotación, con

recuperación continua de testigo. Las prospecciones de campo han sido

efectuadas por las empresas Enmacosa, CGS y Geoteyco y han sido

supervisados por técnicos de Typsa.

Durante la ejecución de estos sondeos se ha procedido a la realización de

ensayos SPT y toma de muestras inalteradas en los materiales clasificados

como suelos y en los recubrimientos de roca alterada. Para la toma de muestras

inalteradas se han utilizado tomamuestras de pared delgada.

Los ensayos de Penetración SPT (Standard Penetration Test), se utilizan en

Geotecnia para correlacionar diferentes parámetros resistentes de los suelos.

Estos ensayos determinan la resistencia de los suelos a la penetración de un

tomamuestras partido, permitiendo obtener muestras alteradas de suelo dentro de

un sondeo para su identificación, y proporcionando a su vez información sobre la

variabilidad y rigidez del suelo.

Figura 1: Ensayo de penetración SPT

Este tipo de ensayos se realiza en el interior de sondeos, en los cuales es

necesario limpiar previamente el fondo de la perforación, manteniendo la

entubación por encima del nivel de comienzo del ensayo.

El equipo necesario para la realización de esta prueba consta de un

tomamuestras bipartido de pared gruesa de 51 mm de sección acoplado a un

varillaje rígido, en cuyo extremo se coloca la cabeza de golpe y contragolpe,

sobre la que impacta una maza de 63.5 kg en caída libre, desde una altura de

76.0 cm.

Este equipo suele ir montado sobre el camión de sondeos, acoplado a la

sonda y con un funcionamiento automático. En el caso de materiales granulares

gruesos, el ensayo se realiza con una “puntaza ciega” que ofrece unos valores de

resistencia pero no recupera la muestra atravesada.

En el procedimiento de realización del ensayo se distinguen dos fases. Una

primera o hinca de colocación de 15 cm, incluyendo la penetración inicial del

tomamuestras bajo su propio peso, y la segunda fase o ensayo de hinca

propiamente dicho, en la cual se anota el número de golpes necesarios para

penetrar adicionalmente 30 cm. Este número obtenido se denomina resistencia a

la penetración N.

Si los 30 cm de penetración no pueden lograrse con 100 golpes, el ensayo de

hinca se dará por terminado.

Para la realización de los ensayos de penetración estándar tipo SPT, se ha

procedido a la hinca del tomamuestras estándar, con expresión del número de

golpes necesarios para hincar tramos de 15 cm con una maza de golpeo de 63,5

Kg. desde una altura de caída de 75 cm.

En los tramos perforados en roca, de mayor predominio en este proyecto,

donde no es posible la hinca del tomamuestras, se han tomado testigos

parafinados a intervalos regulares. Para asegurar la protección de los testigos

seleccionados se recubren mediante una capa interior consistente en gasa o

venda y una exterior aplicada en la forma de parafina líquida.

Al finalizar los sondeos, se ha instalado al menos una tubería de PVC

ranurada, protegida con una arqueta en la boca del taladro para medir el nivel

freático.

Junto con estos ensayos se han efectuado en ciertos sondeos ensayos de

permeabilidad tipo Lugeon y ensayos dilatométricos.

En la Tabla siguiente se recoge la ubicación, en coordenadas UTM de los

sondeos, su situación con respecto al eje derecho y la profundidad alcanzada en

cada uno de ellos, así como el objeto con el que se ha realizado el

reconocimiento.

Tabla nº 4: Posición y profundidad de los sondeos

Sondeo Coordenadas UTM

Posición

Prof (m) Objeto PK Dist. al eje (m)

X (m) Y (m) Z (m) Dcha izda

ST-25 622.405 4.665.558 770 411+100 3 54,80 Túnel

Prado

ST-26 621.746 4.665.631 822 411+760 8 98,75 Túnel

Prado

ST-27 621.300 4.665.731 835 412+220 15 115,00 Túnel

Prado

ST-28 620.628 4.665.981 852 412+910 17 145,20 Túnel

Prado

ST-30 619.726 4.666.491 811 413+960 46 120,00 Túnel

Prado

ST-31 619.151 4.667.057 850 414+762 9 170,00 Túnel

Prado

ST-32 617.980 4.668.260 828 416+440 14 169,40 Túnel

Prado

ST-33 616.840 4.669.426 680 418+080 19 50,40

Emboq

uille

Túnel

Prado

ST-35 619.446 4.666.743 846 414+340 30 164,45 Túnel

Prado

ST-47 622.699 4.665.526 811 410+805 30 80,35 Túnel

Prado

ST-48 617.360 4.668.878 828 417+320 30 192,00 Túnel

Prado

En la siguiente tabla se indica, para los sondeos efectuados, un resumen con

los ensayos in situ realizados en cada uno de ellos.

Tabla nº 5: Resumen de ensayos in situ efectuados en sondeos

Sondeo MI

(nº)

SPT

(nº)

TP

(nº)

Ensayos

dilatométricos (m)

Ensayos de

permeabilidad

Lugeon

(nº)

ST-25 2 3 12 - -

ST-26 - - 9 - -

ST-27 - - 14 2 3

ST-28 - - 6 - -

ST-30 - - 11 - -

ST-31 - - 19 2 -

ST-32 - - 16 - -

ST-33 - 5 11 2 3

ST-35 - - 16 - -

ST-47 - 3 12 - -

ST-48 - - 20 - -

La situación de los sondeos se ha representado sobre la planta de

investigación geotécnica planos del nº14 al nº25, así como en perfil geológico-

geotécnico Planos nº11 y nº 12. indicando la profundidad perforada en cada caso.

En los planos del nº27 al 33 se incluyen un modelo de registro del sondeo nº

ST33 y el reportaje fotográfico del mismo.

Se observa que los niveles de agua detectados a lo largo de la traza se sitúan

sobre la rasante, correspondiendo generalmente a la interfase roca meteorizada -

roca sana. Será únicamente en el entorno del viaducto donde el nivel de agua

medido se encuentra bajo la rasante, coincidiendo con los cursos de agua

superficiales.

Asimismo, es probable que durante la excavación de los túneles exista

circulación de agua, discurriendo a favor de los planos de discontinuidad de la

roca. Los mayores caudales se producirán en el caso de cortar tramos más

alterados con planos abiertos.

En la tabla 6 se resumen las últimas medidas de los niveles de agua

efectuadas, indicando la cota de emboquille del sondeo y la fecha de terminación

de la perforación (año 2009). En el Apéndice 5 del presente anejo se incluye una

tabla con todas las mediciones de los niveles freáticos efectuadas.

Tabla nº 6: Medidas de los niveles de agua

SONDEO COTA PROF.

SONDEO

FECHA

TERMIN.

PROF. N.F.

(Jul-09)

ST-25 770 54,80 22-abr 8,95

ST-26 822 98,75 07-abr 10,50

ST-27 835 115,00 12-may 23,70

ST-28 852 145,20 03-abr 32,00

ST-30 811 120,00 10-may SURGENTE

ST-31 850 170,00 02-jun 0,50

ST-32 828 169,40 24-abr 32,8

ST-33 680 50,40 13-may 8,7

ST-35 846 164,45 21-may 6,68

SE-46 732 20,35 23-jun 18,53

ST-47 811 80,35 17-jun 16,04

ST-48 828 192,00 21-jun 4,00

2.1.2.2. Calicatas

Tienen la ventaja que permiten acceder directamente al terreno, pudiéndose

observar las variaciones litológicas, estructuras, discontinuidades, etc., así como

tomar muestras de gran tamaño para la realización de ensayos y análisis.

Las calicatas son uno de los métodos más empleados en el reconocimiento

superficial del terreno, y dado su bajo coste y rapidez de realización, constituyen

un elemento habitual en cualquier tipo de investigación en el terreno. Sin

embargo, cuentan con las siguientes limitaciones:

La profundidad no suele exceder de 4m

La presencia de agua limita su utilidad.

El terreno debe poderse excavar con medios mecánicos.

Para su ejecución es imprescindible cumplir las normas de seguridad frente

a derrumbes de las paredes, así como cerciorarse de la ausencia de

instalaciones, conclusiones, cables, etc.

En caso que nos ocupa no se han excavado calicatas a lo largo de este tramo.

Se han excavado 2 calicatas próximas al tramo en estudio, en el viaducto de

Portela, supervisadas directamente por un geólogo experimentado. Todas ellas se

han tenido en cuenta a la hora de analizar la excavabilidad, la presencia de nivel

freático y el comportamiento de las excavaciones.

En todas las calicatas se efectuó el registro de los materiales excavados,

anotándose las diferentes litologías que se reconocen, la presencia de agua, las

condiciones de estabilidad de las paredes, las dificultades de excavación de la

retroexcavadora y todas aquellas observaciones que pudieran tener interés

geotécnico.

En todas las calicatas se han tomado muestras en saco para su posterior

análisis en laboratorio.

En la tabla siguiente se muestra la situación de las calicatas excavadas, en

coordenadas UTM, su situación con respecto al eje y la profundidad alcanzada en

cada una de ellas.

Tabla nº 7: Posición y profundidad de las calicatas

Calicata Coordenadas UTM

Posición

Profundidad (m) PK

Dist. al eje (m)

X (m) Y (m) Z (m) Dcha Izda

CD-7 623.190 4.665.591 777 410+320 9 1,00

CE-5 622.996 4.665.571 713 410+510 2 3,90

La situación de las calicatas se ha representado sobre la planta de

investigación geotécnica planos del nº14 al nº 25, indicando la profundidad

excavada en cada caso.

2.1.2.3. Campaña geofísica

Se han ejecutado 3 perfiles de prospección geofísica de entre 60 y 480 m de

longitud mediante sísmica de refracción. Los objetivos previstos mediante la

presente investigación han sido los siguientes:

Determinar las velocidades sísmicas (Ondas P) de los materiales del subsuelo

en los perfiles trazados

Cartografiar litológicamente los materiales existentes, contrastando

velocidades hasta una profundidad en torno a 20-30 metros.

Establecer el grado de excavabilidad en los diferentes materiales detectados.

Investigar la profundidad del recubrimiento de roca alterada.

En la siguiente tabla se resumen los perfiles efectuados y su situación con

respecto a los PK de la traza.

Tabla nº 8: Perfiles de sísmica de refracción

Perfil

PK

(eje

derecho)

Coordenadas UTM

(inicio perfil) Longitud

(m) Objeto / Orientación

X (m) Y (m)

PS-12 418+161 616.785 4.669.490 120

Emboquille oeste

túnel de Prado /

Longitudinal

PS-13 418+190 616.746 4.669.491 60

Emboquille oeste

túnel de Prado /

Transversal

PS-15 413+980 619.730 4.666.528 480

Túnel de Prado

(contacto O1 con GR)

/ Longitudinal

2.1.2.4. Estaciones geomecánicas

Se han tomado datos estructurales detallados en afloramientos rocosos de

buena calidad, y en los desmontes existentes en la actual vía de ferrocarril. Las

estaciones geomecánicas, se han levantado a lo largo de todo el trazado, aunque

concentrándose de forma preferente en las zonas donde se prevén ejecutar los

emboquilles. En total, se han establecido 38 estaciones geomecánicas. Las fichas

correspondientes se incluyen en el Apéndice 9.

Cada una de las estaciones, incluye lecturas de dirección de buzamiento y

valor del buzamiento en juntas, estratificación, foliaciones (esquistosidades) y

fallas. Estas medidas, se han completado con datos de litología, grado de

meteorización, resistencia de la matriz rocosa, presencia de agua, continuidad,

espaciado, tipo y espesor del relleno en juntas, JRC y parámetros geomecánicos

para el cálculo de la Q de Barton, índice RMR y GSI.

2.1.2.5. Ensayos de permeabilidad

La filtración y el flujo del agua a través de la matriz rocosa se produce

principalmente a favor de los poros y las fracturas, dependiendo la permeabilidad

de la interconexión entre ellos y de otros factores como el grado de meteorización,

la anisotropía o el estado de tensiones al que se encuentra sometido el macizo.

En general, en un macizo rocoso se define una permeabilidad primaria,

asociada al agua que se transmite en la matriz rocosa a través de los poros y

microfisuras. Por otra parte, el agua en los macizos rocosos también fluye a favor

de las superficies de discontinuidad, definiéndose como permeabilidad

secundaria. En general, la permeabilidad de la matriz rocosa es despreciable con

respecto a la del macizo rocoso fracturado.

Para facilitar la determinación de los valores más representativos en los tramos

de túnel del macizo rocoso, se han realizado ensayos de permeabilidad Lugeon in

situ, más apropiado para roca, que permite un cálculo bastante fiable del

coeficiente de permeabilidad, teniendo presente las siguientes condiciones:

Presencia de una capa freática natural

Coeficiente K comprendido entre 10-3 cm/s y 10-5 cm/s

En ausencia de la capa freática la interpretación teórica es muy compleja,

debiéndose recurrir a fórmulas empíricas puramente orientativas.

En el caso de bajas permeabilidades es necesario acudir a pruebas de

laboratorio o a complicadas investigaciones en obras mediante especiales

dispositivos piezometricos.

Básicamente consiste en inyectar agua a presión en un tramo aislado de

sondeo cerrado por uno o dos obturadores, y medir la cantidad de agua admitida

por el terreno.

Figura 2: ensayo de permeabilidad Lugeon in situ

Los ensayos realizados se resumen en la siguiente tabla:

Tabla nº 9: Ensayos de permeabilidad Lugeon

Sondeo Ensayo Profundidad Formación

ST-27 1 90,00 - 94,55 OE

ST-27 2 105,00 –

110,00

OE

ST-27 3 110,00 –

114,50

OE

ST-33 1 25,00 - 30,00 GRA

ST-33 2 35,00 - 40,00 GRA

ST-33 3 45,00 - 49,00 GRA

2.1.2.6. Ensayos dilatométricos

Estos ensayos son pruebas de esfuerzo-deformación realizadas directamente

sobre el terreno con la finalidad de obtener las características geotécnicas del

suelo referentes a su deformabilidad (módulo presiometrico) y características

residentes (presión límite). Se efectúan por dilatación mediante un gas de una

célula cilíndrica contra las paredes de un sondeo, midiendo la deformación

volumétrica del terreno en sentido horizontal correspondiente a cada presión

hasta llegar eventualmente a la rotura del terreno.

Figura 3. Ensayo dilatométrico

A lo largo de la traza de han realizado un total de 6 ensayos dilatométricos, en

el interior de los sondeos.

En la tabla siguiente se recogen los ensayos dilatométricos realizados, la cota

a la que se han hecho y la formación litológica a la que corresponden:

Tabla nº 10: Ensayos dilatométricos


ST-27 1 98,00 OE

ST-27 2 107,00 OE

ST-31 1 155,00 OQEC

ST-31 2 163,00 OQEC

ST-33 1 33,00 GRA

ST-33 2 43,00 GRA

En el Apéndice 7: Ensayos dilatométricos, se recogen los resultados de estos

ensayos.

2.1.3. Campaña adicional realizada por ADIF (2010)

Durante los meses de julio, agosto y septiembre de 2010, se ejecutaron

nuevos reconocimientos geotécnicos en el ámbito de Proyecto. La información

recibida de esta campaña consiste en los datos de 16 sondeos.

2.1.3.1. Sondeos mecánicos a rotación

Se han perforado un total de 4 sondeos mecánicos a rotación, con

recuperación continua de testigo. En algunos sondeos de túnel de gran longitud

se ha perforado a destroza hasta la profundidad del túnel.

En los tramos perforados en roca se han tomado testigos parafinados para su

análisis en laboratorio. Se han efectuado en ciertos sondeos ensayos de

permeabilidad tipo Lugeon y ensayos presiodilatométricos.

En la tabla siguiente se recoge la ubicación, en coordenadas UTM de los

sondeos, su situación con respecto al eje derecho y la profundidad alcanzada en

cada uno de ellos, así como el objeto con el que se ha realizado el

reconocimiento.

Tabla nº 11: Sondeos campaña adicional ADIF

Sondeo Coordenadas UTM

Posición

Prof

(m) Objeto

PK.

Dist al eje

(m)

X (m) Y (m) Z (m) Dcha Izda

ST-

415+300 618.731 4.667.498 894,4 415+300 14 225,00

Túnel

de

Prado

ST-49 618.409 4.667.816 809,3 415+800 25 150,00

Túnel

de

Prado

ST-

416+700 617.789 4.668.461 765,7 416+700 12 115,00

Túnel

de

Prado

SD-34 616.754 4.669.555 653,2 418+230 5 36,00

Túnel

de

Prado

2.1.3.2. Ensayos de permeabilidad

En la campaña adicional de ADIF se han realizado los siguientes ensayos de

permeabilidad tipo Lugeon:

Tabla nº 12: Ensayos de permeabilidad Lugeon


ST-415+300 1 204,0 - 209,0 GRA

ST-415+300 2 214,0 - 219,0 GRA

ST-49 1 116,0 – 121,0 OQEC

ST-49 2 116,0 – 121,0 OQEC

ST-416+700 1 98,6 – 103,6 GRA

ST-416+700 2 108,0 – 113,0 GRA

2.1.3.3. Ensayos presiométricos

No se han realizado ensayos dilatométrico durante la campaña adicional de

ADIF.

2.1.4. Campaña complementaria extendida

Debido a la dificultad de accesos en la zona en estudio, algunos de los apoyos

de las estructuras proyectadas no disponen de investigación, si bien se dispone

de sondeos cercanos a todos los apoyos y numerosos puntos de lectura y

estaciones geomecánicas en las proximidades. Se propone una nueva campaña

de investigación, con la finalidad de completar la investigación de las estructuras

en los apoyos inaccesibles durante la fase de proyecto.

Esta investigación complementaria podrá realizarse durante la fase de obra

una vez que se hayan ejecutado los accesos y las plataformas para la

construcción de los apoyos de las estructuras.

Asimismo, con esta investigación se pretende completar la caracterización

geotécnica de los materiales excavados en la traza para su uso en coronación.

La campaña propuesta consiste en los siguientes reconocimientos:

2 calicatas para la caracterización de los jabres frente a su posible empleo

en los rellenos de los caminos de acceso. Se localizan en el emboquille

Oeste del túnel de Prado, donde se estima un espesor de 8,0 m de jabres.

Estas calicatas se propusieron en una fase anterior, pero no se realizaron.

Los reconocimientos se denominan con la letra “C” para las calicatas,

seguidos de una “C” de “complementario”, para diferenciarlos de los sondeos

realizados durante la fase de proyecto, y un número ascendente en el sentido de

la traza.

En el siguiente cuadro se resumen las calicatas propuestas. Se indica la

situación con respecto a los puntos kilométricos, la litología existente y el objeto

de la investigación:

Tabla nº 13: Calicatas propuestas para la campaña complementaria en fase

de obra.

Calicata P.K. Litología Objeto Subtramo

CC-3 418+080 QJ Jabres y granitos meteorizados

Caracterización

Túnel de Prado.

Vía izquierda

CC-4 418+260 QJ Jabres y granitos meteorizados

Caracterización

Túnel de Prado.

Vía izquierda

2.1.4.1. Ensayos in situ

Durante la ejecución de las calicatas se tomarán dos muestras en saco para

su posterior ensayo.

Un técnico especialista supervisará y hará un seguimiento de todo el proceso y

recogerá toda la información in situ además de otros datos complementarios que

puedan ser de interés.

2.1.4.2. Ensayos de laboratorio

Para la determinación de la carga admisible y la profundidad de cimentación

se requieren ensayos de laboratorio de identificación de los materiales, así como

ensayos de resistencia y deformabilidad.

La nueva campaña permitirá la realización de ensayos Proctor y CBR con

material machacado procedente de los sondeos en las formaciones pizarrosas,

para comprobar su aptitud como material de coronación de terraplenes.

Tabla nº 14: Ensayos de laboratorio a realizar en campaña de obra

Denominación de unidad Número en

calicatas Objeto

Granulometría por tamizado 2 Caracterización de jabres

Determinación de los límites de

Atterberg 2 Caracterización de jabres

Determinación de la humedad

natural 2 Caracterización de jabres

Determinación de la densidad

aparente 2 Caracterización de jabres

Contenido en materia orgánica 2 Caracterización de jabres

Determinación cuantitativa

carbonatos 2 Caracterización de jabres

Determinación cuantitativa

sulfatos 2 Caracterización de jabres

Contenido en sales solubles 2 Caracterización de jabres

Determinación cualitativa de

sulfatos en suelos o agua 2 Caracterización de jabres

Proctor modificado 2 Caracterización de jabres

CBR 2 Caracterización de jabres

2.2. ENSAYOS DE LABORATORIO

Durante la excavación de las calicatas se han tomado muestras alteradas en

saco para la realización de ensayos granulométricos y de aprovechamiento de

materiales.

En los sondeos se han efectuado ensayos SPT, se han tomado muestras

inalteradas y testigos parafinados, estos últimos cuando la roca no se encontraba

muy fracturada. En algunos sondeos este aspecto ha dificultado la toma de

muestras para su posterior análisis en laboratorio.

Sobre las muestras seleccionadas de calicatas y sondeos se han los

siguientes ensayos de laboratorio, con objeto de completar la caracterización de

los materiales de la traza, y poder clasificarlos según las indicaciones dadas en el

Pliego como materiales aptos para rellenos, todo uno, capa de forma, etc.:

Tabla nº 15: Ensayos de laboratorio realizados

Denominación de unidad Norma

UNE

Otras

normas

Número

en

catas

Número

en

sondeos

Número

en

estudios

anteriores

Granulometría por tamizado 103

101/95

NLT-

104/91 2 10 -

Determinación de los límites de

Atterberg

103

302/94

103

104/93

NLT-

105/98

NLT-

106/98

2 10 -

Determinación de la humedad

natural

103

300/93

NLT-

102/91 - 143 2

Determinación de la densidad

aparente

103

301/94

NLT-

156/72 - 143 2

Determinación del peso

específico

103

302/94

ASTM-D-

854/83 - - -

Determinación de la porosidad 7045 - - 31 -

Velocidad sónica 83

308/86 - - 25 -

Compresión simple en suelos 103

400/93

NLT-

202/91 - - -

Compresión simple en roca 22950-

1/90 - - 78 2

Compresión simple en roca

determinando el módulo de

Young y el coeficiente de

Poisson

22950-3 - - 18 -

Triaxial en suelos 103 402 - - - -

Triaxial en roca 22950-

4/90 - 27 -


UNE

Otras

normas

Número

en

catas

Número

en

sondeos

Número

en

estudios

anteriores

Ensayo de carga puntual

Franklin

22950-

5/96 - 2 -

Corte directo en suelos,

consolidado y drenado.

103

401/98

ASTM-

3080 - - -

Rotura al corte en una

discontinuidad - - - 21 -

Ensayos de tracción indirecta

(Brasileño)

22950-

2/90 NLT-253 - 38 -

Ensayo edométrico 103 405 - - - -

Hinchamiento Lambe 103 600 - - - -

Hinchamiento libre 103 601 - - - -

Presión de hinchamiento 103

602/96 - - - -

Ensayo de colapso - NLT-

254/99 - - -

Contenido en materia orgánica 103 204 NLT-

118/91 2 9 -

Determinación cuantitativa de

carbonatos

103

200/93

NLT-

116/91 2 9 -

Determinación cuantitativa de

sulfatos

103

201/96

NLT-

120/72 2 9 -

Contenido en sales solubles - NTL-

114/99 2 5 -

Estabilidad frente al SO4Na 7136 NLT-

158/94 - 4 -

Estabilidad frente al SO4Mg 1367 NLT-

158/94 - 7 -

Acidez de Bauman-Gully - EHE - - -

Determinación de la resistencia al desgaste (Micro-Deval)

1097-

1/97 - - 7 -


UNE

Otras

normas

Número

en

catas

Número

en

sondeos

Número

en

estudios

anteriores

Medida del coeficiente de

Friabilidad

83

115/89

NLT -

351/74 - 3 -

Desgaste los Ángeles 1097-

2/99

NLT-

149/91 - 11 -

Determinación del índice

Schimazeck (incluido ensy.

Petrográfico y brasileño)

- - - 39 -

Drilling rate index - - - 15 -

Abrasividad cerchar - - - 37 -

Dureza cerchar - - - 26 -

Slake durability index - NLT-251 - 7 -

Estabilidad frente al agua

(Desmoronamiento) - NLT-255 - 6 -

Proctor modificado 103

501/94 - - - -

CBR 103

502/95 - - - -

Análisis de agua - EHE - 13 -

Junto con estos ensayos se han tomado muestras en todos los sondeos

ejecutados con la finalidad de realizar ensayos de agresividad de las aguas al

hormigón, según los parámetros indicados en la EHE.

Además de las aguas recogidas en los sondeos, se han ensayado también las

aguas pertenecientes a los diferentes puntos en los que se tomó agua para la

refrigeración de la corona durante la perforación.

Con esta medida se pretende contrastar los datos obtenidos en ambos

ensayos para evitar incurrir en errores de interpretación de los análisis químicos

derivados de la contaminación de las aguas del sondeo por las aguas de

perforación.

En la siguiente tabla se indican los sondeos en los que se tomaron muestras y las

profundidades a las que se tomaron.

Tabla nº 16: Muestras a las que se les ha efectuado ensayos de agresividad

Sondeo

Profundidad a la

que se obtiene la

muestra (m)

Zona

Litología

analizada

ST-25 8,95 Túnel Prado OQP

ST-26 10,50 Túnel Prado OP

ST-27 23,70 Túnel Prado OE

ST-28 32,00 Túnel Prado OE / OQEC

ST-30 0,00 Túnel Prado OQEC

ST-31 0,50 Túnel Prado GR

ST-32 32,8 Túnel Prado OQEC / GRA

ST-33 8,7 Emboquille Túnel Prado GRA

ST-35 6,68 Túnel Prado OQEC / GRA

ST-47 16,04 Túnel Prado OQP

ST-48 4,00 Túnel Prado GRA

Las actas con los resultados de los ensayos se incluyen en el Apéndice 8.

Resultados de ensayos de laboratorio.

3. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE LOS RECONOCIMIENTOS

En el presente apartado se exponen las características geotécnicas de las

diferentes formaciones afectadas a lo largo del trazado, obtenidas a partir de la

investigación geotécnica realizada y de los resultados de ensayo de laboratorio

disponibles.

3.1. FORMACIONES GEOTÉCNICAS CONSIDERADAS

3.1.1. Descripción de las formaciones geológicas atravesadas

Las formaciones geológicas diferenciadas a lo largo del trazado, son las

siguientes:

1) Zona Centroibérica:

Unidad de los Montes de Invernadeiro: constituida por dos formaciones:

Cuarcitas y Filitas del Invernadeiro, que comprenden las unidades de

cuarcitas y pizarras (OQP), cuarzofilitas (OQF) y niveles ferruginosos (Fe).

Formación Luarca: pizarras grises (OP).

Grupo de Santabaia: constituido por las Metavulcanitas de Carraxo (OG),

Cuarcitas y Filitas de Carraxo (QQEC) y Esquistos de Baldriz (OE).

2) Rocas ígneas: Granito de Alberguería (GRA). Dique de Diabasa (D).

Formaciones cuaternarias y depósitos antrópicos: constituidas por depósitos

coluviales (Qc), depósitos aluviales (QAl), depósitos eluviales de alteración (QJ),

rellenos (R) y vertidos (V).

3) Formaciones cuaternarias y depósitos antrópicos: constituidas por depósitos

coluviales (Qc), depósitos aluviales (QAl), depósitos eluviales de alteración (QJ),

rellenos (R) y vertidos (V).

ADIF ha proporcionado un nuevo perfil y planta geológicos a partir de la

interpretación realizada por estudiosos de la Universidad de Oviedo, con el objeto

de unificar la cartografía geológica de todos los tramos pertenecientes al Corredor

de Alta Velocidad Lubián – Ourense.

La integración en el Proyecto de esta interpretación geológica introduce

algunos cambios respecto a las anteriores fases de estudio, principalmente

relativos a aspectos formales, tales como nuevas denominaciones de las

formaciones geológicas o una mayor distinción dentro de cada grupo geológico en

función de diversas litologías. También se incluye la aparición de un grupo

litológico nuevo, el Grupo de Santabaia, que en el caso del Proyecto Básico se

había incluido como las Formaciones Cuarcitas y Filitas del Invernadeiro y Luarca.

La nueva nomenclatura y estas aportaciones no suponen, sin embargo,

cambios en las principales conclusiones geotécnicas.

Asimismo, los resultados de la campaña adicional de campo y sus

correspondientes ensayos de laboratorio se han recibido a mediados de octubre

de 2010. Para la caracterización geotécnica de los materiales, se han analizado

los datos recibidos, conjuntamente con los disponibles de la campaña

anteriormente realizada por TYPSA.

3.1.1.1. Formación Cuarcitas y Filitas del Invernadeiro (OQP).

Esta formación está constituida por metareniscas grises de grano fino y filitas

negras (OQP), con todas las posibles combinaciones en cuanto a proporción

entre las dos litologías. Presentan también algunas intercalaciones de cuarcitas

más duras y resistentes en capas decimétricas y bancos tabulares métricos poco

frecuentes.

Las metareniscas son rocas amarillentas, blanquecinas a gris claro y marrones

claro, de grano fino, bien estratificadas. Las cuarcitas son de tonos grises y

marrón claro, bien estratificadas, en capas decimétricas y escasos bancos

métricos. En varias ocasiones, se observan abundantes venas y filones de cuarzo

blanco que proporcionan mayor dureza a la roca. Las filitas, se presentan como

rocas de aspecto pizarroso, grises y negras, ligeramente satinadas, con una

foliación muy penetrativa (esquistosidad). En su mayor parte son filitas arenosas,

caracterizadas por intercalaciones milimétricas de niveles arenosos, lentejonares,

de grano muy fino.

Los niveles areniscosos, dentro de las filitas, pueden ser de espesor

milimétrico y forma lentejonar, acuñándose lateramente. Las capas de

metareniscas, pueden incluir niveles milimétricos de filitas por donde se abre el

testigo fácilmente.

3.1.1.2. Formación Pizarras de Luarca (OP).

Penetrativa de fase – 1 (esquistosidad), que les confiere su aspecto hojoso.

Aflora de forma característica, dando crestones alargados y muy continuos en

el paisaje, según la dirección de la esquistosidad.

En sondeos, se han cortado filitas, esquistos y cuarzo-esquistos. Estos

últimos, con proporciones muy variables de venas de cuarzo blanco, desde un 5 –

10% hasta el 50 – Está constituida por filitas grises y negras, ligeramente

satinadas, muy monótonas, con intercalaciones centimétricas de niveles

grafitosos negros y metareniscas muy ocasionales. En ocasiones, se describen

como pizarras negras, de aspecto mate, debido a un menor grado de

recristalización de los minerales. Presentan una foliación muy 60%. Estos datos

son importantes de cara a la abrasividad de la formación en zonas determinadas.

3.1.1.3. Grupo de Santabaia (OG, OQEC y OE).

Comprende tres formaciones: Metavulcanitas de Carraxo, Cuarcitas y Filitas

de Carraxo y Esquistos de Baldriz.

Las Metavulcanitas de Carraxo (OG), Están constituidas por gneises cuarzo-

feldespáticos grises, con grandes cristales de feldespato y cuarzos con colores

azulados. La matriz contiene abundante biotita, cuarzo, plagioclasa, feldespato

potásico y moscovita; con proporciones menores de clorita, circón, rutilo y apatito

(FARIAS, 1990).

En el área del tramo estudiado, afloran únicamente en el “roof-pendant” de

Riobóo, rodeados por el granito de Alberguería.

Las Cuarcitas y Filitas de Carraxo (OQEC), están constituidas por cuarcitas y

metareniscas grises y amarillentas en capas decimétricas y centimétricas, que

alternan con filitas gris oscuro intercaladas. El contacto entre esta unidad y el

granito de Alberguería (GRA), da lugar a un metamorfismo de contacto sobre la

primera, con el desarrollo de rocas “mosqueadas” y numerosas intrusiones

graníticas en forma de diques, filones y bolsadas de espesor decimétrico y

métrico.

Los efectos de este metamorfismo de contacto, son variables y van desde el

desarrollo de minerales (biotitas) en las filitas y en los niveles más micáceos de

las cuarcitas (facies “mosqueadas”), hasta la transformación de las metareniscas

y filitas originales en rocas de mayor grado metamórfico, como cuarcitas cuarzo-

feldespáticas y esquistos.

En los sondeos, se cortan esquistos micáceos (biotíticos y moscovíticos), con

variable proporción de venas de cuarzo, cuarcitas y metareniscas recristalizadas,

con numerosos diques de granito intruidos, con contactos netos.

Los Esquistos de Baldriz (OE), están constituidos por filitas y esquistos gris

oscuro a negros, satinados, con niveles de cuarzo intercalados, que les dan

resistencia a la erosión y forman crestones alineados. Presentan colores marrón-

rojizos por alteración. Ocasionalmente, se han observado niveles centimétricos,

muy escasos, de metareniscas amarillentas y grises de grano fino.

Esta formación, está afectada por la Falla dúctil de Laza en toda su anchura,

desarrollando estructuras S – C y una foliación de tipo milonítico (SC).

3.1.1.4. Rocas Ígneas. Granito de Alberguería (GRA). Diques de Diabasa (D).

En los últimos 3,9 km de la traza, afectando principalmente al Túnel de Prado,

se atraviesa el de Alberguería Granito (GRA). Su resistencia a la erosión, origina

un fuerte relieve atravesado al final del trazado.

En la zona de estudio el granito encaja solamente en la formación Cuarcitas y

Filitas de Carraxo (Grupo de Santabaia), generando el correspondiente

metamorfismo de contacto en estas rocas.

Petrológicamente se trata de un granito de dos micas moderadamente

leucocrático, de grano medio a grueso, equigranular de tonos blancos cuando

está sano, y marrón – rojizo o amarillento por óxidos, cuando está meteorizado.

Cerca del encajante, suele presentar numerosas bolsadas y diques de pegmatitas

con tamaño de grano muy grueso y, ocasionalmente, diques de aplitas con

tamaño de grano muy fino.

En los sondeos realizados, se corta un granito con las mismas características

que en los afloramientos. Presenta numerosos diques y bolsadas pegmatíticas, de

grano muy grueso. Destacan los grandes espesores de jabre, con 9,0 y 20 m,

detectados en los sondeos ST-33 y SD-34 (Túnel de Prado, boca oeste).

Se ha reconocido un dique de diabasa (D) en el sondeo ST-30, a 118 m de

profundidad (P.K. 414+000). Son rocas duras, oscuras, gris-verdoso, de grano

fino, textura dolerítica, ligeramente porfídica y de composición basáltica. La

mineralogía está compuesta de plagioclasas y anfíboles.

3.1.1.5. Formaciones Cuaternarias y Antrópicas (QAl, Qc, QJ, R y V)

El desarrollo de suelos cuaternarios es escaso en general, exceptuando el

final del trazado, a la salida del Túnel de Prado. El fuerte relieve originado por el

intenso encajamiento de los ríos y arroyos, está sometido a una importante

erosión que dificulta el desarrollo y la acumulación de suelos en un espesor

suficientemente grande (> 2 m), como para ser considerado en la cartografía

geológico – geotécnica. No obstante, de forma puntual, se han observado

acumulaciones relativamente importantes de depósitos aluviales y de ladera que

se han cartografiado.

Sobre las rocas de las formaciones existentes en el tramo, se han observado

pequeños depósitos coluviales (QC), suelos eluviales con gran desarrollo (QJ) y

algunos aluviales (QAL) más escasos. Se han observado depósitos de origen

antrópico, debidos a la infraestructura del antiguo ferrocarril existente en la zona.

Se trata de rellenos (R) y vertidos (V) de materiales pétreos, procedentes de la

excavación de túneles.

A continuación se describen brevemente las características de estos

depósitos:

Depósitos coluviales (Qc): Están constituidos por cantos angulosos de filitas,

metareniscas, esquistos y granitos englobados en una matriz areno – limosa ó

arcillosa de tonos crema, marrones, pardos y rojizos. La naturaleza de los

cantos depende de la formación litológica existente en el área fuente. Los

espesores máximos observados en sondeos llegan a los 3 m. El trazado cruza

estos depósitos en varios puntos, aunque todos en túnel.

Depósitos aluviales (QAl): Son escasos en este tramo. El trazado no cruza

estos depósitos en ningún punto. Se han cartografiado pequeños depósitos

próximos hacia los pk 412+000 y 412+800. Los depósitos más importantes son

los aluviales de río Arnoia, al Norte de la traza. Están constituidos por limos

arenosos y gravas de cuarcitas, filitas y granitos con matriz limo-arenosa.

Depósitos eluviales (QJ): En zonas puntuales del Granito de Alberguería, al

final del trazado, en la boca de salida del Túnel de Prado, se han observado

granitos alterados “in situ” a jabres, con GM–V. En ellos se reconocen las

estructuras originales del granito, con diques y bolsas pegmatíticas, aplíticas y

filones de cuarzo sin alterar. Su espesor, observado en algunos afloramientos

es de 2 – 3 m de forma puntual. En los sondeos (ST-33 y SD-34), se han

perforado entre 9 y 20 m de jabres, con algunos bolos de granito intercalados.

Rellenos y Vertidos (R y V): Los rellenos (R) son los terraplenes y

pedraplenes del ferrocarril actual. Están constituidos por cantos y bloques de

distintas litologías (filitas, cuarcitas, granitos) procedentes de la excavación de

los numerosos túneles existentes. Los vertidos (V), son materiales sin

compactar, relacionados también con la excavación de los túneles de la vía

actual. Son materiales sobrantes no utilizados para construir rellenos. Se

vertían adosados a los propios terraplenes o cerca de las bocas de los túneles

de los que procedían (escombreras). Los espesores detectados en la

investigación, han oscilado entre 0,5 – 6,50 m (ST-25). Sin embargo, los

grandes rellenos visibles del ferrocarril actual, indican que se puede alcanzar

espesores superiores a los 30 m en el centro de dichos grandes terraplenes.

3.1.2. Formaciones geotécnicas consideradas

Para la caracterización geotécnica se han agrupado algunas formaciones en

las que el comportamiento geotécnico se considera similar.

De este modo, se han analizado conjuntamente, por un lado, las formaciones

geológicas OQP -alternancias de cuarcitas y pizarras-, de la Unidad de

Invernadeiro, junto a las formaciones OQEC -alternancia de cuarcitas y esquistos

y OG – gneises, del Grupo de Santabaia, constituyendo el GRUPO 1. Por otro

lado, se han agrupado las formaciones OP – pizarras grises silíceas - y OE –

esquistos de Baldriz del Grupo de Sanatabaia, denominándolas a todas ellas

GRUPO 2.

En la práctica, se podrían agrupar también estos dos grupos geotécnicos,

dado que en realidad resultan geotécnicamente muy parecidas, como se observa

en los apartados siguientes. Su mayor diferencia es debida a la presencia de

areniscas y cuarcitas en el primer grupo, debido a lo cual es posible que los

desgastes de cortadores en esta formación sean superiores.

Se considera que las rocas con grados de meteorización IV y V tienen

comportamiento próximo a los suelos y como tal se han caracterizado,

asignándoles los rangos de valores de RMR por debajo de 40 puntos. Por

consiguiente, las formaciones se han agrupado en los siguientes grupos

geotécnicos:

GRUPO 1 Unidad Invernadeiro y Grupo de Santabaia, caracterizados

por alternancias de cuarcitas y esquistos sanos a

moderadamente meteorizados y gneises. OQP, OQEC y OG

(GM-I-II-III).

GRUPO 2 Pizarras y filitas sanas a moderadamente meteorizadas.

Formaciones OP y OE (GM-I-II-III).

GRUPO 3 Unidad Invernadeiro y Santabaia meteorizadas.

OQP, OQEC y OG (GM. IV-V)

GRUPO 4 Pizarras y filitas meteorizadas. Formaciónes OP y OE

(meteorización GM. IV-V).

GRUPO 5 Formaciones cuaternarias con depósitos coluviales (QC),

depósitos Aluviales (QAl), rellenos (R) y vertidos (V).

GRUPO 6 Granitos sanos o moderadamente meteorizados. Formación

GRA (GM-I-II-III)

GRUPO 7 Granitos meteorizados y suelo residual procedente de los

granitos (jabres). Formación GRA (GM. IV-V) y QJ.

3.2. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DE LOS MATERIALES

En el presente apartado se resumen las características geotécnicas de las

distintas formaciones geotécnicas diferenciadas a partir de las investigaciones

realizadas.

3.2.1. GRUPO 1: Cuarcitas, filitas y gneises sanos a moderadamente

meteorizados. GM I-II-III.

Este grupo geotécnico comprende a la Unidad del Invernadeiro y el Grupo de

Santabaia, con las formaciones Cuarcitas y Filitas del Invernadeiro (OQP, OQF,

Fe), Cuarcitas y Filitas de Carraxo (OQEC) y Metavulcanitas de Carraxo (OG). Se

caracteriza por la presencia de rocas silíceas abrasivas como cuarcitas y gneises.

La traza atraviesa este numeroso Grupo geotécnico entre Riobó y el contacto

con el granito de Alberguería y en el “roof pendant” de Riobóo. Cerca del granito,

la formación OQEC, se presenta afectado por metamorfismo de contacto, con

desarrollo de biotitas y otros minerales (facies “mosqueadas”).

El túnel de Prado afectará a este Grupo.

Para el análisis de estas rocas, en los ensayos de identificación y los de

resistencia, se ha realizado una distinción de las muestras con mayor o menor

grado de meteorización, denominando GRUPO 1A aquellas muestras con G.M. I

ó II y GRUPO 1B a las que se han caracterizado con un grado de meteorización

G.M. III. Sin embargo, de este análisis no se han sustraído importantes

conclusiones debido a la poca representación de muestras con grados de

alteración G.M. III.

Ensayos de identificación.

La roca en estado sano, grado II o inferior, presenta una densidad seca media

de 26 kN/m3, con valores que oscilan entre 24 y 28 kN/m3. La densidad aparente

oscila en el mismo rango de valores que la densidad seca, debido a que la

humedad, en general, ha resultado muy baja.

La roca moderadamente meteorizada, con grado III, muestra una densidad

seca media de 25,4 kN/m3 y aparente de 25,8 kN/m3, con variaciones de 23 a 28

kN/m3 en ambos casos.

La humedad natural en las muestras de los sondeos varía entre 0,1% y 3,6%,

con un valor promedio de 0,8% en la roca con grados de meteorización I y II. La

porosidad de 10 muestras presenta una gran dispersión, obteniendo valores

comprendidos entre 1,3% y 12,60%, con un valor promedio de 6,10%. Para las

muestras de grado III, se han obtenido valores entre 0,10% y 5,60%, con una

media de 1,60%. La porosidad ha oscilado entre 2,30% y 16,60%, con un valor

medio de 9%.

En el cuadro siguiente se resumen los valores de densidad seca, densidad

aparente, humedad y porosidad obtenidos de las muestras de los sondeos en

estos materiales:

Tabla nº 17: GRUPO1A. Resumen de ensayos de identificación. GM. I-II

Densidad seca

(kN/m3)

Densidad aparente

(kN/m3)

Humedad

(%)

Porosidad

(%)

Nº de valores 38 38 38 10

Promedio 26,2 26,5 0,8 6,1

Máximo 28,2 28,4 3,6 12,6

Mínimo 23,6 24,1 0,1 1,3

Desviación

estándar 0,9 0,9 0,8 4,2

Tabla nº 18: GRUPO1B. Resumen de ensayos de identificación GM. III

Densidad seca

(kN/m3)

Densidad aparente

(kN/m3)

Humedad

(%)

Porosidad

(%)


Promedio 25,4 25,8 1,6 9

Máximo 27,8 27,9 5,6 16,6

Mínimo 23 23,8 0,1 2,3

Ensayos de resistencia y deformabilidad.

Se han realizado 28 ensayos de resistencia a compresión simple en los

materiales del grupo 1, obteniendo los siguientes resultados:

Tabla nº 19: GRUPO 1. Resumen de ensayos de RCS.

Resistencia a compresión

simple (MPa)

Nº de valores 28

Promedio 24,8

Máximo 104,4

Mínimo 4,7

Desviación estándar 22,6

Tal como se deduce de la tabla anterior, los valores resultantes de los ensayos

muestran, a priori, una gran dispersión. En general, en rocas que presentan

planos de esquistosidad, tales como las que forman el grupo geotécnico 1, es

complicado obtener unos parámetros representativos de la roca intacta, dado que

al extraer el testigo de roca del sondeo, éste se abre por los planos de

esquistosidad. Además, los resultados también dependen mucho de la orientación

de la esquistosidad en relación a la dirección de aplicación de la carga en el

ensayo de resistencia a compresión simple. Otro factor que puede influir en los

resultados puede ser el grado de alteración de la roca y la profundidad a la que se

ha recogido la muestra. De este modo, se ha realizado un análisis de la influencia

de estos factores en la resistencia a compresión simple de la roca intacta.

Los valores de resistencia a compresión simple deducidos de sondeos en roca

del grupo 1A, presentan una gran dispersión, desde 4,9 MPa hasta 104 MPa, con

un valor medio de 28,3 MPa. Para la roca moderadamente meteorizada el valor

medio es 12,1 MPa, oscilando entre 4,7 y 30,5 MPa.

En los siguientes cuadros se presentan los valores estadísticos obtenidos en

los ensayos de resistencia a compresión simple:

Tabla nº 20: GRUPO 1A. Resumen de ensayos de RCS G.M. I-II

Resistencia a compresión simple

(MPa)

Nº de valores 22

Promedio 28,3

Máximo 104,4

Mínimo 4,9

Desviación estándar 24

Tabla nº 21: GRUPO 1B Resumen de ensayos de RCS G.M. III


(MPa)

Nº de valores 6

Promedio 12,1

Máximo 30,5

Mínimo 4,7


El valor de 104 MPa corresponde con una muestra ensayada en metabasita,

por lo que no es representativa del grupo geotécnico. También se han desechado

otros ensayos con valores muy bajos de resistencia a compresión simple que no

resultan muy reales.

En la siguiente gráfica (figura 4) se observa la variación de la resistencia a

compresión simple con la profundidad, diferenciando las muestras por su grado

de meteorización:

Figura 4: Relación de la resistencia a compresión simple con la profundidad

Como se observa en el gráfico, no hay una correlación clara entre los valores

de la resistencia a compresión simple y la profundidad de las muestras. Se

deduce que las muestras ensayadas con grados de meteorización I a II presentan

valores de la resistencia a compresión simple en general superiores a los

obtenidos para las muestras de grados de meteorización III.

En las figuras 5, 6 y 7, se presentan otros datos sobre resistencia a la

compresión simple.

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00

Pro

fun

did

ad

(m

)

RCS (MPa)

GRUPO1A

GRUPO1B

Figura 5: Rangos de valores de resistencia a compresión simple.

Frecuencias

Figura 6: Rangos de valores de resistencia a compresión simple

distinguiendo grados de meteorización. Frecuencias

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0-10 10-20 20-30 30-40 >40

Pobl

ació

n de

qu

Rango valores de qu (MPa)

Grupo 1

Po

bla

ció

n d

e q

u


Grupo 1A

Grupo 1B

Figura 7: Rangos de valores de resistencia a compresión simple. Valores.

Por otro lado, en un artículo publicado en la revista Ingeopres, que data de

noviembre de 2007 Aspectos geotécnicos de los túneles excavados en esquistos

y filitas. L. Cornejo, M. Arlandi, se hace referencia a que, en general, las rocas

esquistosas presentan una marcada anisotropía de resistencia. Dicho de otra

forma, la esquistosidad ejerce una gran influencia en la resistencia de la roca, de

modo que, para valores del ángulo de esquistosidad pequeños, la resistencia

aumenta, en valores intermedios la resistencia es menor y a medida que aumenta

dicho ángulo, la resistencia vuelve a aumentar. Para estudiar este aspecto, en el

artículo se sugiere elaborar un gráfico donde se muestra la relación entre la

resistencia a la compresión simple con el ángulo que forma la esquistosidad con

la dirección de la carga del ensayo uniaxial, esto es, la vertical. Particularizando

para las muestras disponibles, se obtiene el siguiente gráfico:

0

20

40

60

80

100

120

9,8

5,2

7,7

7

4,8

9

6,9

6

7,9

3

4,6

9

5,7

10

,24

11

,8

11

,59

17

,2

15

,8

13

,8

10

,2

25

,92

25

,78

22

,6

30

,32

34

,1

30

,9

30

,51

69

,33

10

4,4

41

,5

42

,1

43

,9 50

0-10 10-20 20-30 30-40 >40

Val

ore

s d

e q

u (

MP

a)


Grupo 1

Grupo 1

Figura 8: GRUPO 1. Relación de la resistencia a compresión simple con

la orientación de la esquistosidad.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

110,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

RC

S (

MP

a)

Beta b (º)

GRUPO 1A

GRUPO 1B

Figura 9: GRUPO 1. Valores medios de la resistencia a compresión

simple en relación con la orientación de la esquistosidad.

Como se observa en el gráfico anterior (figura 9), la mayor concentración de

valores se encuentra en las muestras con un ángulo alrededor de 45º, con valores

que oscilan desde 4,89 hasta 25,92 MPa. En general, para los valores de altos

(ángulos de esquistosidad subhorizontales), iguales o superiores a 40º, se han

obtenido resistencias a compresión simple superiores que para los valores de

inferiores a 40º, como cabe esperar. En los sondeos se ha verificado que las

muestras en general se abren fácilmente por las esquistosidades, por lo que no es

de extrañar que en direcciones más o menos paralelas a la carga, la rotura se

produzca para valores bajos de la misma. De hecho, en la mayor parte de las

muestras ensayadas, la rotura se ha producido a favor de los planos de

esquistosidad.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

10 15 25 30 40 45 50 60 70 75 80

Promedio de qu (°)

BETA (°)

En la siguiente tabla se muestran los promedios obtenidos:

Tabla nº 22. GRUPO1. Resumen de ensayos RCS (MPa) en relación con el

ángulo

α < 45º α> 45º

Nº de valores 8 16

Promedio qu

(MPa) 24,6 17,4

Máximo 69,3 42,1

Mínimo 4,7 4,9

Desviación

estándar 24 11

Además de lo anterior, los resultados de resistencia a compresión simple

derivados de ensayos de carga puntual, ensayo Franklin, en los que no influye la

esquistosidad, han resultado inferiores a los obtenidos en los ensayos de

resistencia a compresión simple, tal como se indica en las siguientes tablas:

Tabla nº 23. GRUPO 1A. Resumen de ensayos de carga puntual Franklin


(MPa)

Nº de valores 2

Promedio 2,2

Máximo 2,7

Mínimo 1,7


En seis de los ensayos de resistencia a compresión simple de las muestras del

grupo 1 se han medido las deformaciones uniaxiales con el fin de determinar los

parámetros deformacionales del macizo. Los valores estadísticos obtenidos han

sido los siguientes:

Tabla nº24.GRUPO 1. Resumen de ensayos de módulos de Young y Poisson

ensayos de resistencia a compresión simple con bandas.

Módulo de Young

E (MPa)

Módulo de Poisson

Nº de valores 6 6

Promedio 21.396 0,18

Máximo 51.359 0,36

Mínimo 4.274 0,07

Desviación estándar 16.156,2 0,12

Según la bibliografía consultada (Cimentaciones, Rodríguez Ortiz et al.), los

coeficientes de Poisson habituales para estas rocas están en el entorno de 0,12 a

0,20, por lo que en general se encuentran en rango inferior de estos límites, a

excepción de dos valores que resultan superiores.

A partir de estos ensayos, para la roca intacta del grupo 1 se ha tomado un

módulo de deformación de 16.000 MPa, que se encuentra en el entorno del valor

medio.

No se han realizado ensayos dilatométricos en el tramo en proyecto. Por tanto,

para la caracterización geotécnica se tienen en consideración los realizados en

tramos adyacentes. Los resultados obtenidos se muestran a continuación:

Tabla nº 25. GRUPO 1. Resumen de ensayos dilatométricos en tramos

adyacentes.

GRUPO 1A

(MPa)

GRUPO 1B

(MPa)

TOTAL

(MPa)

Nº de valores 3 1 4

Promedio 5.566 2.076 4.693

Máximo 11.731 3.003 11.731

Mínimo 825 1.353 825

Desviación estándar 3457 696 3.361

Durante la campaña de ampliación no se efectuaron ensayos presiómetricos

en estos materiales.

En estos valores se han presentado desviaciones muy importantes. La

relación entre los valores de módulos de deformación y resistencia a compresión

simple debe encontrarse entre 200 y 500. En el caso de este grupo geotécnico, se

han obtenido valores del cociente Ei/ci comprendidos entre 13 y 500.

Para las condiciones específicas de terreno y montera del túnel se

particularizarán los valores de módulos de deformación a emplear en los cálculos

comprobando que se encuentran dentro de los órdenes de magnitud de los

resultados de los ensayos in situ.

Tabla nº 26. GRUPO 1. Resultados de ensayos triaxiales.

1

(MPa)

3

(MPa)

Nº de valores 9 9

Promedio 35,4 1,8

Máximo 64,3 4,1

Mínimo 7,1 0,6

Desviación estándar 22,3 1,2

Se dispone de 12 ensayos de tracción indirecta o brasileños. Los valores

estadísticos de dichos ensayos se presentan a continuación:

Tabla nº27: GRUPO 1. Resumen de resultados de ensayos de ensayos brasileños

Para caracterizar las propiedades de la roca intacta se emplean los datos

derivados de los ensayos de resistencia a compresión simple, brasileños y

triaxiales.

No se disponen de suficientes ensayos triaxiales y brasileños, por lo que se

estima oportuno considerar los ensayos realizados para la misma formación en

zonas próximas. Se tienen en cuenta, por tanto, los datos obtenidos en los

ensayos realizados en tramos adyacentes, con el fin de afinar el cálculo de los

parámetros del macizo rocoso.

Se ha considerado el criterio desarrollado por Hoek y Brown, en el que se

determina la tensión máxima (σ’1) que produce la plastificación del material para

una tensión principal menor (σ’3) dada mediante la expresión:

a

ci

bci sm

' + ' '

331 (1)

donde:

σ’1 y σ’3 : tensiones efectivas máxima y mínima en rotura.

mb : constante de Hoek y Brown para macizos rocosos.

s y a: constantes que dependen de las características del macizo rocoso.

σci : resistencia a compresión simple de los bloques de roca intacta.

Ensayos brasileños

(MPa)

Nº de valores 12

Promedio 4

Máximo 10,7

Mínimo 1,2


Para los bloques de roca intacta, los valores de a y s son respectivamente 0,5

y por tanto, aplicando el criterio en esta hipótesis, se obtiene:

5,0

331 1

' + ' '

ci

ici m (2)

donde:

mi : constante de Hoek y Brown para roca intacta.

La determinación del parámetro mi de la matriz de roca inalterada se ha

efectuado mediante la realización de ensayos triaxiales, de resistencia a

compresión simple y brasileños, sobre muestras de testigos parafinados. Para

obtener el valor de mi se ha realizado en la ecuación (2) el cambio:

y = (’1 – ’3)² (3)

x = ’3

Con lo que el criterio de rotura toma la forma:

y = m ci . x + ci2 (4)

Representando los valores de x e y en una gráfica, el valor de mi se obtiene

aproximando los resultados de los ensayos efectuados mediante una recta

ajustada por el método de los mínimos cuadrados, incluyendo los valores de la

resistencia a compresión simple y de resistencia a tracción.

Resulta, por tanto:

(’1 – ’3)² = mi . ci . ’3 + ci²

de esta expresión se obtiene mi y ci.

Para la correlación se han empleado los valores de los ensayos de laboratorio

correspondientes a las muestras de grados de alteración I, II y III, eliminando los

valores que despuntan tanto por arriba o por abajo.

La correlación resultante se muestra en la siguiente figura:

Figura 10: Correlación de Hoek y Brown

De donde se obtiene:

mi = 7,23

ci = 21,82 MPa

Si se considera que los ensayos realizados sobre roca del grupo 1A son más

representativos para la estimación de la resistencia de la roca intacta, el valor

obtenido con el criterio de Hoek y Brown es del mismo orden de magnitud que la

media de éstos (22 MPa).

Por otro lado, tal como se ha desarrollado anteriormente, los ensayos sobre

muestras que presentan un ángulo de esquistosidad de 45º o inferior respecto a la

horizontal son más realistas. En los ensayos disponibles en este tramo se ha

obtenido un promedio de unos 24 MPa, algo inferior al valor obtenido mediante

este último análisis. Sin embargo, hay que reseñar que en este análisis se tienen

en cuenta, además de los ensayos de resistencia a compresión simple, los

ensayos triaxiales y brasileños.

Para la caracterización de estos materiales se tomará un valor de la

resistencia a compresión simple de la roca intacta de 22 MPa.

CORRELACIÓN HOEK-BROWNy = 157,81x + 476,31

R2 = 0,1726

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

-10 0 10 20 30 40 50

3

(1-

3)2

El valor de mi resulta inferior a los valores habituales para las areniscas, en las

que suele ser del orden de 17±3, y muy parecido al valor recomendado para las

filitas, de 7±3. No obstante, el grado de correlación obtenido es muy bajo.

Figura 11: Valores de mi en las rocas del grupo 1

Con los valores anteriores se ha elaborado la curva que define el criterio de

plastificación de Hoek y Brown:

Figura 12: Criterio de plastificación de Hoek y Brown

El valor de la resistencia a compresión simple así obtenido es ligeramente

inferior a la media estricta de los valores de ensayo, mientras que el valor de mi

resulta muy inferior a los valores habituales para este tipo de roca.

Para definir los parámetros de Mohr Coulomb se realiza el ajuste con el criterio

lineal de Mohr-Coulomb, cuya expresión es:

31 · Kc

Donde la constante K queda definida por:

sen

senK

1

1

es el ángulo de rozamiento interno de la roca

Por tanto, el valor de la cohesión y del ángulo de rozamiento puede deducirse

a partir de las siguientes expresiones:

90·2 nata

cos2

1 senc c

En la siguiente gráfica se presenta la recta de Mohr-Coulomb para el grupo 1.

Se ha tomado una recta secante de modo conservador.

Figura 13: Correlación criterio de plastificación de Hoek y Brown y Mohr

Coulomb

Empleando una resistencia a compresión simple igual al promedio de los

ensayos (22 MPa) se obtienen los valores de cohesión y ángulo de rozamiento

siguientes:

c = 5,65 MPa

= 35º

Estos valores serán válidos para un rango de presiones de confinamiento

entre

0,6 MPa y 4,1 MPa, que son las alcanzadas por los ensayos triaxiales, si bien

pueden hacerse extensibles a otros valores superiores extrapolándolos para las

condiciones reales de montera de los túneles

A pesar de establecer unas hipótesis conservadoras, los valores resultantes se

consideran optimistas.

A continuación se presenta la parábola de Hoek y Brown para un caso

general, obteniendo de esa forma los parámetros resistentes del macizo. Se ha

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

-10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Ten

sió

n p

rin

cip

al m

ayo

r

1 (M

Pa)

Tensión principal menor 3 (MPa)

CORRELACIÓN HOEK-BROWN & MOHR-COULOMB GRUPO 1

realizado para los valores de GSI más típicos en estas formaciones. Valores

inferiores a 40 se han considerado dentro del grupo geotécnico 3 que se corresponden

con la roca más meteorizada (GM. IV-V).

El análisis de los parámetros de los macizos rocosos aplicados a túneles se

realizará en el apartado de Geotecnia de túneles, donde se particularizan los

resultados para las monteras y calidades geomecánicas del macizo presente en

los túneles. (figuras 14, 15 y 16)

Figura 14: GRUPO 1. Parábola de Hoek y Brown GSI = 60

Tabla nº 28: GRUPO 1. Valores de parámetros de roca intacta y macizo rocoso

GSI

General Roca intacta Hoek - Brown Parámetros macizo rocoso

3,max

(MPa) ci mi Ei

(Mpa) mb s a

c (MPa)

ºtm

(MPa) cm

(MPa)

Em (MPa)

60 5,45 21,82 7,23 16.000 1,733 0,0117 0,503 1,181 31 0,15 4,15 8.320

50 5,45 21,82 7,23 16.000 1,212 0,0039 0,506 0,986 28 0,07 1,34 4.915

40 5,45 21,82 7,23 16.000 0,848 0,0013 0,511 0,828 25 0,03 0,72 2.555

Los valores del módulo de deformación del macizo que se han obtenido con la

parábola de Hoek y Brown se encuentran comprendidos en el mismo rango de

valores que se han alcanzado en los ensayos dilatométricos y presiómetricos. En

las rocas con mayor índice de calidad el módulo de deformación del macizo se

mantiene algo por debajo del intervalo superior de valores (el valor máximo

obtenido de los ensayos in situ ha sido superior a 11.000 MPa). En el caso de los

índices de calidad más bajos, los módulos resultan, en orden de magnitud,

entorno a la rama más intermedia de valores (la media oscila entre 3.000 y 5.000

MPa aproximadamente). El extremo inferior de los ensayos se considera más

apropiado para las rocas de más baja calidad geotécnica y más fracturadas, que

se incluyen ya en el grupo geotécnico 3.

Se dispone de 11 ensayos de corte directo en juntas para el grupo geotécnico

1. Para analizar los datos de manera conjunta se ha elaborado un diagrama P-Q

con la totalidad de resultados obtenidos en los ensayos:

Figura 17. GRUPO1.Diagrama P-Q. Ensayos de corte directo en juntas

De donde se obtienen los siguientes valores de cohesión y ángulo de rozamiento en

juntas:

c (t/m2) º

1,44 44,6

A pesar de que el ajuste de los datos en el diagrama P-Q es adecuado, con un

grado de correlación muy elevado, del 95,85%, el valor obtenido para la cohesión

en juntas parece muy elevado, de acuerdo con las observaciones realizadas en

las estaciones geomecánicas de esta formación. Valores elevados de cohesión en

juntas dan lugar a análisis de estabilidad excesivamente optimistas, que no se

corresponden con la realidad.

Se incluyen los cálculos de tres análisis retrospectivos realizados en los

materiales del GRUPO 1. Estos análisis se han realizado con el programa

CALEST y se han comprobado con el programa SWEDGE, con el fin de

determinar unos parámetros resistentes en juntas más realistas. Los análisis se

basan en algunas caídas de bloques y cuñas observadas en los desmontes del

ferrocarril existente. Tanteando los valores de ángulos de rozamiento y de

cohesión hasta llegar a un factor de seguridad crítico, se obtuvieron las parejas de

valores más probables en esta formación. A partir de estos análisis se ha

y = 0,7021x - 0,1025R² = 0,9585

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6 8 10 12

Q (K

g/c

m2)

P (Kg/cm2)

DIAGRAMA P-Q

Círculos de Mohr

observado que, con valores de la cohesión superiores a 0,3 t/m2, para un ángulo

de rozamiento de 30º, no se producirían las caídas existentes, por lo que, del lado

de la seguridad, se ha adoptado la siguiente pareja de valores, que resulta más

razonable:

c (t/m2) º

0 30

Se han realizado 8 ensayos de velocidad sónica con un resultado variable

entre 1.159 m/s y 4.607 m/s, con un valor medio de 2.854 m/s. Estos valores son

inferiores a los valores obtenidos con las referencias bibliográficas de este tipo de

rocas en estado sano, por lo que indican un elevado grado de microfracturación.

Para asignar un criterio de la calidad del macizo rocoso atravesado por los

túneles se ha empleado el criterio de Coon and Merrit (1970). Este criterio tiene

en cuenta el coeficiente entre la velocidad de las ondas longitudinales medida in

situ en el macizo rocoso con la velocidad medida en probetas de matriz rocosa en

laboratorio (V in-situ / V lab )2, que se ha denominado índice de velocidad relativa.

Para este cálculo se ha considerado los valores de las velocidades sónicas de las

probetas ensayadas en el entorno del túnel, y la velocidad sísmica obtenida en los

perfiles de sísmica de refracción en esta formación (2.700 m/s). El valor obtenido

de esta relación oscila entre 0,34 y 5,43, lo que indica una escasa correlación

entre los valores de módulos de deformación in situ y en laboratorio. En cualquier

caso, los resultados basados en velocidades sónicas en general son poco

precisos y no suficientemente contrastados.

Tablaº 29: GRUPO 1. Resumen de resultados de velocidad sónica

GRUPO 1 Vin situ

(V in-situ / V lab )2

Nº de valores 8

2.700

8

Promedio 2.853,6 0,89

Máximo 4.607,0 0,34

Mínimo 1.159,0 5,42


Ensayos de estabilidad frente a sulfatos sódico y magnésico

Mediante estos ensayos puede obtenerse una información útil para juzgar la

calidad de los áridos que han de estar sometidos a la acción de los agentes

atmosféricos, sobre todo cuando no se dispone de datos sobre el comportamiento

de los materiales que se van a emplear en las condiciones climatológicas de la

obra. Se basa en determinar la resistencia a la desintegración de los áridos por la

acción de soluciones saturadas de sulfato sódico o magnésico.

Se ha ensayado una muestra para conocer su estabilidad al NaSO4 y cuatro

más al MgSO4. El resumen de resultados obtenidos es el siguiente:

Tabla nº 30: GRUPO 1. Resumen de valores de ensayos de estabilidad frente

a sulfatos sódico y magnésico.

Estabilidad frente al NaSO4 (%) Estabilidad frente al MgSO4 (%)

Nº de valores 1 4

Promedio 33 6

Máximo 33 15,4

Mínimo - 1,3

Desviación estándar - 6,4

En el caso del sulfato sódico, el único valor ensayado no cumple los

requerimientos indicados en el Pliego de ADIF (PGP-2008 v 1.11) para su empleo

en pedraplenes, donde se exige que las pérdidas en el ensayo de ataques de

sulfatos sódico sean inferiores al 20%. Considerando los resultados obtenidos en

tramos adyacentes, se comprueba que de 6 ensayos más realizados, únicamente

uno no cumple los requerimientos indicados en Pliego. Para el caso del sulfato

magnésico, todas las muestras ensayadas en el tramo cumplen con la norma. Los

mismos valores son requeridos para su empleo como cimiento drenante.

Ensayos de desgaste y durabilidad

Se han realizado ensayos de desgaste Los Ángeles, Micro Deval húmedo y

coeficiente de Friabilidad para evaluar el posible aprovechamiento del material

extraído de la excavación del túnel en mina.

El ensayo de desgaste los Ángeles: Este ensayo se recoge en la norma NLT-

149 “Resistencia al desgaste de los áridos por medio de la máquina de Los

Ángeles”. La máquina de Los Ángeles consiste en un tambor cilíndrico de acero

que gira en posición horizontal. Este cilindro está provisto de una abertura para

introducir la muestra que se desea ensayar y un entrepaño para conseguir el

volteo del material.

En la máquina de Los Ángeles se introduce una muestra de árido limpio y

lavado, con una de las siete granulometrías indicadas por la norma, y una carga

abrasiva compuesta de esferas de fundición o de acero, cuyo peso total depende

de la granulometría elegida. Con la muestra y la carga abrasiva en el interior del

tambor, se hace girar este a una velocidad constante y durante un número

determinado de vueltas, tras lo que se separa la muestra por el tamiz 1,6 UNE,

lavando y secando en estufa lo retenido en el.

El resultado del ensayo es la diferencia entre el peso original de la muestra y

su peso al final del ensayo, expresada en tanto por ciento del peso inicial. A este

valor numérico se le denomina coeficiente de desgaste Los Ángeles.

Por lo general, se puede decir que coeficientes superiores a 50 corresponden

a áridos de mala calidad, no aptos para la construcción de capas de firme.

Coeficientes inferiores a 20 corresponden a áridos con resistencia al desgaste

suficiente para cualquier posible aplicación, y en particular, para capas de

rodadura bituminosas que hayan de soportar tráfico pesado.

Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por

abrasión utilizando el aparato Micro Deval. El ensayo Micro-Deval es un

ensayo útil como control de calidad porque detecta cambios en las propiedades

de un agregado procesado de una fuente como parte de un control de calidad o

para asegurar la calidad de un proceso.

El ensayo Micro-Deval, en agregados gruesos, es una medida de la

resistencia a la abrasión y durabilidad de agregados pétreos que han sido

sometidos a la acción combinada de abrasión y molienda con bolas de acero en

presencia de agua. La muestra con graduación normalizada es inicialmente

sumergida en agua por no menos de una hora. La muestra es entonces colocada

en un recipiente de acero con 2.0 litros de agua y una carga abrasiva consistente

en 5000 g de bolas de acero de 9.5 mm de diámetro. El recipiente, agregado,

agua y carga se rotan a 100 rpm por 2 horas. La muestra luego es lavada y

secada en horno. La pérdida es la cantidad de material que pasa el tamiz de 1.18

mm (No 16), expresada como porcentaje de la masa original de la muestra.

La prueba de Micro Deval en agregados gruesos determina la pérdida por

abrasión en presencia de agua y de una carga abrasiva. Muchos agregados son

más débiles en estado húmedo que secos y el uso del agua en este ensayo mide

esta reducción de resistencia en contraste con otros ensayos que se realizan con

agregados secos solamente. Proporciona información útil para juzgar la

resistencia desgaste/abrasión y durabilidad/solidez de agregados sujetos a

abrasión y acción de desintegración con el medio ambiente cuando no existe

información adecuada de este tipo de comportamiento.

Ensayo de Friabilidad. La friabilidad es la resistencia que presenta un árido a su

degradación y rotura de sus vértices y aristas por efecto de una presión exterior.

El ensayo de Friabilidad se basa en la simulación de las condiciones tensionales a

las que se halla sometido un árido en el firme. Para ello, se introduce una muestra

de árido previamente tratada y compactada en un molde metálico y es apisonada

gradualmente aplicando una carga mediante un pistón al que se acopla un plato

rígido para distribuirla uniformemente. La velocidad de aplicación de la carga

deberá ser tal que ésta alcance su valor máximo en un tiempo inferior a 10

minutos, manteniendo dicho valor durante 2 minutos más. Tanto la carga aplicada

como el tamaño del molde varían en función de la granulometría empleada en el

ensayo.

Una vez concluida esta fase, se procede a tamizar los finos producidos

durante el apisonado, empleando tamices de 5,2.5 ó 1.6 mm. en función de la

granulometría ensayada. El coeficiente de friabilidad se calcula como relación

entre el peso de los finos obtenidos y el peso inicial de la muestra:

C.F.= (Peso del material fino/Peso inicial) ×100

El inconveniente de emplear éste índice es la alta dispersión de resultados que

da para una misma muestra de árido, por lo que son necesarias muchas

determinaciones para hallar un valor suficientemente representativo.

Los resúmenes de estos ensayos se muestran en la siguiente tabla:

Tabla nº 31: GRUPO 1. Resumen de valores de ensayos de desgaste y

durabilidad

Microdeval (%) Coeficiente de

Friabilidad F (%)

Coeficiente de Los

Ángeles DLA (%)

Slake Durability

Index SDT (%)

Nº de valores 3 - 3 2

Promedio 33 - 35,3 97,1

Máximo 42 - 44 99,4

Mínimo 16 - 30 94,8

Desviación estándar 14,7 - 17,6 3,3

Ninguna de las muestras ensayadas presenta un coeficiente de Los Ángeles

dentro del rango indicado en el Pliego de ADIF para las capas de forma y

subbalasto (DLA<30% y DLA<28% respectivamente). Sin embargo, dos muestras

cumplen los requerimientos en cuanto a cimiento drenante (DLA<35%). De

acuerdo con las tres muestras ensayadas, este material cumple las condiciones

para su empleo como pedraplén (DLA<50%). Prestando atención únicamente a

este criterio, para poder emplear estos materiales en pedraplén, se deberían

seleccionar las muestras más cuarcíticas.

El valor medio en el ensayo de Microdeval ha sido de 33%, lo que cualifica al

material como no apto para su empleo en capas de sub-balasto o capa de forma

(MDE<22% y MDE<25% respectivamente). Sólo una muestra ha dado un valor de

16% dentro del rango admisible para su empleo como subbalasto.

Ninguna de las muestras ensayadas presenta un coeficiente de Los Ángeles


subbalasto (DLA<30% y DLA<28% respectivamente). Sin embargo, dos muestras

cumplen los requerimientos en cuanto a cimiento drenante (DLA<35%). De

acuerdo con las tres muestras ensayadas, este material cumple las condiciones

para su empleo como pedraplén (DLA<50%). Prestando atención únicamente a

este criterio, para poder emplear estos materiales en pedraplén, se deberían

seleccionar las muestras más cuarcíticas.




16% dentro del rango admisible para su empleo como subbalasto.

No se disponen de ensayos de friabilidad en el tramo en estudio. No obstante,

los ensayos de friabilidad disponibles de tramos adyacentes, se encuentran fuera

del criterio fijado para su empleo en pedraplenes (F<25%), aunque sí cumplen en

todos los casos para material drenante de cimientos de terraplén (F<50%).

Se han recibido dos resultados del ensayo SDT, con valores que se clasifican,

según Gamble (1971) como materiales de durabilidad alta. En la tabla siguiente

se presenta el criterio de clasificación de Gamble:

Tabla nº 32: Criterio de clasificación de los macizos rocosos según su

durabilidad

GAMBLE (1971)

Índice ID2 Durabilidad al desmoronamiento

> 98 Muy alta

95 – 98 Alta

85 – 95 Media – alta

60 – 85 Media

30 – 60 Baja

< 30 Muy baja

En este caso, ambos valores superan los requerimientos del Pliego para su

empleo como pedraplén y cimiento de terraplén drenante.

Ensayos de abrasividad y perforabilidad

Los equipos de ensayo Cerchar, el DRI (Drilling Rate Index) y el Índice

Schimazek entre otros, permiten caracterizar la dureza y grado de abrasividad de

laroca.

Permiten conocer directamente su dureza y abrasividad. A partir de la

caracterización mediante lámina delgada del porcentaje de cuarzo de la muestra

y otros minerales abrasivos, junto con el tamaño de grano y su resistencia a la

tracción, obtenemos el índice Schimazek. Estos parámetros son de gran

importancia para valorar el desgaste de los cabezales de los equipos de

perforación y excavación.

Uno de los ensayos de perforabilidad más completos es el denominado D.R.I.

(Drilling Rate Index). Los valores de DRI característicos de la roca se

correlacionan con la velocidad de perforación para cada martillo particular y

diámetro de taladro.

La abrasividad Cerchar se mide por el desgaste, expresado en décimas de

mílimetro, producido en la punta cónica de un punzón de acero al desplazarlo

horizontalmente sobra la muestra de roca 1cm. La medición del desgaste se

efectua mediante una lupa o un microscopio. Para conseguir una buena

determinación de la abrasividad, es necesario efectuar tres ensayos para cada

muestra de roca. La escala de abrasividad varía generalmente entre 1 y 10, con

un valor extremo de 15 para las rocas más abrasivas. La abrasividad de algunas

rocas se recoge en la siguiente tabla:

Tabla nº 33: Abrasividad de algunas rocas

ROCA ABRASIVIDAD CERCHAR

CARBON 0.1

PIZARRA 1.5

ARENISCA 5

ROCAS MUY ABRASIVAS 10

ROCAS EXTREMADAMENTE ABRASIVAS 15

Se han solicitado en algunas muestras, ensayos de compresión y ensayos de

tracción, para obtener valores de tenacidad, directamente de muestras ensayadas

en estos materiales. La tenacidad obtenida según la fórmula Rt/Rc, resulta, por lo

tanto, en estas muestras:

Tabla nº 34: GRUPO 1. Resumen de resultados de tenacidad

GRUPO 1

Nº de valores 6

Promedio 0,265

Máximo 0,606

Mínimo 0,145


De forma aproximada, puede estimarse la rozabilidad según la tenacidad o

razón entre la resistencia a compresión simple y la resistencia a tracción, a partir

de los umbrales siguientes:

- Rocas fácilmente rozables: t/ ci < 0,1

- Rocas difícilmente rozables: t/ ci >0,1

Siendo t la resistencia a tracción, y ci la resistencia a compresión simple de

la matriz rocosa.

Los valores de tenacidad calculados superan en todos los casos el valor de

0,1, por lo que, según este criterio, las rocas correspondientes al GRUPO 1 se

encontrarían dentro del rango de rocas difícilmente rozables.

Se dispone de 16 ensayos de abrasividad Cerchar en materiales de este grupo

geotécnico, con un valor medio de 1,9 (0,1 mm). Los valores obtenidos en los

ensayos efectuados han dado los siguientes valores medios, máximos y mínimos

Tabla nº 35: Resumen de Índice de abrasividad Cerchar

GRUPO 1

Nº de valores 16

Promedio 1,9

Máximo 3,8

Mínimo 0,0


El rango de valores de para la clasificación de abrasividad Cerchar se incluye

en el siguiente cuadro resumen:

Tabla nº 36: Criterio de clasificación en función de la abrasividad Cerchar

CLASIFICACIÓN CERCHAR, ÍNDICE DE ABRASIVIDAD

ÍNDICE DE ABRASIVIDAD CERCHAR (0,1 mm) DESCRIPCIÓN DEL TIPO DE ROCA

< 1,2 Extremadamente poco abrasiva

1,2 – 2,5 Ligeramente abrasiva

2,5 – 3,5 Abrasividad media

3,5 – 4,0 Moderadamente abrasiva

4,0 – 4,25 Abrasiva

4,25 – 4,5 Altamente abrasiva

> 4,5 Extremadamente abrasiva

Atendiendo a los valores medios, las rocas del GRUPO 1 se clasifican, dentro

de este criterio, como rocas ligeramente abrasivas. No obstante, las desviaciones

de los valores de abrasividad han sido importantes, de manera que en algunos

casos pueden clasificarse como rocas moderadamente abrasivas.

A continuación se muestran los resultados de los valores estadísticos de los

ensayos de dureza Cerchar:

Tabla nº 37: Resumen de Índice de dureza Cerchar

GRUPO 1

Nº de valores 13

Promedio 131

Máximo 536

Mínimo 16


Los criterios para clasificar la roca según su dureza son los siguientes:

Tabla nº 38: Criterio de clasificación en función de la dureza Cerchar

ENSAYO DE DUREZA CERCHAR

ÍNDICE CERCHAR DESCRIPCIÓN DEL TIPO DE ROCA

0 – 20 Roca blanda

21 – 40 Roca poco dura

41 – 80 Roca dura

81 – 120 Roca muy dura

> 120 Roca extremadamente dura

Los valores de dureza Cerchar obtenidos de los ensayos han resultado muy

dispersos. Los valores mayores se han obtenido en las metareniscas y filitas

corneanizadas (OQEC), rocas del metamorfismo de contacto entre la formación

Invernadeiro (OQP) y el granito de Alberguería (GR), que posiblemente

corresponda con tramos de roca más metamorfizada. En cualquier caso, las

cuarcitas y pizarras del Invernadeiro también ha presentado valores de dureza

muy variables, pudiéndose clasificar en ocasiones desde roca blanda a

extremadamente dura.

Los valores estadísticos de los ensayos Schimazek se presentan en la tabla

siguiente, para el grupo geotécnico 1:

TABLA Nº 39: Índice Schimazek F (kN/m)

GRUPO 1

Nº de valores 15

Promedio 0,4

Máximo 2,6

Mínimo 0,01


Los valores de índice Schimazek clasifican a la roca en función de su

rozabilidad de muy buena a muy mala, como sigue:

Tabla nº 40: Criterio de clasificación de la rozabilidad en función del índice

Schimazek.


ÍNDICE SCHIMAZEK F (kN/m) DESCRIPCIÓN DEL TIPO DE ROCA

< 0,3 Rozabilidad muy buena

0,3 – 0,4 Rozabilidad buena

0,4 – 0,5 Rozabilidad moderada

0,5 – 0,6 Rozabilidad regular

0,6 – 0,8 Rozabilidad mala

0,8 – 1,0 Rozabilidad muy mala

Los valores de índice Schimazek también han dado valores muy dispersos. A

excepción de dos valores superior a 1, los valores típicos se encuentran entre

0,007 y 0,4, por lo que la roca se engloba dentro de las categorías de rozabilidad

buena a muy buena.

A través del ensayo Schimazek también se conocen los contenidos de cuarzo

de las muestras ensayadas, lo que tiene influencia también en la dificultad de

excavación.

En la siguiente tabla se presentan los valores estadísticos de los contenidos

en cuarzo de esta formación geotécnica:

Tabla nº 41: Resumen de contenidos en cuarzo (%)

GRUPO 1

Nº de valores 14

Promedio 50

Máximo 93

Mínimo 0,5


Tal como se observa, las rocas del GRUPO 1 tienen, en general, un alto

contenido de cuarzo, con un promedio del orden del 50%.

Aunque los porcentajes de cuarzo son elevados, lo que puede repercutir en un

elevado consumo de cortadores en algunas zonas, sin embargo, las resistencias

de la roca, son bajas, de modo que la excavabilidad con tuneladora es viable, y

además, recomendable, en estas formaciones.

Se han realizado cinco ensayos DRI (Drilling Rate Test) para la caracterización

de la perforabilidad de los materiales del grupo 1. Este índice se obtiene a través

de dos ensayos de laboratorio:

Ensayo de caída (drop test), que proporciona una medida indirecta de la

energía necesaria para triturar la roca. El valor obtenido S20 representa el

porcentaje de material que pasa por un tamiz de 11,2 mm de abertura,

después de 20 impactos.

Ensayo de perforación (Siever’s miniature drill test) que da una medida

indirecta de la dureza de la superficie de la roca, representativa de la

resistencia a identación. El valor obtenido (SJ) se define como la profundidad

del taladro, medido en décimas de milímetro, después de 200 rotaciones

efectuadas por una pequeña barrena sometida a un empuje de 20 kg.

Se han obtenido los siguientes valores medios, máximos y mínimos en los

ensayos de drop-test y Siever’s miniature drill test:

Tabla nº 42: Valores de ensayos de caída (S20) y perforación (SJ)

GRUPO 1

S20 SJ

Nº de valores 4 4

Promedio 53 40

Máximo 65 88

Mínimo 47 9

Desviación estándar 8 37

El cálculo del índice de perforabilidad se realiza introduciendo en la gráfica de

la figura 18 cada par de valores obtenidos de ambos ensayos.

Figura 18: Gráfica para la determinación del Drilling Rate Index

En consecuencia, los rangos de valores en los que se establece el parámetro

DRI son:

Tabla nº 43: GRUPO 1.Resumen de valores de ensayos Drilling Rate Index

(DRI)

DRI

Nº de valores 5

Promedio 61,2

Máximo 86

Mínimo 48


Los valores medios de DRI se encuentran dentro de los valores esperados

para las filitas y pizarras y son algo superiores a los habituales para las areniscas,

como se desprende de la siguiente figura:

Figura 19: Valores del Drilling Rate Index según la litología

Tabla nº 44: Criterio de clasificación en función de DRI.

Categoría perforabilidad DRI

Extremadamente baja < 25

Muy baja 26 - 32

Baja 33 - 42

Media 43 - 57

Alta 58 - 69

Muy alta 70 - 82

Extremadamente alta > 83

Tomando en consideración los valores medios de los ensayos de laboratorio

del índice DRI el grupo 1 se integran dentro de la categoría de perforabilidad alta.

El resto de valores se engloban entre las clases de perforabilidad media y

extremadamente alta.

En cualquier caso, los resultados de estos ensayos demuestran que pueden

esperarse abrasividades importantes en las rocas metamórficas, asociadas

generalmente a la presencia de niveles areniscosos con elevados contenidos de

cuarzo.

3.2.2. GRUPO 2: Pizarras, filitas y esquistos sanos a moderadamente

meteorizados. GM-I-II-III.

Este grupo geotécnico comprende a la Unidad del Invernadeiro y el Grupo de

Santabaia, con las formaciones Pizarras de Luarca (OP), y Esquistos de Baldriz

(OE). Se caracteriza por la presencia de rocas pizarrosas, muy foliadas y de baja

resistencia.

Estos materiales son interceptados por el túnel de Prado en su zona central.

Debido a sus similares propiedades geotécnicas, se considera que las

Pizarras de Luarca y los Esquistos de Baldriz pertenecen a un mismo grupo

geotécnico.

Al igual que con el GRUPO 1, para el análisis de los ensayos de identificación

se ha realizado una distinción de las muestras con mayor o menor grado de

meteorización, denominando GRUPO 2A aquellas muestras con G.M. I ó II y

GRUPO 2B a las de meteorización G.M. III. Sin embargo, dada la poca

representatividad de estas últimas, finalmente se han caracterizado

conjuntamente.

Ensayos de identificación

Las densidades secas para la roca de grado de meteorización II o inferior, han

mostrado una media de 26,4 kN/m3, con valores que oscilan entre 24 y 28 kN/m3.

Se han obtenido valores de densidad aparente entre 25 y 28 kN/m3, con una

media de 26,8 kN/m3.

La roca moderadamente meteorizada, con grado III, muestra una densidad

seca media de 25,8 kN/m3 y aparente de 26,3 kN/m3, con variaciones de 25 a 27

kN/m3 en ambos casos.

La humedad natural en las muestras de los sondeos varía entre 0,2% y 4,2%,

con un valor promedio de 1,5% en la roca con grados de meteorización I y II. Para

las de grado de meteorización III ha oscilado entre 0,9% y 3%, con un valor medio

de 2%.

La porosidad de 5 muestras en rocas sanas a moderadamente sanas presenta

valores comprendidos entre 1,9% y 4,3%, con un valor promedio de 3,3%. No se

han realizado ensayos para las muestras de grado III.



estos materiales:

Tabla nº 45: GRUPO2A. Resumen de ensayos de identificación. GM. I-II

Densidad seca

(kN/m3)

Densidad aparente

(kN/m3)

Humedad

(%)

Porosidad (%)


Promedio 26,4 26,8 1,5 3,3

Máximo 27,8 28 4,2 4,3

Mínimo 24,1 25,1 0,2 1,9

Desviación estándar 0,9 0,8 0,9 1

Tabla nº 46: GRUPO2B. Resumen de ensayos de identificación GM. III

Densidad seca

(kN/m3)

Densidad aparente

(kN/m3)

Humedad

(%)

Porosidad (%)

Nº de valores 5 5

5 -

Promedio 25,8 26,3 2,0 -

Máximo 27 27,3

3,0 -

Mínimo 24,7 25

0,9 -

Desviación estándar 1 1

0,8 -

Ensayos de resistencia y deformabilidad

El ensayo a compresión simple se utiliza para la determinación de la resistencia a

la compresión no confinada de suelos cohesivos, mediante la aplicación de una

carga axial

con control de deformación. El ensayo se ejecuta sobre muestras inalteradas,

remodeladas o compactadas. Proporciona un valor aproximado de la resistencia

de los suelos cohesivos en términos de esfuerzos totales. Es aplicable solo a

materiales cohesivos que no expulsan agua, durante la etapa de carga del ensayo

y que mantienen su resistencia intrínseca después de remover las presiones de

confinamiento, como las arcillas o los suelos cementados. Los suelos secos

friables, los materiales fisurados, laminados o varvados, los limos las turbas y las

arenas no pueden ser analizados por éste método para obtener valores

significativos de la resistencia a la compresión no confinada.



Tabla 47: GRUPO 2. Resumen de ensayos de resistencia a compresión

simple.

Resistencia a compresión simple (MPa)

Nº de valores 8

Promedio 9,3

Máximo 27,9

Mínimo 1


La tabla anterior pone de manifiesto una acusada dispersión de resultados en

los ensayos de resistencia a compresión simple, que varían desde valores

inferiores a 2 MPa hasta 28 MPa. Al igual que en las rocas pertenecientes al

grupo geotécnico 1, los resultados de los ensayos de resistencia pueden ser muy

variables en función de diversos factores, tales como la meteorización y

profundidad de la muestra, la orientación de la esquistosidad, etc.

Los valores de resistencia a compresión simple deducidos de sondeos en roca

del grupo 2A, presentan una gran dispersión, desde 1 MPa hasta 28 MPa, con un

valor medio de 11,3 MPa. Para la roca moderadamente meteorizada el valor

medio es 6,1 MPa, oscilando entre 5,7 y 6,6 MPa.

En la gráfica siguiente se observa la variación de la resistencia a compresión

simple con la profundidad.

Figura 20: Relación de la resistencia a compresión simple con la

profundidad

En la página siguiente se incluyen los gráficos de frecuencias y valores de

resistencias a compresión simple (figuras 21 y 22). Se observa que la mayoría de

las resistencias han resultado por debajo de 10 MPa.

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00P

rofu

nd

ida

d (

m)

RCS (MPa)

GRUPO2A

GRUPO2B


Frecuencias


Valores

La escasez de ensayos de resistencia realizados en este tramo para el grupo

2, 8 muestras, y las bajas resistencias obtenidas para valores bajos de beta,

hacen que no sean representativos los resultados de estos ensayos para el Grupo

0

1

2

3

4

5

6

7

0-10 10-20 20-30

Po

bla

ció

n d

e q

u


Grupo 2

0

5

10

15

20

25

30

4,0

5

4,2

8

6,6

6,0

8

0,9

6

5,7

3

19

,11

27

,9

0-10 10-20 20-30

Val

ore

s d

e q

u (

MP

a)


Grupo 1

Grupo 1

2. Se consideran, por tanto, los ensayos realizados sobre muestras obtenidas en

tramos adyacentes, con el fin de afinar la caracterización para esta formación.

Los resultados son los siguientes:

Tabla 48: GRUPO 2. Resumen de ensayos de resistencia a compresión

simple.


Nº de valores 95

Promedio 14,3

Máximo 100,7

Mínimo 0,3


En la gráfica siguiente se observa la variación de la resistencia a

compresión simple de todas las muestras con la profundidad. Como se observa

en el gráfico adjunto, no hay una correlación clara entre los valores de la

resistencia a compresión simple y la profundidad de las muestras. Se deduce que

las muestras ensayadas con grados de meteorización I a II presentan valores de

la resistencia a compresión simple superiores a los obtenidos para las muestras

de grados de meteorización III. Por otro lado, éstas son menos abundantes.

Figura 23: Relación de la resistencia a compresión simple con la profundidad.

Todas las muestras

Al igual que en el grupo geotécnico 1, en este apartado se estudia el efecto del

buzamiento de la esquistosidad en sondeos con respecto al valor de la resistencia

a compresión simple y se representa en una gráfica de resistencia a compresión

simple frente al ángulo que forma la esquistosidad con la dirección de la carga del

ensayo, ángulo denominado beta.

En general los valores mayores se dan en las zonas centrales de la gráfica,

donde las esquistosidades tienen ángulos beta de 15 a 20º, aunque también se

dan valores bajos de la resistencia en esas circunstancias. Se deduce de los

gráficos anteriores, que los valores promedio más frecuentes se encuentran en el

entorno de 0 a 10 MPa y se dan para valores de bajos (ángulos de

esquistosidad subverticales), iguales o inferiores a 30º. En los sondeos se ha

verificado que las muestras en general se abren fácilmente por las

esquistosidades, por lo que no es de extrañar que en direcciones más o menos

paralelas a la carga, la rotura se produzca para valores bajos de la misma. De

hecho, en la mayor parte de las muestras ensayadas, la rotura se ha producido a

favor de los planos de esquistosidad.

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

0 10 20 30 40

Prof

undi

dad

(m)

RCS (MPa)

GRUPO2A

GRUPO2B

Se establece así la influencia de la esquistosidad en la resistencia a

compresión simple, obteniendo valores bajos de resistencia para esquistosidades

subverticales (figura 24 y 25).

Figura 24: GRUPO2. Relación de la resistencia a compresión

0

10

20

30

0 10 20 30 40 50 60 70 80

RC

S (

MP

a)

Beta b (º)

GRUPO 2A

GRUPO 2B

Figura nº25 GRUPO2. Valores medios de la resistencia a compresión

simple en relación con la orientación de la esquistosidad.

Para determinar el valor representativo de la resistencia a compresión simple

de la roca intacta, se le han dado más peso a las muestras cuya esquistosidad

presenta una orientación subhorizontal, debido a la influencia de la misma en el

ensayo. Con este criterio se adopta una resistencia a compresión simple de 21

MPa para las muestras del grupo 2.

No se han realizado ensayos de carga puntual Franklin sobre muestras de

rocas del grupo 2.

En dos de los ensayos de resistencia a compresión simple en las muestras

más sanas se han medido las deformaciones uniaxiales con el fin de determinar

los parámetros deformacionales del macizo. Los valores estadísticos obtenidos

han sido los siguientes:

0

5

10

15

20

25

30

15 20 25 30 40 45 48 50 52 55 57 58 60 65 66 70 74 75

Promedio de qu (°)

BETA (°)

Tabla nº 49: GRUPO 2.Resumen de ensayos de módulos de Young y Poisson

en ensayos de resistencia a compresión simple con bandas.

Módulo de Young

E (MPa)

Módulo de Poisson

Nº de valores 2 2

Promedio 29.326 0,2

Máximo 54.863 0,2

Mínimo 3.789 0,2

Desviación estándar 36.115 0,01

Sólo se dispone de dos únicos ensayos, y no se pueden considerar datos

representativos del módulo de Young y Poisson del grupo geotécnico 2. Se tienen

en consideración para el análisis, los resultados obtenidos en ensayos realizados

en tramos adyacentes:

Tabla nº 50 :GRUPO 2. Resumen de ensayos de módulos de Young y

Poisson en ensayos de resistencia a compresión simple con bandas en

tramos adyacentes.

Módulo de Young

E (MPa)

Módulo de Poisson

Nº de valores 12 12

Promedio 21.117 0,2

Máximo 54.863 0,6

Mínimo 1.552 0,0

Desviación estándar 18.732 0,2

La dispersión de valores del módulo de Young es muy significativa. A partir de

estos ensayos, para la roca intacta del grupo 2 se ha tomado un módulo de

deformación de 22.700 MPa, que se encuentra en el entorno del valor medio.

Según la bibliografía consultada (Cimentaciones, Rodríguez Ortiz et al.), los

coeficientes de Poisson habituales para estas rocas están en el entorno de 0,12 a

0,20, por lo que se encuentran en el entorno de estos valores.

Se han realizado dos ensayos dilatométricos en un sondeo del grupo 2,

obteniéndose los resultados de la tabla adjunta:

Tabla nº 51: GRUPO 2 Resultados de ensayos dilatométricos

Sondeo Prof. (m) Grado

meteor RQD RMR

Módulo dilatométrico (MPa) Presión final

(MPa) Inicial Ciclo

ST-27 98,00 II 30 36

500 2.910

> 6,0

1.353 4.895

730 3.005

715 2.268

PROMEDIO 825 3.270

ST-27 107,00 II 40 36

1.410 3.633

> 6,0

1.548 4.555

1.005 3.213

1.443 4.950

PROMEDIO 1.352 4.088

Sólo se disponen de dos ensayos realizados sobre un mismo sondeo, ST-27,

situado en la falla de Laza. Estos valores resultan bajos para los esperados. Por

tanto, para el análisis del módulo dilatométrico se consideraran los ensayos

realizados en tramos adyacentes.

Tabla Nº 52: GRUPO 2. Resumen de ensayos dilatométricos en tramos

adyacentes

GRUPO 2

(MPa)

Nº de valores 8

Promedio 7.242

Máximo 26.863

Mínimo 500

Desviación estándar 7.953

Los valores inferiores corresponden, al igual que en el caso de los ensayos de

resistencia a compresión simple con bandas, al sondeo ST-27, situado en la falla

de Laza.

En general, como se muestra en la gráfica siguiente, los valores del módulo

dilatómetrico han resultado inferiores en zonas donde la fracturación es mayor.

De este modo, los valores inferiores se tendrán en cuenta para la

caracterización de las rocas más fracturadas y meteorizadas.

Figura nº 26: GRUPO2. Relación de módulos dilatométricos y RQD (%)

La relación entre los valores de módulos de deformación y resistencia a

compresión simple debe encontrarse entre 200 y 500. En el caso de este grupo

geotécnico, se han obtenido valores del cociente Ei

900. Como se ha señalado, este hecho redunda en la disparidad de valores

obtenida en los ensayos.

Durante la campaña de ampliación no se efectuaron ensayos presiómetricos

en estos materiales.

Los valores del módulo de deformación del macizo para las condiciones

concretas de los túneles se estimarán a partir de la parábola de Hoek y Brown y

se comprueba que son similares a los resultados de los ensayos in situ.

RELACIÓN Edilat - RQD GRUPO 2

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

RQD (%)

Ed

ila

t (M

Pa)

Se dispone de 5 ensayos triaxiales en roca de grado I a II para presiones de

confinamiento de 1,6 a 2,7 MPa. Para muestras de grado de meteorización III no

se cuenta con ensayos triaxiales.

En las tablas siguientes se resumen las variaciones de resultados obtenidas.

Tabla nº 53: GRUPO 2. Resultados de ensayos triaxiales

1

(MPa)

3

(MPa)

Nº de valores 5 5

Promedio 15,4 2,1

Máximo 23,3 2,7

Mínimo 11,5 1,6


Se dispone de 6 resultados de ensayos de tracción indirecta o brasileños para

la roca de grados de meteorización I y II, así como 1 en las de grado de

meteorización III. Los valores estadísticos de dichos ensayos se presentan a

continuación:

Tabla nº 54: GRUPO 2. Resumen de resultados de ensayos de ensayos

brasileños

Ensayos brasileños

(MPa)

Nº de valores 7

Promedio 1,4

Máximo 2

Mínimo 0,9




triaxiales, siguiendo la misma metodología que se ha descrito en el apartado

anterior.





Figura nº 27: Correlación de Hoek y Brown


mi = 7,54

ci = 20,94 MPa

CORRELACIÓN HOEK-BROWNy = 157,86x + 438,66

R2 = 0,1581

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

-10 -5 0 5 10 15 20

3

(1-

3)2

Estos valores se corresponden con los obtenidos con los criterios expuestos

anteriormente en este apartado. El valor de mi resultante se encuentra dentro de

los rangos recomendados para las filitas, de 7±3.

Con los valores anteriores se ha elaborado la curva que define el criterio de

plastificación de Hoek y Brown:

Figura nº 28: Criterio de plastificación de Hoek y Brown



31 · Kc


sen

senK

1

1




90·2 nata

cos2

1 senc c

En la siguiente gráfica se presenta la recta de Mohr-Coulomb para el grupo 2.

Se ha tomado una recta secante de modo conservador.

Figura nº 29: Correlación criterio de plastificación de Hoek y Brown y

Mohr Coulomb

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

-4,5 -2,5 -0,5 1,5 3,5 5,5 7,5 9,5 11,5

Ten

sió

n p

rin

cip

al m

ayo

r

1 (M

Pa)


CORRELACIÓN HOEK-BROWN & MOHR-COULOMB GRUPO 2 GM-I-II

Empleando una resistencia a compresión simple de 22 MPa se obtienen los

valores de cohesión y ángulo de rozamiento siguientes:

c = 5,53 MPa

= 34º


entre 1,6 MPa y 2,7 MPa, que son las alcanzadas por los ensayos triaxiales, si

bien pueden hacerse extensibles a otros valores superiores extrapolándolos para

las condiciones reales de montera de los túneles.

A pesar de establecer unas hipótesis conservadoras, los valores

resultantes se consideran optimistas.

Para la determinación de los parámetros del macizo rocoso, se emplea el

programa RocLab, que determina la parábola de Hoek y Brown y el ajuste de

Mohr Coulomb para un caso general, en función de diferentes valores del índice

GSI. El análisis se ha realizado para los valores de GSI más típicos en estas

formaciones. Valores inferiores a 40 se han considerado dentro del grupo

geotécnico 4 perteneciente a la roca más alterada (GM. IV-V).


realizará en el apartado 6. Geotecnia de túneles, donde se particularizan los


los túneles.

La determinación del módulo de deformación del macizo se puede efectuar,

para valores de σci < 100 MPa, a partir de la expresión:

Em (GPa) =

40

10

ci 10100

2

D - 1

RMR

En las siguientes figuras 30, 31 y 32 se muestran los ajustes mencionados

Figura nº 30: GRUPO 2. Parábola de Hoek y Brown GSI = 60

Tabla nº 55: GRUPO 2. Valores de parámetros de roca intacta y macizo

rocoso.

GSI


3,max

(MPa) ci mi Ei

(Mpa) mb s a

c (MPa)

ºtm

(MPa) cm

(MPa) Em (MPa)

60 5,23 20,94 7,54 22.700 1,733 0,0117 0,503 1,145 31 0,14 4,05 11.800

50 5,23 20,94 7,54 22.700 1,264 0,0039 0,506 0,958 28 0,06 3,19 6.973

40 5,23 20,94 7,54 22.700 0,848 0,0013 0,511 0,806 25 0,03 0,69 3.624



valores que se han alcanzado en los ensayos dilatométricos y presiométricos. En

las rocas con mayor índice de calidad el módulo de deformación del macizo se

mantiene por debajo del intervalo superior de valores (el valor máximo obtenido

de los ensayos in situ se encuentra entorno a 26.000 MPa). En el caso de los

índices de calidad más bajos, los módulos resultan, en orden de magnitud,

entorno a la rama más intermedia de valores o inlcuso algo más bajos. En los

ensayos dilatométricos hay varios resultados del orden de 3.000 – 5.000 MPa. El

extremo inferior de los ensayos se considera más apropiado para las rocas de

más baja calidad geotécnica y más fracturadas, que se incluyen ya en el grupo

geotécnico 4. Los valores más bajos de los ensayos en sondeo han resultado

alrededor de 700-800 MPa, a excepción de un valor inferior de 500 MPa.

Se dispone de 5 ensayos de corte directo en juntas en materiales del grupo

geotécnico 2. Se ha elaborado un diagrama P-Q con la totalidad de resultados

obtenidos en los ensayos para obtener los parámetros de cohesión y ángulo de

rozamiento en juntas:

Figura nº 33: GRUPO 2. Diagrama P-Q. Ensayos de corte directo en

juntas

Los valores de cohesión y ángulo de rozamiento en juntas obtenidos son:

c (t/m2) º

3,21 32,4

Como puede advertirse a partir del gráfico anterior, la correlación de los datos

de ensayo es deficitaria. Además, el valor obtenido para la cohesión en juntas es

muy elevado, y no se corresponde con las observaciones de campo. Es preciso

señalar la dificultad que estriba la obtención de parámetros representativos de

este tipo de ensayos.

En el Apéndice 14, se incluyen los cálculos de tres análisis retrospectivos

realizados en los materiales de estas formaciones. Estos análisis se han realizado

con el programa CALEST y se han comprobado con el programa SWEDGE, con

el fin de determinar unos parámetros resistentes en juntas más realistas. Los

análisis se basan en algunas caídas de bloques y cuñas observadas en los

desmontes del ferrocarril existente. Tanteando los valores de ángulos de

rozamiento y de cohesión hasta llegar a un factor de seguridad crítico, se

obtuvieron las parejas de valores más probables de estas formaciones.

y = 0,5356x + 0,2714R² = 0,6295

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00

Q (K

g/c

m2)

P (Kg/cm2)

DIAGRAMA P-Q

Círculos de Mohr

De este modo, se confirma que, en la formación OP, para valores de la

cohesión superiores a 0,62 t/m2 y ángulos de rozamiento de 30º en la

esquistosidad y para una pareja de valores de cohesión de 1,5 t/m2 y ángulo de

rozamiento de 28º en juntas, no se producirían las caídas existentes, por lo que,

del lado de la seguridad, se han adoptado las siguientes parejas de valores, que

resultan más razonable:

Tabla nº 56: GRUPO 2. Parámetros resistentes adoptados en los cálculos

de desmontes (OP)

Discontinuidad c (t/m2) º

Esquistosidad 0 30

Juntas 0 28


entre 2.156 m/s y 3.117 m/s, con un valor medio de 2.632 m/s. Estos valores son

inferiores a los valores obtenidos con las referencias bibliográficas de este tipo de

rocas en estado sano, por lo que indican un elevado grado de microfracturación.

Para asignar un criterio de la calidad del macizo rocoso atravesado por los

túneles se ha empleado el criterio de Coon and Merrit (1970). Este criterio tiene

en cuenta el coeficiente entre la velocidad de las ondas longitudinales medida in

situ en el macizo rocoso con la velocidad medida en probetas de matriz rocosa en

laboratorio (V in-situ / V lab )2, que se ha denominado índice de velocidad relativa.

Para este cálculo se ha considerado los valores de las velocidades sónicas de las

probetas ensayadas en el entorno del túnel, y la velocidad sísmica obtenida en los

perfiles de sísmica de refracción en esta formación (3.000 m/s). El valor obtenido

de esta relación oscila entre 0,9 y 1,9, lo que indica una escasa correlación entre

los valores de módulos de deformación in situ y en laboratorio. En cualquier caso,

los resultados basados en velocidades sónicas en general son poco precisos y no

suficientemente contrastados.

Tabla nº 57: GRUPO 2. Resumen de resultados de velocidad sónica

GRUPO 2 Vin situ (V in-situ / V lab )2

Nº de valores 3

3.000

3

Promedio 2.631,7 1,39

Máximo 3.117 1,94

Mínimo 2.156 0,93



Se ha ensayado una muestra para conocer su estabilidad al NaSO4 y otra

para ensayarla al MgSO4. Los resultados obtenidos son frente al sulfato sódico

del 24% y frente al sulfato magnésico del 6,1%. Se consideran en el análisis los

ensayos realizados en muestras adyacentes y los resultados se resumen en la

tabla siguiente:

Tabla nº 58: GRUPO 2. Resumen de valores de ensayos de estabilidad frente

a sulfatos sódico y magnésico para muestras adyacentes.


Nº de valores 3 7

Promedio 29,1 8,0

Máximo 36,4 19,0

Mínimo 24,0 2,1


En el caso del sulfato sódico, no se cumple en ningún caso los requerimientos

indicados en el Pliego de ADIF (PGP-2008 v 1.11) para su empleo en

pedraplenes, donde se exige que las pérdidas en el ensayo de ataques de

sulfatos sódico sean inferiores al 20%. Para el caso del sulfato magnésico el PGP

establece como límite superior del valor de pérdidas en 30% para su empleo

como pedraplén. Todos los resultados de los ensayos son inferiores a este límite.

Los mismos límites son requeridos para el empleo del material como cimiento

drenante.





El resumen de resultados de los ensayos anteriores se muestran en la

siguiente tabla:


durabilidad


Friabilidad F (%)

Coeficiente de Los

Ángeles DLA (%)

Slake Durability

Index SDT (%)


Promedio 58 31,5 41 98,6

Máximo 58 31,5 50 99,3

Mínimo - - 31 97,8

Desviación estándar - - 9,5 1,1

Ante la escasez de ensayos de desgaste y durabilidad en este tramo en

muestras del grupo 2, se analizan los resultados de ensayos realizados en

muestras obtenidas en tramos adyacentes:


durabilidad para muestras adyacentes


Friabilidad F (%)

Coeficiente de Los

Ángeles DLA (%)

Slake Durability

Index SDT (%)


Promedio 56 25 30 97

Máximo 82 32 50 100

Mínimo 37 18 20 95

Desviación estándar 14 7 9 2

En el Pliego de ADIF para las capas de forma y subbalasto se exige un

coeficiente de Los Ángeles superior al 30% y al 28% (DLA<30% y DLA<28%

respectivamente). Aproximadamente la mitad de las muestras cumplen con el

criterio exigido al material para capa de forma y tan sólo 4 muestras de las 11

ensayadas están por debajo del 28%.

A excepción de dos muestras, todas son válidas para su empleo como

cimiento drenante (DLA<35. Para su empleo como pedraplén (DLA<50%) todas

las muestras serían válidas. Prestando atención únicamente a este criterio, para

poder emplear estos materiales en pedraplén, se deberían seleccionar las

muestras más cuarcíticas.



(MDE<22% y MDE<25% respectivamente). Ninguna de las muestras ensayadas

se encuentra por debajo de los valores indicados.

Para su empleo en pedraplenes (F<25%) este material se clasificaría como

apto, siendo que de 3 muestras, dos cumplen con los requerimientos para ello. En

todos los casos se cumple el criterio en función del coeficiente de friabilidad F

para su empleo como material drenante de cimientos de terraplén (F<50%).

Se han recibido siete resultados del ensayo Slake, con valores que se

clasifican, según Gamble (1971) como materiales de durabilidad alta o muy alta.

En la tabla siguiente se presenta el criterio de clasificación de Gamble:


durabilidad

GAMBLE (1971)


> 98 Muy alta

95 – 98 Alta


60 – 85 Media

30 – 60 Baja

< 30 Muy baja

En este caso, los valores superan los requerimientos del Pliego para su



Se han solicitado en algunas muestras, ensayos de compresión y ensayos de

tracción, para obtener valores de tenacidad, directamente de muestras ensayadas

en estos materiales. La tenacidad obtenida según la fórmula Rt/Rc, resulta, por lo

tanto, en estas muestras:

Tabla nº 62: GRUPO 2. Resumen de resultados de tenacidad

Nº de valores 8

Promedio 0,46

Máximo 1,94

Mínimo 0,14


De forma aproximada, puede estimarse la rozabilidad según la tenacidad o

razón entre la resistencia a compresión simple y la resistencia a tracción, a partir

de los umbrales siguientes:

- Rocas fácilmente rozables: t/ ci < 0,1

- Rocas difícilmente rozables: t/ ci >0,1

Siendo t la resistencia a tracción, y ci la resistencia a compresión simple de

la matriz rocosa.


0,1, por lo que, según este criterio, las rocas correspondientes al GRUPOS 2 se

encontrarían dentro del rango de rocas difícilmente rozables, según este criterio.

Se dispone de 5 ensayos de abrasividad Cerchar en materiales del grupo 2,

con un valor medio de 0,8. Los valores obtenidos en los ensayos efectuados han

dado los siguientes valores medios, máximos y mínimos.


GRUPO 2

Nº de valores 5

Promedio 0,8

Máximo 2,7

Mínimo 0,0














Atendiendo a los valores medios, las rocas del grupo 2 se clasifican, dentro de

este criterio, como rocas extremadamente poco abrasivas. No obstante, las

desviaciones de los valores de abrasividad han sido importantes, de manera que

en algunos casos pueden clasificarse como rocas de abrasividad media.



Tabla nº65: Resumen de Índice de dureza Cerchar

GRUPO 2

Nº de valores 5

Promedio 36,2

Máximo 58,4

Mínimo 20,4



Tabla nº 66: Criterio de clasificación en función de la dureza Cerchar.





41 – 80 Roca dura



Los valores obtenidos en el grupo 2 han sido inferiores a 60 (roca dura), si

bien en su mayoría la roca se clasifica como poco dura.


siguiente, para el grupo geotécnico 2.

Tabla nº 67: Índice Schimazek F (kN/m)

GRUPO 2

Nº de valores 4

Promedio 0,04

Máximo 0,05

Mínimo 0,02




Tabla nº 68: Criterio de clasificación de la rozabilidad en función del índice

Schimazek.









Los índices Schimazek no superan un máximo de 0,05, por lo que su

rozabilidad en todo caso se mantiene dentro de la clase muy buena.

A través del ensayo Schimazek también se pueden conocer los contenidos de

cuarzo de las muestras ensayadas, lo que tiene influencia también en la dificultad

de excavación. En la siguiente tabla se presentan los valores estadísticos de los

contenidos en cuarzo de esta formación geotécnica:

Tabla nº 69: Resumen de contenidos en cuarzo (%)

GRUPO 2

Nº de valores 39

Promedio 17

Máximo 93

Mínimo 0,5


El contenido medio en cuarzo en este grupo geotécnico es de 17%, muy

inferior a la media resultante en el grupo 1. Aunque a priori esta formación se

distingue de la primera por ser menos abrasiva y presentar un menor contenido

en cuarzo, no debe descartarse, y así lo confirman los ensayos, contenidos elevados

de cuarzo en forma de venas, asociados a los grandes esfuerzos tectónicos que

han podido sufrir estas rocas.

Se han realizado 2 ensayos DRI (Drilling Rate Test) para la caracterización de

la perforabilidad de los materiales del grupo 2.

Los valores medios, máximos y mínimos de los ensayos de drop-test y

Siever’s miniature drill test se muestran en la tabla siguiente:

Tabla nº 70: Valores de ensayos de caída (S20) y perforación (SJ)

GRUPO 2

S20 SJ

Nº de valores 2 2

Promedio 60,8 79,3

Máximo 63,2 87,2

Mínimo 58,4 71,4


El cálculo del índice de perforabilidad se realiza introduciendo en la gráfica

siguiente cada par de valores obtenidos de ambos ensayos.

Figura 34: Gráfica para la determinación del Drilling Rate Index


DRI son:

Tabla nº 71: GRUPO 2.Resumen de valores de ensayos Drilling Rate Index

(DRI)

DRI

Nº de valores 2

Promedio 71,0

Máximo 74,0

Mínimo 68,0


Los valores medios de DRI se encuentran por encima de los valores

esperados para las filitas y pizarras, como se desprende de la siguiente figura 35:

Figura 35: Valores del Drilling Rate Index según la litología

Tabla nº 72: Criterio de clasificación en función de DRI.



Muy baja 26 - 32

Baja 33 - 42

Media 43 - 57

Alta 58 - 69

Muy alta 70 - 82



del índice DRI el grupo 2 se integran dentro de la categoría de perforabilidad muy

alta. El resto de valores se engloban entre las clases de perforabilidad alta y muy

alta.

Estos resultados entran en contradicción con los resultados obtenidos en los

otros ensayos de abrasividad, que en general no han resultado tan desfavorables.

A la vista de los ensayos de resistencia, abrasividad y dureza realizados en

laboratorio se puede concluir que, en estas formaciones, la excavación mediante

tuneladora de las rocas atravesadas por los túneles es viable y adecuada. Son

esperables elevados rendimientos durante la excavación y un consumo de

cortadores medio, dentro de los valores habituales en túneles de similares

características. Este consumo medio puede aumentar puntualmente en zonas de

mayor contenido de cuarzo.

3.2.3. GRUPO 3: Cuarcitas, filitas y gneises meteorizados. GM. IV-V.

Corresponden a las rocas alteradas a grado IV y V de la Unidad Invernadeiro

OQP, OQF y Fe y del Grupo de Sanatabaia (OQEC), alteración de las rocas del

grupo 1. En general, el espesor de alteración de estas rocas es muy pequeño, del

orden de 1,0 a 2,0 m, por lo que son pocas las muestras ensayadas. En

profundidad también son escasas las muestras tomadas en roca alterada,

correspondientes a algún tramo fallado.

Para realizar la caracterización geotécnica de estos materiales se han

considerado los ensayos realizados sobre muestras tomadas en tramos

adyacentes, debido a la escasez de muestras en el tramo en estudio, se dispone

de dos muestras de un mismo ensayo, ST-47, y con el objeto de obtener unos

parámetros lo más reales posibles.

Las muestras de roca alterada a grado IV o V presentan una densidad seca

media de 22 kN/m3 en una población de 13 muestras. La densidad aparente

media ha resultado ser 24 kN/m3 para humedades variables entre 3,3% y 22%.

En el cuadro siguiente se resumen los valores de densidad seca, aparente y

humedad obtenidos en las muestras de los sondeos:

Tabla nº 73: GRUPO 3. Resumen de ensayos de identificación

Densidad seca

(kN/m3)

Densidad aparente

(kN/m3)

Humedad (%)


13

Promedio 22,1 24,1

8,9

Máximo 25,0 27,5

22,8

Mínimo 18,5 20,2

3,3


4,7

Se dispone de la granulometría de ocho muestras extraídas en sondeos. El

porcentaje de grava/arena/finos medio es de 58/28/20, y los límites de Atterberg

líquido, plástico e índice de plasticidad 34/23/12.

En los cuadros siguientes se muestran los resúmenes de resultados de los

ensayos de granulometría y límites de Atterberg.

Tabla nº 74: GRUPO 3. Resumen de ensayos de granulometría

RET. # 10 >2,00 mm

(Grava)

PASA #10 - RET. #200

(Arenas)

PASA # 200

<0,074mm

(Finos)


Promedio 52 28 20

Máximo 87 49 42

Mínimo 9 8 5

Desviación estándar 24 12 13

Tabla nº 75: GRUPO 3. Resumen de ensayos de Atterberg

Límite Líquido WL (%) Límite Plástico WP (%) Indice de plasticidad

IP(%)

Nº de valores 8 8 8,0

Promedio 31 22 10,0

Máximo 44 28 15,9

Mínimo NP NP NP

Desviación estándar 8 8 8,0

Las muestras se han representado en la gráfica de Casagrande para su

clasificación según dicho criterio:

Tabla nº 76: Carta de plasticidad de Casagrande

En todos los casos los resultados están dentro de las clases de arcillas y limos

de baja plasticidad según el ábaco de Casagrande anterior.

Según la clasificación del PG-3, este material se puede clasificar como

tolerable o adecuado, con tan sólo una muestra que se clasifica como

seleccionado.

Las muestras se clasifican en su mayor parte como gravas limosas GM o

arenas arcillosas SC, según la clasificación USCS.

A continuación se muestran los resultados de los ensayos químicos realizados

en las muestras de roca alterada:

CARTA DE PLASTICIDAD DE CASAGRANDE

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Límite líquido WL

Índ

ice d

e p

lasti

cid

ad

Ip

O1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 Nivel 5 Nivel 6 Nivel 7

C

CL

MH-

ML-CL-ML

Tabla nº 77: GRUPO 3. Resultados de ensayos químicos

M.O.

(%)

CO3Ca

(%)

SO3

(%)

Sales solubles

(%)


Promedio 0,48 0,00 0,01 0,20

Máximo 0,74 0,00 0,02 0,87

Mínimo 0,13 0,00 0,00 0,02

Se han realizado cuatro ensayos de resistencia a compresión simple en

suelos, que han dado valores comprendidos entre 1,28 y 2,71 MPa. El valor

medio ha sido 1,89 MPa, tal como se muestra en la siguiente tabla:

Tabla nº 78: GRUPO 3. Resumen de ensayos de compresión simple

Resistencia a compresión simple en suelos qu

(MPa)

Nº de valores 4

Promedio 1,89

Máximo 2,71

Mínimo 1,28


En estos materiales resulta complicado la toma de muestras y la realización de

otro tipo de ensayos para determinar las propiedades resistentes, ya que se trata

de materiales que se disgregan fácilmente y que en gran parte se pueden

considerar similares a suelos. A falta de otros ensayos para caracterizar los

materiales del grupo geotécnico 3, para la estimación de los parámetros

resistentes se ha procedido de forma análoga a la roca sana o moderadamente

alterada (grados I-II-III). Para ello se han tomado unos parámetros de la roca

intacta algo peores que los empleados en las rocas del grupo 1. Para la elección

de los valores de roca intacta más adecuados se toman los resultados de ensayos

de la roca moderadamente alterada a grado III (Grupo 1B), que aunque con poca

representación, en general han dado valores por debajo de los de las rocas más

sanas. Al no disponer de suficientes ensayos sobre muestras alteradas a grado III

en este tramo, se han tenido en consideración los tramos adyacentes para el

análisis.

Realizando los mismos cambios de variable que en los casos del grupos 1 y 2,

- –

en la siguiente figura:

Figura 36: Correlación de Hoek y Brown


mi = 6,39

ci = 8,86 MPa

y = 56,605x + 78,539R² = 0,8674

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

-5 15 35 55 75 95

(1-

3)2

3

CORRELACIÓN HOEK-BROWN


entre

0,5 MPa y 2,3 MPa, que son las alcanzadas por los ensayos triaxiales, si bien

pueden hacerse extensibles a otros valores superiores extrapolándolos para las

condiciones reales de montera de los túneles.

Por lo tanto, para la roca alterada a grado IV-V se ha considerado una

resistencia a compresión simple de la roca intacta de 8,86 MPa.

El grado de correlación obtenido es elevado (87%). Con estos parámetros, la

parábola estimada a partir de los ensayos queda:


Empleando los parámetros de Hoek - Brown obtenidos de esta forma y

particularizándolos para RMR inferiores a 40, se tienen los siguientes parámetros

del macizo (figuras 38 y 39):

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

-4,5 5,5 15,5 25,5 35,5 45,5 55,5 65,5 75,5 85,5

Ten

sió

n p

rin

cip

al m

ayo

r

1 (M

Pa)


CRITERIO DE PLASTIFICACIÓN GRUPO 3


rocoso

GSI


3,max

(MPa) ci mi Ei

(Mpa) mb s a

c (MPa)

ºtm

(MPa) cm

(MPa) Em (MPa)

30 2,21 8,86 6,39 9.000 0,565 0,0004 0,522 0,265 21 0,007 0,772 732

20 2,21 8,86 6,39 9.000 0,367 0,0001 0,544 0,205 18 0,071 0,565 411

Los valores de la resistencia a compresión simple del macizo quedan por

debajo de los obtenidos en los ensayos realizados en laboratorio.

Los resultados de módulos de elasticidad del macizo se encuentran en el

mismo orden de magnitud, si bien, algo más pequeños, que los rangos inferiores

de los ensayos in situ dilatométricos, en los que se obtienen valores entre 825 y

1.300 MPa.

3.2.4. GRUPO 4: Pizarras, filitas y esquistos meteorizados. GM. IV-V.

No se dispone de muestran en sondeos de rocas alteradas a grado IV y V de

las formaciones rocosas pertenecientes a la Formación Luarca (OP), y Esquistos

de Baldriz (OE) debido a que, en general, el espesor de alteración de estas rocas

es muy pequeño y en profundidad también es escasa la presencia de roca

alterada, lo que ha dificultado la toma de muestras.

Siguiendo la misma metodología que en el grupo 3, se emplean los valores de

ensayos de la roca moderadamente meteorizada. También son muy pocas las

muestras de la roca moderadamente alterada del grupo 2 (Grupo 2B). Se dispone

de un ensayo triaxial, dos ensayos brasileños y seis ensayos de resistencia a

compresión simple de la roca moderadamente alterada.

A partir de estos valores se obtiene la correlación de Hoek y Brown siguiente:

Figura 40: Correlación Hoek y Brown

A partir de esta gráfica se obtienen los valores siguientes:

mi = 7,54

ci = 9,06 MPa

El grado de correlación es pequeño (0,55), pero los resultados son coherentes

con los obtenidos en el grupo 3.

El criterio de plastificación con estos parámetros quedará:


Empleando los parámetros de Hoek - Brown obtenidos de esta forma y

particularizándolos para RMR inferiores a 40, se tienen los siguientes parámetros

del macizo:

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

-4,5 -2,5 -0,5 1,5 3,5 5,5 7,5

Ten

sió

n p

rin

cip

al m

ayo

r

1 (M

Pa)


CRITERIO DE PLASTIFICACIÓN GRUPO 4

Tabla nº 43: GRUPO 4. Parábola de Hoek y Brown GSI = 20


rocoso.

GSI


3,max

(MPa) ci mi Ei

(Mpa) mb s a

c (MPa)

ºtm

(MPa) cm

(MPa)

Em (MPa)

30 2,27 9,06 7,54 9.000 0,619 0,0004 0,522 0,288 22 0,006 0,859 732

20 2,27 9,06 7,54 9.000 0,433 0,0001 0,544 0,224 19 0,003 0,632 411

Los resultados de módulos de elasticidad del macizo se encuentran en el

mismo orden de magnitud, si bien, algo más pequeños, que los rangos inferiores

de los ensayos in situ dilatométricos, en los que se obtienen valores entre 825 y

1.300 MPa.

3.2.5. GRUPO 5: Formaciones cuaternarias depósitos coluviales (Qc),

depósitos aluviales (QAl), rellenos (R) y vertidos (V).

La escasa presencia de estos materiales a lo largo del trazado ha limitado la

toma de muestras de suelos de depósito. Únicamente en los sondeos cercanos a

los arroyos se presentan suelos en espesores reducidos, permitiendo la recogida

de algunas muestras para su análisis en el laboratorio y caracterización

geotécnica. Prácticamente los suelos cuaternarios podrán encontrarse en los

apoyos de los viaductos, no siendo interceptados en principio por los túneles.

A continuación se muestran los resúmenes de los ensayos realizados sobre

las muestras de suelo.

Suelos coluviales Qc

En el tramo en proyecto solo se disponen de 4 muestras ensayadas para

suelos coluviales, tres de ellas tomadas en un mismo sondeo. Con el objeto de

afinar la caracterización geotécnica para estos suelos se consideran las muestras

de suelos coluviales ensayadas en los tramos adyacentes.

Éstas presentan una densidad seca media de 21 kN/m3 en una población de

11 muestras. La densidad aparente media ha resultado ser

24 kN/m3 para humedades variables entre 3,3% y 22%.


humedad obtenidos en las muestras de los sondeos para estos suelos:

Tabla nº 81: GRUPO 5. Qc Resumen de ensayos de identificación

Densidad seca

(kN/m3)

Densidad aparente

(kN/m3)

Humedad (%)


11

Promedio 21,3 24,1

14,4

Máximo 25,9 27,6

26,7

Mínimo 15,8 19,2

4,6


6,7

Se dispone de la granulometría de ocho muestras extraídas en sondeos. El

porcentaje de grava/arena/finos medio es de 37/32/31, y los límites de Atterberg

líquido, plástico e índice de plasticidad 34/25/10.


ensayos de granulometría y límites de Atterberg.

Tabla nº 82: GRUPO 5. Qc. Resumen de ensayos de granulometría

RET. # 10 >2,00 mm

(Grava)

PASA #10 - RET. #200

(Arenas)

PASA # 200

<0,074mm

(Finos)


Promedio 37 32 31

Máximo 57 75 58

Mínimo 7 18 18


Tabla nº 83: GRUPO 5. Qc. Resumen de ensayos de Atterberg.

Límite Líquido WL (%) Límite Plástico WP (%) Indice de plasticidad

IP(%)

Nº de valores 11 11 11,0

Promedio 34 25 9,5

Máximo 44 37 12,6

Mínimo NP NP NP

Desviación estándar 5 6 2,1

Las muestras se han representado en la gráfica de Casagrande para su

clasificación según dicho criterio:

Figura 44: Carta de plasticidad de Casagrande

En todos los casos los resultados están dentro de la clase de arcillas o limos

de baja plasticidad según el ábaco de Casagrande anterior. Dos de las muestras

se encuentran en la categoría de limo orgánico.


tolerable o adecuado, con tan sólo una muestra, perteneciente al tramo contiguo,

que se clasifica como marginal.

Las muestras se clasifican en su mayor parte como gravas limosas o arenas

arcillosas, según la clasificación USCS.


en las muestras de suelo coluvial:

CARTA DE PLASTICIDAD DE CASAGRANDE

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Límite líquido WL

Índ

ice d

e p

lasti

cid

ad

Ip

Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 Nivel 5 Nivel 6 Nivel 7

CH

CL

MH-

ML-CL-ML

Tabla nº 84: GRUPO 5. Qc . Resultados de ensayos químicos

M.O.

(%)

CO3Ca

(%)

SO3

(%)

Sales

solubles

(%)


Promedio 0,83 0,00 0,02 0,08

Máximo 1,84 0,00 0,04 0,13

Mínimo 0,19 0,00 0,01 0,03

Se dispone de un único valor de resistencia a compresión simple en estos

materiales, que ha dado como resultado 0,33 MPa.

Suelos aluviales Qa

No ha sido posible recoger muestras de suelos aluviales para ensayar en

laboratorio, debido a su escasa representación en el trazado.

Rellenos R

No se dispone de muestras en rellenos en el tramo en estudio, por tanto, se

analizan los resultados de los ensayos realizados sobre muestras de tramos

adyacentes.

Se han ensayado 3 muestras en los rellenos antrópicos existentes en la zona

de proyecto, pertenecientes a los caminos o viales de la zona.


humedad obtenidos en las muestras de los sondeos para estos rellenos, que en

general han dado valores muy dispersos, según se observa:

Tabla nº 85: GRUPO 5. R Resumen de ensayos de identificación.

Densidad seca

(kN/m3)

Densidad aparente

(kN/m3)

Humedad (%)

Nº de valores 3 3

3

Promedio 20,7 22,8

11,5

Máximo 26,2 26,6

19,6

Mínimo 17,6 19,9

1,5


9,2

Las muestras han dado porcentajes elevados de gravas (promedio 66%),

clasificándose por lo tanto como gravas limosas o arcillosas (GM o GC).


ensayos de granulometría:

Tabla Nº 86: GRUPO 5. R Resumen de ensayos de granulometría.

RET. # 10 >2,00 mm

(Grava)

PASA #10 - RET. #200

(Arenas)

PASA # 200

<0,074mm

(Finos)


Promedio 66 19 15

Máximo 82 26 29

Mínimo 49 9 8


Los resultados obtenidos con los ensayos de límites de Atterberg han dado no

plásticos en dos de las tres muestras, siendo los valores de límites líquido,

plástico e índice de plasticidad de 31/19/13 en la otra muestra ensayada,

clasificándose por lo tanto como arcilla de baja plasticidad.


adecuado, con tan sólo una muestra que se clasifica como tolerable.

Se han ensayado dos de las muestras para obtener sus contenidos en materia

orgánica, carbonatos, yeso y sales solubles, cuyos resultados se muestran en la

tabla siguiente:

Tabla Nº 1: GRUPO 5. R Resultados de ensayos químicos

M.O.

(%)

CO3Ca

(%)

SO3

(%)

Sales solubles

(%)


Promedio 1,02 0,00 0,01 0,10

Máximo 1,04 0,00 0,01 0,11

Mínimo 0,99 0,00 0,00 0,09

3.2.6. GRUPO 6: Granitos sanos o moderadamente meteorizados. Formación

GRA (GM-I-II-III).

El trazado corta estos materiales al final del túnel de Prado. Para el análisis de

estas rocas en los ensayos de identificación y los de resistencia se ha realizado

una distinción de las muestras con mayor o menor grado de meteorización,

denominando GRUPO 6A aquellas muestras con G.M. I ó II y GRUPO 6B a las

que se han caracterizado con un grado de meteorización G.M. III.

Ensayos de identificación

La roca en estado sano, grado II o inferior, presenta una densidad seca media

de 26 kN/m3, con valores que oscilan entre 23,7 y 27,2 kN/m3. Los resultados de

la roca de grado III son muy similares, con un valor medio de 25,6 kN/m3.

La humedad natural en 47 muestras de roca sana con grados de

meteorización I-II varía entre 0,1% y 1,8%, con un valor medio de 0,3%. La

humedad media en las muestras con grado de meteorización III aumenta

ligeramente a 1,1%, siendo el valor superior de 5,6% y el inferior de 0,3%.

La porosidad de 13 muestras ha oscilado entre 0,30% y 10,8%, con un valor

medio de 3,5%. No se dispone de ensayos de porosidad en las muestras de roca

moderadamente alterada (GM.III).



estos materiales:

Tabla Nº 88: GRUPO 6A. Resumen de ensayos de identificación. GM. I-II

Densidad seca

(kN/m3)

Densidad

aparente (kN/m3)

Humedad (%) Porosidad (%)


Promedio 26,1 26,2 0,3 3,5

Máximo 27,2 27,3 1,8 10,8

Mínimo 23,7 23,9 0,1 0,3

Desviación estándar 0,7 0,7 0,3 3,1

Tabla nº 89: GRUPO 6B. Resumen de ensayos de identificación GM. III

Densidad seca

(kN/m3)

Densidad

aparente (kN/m3)

Humedad (%) Porosidad (%)

Nº de valores 14 14 14 -

Promedio 25,6 25,9 1,1 -

Máximo 27,0 27,1 5,6 -

Mínimo 23,7 24,0 0,3 -

Desviación estándar 0,9 0,8 1,4 -

Ensayos de resistencia y deformabilidad



Tabla nº 90: GRUPO 6. Resumen de ensayos de resistencia a compresión

simple.


Nº de valores 39

Promedio 65

Máximo 143,1

Mínimo 7,4


Los valores resultantes de los ensayos muestran una gran dispersión.

Analizando por separado las muestras con grados de meteorización I y II y las

muestras que presentan grado III, se obtiene:

Tabla nº 91: Grupo 6ª.Resumen de ensayos de resistencia a compresión

simple G.M. I-II.


Nº de valores 32

Promedio 70,5

Máximo 143,1

Mínimo 13,5


Tabla nº 92: Grupo 6B.Resumen de ensayos de resistencia a compresión

simple G.M. III.


Nº de valores 7

Promedio 40,3

Máximo 92,5

Mínimo 7,4


Como se observa, la dispersión sigue siendo notable tanto en el caso de roca

sana como de roca moderadamente alterada.

En la siguiente gráfica se observa la variación de la resistencia a compresión

simple con la profundidad, diferenciando las muestras por su grado de

meteorización:

Figura 45. Relación de la resistencia a compresión simple con la

profundidad

Como se observa en el gráfico, los valores de resistencia a compresión simple

aumentan ligeramente con la profundidad, pero no se puede establecer una

claramente una correlación entre los valores de la resistencia a compresión

simple y la profundidad de las muestras. Se deduce que las muestras ensayadas

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

220,00

240,00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 P

rofu

nd

idad

(m

)

RCS (MPa)

GRUPO 6A GM-I-II

GRUPO 6B GM-III

con grados de meteorización I a II presentan en general valores de la resistencia

a compresión simple superiores a los obtenidos para las muestras de grados de

meteorización III.

Tal como se observa en las figuras siguientes 46 y 47, la mayoría de las

resistencias han dado valores entre 40 y 80 MPa para las muestras de grado de

meteorización I y II. Para grados de meteorización GM-III los valores alcanzados

con mayor frecuencia han sido inferiores a 20 MPa.

Figura nº 46. Rangos de valores de resistencia a compresión simple.

Frecuencias

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

I - II III I - II III I - II III I - II III I - II III I - II III I - II III I - II III

< 20 20 - 40 40 - 60 60 - 80 80 - 100 100 - 120 120 - 140 > 140

Población de qu

Figura nº 47. Rangos de valores de resistencia a compresión simple.

Promedio de valores

Discriminando los valores superiores e inferiores, se obtiene un valor promedio

de 81,18 MPa para las muestras que presentan un grado de meteorización G.M. I

ó II. Para las muestras con grado de meteorización III, se obtiene un valor medio

de 45,78 MPa.

En 8 de los ensayos de resistencia a compresión simple de las muestras del

grupo 6A se han medido las deformaciones uniaxiales con el fin de determinar los

parámetros deformacionales del macizo. En las muestras de grado III se han

ensayado otras 2 muestras Los valores estadísticos obtenidos han sido los

siguientes:

13,50 13,93

34,54 30,93

48,65 45,93

66,66 70,90

93,38 92,49

130,02

143,10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

100 110 120 130 140 150 160

I - II III I - II III I - II III I - II III I - II III I - II III I - II III I - II III

< 20 20 - 40 40 - 60 60 - 80 80 - 100 100 - 120 120 - 140 > 140

Valores promedio de qu

Tabla nº 93: GRUPO 6ª.Resumen de ensayos de módulos de Young y

Poisson en ensayos de resistencia simple con bandas. GM.I-II.

Tabla nº 94: GRUPO 6B.Resumen de ensayos de módulos de Young y

Poisson en ensayos de resistencia simple con bandas. GM.III.

Módulo de Young

E (MPa)

Módulo de Poisson

Nº de valores 2 2

Promedio 10.949,5 0,1

Máximo 19.522,0 0,2

Mínimo 2.377,0 0,1


En ambos casos, la dispersión de valores del módulo de Young es muy

significativa, si bien se aprecian importantes diferencias de magnitud entre los

resultados obtenidos para las muestras más sanas y las moderadamente

meteorizadas.

A partir de estos ensayos, para la roca intacta del grupo 6 se ha tomado un

módulo de deformación de 27.000 MPa, que resulta más cercano a los valores

inferiores.

Se han realizado un total de cuatro ensayos dilatométricos en los sondeos ST-

31 y ST-33, obteniéndose los siguientes resultados:

Módulo de Young

E (MPa)

Módulo de Poisson

Nº de valores 8 8

Promedio 51.112,5 0,2

Máximo 79.990,0 0,3

Mínimo 24.344,0 0,1


Tabla nº 95: GRUPO 6.Resultados de ensayos dilatométricos.

Sondeo Prof. (m) Grado

meteor RQD RMR

Módulo dilatométrico (MPa) Presión final

(MPa) Inicial Ciclo

ST-31 155 I 45 71

7.648 19.585

>9

10.365 15.023

5.275 12.400

14.580 18.343

PROMEDIO 9.467 16.338

ST-31 163 I 60 71

5.258 10.670

> 8,5

7.230 15.115

6.450 7.635

6.605 13.021

PROMEDIO 6.386 11.610

ST-33 33 III 55 55

3.570 7.938

>9

5.965 13.778

9.900 9.910

5.005 12.195

PROMEDIO 6.110 10.955

ST-33 43 III 85 55

4.275 9.885

>9

3.738 8.935

3.825 9.450

3.685 8.255

PROMEDIO 3.881 9.131

En estos ensayos se han presentado desviaciones muy importantes. Los

valores inferiores corresponden a una zona de sondeo con grado de

meteorización GM-III.

La relación entre los valores de módulos de deformación y resistencia a

compresión simple debe encontrarse entre 200 y 500. En el caso de este grupo

geotécnico, se han obtenido valores del cociente Ei ci comprendidos entre 50 y

200, lo que hace pensar que los valores obtenidos en los ensayos dilátometricos

han resultado algo bajos.

Para las condiciones específicas de terreno y montera del túnel se

particularizarán los valores de módulos de deformación a emplear en los cálculos

comprobando que se encuentran dentro de los órdenes de magnitud de los

resultados de los ensayos in situ.

Se dispone de 5 ensayos triaxiales en granitos con grado de meteorización I a

II y 6 en los granitos con grado III, para presiones de confinamiento lateral entre

0,5 y 2,7 MPa.

En la siguiente tabla se presentan los resultados para cada subgrupo y totales:

Tabla Nº 96: GRUPO 6. Resultados de ensayos triaxiales

1

(MPa)

3

(MPa)


Promedio

1,61 1,38

Máximo 2,62 2,73

Mínimo 0,74 0,50


Se dispone de 13 ensayos de tracción indirecta o brasileños para la roca de

grados de meteorización I y II, así como 6 ensayos en las de grado de

meteorización III. Los valores estadísticos de dichos ensayos se presentan a

continuación:

Tabla nº 97: GRUPO 6. Resumen de resultados de ensayos de ensayos

brasileños

Ensayos brasileños

(MPa)

Nº de valores 19

Promedio 8,1

Máximo 13,5

Mínimo 2,2



0,1, por lo que, según este criterio, las rocas correspondientes al GRUPOS 6A y

6B se encontrarían dentro del rango de rocas difícilmente rozables.



triaxiales.

Se ha considerado el criterio desarrollado por Hoek y Brown, en el que se

determina la tensión máxima (σ’1) que produce la plastificación del material para

una tensión principal menor (σ’3) dada mediante la expresión:

a

ci

bci sm

' + ' '

331 (1)

donde:

σ’1 y σ’3 : tensiones efectivas máxima y mínima en rotura.

mb : constante de Hoek y Brown para macizos rocosos.

s y a: constantes que dependen de las características del macizo rocoso.

σci : resistencia a compresión simple de los bloques de roca intacta.

Para los bloques de roca intacta, los valores de a y s son respectivamente 0,5

y 1. Por tanto, aplicando el criterio en esta hipótesis, se obtiene:

5,0

331 1

' + ' '

ci

ici m (2)

donde:

mi : constante de Hoek y Brown para roca intacta.

La determinación del parámetro mi de la matriz de roca inalterada se ha

efectuado mediante la realización de ensayos triaxiales, de resistencia a

compresión simple y brasileños, sobre muestras de testigos parafinados. Para

obtener el valor de mi se ha realizado en la ecuación (2) el cambio:

y = (’1 – ’3)² (3)

x = ’3

Con lo que el criterio de rotura toma la forma:

y = m ci . x + ci2 (4)

Representando los valores de x e y en una gráfica, el valor de mi se obtiene

aproximando los resultados de los ensayos efectuados mediante una recta

ajustada por el método de los mínimos cuadrados, incluyendo los valores de la

resistencia a compresión simple y de resistencia a tracción.

Resulta, por tanto:

(’1 – ’3)² = mi . ci . ’3 + ci²

de esta expresión se obtiene mi y ci.





Figura nº 48. Correlación de Hoek y Brown GRUPO 6A


mi = 7,02

ci = 81,79 MPa

El valor de la resistencia a compresión simple en este caso es muy similar al

promedio estimado desechando muestras poco significativas, por lo que se toma

como representativo este resultado. El valor de mi, en cambio, es inferior a los

habituales para los granitos, en los que la bibliografía indica un valor de 32±3.

Figura 49. Correlación de Hoek y Brown GRUPO 6B


mi = 9,7

ci = 47,1 MPa


superior a la media de los valores de ensayo, mientras que el valor de mi resulta

muy inferior a los valores habituales para este tipo de roca.



31 · Kc


sen

senK

1

1




90·2 nata

cos2

1 senc c


general, obteniendo de esa forma los parámetros resistentes del macizo. Se ha

realizado para los valores de GSI más típicos en estas formaciones. Valores

inferiores a 40 se han considerado dentro del grupo geotécnico 3 que se

corresponden con la roca más meteorizada (GM. IV-V).




los túneles.

Figura 50. Grupo 6.Parabola de Hoek y Brown GSI=70

Figura 51. Grupo 6.Parabola de Hoek y Brown GSI=50

Figura 52. Grupo 6. Parabola de Hoek y Brown GSI =40

Tabla nº 98. GRUPO 6. Valores de parámetros de roca intacta y macizo

rocoso.

GSI


3,max

(MPa) ci mi Ei (Mpa) mb s a c

(MPa) º

tm

(MPa) cm

(MPa)

Em (MPa)

70 20,45 81,79 7,02 27.000 2,404 0,0357 0,501 5,48 33 1,213 20,25 19.785

50 20,45 81,79 7,02 27.000 1,177 0,0039 0,506 3,66 28 0,269 12,09 8.294

40 20,45 81,79 7,02 27.000 0,824 0,0013 0,511 3,07 25 0,126 9,60 4.310



valores que se han alcanzado en los ensayos dilatométricos. En las rocas con

mayor índice de calidad el módulo de deformación del macizo se mantiene algo

por encima del intervalo superior de valores (el valor máximo obtenido de los

ensayos in situ está entorno a 14.000 MPa). En el caso de los índices de calidad

más bajos, los módulos resultan, en orden de magnitud, por debajo del intervalo

inferior de valores (el valor mínimo obtenido de los ensayos in situ está entorno a

3.500 MPa aproximadamente). El extremo inferior de los ensayos se considera

más apropiado para las rocas de más baja calidad geotécnica y más fracturadas,

que se incluyen ya en el grupo geotécnico 7.

Se dispone de 5 ensayos de corte directo en juntas para el grupo geotécnico

6. Para analizar los datos de manera conjunta se ha elaborado un diagrama P-Q

con la totalidad de resultados obtenidos en los ensayos:

Figura nº 53.GRUPO 6. Diagrama P-Q. Ensayos de corte directo en juntas

De donde se obtienen los siguientes valores de cohesión y ángulo de

rozamiento en juntas:

c (t/m2) º

3,59 41,8

A pesar de que el ajuste de los datos en el diagrama P-Q es adecuado, con un

grado de correlación muy elevado, del 80,7%, el valor obtenido para la cohesión

en juntas parece muy elevado. Valores elevados de cohesión en juntas dan lugar

a análisis de estabilidad excesivamente optimistas, que no se corresponden con

la realidad.

No se presentan taludes en estas formaciones. No obstante se estima que la

siguiente pareja de valores resultaría más razonable en estos análisis:

c (t/m2) º

0 30


entre 2.755 m/s y 5.110 m/s, con un valor medio de 4.440 m/s. No se dispone de

valores de velocidad in situ en granito sano para realizar la correlación de Coon

and Merrit. Los valores de laboratorio son elevados, lo que indica una alta calidad

de la roca.

y = 0,6667x + 0,2673R² = 0,8073

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Q (K

g/c

m2)

P (Kg/cm2)

DIAGRAMA P-Q

Círculos de Mohr

Tabla nº 99 GRUPO 6. Resumen de resultados de velocidad sónica

GRUPO 6

Nº de valores 14

Promedio 4.440,2

Máximo 5.110,0

Mínimo 2.755,0


Se han ensayado 2 muestras para conocer su estabilidad al NaSO4 y otras 2

más al MgSO4. Los valores resultantes son los siguientes:

Tabla nº 100. GRUPO 6. Resumen de valores de ensayos de estabilidad

frente a sulfatos sódico y magnésico.


Nº de valores 2 2

Promedio 7,3 3,5

Máximo 11,8 5,7

Mínimo 2,7 1,3


En el caso del sulfato sódico, los dos valores cumplen los requerimientos

indicados en el Pliego de ADIF (PGP-2008 v 1.11) para su empleo en

pedraplenes, donde se exige que las pérdidas en el ensayo de ataques de

sulfatos sódico y magnésico inferiores al 20%. Para el caso del sulfato magnésico,

todos los resultados son inferiores al 30% exigido en la norma. Los mismos

valores son requeridos para su empleo como cimiento drenante.





Los resúmenes de estos ensayos se muestran en la siguiente tabla:


durabilidad.


Friabilidad F (%)

Coeficiente de Los

Ángeles DLA (%)

Slake Durability

Index SDT (%)


Promedio 28,0 11,3 35,8 98,4

Máximo 47,0 22,4 58,0 99,5

Mínimo 11,0 0,2 27,0 96,8

Desviación estándar 18,1 15,7 12,7 1,5

De las 5 muestras ensayadas, dos presentan un coeficiente de Los Ángeles


subbalasto (DLA<30% y DLA<28% respectivamente). En cuanto a cimiento

drenante (DLA<35%) cumplen todas a excepción de una, con un coeficiente de

los ángeles de 58. Únicamente esta muestra no cumple las condiciones para su

empleo como pedraplén (DLA<50%).




11% que cumpliría para su empleo como subbalasto.

Los dos ensayos de friabilidad disponibles se encuentran dentro del rango

adecuado para su empleo en pedraplenes (F<25%), al igual que para material

drenante de cimientos de terraplén (F<50%).

Se han recibido 3 resultados del ensayo Slake, con valores que se clasifican,

según Gamble (1971) como materiales de durabilidad alta a muy alta. En la tabla

siguiente se presenta el criterio de clasificación de Gamble:


durabilidad

GAMBLE (1971)


> 98 Muy alta

95 – 98 Alta


60 – 85 Media

30 – 60 Baja

< 30 Muy baja

En este caso, ambos valores superan los requerimientos del Pliego para su



Se dispone de 16 ensayos de abrasividad Cerchar en materiales de este grupo

geotécnico, con un valor medio de 3,5 (0,1 mm). Los valores obtenidos en los

ensayos efectuados han dado los siguientes valores medios, máximos y mínimos.


GRUPO 6

Nº de valores 16

Promedio 3,5

Máximo 4,7

Mínimo 2,1














Atendiendo a los valores medios, las rocas del GRUPO 6 se clasifican, dentro

de este criterio, como rocas moderadamente abrasivas. No obstante, el rango de

resultados abarca las categorías de ligeramente abrasiva a abrasiva.



Tabla nº 105. Resumen de Índice de dureza Cerchar

GRUPO 6

Nº de valores 8

Promedio 245,5

Máximo 463,9

Mínimo 97,4



Tabla nº 106. Criterio de clasificación en función de la dureza Cerchar





41 – 80 Roca dura



Los valores de dureza Cerchar obtenidos de los ensayos clasifican a la roca

entre roca muy dura y extremadamente dura.


siguiente, para el grupo geotécnico 1:

Tabla nº 107. Índice Schimazek F (kN/m)

GRUPO 6

Nº de valores 20

Promedio 3,4

Máximo 12,3

Mínimo 0,1




Tabla nº 108. Criterio de clasificación de la rozabilidad en función del índice

Schimazek

CLASIFICACIÓN ÍNDICE SCHIMAZEK








Los valores de índice Schimazek en granitos han dado valores muy dispersos.

Han resultado en su mayor parte superiores a 0,8, por lo que se trataría de una

roca de rozabilidad muy mala, según la clasificación de este índice.

A través del ensayo Schimazek también se conocen los contenidos de cuarzo

de las muestras ensayadas, lo que tiene influencia también en la dificultad de

excavación.

En la siguiente tabla se presentan los valores estadísticos de los contenidos

en cuarzo de esta formación geotécnica:

Tabla nº 109. Resumen de contenidos en cuarzo (%)

GRUPO 6

Nº de valores 16

Promedio 34

Máximo 56

Mínimo 15


Los porcentajes de cuarzo son elevados, lo que puede repercutir en un

elevado desgaste de los útiles de corte, sin embargo, son inferiores a los

contenidos de cuarzo obtenidos en las otras formaciones.

Se han realizado ocho ensayos DRI (Drilling Rate Test) para la caracterización

de la perforabilidad de los materiales del grupo 6. Este índice se obtiene a través

de dos ensayos de laboratorio:

Ensayo de caída (drop test), que proporciona una medida indirecta de la

energía necesaria para triturar la roca. El valor obtenido S20 representa el

porcentaje de material que pasa por un tamiz de 11,2 mm de abertura,

después de 20 impactos.

Ensayo de perforación (Siever’s miniature drill test) que da una medida

indirecta de la dureza de la superficie de la roca, representativa de la

resistencia a identación. El valor obtenido (SJ) se define como la

profundidad del taladro, medido en décimas de milímetro, después de 200

rotaciones efectuadas por una pequeña barrena sometida a un empuje de

20 kg.

El cálculo del índice de perforabilidad se realiza introduciendo en la gráfica

siguiente cada par de valores obtenidos de ambos ensayos.

Figura nº 54. Gráfica para la determinación del Drilling Rate Index


DRI son:

Tabla nº 110. GRUPO 6. Resumen de valores de ensayos Drilling Rate Index

(DRI)

DRI

Nº de valores 8

Promedio 49,9

Máximo 68,0

Mínimo 37,0


Los valores medios de DRI se encuentran dentro de los valores esperados

para los granitos, como se desprende de la siguiente figura:

Figura nº 55. Valores del Drilling Rate Index según la litología

Tabla nº 111. Criterio de clasificación en función de DRI.



Muy baja 26 - 32

Baja 33 - 42

Media 43 - 57

Alta 58 - 69

Muy alta 70 - 82



del índice DRI el grupo 6 se integran dentro de la categoría de perforabilidad

media. El resto de valores se engloban entre las clases de perforabilidad baja y

alta.

Las conclusiones derivadas de estos resultados parecen no concordar con las

esperadas, ya que a priori se presume que los granitos presentan una abrasividad

mayor que las rocas metamórficas ordovícicas. En cualquier caso, estos

resultados demuestran que pueden esperarse abrasividades importantes no sólo

en los granitos sino también en las rocas metamórficas, asociadas generalmente

a la presencia de niveles areniscosos con elevados contenidos de cuarzo.

3.2.7. GRUPO 7: Granitos meteorizados y suelo residual procedente de los

granitos (jabres). Formación GRA (GM. IV-V) y QJ.

Estos materiales se presentan en la zona final del trazado, en el emboquille

oeste del túnel de Prado. Se han reconocido espesores de jabre del orden de 9,0

a 20,0 m en los sondeos ST-33 y SD-34.

A continuación se muestran los resúmenes de los ensayos realizados sobre

las muestras de suelo.

Se han ensayado tres muestras de granito meteorizado a grado IV-V y jabres,

presentando una densidad seca media de 22,4 kN/m3. La densidad aparente

media ha resultado ser 22,8 kN/m3 para humedades variables entre 0,7% y 3,3%.


humedad obtenidos en las muestras de los sondeos para estos suelos:

Tabla nº 112. GRUPO 7. GRA (GM IV-V) y QJ Resumen de ensayos de

identificación.

Densidad seca

(kN/m3)

Densidad aparente

(kN/m3)

Humedad (%)


Promedio 22,4 22,8 2,1

Máximo 23,9 24,1 3,3

Mínimo 21,5 22,2 0,7

Desviación estándar 1,3 1,1 1,3

Se dispone de ensayos granulométricos en 4 muestras extraídas en sondeos.

El porcentaje de grava/arena/finos medio es de 9/68/23. Todas las muestras han

sido no plásticas en los ensayos de límites de Atterberg.


ensayos de granulometría.

Tabla nº 113. GRUPO 7. Resumen de ensayos de granulometría

RET. # 10 >2,00 mm

(Grava)

PASA #10 - RET. #200

(Arenas)

PASA # 200

<0,074mm

(Finos)


Promedio 9 68 23

Máximo 12 73 27

Mínimo 6 61 16

Desviación estándar 3,2 5,3 5,1


tolerable.

Todas las muestras se clasifican como arenas limosas SM, según la

clasificación USCS. Según la clasificación americana AASHTO las muestras se

han clasificado en las dos categorías siguientes: A-2-4(0) y A-1-b(0).


en las muestras de suelo coluvial:

Tabla nº 114. GRUPO 7. Resultados de ensayos químicos

M.O.

(%)

CO3Ca

(%)

SO3

(%)

Sales solubles

(%)

Nº de valores 4 4 4 -

Promedio 0,4 0,3 0,0 -

Máximo 0,5 0,4 0,0 -

Mínimo 0,3 0,2 0,0 -

Se dispone de 3 resultados de ensayos de resistencia a compresión simple en

estos materiales, con los siguientes resultados:

Tabla nº 115. GRUPO 7 Resumen de ensayos de resistencia a compresión

simple


Nº de valores 3

Promedio 5,3

Máximo 10,4

Mínimo 2,1


Al igual que en las rocas metamórficas, para los granitos alterados se emplean

valores de la roca intacta correspondientes a los rangos inferiores obtenidos en

las muestras de grado GM-III fundamentalmente. Estas muestras corresponden a

los granitos más alterados (Grupo 6B).

Figura nº 56. Correlación de Hoek y Brown GRUPO 6B


mi = 9,7

ci = 47,1 MPa


superior a la media de los valores de ensayo, mientras que el valor de mi resulta

muy inferior a los valores habituales para este tipo de roca.


general, obteniendo de esa forma los parámetros resistentes del macizo con

GSI=30 para los granitos (GM. IV-V) del grupo 7.




los túneles.

Figura nº 57. GRUPO 6. Parábola de Hoek y Brown GSI = 30

Tabla nº 116. GRUPO 7. Valores de parámetros de roca intacta y macizo rocoso

GSI


3,max

(MPa) ci mi Ei (Mpa) mb s a c

(MPa) º

tm

(MPa) cm

(MPa)

Em (MPa)

30 11,75 47 9,7 15.000 0,796 0,0004 0,522 1,63 24 0,025 0,81 1.220

De los ensayos realizados para los materiales del grupo 6, teniendo en

consideración los resultados de los ensayos realizados sobre las muestras más

alteradas, se estima una resistencia a compresión simple para los materiales del

Grupo 7 de 50 MPa y un módulo de deformación de 15.000.

Se considera del lado de la seguridad para los cálculos de estabilidad de

taludes en estos suelos, emplear un valor más conservador. De este modo, se

adoptan en la hipótesis de desmonte, los siguientes parámetros resistentes,

resultantes de la bibliografía existente:

Tabla nº 117. Parámetros geotécnicos para taludes en roca meteorizada

Litología Densidad aparente

ap (kN/m3)

Cohesión

c(kN/m2)

Ángulo de

rozamiento

(º)

Jabres QJ 21,0 10 30

Granito alterado (GM. IV) 21,0 50 30

3.2.8. Resumen de parámetros

En las tablas siguientes se muestra el resumen de los valores medios, de los

principales ensayos, así como el posible aprovechamiento de los materiales

excavados y sus condiciones de excavabilidad,

A continuación se muestran los valores de los parámetros adoptados en los

cálculos de desmontes, derivados de los ensayos de laboratorio, tal como se ha

indicado a lo largo de la caracterización geotécnica.

Tabla nº 128. Resumen de valores de ensayos en rocas

FORMACIÓN

GEOTÉCNICA

Densid

ad seca

(kN/m3)

Densid

ad

aparent

e

(kN/m3)

Resist.

a

compr.

simple

ci(MP

a)

Ei (MPa)

Triaxiales Parámetros en

juntas

Posibilidad de

Aprovechamie

nto

Excavabilid

ad

Módul

o

Young

E

(MPa)

Módul

o dilat

Edil

(MPa)

1

(MPa)

3

(MPa)

Cohesión (Mpa)

Ángulo roz.

(º)

GR

UP

O 1

Nº

ENSAYOS 52 52 28 6 4 6 9 9 18 18

Todo-uno (cimiento,

coronación y núcleo) y en

falsos túneles

Voladuras

PROMEDI

O 26 26,3 24,8 21.39

6 4.693 0,2 35,4 1,8 0,331 31

PROMEDI

O GM-I-II 25,8 26,5

28,3 18.18

5 5.566 0,2 35,4 1,8 0,409

34

PROMEDI

O GM-III 26,2 25,8 12,1

27.81

6 2.076 0,2 - -

0,269 28

MÁX 25,4 28,4 104,4 51.359

11.731

0,4 64,3 4,1 0,801 48

MÍN 23 23,8 4,7 4.274 825 0,1 7,1 0,6 0,053 12

VALOR

ADOPTAD

O 25 26 22

16.000

(*) 0,25

- - 0 30

GR

UP

O 2

Nº

ENSAYOS 22 21 95 12 8 12 5 5 30 30

Todo-uno (cimiento,


falsos túneles

Voladuras

PROMEDIO 26,3 26,7 14,3 21.117 7.242 0,2 15,4 2,1 0,556 26

PROMEDIO

GM-I-II 26,4 26,8

15,0 22.692 7.242 0,2 15,4 2,1 0,556 26

PROMEDIO

GM-III 25,8 26,3 9,1 3.789

- 0,2 - - - -

MÁX 27,8 28 100,7 54.863 26.863 0,6 23,3 2,7

0,842 41

MÍN 24,1 25 0,3 1.552 500 0,0 11,5 1,6

0,345 14

VALOR

ADOPTADO 26 27 21 22.700 (*) 0,25

- -

OP-S 0 30

OP-J 0 28

SFA S-J

0 35

GR

UP

O 6

Nº

ENSAYOS 61 61 39 10 10

Todo-uno (cimiento,


falsos túneles

Voladuras

PROMEDIO 26,0 26,1 65,1 43.080 12.009 0,2

74,0 2,2 0,6 35,5

PROMEDIO

GM-I-II 26,1 26,2

60,5 5.113 13.974 0,2 81,4 2,7

-

-

PROMEDIO

GM-III 25,6 25,9

40,3 10.950 10.043 0,1 51,6 0,5

-

-

MÁX 27,2 27,3 143,1 79.990 19.585 0,2

83,7 4,3 0,9 49,0

MÍN 23,7 23,9 7,4 2.377 7.635 0,1

51,6 0,5 0,3 16,4

VALOR

ADOPTA

DO

26 26 81,79 27.000 (*) 0,2 - - 0 30

(*)Estos valores se particularizarán para los túneles en función de sus condiciones geotécnicas

reales.

Tabla nº 129. Resumen de valores de ensayos en suelos

FORMACIÓN GEOTÉCNICA

Densidad seca (kN/m3)

Densidad aparente (kN/m3)

Humedad (%)

WL (%)

WP (

%)

IP (

%)

RET.

# 10 >2,0 mm (Grava)

PASA

#10 RET

. #20

0 (Arenas)

PASA #

200 <0,074m

m (Finos)

Clasif.

USCS

Clasif.

PG-3

Resist. a

compr.

simple

ci(MPa)

Módulo

Young Ei

(MPa)

Posibilidad de

Aprovechamiento

Excavabilidad

GRUPO 3/4

Nº ENSAY

OS 13 13 13 8 8 8 8 8 8

GM -

SC

Tolerable/ Adecuado

4 - -

Terraplén (cimiento,

coronación y núcleo) y en falsos túneles

Ripable-Excavabl

e

PROMEDIO

22,1 24,1 8,9 31

22

10

52 28 20 1,89 - -

MÁX 25,0 27,5 22,8

4

4

2

8

1

6 87 49 42 2,71 - -

MÍN 18,5 20,2 3,3

2

4

1

6 7

9 8 5 1,28 - -

VALOR ADOPT

ADO 22 24 - - - - - - - 8,86 9.000 0,25

GRUPO 5

Nº ENSAY

OS 11 11 11

11

11

11

11 11 11

GM-GC

Tolerable/ Adecuado

-


coronación y núcleo) y

falsos túneles

Ripable-Excavabl

e

PROMEDIO

21,3 24,1 14,4 34

25

9,5

37 32 31 -

MÁX 25,9 27,6 26,7 44

37

12,6

57 75 58 -

MÍN 15,8 19,2 4,6 28

21

6,7

7 18 18 -

VALOR ADOPT

ADO 22 24 - - - - - - - 9,06 9.000 0,25

GRUPO 7

Nº ENSAY

OS 3 3 3 4 4 4 4 4 4

GM-GC

Tolerable

3


coronación y núcleo) y

falsos túneles

Ripable-Excavabl

e

PROMEDIO

22,4 22,8 2,1 NP

NP

NP

9 68 23 5,3

MÁX 23,9 24,1 3,3 N

P NP

NP

12 73 27 10,4

MÍN 21,5 22,2 0,7 N

P NP

NP

6 61 16 2,1

VALOR ADOPT

ADO 21 22 - - - - - - - 50

15.000

0,25

Tabla nº 130. Resumen de parámetros empleados en los cálculos de desmontes en

roca.

FORMACIÓN GEOTÉCNICA

Densidad aparente (kN/m

3)

Resist. a compr. simple (MPa)

Parámetros en juntas

Tipo de discontinuidad

Cohesión (Mpa)

Ángulo roz. (º)

GRUPO 1 26 22

S y J 0 30

GRUPO 2 27 21

OP - S

0

30

OP - J 28

SFA - S y J 35

Tabla nº 131. Parámetros geotécnicos para taludes en roca meteorizada.

Litología

Densidad aparente

ap (kN/m3)

Cohesión

c(kN/m2)

Ángulo de rozamiento

(º)

Jabre QJ 19,0 10 30

Granito alterado

(GM. IV) 19,0 50 30

Tabla nº 132. Valores de parámetros de roca intacta y macizo rocoso.

FORMACIÓ

N

GEOTÉCNIC

A

GS

I

Genera

l Roca intacta Hoek - Brown Parámetros macizo rocoso (*)

3,max

(MPa) ci mi Ei

(Mpa) mb s a

c (MPa

)

º

tm

(MPa)

cm

(MPa)

Em (MPa)

GRUPO 1

60 5,45

21,8

2

7,2

3

16.00

0

1,73

3

0,011

7

0,50

3

1,181 31 0,15 4,15 8.320

50 5,45

21,8

2

7,2

3

16.00

0

1,21

2

0,003

9

0,50

6

0,986 28 0,07 1,34 4.915

40 5,45

21,8

2

7,2

3

16.00

0

0,84

8

0,001

3

0,51

1

0,828 25 0,03 0,72 2.555

GRUPO 2

60 5,23

20,9

4

7,5

4

22.70

0

1,73

3

0,011

7

0,50

3

1,145 31 0,14 4,05 11.80

0

50 5,23

20,9

4

7,5

4

22.70

0

1,26

4

0,003

9

0,50

6

0,958 28 0,06 3,19 6.973

40 5,23

20,9

4

7,5

4

22.70

0

0,84

8

0,001

3

0,51

1

0,806 25 0,03 0,69 3.624

GRUPO 6

70 20,45 81,7

9

7,0

2

27.00

0

2,40

4

0,035

7

0,50

1

2,776 47 1,213 20,25 19.78

5

50 20,45 81,7

9

7,0

2

27.00

0

1,17

7

0,003

9

0,50

6

1,195 44 0,269 12,09 8.294

40 20,45 81,7

9

7,0

2

27.00

0

0,82

4

0,001

3

0,51

1

3,07 25 0,126 9,60 4.310

(*)En el estudio geotécnico de túneles, estos parámetros se ajustarán a las condiciones de montera y calidad del

macizo rocoso especificas del túnel, asignado unos valores tipo a cada clase de terreno estudiada.

Tabla nº133. Valores de parámetros de roca intacta y macizo rocoso en las rocas

alteradas.

FORMACIÓ

N

GEOTÉCNIC

A

GS

I

Genera

l Roca intacta Hoek - Brown Parámetros macizo rocoso (*)

3,max

(MPa) ci mi Ei

(Mpa) mb s a

c (MPa

)

º

tm

(MPa)

cm

(MPa)

Em (MPa

)

GRUPO 3/4

30 2,21 8,8

6

6,3

9

9.000 0,56

5

0,000

4

0,52

2

0,265 21 0,007 0,772 732

20 2,21 8,8

6

6,3

9

9.000 0,36

7

0,000

1

0,54

4

0,205 18 0,071 0,565 411

GRUPO 7 30 11,75 47 9,7 15.00

0

0,79

6

0,000

4

0,52

2

1,63 24 0,025 0,81 1.220

3.3. CRITERIOS DE APROVECHAMIENTO

En el Anejo de Materiales se presentan los criterios adoptados para el

aprovechamiento de los materiales excavados en la traza. En el siguiente cuadro

se presenta un resumen del empleo de dichos materiales, indicando el grupo

geotécnico y su posible aprovechamiento.

Tabla nº 134. Resumen posibles aprovechamientos

Litología Aprovechamiento

GRUPO 1

Cuarcitas y filitas del Invernadeiro OQP, OQF,

Fe y OQE, OQEC (GM-I-II-III)

Todo-uno (cimiento, coronación y núcleo) y en

falsos túneles

GRUPO 2

Pizarras y filitas.OP y OE. (GM-I-II-III)

Todo-uno y terraplén (cimiento, coronación y

núcleo) y en falsos túneles

GRUPO 3

Cuarcitas y filitas del Invernadeiro.

OQP, OQF, Fe y OQE, OQEC (GM-IV-V)

Terraplén (cimiento, coronación y núcleo) y en

falsos túneles

GRUPO 4

Pizarras y filitas. OP y OE. ( GM-IV-V)


falsos túneles

GRUPO 5

Formaciones cuaternarias Vertedero

GRUPO 6

Granitos GRA (GM-I-II-III).

Todo-uno (cimiento, coronación y núcleo) y en

falsos túneles

GRUPO 7

Arenas graníticas (jabres) (GJ)


falsos túneles

NOTA: Los materiales rocosos, para su empleo en coronación, deberán pasar por un

proceso de machaqueo previo para obtener los tamaños requeridos

En la tabla siguiente se resumen los posibles usos de los materiales excavados en la

traza, para las distintas necesidades de la plataforma ferroviaria:

Tabla nº 135. Posibles usos de materiales excavados en traza

GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3 GRUPO 4 GRUPO 5 GRUPO 6 GRUPO 7

PEDRAPLÉN NO NO NO NO NO NO NO

CIMIENTO DRENANTE

NO NO NO NO NO SÍ NO

CIMIENTO TERRAPLÉN O

TODO-UNO SI SÍ SI SÍ NO SÍ SÍ

NÚCLEO TERRAPLÉN O

TODO UNO SÍ SÍ SÍ SÍ NO SÍ SÍ

CORONACIÓN TERRAPLÉN O TODO-UNO

(1)

SI SÍ SÍ SÍ NO SÍ SÍ

RELLENO TÚNELES

ARTIFICIALES SÍ SÍ SÍ SÍ NO SÍ SÍ

CUÑAS TRANSICIÓN

ESTRUCTURAS (2)

NO NO NO NO NO NO NO

HORMIGONES NO NO NO NO NO SI SI

CAPA DE FORMA (2)

NO NO NO NO NO NO NO

SUBBALASTO NO NO NO NO NO NO NO

ZAHORRAS NO NO NO NO NO SI NO

RELLENOS DE CAMINOS Y

REPOSICIONES SI SI SI SI NO SI SI

CORONACIÓN CAMINOS Y

REPOSICIONES SI SI SI SI NO SI SI

(1) NOTA: Siempre y cuando se machaque y cribe el material procedente de la excavación de los

túneles para obtener tamaños < 10 cm.

(2) NOTA: Las cuñas de transición cumplirán las mismas condiciones que la capa de forma. No

obstante podría ser discutible su aprovechamiento, si el único factor por el que no cumple fuera el

Coeficiente de Los Ángeles (LA).

3.4. COEFICIENTE DE PASO

En las tablas siguientes se resumen los valores de coeficientes de paso

adoptados:

Tabla nº 136. Coeficientes de paso. ROCA

Litología Grado de

aprovechamiento (%) Coeficiente de paso inicial

Coeficiente de paso

final

GRUPO 1 95 1,20 1,14

GRUPO 2 95 1,20 1,14

GRUPO 6 95 1,20 1,14

Vertedero - 1,30 -

Tabla nº 137.Coeficiente de paso. SUELOS

Litología Grado de

aprovechamiento (%)

Coeficiente de paso

inicial

Coeficiente de

paso final

QC 0 1,16 0,0

GRUPO 3 90 1,16 1,05

GRUPO 4 90 1,16 1,05

GRUPO 7 90 1 0,9

El valor 0,0 en la litología QC, indica que estos materiales no se aprovecharán

para las necesidades de la traza, sino que irán vertedero, debiendo aplicar el

coeficiente de paso de vertedero (1,30).

Estos coeficientes se han justificado en el Anejo de Materiales.

3.5. AGRESIVIDAD AL HORMIGÓN

Durante las campañas de investigación geotécnica y complementaria, se han

tomado un total de 14 muestras de agua en sondeos y otras 3 muestras en

manantiales, para comprobar su posible agresividad a los hormigones. Los tipos

de ensayos realizados en laboratorio, junto con las normativas UNE y EN, se

indican en el cuadro dado a continuación.

Tabla nº 138. Tipos de ensayos en hormigones

Los resultados de los ensayos, se representan en la tabla dada a continuación.

(Tabla 139) Indican que la agresividad del agua varía, en general, entre No

Agresiva y un Grado Débil de agresividad. Existen cinco muestras que presentan

un grado de agresividad medio, con valores de residuo seco comprendidos entre

57,5 – 65,3 mg/l (según norma, Medio: 50 – 75 mg/l).

Tabla nº 139. Resultados de los ensayos en hormigones

Situación M - 2 M - 3 M - 7 ST - 25 ST - 26 ST - 27 ST - 28 ST - 30 ST - 31 ST - 33 ST - 35 ST - 47 ST - 48 ST - 415+300 ST - 49 ST - 416+700 SD - 34

pH 5,79 9,08 6,91 5,99 7,03 7,18 6,53 6,54 6,59 6,15 5,77 6,48 6,64 6,4 6,5 6,3 6,19

Amonio 1,5 1,1 1,8 0,4 2,2 0,6 3,5 28,2 16,9 28,2 13,4 1,1 10 3,6 0 0 0

Residuo seco 61,4 81,3 65,3 58,9 141,1 110,8 420,3 102,9 100,6 57,5 117,9 77,6 369,6 313 58,32 190 84

Sulfato 29 26 21 27 28 23 123 57 53 30 26 23 74 11,6 39,9 12,48 14,98

Magnesio 21,9 21,1 21,4 18,7 22,5 29,8 40,2 24,1 23,9 21,2 22,4 24,1 19,7 1,1 2,9 1 0,9

Diox. Carbono 11 3,3 7,7 6,6 4,4 3,3 11 20,9 15,4 4,4 28,6 4,4 24,2 - - - -

Olor Inolora Inolora Inolora Inolora Inolora Inolora Inolora Inolora Inolora Inolora Inolora Inolora Inolora - - - -

AGRESIVIDAD MEDIA DEBIL MEDIA MEDIA DEBIL DEBIL NO AGRESIVA DEBIL DEBIL MEDIA DEBIL DEBIL DEBIL NO AGRESIVA MEDIA DEBIL DEBIL

TRAMO: TÚNEL DE PRADO. VÍA IZQUIERDA

4. GEOTECNIA DE LAS OBRAS DE TIERRA.

4.1. ESTUDIOS DE DESMONTES

4.1.1. Introducción

La traza del ferrocarril discurre por un terreno muy abrupto, discurriendo en

túnel en toda su longitud. Tan sólo se estudian, por tanto, los desmontes de la trinchera

del emboquille oeste de los túneles de Prado.

El subtramo comprende la vía izquierda del túnel de Prado (PK 410+681 – PK

418+168) y el emboquille Oeste de los Túneles de Prado (PK. 418+159-418+277).

La trinchera de este emboquille tiene una altura máxima de 34,0 m y se excavará

en granitos. La ladera en la que está situado está muy vegetada, y no se han

observado afloramientos. En esta zona el granito se presenta meteorizado y

desarrolla suelos graníticos (jabres) de espesor estimado en torno a 8,0 m.

En la siguiente tabla se resumen las características geométricas de los

desmontes proyectados:

Tabla nº 140. Características geométricas de los desmontes proyectados

DESMONTE Altura máxima (m)

Litología Clave

P.K. a P.K. Longitud Izq. Frontal Der.

418+159 418+268 109

22,0

31,0

34,0 Granitos GRA

418+168 418+277 109 33,0

La campaña de investigación geotécnica y el levantamiento geológico-

geotécnico efectuado han permitido estimar, a través de un número importante de

puntos de lectura y de investigación geotécnica, la estructura del macizo rocoso

en los desmontes de los emboquilles, así como la profundidad de meteorización y

posición del nivel freático.

Este reconocimiento de la estructura y meteorización del macizo rocoso,

lógicamente no puede considerarse como definitivo y completo, ya que está

condicionado por el número, necesariamente limitado, de puntos de investigación.

Debe ser completado por tanto, durante la ejecución de las obras, a la vista de los

nuevos datos facilitados por las excavaciones y del comportamiento real del

terreno.

4.1.2. Estudio de los desmontes existentes

Con objeto de ajustar los parámetros de diseño y predecir el comportamiento

de los taludes a proyectar en los desmontes del ferrocarril, se ha llevado a cabo

una toma de datos de los principales taludes y desmontes existentes en las

proximidades del tramo en estudio.

La existencia de desmontes, tanto de emboquille de túneles como de trazado,

en el ferrocarril existente, han permitido realizar un estudio detallado del

comportamiento de los taludes excavados en los materiales a atravesar por el

trazado.

Las observaciones realizadas se presentan al final del apartado, en una tabla

resumen con los datos obtenidos. Estos, han sido los siguientes: litología,

inestabilidades observadas, medidas de corrección y presencia de agua. La ficha

se acompaña de una fotografía del talud estudiado.

Todos los desmontes del ferrocarril, han sido excavados hace más de 50

años. El ángulo de excavación adoptado, su respuesta frente a la meteorización,

las inestabilidades producidas, las medidas correctoras adoptadas en algunos

casos y su comportamiento, así como la revegetación natural que presentan hoy

día, son factores muy útiles para el diseño de los futuros taludes de emboquille de

los túneles previstos.

El estudio de desmontes existentes afecta a las formaciones con

esquistosidad de la traza, OQF y OQP.

La principal característica de las formaciones de tipo pizarroso es la presencia

de superficies muy continuas, de bajo espaciado como la esquistosidad y, en el

caso de la formación OQP - OQF, además, la estratificación que presentan las

metareniscas y cuarcitas. La esquistosidad o la estratificación, por tanto,

condicionan fuertemente el comportamiento del talud según la dirección y el

ángulo con el que sean cortadas por el trazado.

La dirección del trazado del ferrocarril actual es NO – SE y los ángulos de

excavación de los taludes oscilan entre 45º (1H:1V) y subverticales (1H:3V).

Según la dirección de intersección entre la esquistosidad – estratificación y el

trazado del ferrocarril, se pueden dar dos situaciones posibles:

Intersección con direcciones paralelas y subparalelas (FD–17 a FD–30):

En numerosas zonas del ferrocarril actual, la esquistosidad en filitas y la

estratificación en el caso de metareniscas y cuarcitas, son subparalelas al

trazado. Puesto que buzan constantemente hacia el NE, son descalzadas por

los taludes izquierdos y buzan hacia el interior del macizo rocoso en los

taludes derechos (según el avance de los P.K.). En el caso de la ficha FD-18,

el cambio de dirección del ferrocarril en ese punto, hace que el talud que

descalza la estratificación sea el derecho, produciéndose deslizamientos de

bloques planos de gran tamaño, con buzamientos variables de 50º - 55º.

En los taludes izquierdos, se han observado deslizamientos de bloques planos

a favor de la esquistosidad y la estratificación con buzamientos de 35º - 37º,

siendo estables los taludes con ángulos de excavación coincidentes con los

buzamientos. En los taludes derechos, la esquistosidad actúa como junta de

tracción, produciéndose caídas de cuñas y chineo de cantos a favor de los

sistemas de juntas (en general, 3 familias y la esquistosidad).

Intersección con direcciones perpendiculares (FD–15, FD–16 y FD-31):

En este caso, la dirección de esquistosidad y estratificación es perpendicular

a la del trazado. Por tanto, no constituyen una superficie inestable para los

taludes laterales, aunque sí para aquellos taludes frontales que miren hacia el

Este. Los taludes frontales que miran hacia el Oeste son bastante estables, ya

que la estratificación y la esquistosidad buzan hacia el interior del talud. No

obstante, pueden presentar pequeñas inestabilidades por combinación de

juntas. En los taludes izquierdo y derecho, se producen caídas de cuñas,

pequeñas en general, y chineos de cantos a favor de los sistemas de juntas.

Como medidas correctoras, se han observado mallas de triple torsión en

algunos taludes frontales, bulones en la corona de la boquilla en un caso solo,

y muros de hormigón de 1,5 m de altura. Los taludes laterales se mantienen

limpiando las caídas que afecten a las vías. Muchos de ellos están

revegetados de forma natural.

Al final de la traza, se atraviesa el Granito de Alberguería (GRA). Se trata de una

litología bastante homogénea y sin direcciones estructurales preferentes. En este

caso se produce una tercera situación en el comportamiento geotécnico de los

taludes:

Intersección sin direcciones preferentes (FD-32 y FD-33): Se trata en este

caso de taludes excavados en rocas homogéneas (granito), en donde no hay

una discontinuidad preferente. Los taludes estudiados, no presentan

prácticamente inestabilidades en forma de cuñas o bloques, aunque sí se han

observado pequeños deslizamientos rotacionales y desprendimientos en masa

en los suelos de alteración (jabres) y en alguna brecha de falla.

Como medidas correctoras, se han observado mallas de triple torsión en

algunos taludes frontales, bulones en la corona de la boquilla de un túnel (un

solo caso), y muros de hormigón de 1,5 m de altura. Los taludes laterales se

mantienen limpiando las pequeñas caídas que afectan a las vías. Muchos de

ellos están revegetados de forma natural.

Tabla nº 141. Características de desmontes existentes.

FICHA TALUD ALTURA (m) PENDIENTE LITOLOGÍA AGUA ESTRUCTURA INESTABILIDADES MEDIDAS CORRECTORAS

Izquierdo 6 80º

Derecho 12 76º

Izquierdo 8 75º

Derecho 12 75º

Izquierdo 8 72º

Derecho 10 72º

Izquierdo 12 74º

Derecho 8 85º

Izquierdo 12 61º

Derecho 6 70º

Izquierdo 12 62º

Derecho 6 72º

Izquierdo 11 65º

Derecho 6 70º

Izquierdo 12 63º

Derecho 7 70º

Izquierdo 10 61º

Derecho 7 12º

Izquierdo 9 66º

Derecho 7 72º

Izquierdo 13 67º

Derecho 7 72º

Izquierdo 11 70º

Derecho 9 72º

Izquierdo 10 54º

Derecho 10 53º

Izquierdo 10 56º

Derecho 13 63º

Izquierdo 20 73º

Derecho 6 62º

Izquierdo 10 73º

Derecho 10 72º

Izquierdo 20 54º

Derecho 9 76º

Izquierdo 15 71º

Derecho 8 74º

FD-31

FD-32

FD-33

FD-25

FD-26

FD-27

FD-28

FD-29

FD-30

FD-19

FD-22

FD-23

FD-24

FD-20

FD-15

FD-16

FD-17

Metareniscas y fi l itas

(OQF)Seco

Esquistosidad y estratificación,

con 2 - 3 familias de juntas.

Caidas de bloques pequeños y chineo de

cantos (T.I. y T.D.). Estable con buzamiento

favorable (T.F.).

No. Revegetación natural parcial

FD-18Metareniscas y fi l itas

(OQP)Seco



Caídas de bloques planos (T.I.). Caídas de

bloques y cuñas pequeñas (T.D.)No. Revegetación natural parcial


(OQF)Seco



Caidas de bloques pequeños y chineo de

cantos (T.I. y T.D.). Estable con buzamiento

favorable (T.F.).

No. Prácticamente sin revegetar

Fil itas y esquistos

negros (OP)Seco

Esquistosidad y 3 familias de

juntas continuas.

Caídas de lajas planas (T.I.). Caídas escasas

de bloques y cuñas pequeñas (T.D.)No. Revegetación natural parcial


(OQF)Seco

Esquistosidad y estratificación

con 3 familias de juntas

continuas.

Estable con chineo leve (T.I.). Caidas de

bloques métricos y lajas (T.D.). Caídas de

bloques y lajas (T.F.)

Malla de triple torsión en talud

frontal. Prácticamente sin revegetar.

SecoEsquistosidad y 3 familias de

juntas con continuidad baja.

Caídas de lajas planas (T.I.). Caídas de

bloques y cuñas pequeñas (T.D.)No. Revegetación natural parcial

Inestable. Caídas de lajas abundantes (T.I.).

Chineo de cantos leve (T.D. y T.F.)

Muro de hormigón de 1,5 m (T.I.).

Revegetación natural parcial.


negros (OE)Seco



Inestable. Caídas de lajas escasas y pequeñas

(T.I.). Chineo de cantos leve (T.D.)No. Sin revegetar prácticamente.

TABLA RESUMEN DE FICHAS DE DESMONTES EXISTENTES

Filitas y esquistos

negros (OP)Seco


juntas continuas.


negros (OE)


negros (OE)Seco


juntas con continuidad baja a

media.

Inestable. Caídas de lajas escasas y pequeñas



negros (OE)Seco



Inestable. Caídas de lajas pequeñas (T.I.).

Chineo de cantos leve (T.D.)

Sin medidas correctoras (T.I. y T.D.).

Bulones en la corona del emboquille.

Cuarcitas y fi l itas

grises (OQEC)Seco



Estable, con chineo escaso de cantos (T.I.).

Chineo leve de cantos (T.D.).

Desprendimientos pequeños (T.Frontal).

Muro de hormigón de 1,5 m (T.I. y T.D.).

Revegetación natural escasa.


negros (OE)Seco



media.

Caídas de cuñas grandes y lajas pequeñas


Granito (GRA).

Cuarcitas y esquistos

(OQEC)

Seco (T.D.).

Húmedo (T.I.)


con 4 familias de juntas (granito).Ambos taludes estables No. Revegetación natural


grises (OQEC)Seco



Caídas de bloques y lajas pequeñas (T.I.).

Chineo de cantos leve (T.D.)No. Revegetación natural parcial

Granito (GRA) Seco

3 - 4 familias de juntas

principales. 1 falla con brecha

arenizada 0,80 m.

Estable (T.I.). Despendimientos en masa en la

brecha arenosa de la falla. Deslizamientos

rotacionales en coluvial (T.D.)

No. Revegetación natural parcial


grises (OQEC)

Seco (T.D.).

Húmedo (T.I.)

Esquistosidad y 2 - 3 familias


media.

Caídas de bloques pequeños (T.I.). Caídas de

bloques planos (T.D.).

Muro de hormigón de 1,5 m (T.I. y T.D.).

Revegetación natural parcial.

Granito (GRA) Seco3 - 4 familias de juntas

principales, con continuidad

media.

Estable. Chineo muy leve de cantos (T.I.).

Estable, sin caídas (T.D.).No. Revegetación natural parcial

Cuarcitas y esquistos

grises (OQEC)Seco


con 3 familias de juntas.

Ambos taludes estables. Chineo muy

ocasionalNo. Revegetación natural parcial

4.1.3. Condiciones de excavación

Los materiales que habrán de excavarse para las obras de explanación del

ferrocarril pueden clasificarse en tres categorías, en función de su facilidad de

extracción:

Materiales excavables, que se pueden extraer con maquinaria convencional:

retroexcavadora o pala cargadora, pudiendo requerir en ocasiones una

operación previa de ripado para su extracción.

Materiales ripables, que requieren el empleo de ripper para su excavación.

Materiales que requieren del uso sistemático de voladuras para su excavación.

Las condiciones de excavabilidad de los materiales afectados por el ferrocarril

se han determinado a partir de los datos obtenidos en la campaña de

investigación geofísica, mediante sísmica de refracción, así como en los sondeos,

calicatas y puntos de lectura de afloramientos próximos a la traza.

Para definir el grado de excavabilidad del macizo rocoso se han utilizado dos

criterios definidos por:

Caterpillar (1994)

Petiffer y Fookes (1994), a su vez basado en Franklin (1971)

El criterio propuesto por la empresa Caterpillar se basa fundamentalmente en

la velocidad sísmica del macizo, considerada para diferentes litologías, con los

que se establece el umbral en el que el ripado del macizo rocoso es viable. En el

gráfico adjunto Figura 58 se indican los rangos de valores recomendados para un

tractor D-10, publicados en 1994. En general estas tablas tienden a sobrevalorar

la capacidad de las máquinas. En fase de proyecto es conveniente adoptar como

límite para el ripado del macizo, valores algo menores, y considerar frente a la

opción de forzar el ripado, el empleo de voladuras de esponjamiento, como

criterio más conservador para definir la excavación del macizo rocoso.

Figura nº 58: Criterio de excavabilidad propuesto por la empresa Caterpillar (1994)

Definir la excavabilidad del macizo, únicamente en función de la velocidad de

propagación de las ondas sísmicas, determinadas mediante sísmica de

refracción, puede conducir a errores, al no tener en cuenta aspectos como la

estructura del macizo y su grado y tipo de fracturación. En la bibliografía

geotécnica se encuentran diversas clasificaciones que definen la excavabilidad

del macizo en función de criterios como la resistencia de la roca, el espaciado de

las discontinuidades, el grado de meteorización y la abrasividad del material.

En 1971, Franklin et al. propusieron un gráfico en el que se definía la

excavabilidad en función de la resistencia de la roca, medida mediante el ensayo

de carga puntual y el espaciado de las discontinuidades.

Posteriormente Pettifer y Fookes (1994) propusieron una revisión de dicho

gráfico, basándose en más de 100 casos de estudio. Para el presente proyecto se

ha realizado la estimación de la excavabilidad basándose en este segundo criterio

de Petiffer y Fookes, más actual.

En la siguiente figura se presenta el gráfico de referencia de Pettifer y Fookes

(1994), junto al propuesto por Franklin et al. (1971).

Figura nº 59: Criterio de excavabilidad de Pettifer y Fookes (1994), basado en

Franklin (1971)

Para definir la excavabilidad de los materiales cortados en la traza en función

de los datos obtenidos, se ha tramificado considerando zonas de meteorización y

de características de excavación similares a lo largo de la traza. Para cada franja

de terreno en profundidad se ha definido el posible tipo de excavación según cada

criterio indicado, y finalmente se ha establecido una recomendación, tal y como se

indica en la tabla adjunta.

La tendencia actual se orienta a evitar forzar el ripado en desmonte. El ripado

de materiales que se encuentren próximos al límite en que se recomienda el uso

de explosivos da lugar a rendimientos bajísimos de producción. En consecuencia,

se ha recomendado el uso de explosivos en algún subtramo en el que la

aplicación estricta de los criterios citados hubiera dado como resultado

recomendar el ripado.

En el Apéndice 12 se muestra el espaciado de las discontinuidades en los

desmontes singulares. En la tabla nº 134, se resumen los gráficos incluidos en

este apartado. Los PK corresponden al ámbito en que se encuentra situado el

desmonte considerado.

De acuerdo con los resultados obtenidos, los terrenos por los que discurre el

ferrocarril pueden distribuirse de la forma siguiente:

Materiales excavables: Se considera que se pueden extraer con maquinaria

convencional (retroexcavadora o pala cargadora), pudiéndose requerir en

ocasiones una operación previa de ripado para su extracción, los siguientes

materiales:

Todos los suelos cuaternarios existentes.

Los tramos superficiales de roca alterada (grado de meteorización

III-IV) correspondientes a las Metareniscas y Filitas de

Invernadeiro.

La roca meteorizada GM.-V correspondiente a los granitos de

Alberguería (jabres).

Materiales que requerirán ripado: Se considera necesario el empleo de

ripper:

Las pizarras y esquistos del Ordovícico moderadamente

meteorizadas (GM-III) y bajas velocidades sísmicas.

Las cuarcitas y filitas del Invernadeiro moderadamente

meteorizadas (GM-III)

La roca meteorizada (grado de meteorización IV) correspondiente a

los granitos de Alberguería.

Materiales que requerirán voladuras: Se consideran que requerirán

voladuras:

Las pizarras y esquistos sanos (GM- I-II) del Ordovícico.

Las Cuarcitas y filitas del Invernadeiro sanas (GM II)

Los granitos sanos (grado de meteorización II-III).

Los porcentajes de materiales excavables o que requerirán voladuras para su

excavación, se han obtenido aplicando los criterios de excavabilidad

mencionados. El proceso seguido para calcular dichos porcentajes ha sido el

siguiente:

Para cada uno de los desmontes proyectados, de acuerdo con los resultados

obtenidos en las prospecciones geotécnicas y geofísicas, se ha realizado una

tramificación en función de las clasificaciones adoptadas (Caterpillar, 1994;

Petiffer y Fookes, 1994 y Scoble y Muftouglu, 1984).

Para cada uno de los tramos homogéneos obtenidos, se han determinado las

profundidades a las que se estima que las condiciones de excavabilidad del

material varían. Es decir, se ha estimado la franja más superficial en la que se

considera que el material podrá ser excavado con medios mecánicos

convencionales, pudiendo requerirse en ocasiones el uso de ripper para su

excavación y, la zona que se estima que requerirá el uso de voladuras.

Los espesores considerados para cada franja de terreno, se utilizan en el

programa TRAZADO para calcular el movimiento de tierras. Con dicha

medición se calculan los porcentajes de cada tipo de terreno en cada tramo de

desmonte.

TRAMO Prof.

Capa

Material

PARAMETROS DEL MACIZO

CRITERIOS

EXCAVABILIDAD

RECOMEN

DACIÓN PK A PK

(m)

Meteori

zación

Resist

encia

Esp.

Juntas

V.

Sísmi

ca

Sísmica

D10

Pettifer y

fookes

Grado MPa m m/seg

(Caterpilla

r, 1994) (1994)

418+159-

418+277

0-6,5 Jabre V <2 - 650 RIPABLE

Excavaci

ón fácil Excavable

6,5-15

Granito

alterado GM

IV IV 50

0,06-

0,2 1200 RIPABLE

Ripado

fácil Ripable

>15 Granito sano I-II 82 0,6-2 2600

NO

RIPABLE

Requiere

voladura Voladura

Tabla nº 142: Excavabilidad de los materiales atravesados por la traza.

En la guitarra del perfil geológico-geotécnico se resumen los espesores estimados

de material excavable, ripable y volable en cada tramo.

En la excavación de los desmontes en roca sana, se recomienda realizar precorte

para evitar alterar la zona superficial del talud final. Asimismo, se recomienda no forzar el

ripado. La excavación mediante voladura permite una mayor fracturación de los

materiales, y un mejor aprovechamiento para los rellenos. Para evitar disminuir la

resistencia del pie del talud se deberá evitar que los barrenos perforados próximos al

talud sobrepasen el pie del desmonte.

4.1.4. Condiciones de estabilidad. Taludes recomendados

En el presente apartado se describen las condiciones generales de

desmontes proyectados y los criterios adoptados para el análisis de estabilidad,

concluyendo con la definición de los taludes de diseño correspondientes.

Se consideran los siguientes tipos de rotura posibles:

Roturas por vuelco

Roturas por deslizamiento plano

Roturas globales

Roturas por caída de cuñas y bloques.

Para que se produzcan roturas por vuelco son necesarias las siguientes

condiciones:

1) Buzamiento de estratos contrario a la inclinación del talud y dirección

sensiblemente paralela a éste. Goodman y Bray (1976) cifran en ±10º la

diferencia máxima entre ambos para que se produzca vuelco de estratos.

2) Buzamientos altos, iguales o superiores a los 70º.

Roturas planas: Para que se den este tipo de inestabilidades, son necesarias

las siguientes condiciones:

1) Buzamiento de estratos a favor del ángulo de talud y dirección paralela a

éste.

2) Discontinuidad de alta continuidad en dirección y buzamiento descalzada

por el talud.

Se presenta una roca masiva, sin una estructura que de lugar a orientaciones

preferentes (granito), por lo que no pueden producirse ni vuelco de estratos ni

deslizamientos planos.

Las roturas globales a través de la masa del macizo sólo pueden producirse

en macizos muy alterados o fracturados, y en suelos.

En taludes en roca sana las roturas más probables tendrán lugar a través de

los planos de discontinuidad, por combinación de juntas.

Estos aspectos se han tenido en cuenta al realizar el análisis de estabilidad en

los desmontes del emboquille oeste del túnel de Prado.

En resumen, para abordar el análisis de estabilidad de los desmontes

proyectados se ha considerado que el comportamiento de los materiales cortados

por la traza puede asimilarse a una de las agrupaciones siguientes:

Suelos y roca meteorizada. La roca alterada, grado V y IV en algunos casos,

tiene un comportamiento resistente tipo suelo, de manera que la rotura se

produce a través de la masa de material.

Roca sana o moderadamente meteorizada. El talud de excavación está

condicionado por la disposición de las discontinuidades.

En los taludes del emboquille será necesaria la utilización de medidas de

refuerzo complementarias, consistentes en hormigón proyectado con fibras para

los taludes laterales y hormigón proyectado con mallazo y bulones para el talud

frontal.

Para el análisis de los desmontes se ha dispuesto de la información siguiente:

Sondeos mecánicos

Perfiles sísmicos de refracción

Levantamiento geológico-geotécnico de la traza, incluyendo una intensa

toma de datos estructurales.

Fichas de desmontes y taludes existentes.

En coronación de los desmontes del emboquille oeste de Prado se han

identificado suelos eluviales de alteración del granito (jabres) y roca meteorizada

que requieren un retaluzado de los taludes. Se han proyectado con taludes

tendidos, del 1(H):1(V). La profundidad de retaluzado se ha fijado en función de

los espesores de alteración predominantes en cada desmonte.

El retaluzado del talud frontal se ha forzado a un 1H:1V debido a la suave

pendiente de la ladera existente. Un talud menor originaría un movimiento de

tierras excesivo, aumentando considerablemente el volumen de tierra a excavar y

las necesidades de ocupación.

El cálculo de estabilidad para los desmontes excavados en suelos y roca

meteorizada se ha efectuado un primer análisis teniendo en cuenta las

formulaciones indicadas por Hoek y Bray1.

Esta situación se da en el caso del emboquille de salida de los Túneles de

Prado, ubicado en granitos, donde se alcanzan unos 8,0 m de jabres (granitos

GM-V) y hasta 15,0 m de granitos alterados a GM-IV. Se ha considerado la mayor

altura de estos desmontes en roca alterada, 15 m, y se han adoptado los

parámetros que se indican a continuación en la tabla siguiente, para los

materiales en los que se excavan estos desmontes.

1 HOEK y BRAY, 1977, Manual de Ingeniería de Taludes, , 1987, ITGE, Madrid

Siguiendo las recomendaciones indicadas en Curso aplicado de

cimentaciones. Rodríguez Ortiz y Otros, se definen los parámetros geotécnicos

para taludes en roca meteorizada. Para la roca alterada a grado IV, se consideran

los parámetros de roca intacta del apartado de caracterización geotécnica,

particularizados para la situación de desmonte:

Figura nº 61:Analysis of Rock Strength using Roc.Lab.

Tabla nº 142. Parámetros geotécnicos para taludes en roca meteorizada

Litología Densidad aparente

ap (kN/m3)

Cohesión

c(kN/m2)

Ángulo de

rozamiento

(º)

Jabres QJ 19,0 10 30

Granito alterado (GM. IV) 19,0 50 30

Para este primer análisis se utiliza el ábaco nº 2 de Hoek y Bray, para rotura

circular con un talud parcialmente saturado que se incluye en la (figura 62). En la

tabla adjunta se resumen los factores de seguridad obtenidos del gráfico para el

talud estudiado.

Figura nº 62: Ábaco nº2 de Hoek y Bray para rotura circular. Desmontes

En la tabla siguiente se muestran los resultados obtenidos para el caso de

cálculo:

Tabla nº 143. Factores de seguridad obtenidos del ábaco de Hoek y Bray

Litología Angulo de

talud Altura de talud

FS obtenido de

(tg/FS)

FS obtenido de

(c/.H.FS)

Jabres QJ 1H:1V 8 1,16 1,20

En estas condiciones, para un talud 1(H):1(V), considerando una altura

máxima de desmonte excavado en jabres de 8 m, se obtiene un factor de

seguridad inferior a 1,5, que se considera inadecuado.

En los taludes excavados en suelo o roca alterada, se ha efectuado un análisis

de estabilidad de estos desmontes considerando que se comportan como un

suelo. Este análisis se ha efectuado mediante el programa SLOPE/W de Geo-

Slope Internacional. Este programa permite definir el sostenimiento necesario en

caso que se presente inestabilidad en el talud. Se requiere para el talud frontal del

emboquille oeste de Prado una malla de bulones como refuerzo.

El área en el que se enmarca el trazado según la Norma de construcción

sismorresistente NCSE-02, se encuentra situada en una zona de sismicidad

media, por lo que la aceleración sísmica básica es: ab = 0,04g, donde g =

aceleración de la gravedad.

El desmonte calculados con SLOPE, ha sido recalculado para condiciones de

sismo, empleando una aceleración de cálculo de ac=0,042g. Se comprueba que,

el factor de seguridad de la sección reforzada frente a sismo (FS= 1,462), es

superior a 1,1, que es el coeficiente de seguridad en acciones accidentales. En el

Anejo Nº7.-Sismicidad se desarrolla el proceso para la obtención de este valor de

aceleración de cálculo.

Los cálculos realizados se han incluido en los Apéndices 12 y 13.

En los desmontes excavados en roca sana o moderadamente meteorizada,

para la altura de desmonte proyectada, la rotura únicamente puede tener lugar a

favor de los planos de discontinuidad, como son la estratificación, familias de

juntas y fallas. A cada litología se le ha asignado un ángulo de rozamiento interno

(φ) y una cohesión (c), asignados para cada litología mediante análisis

retrospectivos en los taludes existentes. Se han adoptado valores conservadores.

Los parámetros utilizados en los cálculos se resumen en la tabla siguiente:

Tabla Nº 144: Parámetros adoptados para las discontinuidades

Litología Tipo de plano Cohesión

c(kN/m2)

Ángulo de rozamiento

(º)

Granitos de Alberguería (GRA) Junta 0 30

Cada uno de los desmontes singulares en roca se han estudiado mediante el

programa de cuñas y bloques CALEST (desarrollado por TYPSA). Este programa

permite, por un lado, obtener los polos medios de las discontinuidades medidas

en campo y analizar la estabilidad de los taludes de la traza a partir de la

combinación de las distintas discontinuidades presentes en un desmonte

determinado, obteniendo un factor de seguridad para cada una de ellas. Figura nº

63.

Figura nº 63: Programa de cuñas y bloques CALETS

En el caso de que se detecten inestabilidades durante la excavación de los

taludes, se deberán prever medidas de refuerzo para evitar la caída de bloques.

El cálculo de estas medidas se realizaría mediante el programa SWEDGE.

Los cálculos de estabilidad se han realizado para coeficientes de seguridad

mayores de 1,5 aunque en las trincheras de los emboquilles del túnel, podrían

admitirse factores de seguridad menores por su carácter provisional. Dado que

son excavaciones importantes, que deberán estar abiertas durante toda la

ejecución de los túneles, con el consiguiente tránsito del personal de obra, se ha

estimado oportuno mantener el coeficiente de seguridad de 1,5, propio de taludes

permanentes.

En los taludes laterales de los emboquilles se ha adoptado el talud estable

resultante del análisis de bloques y cuñas para un factor de seguridad de 1,5. El

talud obtenido es del 1(H):2(V).

Para facilitar el emboquillado de los túneles, en el talud frontal se ha adoptado

sistemáticamente el talud 1(H):3(V).

4.1.5. Medidas complementarias de protección y drenaje

En los siguientes apartados se definen las medidas complementarias de

protección y drenaje y se analizan en detalle las condiciones de estabilidad de

cada uno de los desmontes singulares existentes a lo largo del tramo.

4.1.5.1. Introducción

El sistema de excavación de los desmontes influirá de forma notable, tanto en

la estabilidad y mantenimiento de los taludes, como en el aprovechamiento

posterior de los materiales obtenidos en la excavación.

Como primera medida, conviene no forzar la ejecución de los desmontes

mediante ripado, ya que produce taludes sucios, con bloques removidos e

inestables y tiende a producir granulometrías muy pobres de cara al

aprovechamiento de los materiales para relleno.

Se recomienda realizar la excavación de los desmontes mediante voladuras.

Únicamente, en los tramos donde aparezca muy meteorizado, puede procederse

a su ripado sin repercusión notable en la estabilidad de los taludes o en el

aprovechamiento de los materiales obtenidos de la excavación.

Para evitar que las voladuras originen planos de discontinuidad adicionales en el

macizo rocoso, se recomienda realizar precorte sistemático en los taludes en roca

con grado de meteorización III o inferior.

4.1.5.2. Sostenimiento

Los taludes proyectados en los emboquilles, se han diseñado con medidas de

sostenimiento. En el talud frontal serán requeridas las medidas más importantes

de sostenimiento.

En los taludes laterales de emboquilles, se protegerá el talud mediante una

capa de hormigón proyectado con fibras. En el talud frontal la protección

consistirá en dos capas de hormigón proyectado con mallazo intermedio y una

malla de bulones.

Se ha previsto el gunitado sistemático de los taludes de los emboquilles, aún

siendo estables, para evitar que los desprendimientos de pequeñas cuñas lleguen

a la plataforma, con el fin de favorecer la seguridad de los trabajadores durante

las obras.

A continuación se indican las medidas de sostenimiento diseñadas para estas

excavaciones:

Tabla nº 145. Sostenimientos para los taludes del emboquille Oeste de Prado

Talud derecho Talud izquierdo Talud frontal

Sin bulonado Sin bulonado

-

de 3,0 x 3,0 m. Las longitudes de los

bulones varían de 16, 14 y 10 m.

- Protección del talud mediante

una capa de 10 cm de espesor

de hormigón proyectado con

fibras.

- Protección del talud mediante una

capa de 10 cm de espesor de

hormigón proyectado con fibras.

- Protección del talud mediante dos

capas de 5 cm de espesor de

hormigón proyectado con mallazo

intermedio 150x150x6 mm.

Los bulones se anclarán en su parte final, dejando una zona libre entre el

bulbo de anclaje y la cabeza. La longitud mínima del bulbo de anclaje será de 4 m

mínima. La justificación de esta longitud se incluye en el Apéndice 13. No

obstante, se recomienda que durante la ejecución de la obra se realicen ensayos

de tracción de bulones para determinar con precisión la longitud de bulbo

necesaria.

Los bulones se tensarán, una vez colocados, al 75% de su carga admisible,

por tratarse de anclajes temporales, según recomendaciones de la Guía para el

diseño y la ejecución de anclajes al terreno en obras de carretera. Posteriormente

al tensado, y en toda su longitud, los bulones deberán inyectarse para evitar la

corrosión, disponiendo bulones de doble protección.

4.1.5.3. Bermas y cunetones de pie de talud

Para proteger la plataforma del ferrocarril de la caída de bloques es necesario

cuidar la terminación final del talud, saneando los taludes en roca y perfilando los

taludes en suelos, para evitar que queden piedras y bloques sueltos.

No se han proyectado cunetones Ritchie para los taludes del subtramo.

En los taludes del emboquille oeste del túnel de Prado se han dispuesto

bermas intermedias, de 2,5 m de ancho, entre el talud en roca y el retaluzado en

suelos, en todos los lados.

Las bermas proyectadas, dispondrán de una pequeña cuneta no revestida

como medida adicional de seguridad.

4.1.5.4. Cuneta de guarda

Para evitar que el agua de escorrentía que circula a lo largo de la ladera

ocasione erosión en los taludes temporales de los emboquilles, o incluso permita

llegar agua a la explanación, se han proyectado cunetas de protección en la

coronación tanto en el talud frontal como en los laterales, como protección

durante la ejecución de las obras.

Se indican a continuación los desmontes en los que se propone colocar

cunetas de guarda.

Tabla nº 146. Posición de las cunetas de coronación de desmonte.

Tramo PK inicio PK final Lado

Emboquille oeste Prado (PK. 418+159) Todos

NOTA: Los PK. se refieren a la vía derecha.

4.1.5.5. Drenes californianos y mechinales

No se ha previsto la disposición de drenes californianos, dado que no se prevé

la necesidad de drenar el macizo, al no haberse observado humedades en los

taludes.

En cualquier caso, si fuese necesario, se dispondría una fila de drenes al pie

del talud, espaciados 10 m. la longitud del dren californiano sería entorno a 15 m.

El diámetro mínimo de la perforación de 10 cm, y el del tubo de PVC mínimo será

de 60 mm. El tubo dren se envuelve en un geotextil para evitar el arrastre de finos

y se perforarán con una pendiente ascendente mínima de un 10%. La boca de los

drenes se debe sellar con una lechada de cemento o bentonita-cemento hasta

una profundidad mínima de 25 cm, comprobando que no se sale agua por el

espacio comprendido entre el tubo dren y el taladro.

En el retaluzado de los taludes del emboquille Oeste de Prado se recomienda

colocar mechinales en una malla de 5 x 5 m. Se perforarán con una pendiente

ascendente mínima de un 10%.

Los mechinales atravesarán el hormigón proyectado, penetrando al menos 50

cm en el terreno natural. En la siguiente tabla se resumen los tramos de desmonte

en los que se ha previsto colocar mechinales.

Tabla nº 147. Emplazamiento de mechinales

Desmonte Mechinales

PK inicio PK final Longitud.

(m) Lado

Longitud

(m)

Espaciado

(m) Observaciones

Emboquille Oeste Prado

(PK. 418+159) Todos 2 5

Malla de mechinales en retaluzado,

separados 5,0 m

4.1.6. Desmontes singulares

En este apartado se describen las condiciones, características, análisis y

conclusiones elaboradas para los desmontes singulares del tramo. Se han

considerado como desmontes singulares los taludes del emboquille oeste del

túnel de Prado. Este apartado se complementa con la información recogida en la

tabla, “Cuadro de Desmontes. Tronco”.

Tanto en el perfil geológico-geotécnico como en la planta geológico-geotécnica

(Figuras – 2 y 3), se resumen las características geotécnicas del terreno y se

muestra la investigación realizada.

En el emboquille oeste del túnel de Prado se ha efectuado un perfil longitudinal

y otro transversal geológico-geotécnicos de detalle, a escala 1:500.

Al final del subtramo, en el granito de Alberguería, se han desarrollado

potentes suelos eluviales de alteración (jabres) detectados con la investigación.

En el caso de los taludes excavados en roca muy meteorizada o suelos, la rotura

tendrá lugar a través de la propia masa del material.

Por el contrario, los taludes excavados en roca sana o ligeramente

meteorizada, podrán presentar roturas condicionadas por los planos de

discontinuidad. Los taludes de este emboquille, se excavarán en suelos eluviales

(jabres) y en una roca masiva, sin una estructura que de lugar a orientaciones

preferentes (granito). Por tanto, no pueden producirse ni deslizamientos planos, ni

vuelco de estratos.

Para la definición de los taludes se han tenido en cuenta todos estos aspectos,

tratando de proporcionar un talud con el que los desmontes sean estables a largo

plazo. En ocasiones, ha habido que adoptar medidas de refuerzo

complementarias (bulonado y hormigón proyectado).

En concreto, para analizar la estabilidad de los taludes se han empleado los

siguientes métodos:

Estabilidad de taludes excavados en suelos o roca meteorizada mediante

el programa SLOPE/W. En este caso se han presentado 15 m de roca

alterada.

Análisis de la caída de cuñas y bloques en macizos excavados en roca

sana, mediante el programa CALEST (desarrollado por TYPSA) y el

SWEDGE (en el caso de requerirse refuerzos).

El factor de seguridad de diseño a adoptar es FS = 1,5.




aceleración de la gravedad. Los desmontes de este tramo, correspondientes al

emboquille Oeste de Prado, calculados con SLOPE, han sido re-calculados para

condiciones de sismo, empleando una aceleración de cálculo, ac=0,042g. En el

Anejo Nº7.-Sismicidad se desarrolla el proceso para la obtención de este valor de

aceleración de cálculo.

Dada la condición excepcional del sismo, y teniendo en cuenta que las

excavaciones de los emboquilles son situaciones provisionales, se considera que

un factor de seguridad igual o superior a 1,3 es perfectamente admisible. Dado

que son excavaciones importantes, que deberán estar abiertas durante toda la

ejecución de los túneles, con el consiguiente tránsito del personal de obra, se ha

estimado oportuno mantener el coeficiente de seguridad de 1,5, propio de taludes

permanentes.

El programa CALEST permite obtener los polos medios de las

discontinuidades medidas en campo y analizar la estabilidad de los taludes de la

traza a partir de la combinación de las distintas discontinuidades presentes en un

desmonte determinado, obteniendo un factor de seguridad para cada una de

ellas. Todos los casos se analizan para un talud de 80º de inclinación, de manera

que el programa también proporciona el talud necesario para la eliminación de

cada cuña, según el factor de seguridad establecido. En este caso, el factor de

seguridad establecido es de 1,5 para todos los taludes. En general, los taludes se

han diseñado estables, a excepción de los taludes frontales de los emboquilles,

en los que sistemáticamente se ha dispuesto un talud 1(H):3(V). Como criterio

general, no se han tenido en cuenta las combinaciones de juntas con un volumen

unitario inferior a 0,1, por ser despreciable.

En el caso de obtener alguna cuña o bloque inestable con una determinada

combinación de juntas, se analizará con el programa SWEDGE, calculando el

refuerzo de bulones necesario para sostenerlo, introduciendo en este caso el

talud de diseño adoptado. El programa forma las cuñas a partir de los datos

geométricos de las mismas y del talud.

En el Anejo Nº 3. Geología, se recogen dentro del Apéndice 2 “Puntos de

Lectura”, las descripciones litológicas y datos estructurales de las esquistosidades

y la estratificación de las distintas formaciones litológicas atravesadas por la traza.

En el Apéndice 9 del presente anejo “Estaciones Geomecánicas”, se muestran las

medidas tomadas en campo con las características de las discontinuidades y la

estructura del macizo rocoso.

Los cálculos de estabilidad efectuados para los desmontes del emboquille, se

incluyen en el Apéndice 12 de este anejo. Los cálculos de los sostenimientos

requeridos en los taludes del emboquille, se incluye en el Apéndice 13.

A continuación se describen las características de los desmontes singulares

del emboquille oeste del túnel:

4.1.6.1. Emboquille Oeste del Túnel

Desmonte situado al final del tramo, entre los P.K. 418+159 – 418+268, vía

derecha y P.K. 418+168 – 418+277, vía izquierda. Corresponde al emboquille de

salida del Túnel. La altura máxima es de 22 m en el talud izquierdo, 34 m en el

talud derecho y 33 m en el talud frontal.

La investigación realizada, comprende las siguientes actuaciones:

Sondeos ST – 33 (50,40 m) y SD-34 (36 m)

Perfiles de sísmica de refracción: PS – 12 (120 m) y PS – 13 (60 m)

Puntos de lectura y estaciones geomecánicas: P-332, P-333, E-96, E-97 y E-

98

El emboquille se sitúa en una ladera muy cubierta, vegetada principalmente

por árboles de gran tamaño y monte bajo. Los afloramientos son muy escasos y

están restringidos a los taludes del ferrocarril existente y la carretera Prado –

Borrán. Las características del terreno son las siguientes. El suelo vegetal tiene

un espesor de 0,70 m. Se ha cortado en los sondeos un potente espesor de

suelos eluviales de alteración del granito (jabres) de 9,0 y 20,0 m. El espesor de

los suelos de alteración se confirma con los perfiles de sísmica, presentando un

espesor variable entre 6 – 11 m. El nivel de agua en los sondeos se presenta,

dentro de los jabres, a 6,0 y 8,70 m de profundidad.

El sustrato rocoso está constituido por un granito de dos micas (GRA) de

resistencia media. El suelo eluvial y la roca meteorizada con GM – V, presentan

un espesor de 6,0 a 8,50 m y una velocidad sísmica media Vp = 650 m/s. Por

debajo del jabre, el espesor de roca con GM – IV cortado en el sondeo y estimado

por los perfiles de sísmica es de 6 a 8 m, con una velocidad media Vp = 1200 m/s.

Inmediatamente debajo, se detecta una capa con una velocidad media Vp = 1.900

m/s, correspondiente principalmente a roca moderadamente meteorizada con GM

– III. La profundidad de esta capa en el sondeo llega a los 48 m. A partir de aquí,

se corta roca sana con GM – II, correspondiente a una velocidad media Vp =

2.800 m/s.

La estructura de la roca es masiva, y está caracterizada por la presencia de

cuatro familias de juntas (J1 a J4) y una falla (F).

Los taludes de este emboquille, se excavarán en suelos eluviales (jabres) y en

una roca masiva, sin una estructura que de lugar a orientaciones preferentes

(granito). Por tanto, no pueden producirse ni deslizamientos planos, ni vuelco de

estratos.

Los polos medios de los principales sistemas de discontinuidades son los

siguientes:

Esquistosidad (S) / Juntas

(J) / Fallas (F)

Dirección de

buzamiento (º) Buzamiento (º)

F 340 75

J1 121 78

J2 219 70

J3 328 78

J4 359 31

Tabla nº 148: Discontinuidades

El análisis geométrico realizado con el programa CALEST, para cada uno de los

taludes de emboquille da las inestabilidades potenciales siguientes:

Talud izquierdo: La combinación de juntas da lugar a la formación de varias

cuñas inversas y una cuña directa. Los factores de seguridad oscilan entre

5,00 (estable) y 1,04 (crítico). Los taludes necesarios para la eliminación de las

inestabilidades varían entre 54º (si bien esta cuña da un volumen despreciable

y no se tendrá en cuenta) y 71º.

Talud derecho: La combinación de juntas da lugar a la formación de varias

cuñas directas y un bloque. Los factores de seguridad oscilan entre 2,41

(estable) y 0,21 (inestable). Los taludes necesarios para la eliminación de las

inestabilidades varían entre 68º y 70º.

Talud frontal: La combinación de juntas da lugar a la formación de varias cuñas

directas y un bloque. Los factores de seguridad oscilan entre 2,41 (estable) y

0,46 (inestable). El talud necesario para la eliminación de las inestabilidades

estos oscila entre 63º (si bien con un volumen de cuña despreciable, por lo que

no se tiene en cuenta) y 77º.

Los taludes recomendados son:

Izquierdo Derecho Frontal Retaluzado

1(H):2(V) 1(H):2(V) 1(H):3(V) 1(H):1(V) Frontal

3(H):2(V) Laterales

Tabla nº 149: Taludes recomendados

El retaluzado del talud frontal se ha forzado a un 1(H):1(V). La pendiente de la

ladera existente es muy suave y cualquier talud menor originaría un movimiento

de tierras excesivo, aumentando considerablemente el volumen de tierra a

excavar y las necesidades de expropiación.

En este caso no ha sido necesaria la disposición de bulones en los taludes del

emboquille, tal como se indica a continuación:

Talud izquierdo: Según los resultados del CALEST, con un talud 1(H):2(V)

(63º), se eliminan todas las cuñas existentes, por lo que sólo se realizará un

gunitado de la superficie del talud con 10 cm de hormigón proyectado con

fibras como medida de protección durante la construcción.

Talud derecho: Según los resultados del CALEST, con un talud 1(H):2(V) (63º)

se eliminan todas las cuñas inestables. Para proteger el talud se ha previsto el

gunitado del talud con una capa de 10 cm de hormigón proyectado con fibras.

Talud frontal: Según los resultados del CALEST, con el talud 1(H):3(V) (72º) se

eliminan todas las cuñas inestables. Como protección del talud frontal, se ha

previsto la proyección de dos capas de 5 cm de gunita y un mallazo intermedio

de 150x150x6 mm.

Estas recomendaciones son válidas para la parte excavada en roca.

Para el estudio de la estabilidad de la parte excavada en suelos, esto es, el

retaluzado de 15 m de espesor máximo, se ha realizado un cálculo con el

programa SLOPE. Se considera una primera capa de aproximadamente 8 m de

profundidad en jabres (QJ), y el resto, hasta los 15 m, granitos alterados (GM-IV).

de diámetro y longitudes de 16, 14 y 10 metros, dispuestos en una malla de 3 x 3

m. Como protección adicional, se ha previsto la proyección sobre el talud de dos

capas de 5 cm de gunita y un mallazo intermedio de 150x150x6 mm.

Con el sostenimiento definido, el factor de seguridad obtenido aumenta hasta

un valor de 1,580 y el cálculo frente a sismo (aceleración de cálculo 0,042g), da

un factor de seguridad de 1,462, considerados ambos estables.

Estos cálculos se incluyen en el Apéndice 13.

Se construirá cuneta de guarda en la coronación de los taludes para evitar la

circulación de agua por la cara del talud y recoger la escorrentía de la ladera.

Entre el talud en roca y el retaluzado se dispone de una berma de 2,5 m de

anchura.

El fondo de excavación apoya directamente sobre roca sana (Gr GM-II). La

capa de forma apoyará directamente sobre estos materiales.

Se considera que la excavación del talud se realizará con métodos mecánicos

hasta los 6,5 m de profundidad, hasta los 15,0 m será ripable y con voladuras se

excavará el resto del talud. El material excavado podrá aprovecharse para los

rellenos de los caminos.

En la figura 4 se incluyen un perfil geológico-geotécnico longitudinal y un perfil

transversal del desmonte en estudio.

4.1.7. Cuadro resumen de desmontes

Se adjunta a continuación la tabla resumen de los desmontes proyectados, en

el que se resumen las características y conclusiones de los mismos.

Tabla Nº 150. Cuadro resumen de desmontes.

EMBOQUILLE DESMONTE Altura máxima (m)

Tunel P.K aP.K. Longitud Izq. Frontal Derecha

Emboquille

Oeste_Vía

Derecha

418+159 418+268 109

22,0

Granitos

6y 7

Emboquille

Oeste_Vía

Izquierda

418+168 418+277 109

EMBOQUILLE

Litología Grupo

Geotécnico

Investigación

Realizada

Profundidad

Media Roca Sana

(m)

Cota del nivel

Freático (m)

Espesor de Tierra

Vegetal

Túnel

Emboquille

Oeste_Vía

Derecha Granitos 6 y 7

ST-33

SD-34

PS-12;PS-13

E-95-E-96-E-97-

E98

15,0 8,7 0,7 Emboquille

Oeste_Vía

Izquierda

EMBOQUILLE TALUDES PROPUESTOS

P.K EMBOQUILLE

(1) Túnel IZQUIERDO DERECHO FRONTAL

TALUD

RETALUZADO PROF. H1(m)

Emboquille

Oeste_Vía

Derecha 1H:2V 1H:2V 1H:3V

1H:1V.-FRONTAL

3H:2V LATERALES 15

418+159,22

Emboquille

Oeste_Vía

Izquierda

418+168,13

EMBOQUILLE Berma L(m) Drenaje

Sostenimiento y medidas

correctoras Excavabilidad

Aprovechamiento de

materiales Túnel

Emboquille

Oeste_Vía

Derecha

2,5

Cuneta de guarda y cuneta

en berma

Mechinales en el retaluzado

en malla de 5.0x5.0m

TTF: Dos capas de 5cm de

espesor de hormigón

proyectado con mallazo

intermedio 150x150x6

mm.

Bulones en malla de 3x3

m y longitud L=16m,

L=14m y L=10m

TD YTI: Una capa de 10

cm de espesor de

hormigón proyectado con

fibra.

40% Excavable

45%Ripable

15%Voladuras

Rellenos de la traza y

rellenos de caminos Emboquille

Oeste_Vía

Izquierda

4.2. ESTUDIOS DE RELLENOS

4.2.1. Criterios generales

El trazado de este subtramo, se ha resuelto mediante túnel, y no incluye

ningún relleno propiamente dicho en el tronco.

Sin embargo, existe un relleno importante en el vertedero V-42 (PK412+000),

donde se llevarán los materiales sobrantes de la excavación del túnel de Prado.

Este gran vertedero, se ha dividido en tres zonas, cada una de las cuales acogerá

el exceso de tierras de tres subtramos constructivos. Los materiales de este tramo

se llevarán al vertedero V-42D.

Para la realización del vertedero se ha previsto que el material que proviene de

las excavaciones del túnel, sea previsiblemente machacado y su puesta en obra

se ejecute como un relleno convencional.

Considerando la altura máxima prevista del vertedero proyectado en situación

definitiva, así como la naturaleza de los materiales previstos para su construcción,

el relleno podría ejecutarse con taludes relativamente fuertes. No obstante, se ha

considerado oportuno resolver el diseño del relleno empleando taludes suaves,

del 2(H):1(V) en ambos taludes.

4.2.2. Condiciones generales de estabilidad y asientos

No son previsibles asientos significativos en el vertedero, dado que apoyará

directamente sobre roca sana o moderadamente meteorizada (grado de

meteorización II o III). En todo caso, los asientos que puedan existir se producirán

en su mayor parte durante la fase de construcción.

4.2.3. Apoyo de rellenos: tratamiento y drenaje

En el apoyo del mencionado relleno del vertedero V-42D se deberán tener en

cuenta los siguientes aspectos:

Espesor y naturaleza de los suelos de apoyo

Captación y evacuación de las aguas de escorrentía

Drenaje de antiguos cauces

Captación de pozos y manantiales

Escalonamiento del apoyo

Espesor y naturaleza de los suelos de apoyo

Para garantizar un correcto apoyo de los rellenos se habrá de proceder en

primer lugar a la eliminación de la capa más superficial de tierra vegetal.

Se resumen en la siguiente tabla los espesores de tierra vegetal estimados por

tramos homogéneos a lo largo del trazado.

Tabla Nº 151. Espesores de tierra vegetal.

Tramo Espesor

tierra vegetal (m) PK inicio PK final

410+682 410+700 0,30

418+160 418+290 0,70

Los suelos susceptibles de crear problemas de capacidad portante o

compresibilidad que se consideren inadecuados para apoyo de rellenos habrán de

ser retirados, procediendo al saneo y sustitución por material apto para cimiento

de terraplenes. En este subtramo no aparecen este tipo de materiales.

Captación de pozos y manantiales

Los pozos existentes a lo largo del trazado en ningún caso afectan a la zona

de apoyo de los rellenos proyectados. En cualquier caso, en el caso de existir

algún manantial o pozo no inventariado en una zona de relleno, será necesaria la

captación del agua y su conducción fuera de la zona del apoyo, extendiendo, en

una zona de unos 5 a 10 metros de radio, alrededor del punto de posible

surgencia, una capa de grava de machaqueo de 1,0 metro de potencia, con

tamaño de árido comprendido entre 1 y 5 cm, envuelta en geotextil. Las aguas

recogidas se deberán conducir fuera de la zona de apoyo a través de una zanja

de profundidad aproximada 0,5 m, rellena con grava, también de machaqueo y

envuelta en geotextil y evacuarán en un arroyo cercano.

Escalonamiento del apoyo

La morfología de la zona de estudio es muy abrupta, por lo que en algunos

casos la inclinación del terreno de apoyo de los rellenos puede superar el 20 %

En estos casos, la superficie de apoyo del relleno debe sanearse y escalonarse

en bermas horizontales, con objeto de estabilizar la superficie de debilidad que se

formaría caso contrario.

Esta medida se ha tomado en el apoyo del vertedero V-42

Figura nº 64: Detalle del escalonado en el apoyo del relleno

4.2.4. Rellenos singulares

Se presenta a continuación la descripción detallada del único relleno del tramo

que requiere un análisis individualizado. Se trata del vertedero V-42.

Se han efectuado cálculos de estabilidad aplicando el método Spencer en el

programa SLOPE/W, comprobando el factor de seguridad del círculo de rotura

producido a través de la masa del terraplén.

Se han considerado, para el cálculo, las siguientes características geotécnicas

de los materiales del vertedero:

Tabla Nº 152. Características geotécnicas de los materiales del vertedero.

Densidad (kN/m3) 20

Cohesión (kPa) 5

Ángulo de rozamiento (º) 33

Debido a que los escasos suelos en el apoyo (cuyo espesor se estima entorno

a 1,0 m) serán retirados, el terraplén apoyará directamente en roca. No obstante,

se ha realizado un cálculo de estabilidad para el conjunto ladera-relleno,

demostrando la estabilidad global del conjunto, como cabía esperar.




aceleración de la gravedad. También se ha realizado la comprobación para la

hipótesis de sismo, empleando una aceleración de cálculo de ac=0,042g.

En el Anejo Nº7.-Sismicidad se desarrolla el proceso para la obtención de este

valor de aceleración de cálculo.

4.2.4.1. Cálculo de estabilidad del vertedero V-42

El vertedero se localiza aproximadamente en el PK 412+000 sobre materiales

de la formación OE- Esquistos de Baldriz. Para este cálculo se ha considerado la

altura máxima de relleno en el vertedero en situación final.

Para el estudio del Túnel de Prado se ha perforado un sondeo (ST-27) y se

han cartografiado numerosos afloramientos, así como puntos de lectura, en el

área donde está ubicado el vertedero. En el sondeo, el espesor de roca alterada

ha resultado entorno a 1,5 m. El espesor de tierra vegetal se cifra en 0,2 m.

El apoyo del vertedero se realiza en una ladera con pendiente superior a 5:1,

por lo que se recomienda hacer un escalonado del apoyo, que ya implica la

retirada de la tierra vegetal y de los suelos coluviales y roca alterada superficial,

que se estima de espesor inferior a 1,0 m.

Los taludes recomendados en ambos lados son 2H:1V (27º).

El coeficiente de seguridad exigido se fija en función del documento

“Desarrollo técnico del Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se

regula la eliminación de residuos mediante depósito en vertedero (Anexos I y III)”

elaborado por la Subdirección General de Calidad Ambiental. Los coeficientes de

seguridad establecidos, en función de los riesgos generados por una posible

inestabilidad del vertedero y en situación estática son:

Tabla nº 153: Coeficientes de seguridad mínimos. Desarrollo técnico del R.D.

1481/2001

Las situaciones de bajo riesgo son aquellas en las que una potencial

inestabilidad provocaría exclusivamente daños materiales sin consecuencias

significativas ambientales ni para la seguridad de las personas.

Por riesgo medio se entiende la situación de un vertedero cuya inestabilidad

provocaría daños significativos para el medio ambiente pero no para la seguridad

de las personas.

Las situaciones de alto riesgo son aquellas en las que se pueden provocar

daños a personas o bien impactos ambientales severos o irreversibles.

El vertedero V-42D se considera en situación de riesgo medio, en cuyo caso

se estipula un coeficiente de seguridad de 1,40. En periodos de fuertes lluvias,

en el caso de obturación de los drenajes existentes, el factor de seguridad se

rebaja en 0,10.

En situación dinámica, para el análisis de sismicidad, el coeficiente de

seguridad en vertederos de residuos inertes será como mínimo de 1,2.

El cálculo ha dado un factor de seguridad de 1,46 en estado seco. Se ha

considerando la presencia de agua en el vertedero en periodos de fuertes lluvias y

se ha realizado el cálculo de estabilidad del terraplén estimando un grado de

saturación del material de relleno del 10% (Ru=0,1). El factor de seguridad

obtenido en este caso es de 1,30.

Para la situación con sismo (aceleración de cálculo 0,042g) ha dado 1,35.

En todas las hipótesis los factores de seguridad resultan válidos.

También se ha realizado un cálculo de estabilidad del conjunto ladera-

vertedero, demostrando la estabilidad del conjunto, como era de espera, al estar

el vertedero apoyado directamente en roca sana.

Los parámetros del macizo rocoso empleados corresponden a los estimados

en el apartado de la caracterización geotécnica para el grupo geotécnico 2,

considerando un RMR conservador de 40:

Tabla nº 154: Parámetros del macizo rocoso

Terreno g (kN/m3) cm (MPa) º

OE RMR = 40 27 0,806 25

De esta comprobación se ha obtenido un coeficiente de seguridad de 4,48.

A continuación se resumen los datos principales del vertedero:

Tabla nº 155. Cuadro resumen de rellenos.

4.3. RECOMENDACIONES DE TRAZADO EN CAMINOS Y VARIANTES DE

CARRETERAS.

Se ha observado que los desmontes de los caminos existentes se han

excavado con taludes de entre el 1(H):1(V) y el 1(H):2(V), al igual que en los

emboquilles de los túneles del ferrocarril existente.

Los taludes del camino entorno al PK 412+000 se excavan sobre filitas y

esquistos, y se adopta un talud de excavación del 1H:2V.

Los taludes de los caminos del final del tramo se excavan sobre materiales

alterados, jabres, y se ha adoptado sistemáticamente un talud de excavación del

1(H):1(V).

Atendiendo a los propios caminos y a los acondicionados para la ejecución de

la campaña de investigación geotécnica, se ha previsto que en la mayor parte de

los casos la excavación se llevará a cabo mediante medios mecánicos. Los

materiales procedentes de las excavaciones se podrán aprovechar en los propios

caminos.

En todos los casos, para la ejecución de los rellenos se adoptarán las

recomendaciones generales del tronco, esto es, taludes 2(H):1(V).

Der.Núcleo

Procedencia

Coronación

ProcedenciaIzquierdo Derecho

Vertedero V-42 412+000 37,0Esquistos de

Baldriz2 ST-47 P258, P269 A P273 1,5 0,2 - Traza Traza 2H:1V 2H:1V Escalonado del apoyo

RellenoGrupo

geotecnico

TALUDES

PROPUESTOSLitología del

terreno de

apoyo

Medidas de mejora del

apoyo y drenajeP.K.

Profundidad

nivel de agua

(m)

Altura

máxima

(m) Investigación

realizada

Espesor de

tierra vegetal

(m)

Profundidad

media roca

sana (m)

Estaciones

geomecánicas y

puntos de lectura

Materiales disponibles

Aunque a priori no sería necesario, considerando que estos caminos están

destinados al paso de maquinaria de obra, se ha previsto para el camino del

PK 412+000 una sección de firme consistente en una doble tratamiento superficial

sobre una capa de zahorra y para los caminos del final de tramo se proyecta una

sección con firme de hormigón.

4.3.1. Camino de enlace 412+000

Este camino que bordea el lado este del vertedero V-42D.

Los taludes de este camino se excavan en Esquistos de Baldriz (OE), con una

altura máxima de talud de desmonte menor de 2 m. Se han proyectado las

excavaciones con taludes 1(H):2(V).

Como se observa en los perfiles transversales, en estos caminos no se han

proyectado rellenos singulares (aquellos cuya altura es superior a 10 m), por lo

que no se considera necesario realizar cálculos de estabilidad, recomendando

una inclinación de 2(H):1(V) para los mismos.

4.3.2. Caminos de enlace 418+280 y de servicio 418+280 y 418+280 giro a derechas

Estos caminos se localizan en el emboquille oeste de los túneles de Prado. El

camino de servicio 418+280 parte del camino de enlace. Este último tiene alturas

de desmonte menores de 5,0 m. En el camino de servicio 418+280, en cambio, la

máxima altura de desmonte encontrada es de 13,0 m.

Extendiendo los datos analizados de los reconocimientos del emboquille de

Prado, se considera que los desmontes de ambos caminos se excavarán en roca

meteorizada de grados GM-IV a V (jabres), por lo que el mecanismo de rotura del

talud se producirá a través de la masa de terreno y no a través de las

discontinuidades, como ocurre en la roca.

Se ha comprobado la estabilidad del talud de mayor altura del camino de

servicio mediante un cálculo con el programa SLOPE, para una altura de talud de

13,0 m de suelos en jabres y granito alterado a grado GM-V, y con nivel freático a

8,70 m de profundidad. El talud 1H:1V en estas condiciones ha resultado estable.

Dicho cálculo se incluye en el Apéndice 16.

Como se observa en los perfiles transversales, en estos caminos no se han

proyectado rellenos singulares (aquellos cuya altura es superior a 10 m), por lo

que no se considera necesario realizar cálculos de estabilidad, recomendando

una inclinación de 2(H):1(V) para los mismos.

En la tabla siguiente se presenta un resumen de las características

correspondientes a los desmontes singulares de los caminos estudiados.

Tabla nº 156. Características de los desmontes singulares

CAMINO

Desmonte Altura

máxima (m) Secciones

analizadas

Grupo geotécnic

o

Estaciones

geomecánica

s

Taludes propuestos

Sostenimiento

Excavabilidad

Aprovechamiento de materiales

P.K. Inicio

P.K. Final

Longitud

Izq Der Izquierdo

Derecho

Observacione

s

CAM_enlace_418+280

0+260

0+360 100 4 1 - 7

E-95;E-96;E-97;E-

98

1H:1V

1H:1V

100%

Excavable

Rellenos de la traza y rellenos de

caminos

CAM_servicio_418+280

0+120

0+300 180 9 13 SLOPE 6-7

E-95;E-96;E-97;E-

98

1H:1V

1H:1V

50% Excavable

50% Ripable

Rellenos de la traza y rellenos de

caminos

4.4. CAPA DE FORMA

La plataforma puede estar formada por el propio terreno, cuando se trata de un

desmonte, o por suelos de aportación, cuando se trata de un relleno. La

plataforma queda rematada por una capa de terminación, llamada capa de forma.

El espesor de la capa de forma se establece en función de la calidad del

material soporte, ya sea coronación de terraplén o fondo de desmonte, de

acuerdo con los criterios incluidos en el cuadro adjunto:

Tabla nº 157. Material soporte tipo suelo (Recomendaciones ADIF; IGP 2008

v1.11)

Espesor de la

capa de forma

(cm)

Características del material soporte (suelo)

0 Material soporte con menos del 5% de finos, o excepcionalmente hasta

el 15% de finos no plásticos

40 Material soporte con un máximo de un 15% de finos plásticos, con LL<40

60 Material soporte con un máximo de un 40% de finos plásticos, con LL<40

En el caso en que el terreno de apoyo sea roca, se ha adoptado el criterio

siguiente:

Tabla Nº 158. Material soporte tipo roca (adaptado UIC y N.R.V.)

Espesor de la

capa de forma

(cm)

Características del material soporte (roca)

0 Material soporte con desgaste de Los Ángeles inferior a 30 y Microdeval

húmedo inferior a 25.

40 Material soporte con desgaste de Los Ángeles inferior a 40 y Microdeval

húmedo entre 25 y 40.

60 Material soporte con desgaste de Los Ángeles superior a 40 y Microdeval

húmedo superior a 40.

En el presente Proyecto, el fondo de desmonte se verificará en todos los casos

en roca moderadamente meteorizada a sana. En la sección en vía en placa no se

dispone capa de forma en desmontes, sin embargo en la sección vía en balasto,

considerando las especificaciones anteriores para los materiales existentes, las

Normas de Vía de Renfe recomiendan un espesor de 60 cm. Esta sección

coincide con la proyectada en el tramo siguiente.

Esta sección se aplica en los tramos de vía en balasto, que en el presente

tramo se ha proyectado en los siguientes puntos:

Tabla Nº 159. PP.KK. y longitudes vía en balasto

Vía derecha Vía izquierda

Comienzo vía en balasto P.K. 418+265,258 P.K. 418+280,858

Final vía en balasto P.K. 418+273,484 P.K. 418+289,084

5. GEOTECNIA DE LAS CIMENTACIONES DE ESTRUCTURAS

5.1. CONDICIONES GENERALES DE CIMENTACIÓN

En el presente apartado se definen los criterios a seguir en el diseño de las

cimentaciones de las estructuras existentes, de cara a establecer la tipología de

cimentación más adecuada en cada caso.

Debido a la profundidad de los taludes de los emboquilles, la cimentación de

falsos túneles en todos los casos se realiza en roca sana o moderadamente

meteorizada (GM-I a III), que permite dimensionar las cimentaciones para cargas

de diseño altas.

Para el arrastre de la tuneladora al interior del túnel de Prado, es necesaria la

ejecución de una losa de hormigón armado, que después servirá como

cimentación de los falsos túneles.

5.1.1. Relación de estructuras

En las tablas siguientes se presentan las estructuras proyectadas en el tramo

denominado Vía izquierda túnel de Prado:

Tabla nº 160. Relación de falsos túneles

EMBOQUILLE Vía P.K. Inicio P.K. Final Longitud

(m)

EMBOQUILLE OESTE PRADO

Derecha 418+159,21 418+268,08 108,87

Izquierda 418+168,19 418+277,06 108,87

5.1.2. Coeficientes de balasto vertical y horizontal

Para el caso de cimentaciones con losa en roca, se requiere determinar el

coeficiente de balasto vertical Kv,30. Dado que no se dispone de ensayos de

carga con placa se han considerado valores de este coeficiente basados en la

experiencia y en datos bibliográficos (Naval Facilities Engineering Command,

Jiménez Salas, Rodríguez Ortiz et al, CTE.).

Tabla nº 161. Valores de Kv30.

Fuente consultada Rango de valores de kv30

(kp/cm3)

Valor adoptado (kN/m3)

Naval Facilities Engineering Command. Design

Manual 7.02

Arcilla muy rígida 1120

500.000

Curso aplicado de cimentaciones. Rodríguez Ortiz

y Otros. Roca 800-30000

Código Técnico de Edificación CTE >500

JIMENEZ SALAS GYC III Cap1 Granito sano 1700-3600

JIMENEZ SALAS GYC III Cap1 Granito meteorizado 30-900

Como se observa, los valores que aparecen en la bibliografía son muy

elevados, tomando para estar del lado de la seguridad, valores más

conservadores.

Para el empuje horizontal que ejerce el relleno en los hastiales de los falsos

túneles, se requiere determinar el coeficiente de balasto horizontal, variable con la

profundidad, según la siguiente formulación:

Kh= f·z/D

siendo

Kh: coeficiente de balasto horizontal (kN/m3)

Z: profundidad (m)

D: ancho de la zona cargada, para obra lineal = 1m

f: coeficiente (kN/m3)

Los valores empleados en los cálculos se presentan en la tabla siguiente:

Tabla nº 162. Valores de f.

Fuente consultada Rango de valores de f (kN/m3) Valor adoptado f (kN/m

3)

Naval Facilities Engineering Command.

Design

Suelos granulares gruesos-Denso a

muy denso

11.200-16.500

5.000 - 10.000

Curso aplicado de cimentaciones.

Rodríguez Ortiz y Otros.

Arenas compactas

10.000 – 32. 000

Como se observa, los valores que aparecen en la bibliografía son muy

elevados, tomando para estar del lado de la seguridad, valores más

conservadores.

5.1.3. Conclusiones.

Los falsos túneles se cimentan sobre granitos (GRA). El plano de cimentación

se ha situado sobre rocas de grado de meteorización GM-III o inferior.

Para el arrastre de la tuneladora al interior del túnel de Prado, es necesaria la

ejecución de una losa de hormigón armado, que después servirá como

cimentación de los falsos túneles. Los parámetros de cálculo se han descrito en el

apartado anterior.

5.2. CIMENTACIÓN DE ESTRUCTURAS SINGULARES.

En este apartado se definen los tipos de cimentación y unas primeras

recomendaciones sobre las profundidades de cimentación.

El objetivo es destacar aquellos aspectos que, desde el punto de vista

geotécnico, pueden condicionar la elección de tipologías estructurales y el diseño.

En la redacción de cada uno de los informes, se sigue el esquema general

siguiente:

Introducción

Investigación disponible

Características del terreno

Recomendaciones y conclusiones

Toda la investigación geotécnica efectuada, así como los ensayos de

laboratorio se presentan en los Apéndices 1 a 10 de este mismo Anejo.

5.2.1. Falsos túneles

5.2.1.1. Falsos túneles emboquille oeste

Introducción

En el emboquille oeste de los túneles de Prado se han proyectado dos falsos

túneles de longitud 108,87 m en la vía derecha y en la vía izquierda.

La sección interior de cada falso túnel coincide con la sección interior de túnel.

El diámetro interior de la sección de túnel es de 8,50 m. Se ha previsto que la

excavación de los túneles se acometa desde este emboquille.

Investigación disponible

En la zona donde se ubica el emboquille oeste de los túneles de Prado no se

ha podido realizar investigación geotécnica, debido a la espesa vegetación

arbórea y las dificultades de acceso para las máquinas de sondeos, aunque sí se

han podido realizar dos perfiles de refracción (PS-12 y PS-13), el primero con 120

m paralelo al eje del ferrocarril, y el segundo, con 60 m, perpendicular al mismo.

En este emboquille no se han encontrado apenas afloramientos de granitos

sanos, por lo que los puntos de lectura y estaciones geomecánicas se encuentran

algo alejados del propio emboquille.

Tabla nº 163. Estaciones geomecánicas y puntos de lectura próximos al

emboquille Oeste de los túneles.

Estaciones geomecánicas Puntos de lectura

E-95 P332

E-96 P333

E-97 P354

E-98 P355

P356

P357

P358

Próximos al emboquille se han perforado los sondeos ST-33 y SD-34, que se

han tenido en cuenta a la hora de estudiar el emboquille.

Se propone una campaña de investigación complementaria, con la finalidad de

completar la investigación de las estructuras en los apoyos inaccesibles durante la

fase de proyecto.

Esta investigación podrá realizarse durante la fase de obra una vez que se

hayan ejecutado los accesos y las plataformas para la construcción de los apoyos

de las estructuras.

La relación de las calicatas propuestas se incluye en la siguiente tabla:

Tabla nº 164. Relación de sondeos propuestos para fase de obra

Calicata P.K. Litología Objeto

CC-3 418+080 QJ Jabres y

granitos meteorizados

Caracterización

CC-4 418+260 QJ Jabres y

granitos meteorizados

Caracterización

Las estaciones geomecánicas se incluyen en el Apéndice 9 de este mismo

Anejo y los puntos de lectura se han incluido en el Apéndice 2 del Anejo de

Geología. Los perfiles de sísmica se encuentran en el Apéndice 4. Los registros

de sondeo se encuentran en al Apéndice – 2 del presente anejo.

Características del terreno

La ladera presenta abundante vegetación arbórea, y no se han observado

afloramientos. El material del sustrato es el Granito de Alberguería (GRA), que en

esta zona se presenta muy meteorizado y desarrolla suelos graníticos (jabres),

localmente de gran espesor. El sondeo ST-33, ha cortado cerca de 9,0 m de

jabres y granito muy alterado GM-IV antes de alcanzar el sustrato granítico, que

se presenta en general sano. El sondeo SD-34, ha perforado hasta 20 m de

arenas graníticas (jabre), con alguna intercalación de granito muy meteorizado

GM-IV.

La alteración del granito, también se ha confirmado con los perfiles de sísmica

de refracción PS-12 y PS-13. Se ha detectado una capa de jabre de espesor entre

6 y 8 m, con velocidades del orden de 650 m/s. Por debajo, existe una capa de

granito meteorizado en grado GM–IV hasta los 13 – 15 m de profundidad con

velocidades de 1.200 m/s, que afecta prácticamente a todo el talud superior del

emboquille. Sin embargo, los falsos túneles apoyarán en granitos relativamente

sanos con GM-III, en los que la sísmica ha dado velocidades de 1.900 m/s.

En la roca más sana, el grado de fracturación es variable, con RQD

comprendidos entre 40 – 100% en los sondeos. Se han atravesado varias

fracturas y fallas, con valores del RQD cercanos a 0 - 10%. El granito se presenta

en estas fallas muy fracturado y arenizado, así como muy meteorizado con GM-IV

y V.

El nivel freático medido en los sondeos se presenta dentro de la capa de

jabres, a 8,70 m y 9,1 m de profundidad, algo por encima del contacto de los

suelos con la roca en el sondeo.

Recomendaciones y conclusiones

Para la extracción de las tuneladoras por la boquilla este del túnel de El Corno,

es necesaria la ejecución de una losa de hormigón armado.

Esta losa, con un módulo de balasto KV30 de 500.000 kN/m3, servirá como

cimentación de los falsos túneles cuando éstos se ejecuten al finalizar los túneles

en mina. La losa de cimentación garantizará que la sección de los túneles

artificiales no se cierre en la zona inferior de los hastiales.

Los rellenos del falso túnel serán ejecutados con material procedente de la

excavación del túnel y deben tener características similares o mejores que los

materiales que se emplean en la traza para núcleo de terraplén al menos hasta

1,5 m por encima de la cota de clave. Podrán adoptarse los siguientes parámetros

representativos del relleno:

Densidad aparente: 21 kN/m3

Módulo de balasto horizontal variable con la profundidad: KH = f·z/D con

f= 5.000-10.000 kN/m3 y D: 1 m

Ángulo de rozamiento interno: 33º

Las recomendaciones anteriores se resumen en la tabla siguiente:

Tabla nº 165. Recomendaciones de cimentación. Falsos túneles Oeste.

Tipología Profundidad mínima

cimentación bajo explanación

CIMENTACION DIRECTA

LOSA

Kv,30 (kN/m3)

Directa Sobre la cota de explanada 500.000

Tabla nº 166 Recomendaciones de relleno. Falsos túneles oeste Prado

RELLENO

Material Talud Módulo de balasto horizontal

Kh (kN/m3)

kN/m3) º)

Material apto para

núcleo de terraplén 2H:1V

Variable con profundidad según la ley:

Kh= f·z/D

f = 5.000 -10.000 kN/m3

z:profundidad

D: ancho de la zona cargada, para obra lineal = 1m

21 33

6. GEOTECNIA DE TÚNELES

6.1. INTRODUCCIÓN

Este apartado tiene por objeto la obtención y procesado de los datos básicos

para el diseño de los túneles. En concreto, se ha obtenido información relativa a

los siguientes aspectos:

Litología y estructura del macizo rocoso atravesado.

Posición del nivel freático a lo largo de los túneles.

Permeabilidad del macizo rocoso y de las zonas de falla.

Estimación de la calidad del macizo rocoso, clasificación geomecánica y

tramificación de los túneles.

Características geotécnicas de los materiales.

En el trazado denominado vía izquierda Túnel de Prado, se ha definido un

túnel: Prado. Este túnel tiene una longitud de 7.595,36 m y una pendiente máxima

del 15 %. En el Anejo nº 11. Túneles se contemplan los métodos constructivos y

los sostenimientos recomendados para cada sección diseñada.

El estudio del túnel comprende tanto su definición geométrica, la sección de

excavación y los posibles métodos constructivos, evaluando las medidas de

protección especiales que se puedan requerir, así como la descripción del sistema

de drenaje e impermeabilización y, finalmente, el establecimiento de los criterios

generales para la construcción de los emboquilles.

En dichas recomendaciones se han tenido en cuenta los aspectos geológicos y

geotécnicos de los terrenos atravesados por el túnel, derivados de la investigación

de campo y de los ensayos realizados, incluyendo un resumen de los aspectos

más relevantes y de los parámetros geotécnicos de las formaciones afectadas.

6.2. CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS

En los últimos años, las clasificaciones geomecánicas se han convertido en

una herramienta básica para el análisis de los problemas de mecánica de rocas,

particularmente en el diseño de túneles. La gran experiencia acumulada mediante

el uso de estas clasificaciones y su correlación con el comportamiento de obras

reales, permite un diseño cada vez más preciso y ajustado de los sostenimientos

de túneles.

Existen numerosas clasificaciones, desde la clásica de Terzaghi (1.946), hasta

las más recientes como son la de Barton Lien y Lunde (1.972, revisada en 1.992 y

1.994, y adaptada al trabajo con tuneladoras en 2.001) y la clasificación de

Bieniawski en función del RMR (1.973, modificada en 1.979 y 1.989).

Las clasificaciones más completas y elaboradas que se usan actualmente para

la estimación de los sostenimientos y de las presiones sobre los revestimientos

son las siguientes:

Índice RSR (Rock Structure Ratio), definido por Wickham, Tiedemann y

Skinner (1.972), basado en las hipótesis de Terzhagui y en el empleo de

cerchas metálicas.

Louis et al. (1.974), basada en la resistencia compresión simple de la roca y el

tamaño medio de los bloques en que se encuentra dividido el macizo por las

discontinuidades.

Bieniawski (1.973, 1.979 y 1.989) obtiene un índice RMR (Rock Mass Rating) a

partir de varios parámetros y condiciones del macizo, tales como el RQD,

resistencia a compresión simple, separación y estado de las juntas, presencia

de agua y orientación de las discontinuidades principales respecto del túnel. A

partir de este índice se ha propuesto una corrección de su valor, para los

casos de túneles a excavar con tuneladora que se denomina RMRTBM.

Recientemente (Romana, 2000) ha publicado una revisión y sistematización de

las recomendaciones de sostenimiento según la clasificación del RMR, basada

en las excavaciones de túneles recientes, que presenta un mayor detalle y con

más subdivisiones que la publicada por Bieniawski.

Barton, Lien y Lunde (1.974, con valores revisados en 1.993 y en la última

versión del Norwegian Geotechnical Institute del año 2.003), que constituye el

sistema Q. A partir de valores del RQD, número de familias, estado de las

juntas, agua y el estado tensional del macizo rocoso, se obtiene el valor del

índice Q. Con el diámetro del túnel y el sistema constructivo esperado, así

como dicho valor de Q, pueden estimarse las necesidades de sostenimiento.

Índice de Resistencia Geológica (GSI), introducido por Heek, Kaiser y Bawden

(1.995), que proporciona un sistema para estimar la reducción de resistencia que

experimenta un macizo rocoso según se hacen más deficientes sus condiciones

geológicas.

Índice de Excavabilidad del Macizo Rocoso (RME), elaborado por Bieniawski (2006),

es eficaz para predecir la excavabilidad del macizo mediante tuneladoras para roca,

proporcionando una cuantificación del rendimiento (velocidades de avance) y

permitiendo escoger el método constructivo de un túnel empleando TBM. El índice, se

basa en 5 parámetros: RCS, DRI (perforabilidad), discontinuidades en el frente,

tiempo de autoestabilidad (en horas) y afluencia de agua (l/seg.).

En España, las clasificaciones más empleadas y contrastadas son el sistema RMR y

el sistema Q. Recientemente, Romana (2000) ha publicado una revisión y sistematización

de las recomendaciones de sostenimiento según la clasificación del RMR, basada en las

excavaciones en túneles recientes. Esta clasificación presenta un mayor detalle y un

mayor número de subdivisiones que la publicada por Bieniawski. La clasificación GSI ha

encontrado igualmente gran aceptación por su aplicación práctica para la determinación

de los parámetros resistentes del modelo de Hoek-Brown.

En el caso de las tuneladoras, los índices RME y RMRTBM, son los más utilizados.

A continuación se presenta un cuadro con la clasificación geomecánica de Bieniawski

(1989) empleada.

Tabla nº 167:Clasificación Geomecánica RMR Bieniawski_1989)

6.3. TÚNELES

6.3.1. Estructura y tectónica

El Túnel de Prado (LTRAMO D.-túnel en mina y artificial= 7.595,36), atraviesa

en su trazado las formaciones litológicas siguientes: Cuarcitas y Filitas del

Invernadeiro (OQP), Pizarras de Luarca (OP), Esquistos de Baldriz (OE),

Cuarcitas y Filitas de Carraxo (OQEC), Metavulcanitas de Carraxo (OG) y el

Granito de Alberguería (GRA). Inicialmente, se cruzan a lo largo de 590 m las

Cuarcitas y Filitas del Invernadeiro (litotipo OQP), que presentan buzamientos

altos a subverticales hacia el NE (50º - 75º). Las filitas son rocas de baja

resistencia con aspecto pizarroso y esquistosidad muy penetrativa de fase – 1. En

este tramo, próximo al contacto con las Pizarras de Luarca, los niveles de

metareniscas son muy delgados (centimétricos) y cada vez más escasos a

medida que nos acercamos al contacto entre ambas formaciones.

Posteriormente, el túnel entra en las Pizarras de Luarca (OP), atravesándolas

a lo largo de 590 m. Se caracterizan por la monotonía litológica. Se trata de filitas

y esquistos satinados grises, que intercalan ocasionalmente niveles de

metareniscas grises de grano muy fino, ambas de espesor centimétrico. Las filitas

y esquistos son rocas de baja resistencia. La roca está moderadamente alterada

en superficie, con meteorización en grados Gm – III y IV ocasionalmente. Pueden

presentar abundantes venas milimétricas y centimétricas de cuarzo blanco, tanto

paralelas a la esquistosidad como transversales a esta.

Posteriormente, la traza cruza la Falla de Laza, una importante

macroestructura compleja de fase – 3, rejugada posteriormente en fases tardías,

con una dirección NO – SE. Afecta principalmente a la formación Esquistos de

Baldriz (OE).

Estructuralmente, se caracteriza por presentar dos esquistosidades muy

penetrativas. Una de fase–1, plano – paralela y muy fina, y otra posterior de

cizalla que deforma a la primera con estructuras de tipo S - C. Los buzamientos

oscilan entre 50º y 80º hacia el NE y la dirección es oblicua a la traza proyectada.

La Falla de Laza, presenta también un plano de falla de tipo frágil (pk

411+730) desarrollado durante etapas más tardías. Asociadas a la falla dúctil de

Laza, se han cartografiado y detectado en sondeos, otras fracturas de tipo frágil

con rocas muy trituradas y brechas arcillosas. Son fallas de espesores métricos

relativamente importantes. Destaca la falla del pk 412+840, vista en afloramientos

y detectada en el sondeo ST-28, que pone en contacto los Esquistos de Baldriz

con las Cuarcitas de Carraxo.

Posteriormente, se atraviesan, a lo largo de 1560 m, las Cuarcitas y Filitas de

Carraxo (OQEC). Son rocas bien estratificadas, en capas decimétricas y

centimétricas, con filitas grises en alternancias. En este tramo intercalan capas

decimétricas a métricas de cuarcitas. Las metareniscas y filitas son rocas de baja

resistencia, similares entre sí. Las cuarcitas son rocas de resistencia media – alta.

La meteorización observada en superficie es de grado medio en general (GM –

III).

Los buzamientos medidos son variables entre 45º y 65º hacia el NE. La

dirección de la esquistosidad y la estratificación es también oblicua al trazado.

Este tramo, pertenece al flanco oriental del Anticlinal de Carraxo, un macro-

pliegue de fase – 3, subvertical y con escala kilométrica, intruido por el Granito de

Alberguería.

Cerca del contacto con el granito de Alberguería, la formación OQEC sufre un

metamorfismo de contacto, desarrollándose litologías “mosqueadas”, y esquistos

muy micáceos. Los buzamientos de esta formación se disponen paralelos al

contacto intrusivo, oscilando entre los 30º y 60º hacia el exterior de la ladera. La

orientación también es subparalela al trazado del ferrocarril.

Posteriormente, el túnel atraviesa el Granito de Alberguería (GRA), con un

tramo con rocas metamórficas intercalado en el centro. El granito es una roca

homogénea, bastante masiva, de resistencia media - alta. En los bordes, presenta

una facies heterogénea, con grano muy variable y diques de pegmatitas y aplitas.

Puede presentar una estructura ligeramente foliada en los bordes, perteneciente a

la fase-3, pero nunca constituye un plano de discontinuidad. Se encuentra

afectada por 3 sistemas principales de juntas de continuidad media – alta.

También se han observado algunas fallas pequeñas.

El granito se atraviesa en dos tramos de 1.100 y 1.699 m, separados por un

tramo central de 1090 m correspondiente al “roof pendant” de Riobóo. Este tramo

de rocas metamórficas, está constituido por las formaciones Cuarcitas y Filitas de

Carraxo y las Metavulcanitas de Carraxo, por debajo de la anterior. Las cuarcitas

y filitas ya se han descrito. Pasamos a desribir, por tanto, las Metavulcanitas de

Carraxo. Estas últimas, están constituidas por gneises cuarzo-feldespáticos de

tonos grises, con foliación gneísica bien desarrollada, que intercalan

micaesquistos muy biotíticos, recristalizados, grises oscuros.

Para caracterizar geomecánicamente el macizo rocoso, se ha partido de los

datos obtenidos en el reconocimiento de superficie realizado y en los sondeos

efectuados.

En el reconocimiento de superficie se han tomado Puntos de Lectura, en los

cuales se han tomado datos de litología y orientación estructural del macizo, y

Estaciones Geomecánicas, en las que se ha medido de forma sistemática, la

orientación de las distintas discontinuidades del macizo, su continuidad,

espaciado, rugosidad y relleno.

Se cuenta, además, con los datos de los sondeos perforados a lo largo de dos

campañas de investigación (ST-25 a ST-28, ST-30 a ST-33, ST-35, ST-47, ST-48,

ST-49, ST-415+300 y ST-416+700). En ellos se recoge, además de la descripción

litológica y la meteorización de la roca, el estado de fracturación del macizo (RQD,

nº de juntas y sus características). Con todos los datos recogidos en los puntos de

lectura y estaciones geomecánicas, se han calculado los polos medios,

determinando las familias dominantes.

A grandes rasgos, el plano principal en las formaciones OQP, Op, OE y

OQEC, corresponde a la esquistosidad (y la estratificación en el caso de las

metareniscas). La orientación predominante es oblicua a subparalela con respecto

al trazado de los túneles. Este plano principal, está acompañado por 3 a 4 familias

de juntas subverticales o de alto buzamiento, con continuidad baja a media (1 – 3

a 3 – 10 m), que se combinan con la esquistosidad o estratificación principal para

originar inestabilidades en roca. En los gneises de la formación OG, la foliación

gneísica, más soldada que la esquistosidad de las filitas, constituye un plano de

debilidad solo relativo, espaciándose considerablemente las fracturas originadas

por dicho plano respecto a la separación de la esquistosidad de las filitas. Esto

supone RQD más altos en los gneises con mayores valores de RMR.

En el caso del granito, no hay un plano principal que destaque entre las tres a

cuatro familias de juntas medidas.

El macizo atravesado se encuentra afectado por algunas fallas de pequeña

importancia reconocidas en los sondeos en tramos puntuales. En el perfil geológico-

geotécnico de los túneles (Figura - 3) al final de este anejo, se representan las fallas y las

zonas afectadas por el túnel.

Con los datos geomecánicos de superficie y sondeos, y las clasificaciones

geomecánicas obtenidas (RMR, Q, RME y RMRTBM), se ha tramificado el túnel en

tramos homogéneos geotécnicamente.

Desde el punto de vista estructural, se han definido las familias de

discontinuidades existentes, por tramos homogéneos de túnel en cuanto al

número y orientación de juntas. Se trata de discontinuidades medias, que se han

obtenido a partir de las estaciones geomecánicas correspondientes en cada uno

de los tramos definidos. Estos planos y polos medios, se han calculado mediante

el programa de proyección estereográfica CALEST, desarrollado por TYPSA. Los

cálculos se presentan en el Apéndice – 19 de este anejo.

La tramificación, sigue el mismo esquema que el adoptado en el perfil

geológico – geotécnico del túnel, con la salvedad de que un tramo homogéneo

estructural, puede incluir varios tramos geotécnicos de túnel. El túnel de Prado, se

ha subdividido en seis tramos, que se identifican con el nombre del túnel y, a

continuación, con los números de los tramos geotécnicos de túnel que incluye.

La descripción de los tramos definidos es la siguiente:

TUNEL Tramos 1 – 4 (pk 410+697 – 411+700): Atraviesa la Unidad del

Invernadeiro (litotipo OQP) y las Pizarras de Luarca (OP) en toda su

longitud, terminando en la Falla de Laza. Se caracteriza por presentar una

foliación muy continua de fase – 1 (S1), y 6 familias de juntas principales,

que se recogen en el cuadro siguiente.

Tabla nº 168. Características discontinuidades


(J)

Dirección de


S1 068 55

J1 208 62

J2 248 53

J3 320 64

J4 161 77

J5 139 27

J6 201 18

TUNEL_Tramos 5 – 9, Falla de Laza (pk 411+700 – 412+840): Este tramo

abarca en su totalidad la amplia banda de deformación dúctil de la Falla de

Laza, incluyendo también en su totalidad, a la formación Esquistos de

Baldriz (OE), perteneciente al Grupo de Santabaia. Se caracteriza por

presentar una foliación alabeada de fase – 1, con una dispersión muy

amplia respecto al resto del tramo (túneles de El Corno y Corga de Vela).

La dispersión de la esquistosidad, se debe seguramente, a la deformación

inducida por la Falla de Laza, lo que obliga a definir dos familias de

esquistosidad en la proyección estereográfica (S1 y S2). Además, se han

definido 6 familias de juntas principales. Se presentan en el cuadro adjunto.

Tabla nº 169. Características discontinuidades.


(J)

Dirección de


S1 061 66

S2 040 65

J1 220 44

J2 301 78

J3 149 88

J4 009 58

J5 126 46

J6 173 45

Tramos de túnel 10 – 16 (pk 412+840 – 414+370): Comprende totalmente

la formación Cuarcitas de Carraxo (OQEC), intercalada entre la banda de

cizalla dúctil de la Falla de Laza y el granito de Alberguería (GRA). Se

caracteriza por presentar una dispersión de la esquistosidad, que se

manifiesta en dos familias (S1 y S2), y por la presencia de la estratificación

(E1) también como discontinuidad principal muy continua. Además, se han

definido otras 5 familias de juntas principales. Se recogen en el cuadro

dado a continuación.



(J) / Estrat. (E)

Dirección de


S1 082 30

S2 046 67

E1 063 52

J1 196 86

J2 218 43

J3 250 39

J4 304 85

J5 334 84

Tramo de túnel 17-GR (pk 414+370 – 415+480): Atraviesa el granito de

Alberguería (GRA). Se caracteriza por la ausencia de foliación como

discontinuidad, a diferencia del resto de formaciones del trazado. Presenta

3 familias principales de juntas (ver cuadro adjunto).



(J)

Dirección de


J1 211 29

J2 000 87

J3 045 69

Tramos de túnel 18 – 22. Roof-Pendant (pk 415+480 – 416+590): Este

tramo comprende totalmente el Roof-Pendant de Riobóo. Se trata de una

intercalación de metasedimentos, que separa dos tramos graníticos en el

trazado del túnel. Los materiales atravesados son cuarcitas y esquistos

micáceos (OQEC) y gneises cuarzo – feldespáticos (OG), ambos del Grupo

de Santabaia. Presentan numerosas intercalaciones de venas y diques

graníticos. Estructuralmente, se caracteriza por la presencia de la

esquistosidad de fase – 1, aunque con una orientación diferente al resto del

trazado Cerdedelo – Porto. Además, se han definido otras 3 familias de

juntas principales. Se recogen en el cuadro dado a continuación.



(J)

Dirección de


S1 146 39

J1 223 86

J2 264 79

J3 319 80

Túnel_Tramos 23 – 27-GR (pk 416+590 – 418+159): Es el último tramo

atravesado por el túnel de Prado. Se cruza el granito de Alberguería (GRA)

en toda su longitud, aunque destaca un tramo de 40 m en zona de falla,

con granito muy alterado (jabre) entre los pk 417+140 a 417+180. La roca

es masiva y sin foliaciones. Se han definido hasta 6 familias de juntas

principales, que se muestran en el cuadro adjunto.



(J)

Dirección de


J1 219 70

J2 122 85

J3 330 80

J4 351 35

J5 032 32

J6 081 79

6.3.2. Hidrogeología

Los materiales del sustrato rocoso afectado por los túneles se consideran

prácticamente impermeables desde el punto de vista hidrogeológico.

En este tipo de rocas existe una permeabilidad primaria superficial en las

zonas alteradas (jabres). Estas últimas, adquieren un gran desarrollo en la boca

de salida del túnel, donde se han perforado en sondeos espesores de arenas

graníticas y roca muy meteorizada (GM-IV a V), de 9,0 a 20,0 m. Este cuaternario

de jabres, presenta un nivel freático medido en los mencionados sondeos.

La permeabilidad en el sustrato rocoso es secundaria por fracturación,

afectando normalmente al tramo más superficial y descomprimido del macizo

rocoso, donde las juntas están más abiertas, e incluso alteradas por la

penetración de la meteorización a través de ellas.

En las zonas de falla, la permeabilidad es algo mayor, tanto por la mayor

meteorización de la roca como por la intensa fracturación asociada a estas zonas

de rotura. Es en estas zonas de falla donde se podrán dar los posibles aportes de

agua a la excavación del túnel. También puede encontrarse agua en los tramos

de emboquille, perforados en roca más alterada y próximos a los suelos de

recubrimiento.

Los datos de nivel freático medidos en los piezómetros instalados en los

sondeos, dan valores correspondientes a un nivel asociado a las zonas más

superficiales y con las juntas más abiertas del sustrato rocoso.

La Universidad de Oviedo, ha realizado una modelización hidrogeológica

preliminar del tramo Cerdedelo – Porto. Este documento se presenta íntegro en el

Apéndice 6 del anejo nº 3 Geología. En la zona más superficial se encuentran

pequeños acuíferos, ligados a los sedimentos aluviales y a las monteras coluvio-

eluviales, asi como a la zona de mayor fracturación del macizo rocoso (fisurales).

El informe indica que podría haber una pequeña afección a acuíferos fisurales. En

el caso del túnel de Prado, la mayor permeabilidad detectada en el “roof-pendant”

de Riobóo, debido a la alternancia de rocas folidas con un emjambre de diques

graníticos, podría dar lugar a aportes significativos de agua al túnel.

La siguiente tabla se muestran los niveles de agua medidos en los sondeos

perforados para los túneles de Prado:

Tabla nº 174. Niveles freáticos medidos en los sondeos del túnel

SONDEO COTA (m) PROF.

SONDEO (m)

FECHA

TERMIN. N.F. (m)

COTA N.F.

(m)

ST-25 770 54,80 21-abr-09 9,32 760,68

ST-26 822 98,75 6-abr-09 10,62 811,38

ST-27 835 115,00 12-may-09 24,2 810,8

ST-28 852 145,20 3-abr-09 32,27 819,73

ST-30 811 120,00 10-may-09 Surgente 811

ST-31 850 170,00 2-jun-09 0,97 849,03

ST-32 828 169,40 24-abr-09 33,0 795,0

ST-33 680 50,40 13-may-09 8,65 671,35

ST-35 846 164,45 21-may-09 6,2 839,8

ST-47 812 80,35 17-jun-09 16,04 796

ST-48 828 192 21-jun-09 4,0 824,0

ST-49 809,3 150 23-jul-10 4,20 805,1

ST-415+300 894,4 225 5-ago-10 14,2 880,2

ST-416+700 765,7 115 22-jul-10 3,35 762,35

Destaca el nivel surgente del sondeo ST-30, asociado al flujo de agua ladera

abajo, a través del depósito coluvial próximo. No está asociado a una zona de

fractura, tal y como se observa en los testigos del sondeo.

Para determinar la evolución en profundidad de la permeabilidad del macizo

rocoso, se han realizado, en varios de los sondeos perforados, ensayos de

permeabilidad tipo Lugeon. La equivalencia aproximada de la unidad Lugeon (L)

con la permeabilidad (k), es la siguiente: 1 L = 10-5 cm/s. En el cuadro siguiente

se muestran los resultados de los ensayos de permeabilidad para las formaciones

afectadas por los túneles:

Tabla nº 175. Resultados de ensayos de permeabilidad en los túneles

Sondeo Ensayo ref.

Tramo ensayado

Grupo geotécnico Permeabilidad

k (m/s) De (m) A (m) Prof.

media (m)

ST-27 Nº 1 90 94,55 92,27 GRUPO-2 5,00E-08

ST-27 Nº 2 105 110 107,5 GRUPO-2 4,80E-07

ST-27 Nº 3 109,5 114,5 112 GRUPO-2 1,00E-08

ST-33 Nº 1 25 30 27,5 GRUPO-6 6,00E-08

ST-33 Nº 2 35 40 37,5 GRUPO-6 4,00E-08

ST-33 Nº 3 44 49 46,5 GRUPO-6 0,00

ST-415+300 Nº 1 204 209 206,5 GRUPO-6 7,05E-09

ST-415+300 Nº 2 214 219 216,5 GRUPO-6 9,60E-10

ST-49 Nº 1 116 121 118,5 GRUPO-1 1,40E-07

ST-49 Nº 2 126,55 131,55 129,05 GRUPO-1 7,48E-08

ST-416+700 Nº 1 98,60 103,60 101,1 GRUPO-6 4,97E-09

ST-416+700 Nº 2 108 113 110,5 GRUPO-6 1,32E-09

Como puede observarse, todos los grupos ensayados se clasifican como rocas

Poco Permeables (acuitardos) a Impermeables (acuicludos), con valores de

permeabilidad de 10-7 a 10-10 m/s (10-6 cm/s). La permeabilidad más baja,

corresponde siempre al granito GRA sano (10-9 a 10-10 m/s). La baja

permeabilidad observada corresponde a la circulación de agua en las juntas. El

terreno admite más caudal de agua durante los escalones de subida de presión

que durante las bajadas, indicando un cierto relleno de los huecos. La

permeabilidad llega a ser cero en el ensayo nº 3 del sondeo ST-33, al taparse

totalmente las juntas impidiendo la admisión del caudal de agua.

En las zonas más fracturadas y las fallas no ha sido posible realizar ensayos

de permeabilidad, por lo que en base a la bibliografía consultada, se le asigna a

estos tramos una permeabilidad baja de 10-6 m/s, que está del lado de la

seguridad.

En conclusión, en este tipo de materiales, casi impermeables, y que no tienen

acuíferos en un sentido hidrogeológico estricto, no existe un nivel freático como tal

que puede ser afectado por la excavación del túnel.

La previsión del caudal de infiltración en los túneles se realiza empleando las

formulaciones de El Tani y Goodman. Estos métodos no consideran los

elementos de impermeabilización del túnel, por lo que el caudal obtenido supone

una estimación muy conservadora. Se obtienen unos caudales de 126,91 y

211,23 l/s. El caudal real que circulará por el colector principal será una fracción

muy pequeña del estimado con estas formulaciones. El análisis de los caudales

de infiltración al túnel se encuentra en el Anejo nº 12 Túneles.

Respecto a la agresividad de las aguas al hormigón, ésta varía, en general,

entre No Agresiva y un Grado Débil de agresividad. Este aspecto se trata en el

apartado 3.5 de este anejo.

6.3.3. Tramificación

A partir de los datos obtenidos tanto en el estudio de superficie, basado en

estaciones geomecánicas como en la campaña de sondeos, se ha realizado una

clasificación del macizo rocoso, de acuerdo con los criterios de Bieniawski (RMR,

RME y RMRTBM) y Barton (Q). En los sondeos no se ha considerado el tramo

superior de roca alterado. Sí se han clasificado los tramos de roca

moderadamente meteorizada. Los resultados de cada valoración realizada se

recogen en los Apéndices 9 y 10. Fichas de Q y RMR de Estaciones

Geomecánicas y Fichas de Q y RMR de sondeos del Anejo de Geotecnia,

respectivamente.

Con los datos de ensayos disponibles se han estimado los parámetros

característicos para su empleo en el diseño de los túneles. Se han adoptado los

parámetros correspondientes a las clases de terreno establecidos en función de

los índices geomecánicos, a partir de los rangos indicados en las siguientes

tablas:

Tabla nº 176. Clasificación del terreno según RMR (Túneles de Prado)

Clase de terreno Rango RMR Condiciones de la roca

A > 60 Roca sana y medianamente a poco fracturada

GM-I

B 50 – 60 Roca moderadamente sana y fracturada. GM-II

C 40 - 50

Roca moderadamente alterada y fracturada

GM-III

D 30 - 40

Roca alterada y fracturada, con comportamiento

similar al de un suelo. GM-IV

E < 30 Zona de falla, con comportamiento similar al de un suelo. GM-V

Los resultados de cada valoración realizada se recogen en los dos cuadros de

CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO, uno de ellos

correspondiente a estaciones geomecánicas y el otro a tramos de sondeos.

A continuación de los cuadros se presentan diversos gráficos que reflejan la

variación de los resultados obtenidos. Se presentan diferenciados los valores por

estaciones geomecánicas y por tramos de sondeos y se refleja la variación de la

Q de Barton, tanto en escala linear como logarítmica y la variación del valor del

RMR.Los RMR calculados son todos valores corregidos.

Se ha realizado una comparación de los valores de RMR y Q obtenidos, cuya

representación se presenta en el gráfico denominado COMPARACIÓN RMR-Q,

donde se representan en abscisas y ordenadas, los valores de los índices Q y

RMR, obtenidos en cada estación geomecánica y tramo de sondeo. Se observa

que en todos los casos, los valores de una y otra clasificación se corresponden,

dentro de los intervalos de confianza habituales, lo que se interpreta como una

prueba de consistencia entre los valores asignados a cada parámetro en las

clasificaciones.

Por otro lado, a partir de los valores obtenidos, se han realizado histogramas

que reflejan la distribución de los valores de cada parámetro. Se han realizado

dos grupos:

Parámetros obtenidos en estaciones geomecánicas de superficie: se han

realizado histogramas correspondientes a los parámetros de RQD, Q y RMR.

Parámetros obtenidos por tramos de sondeos. Estos valores se

encuentran representados en los histogramas de dos formas: la frecuencia

relativa y el porcentaje de cada tramo en relación a la totalidad de metros de

sondeo realizados. De este modo es posible contrastar las clases que tienen más

tramos con las clases que están más representadas en el macizo. En estos

gráficos se observa que los valores de Q y RMR correspondientes a las mejores

condiciones del macizo rocoso son claramente predominantes. Dichos

histogramas se presentan a continuación de los gráficos de comparación RMR -

Q.

Tras un análisis de los resultados de las clasificaciones geomecánicas, junto

con una revisión de los parámetros del macizo como litología, meteorización,

resistencia, grado de fracturación, abrasividad y presencia de agua, se han

establecido una serie de tramos del terreno afectado por la excavación del túnel.

La situación interpretada de los diferentes tramos, se representa en el Perfil

Longitudinal Geotécnico de la Figura – 3.3 incluida en el Anejo nº 12. Túneles.

Para definir los tipos de terreno con índices de calidad homogéneos existentes

en el macizo afectado por el túnel, se han considerado como más significativos

los parámetros deducidos a partir de los sondeos, por lo que se les ha dado más

peso en la interpretación. Los histogramas han facilitado la selección de los

valores más representativos de cada parámetro geomecánico, para la obtención

del valor de Q, correspondiente a cada tipo de terreno y la diferenciación por

rangos de valores del Q y RMR. Los valores considerados se han contrastado con

los observados en las estaciones geomecánicas. Los valores de RMR se han

comparado con los tipos de terreno observados, agrupándose posteriormente los

que representan terrenos con índices de calidad homogéneos.

Por otro lado, en el caso de túneles con tuneladora, se han calculado los

valores de RME y RMRTBM de Bieniawski. (Fichas de Cálculo de RME y

RMRTBM en Túneles). Estos valores se han comparado con los tipos de terreno

observados, agrupándose posteriormente los que representan terrenos con

índices de calidad homogéneos.

Tabla nº 177: Clasificación Geomecánicas del Macizo Rocoso. Estaciones

Geomecánicas.

CLASIFICACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO. ESTACIONES GEOMECÁNICAS

TIPO CARACTERISTICAS DEL BARTON PARAMETROS DE CLASIFICACION BIENIAWSKI

DE FORMACIÓN PUNTO DE PUNTO DE LECTURA PARAMETROS GEOMECANICOS INDICE DE RESISTENCIA RQD COND. AGUA VALORACION

ROCA LECTURA METEOR. FRACTURACION Jv RQD Jn Jr Ja Jw SRF CALIDAD (MPa) VALOR VALOR (m) VALOR JUNTAS VALOR VALOR RMR

ESPACIADO Q VALOR

FILITAS Y METARENISCAS O1 E-75 III - IV CERRADAS 28 22,6 15 1,5 3 1 2,5 0,30 1-5 1 5-25 3 0,2-0,06 8 14 Seco 15 MEDIA -5 36

FILITAS Y METARENISCAS O1 E-76 III - IV MODERAD. ABIERTAS 24 35,8 9 1,5 3 1 2,5 0,80 5 - 25 2 25-50 8 0,2 - 0,6 10 14 Seco 15 MEDIA -5 44

FILITAS Y METARENISCAS O1 E-77 III MODERAD. ABIERTAS 25 32,5 15 1,5 3 1 2,5 0,43 5 - 25 2 25-50 8 0,2 - 0,6 10 16 Seco 15 MEDIA -5 46

FILITAS Y ESQUISTOS O2 E-78 III MODERAD. ABIERTAS 23 39,1 15 1,5 2 1 2,5 0,78 5 - 25 2 25-50 8 0,2 - 0,6 10 19 Seco 15 MEDIA -5 49

FILITAS Y ESQUISTOS O2 E-79 III (IV) MODERAD. ABIERTAS 25 32,5 12 1,5 2 1 2,5 0,81 5 - 25 2 25-50 8 0,2 - 0,6 10 19 Seco 15 MEDIA -5 49

FILITAS Y ESQUISTOS O2 E-80 III MODERAD. ABIERTAS 23 39,1 15 1,5 2 1 2,5 0,78 5 - 25 2 25-50 8 0,2 - 0,6 10 16 Seco 15 MEDIA -5 46

FILITAS Y ESQUISTOS O2 E-81 III MODERAD. ABIERTAS 23 39,1 12 1,5 2 1 2,5 0,98 5 - 25 2 25-50 8 0,2 - 0,6 10 21 Seco 15 MUY DESFAV. -12 44


FILITAS Y ESQUISTOS O2 E-83 III ABIERTAS 20 49 15 1,5 2 1 2,5 0,98 5 - 25 2 25-50 8 0,6 - 2 15 19 Seco 15 MUY DESFAV. -12 47


FILITAS Y ESQUISTOS O2 E-85 III (IV) MODERAD. ABIERTAS 23 39,1 15 3 2 1 2,5 1,56 5 - 25 2 25-50 8 0,2 - 0,6 10 21 Seco 15 MUY DESFAV. -12 44

FILITAS Y ESQUISTOS O2 E-86 III ABIERTAS 25 32,5 15 3 2 1 2,5 1,30 5 - 25 2 25-50 8 0,6 - 2 15 20 Seco 15 MUY DESFAV. -12 48

FILITAS Y METARENISCAS O1 E-87 III MODERAD. ABIERTAS 20 49 12 1,5 2 1 2,5 1,23 25 - 50 4 25-50 8 0,2 - 0,6 10 19 Seco 15 MEDIA -5 51

FILITAS Y METARENISCAS O1 E-88 III CERRADAS 22 42,4 15 1 2 1 2,5 0,57 25 - 50 4 25-50 8 0,06 - 0,2 8 17 Seco 15 MUY DESFAV. -12 40

FILITAS Y METARENISCAS O1 E-89 III MODERAD. ABIERTAS 21 45,7 12 1 2 1 2,5 0,76 25 - 50 4 25-50 8 0,2 - 0,6 10 17 Seco 15 MUY DESFAV. -12 42

FILITAS Y METARENISCAS O1 E-90 III MODERAD. ABIERTAS 20 49 12 1 2 1 2,5 0,82 50 - 100 7 25-50 8 0,2 - 0,6 10 19 Seco 15 MUY DESFAV. -12 47

METARENISCAS Y ESQUISTOS O1c E-91 III - IV MODERAD. ABIERTAS 28 22,6 15 1 3 1 2,5 0,20 5 - 25 2 5-25 3 0,2 - 0,6 10 16 Seco 15 MUY DESFAV. -12 34

GRANITO DE DOS MICAS Gr E-92 II - III ABIERTAS 15 65,5 15 3 2 1 2,5 2,62 50 - 100 7 50-75 13 0,6 - 2 15 19 Seco 15 DESFAVOR. -10 59

METARENISCAS Y ESQUISTOS O1c E-93 III MODERAD. ABIERTAS 24 35,8 15 1,5 1 1 2,5 1,43 25 - 50 4 25-50 8 0,2 - 0,6 10 19 Seco 15 DESFAVOR. -10 46

GRANITO DE DOS MICAS Gr E-94 II ABIERTAS 10 82 12 3 2 1 2,5 4,10 50 - 100 7 75-90 17 0,6 - 2 15 16 Seco 15 DESFAVOR. -10 60

GRANITO DE DOS MICAS Gr E-95 III MODERAD. ABIERTAS 20 49 12 1,5 1 1 2,5 2,45 25 - 50 4 25-50 8 0,2 - 0,6 10 19 Seco 15 MEDIA -5 51

GRANITO DE DOS MICAS Gr E-96 III ABIERTAS 12 75,4 12 1,5 2 1 2,5 1,89 25 - 50 4 50-75 13 0,6 - 2 15 19 Seco 15 DESFAVOR. -10 56

GRANITO DE DOS MICAS Gr E-97 III ABIERTAS 13 72,1 12 1,5 2 1 2,5 1,80 25 - 50 4 50-75 13 0,6 - 2 15 19 Seco 15 DESFAVOR. -10 56

GRANITO DE DOS MICAS Gr E-98 III - IV MODERAD. ABIERTAS 17 58,9 12 1,5 2 1 2,5 1,47 25 - 50 4 50-75 13 0,2 - 0,6 10 14 Seco 15 DESFAVOR. -10 46

CLASIFICACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO. SONDEOS.

TIPO DE ROCA BARTON PARAMETROS DE CLASIFICACION BIENIAWSKI

METEORIZACIÓN PARAMETROS GEOMECANICOS INDICE DE RESISTENCIA RQD COND. AGUA ORIENTACION VALORACION

Jv RQD Jn Jr Ja Jw SRF CALIDAD (MPa) VALOR VALOR (m) VALOR JUNTAS VALOR VALOR RMR

Sondeo De: A: Longitud Q VALOR

ST-25 16,00 41,65 25,65 Metareniscas y Filitas (O1) II 80 9 1,5 2 0,66 2,5 1,76 25 - 50 4 75-90 17 0,2 - 0,6 10 18 Lig. Húmedo 10 MEDIA -5 54

ST-26 75,30 81,1 5,8 Filitas y Esquistos (O2) II 15 9 1,5 2 1 2,5 0,500 25 - 50 4 5-25 3 < 0,06 3 19 Lig. Húmedo 10 MEDIA -5 34

ST-26 81,10 84,1 3 Filitas y Esquistos (O2) II 80 9 1,5 1 1 2,5 5,333 25 - 50 4 75-90 17 0,2 - 0,6 10 24 Lig. Húmedo 10 MEDIA -5 60

ST-27 60,00 64,45 4,45 Filitas y Esquistos (O2) II 20 15 3 4 0,66 5 0,132 5 - 25 2 5 - 25 3 < 0,06 5 16 Lig. Húmedo 10 MUY DESFAV. -12 24

ST-27 94,55 100,8 6,25 Filitas y Esquistos (O2) II - III 30 9 1,5 2 0,66 2,5 0,660 5 - 25 2 25-50 8 < 0,06 5 16 Lig. Húmedo 10 MEDIA -5 36

ST-28 120,80 130,4 9,6 Filitas y Metareniscas (O1) II 60 9 1,5 2 1 2,5 2,000 25 - 50 4 50-75 13 0,2 - 0,6 10 18 Lig. Húmedo 10 MEDIA -5 50

ST-30 79,20 86,3 7,1 Metareniscas y Esquistos (O1c) III 25 15 1,5 2 0,66 2,5 0,330 25 - 50 4 5 - 25 3 < 0,06 5 14 Lig. Húmedo 10 MUY DESFAV. -12 24

ST-30 102,30 105,3 3 Metareniscas y Esquistos (O1c) III 60 9 1 2 0,66 2,5 0,880 25 - 50 4 50-75 13 0,2 - 0,6 10 17 Lig. Húmedo 10 MUY DESFAV. -12 42

ST-30 105,30 110,6 5,3 Metareniscas y Esquistos (O1c) III 30 12 1 2 0,66 2,5 0,330 25 - 50 4 25-50 8 0,06 - 0,2 8 16 Húmedo 7 MUY DESFAV. -12 31

ST-35 138,55 143,6 5,05 Metareniscas y Esquistos (O1c) II 55 9 1 2 0,66 2,5 0,807 25 - 50 4 50-75 13 0,2 - 0,6 10 16 Lig. Húmedo 10 MUY DESFAV. -12 41

ST-35 143,60 150,5 6,9 Metareniscas y Esquistos (O1c) II 60 9 1 2 0,66 2,5 0,880 25 - 50 4 50-75 13 0,06 - 0,2 8 16 Lig. Húmedo 10 MUY DESFAV. -12 39

ST-31 110,00 140 30 Granito de dos micas (Gr) I 90 4 1,5 1 1 1,5 22,500 50 - 100 7 90-100 20 0,6 - 2 15 19 Seco 15 MEDIA -5 71

ST-32 145,30 156,2 10,9 Metareniscas y Esquistos (O1c) II - III 55 9 1,5 4 0,66 2,5 0,605 25 - 50 4 50-75 13 0,06 - 0,2 8 17 Lig. Húmedo 10 MUY DESFAV. -12 40

ST-32 156,20 159,4 3,2 Metareniscas y Esquistos (O1c) II - III 20 15 1,5 4 0,66 2,5 0,132 25 - 50 4 5 - 25 3 < 0,06 5 16 Lig. Húmedo 10 MUY DESFAV. -12 26

ST-33 15,30 45,3 30 Granito de dos micas (Gr) III 80 9 1,5 2 1 2,5 2,667 50 - 100 7 75-90 17 0,2 - 0,6 10 16 Lig. Húmedo 10 MEDIA -5 55

ORIENTACIONESP. JUNTAS

ESP. JUNTASTRAMO DE SONDEO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,001 0,01 0,1 1 10 100

RM

R (B

ien

iaw

ski. 1979)

Q (Barton et al. 1974)

COMPARACION RMR-Q. ESTACIONES GEOMECÁNICAS.

Correlación de Bieniawski Correlación de Barton

9LNQ+62

9LNQ+44

9LNQ+26

Figura nº 66: Comparación RMR-Q. Estaciones Geomecánicas

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,001 0,01 0,1 1 10 100

RM

R (B

ien

iaw

ski. 1979)

Q (Barton et al. 1974)

COMPARACION RMR-Q SONDEOS

Correlación de Bieniawski Correlación de Barton

9LNQ+62

9LNQ+44

9LNQ+26

15LogQ+68

15LogQ+50

15LogQ+32

Figura nº 67: Comparación RMR-Q. Sondeos

Figura nº 68: Variación Q de BARTON (Escala Líneal). Estaciones

Geómecanicas

0,30

0,80 0,43

0,78 0,81 0,78 0,98 0,85 0,98

0,72

1,56 1,30 1,23

0,57 0,76 0,82

0,20

2,62

1,43

4,10

2,45

1,89 1,80 1,47

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

E-75 E-76 E-77 E-78 E-79 E-80 E-81 E-82 E-83 E-84 E-85 E-86 E-87 E-88 E-89 E-90 E-91 E-92 E-93 E-94 E-95 E-96 E-97 E-98

Q

ESTACIONES GEOMECÁNICAS

VARIACIÓN Q DE BARTON (Escala lineal)

Figura nº 69: Variación Q de BARTON (Escala Longitudinal). Estaciones

Geomecánicas.

0,30

0,80

0,43

0,78 0,81 0,78 0,98 0,85 0,98

0,72

1,56 1,30 1,23

0,57 0,76 0,82

0,20

2,62

1,43

4,10

2,45 1,89 1,80

1,47

0,00

0,01

0,10

1,00

10,00

E-75 E-76 E-77 E-78 E-79 E-80 E-81 E-82 E-83 E-84 E-85 E-86 E-87 E-88 E-89 E-90 E-91 E-92 E-93 E-94 E-95 E-96 E-97 E-98

Q


VARIACIÓN Q DE BARTON (Escala logarítmica)

Figura nº 70: Variación Q de BARTON (Escala Lineal). Tramo de sondeo.

Figura nº 71: Variación Q de BARTON (Escala Longitudinal). Tramo de

sondeo.

1,76

0,500

5,333

0,132

0,660

2,000

0,330

0,880

0,330

0,807 0,880 0,605

0,132

2,667

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

ST-2

5

ST-2

6

ST-2

6

ST-2

7

ST-2

7

ST-2

8

ST-3

0

ST-3

0

ST-3

0

ST-3

5

ST-3

5

ST-3

1

ST-3

2

ST-3

2

ST-3

3

Q

TRAMO DE SONDEO

VARIACION Q DE BARTON (Escala lineal)

1,76

0,500

5,333

0,132

0,660

2,000

0,330

0,880

0,330

0,807 0,880

22,500

0,605

0,132

2,667

0,00

0,01

0,10

1,00

10,00

ST-2

5

ST-2

6

ST-2

6

ST-2

7

ST-2

7

ST-2

8

ST-3

0

ST-3

0

ST-3

0

ST-3

5

ST-3

5

ST-3

1

ST-3

2

ST-3

2

ST-3

3

Q

TRAMO DE SONDEO

VARIACION Q DE BARTON (Escala logarítmica)

Figura nº 72: Variación RMR. Estaciones Geomecánicas.

Figura nº 73: Variación RMR. Tramo de sondeo.

36

44 46

49 49 46

44 44 47

39

44

48 51

40 42

47

34

59

46

60

51

56 56

46

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100 E

-7

5

E-7

6

E-7

7

E-7

8

E-7

9

E-8

0

E-8

1

E-8

2

E-8

3

E-8

4

E-8

5

E-8

6

E-8

7

E-8

8

E-8

9

E-9

0

E-9

1

E-9

2

E-9

3

E-9

4

E-9

5

E-9

6

E-9

7

E-9

8

RM

R


VARIACION RMR

54

34

60

24

36

50

24

42

31

41 39

71

40

26

55

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

ST-2

5

ST-2

6

ST-2

6

ST-2

7

ST-2

7

ST-2

8

ST-3

0

ST-3

0

ST-3

0

ST-3

5

ST-3

5

ST-3

1

ST-3

2

ST-3

2

ST-3

3

RM

R

TRAMO DE SONDEO

VARIACION RMR

Figura nº 74: RQD. Tramos de sondeos.

0

3 3

0 0

5

0

3

1

0 0,0

8,6

11,9

0,0 0,0

22,7

0,0

37,5

19,2

0,00

5

10

15

20

25

30

35

40

0

1

2

3

4

5

6

0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100

Metr

os d

e so

nd

eo

s en

%

Nº d

e t

ram

os d

e s

on

deo

s

Clase

RQD. Tramos de sondeos

Frecuencia % en metros

Figura nº 75: Q. Tramos de sondeos.

Figura nº 76: RMR. Tramos de sondeos.

0 0

10

3

1 1

0 0 0 0,0 0,0

37,1

41,8

1,9

19,2

0,0 0,0 0,00,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

0

2

4

6

8

10

12

0,001-0,01 0,01-0,1 0,1-1 1 - 4 4 - 10 10 - 40 40 - 100 100 - 400 400 - 1000

Metr

os d

e s

on

deo

en

%

Nº

de t

ram

os d

e s

on

deo

s

Clase

Q. Tramos de sondeos

Frecuencia % en metros

0 0

3

5

3 3

0

1

0 0 0,0 0,0

9,4

22,5

11,3

37,5

0,0

19,2

0,0 0,0

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0

1

2

3

4

5

6

0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100

Metr

os d

e s

on

deo

en

%

Nº

de t

ram

os d

e s

on

deo

s

Clase

RMR. Tramos de sondeos

Frecuencia (%) en metros

Tabla nº 178. Tramificación geotécnica túnel 1 de 2

410+697 410+747 411+150 411+530 411+700 411+800 412+180 412+240 412+800 412+840 413+380 413+420

410+747 411+150 411+530 411+700 411+800 412+180 412+240 412+800 412+840 413+380 413+420 413+900

D B C C E C D C E B E C

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

50 403 380 170 100 380 60 560 40 540 40 480

2-3 Ø 2-3 Ø > 3 Ø

PIZARRAS Y

ESQUISTOS

ESQUISTOS Y

CUARCITAS

Grupo geotécnico 3 1 2 2 4 2 4 2 4 1 3 1

III II - III II II III - IV II III II - III III II - III III II - III

II II III III V II - III III II - III V II - III V II - III

Perforabilidad DRI 65 - 80 50 - 65 65 - 80 50 - 65 65 - 80 50 - 65 65 - 80 50 - 65 65 - 80

Frente MIXTO HOMOG MIXTO HOMOG MIXTO HOMOG MIXTO HOMOG

Orientación familia principalOBLICUA A

PARALELA

1 3 3 3 1 3 1 3 1 3 1 3

30 - 40 50 - 60 40 - 50 40 - 50 < 30 40 - 50 30 - 40 40 - 50 < 30 50 - 60 < 30 40 - 50

RMRcorreg. (Valor medio) 36 54 49 47 25 46 36 44 27 51 25 44

0,2 - 0,5 1 - 2 0,5 - 1 1 - 5 0,05 - 0,2 0,5 - 1 0,5 - 1 0,5 - 1 0,2 - 0,5 1 - 2 0,05 - 0,2 0,5 - 1

0,2 1,76 0,78 2,9 0,10 0,8 0,66 0,91 0,30 1,23 0,10 0,75

RMRTBM - 60-70 50-60 50-60 40-50 50-60 40-50 50-60 40-50 50-60 40-50 50-60

RMRTBM (Valor medio) - 63 59 58 40 55 42 55 41 55 40 53

RME08 - 50-60 50-60 50-60 30-40 50-60 40-50 50-60 20-30 60-70 20-30 40-50

RME09 (Valor medio) - 55 55 55 32 55 49 55 27 61 21 40

9 22 21 21 9 21 9 21 9 22 9 22

700 5000 3000 3000 400 3000 700 3000 400 5000 400 2500

1 1 1 1 2 1 2 1 4 1 1 1

1 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1

Emboquille Zona de Falla Zona de Falla Zona de Falla Zona de Falla

Clasificación

Geomecánica

R. C. S. Roca Intacta (Mpa)

Q (Valor medio)

E m (MPa)

Tipo de dovela

CUARCITAS Y FILITAS

OE

Agua

Formación

65 - 80

ESQUISTOS

OP

HOMOG

OBLICUA

OQECOQP

RMRcorreg

Q

Meteorización

Fracturación

Tramo

Litología

Longitud Parcial

Clase de terreno

P. K.

PIZARRAS

Cobertera > 3 Ø

CUARCITAS Y FILITAS

Fluencia

OBSERVACIONES

Tabla nº 179. Tramificación geotécnica túnel 2 de 2.

413+900 413+940 413+970 413+990 414+370 414+760 414+900 415+480 416+340 416+380 416+460 416+500 416+590 417+140 417+180 417+960 418+089

413+940 413+970 413+990 414+370 414+760 414+900 415+480 416+340 416+380 416+460 416+500 416+590 417+140 417+180 417+960 418+089 418+159

E D B C A B A C E D E D A E A B B

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

40 30 20 380 390 140 580 860 40 80 40 90 550 40 780 129 70

2-3 Ø

GRANITO GRANITO GRANITO GRANITO

Grupo geotécnico 3 3 1 1 6 6 6 1 3 3 3 3 6 7 6 6 6

III III II II I-II I-II I-II I-II III II - III III II I - II III-IV I-II III III

V III II II II II II II V II V II I V I I II

Perforabilidad DRI 50 - 65

Frente MIXTO MIXTO HOMOG MIXTO HOMOG MIXTO HOMOG

Orientación familia principal - - - -

1 1 3 3 3 3 3 3 1 3 1 3 3 1 3 3 1

< 30 30 - 40 50 - 60 40 - 50 > 60 50 - 60 > 60 40 - 50 < 30 30 - 40 < 30 30 - 40 > 60 < 30 > 60 50 - 60 50 - 60

RMRcorreg. (Valor medio) 25 36 53 40 71 55 62 45 26 35 < 30 35 77 25 77 55 55

0,2 - 0,5 0,5 - 1 1 - 5 0,5 - 1 > 20 1 - 5 5 - 10 0,5 - 1 0,1 - 0,5 0,5 - 1 0,05 - 0,2 0,5 - 1 > 20 0,05 - 0,1 > 10 1 - 5 1 - 5

Q (Valor medio) 0,30 0,6 2,5 0,82 22,5 4,44 7,55 0,6 0,4 0,6 0,13 0,6 22,5 0,07 20 2,67 2,67

RMRTBM 30-40 40-50 50-60 50-60 >70 50-60 >70 50-60 40-50 50-60 40-50 50-60 >70 40-50 >70 50-60 -

RMRTBM (Valor medio) 39 49 58 52 77 58 77 52 41 52 41 52 77 45 77 58 -

RME08 20-30 30-40 50-60 40-50 >70 50-60 >70 40-50 20-30 40-50 20-30 40-50 >70 30-40 >70 50-60 -

RME09 (Valor medio) 27 37 50 45 82 55 82 45 27 45 27 45 82 32 82 55 -

9 9 22 22 82 82 82 22 9 9 9 22 82 50 82 82 50

E m (MPa) 400 700 5000 2500 14000 8000 14000 5000 400 700 400 700 14000 700 14000 8000 8000

3 2 1 1 1 1 1 1 5 1 4 1 1 4 1 1 1

2 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 2 1 1 1

Zona de Falla Zona de Falla Zona de Falla Zona de Falla Emboquille

Fluencia

Tipo de dovela

OBLICUA A PARALELA

Litología

Formación

Longitud Parcial

Clasificación

Geomecánica

RMRcorreg

R. C. S. Roca Intacta (Mpa)

CUARCITAS Y FILITAS

65 - 80

OBSERVACIONES

Meteorización

Fracturación

Agua

Q

GRA GRA

P. K.

Tramo

Cobertera

Clase de terreno

> 3 Ø

HOMOG

CUARCITAS, ESQUISTOS Y GNEISES CORNEANIZADOS

OBLICUA A PERPENDICULAR

50-65 40-5040-50

OQEOQEC

6.4. TENSIONES NATURALES.

Las tensiones naturales constituyen un estado propio de los materiales del

macizo rocoso como consecuencia de su historia geológica, y el cálculo de las

mismas es fundamental para el diseño de excavaciones subterráneas, ya que las

cargas actuantes sobre el sostenimiento o revestimiento son precisamente la

relajación de estas tensiones naturales en el contorno del túnel.

Este aspecto es fundamental a la hora de realizar cálculos tenso-

deformacionales. El estado tensional inicial tiene poca importancia, si el terreno

una vez efectuada la excavación, se va a comportar elásticamente, pero si el

terreno plastifica los esfuerzos inducidos sobre los elementos estructurales del

sostenimiento y/o revestimiento dependen de forma muy importante del estado

tensional inicial.

Estas tensiones obedecen a distintas causas, siendo las principales las de

origen tectónico, las gravitacionales y las de origen no renovable.

Según L. González de Vallejo: las tensiones naturales no renovables, son

aquellas generadas por efectos térmicos, por flexiones o abombamientos en la

corteza, o como consecuencia de cambios en el radio de curvatura de una placa

tectónica.

Las tensiones gravitacionales se generan por efecto de una diferencia de

elevación topográfica, o por variaciones laterales en la densidad de los materiales.

La tensión vertical es debida a la carga de materiales y puede originar a su vez

grandes esfuerzos laterales al tender las rocas a expandirse en direcciones

perpendiculares o transversales con respecto a las cargas verticales, y estar

confinadas en dichas direcciones.

En la génesis de los macizos rocosos y en la posterior actividad tectónica que

sufren, generalmente la roca acumula tensiones en todas direcciones debido a

que los plegamientos intercambian a menudo los ejes horizontales con el vertical,

llegándose a un resultado en que el coeficiente K es aproximadamente la unidad.

Es la erosión posterior la que reduce significativamente la presión vertical,

manteniéndose la horizontal, motivo por el que son frecuentes en macizos

rocosos sanos valores de K superiores a 1. Por el contrario, cerca de la superficie

y en terrenos poco competentes o en rocas muy meteorizadas y/o fracturadas, las

tensiones horizontales, en general, son inferiores.

Dado su origen geológico, el valor de K es una función de escala regional, es

decir, la función de variación de K con la profundidad es la misma dentro de una

región geológica. Es por ello que la variación de este parámetro se publica

habitualmente en el World Stress Map de la Universidad de Karlsruhe, a partir de

datos obtenidos de ensayos in-situ y de sismicidad.

Las tensiones in-situ, de un macizo rocoso pueden ser medidas

experimentalmente mediante diversos tipos de ensayos (overcoring, flat-jack,

hidrofracturación, etc.). Pero generalmente su coste es extraordinariamente caro y

los datos que suministran no siempre son útiles ni razonables. Por ello

generalmente se estima de manera aproximada, existiendo diversos criterios:

Criterio de Terzaghi y Richart (1952)

Criterios empíricos lineales

Criterio de Stacey y Page (1986)

Criterio de Sheorey (1994)

Terzaghi y Richart, sugirieron que un macizo rocoso sometido a cargas

gravitacionales y no deformado lateralmente durante la formación de las capas

suprayacentes, el valor de k0 es independiente de la profundidad, viniendo dado

por la expresión:

10k

Donde ν es el coeficiente de Poisson del macizo rocoso. Esta expresión ha

venido empleándose desde hace muchos años, pero la experiencia ha

demostrado que es inexacta. En el caso que nos ocupa, daría lugar a valores

entre 0,30 y 0,43 , ambos excesivamente bajos.

Diversos autores, han propuesto relaciones lineales entre σH (MPa) y la

profundidad z (m). Las más habituales son:

Hast (1973) σH= 9.31+ 0.05 z

Herget (1974) σH= 8.3+ 00407 z

Worotnicki (1976) σH= 7.7+ 0.021 z

Haimson (1976) σH= 2+ 0.017 z

Orr (1975) σH= 6.5+ 0.015 z

Van Hereden (1976) σH= 6.7+ 0.012 z

Al tratarse de criterios lineales, puede realizarse una media aritmética con

ellos:

σH = 6.75+ 0.0259 z

En el caso que nos ocupa, para un recubrimiento máximo de 215 m, se

obtendría un valor de σH del orden de 16 MPa. En este caso resulta un K0 = 0,45

Stacey y Page proponen una fórmula para la estimación aproximada de k0,

para profundidades inferiores a 1.000 m:

50030

zk

Lo que se traduciría en un valor de 2,6 en este caso.

En los últimos años, se viene utilizando para la estimación de la k0, el criterio

de Sheorey. Este autor ha desarrollado un modelo elasto-estático-térmico de

esfuerzos en la corteza terrestre. Este modelo tiene en cuenta la curvatura de la

corteza terrestre y la variación de sus constantes elásticas, densidad y

coeficientes de expansión térmicos a través del manto y la corteza. Mediante esta

modelización Sheorey proporcionó una fórmula muy sencilla para estimar k0 en

función del módulo de deformación horizontal (en GPa) y la profundidad:

zEhk

1001.0725.00

Aplicando este criterio, considerando valores de Eh entre 500 MPa y 20.000

MPa, se obtienen valores de k0 muy variables, comprendidos entre 0,27 y 1,04.

Como se observa existe una excesiva variación, dentro de una misma localidad,

que no sería representativa ni realista.

Como se ha indicado valores entorno a la unidad y superiores son frecuentes

en macizos rocosos, siendo habitual que estos valores disminuyan en suelos. De

forma conservadora, se considera razonable un valor de k0 1,3 para roca sana y

de 1,2 para roca alterada o falla, para tener en cuenta una cierta decompresión

del macizo y relajación de las tensiones horizontales.

6.5. CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO EN EL TÚNEL.

En la determinación de los parámetros característicos del macizo rocoso para

su aplicación en el cálculo de túneles intervienen diversos factores. Además de

los parámetros de roca intacta que se han determinado en el Apartado 3, de

Análisis de los Resultados de los Reconocimientos, es necesario tener en cuenta

las condiciones de calidad del terreno que atravesarán los túneles, estimadas a

partir de los índices geomecánicos, así como las tensiones de campo en el

macizo, que están relacionados con las monteras existentes en el túnel.

De este modo, el criterio de rotura del macizo se obtendrá minorando los

valores mi y s teniendo en cuenta el índice RMR del macizo y el estado tensional

a la profundidad del túnel, según las expresiones:

D

RMR

ib emm 1428

100

D

RMR

es 39

100

3/2015/ 6

1

2

1 eea RMR

La constante D es un factor que depende del grado de alteración al cual el

macizo rocoso ha sido sometido debido al procedimiento constructivo. Varía

desde 0 para macizos con mínima alteración, hasta 1 para macizos muy

alterados. En la figura adjunta a continuación se indican los valores usuales para

las situaciones más habituales. Se considera adecuado tomar el valor de D = 0.

Como método de deducción de los parámetros deformacionales (módulo de

elasticidad) del macizo rocoso, se han empleado la correlación siguiente:

40

10

101002

1

GSI

ciDE

Esta formulación es válida para todo rango de GSI, pero que aplica solamente

para valores de σci inferiores a 100 MPa (Hoek, 2002).

Los valores de E obtenidos con estas fórmulas vienen expresados en

gigapascales (GPa).

Figura 77. Valores de D.

A continuación se presenta la parábola de Hoek y Brown para las monteras y

GSI representativos de cada clase de terreno, considerando que los valores de

GSI y los RMR son equivalentes. Para cada rango de terreno se ha adoptado la

hipótesis pésima en la combinación montera – índice de calidad GSI, en base a la

tramificación geotécnica expuesta. Los parámetros obtenidos en este análisis se

adoptan como parámetros característicos de cada una de las clases de terreno.

Figura 78. Parábola de Hoek-Brown para GRUPO 1 GSI>60H=175m 3máx=

2,12MPa

Figura 79. Parábola de Hoek-Brown para GRUPO 1 GSI =50-60H=175m 3máx=

2,10MPa


2,07MPa


1,64MPa

Figura 82. Parábola de Hoek-Brown para GRUPO 3 GSI <30H=160m 3máx=

1,61MPa

Figura 83. Parábola de Hoek-Brown para GRUPO 2 GSI >60H=135m 3máx=

1,66MPa


1,64MPa


1,62MPa


1,14MPa

Figura 87. Parábola de Hoek-Brown para GRUPO 4 GSI <30H=100m 3máx=

1,43MPa

Figura 88. Parábola de Hoek-Brown para GRUPO 6 GSI >60H=215m 3máx=

2,81MPa


2,77MPa

Figura 90. Parábola de Hoek-Brown para GRUPO 7 GSI<30H=180m 3máx= 2,17MPa

6.6. RESUMEN DE LOS PRINCIPALES PARÁMETROS GEOTÉCNICOS EN EL TÚNEL

En las siguientes tablas se presenta el resumen de los parámetros resistentes

representativos de los posibles terrenos tipo atravesados por los túneles del tramo:

Tabla nº 180. Parámetros resistentes para los grupos 1 y 3

GRUPO 1 Y 3

Rango RMR >60 50-60 40-50 30-40 <30

Clase de terreno A B C D E

Grado meteorización I II III IV V

g (kN/m3) 26 26 26 24 24

sCi (MPa) 21,82 21,82 21,82 8,86 8,86

Ei (MPa) 16.000 16.000 16.000 9.000 9.000

mi 7,23 7,23 7,23 6,39 6,39

H (m) 175 175 175 160 160

c (MPa) 0,70 0,60 0,50 0,20 0,15

f (º) 38 34 30 22 20

Em (MPa) 8.000 5.000 2.500 700 400

Tabla nº 181. Parámetros resistentes para los grupos2 y 4

GRUPO 2 Y 4

Rango RMR >60 50-60 40-50 30-40 <30

Clase de terreno A B C D E

Grado meteorización I II III IV-V V

g (kN/m3) 27 27 27 26 26

sCi (MPa) 20,94 20,94 20,94 9,06 9,06

Ei (MPa) 19.000 19.000 19.000 9.000 9.000

mi 7,54 7,54 7,54 7,54 7,54

H (m) 135 135 135 100 100

c (MPa) 0,60 0,50 0,40 0,20 0,15

f (º) 40 38 34 27 24

Em (MPa) 10.000 6.000 3.000 700 400

Tabla nº 182. Parámetros resistentes para los grupos 6 y 7

GRUPO 6

Rango RMR >60 50-60 <30

Clase de terreno A B E

Grado meteorización I III V - QJ

g (kN/m3) 26 26 21

sCi (MPa) 81,79 81,79 50

Ei (MPa) 27.000 27.000 15.000

mi 9 9 9

H (m) 215 215 180

c (MPa) 1,700 1,200 0,409

f (º) 48 46 33

Em (MPa) 14.000 8.000 700

7. RESUMEN Y CONCLUSIONES

A lo largo del trazado se presentan diversas litologías muy similares entre sí.

Para la caracterización geotécnica se han agrupado algunas de estas litologías

con comportamientos geotécnicos similares, distinguiendo a grandes rasgos las

formaciones más puramente pizarrosas y filiticas de aquellas que presentan más

contenido en cuarcita, aun conteniendo también filitas. En la práctica, se podrían

agrupar también estos dos grupos geotécnicos. Por otro lado, se han distinguido

los granitos, que afloran al final del trazado. La presencia de suelos cuaternarios y

residuales a lo largo de todo el trazado es muy escasa, a excepción de los jabres

en el tramo final del trazado, que presentan mayor entidad en algunas zonas.

La orografía de la zona es escarpada, presentando valles muy encajados en

los que afloran las formaciones cartografiadas. Ello ha provocado que el trazado

discurra en túnel, sin haber proyectado apenas desmontes ni rellenos. Los

desmontes proyectados corresponden a los desmontes provisionales de los

emboquilles.

Desmontes

Toda la traza en este tramo discurre en túnel por lo que no se proyectan

desmontes en el tronco, aparte de la trinchera del emboquille del túnel. Las

litologías excavadas por los desmontes de la traza son granitos (GRA).

En el emboquille se ha proyectado el talud frontal con inclinación 1H:3V, que

requiere sostenimientos a base de bulones, mallazo y hormigón proyectado. En

los taludes laterales, 1H:2V, se ha dispuesto sistemáticamente una capa de

hormigón proyectado con el fin de proteger a los operarios de posibles chineos o

pequeñas caídas durante el transcurso de las obras.

Los desmontes se excavan mayoritariamente en roca alterada, por lo que se

excavarán principalmente mediante ripper y medios mecánicos, las excavaciones

en roca se realizaran con voladuras.

Rellenos

No se ha proyectado ningún relleno en el tronco principal. Como tal relleno se

ha diseñado el vertedero V-42D, donde se llevarán los sobrantes de excavación

de este tramo.

Para la realización del vertedero se ha previsto que el material que proviene

de las excavaciones, principalmente de los túneles, sea previamente machacado

y su puesta en obra se ejecute como un relleno convencional.

Las inclinaciones de los taludes del vertedero se han proyectado al 2(H):1(V)

en ambos taludes.

Para garantizar un correcto apoyo de los rellenos se habrá de proceder en

primer lugar a la eliminación de la capa más superficial de tierra vegetal. Los

suelos susceptibles de crear problemas de capacidad portante o compresibilidad

que se consideren inadecuados para apoyo de rellenos habrán de ser retirados,

para conseguir un apoyo en roca. También deberán captarse y drenarse las

posibles surgencias de agua que pudieran encontrarse en el apoyo.

En pendientes pronunciadas, la superficie de apoyo del relleno debe sanearse

y escalonarse en bermas horizontales, con objeto de estabilizar la superficie de

debilidad que se formaría caso contrario.

Estas medidas se han adoptado en el relleno singular del vertedero.

Explanada y capa de forma

En el presente Proyecto, el fondo de desmonte se verificará en todos los casos

en roca moderadamente meteorizada a sana. En la sección en vía en placa no se

dispone capa de forma en desmontes, sin embargo en la sección vía en balasto,

considerando las especificaciones anteriores para los materiales existentes, las

Normas de Vía de Renfe recomiendan un espesor de 60 cm. Esta sección

coincide con la proyectada en el tramo siguiente

Estructuras

Todas las cimentaciones de los falsos túneles podrán resolverse trasladando

las cargas directamente a roca sana o moderadamente meteorizada, mediante

una losa.

Los falsos túneles se cimentan sobre granitos (GRA), y el plano cimentación

se ha situado sobre rocas de grado de meteorización GM-III o inferior. La

cimentación de los falsos túneles del emboquilles oeste del túnel de Prado se ha

planteado mediante losa de cimentación con un módulo de balasto vertical kv30

de 500.000 kN/m3.

Túneles

Para el estudio de la geotecnia de túneles se han estudiado fundamentalmente

los siguientes aspectos:

o Litología y estructura del macizo rocoso atravesado.

o Posición del nivel freático a lo largo de los túneles.

o Permeabilidad del macizo rocoso y de las zonas de falla.

o Estimación de la calidad del macizo rocoso, clasificación

geomecánica y tramificación de los túneles.

o Estudio del estado tensional

o Características geotécnicas de los materiales.

En general, dada la poca entidad de los acuíferos superficiales colgados

existentes en el entorno de los túneles y la baja permeabilidad de las formaciones,

la afección a éstos no va a tener gran transcendencia. En las zonas de falla, la

permeabilidad es algo mayor, tanto por la mayor meteorización de la roca como

por la intensa fracturación asociada en estas zonas de rotura. Es en estas zonas

de falla donde se podrán dar los posibles aportes de agua a la excavación del

túnel. También puede encontrarse agua en los tramos de emboquille, perforados

en roca más alterada y próximos a los suelos de recubrimiento.

El Túnel (L = 7.595 m), atraviesa las formaciones litológicas siguientes:

Cuarcitas y Filitas del Invernadeiro (OQP), Pizarras de Luarca (OP), Esquistos de

Baldriz (OE), Cuarcitas y Filitas de Carraxo (OQEC), Metavulcanitas de Carraxo

(OG) y el Granito de Alberguería (GRA).

A grandes rasgos, el plano principal en las formaciones OQP, Op, OE y

OQEC, corresponde a la esquistosidad (y la estratificación en el caso de las

metareniscas). La orientación predominante es oblicua a subparalela con respecto

al trazado de los túneles. Este plano principal, está acompañado por 3 a 4 familias

de juntas subverticales o de alto buzamiento, con continuidad baja a media (1 – 3

a 3 – 10 m), que se combinan con la esquistosidad o estratificación principal para

originar inestabilidades en roca. En los gneises de la formación OG, la foliación

gneísica, más soldada que la esquistosidad de las filitas, constituye un plano de

debilidad solo relativo, espaciándose considerablemente las fracturas originadas

por dicho plano respecto a la separación de la esquistosidad de las filitas. Esto

supone RQD más altos en los gneises con mayores valores de RMR.

En el caso del granito, no hay un plano principal que destaque entre las tres a

cuatro familias de juntas medidas.

El macizo atravesado se encuentra afectado por algunas fallas de pequeña

importancia reconocidas en los sondeos en tramos puntuales. Destaca la falla de

Laza, una importante macroestructura compleja de fase – 3, rejugada

posteriormente en fases tardías, con una dirección NO – SE. Afecta

principalmente a la formación Esquistos de Baldriz (OE).

Presenta también un plano de falla de tipo frágil (pk 411+730) desarrollado

durante etapas más tardías. Asociadas a la falla dúctil de Laza, se han

cartografiado y detectado en sondeos, otras fracturas de tipo frágil con rocas muy

trituradas y brechas arcillosas. Son fallas de espesores métricos relativamente

importantes. Destaca la falla del pk 412+840, vista en afloramientos y detectada

en el sondeo ST-28, que pone en contacto los Esquistos de Baldriz con las

Cuarcitas de Carraxo.

En el caso del túnel, la mayor permeabilidad detectada en el “roof-pendant” de

Riobóo, debido a la alternancia de rocas foliadas con un enjambre de diques

graníticos, podría dar lugar a aportes significativos de agua al túnel.

8. BIBLIOGRAFIA

8. BIBLIOGRAFIA Y APOYO TECNICO.

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