Optimización de la instrumentación geotécnica en la construcción de túneles
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Tipus de documentTreball Final de Grau
Data2016-06-22
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Reconeixement 3.0 Espanya
Abstract
En los últimos años, la construcción de túneles se ha visto bastante afectada por
incidencias de carácter material cómo por ejemplo en el caso del Carmel (Barcelona),
haciendo así que las medidas preventivas contra daños alrededor del área de
construcción sean más estrictas. Gracias al avance de programas informáticos de cálculo
y avances técnicos en instrumentación geotécnica, la prevención y control de estas obras
es cada vez mejor. Los análisis numéricos, que nos permiten prever el comportamiento
del terreno y en consecuencia de la obra en etapas futuras, son cada vez más precisos,
aportando menor incertidumbre en el frente de excavación y áreas próximas a éste en
superficie. Para ello, es necesario aportar información consistente a los modelos, algo
que puede hacerse a través de análisis retrospectivos: a partir de medidas de campo
durante la construcción del túnel se puede identificar los parámetros del modelo que
mejor ajustan el cálculo a las medidas. Aparece entonces una cuestión clave: saber en
qué parte del terreno a excavar es mejor desplegar la instrumentación geotécnica para
obtener esos valores.
El objetivo de éste trabajo es proporcionar una optimización de la instrumentación
geotécnica a partir de mapas de sensibilidades de los diferentes movimientos del terreno
respecto a los parámetros que son de interés en túneles como por ejemplo el coeficiente
de empuje en el reposo, el ángulo de fricción interna del terreno (ϕ), la Cohesión
(с), Módulos elásticos, etc. Obteniendo así la región más óptima para
medir dichos parámetros, dentro de la geometría creada previamente. También se ha
estudiado la sensibilidad de las medidas de presión de agua respecto a dichos
parámetros. El programa de elementos finitos PLAXIS se ha usado para este estudio,
con el modelo constitutivo “Hardening Soil Model”. Finalmente los mapas de
sensibilidad de las medidas respecto a los diferentes parámetros se han generado con el
software SURFER. De este modo obtenemos un mapa que nos muestra la zona óptima
de medición para identificar mejor un determinado parámetro del modelo.
A partir de los mapas de sensibilidad podemos planificar una mejor instrumentación en
la obra, midiendo cada variable en la zona donde proporciona más información sobre
los parámetros de nuestro modelo. During the last years, tunnel constructions have been affected by serious material
incidents like ground or building failures (for example Carmel Tunnel, Barcelona)
provoking a more strict control on the preventive measures to avoid any damage close
to the excavation zone. Thanks to the development of computer programs and advances
in geotechnical instrumentation, prevention and control of this type of works is
continuously improving. Numerical analyses that allow us to predict soil behaviour and
the evolution of works are nowadays quite precise, reducing uncertainties in the
excavation front and in the area of influence. To do that, it is necessary to provide
models with consistent information, a task that can be carried out by means of
backanalysis: from field measurements during tunnel construction it is possible to
identify model parameters that better match computations and measurements. A key
aspect arises: where should we deploy geotechnical instrumentation to obtain much
information and the best values of the parameters.
The goal of this work is to provide a geotechnical monitoring optimization from
sensitive maps of the different movements with respect to the parameters that are of
interest in tunnels, as the earth pressure coefficient at rest, angle of internal friction
(ϕ), Cohesion (с), Elastic Modulus, etc. obtaining the best area in the
ground to measure those parameters, in the geometry that we have previously created.
Sensitivity of water pressure measurements with respect those parameters has been
studied as well. Finite Element code PLAXIS has been used in this work, including the
“Hardening Soil Model· as constitutive law. Finally, sensitivity maps of measurements
with respect to the parameters have been generated by using SURFER software. In this
manner a map including the optimum zone for measuring is obtained, so a particular
parameter could be better identified.
From the sensitivity maps it is possible to plan a better instrumentation in a
construction, measuring each variable in the zone where more information about the
parameters of the model is provided.
TitulacióGRAU EN ENGINYERIA GEOLÒGICA (Pla 2010)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
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TFG_MarcDeLuisRuiz.pdf | 29,15Mb | Visualitza/Obre |