El dimensionamiento adecuado de los tramos de apuntalamiento de un túnel depende de la adecuación de los parámetros utilizados inicialmente para realizar el cálculo. Una práctica muy común en ingeniería subterránea es realizar una estimación del puntal mediante el uso de clasificaciones geomecánicas.
Hoy en día, las clasificaciones más utilizadas son el Índice de Calidad RMR de Bieniawski y el de Barton et al. Índice de Calidad Q.
El trabajo de investigación realizado tiene como objetivo proporcionar una correlación entre ambos índices de calidad, con la intención de proporcionar una herramienta que ayude tanto en la fase de diseño como en el control diario de la ejecución de la obra. Las fórmulas se obtuvieron a partir de la observación in situ de masas rocosas de baja y muy baja calidad, por lo que el rango de aplicación se extiende a ese tipo de suelos.
Resultados y comparación con otros autores.
Muchos otros autores han publicado su propia correlación para los índices RMR y Q, con resultados variados. El siguiente gráfico mostrará visualmente que los resultados obtenidos son muy similares a otros estudios.
Resultados y comparación con otros autores.
Muchos otros autores han publicado su propia correlación para los índices RMR y Q, con resultados variados. El siguiente gráfico mostrará visualmente que los resultados obtenidos son muy similares a otros estudios.
Figura 1. Comparación entre autores
La correlación logarítmica obtenida:
RMR=6.63•LnQ + 35,53 R=0.70
A continuación se muestra una tabla con los coeficientes de correlación y coeficientes de determinación obtenidos por diversos autores, en comparación con los obtenidos en esta investigación.
Teniendo en cuenta la dificultad para calcular los Índices de Calidad RMR y Q cuando se trata de materiales de baja calidad, los valores de los parámetros R obtenidos en la investigación son muy superiores a lo que inicialmente cabría esperar en la mayoría de las aproximaciones.
Figura 2. Comparación entre correlación y coeficiente de determinación obtenida por varios autores
Conclusiones y recomendaciones
Hoy en día, las clasificaciones geomecánicas son una herramienta básica para estimar el apuntalamiento requerido en un proyecto subterráneo. Una formulación matemática útil que establezca una relación entre las metodologías más utilizadas proporciona una herramienta significativa para los profesionales involucrados.
Las referencias dadas por instrumentos como estaciones de convergencia o celdas de presión se complementan con las recomendaciones de apuntalamiento proporcionadas por las clasificaciones geomecánicas.
En futuras situaciones de toma de decisiones, se dispondrá de otra opción a la hora de elegir el apuntalamiento adecuado. La nueva elección se deriva de la incorporación del Índice de Calidad Q en las metodologías para complementar la información proporcionada por el Índice RMR, la instrumentación y la prospección mecánica in situ junto con la experiencia.
De esta manera, se puede estimar el apuntalamiento requerido utilizando el Índice de Calidad RMR, luego se puede obtener el Índice de Calidad Q correspondiente y finalmente se puede reconsiderar el apuntalamiento requerido utilizando Barton. Teniendo en cuenta las propuestas de las dos clasificaciones geomecánicas, se puede tomar una decisión más refinada sin el gasto de más recursos o tiempo, evitando incrementos en el nivel de responsabilidad.
La cercanía de la correlación es en muchos casos mejor que utilizando otras expresiones públicamente reconocidas, con un valor de R=0,70 frente a la media de las correlaciones utilizadas para la comparación, que tiene un valor de R=0,68.
El valor añadido que aporta la correlación reside en el origen de los datos de partida. Como se ha comentado anteriormente, el túnel analizado se está excavando en suelos de baja calidad, por lo que la correlación se ha calculado con pares de datos en la parte baja de las escalas RMR y Q Quality Index (RMR<50 y Q<2).
En este caso, lejos de ser un problema, esto supone una ventaja. Esa parte de la escala es la más difícil de incorporar a una expresión matemática al no estar especialmente considerada en las correlaciones presentadas por otros autores.
La correlación obtenida arroja luz sobre esta situación, aportando especial relevancia a los resultados obtenidos y abriendo una ventana para futuros desarrollos.
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