Túnel 4.0 es un proyecto desarrollado por CAVOSA, GRUPO DETECTOR, LED5V y la Universidad Carlos III. Civilnova Solutions presta sus servicios en este proyecto para el desarrollo de un sistema asistido para el cálculo del RMR.

INTRODUCCIÓN

Las clasificaciones geomecánicas son las herramientas de uso cotidiano en el reconocimiento de los macizos rocosos donde se pretende o se está ejecutando una obra de ingeniería especialmente en túneles, galerías o minería de interior y obras subterráneas en general.

Este tipo de clasificaciones son empíricas, sin una base científica, y tienen el peligro de simplificar un problema complejo y permiten caer en el falso convencimiento de poder ser aplicadas por técnicos con la adecuada formación para resolver un proceso complejo.

Sin embargo, la profusión de su empleo en este tipo de obras permite establecer un idioma técnico común fácil de entender y cuantificar.

Sin duda dos las más conocidas y utilizadas son:

• Q de Barton (Barton et al. 1974, basada en el método Noruego de Túneles) se emplea con mayor profusión en países nórdicos, probablemente condicionada por su geología dominante (rocas ígneas masivas).
• RMR (“Rock Mass Rating” Bieniaswski 1989), más empleada en los países anglosajones y por tanto más extensamente utilizada.

DESCRIPCIÓN

La importancia de una clasificación de la calidad del macizo rocoso en obras subterráneas es fundamental.

La clasificación geomecánica RMR permite obtener un dato numérico a partir del análisis de la resistencia de la roca intacta atravesada, grado de fracturación, estado de las juntas y presencia de agua que nos permite obtener un valor numérico que, si bien el valor mínimo teórico sería 9 y el máximo 100, realmente los macizos rocosos por debajo 10 puntos corresponderían a terrenos no asimilables a macizos rocoso y por otro lado los valores superiores a 90 requieren una roca con resistencia superiores a 100MPa poco comunes.

La obtención de un valor preciso de una manera precisa, objetiva (dentro de la subjetividad que tiene las observaciones e interpretaciones geotécnicas) y rápida posible, es sin duda una aspiración de todo equipo de seguimiento y producción en una obra subterránea donde el ajuste de los ciclos de producción son siempre un objetivo primordial.

APLICACIÓN RMR

La consecución de un valor RMR como clasificación más empleada para los macizos rocosos en las obras civiles de nuestro entorno y de la mayor parte del mundo ingenieril que se base en las escuelas anglosajonas, tiene especial relevancia en las obras subterráneas donde los ciclos productivos se ajustan al minuto y el tiempo es una variable que afecta muy mucho al presupuesto de ejecución material.

El objetivo de la aplicación es la consecución de un valor RMR de una manera rápida y lo más objetiva posible. Basada en las observaciones de un especialista sobre un frente de excavación y de manera que la herramienta reduzca lo máximo posible la incertidumbre a la hora de seccionar los valores de los diferentes parámetros que conforman el valor RMR.

En la siguiente ficha se muestra un ejemplo de levantamiento de frente (observación del frente de excavación) empleada actualmente en las obras de ADIF, entidad que promueve el mayor volumen de túneles y galerías en el panorama ingenieril de nuestro país.

Es un ejemplo de ficha que actualmente se está empleando, pero no difiere en cualquier ficha similar utilizada en cualquier lugar del mundo.

El valor empleado para el cálculo de sostenimiento en obras subterráneas es el RMRc (corregido) según la dirección de excavación del túnel. Se trata de una corrección que minora el valor del RMRb (básico) que es característico de cada macizo rocoso, y que tiene en cuenta el efecto de la orientación del eje de un túnel respecto a la familia más importante de discontinuidades del terreno.

De esta manera, para la determinación del RMRb se suman los valores de los siguientes 5 parámetros (uno de ellos con 5 apartados) observados en el frente.

Para la determinación de los valores de los diferentes parámetros nos apoyaremos en los valores de proyectos incluidos en la base de datos de la aplicación, así como en el análisis de imagen del esquema de juntas realizado en el croquis del frente obtenido a partir de la foto del frente.

• R.C.S. (1 a 15) Resistencia a la compresión simple de la matriz rocosa, determina en proyecto mediante ensayos de laboratorio. Este parámetro únicamente depende del litotipo por lo que la identificación de este asigna directamente un valor para el cálculo. De esta forma si en la casilla litología seleccionamos Lutitas y Limolitas se le asignará un valor de RCS=2, correspondiente a un valor medio de 15 MPa en los ensayos de laboratorio.
• R.Q.D. (3 a 20) Grado de fracturación del macizo rocoso. Valor determinado mediante estimación visual. Esta estimación se apoyará en el análisis de imagen del esquema de juntas dibujadas a partir de la fotografía del frente. Un análisis de esta imagen podría resolver un valor promedio de RMR por zona y dar como resultado un valor medio, asignando un valor al parámetro.
• ESPACIADO DE LAS JUNTAS. (5 a 20) valor determinado por el análisis de imagen del esquema de juntas, la aplicación determinará la interdistancia media en m de las diferentes familias de juntas asignado en la casilla correspondiente a este parámetro el valor pésimo lo que dará lugar a obtención del valor de RMR que determina una solución de sostenimiento lo más segura posible.
• ESTADO DE LAS JUNTAS, tiene en cuenta los siguientes parámetros:
  • Continuidad o persistencia de las juntas (0 a 6), se obtiene del análisis de imagen del esquema de juntas determinando el valor medio de la longitud en m de cada familia, asignado el valor pésimo de las distintas familias. 
  • Abertura de las caras de las juntas (0 a 6), se realiza mediante una estimación visual la base de datos de la aplicación para cada litotipo del proyecto. Recogerá el valor medio (mm) asignada cada familia para ayudar a la estimación visual. 
  • Rugosidad de las juntas (0 a 6), medida por el Joint Roughness Coefficient (JRC) obtenida por estimación visual y apoyada por los valores para las diferentes familias que estén almacenados en la base de datos de la aplicación para cada litotipo del proyecto. 
  • Alteración de la junta (0 a 6), estimación visual, se puede hacer un ajuste de los colores obtenidos en la imagen captada en el frente (fotografía) hay que tener en cuenta el efecto de la variable iluminación.
  • Relleno de las discontinuidades (0 a 6) estimación visual ya que se trata de un parámetro medido en mm y se requeriría una imagen de muy alta resolución. Se puede apoyar por los valores para las diferentes familias que estén almacenados en la base de datos de la aplicación para cada litotipo del proyecto.

• PRESENCIA DEL AGUA EN LAS JUNTAS, (1 a 15) determinado mediante estimación visual podemos apoyarnos en análisis de la imagen obtenida en el frente para el caso de las humedades (no flujo) y podemos apoyarnos en una imagen térmica para cuantificar mejor la entrada de agua a través de las juntas. Para la determinación del valor RMRc (corregido) tan solo queda analizar el ángulo que forma la junta predominante (lo seleccionaremos en el menú desplegable de la aplicación) respecto a la dirección de avance de la excavación, introducida en la casilla correspondiente.
• ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES. (0 a -12) una vez introducidos los valores de dirección de buzamiento de las diferentes familias de juntas se determinará cuál es la predominante, lo que por análisis del ángulo con la dirección de excavación arrojará el valor de corrección.

SOFTWARE

La aplicación permitiría la obtención desde el mismo frente de un valor RMR, con asistente para permitir la identificación en la fotografía de las diferentes familias de juntas, de tal forma que longitudes, ángulos y distancias se interpretarían así de forma gráfica.

Si el dispositivo estuviera dotado de cámara térmica, también permitiría la detección de presencia del agua en las juntas.

Cada valor RMR obtenido sería almacenado en la Nube, de tal forma que, a través de un portal, se pueda acceder a todos estos datos desde cualquier parte del mundo de forma inmediata a través de un navegador estándar.