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SCG-VI Congreso Suramericano de Mecánica de Rocas, ISBN 958-33-9677-X

Algunos hitos y tendencias de la investigación mundial en mecánica de rocas Some landmarks and tendencies of the world-wide research on rock mechanics Álvaro Orlando Pedroza Rojas (1) (1) Ingeniero Civil UFPS-Colombia, MSc Ingeniería Civil-Geotecnia, SDSMT-USA, Estudiante de Doctorado en Ingeniería Civil-Geotecnia, UNAL-Colombia. Docente de la UFPS.

Resumen Como su título lo indica, el Artículo propuesto muestra algunos hitos y tendencias mundiales en materia de investigación en Mecánica de Rocas. El trabajo corresponde a una breve síntesis del documento de revisión bibliográfica “Enfoques mundiales de la investigación en Ingeniería de Rocas”, aún en proceso de elaboración por parte del autor. La necesidad de un conocimiento pleno de los materiales pétreos como base de fundación y/o material de construcción que exige la concepción y desarrollo de proyectos de infraestructura de gran calado, soportan, en buena medida, la investigación en curso. Conclusiones obtenidas en distintos eventos mundiales sobre mecánica de rocas, modernos desarrollos investigativos en campo y en laboratorio, planteamientos y concepciones de algunos notables estudiosos de la temática y, rasgos generales sobre el estado colombiano de la investigación en comportamiento de rocas son, entre otros aspectos, expuestos en el documento.

Abstract As its title indicates it, the proposed Article shows to some landmarks and world-wide tendencies in the matter of research in Rock Mechanics. The paper corresponds to a brief synthesis of the document of bibliographical revision “World-wide Approaches of the research on Rock Engineering”, still in process of elaboration on the part of the author. The need of a total knowledge of the stony materials as foundation base and/or construction equipment that demands the conception and development of infrastructure projects of great openwork, support in good measurement, the investigation in progress Conclusions obtained in different world-wide events on rock mechanics, modern research developments in field and laboratory, expositions and conceptions of some studious notables of the thematic one and, general characteristics on the Colombian state of the research in rock behavior are, among other aspects, exposed in the document.

1INTRODUCCIÓN

solución de problemas relativos a vías de interconexión entre áreas geográficamente distanciadas, explotación racional de recursos pétreos, proyección, diseño y construcción de megaproyectos de ingeniería subterránea, entre otras grandes obras requeridas para los tiempos modernos.

Los desarrollos tecnológicos y los avances científicos regulan los conceptos de modernidad y apertura de la sociedad actual. En esta nueva dinámica de “mundo sin fronteras”, las distintas disciplinas de la Ingeniería, en especial aquéllas cuyo campo de acción gira en torno a las ciencias de la tierra y al trabajo en y con la naturaleza, juegan un papel preponderante en el estudio y

La proyección de grandes obras de infraestructura vial, hidráulica, minera y urbana conlleva con 463

esfuerzos al estudio de los geomateriales pétreos, las barreras que impone aún el idioma restringiendo la celeridad con la cual debe darse en los tiempos modernos la dinámica de transferencia de conocimientos, las dificultades de acceso a la información científica divulgada, por razones de los costos que hoy por hoy tiene el conocimiento, la velocidad a la cual se incrementa el volumen cada vez más grande de publicaciones científicas y, en el medio latino, la poca divulgación de investigaciones de importancia adelantadas por algunos centros de educación universitaria, entre otros factores, se asoman como limitantes a la tentativa de tener, en el contexto mundial, un estado del arte del conocimiento cercano a la realidad en materia de Mecánica de Rocas.

frecuencia la odisea de cruzar barreras naturales (depresiones topográficas, sistemas de cordillera, estrechos marítimos, cañones y desiertos) que durante milenios, ha sido un reto permanente al ingenio y a la osadía humana. Esta simple premisa revela la necesidad de abordar procesos investigativos en distintos campos de las ciencias de la tierra; propósito éste que conlleva, a su vez, la necesidad de revisar el estado del arte de la Ingeniería Geotécnica, en sus distintos campos de aplicación, de ahondar, fortalecer o revisar los actuales conceptos de mecánica de materiales térreos, en especial lo relativo a suelos colapsables y a rocas blandas, a estudiar el comportamiento de los materiales pétreos frente a solicitaciones de carga dinámica, a mejorar las metodologías de diseño y, a ajustar los procesos y técnicas de excavación y laboreo de tierras, entre otros aspectos de la ingeniería geotécnica.

No obstante, se han encontrado valiosos documentos de distinguidos científicos y ponencias de relevancia mundial de destacados académicos, coincidentes en señalar las tendencias y perspectivas futuras, que en materia de investigación, debe orientar el desarrollo científico y tecnológico de la Mecánica de Rocas.

El presente documento señala las orientaciones que han sido encontradas en la literatura científica como tendencias mundiales en materia de ingeniería de rocas, desde la perspectiva de la investigación. Lo aquí consignado corresponde a los principales hallazgos, mayormente descritos en trabajos de pesquisa bibliográfica, abajo relacionados, adelantados por el autor, en el marco del ejercicio de revisión de antecedentes y de auscultación del estado del arte del conocimiento en la temática de su tesis doctoral “Influencia de las características geotécnicas de los macizos rocosos en la propagación y atenuación de ondas sísmicas”.

La fuente principal de la investigación en el área de la Ingeniería de rocas en Colombia la conforman un limitado número de entidades del Estado, tales como Ingeominas, Invías, Ecopetrol (investigación en áreas específicas), algunas empresas privadas cuyo ejercicio profesional gira en torno a la geotecnia (en este caso, se trata de una investigación aplicada, puntual, no sistémica y, por el carácter privado, de uso restrictivo) y, las Universidades que ofrecen programas académicos de formación cuyo quehacer profesional se relaciona con las Ciencias de la Tierras (corresponde a investigación descriptiva, experimental, restringida en sus alcances por razones de recursos económicos e infortunadamente poco divulgada).

Primer avance: “LA MECÁNICA DE ROCAS. Su importancia en los megaproyectos de Ingeniería Subterránea”1 Segundo avance: “HITOS Y TENDENCIAS DE LA INVESTIGACIÓN MUNDIAL EN MECÁNICA DE ROCAS”1

Desde la perspectiva geológica, el trabajo continuo de Ingeominas y de los Programas de Geología e Ingeniería que se ofertan en las distintas Universidades del país, se refleja en el conocimiento generado y divulgado (boletines, mapas, atlas, planos) sobre los materiales térreos y la estructura geomorfológica que constituyen la geografía colombiana.

Tercer avance: “Aplicaciones geotécnicas de la Sismología”1 1.1Factores nacionales

limitantes

y

enfoques

A pesar de lo reciente que resulta el advenimiento de la Mecánica de Rocas como disciplina científica, son variados como importantes los aportes y desarrollos que en los diferentes campos de acción de esta área del conocimiento, han brindado connotados investigadores y académicos.

Sin embargo, el énfasis hacia el desarrollo de la geología económica, se ve reflejado en la preponderancia del estudio de las propiedades químico – mineralógicas de los materiales considerados potencialmente explotables (carbón, mármol, caliza, rocas fosfórica, yeso, arcilla, sal, entre otros), sobre las características físico mecánicas.

Posiblemente, la variedad de campos cognoscitivos que encierra la Ingeniería de Rocas, la creciente cantidad de espacios y centros de investigación en geotecnia que orientan sus 464

Pero por otra parte, siendo la Geotecnia una rama de la Ingeniería dedicada al estudio de los materiales térreos, suelos y rocas, pareciera que en el país, el énfasis dado desde la academia ha sido orientado preferiblemente hacia la Mecánica de los Suelos y está enfocada a la formación de Ingenieros Civiles. Por su parte, la Mecánica de Rocas ha sido, igualmente feudo, de la Ingeniería de Minas. Dos tendencias equivocadas, habida cuenta que los dos materiales, suelos y rocas, competen por igual al estudio de la Geotecnia y al ejercicio de las dos profesiones. Sin embargo, esta práctica desdibujada de ver la Geotecnia, explica de alguna manera el porqué en Colombia se tiene un mayor conocimiento del comportamiento mecánico del material rocoso en regiones donde se ofrece el programa de Ingeniería de Minas (Antioquia, Boyacá, Norte de Santander) y un mayor conocimiento del comportamiento de los suelos, desde la óptica civil, en regiones donde se ofrece el programa de Ingeniería Civil.

De hecho, al igual que todas las ciencias, la geotecnia y en ella, la Mecánica de Rocas, ha ido, de una parte, reemplazando gradualmente las reglas intuitivas, por el desarrollo de procedimientos y métodos científicos y, por otra parte, adoptando y adaptando aportes importantes de otras disciplinas (Por ello, el nivel de desarrollo que hoy tiene la Ingeniería de Rocas es la suma de los aportes de geólogos, físicos, matemáticos ingenieros, entre otros tantos profesionales que han ido construyendo y fortaleciendo con sus investigaciones, sin saberlo, esta nueva ciencia.). Dos hitos históricos señalan el origen de la Mecánica de Rocas como ciencia: la primera publicación que compendia conceptos específicos de esta área del conocimiento “La mécanique des roches appliquée aux travaux publics” escrito por Talobre (1957) y el desarrollo del Primer Congreso Internacional de Mecánica de Rocas, realizado en 1966 en Lisboa.

En Colombia, el Instituto Colombiano del Petróleo, ICP, ha generado igualmente, con el acompañamiento de centros de investigación de la Universidad de Texas, valiosa información sobre Caracterización de yacimientos naturalmente fracturados (YNF) a partir de la calibración de herramientas en campos colombianos.

2 VISIÓN DE TRES NOTABLES CIENTÍFICOS SOBRE EL DESARROLLO Y PERSPECTIVA DE LA MECÁNICA DE ROCAS El Doctor Evert Hoek6, registra como primer capítulo de su libro “Practical Rock Engineering” (Edición 2000), el tema “Development of Rock Engineering”, el cual muestra una interesante semblanza de lo que ha sido la Mecánica de Rocas. Sin embargo, él mismo, al desarrollar la precitada unidad de su texto, señala:

A nivel Nacional, importantes desarrollos se observan en el campo de la geofísica aplicada al conocimiento de la complejidad tectónica del país y a la aplicación de métodos no destructivos como parte de los estudios en zonas específicas (relacionadas especialmente con proyectos hidroeléctricos y petrolíferos), tendientes a determinar las propiedades dinámicas de los materiales; sin embargo, es restrictivo el acceso a la información resultante de tales investigaciones, las cuales son de propiedad de las Empresas ejecutoras o de las Entidades que cubrieron los costos de su ejecución.

“I shoud point out that significant work on rock mechanics was being carried out in countries such as Russia, Japan and China during the 25 years covered by this review but, due to language differences, this work was almost unknown in the English language and European rock mechanics centres and almost none of it was incorporated into literature produces by these centres”.

1.2 Aportes de algunos hombres de ciencia precursores y contribuyentes modernos de la geotecnia

Por su parte, Ricardo Z. Bieniawski von Preinl7, Emeritus Professor of Mineral Engineering, Pennsylvania State University y Presidente of the Bieniawski Design Enterprises, Prescott, Arizona, USA., al recibir su Título Doctor Honoris Causa por la Universidad Politécnica de Madrid, en el año 2002, pronunció la conferencia “Construyendo puentes para el siglo XXI entre la Ingeniería, la Geología y la Sociedad”, en la cual, hace un registro histórico de su sistema de clasificación de rocas (RMR), destaca la importancia de la investigación y la formación académica en esta área y señala, las tendencias que a su juicio, considera deben orientar el futuro de esta área del conocimiento en el siglo actual (XXI). De su discurso se transcribe:

Por la complementariedad existente entre la Mecánica de Suelos y la Mecánica de Rocas (componentes vitales de la Geotecnia), y en virtud al estrecho umbral que diferencia una de otra, de estas áreas, algunos eventos históricos y aportes de notables científicos y profesionales de distintas disciplinas, son comunes, tal y como se observa en las Tablas 1 y 2, habida cuenta que en la práctica es difícil diferenciar donde termina el desarrollo de una y donde comienza la otra.

465

infraestructura es referirse a la Ingeniería subterránea y por ende, de alguna manera es hablar del desarrollo de la Mecánica de Rocas.

“Los desafíos y oportunidades en este nuevo siglo serán ampliamente diferentes de los del pasado siglo XX. Los cambios que ya se están produciendo incluyen: énfasis al pasar de las acciones de defensa nacional a la competición internacional; una tecnología inteligente de ordenadores que exigen del usuario ser más creativo y trabajar con más inteligencia; cambios constantes en el ambiente de trabajo que obligan al trabajo en equipo; numerosos grupos sociales que exigen como principios básicos de diseño los relacionados con el medio ambiente, la salud y la seguridad.

En sus palabras, el autor señala que: “Desde la noche de los tiempos, el hombre ha encontrado la necesidad de utilizar los espacios subterráneos naturales como hábitat de vida. Las pequeñas sociedades rurales que se fueron formando, principalmente en Egipto y en Mesopotamia (3000 años a. C.) fueron necesitando para su desarrollo, fundamentalmente agrícola, realizar trabajos de canalización del agua para llevarla a las zonas cultivadas y, a la vez, para desecar grandes extensiones de suelos pantanosos. En la ejecución de estas obras, el hombre se enfrentó con la necesidad de excavar tanto materiales rocosos duros, como materiales arcillosos blandos”8.

Todo esto exigirá ingenieros con alta capacitación intelectual; además de la educación tradicional enfocada hacia la ciencia. El énfasis se deberá poner sobre la integración de funciones, trabajo en equipo, tareas multidisciplinares y reciclaje durante la vida profesional.

Este autor destaca que en su evolución, la humanidad ha ido generando y aplicando, conforme avanza su capacidad tecnológica y de conocimiento, diferentes métodos y herramientas, para mejorar los procesos de laboreo minero y de trabajo en rocas y suelos.

Las actuales especializaciones de las Ingenierías y las barreras que, artificialmente, crean los departamentos en las Universidades se convertirán en obsoletas y, la Ingeniería de Rocas – nunca, incluso hoy en día, debe haber especializaciones muy acusadas – deberá estar encajada en una matriz de tareas objetivas complejas”.

La Tabla 3, destaca los desarrollos e inventos tecnológicos que a juicio de Cornejo8, marcaron un hito en la historia de las excavaciones en materiales pétreos.

“Vivimos en lo que se ha venido en denominar “era de la socioingeniería”, que obliga a combinar con destreza elementos tradicionales en la educación de la ingeniería con otros que exigirán un próspero desarrollo durante el siglo XXI, variando desde la comunicación oral y escrita hasta la ciencia política, y desde la economía hasta las relaciones internacionales.

A finales de los años 80 se produjo, en los países industrializados, un acelerado desarrollo urbano matizado por la ejecución de proyectos de movilización de carga y de pasajeros, dando paso a la construcción de las redes de Metro en las ciudades de más de un millón de habitantes. En la década de los 90, se imponen los criterios de seguridad, estabilidad y economía de los proyectos, lo cual justifica la extensión del uso de los escudos presurizados en excavaciones asociadas al desarrollo de distinto tipo de obras civiles urbanas (estaciones, colectores, redes cables, galerías de servicio, etc.).

Preveo las siguientes claves para los ingenieros del futuro: énfasis en los fundamentos de la ingeniería, desarrollo de la capacidad de trabajo en equipo, entendimiento de los procesos políticos (“ para cada acción de ingeniería, existe una reacción social“), cultivo de la capacidad de comunicación, énfasis en los sistemas de ingeniería, y la exigencia de una larga vida de aprendizaje”.

La Tabla 4 registra algunos de los eventos principales en la evolución moderna, citados por Cornejo8, de los escudos presurizados durante la última década, los cuales constituyen avances tecnológicos que contribuyeron al desarrollo de la Mecánica de Rocas. La Tabla 5 presenta una muestra de los avances científicos de última generación que, en definitiva, jalonan y modernizan la aplicación de la Ingeniería de rocas.

Laureano Cornejo Álvarez, director de la Empresa Geoconsulta (España), en su artículo “La excavación mecánica de túneles en terrenos blandos”, divulgado en la dirección electrónica http://www.geoconsult.es/fotos/publicaciones/Exc avacionTerrenosBlandos.pdf, hace una importante aproximación al estado del arte del conocimiento en materia de túneles. Hablar de esta obra de Tabla1. Desarrollo científico de la Mecánica de Suelos 2, 3,4 466

Científico / Investigador Dinastía Chou Siglo XVII Siglo XVIII

DESARROLLO CIENTÍFICO DE LA GEOTECNIA MECÁNICA DE SUELOS APORTE 1000 AC

Recomendaciones para construir los caminos y puentes Primeras contribuciones literarias sobre ingeniería de suelos. Comienzo de la Ingeniería Civil. La ciencia se toma como fundamento del diseño estructural.

Vauban

1687

Da reglas y fórmulas empíricas para construcción de muros de contención

Bullet Couplet Carlos A. de Coulomb* Juan V. Poncelet

1691 1726 1736-1806

Rondelet Guillermo Rankine Navier

1802 1820-1872

Presenta la primera teoría sobre empuje de tierras. Contribuciones al entendimiento de la teoría sobre empuje de tierras. Experiencias en el análisis de presiones de tierras. Contribuciones en teoría de fricción. Relaciona la resistencia al corte con la cohesión y fricción del suelo Método gráfico para la determinación directa de la superficie de falla y las presiones de tierra activa y pasiva. Experiencias en el análisis de presiones de tierras Experiencias en el análisis de presiones de tierras.

1839

Esfuerzos en suelos y rocas

Alexander Collin

1846

Thomas Telford Karl Culmann

1757-1834 1821-1881

O. Mohr

1835-1918

José V. Boussinesq G. G. Stokes.

1842-1929

H. Darcy Karl Terzaghi.* Bauman

1856 1883 -1963 1873

Publicación: "Recherches Expérimentales sur les Glissements Spontanés des Terrains Argileux". Investigaciones y diseño de pavimentos. Solución gráfica a la teoría Coulomb - Poncelet, que permite la resolución de problemas complejos de presiones de tierras. Método gráfico para representar esfuerzos normales y tangenciales actuantes en planos inclinados, cuando el material se somete a esfuerzos biaxiales, de útil aplicación en el campo de los suelos. Ecuaciones para establecer los valores de las componentes verticales de esfuerzos generados por la aplicación de cargas. Ley que rige el descenso de una esfera en un líquido, fundamento del ensayo granulométrico por sedimentación. Ley básica para el estudio del flujo del agua en los suelos y rocas. Padre de la Mecánica de suelos. Afirma que el área de la zapata depende de la carga de la columna y recomienda valores de carga en arcillas. Estableció una serie de ensayos para determinar el comportamiento plástico de los suelos cohesivos, en cuyos resultados están basados todos los sistema de clasificación de suelos, ideados Mide propiedades de arenas y cascajo para filtros. Método para analizar y diseñar taludes ("Método Sueco"). Desarrolla métodos de muestreo y ensayos para conocer la resistencia al corte de los suelos y otras propiedades. Notables contribuciones en equipos y sistemas al estudio de la plasticidad, consolidación y clasificación de los suelos. Estudia la granulometría para mezclas en vía. Experimenta modelos de muros de contención en Alemania. Investiga las cargas en tuberías enterradas. Investigaciones en torno a la resistencia al corte de los suelos y de modo especial sobre la sensibilidad de las arcillas. Contribución sobre presiones efectivas, capacidad de carga y estabilidad de taludes.

1788-1867

A. Atterberg

Hazen W. Wolmar Fellenius

1890 1876 -1957

Arturo Casagrande Strahan Müler Warston Laurits Bjerrum.

1902 -1981

A. W. Skempton.

1906 1906 1908 1918 -1973 1914 -

467

Tabla 2. Desarrollo científico de la Mecánica de Rocas 2, 3, 4 DESARROLLO CIENTÍFICO DE LA MECÁNICA DE ROCAS Científico Año Aporte Coulomb 1773 Incluye resultados de de ensayos sobre rocas de Bordeaux en un artículo leído ante la Academia Francesa en Paris (Coulomb (1776), Herman (1972)). Metropolitan 1883 Instalación del primer ferrocarril subterráneo o metro, en Railway Londres. Fernando de 1881 - 1884 Primer intento por construir un canal artificial que uniese los océanos Atlántico y Lesseps Pacífico. El canal de Panamá Asumieron la continuidad de la construcción del Canal de Panamá, en el cual se excavaron 315 millones de metros cúbicos de material, en los 82.5 Km. de longitud del canal, de los cuales 129 millones correspondieron al corte de Gaillard. El proyecto se caracterizó por grandes deslizamientos en las formaciones denominadas Cuerpo de "culebra" y "cucaracha", estando constituida esta última por arenisca arcillosa Ingenieros de 1908-1914 estructuralmente débil. Fueron registrados 60 deslizamientos en los cortes a lo largo Estados Unidos del canal de Panamá. Aun cuando tales procesos de remoción de tierra no fueron analizados en términos de Mecánica de Rocas, recientes estudios del Cuerpo de Ingenieros (Lutton et al (1979) muestran que tales procesos fueron predominantemente controlados por las discontinuidades estructurales y que los conceptos modernos de mecánica de rocas son plenamente aplicables a tales fallas. Karl Terzaghi*

1936

Primera Conferencia Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones. Discusión sobre los deslizamientos del Canal de Panamá Josef Stini 1920 Primero en enfatizar en la importancia de las discontinuidades sobre el comportamiento mecánico de las masas de rocosas. Inició la enseñanza de la geología en la Universidad Tecnológica de Viena. Divulgó 333 publicaciones: artículos y libros. Fundador del Journal “Geologie und Bauwesen. (Müller, 1979). Von Karman 1911 Criterio de falla en macas rocosas King 1912 Criterio de falla en macas rocosas Griffith 1921 Propuso su teoría sobre falla de materiales frágiles. Griggs 1936 Criterio de falla en macas rocosas Bucky 1931 Utilizando una centrífuga estudió la falla de modelos de minas bajo carga de gravedad simulada. Ide 1936 Criterio de falla en macas rocosas Notas al margen: Los precedentes ingenieros y científicos, con distintas disciplinas y oficios, se les cita por sus contribuciones a la comprensión del comportamiento de la Mecánica de Rocas; ninguno de ellos se auto calificó como Ingeniero de Mecánica de Rocas, porque tal título académico no existía para la época, pero todos ellos hicieron significativos aportes al establecimiento de las actuales bases fundamentales de esta área del conocimiento. Talobre 1957 Autor del primer libro de Mecánica de Rocas: La mécanique des roches appliquée aux travaux publics Jaeger 1972 Reporta los eventos más catastróficos asociados a fallamiento de rocas, ocurridos durante la primera mitad de la década de los 60: Presa en arco, de concreto, Malpasset-Francia (Falla de la cimentación – Diciembre de 1959); Oleaje en la Presa Vajont produjo deslizamiento que enterró la población italiana de Longarone (Octubre, 1963). Salamon and 1967 Reportan el colapso de la mina de carbón Coalbrook en Sur África, 1960. Evento que Munro motivó la investigación y diseño de sistemas de pilares en minería del carbón 1966 Desarrollo del Primer Congreso Internacional de Mecánica de Rocas, Lisboa.

Hungría y Rusia, de 1915 a 1911. Fue profesor del Robert College de Constantinopla, de 1915 a 1925. Enseñó ingeniería de fundaciones en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, entre 1925 a 1929, dedicándose simultáneamente a la práctica consultiva en Norte y Centro América. Catedrático en Viena, de 1929 a 1938, comenzó

*Karl Terzaghi, Ingeniero Mecánico de profesión, es considerado el padre indiscutible de la Mecánica de Suelos, sin que esto signifique que no haya incursionado en la Mecánica de Rocas; nació en Praga, Checoslovaquia, y murió en los Estados Unidos de Norteamérica, a los ochenta (80) años de edad. Trabajó en Austria, 468

a laborar a partir de este último año con la Universidad de Harvard.

La Industria de la Construcción de Obras Subterráneas y la Ingeniería necesaria para la realización de estas obras, conocerá una gran auge en todo el Mundo a lo largo del siglo XXI, en el que se harán realidad proyectos muy importantes como: El Enlace fijo EspañaMarruecos con la construcción del túnel de Gibraltar y el Paso Central de los Pirineos con la construcción del Túnel ferroviario de Vignemale, entre otros”.

Su obra "Erdbaumechanik", publicada en 1925, en Viena y en idioma alemán, marcó el nacimiento de una nueva disciplina5. Destaca Cornejo que paralelamente a los descubrimientos citados en la Tabla 3, “…..se produjo, durante el siglo XIX, en los Estados Unidos y en Europa, la Revolución Industrial, ya iniciada en el siglo XVIII en Inglaterra, que es a su vez una revolución tecnológica y científica”.Se colige de lo expuesto por Cornejo que en el presente siglo (XXI), se desarrollará una demanda creciente de escudos presurizados para dar respuesta a los requerimientos que demanda el auge de la ingeniería subterránea, en los núcleos urbanos y en los proyectos de montaña.

3. PRINCIPALES APORTES EN CLASIFICACIÓN DE MACIZOS ROCOSOS La necesidad de optimizar procedimientos de diseño concebidos sobre la base de trabajar, en lo posible, con las condiciones más reales y representativas del macizo rocoso, ha llevado a distintos autores a señalar que un buen sistema de clasificación de macizos rocosos debe: (i) Ser simple, entendible y fácil de recordar; (ii) Utilizar terminología clara y universalmente aceptada; (iii) Incluir las propiedades más significativas del macizo rocoso; (iv) Estar basado en parámetros medibles, de fácil determinación mediante pruebas rápidas “in situ”; (v) Utilizar un sistema de ponderación calificada que integre la importancia relativa del parámetro de análisis; (vi)Proveer datos para el diseño ingenieril.

Esta situación sugiere una dinámica permanente de estudio, investigación y desarrollo tecnológico de la Mecánica de Rocas, y paralela a ella de las diferentes áreas de la Ingeniería. Los avances científicos en la línea de la electrónica y de los nuevos materiales seguramente orientará el desarrollo tecnológico en materia de nueva maquinaria, con mayor versatilidad, eficacia, rendimiento y seguridad, para ser utilizada en los diferentes trabajos que impone la ingeniería de Rocas. El mismo autor, Laureano Cornejo9, Presidente de Geoconsult Ingenieros Consultores, S.A., (Empresa Española dedicada a la minería), en su Conferencia de clausura del XII Curso de Geotecnia Aplicada, impartido por Departamento de Ingeniería Mecánica y Minera de la Universidad de Jaén en marzo de 2005.,cita algunos hechos históricos de importancia relacionados con la geotecnia, pero preferentemente destaca a futuro la importancia de la geotecnia, y en ella, de la Mecánica de Rocas en el devenir de los desarrollos de infraestructura que habrá de encarar el hombre en el presente siglo.

Bieniawski (1989, 1993) y Mahtab y Grasso (1992) hacen una excelente revisión de los diferentes sistemas de clasificación de macizos rocosos. La Tabla No 6 registra algunos de tales sistemas, los cuales constituyen aportes significativos de connotados científicos y académicos al desarrollo de la Mecánica de Rocas. Pese a que en la Tabla 5 se enuncian los métodos de de clasificación de macizos rocosos de mayor utilización, debe ser reconocido que distintos investigadores en varios países han desarrollado sus propios esquemas de clasificación basados en experiencias locales y criterios específicos. La revisión bibliográfica sobre tales sistemas de clasificación sugiere que los dos métodos más ampliamente utilizados son el RMR propuesto por Bieniawski y el Q system (Rock Mass Quality Index), presentado por Barton. En el caso colombiano, Ardila, et al (2004) señalan que, debido a la versatilidad y facilidad de aplicación, el sistema RMR se ha convertido en uno de los sistemas más empleados en el diseño y construcción de túneles y obras subterráneas en el país y en general en los países de la Región Andina.

Según Cornejo, “En el presente siglo XXI, se acometerá en el mundo la construcción de importantes proyectos de ingeniería que permitirán mejorar las conexiones terrestres, por ferrocarril y carretera, entre Países, Continentes e incluso entre Hemisferios. La construcción de estas grandes vías de comunicación, exigirá atravesar importantes barreras naturales como: estrechos y cadenas montañosas. En muchos casos el modo más seguro y económico de remover estas barreras geográficas, será la realización de importantes obras subterráneas que exigirá el desarrollo de nuevos métodos de construcción. 469

Tabla 3. Descubrimientos y desarrollos tecnológicos que son hito en la historia de las excavaciones en roca. (Fuente. Cornejo et al) Año

Desarrollo

Siglo VIII 1690 1814 1844 1847 1861 1875 1818.

Descubrimiento de la pólvora negra (atribuida a los árabes), en el siglo VIII. Generalización del uso de la pólvora negra para usos civiles hasta la mitad del siglo XIX Primera locomotora de vapor (Stephenson) Primeros martillos perforadores de aire comprimido (Brunton) Descubrimiento de la nitroglicerina (Sobrero) Utilización de martillos perforadores en el túnel de Mont Cenis (12,8 Km.) Descubrimiento de la dinamita gelatina (Alfred Nobel) Primera patente de M.I. Brunel de un escudo circular revestido con dovelas de fundición empernadas que se utilizó en el primer túnel bajo el río Támesis en Londres. Por tratarse de un túnel subfluvial construido en terrenos blandos, su construcción entrañó múltiples problemas derivados de la inestabilidad del frente y de la inundación del túnel como consecuencia de la filtración del agua del río Támesis a través del terreno circundante. Quedaba así planteada la dificultad técnica de construir túneles en terrenos blandos bajo presión hidrostática. Durante la construcción del primer túnel bajo el Támesis, se piensa en utilizar el aire comprimido para contrarrestar la presión hidrostática e impedir las filtraciones de agua (Colladon-1818, Lord Cochrane-1831). A partir de la construcción del primer escudo, se promueve un desarrollo tecnológico tendente a conseguir un escudo que permita la excavación de túneles en terrenos inestables bajo presión hidrostática.

1874

J.H. Greathead diseña el primer escudo basado en aire comprimido como fluido estabilizador del frente; no es utilizado.

1879

De Witt Haskins utiliza por primera vez el aire comprimido a 2,4 bares en la construcción del túnel bajo el río Hudson, en New York y del túnel Antwerp Docks utilizando dovelas de fundición. H. Lorenz propone utilizar un lodo bentonítico a presión contra el frente de excavación. H.H. Dlarymple-Hay, utilizan por primera vez la arcilla para estabilizar el frente en terrenos no cohesivos. Esta idea es considerada como la precursora del diseño de los escudos de tierras muy posteriormente desarrolladas principalmente en Japón. Desde finales del Siglo XIX hasta rebasada la mitad del Siglo XX (1959-1960), el desarrollo de escudos presurizados, sufrió un importante estancamiento de más de 70 años. A partir de esta fecha vuelve a prestarse atención a nuevos diseños de escudos, aplicándose en ellos los nuevos adelantos tecnológicos. Se produce un salto tecnológico en el diseño y construcción de los escudos presurizados realizándose la construcción del escudo de lodos “Teredo” diseñado por C. Gardner que se utilizó en la excavación de un túnel en la ciudad de Houston, Texas. Sin embargo, el mayor avance tecnológico en el diseño y construcción de los escudos presurizados se produce en Japón a partir del año 1963. Las técnicas japonesas desarrollan, casi al mismo tiempo, los métodos de estabilización del frente mediante lodos bentoníticos aplicados a presión contra el frente, técnica utilizada en los escudos de lodos (slurry shield) y mediante la presión ejercida por los propios materiales excavados contra el frente con un confinamiento mecánico de los mismos y la evacuación controlada de la cámara de trabajo de los mismos, técnica utilizada en los escudos de tierras (Earth Pressure Balanced shield). La firma Ishikawajima-Harina Heavy Industry Co. Ltd. (IHI), construye el primer escudo de tierras (EPB) en fase experimental. La firma Kajima-Kensetu construye y prueba un escudo prototipo de lodos (SS). - 1970. Inicia la fabricación en serie de los escudos de lodos la firma Mitsubishi Heavy Industries. La firma británica Markham construye un escudo de lodos producidos por la mezcla de los materiales excavados con agua a una presión de 3 bares. Dos de estas máquinas llegaron a trabajar en los túneles de desagüe de la ciudad de México. La firma británica R.L. Priestley construye un escudo experimental de lodos trabajando a una presión de 2 bar.

1874 1896

19591960 1963.

1966. 1967 1967

1971 1974 1985

1984/1998 1989

La firma alemana Wayss Freytag Aktiengesellshaft, construye el primer hidroescudo (hydroshield) que se utilizó con éxito en un colector de Hamburgo. Las firmas alemanas Wayss- Freytag/Herrenknecht construyen el primer escudo mixto (Mixshield). El escudo mixto representa una importante aportación al incorporar en su diseño todas las técnicas disponibles (aire comprimido, lodos y las propias tierras excavadas). Se produce el mayor incremento en la fabricación de los escudos de tierra en Japón con 332 escudos fabricados. La firma Herrenknecht, siguiendo los desarrollos del escudo mixto, construye el primer escudo convertible que puede trabajar en las distintas modalidades como escudo de tierras, escudo de lodos, escudo de aire comprimido y como tuneladora de roca. Se trata de un escudo muy versátil que permite, con pequeñas modificaciones que se realizan en el propio túnel, cambiar de un modo de funcionamiento a otro.

470

Tabla 4. Momentos recientes destacados en la evolución de los escudos presurizados (Un desarrollo tecnológico que definitivamente ha contribuido al avance de la Ingeniería de rocas). (Fuente. Cornejo et al) Año

Evento

1987

Primer escudo de dos cabezas imbricadas en forma de anteojo, sistema “DOT” fabricado por la firma japonesa IHI.

1990 1992

Se inicia en Japón, el diseño de escudos multicirculares de varias cabezas. Se inicia en Japón la generación de escudos presurizados con respuesta a las siguientes nuevas demandas: a) Permitir nuevas aplicaciones; b) Utilizar un diseño básico de maquinar determinados elementos desmontables o independizables, que permiten extender su campo de aplicación realizando una economía en las inversiones. c) Mejorar la seguridad en terrenos inestables con presión hidrostática; d) Incrementar los rendimientos de excavación y la resistencia al desgaste de los distintos elementos de la máquina. Esta nueva tecnología viene impulsada por la firma japonesa IHI con las siguientes realizaciones. Construcción de un escudo con soporte giratorio de la cabeza (rotatingshield technology)

1992 1993 1994

1993. Construcción de escudos de tierras con diseños NOMST y DPLEX. Las firmas Mitsubishi y Kawasaki construyen escudos de 3 cabezas circulares para construcción de estaciones en el metro de Tokio.

1994

Construcción de escudos “canguro” de lodos (Nesting parent shield) que permiten realizar excavaciones en ángulo recto o en la misma dirección con distinto diámetro. Desarrollo de los escudos “Kurun” y “Derun” Desarrollo de escudos de tierras, con inyección de lodos o de polímeros, de alto rendimiento, diseñados para simultanear un alto ritmo de avance, con una colocación simultánea del revestimiento. En el último cuatrienio de este siglo proliferaron diseños de escudos de tierras y lodos de cabezas circulares múltiples que permiten realizar excavaciones rectangulares y excavaciones de contornos de grandes excavaciones posteriores. La configuración de estos escudos se puede adaptar a las necesidades concretas utilizando escudos y microescudos de diferentes diámetros.

1994 1995.

1996.

Las firmas Mitsubishi y Kawasaki construyen escudos de lodos y tierras de cabezas circulares múltiples.

1996

La firma IHI construye un multi microescudo (NMST).

1997

La firma Kawasaki construye escudos de lodos adosados de cabeza circular “Twister” que deslizan uno sobre el otro pudiendo adoptar cualquier posición en el espacio.

Tabla 5. Avances científicos de última generación que modernizan y dinamizan la práctica de la Ingeniería de rocas (Correa A.A, Pedroza R. A, 2006) Sistema de Pruebas Física y Mecánica de Rocas Fragmentación de roca por plasma

Máquinas inteligentes

Prototipo de la cámara para estudios de envejecimiento por radiación Atenuación de ondas coda

Tecnología de punta para explotar yacimientos fracturados que permite conocer con más precisión el comportamiento mecánico y las propiedades físicas de rocas; especialmente aplicado en el trabajo investigativo y tecnológico específico de la industria petrolera. El método consiste en introducir en un envase dos elementos compuestos por aluminio, óxido de cobre y agua en un barreno, conectado mediante cables conductores a un capacitador que almacena gran cantidad de energía eléctrica (8.000 volts) que la descarga a una velocidad de 1 mili/seg al electrolito, produciendo plasma a alta temperatura, cuyo aumento de volumen genera presión en el barreno provocando la fragmentación de la roca. Última generación de excavadoras, las cuales poseen un sistema de gestión totalmente electrónico que controla tanto el motor como la potencia hidráulica, permitiendo generar con ello la potencia requerida en el tiempo deseado y controlando con una precisión total (más m3 movidos, mayor confort, mejor tacto, etc.) con ciclos de menor duración y menor consumo de combustible. Los modelos son ecológicos y tienen motores "verdes" , que cumplen los reglamentos más exigentes en materia de emisión de humos y contaminación acústica. Cámara que permite estudiar la degradación de los geomateriales pétreos por insolación. Se trata de un prototipo creado para hacer ensayos de envejecimiento acelerado bajo condiciones controlables de radiación por infrarojos y ultravioletas. Frontera del conocimiento para estudiar la influencia de las heterogeneidades de los macizos rocosos en los modos de propagación de ondas sísmicas 471

Tabla 6.Algunos Sistemas de Clasificación de Macizos Rocosos (Bieniawski et al, Barton et al) Nombre común del sistema propuesto

Autor / año / país de origen

Aplicaciones

Forma y tipo

Teoría de carga (Rock Load classification)

Terzaghi, 1946, USA

Túneles con soporte de acero

D -C-F

Tiempo de sostenimiento (Stand up time)

Lauffer, 1958 , Austria

Excavaciones

D-G

NATM

Rabcewicz - Pacher, 1964; John, 1974 Austria Deere et al., 1966; USA

Excavaciones en terrenos incompetentes Perforación; Excavación.

D -C

Patching y Coates, 1968

D-G

RQD

N-G

Clasificación de rocas con propósitos mecánicos Clasificación unificada para suelos y rocas Concepto RSR

Wickham et al, 1972, USA

Datos de propiedades mecánicas Para comunicación, basado en partículas y bloques. Túneles con soporte de acero

Sistema RMR (CSIR)

Bieniawski, 1974, Sur África

Túneles, Minas y Fundaciones

N -F

Sistema Q (Q tunneling index) RMR minero

Barton et al, 1974, Noruega

Túneles y grandes cámaras

N-F

Laubscher, 1975

Minería

N-F

Clasificación tipológica

Matula y Holzer, 1978

Uso en vías de comunicación

D-G

Sistema Unificado de Clasificación de rocas (URCS) Descriptiva básica geotécnica (BGD) Resistencia del macizo rocoso (RMS) Modificación básica RMR (MBR)

Williamson, 1990, USA

Uso en vías de comunicación

D-G

ISRM, 1961

Para uso general

D-G

Cumming et al, 1982,

Minería

N-F

Evaluación simplificada de macizos rocosos Evaluación de túneles

Brook y Dharmaranet, 1985

Minas y túneles

N-F

Romana, 1985, España

Taludes

N-F

Ramamurthy/Arora

Ramamurthy y Arora, 1993, India

N-F

Índice geológico de la resistencia GSI Número de macizo rocoso, N

Hoek et al, 1995; Hoek & Marinos, 2000 Zimbabwe Goel et al, 1995, India Arild Palmström, 1995, Noruega

Para rocas intactas y fracturadas Minas y túneles

N-F

Caracterización

N-F

Índice de macizo rocoso D: descriptiva G: general

Deere et al, 1969, USA

Stille et al., 1982, Suiza

C: comportamiento

4 TENDENCIAS ACTUALES FUTURAS DE INVESTIGACIÓN INGENIERÍA DE ROCAS

F: funcional

D-G N-F

N-F

N: numérico

Cornejo Álvarez señala la necesidad de emprender el “Desarrollo de nuevas técnicas más fiables, precisas y económicas para la determinación de los esfuerzos naturales dentro del macizo rocoso que tienen una gran incidencia en el comportamiento de las excavaciones”; así mismo, en el área de la experimentación en laboratorio de rocas y suelos, menciona que “el reto de los años venideros se plantea en la mejora del conocimiento estructural de suelos y rocas y, en desarrollos de modelación”

Y EN

La información ofrecida en este ítem, complementa lo expuesto en líneas previas; se trata de la síntesis de un ejercicio de revisión bibliográfica y del análisis de documentos gubernamentales y de la visión futurista de connotados científicos. Así por ejemplo, 472

Steven D. Glaser21, manifiesta que el Encuentro americano de Mecánica de Rocas, sostenido en 1998, concluyó con la siguiente afirmación:“Fundamental para cualquier proceso de modelación y/o de diseño es, en definitiva, una apropiada caracterización de las condiciones “in situ” y de los materiales pétreos con los cuales se va a trabajar”.

minería extractiva y sobre el procesamiento de minerales”. En Colombia, los Departamentos cuyas Universidades ofrecen programas relacionados con Ciencias de la Tierra, en especial Geología, Sismología, Geofísica, Ingeniería de Minas y en menor grado Ingeniería Civil, son los que tienen un mayor desarrollo investigativo en Mecánica de Rocas. Sobresalen los Departamentos de Cundinamarca (Universidad Nacional de Colombia), Antioquia (Universidad de Antioquia, Universidad Nacional, sede Medellín, Eafit), Boyacá (UPTC), Santander (UIS), Norte de Santander (UFPS), Valle (U. del Valle), Cauca (U. del Cauca).

De conformidad con los planteamientos de Bieniawski y de Cornejo, puede inferirse que los desarrollos de ingeniería subterránea y de montaña, en los que está y seguirá inmerso el mundo y en especial nuestro país sugieren la imperiosa necesidad de abordar estudios e investigaciones que profundicen en el conocimiento de determinados campos de la Geotecnia (Ingeniería de Rocas y de Suelos), si quiere tener un desempeño decoroso en la competencia que representa la puesta en marcha del Tratado de Libre Comercio. Es claro que la investigación es un proceso que necesita apoyo gubernamental. De alguna manera, los países cuyos gobiernos soportan con creces el sistema educativo y en especial los procesos investigativos, revelan un mayor grado de desarrollo.

En América del Sur, se destacan en investigación en Mecánica de Rocas los países de Chile, Brasil, Argentina, Perú y Colombia; los demás muestran una tímida aproximación al campo de la geotecnia. En América Central y del Norte, México, Estados Unidos y Canadá sobresalen como países líderes en Mecánica de Rocas. En Europa, sobresale Noruega, Gran Bretaña, España, Francia. Portugal, Alemania, Rusia e Italia.

Chile, en Latinoamérica es un buen ejemplo de país en punta en materia de investigación en geotecnia aplicada a la minería; la razón de este hecho es que el país austral basa, en buena parte, su economía en el sector minero y en tal sentido, el gobierno le presta la mayor atención. Por ejemplo, un estudio gubernamental22 orientado a levantar la información sobre la investigación e innovación tecnológica que realizan las empresas mineras internacionales, con actividades transcendentes en la gran minería del cobre de Chile, permitió conocer:

En otros Continentes, sobresalen Sud África, India, Japón, Israel, China y Korea del Sur. Llama la atención que, salvo algunas excepciones, la mayor parte de las Universidades del orden mundial, no tienen definidas arriba de 5 o 6 Líneas de Investigación en Geotecnia. La interpretación de este aspecto podría descansar en la racionalización de los recursos y en el hecho de agrupar en un nombre genérico diferentes campos de acción. Por ejemplo, la Universidad Católica de Chile23, para citar uno de los países latinoamericanos, con mayor desarrollo en geotecnia, solo posee 4 líneas de investigación en este campo (Ingeniería Geotécnica, Estabilidad de Estructuras de Tierra, Diseño Sísmico de Presas de Relaves y Propiedades Dinámicas de Arenas), asociadas al proceso formativo de los estudiantes.

“Las áreas temáticas relevantes para la industria minera hacia los cuales orienta sus esfuerzos en investigación científica y/o innovaciones tecnológicas”. “Las políticas de las empresas matrices en estas materias y las estrategias que emplean para ejecutarlas”. “Los montos que destinan a investigación e innovación minera”. “Las relaciones con las entidades científicas y tecnológicas nacionales y extranjeras para la ejecución de sus programas de investigación y/o innovación”.

La precitada Línea denominada “Ingeniería Geotécnica” de la Universidad Católica de Chile tiene como objetivo “el estudio de la Mecánica de Suelos y Rocas, la Ingeniería de Fundaciones, y las Estructuras Geotécnicas. En el primer caso se busca proporcionar al estudiante una sólida formación en relación con el análisis de las características más relevantes de los suelos y rocas, y a las técnicas actualmente existentes

“El estudio entrega una visión prospectiva de la minería a largo plazo donde se esbozan las metas globales a lograr por la industria minera durante las primeras décadas de este siglo y los requerimientos tecnológicos que el cumplimiento de esas metas globales impone sobre las actividades de exploración minera, sobre la 473

para la medición de sus propiedades geotécnicas. Se contempla, además, entregar al estudiante conocimientos avanzados sobre los aspectos analíticos y de modelación, en uso hoy, en Mecánica de Suelos y Rocas.

mecánicos realizados (1,5ml de sondeo/1 ml de túnel). Este hecho sugiere incrementar la investigación geológica y geotécnica y, definitivamente, mejorar las técnicas de perforación y de obtención de núcleos de roca. Los trabajos a futuro seguramente se orientarán hacia: el incremento de la perforación de sondeos mecánicos dirigidos y del uso de las técnicas geofísicas; la perforación de galerías y/o pozos de reconocimiento y nuevas técnicas de localización y evaluación de acuíferos subterráneas; la determinación de esfuerzos “in situ” dentro del macizo rocoso; el mejoramiento de la estimación de tiempos de estabilidad de terrenos intervenidos por obras subterránea En el campo de las pruebas de laboratorio, los esfuerzos de investigación deben orientarse no sólo a revisar los procedimientos de prueba existentes, sino también a idear, diseñar y construir nuevos equipos, a disminuir los recursos de error asociados a la caracterización de materiales a partir de pruebas de laboratorio y a optimizar los sistemas de preparación de muestras.

En el segundo caso se persigue entregar al estudiante una sólida formación en relación con las técnicas de análisis, diseño y construcción de fundaciones y estructuras geotécnicas”. En general, los énfasis de investigación mundial en Mecánica de Rocas, se pueden agrupar según los campos temáticos descritos en el capítulo anterior. Asociado a ellos, se destacan las Líneas de Investigación, indicadas en la Tabla 7 y los tópicos indicados en la Tabla 8. En el campo de la exploración y la experimentación existe coincidencia entre los investigadores en minimizar los niveles de incertidumbre en los procesos de exploración del subsuelo, inherentes a proyectos de obras subterráneas. Por ello se plantea que la tendencia futura es incrementar el número de sondeos

Tabla 7. Líneas de Investigación - Tendencia mundial en investigación en Mecánica de rocas (Correa A.A, Pedroza R.A, 2006) No. Línea de investigación 1 Modelación geomecánica de materiales pétreos.

2

3

4

6

7

8 9

Sub - Líneas Estocástica – Física - Reológica No destructivos Ensayos De laboratorio De campo Experimentación Instrumentación y monitoreo Desarrollo de equipos Procedimientos y métodos Determinación de esfuerzos del Macizo Rocoso Desarrollos geofísicos Exploración y muestreo Sistemas de perforación Propiedades estructurales de macizos rocosos Caracterización de materiales pétreos Rocas sometidas a carga dinámica Mecanismos de rotura del Macizo Rocoso con Comportamiento propiedades variables Rocas sometidas a carga estática Clasificación de propiedades de MR Hidráulico de rocas Estudios de anisotropía Rocas blandas Degradación de rocas Geoemateriales Rocas arcillosas especiales Suelos cementados Cenizas Estudios geoestadísticos de variabilidad Aleatoria – Epistémica Explotación A cielo abierto Subterránea Recuperación y/ o restauración Canteras A cielo abierto Excavaciones Subterránea Otros campos Manejo de escombreras / Trepidación / Vibraciones Mecánica de Roca y medio ambiente Amenaza y Riesgo Procesos de remoción natural en macizos rocosos Maquinaria y equipo Herramientas de corte en rocas

474

Tabla 8. Temas de investigación en Mecánica de Rocas (Propuestas de Hoek, Bieniawski, Cornejo Álvarez. Complementadas por Correa A., Pedroza R. A, 2006) No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.

TEMA CRÍTICO QUE AMERITA INVESTIGACIÓN Predicción del mecanismo de rotura de macizos rocosos con propiedades variables Comportamiento tiempo dependiente de las propiedades y los mecanismos de rotura de los macizos rocosos. Relación de los mecanismos de rotura de los macizos rocosos con los esfuerzos in situ dentro del mismo. Desarrollo de programas de cálculo que relacionen propiedades estructurales de los macizos rocosos Perfección en la práctica de la toma de muestras de rocas y suelos. Mecanismo de interacción de herramientas de corte con el terreno, en el proceso de rotura. Técnicas fiables de uso rápido y económico para caracterización y determinación de propiedades estructurales de macizos rocosos Perfeccionamiento de métodos de medición de los esfuerzos in situ. Desarrollo de mayor conocimiento del efecto del paso del tiempo sobre las excavaciones. Distribución de la presión hidráulica a través de las juntas del macizo y su disipación a lo largo de ellas. Mejoramiento de la captación e interpretación de imágenes en sondeo Caracterización de macizos rocosos estratificados y anisotrópicos. Caracterización y testificación más precisas de las rocas blandas. Perfeccionamiento de métodos de excavación de rocas en condiciones de frente mixto Desarrollo de nuevos métodos de excavación en terrenos con esfuerzos elevados. Influencia del agua en la construcción de obras subterráneas y desarrollo de técnicas para paliar sus efectos. Desarrollo de metodologías de toma de decisiones de las incertidumbres con estimaciones de riesgo. Técnicas más seguras, eficaces y económicas para la construcción de túneles en suelos y rocas blandas. Evaluación del efecto de las propiedades del macizo rocoso sobre el rendimiento de las tuneladoras. Cuantificación del efecto del agua subterránea sobre la construcción de túneles en terrenos blandos. Cuantificación de áreas críticas con acortamiento de plazos de ejecución. Medida de propiedades dinámicas de rocas in situ y cómputo de parámetros elastomecánicos Influencia de las características del macizo rocoso en la propagación y atenuación de onda sísmicas.

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