• Author / Uploaded
• Josue Damasco

Citation preview

2016-I

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN

INFORME N°1 ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE2 Curso:

MECÁNICA DE ROCAS II

Profesor:

MSC. ING. CARLOS HUISA CCORI

Sección:

A

Apellido Paterno

Apellido Materno

Nombres

DAMASCO

CORMULLUNI

JOSAFAT JOSUE

Fecha de presentación:

Código 2012 - 36994

08/06/2016

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

CONTENIDO RESUMEN........................................................................................................................2 OBJETIVOS......................................................................................................................3 MARCO TEORICO..........................................................................................................4 PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS.............................................................................7 CONCLUSIONES...........................................................................................................35 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................36

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

RESUMEN

En el presente informe se desarrollará el análisis de los esfuerzos inducidos alrededor de excavaciones subterráneas circulares usando el software Phase 2, se usará la aplicación en la versión 6.0. Para ello tomaremos un ejemplo con datos reales proporcionados y usados en el informe previo. Se pondrá énfasis en los diferentes diagramas que se pueden realizar para ver el comportamiento de la roca ante los esfuerzos inducidos.

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL 

Analizar y utilizar el software Phase 2 para predecir los esfuerzos inducidos.



Observar la distribución de los esfuerzos inducidos alrededor de una excavación.



Diseñar

una

excavación

(túnel)

aplicando

un

tipo

de

sostenimiento, para este caso sostenimiento con pernos de anclaje. OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Aprender a graficar la disposición de esfuerzos inducidos con el software Phase2



Aprender a analizar el factor de seguridad con el software Phase2

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

MARCO TEORICO Esfuerzos inducidos por la excavación subterránea Al abrirse un orificio en el subsuelo por una excavación subterránea, los materiales que anteriormente estaban confinados, se ven de pronto liberados siguiendo trayectorias convergentes hacia el centroide del área trasversal de la zona excavada (Széchy, 1970), impulsados por el estado inicial de esfuerzos que los rodea. Por la geometría convergente del movimiento generado, el techo de la excavación trata de definir un mecanismo natural de estabilidad, el cual se asemeja a la configuración de un arco (Bello, 1977), (Chunlin, 2006); especialmente cuando la masa rocosa es uniforme, esto es, cuando tiene el mismo número de fisuras y fracturas por unidad de volumen. La redistribución de los esfuerzos principales puede predecirse con la aplicación de la teoría de la elasticidad alrededor de una abertura formada en un sólido sujeto a la acción de un campo de esfuerzos unidireccionales. En este nuevo campo de esfuerzos la roca en su estado parcialmente desconfinada, es incapaz de resistir el incremento de esfuerzos generados por la excavación. Estos esfuerzos son los de interés para el diseño de elementos de soporte. Para el diseño de una excavación subterránea, los métodos que existen en la literatura técnica, conducen a determinar el valor de una “presión” para ser aplicada al sistema de soporte que debe ser utilizado. MINERIA SUBTERRANEA Una mina subterránea es aquella explotación de recursos mineros que se desarrolla por debajo de la superficie del terreno. Para la minería subterránea se hace necesario la realización de túneles, pozos, chimeneas y galerías, así como cámaras. Los métodos más empleados son mediante túneles y pilares, hundimientos, corte y relleno (cut and fill mining), realce por subniveles (Sublevel Stopping) y cámaras-almacén (Shrinkage). PRINCIPALES METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA: La forma de extracción del mineral y el tratamiento del hueco creado son los factores que definen, de alguna manera, el método de explotación, pudiendo distinguirse tres grandes grupos: SOSTENIMIENTO DE LOS HUECOS CON MACIZOS

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE  Método de cámaras y pilares  Método de tajeo por subniveles  Método de cráteres invertidos RELLENO O FORTIFICACIÓN DE LOS HUECOS.  Método de corte y relleno (ascendente o descendente)  Método de almacenamiento provisional  Método de entibación con cuadros  Método de tajeos largos HUNDIMIENTO CONTROLADO DE LOS HUECOS.  Método de hundimiento por subniveles  Método de hundimiento por bloques

Utilización del Phase2 Phase 2 es un poderoso programa 2D para análisis de elementos finitos y análisis de estrés para excavaciones subterráneos o de superficie en roca o suelo. El software puede ser utilizado para una amplia gama de proyectos de ingeniería y diseño, e incluye soporte a la estabilidad de taludes, infiltración de aguas subterráneas y análisis probabilístico. Phase 2 puede ser utilizado para modelar la excavación de una mina a cielo abierto. El modelo puede ser excavado en etapas y puede incluir fallas sub-verticales que interceptan el terreno. Modelos complejos o de multi-excavación pueden ser fácilmente creados y rápidamente analizados - túneles en roca débil o articulada, cavernas subterráneas, minas a cielo abierto y pendientes, vertederos, estructuras de tierra estabilizadas (MSE) y mucho más. Falla progresiva, interacción de apoyo y una variedad de otros problemas pueden ser abordadas. Phase 2 ofrece una amplia gama de opciones de modelaje de apoyo. Elementos de revestimiento pueden ser aplicados en el modelaje proyectado: concreto, sistemas de conjunto de acero, muros de contención, pilotes, multi-capa de revestimiento compuesto, geo textiles y mucho más. Una de las características principales de Phase 2 es el análisis de elementos finitos y de estabilidad de taludes usando el método de reducción de fuerza de corte. Esta opción es totalmente automatizada y puede ser usada con cualquier parámetro de fuerza Mohr-

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE Coulomb

o

de

Hoek-Brown.

Los

modelos

de

inclinación

pueden

ser

importados/exportados entre el Software Slide y Phase 2 permitiendo una comparación fácil de equilibrio límite y los resultados de elementos finitos. Phase 2 incluye estado de equilibrio, análisis de elementos finitos infiltración de aguas subterráneas incrustado en el programa. No hay necesidad de utilizar un programa de aguas subterráneas por separado. La presión en los poros es determinada, así como el flujo y el gradiente, los resultados son automáticamente incorporados en el análisis de tensiones. Actualmente este software se puede obtener de forma de prueba en el paquete que nos proporciona Rockscience.

PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS Nuestros datos proporcionados y que usaremos en el software son los siguientes: Características de la roca:          

Roca : Lutita de color marrón Pe : 0.024 MN/m3 Young : 1581 MPa Poisson : 0.30 Criterios de Falla : Mohr, Coulomb Esfuerzo de Tensión : 0.018 MPa Cohesión (c) : 0.309 MPa Cohesión Residual :0.309 MPa Angulo de Fricción : 33º Angulo de Fricción Residual : 25º

Características de los Materiales de Soporte:         

Shotcrete Young Poisson Pernos de Anclaje Young Carga de Diseño Carga Residual Separación Sobre el eje del Túnel Separación sobre el Perímetro de la Sección

: 0.90 (m) : 15000 MPa : 0.18 : 38 mm : 200000 MPa : 0.10 MN : 0.01MN : 1m : 1m

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE a) la distribución de tensiones en el contorno de la excavación dependiente de su forma de su tamaño evidentemente a mayor tamaño de la excavación, esta será menos estable, aunque de la distribución de tenciones sea invariable. b) la concentración de tensiones aumenta a medida que el radio de curvatura del contorno disminuye. por lo tanto, conviene evitar los radios de curvatura pequeños c) la concentración de tensiones tangenciales es máxima

en la parte

correspondiente al contorno de una excavación y en el eje horizontal de la misma, decreciendo rápidamente según aumenta la distancia al contorno de la excavación.

Utilización del Software Al entrar al software Phase2 versión 6.0 se muestra la siguiente interfaz

Primeramente se ejecuta el programa y se coloca el nombre del proyecto: para mi caso es: SOSTENIMIENTO CON PERNOS ANCLAJE Y SHOTCRETE, para ello vamos a: PROJECT SETTINGS

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

PASO 1: DIBUJAR LA PLANTILLA  Para ello vamos a la pestaña BOUNDARIES y luego aparece una ventana desplegable y elegimos ADD EXCAVATION, ahí se procede a crear (dibujar) los túneles; con coordenadas -5,10 -5,0 5,0 5,10 0,15.

LA SECCIONES DE LOS TUNELES HA SIDO CREADA

PASO 2: DEFINIMOS UN LIMITE EXTERNO  En esta etapa dibujamos un límite externo, para lo cual nos dirigimos a la pestaña BOUNDARIES, y ahí seleccionamos la opción ADD EXTERNAL. En

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE esta parte aparece una ventana, y modificamos la opción de expansión factor = 3; finalmente clic en OK

. El limite tipo caja ha sido creado

PASO 3: DESCRITIZAMOS  En este paso elegimos la opción MESH, y finalmente clic en DISCRITIZE PASO 4: EMPEZAMOS A CREAR MALLA DE ELEMENTOS FINITOS  Para crear esta malla , vamos a la opción MESH, se despliega una ventana y se elige opción MESH, finalmente se crea una malla como muestra la figura:

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

PASO 5: DEFINIMOS LOS ESFUERZOS DE CAMPO  Para ello elegimos la opción LOADING, luego clic en Field streed y se introduce los datos pre establecidos Le damos valores al Sigma 1 (150), Sigma 2 (10), Sigma 3 (10) y Angulo (25)

PASO 6: DEFINIMOS LAS PORPIEDADES DEL MATERIAL QUE SE ECUENTRA ALREDEDOR DE LA EXCAVACION  En esta etapa vamos a la pestaña PROPIEDADES, hacemos clic en define material, en esta parte podemos establecer todos los datos que nos proporcionó el ing. Para el tipo de roca, quedándonos una imagen como la siguiente:

PASO 7: ASIGNAMOS PROPIEDADES

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE  En esta parte vamos a la pestaña propiedades, elegimos asignar propiedades, luego clic en Lutita, elegimos excavación y arrastramos hacia el centro para crear la excavación

Se da clic en Excavate y finalmente se da clic en el centro de nuestra excavación. El resultado es el siguiente:

PASO 8: COMPUTAMOS  Antes de interpretar nuestro trabajo, debemos de computar, haciendo clic en COMPUTE, un icono de color verde, se elige guardar el proyecto.

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

PASO 9: INTERPRETAR  En esta parte vamos al icono INTERPRET, y al final nos aparecerá la imagen terminada  Se nos muestra otra ventana mostrándonos las gráficas requeridas, en nuestro caso analizaremos solo Sigma 1, Sigma 3, Factor de Seguridad y el Diagrama de Flechas. Las gráficas que nos puede dar el software Phase2 son las siguientes:

Se procede a mostrar las gráficas generadas:

SIGMA 1

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

SIGMA 3

SIGMA Z

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

FACTOR DE SEGURIDAD

DESPLAZAMIENTO TOTAL CON VECTORES DE DEFORMACION

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE Así de esta manera hemos llegado la final de un análisis del modelo sin sostenimiento alguno, usando parámetros para materiales plásticos Ahora procederemos a analizar el mismo modelo después de agregar: pernos de anclaje SOSTENIMIENTO CON PERNOS DE ANCLAJE PASO 1: Para diseñar la excavación (túnel) con sostenimiento, se procede desde el paso 7, con el túnel creado y la malla de elementos finitos.

 PASO 2: Ahora procedemos a definir las propiedades del perno de anclaje

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE  PASO 3: se procede a añadir los pernos y nos queda de la siguiente manera

 PASÓ 4: COMPUTAR: Seguidamente procedemos a computar para guardar.  PASO 5: INTERPRETAR: Y queda de la siguiente manera el desplazamiento total

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

 PASO 6: Agregamos ShotCrete. Vamos a Define Liner Propierties y luego Adder linner.

Y nos queda de la siguiente manera

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

 PASO 7: Computamos e Interpretamos y nos queda de la siguiente manera

SIGMA 1

SIGMA 3

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE FACTOR DE SEGURIDAD

DESPLAZAMIENTO TOTAL

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE

Estos gráficos se pueden analizar también de forma textual mediante los siguientes pasos: Dar clic en File de la barra de menú para luego dar clic en Info Viewer.

La información es la siguiente:

Phase2 Analysis Information Document Name PERNOS Y SHOTCRETE EN GALERIAS

Project Settings General Project Title: SOSTENIMIENTO CON PERNOS DE ANCLAJE Y SHOTCRETE Author: JOSAFAT JOSUE DAMASCO CORMILLUNI Company: UNJBG - FAIN/ESMI Single stage model Analysis Type: Plane Strain Solver Type: Gaussian Elimination Units: Metric, stress as MPa Stress Analysis Maximum Number of Iterations: 1000 Tolerance: 0.001 Number of Load Steps: Automatic Convergence Type: Absolute Energy Tensile Failure: Reduces Shear Strength Groundwater Method: Piezometric Lines Pore Fluid Unit Weight: 0.009 MN/m3

Field Stress

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE Field stress: constant Sigma one: 150 MPa (compression positive) Sigma three: 10 MPa (compression positive) Sigma Z: 10 MPa (compression positive) Angle from the horizontal to sigma 1: 25 degrees (counter-clockwise)

Mesh Mesh type: graded Element type: 3 noded triangles Number of elements: 1235 Number of nodes: 693

Mesh Quality All elements are of good quality Poor quality elements are those with: (maximum side length) / (minimum side length) > 10.00 Minimum interior angle < 20.0 degrees Maximum interior angle > 120.0 degrees

Material Properties Material: Lutita Initial element loading: field stress & body force Unit weight: 0.024 MN/m3 Elastic type: isotropic Young's modulus: 1581 MPa Poisson's ratio: 0.3 Failure criterion: Mohr-Coulomb Tensile strength: 0.018 MPa Peak friction angle: 33 degrees Peak cohesion: 0.309 MPa Material type: Plastic Dilation Angle: 0 degrees Residual Friction Angle: 35 degrees Residual Cohesion: 0.309 MPa Piezo to use: None Ru value: 0

Liner Properties Liner: SHOTCRETE Liner Type: Beam Formulation: timoshenko Geometry: Thickness: 0.009 m Elastic properties: Young's modulus: 15000 MPa Poisson's ratio: 0.18

Bolt Properties Bolt name: PERNO DE ANCLAJE

1° INFORME – ESFUERZOS INDUCIDOS SOBRE UNA EXCAVACIÓN USANDO PHASE End anchored bolt diameter: 38 mm Young's modulus: 200000 MPa Tensile capacity: 0.1 MN Residual Tensile capacity: 0.01 MN Pre-tensioning: 0 MN Pre-tensioning force constant in install stage Out-of-plane spacing: 1 m

List of All Coordinates Excavation boundary -5.000 0.000 5.000 0.000 5.000 10.000 4.938 10.782 4.755 11.545 4.455 12.270 4.045 12.939 3.536 13.536 2.939 14.045 2.270 14.455 1.545 14.755 0.782 14.938 0.000 15.000 -0.782 14.938 -1.545 14.755 -2.270 14.455 -2.939 14.045 -3.536 13.536 -4.045 12.939 -4.455 12.270 -4.755 11.545 -4.938 10.782 -5.000 10.000 External boundary 35.000 -30.000 35.000 45.000 -35.000 45.000 -35.000 -30.000 Bolt 5.000 7.000

2.000 2.000

Bolt 5.000 7.000

3.000 3.000

Bolt 5.000 7.000

4.000 4.000

Bolt 5.000 7.000

5.000 5.000

Bolt -5.000 -7.000

0.000 0.000

Bolt 5.000 7.000

6.000 6.000

Bolt -5.000 -7.000

1.000 1.000

Bolt 5.000 7.000

7.000 7.000

Bolt -5.000 -7.000

2.000 2.000

Bolt -5.000 -7.000

3.000 3.000

Bolt -5.000 -7.000

4.000 4.000

Bolt -5.000 -7.000

5.000 5.000

Bolt -5.000 -7.000

6.000 6.000

Bolt -5.000 -7.000

7.000 7.000

Bolt -5.000 -7.000

8.000 8.000

Bolt -5.000 -7.000

9.000 9.000

Bolt -5.000 -7.000

10.000 10.000

Bolt 5.000 7.000 Bolt 5.000 7.000 Bolt 5.000 7.000 Bolt 4.888 6.833 Bolt 4.590 6.438 Bolt 4.117 5.823 Bolt 3.477 4.776 Bolt 2.690 3.735

8.000 8.000

9.000 9.000

10.000 10.000

10.992 11.459

11.943 12.708

12.821 13.866

13.586 15.106

14.198 15.903

EN EL SEGUNDO CASO TENEMOS UNA VETA. CON LOS MISMO PASOS QUE SEGUIMOS PARA LA EXCACION DE LA GALERIA HACEMOS LA VETA, Y NOS QUEDA DE LA SIGUIENTE MANERA.

COMPUTAMOS E INTEPRETAMOS. EL DESPLAZAMIENTO TOTAL NOS QUEDA DE LA SIGUIENTE FORMA.

ANALIZANDO EL RESULTADO DEL COMPORTAMIENTO DE LA ROCA COLOCAMOS EL SOSTENIMIENTO. QUE SERA PERNOS DE ANCLAJE Y SHOTCRETE. Y NOS QUEDA DE LA SIGUIENTE MANERA.

COMPUTAMOS E INTERPRETAMOS PARA VER LOS RESULTADOS. DESPLAZAMIENTO TOTAL.

Phase2 Analysis Information Document Name PERNOS Y SHOTCRETE EN VETAS

Project Settings General Project Title: SOSTENIMIENTO CON PERNOS DE ANCLAJE Y SHOTCRETE Analysis: VETAS Author: JOSAFATA JOSUE DAMASCO CORMILLUNI Company: UNJBG - FAIN/ESMI Single stage model Analysis Type: Plane Strain Solver Type: Gaussian Elimination Units: Metric, stress as MPa Stress Analysis Maximum Number of Iterations: 1000 Tolerance: 0.001 Number of Load Steps: Automatic Convergence Type: Absolute Energy Tensile Failure: Reduces Shear Strength Groundwater Method: Piezometric Lines Pore Fluid Unit Weight: 0.009 MN/m3

Field Stress Field stress: constant Sigma one: 150 MPa (compression positive) Sigma three: 10 MPa (compression positive) Sigma Z: 10 MPa (compression positive) Angle from the horizontal to sigma 1: 25 degrees (counter-clockwise)

Mesh Mesh type: graded Element type: 3 noded triangles Number of elements: 581 Number of nodes: 343

Mesh Quality 1 of 866 Elements ( 0.1 % of elements) are poor quality elements 0 of 866 Elements ( 0.0 % of elements) are poor quality elements because of the side length ratio 0 of 866 Elements ( 0.0 % of elements) are poor quality elements because of the minimum interior angle 1 of 866 Elements ( 0.1 % of elements) are poor quality elements because of the maximum interior angle (elements can be of poor quality for more than one reason) Mesh Quality Statistics The worst element has (ratio = 2.15), (min angle = 27.04) (max angle = 121.65) 10.0% of elements have: (ratios > 1.7), (min angles < 34.9) (max angles > 89.5)

20.0% of elements have: (ratios > 1.6), (min angles < 38.3) (max angles > 83.2) 30.0% of elements have: (ratios > 1.5), (min angles < 41.0) (max angles > 79.5) 40.0% of elements have: (ratios > 1.4), (min angles < 44.0) (max angles > 76.8) 50.0% of elements have: (ratios > 1.3), (min angles < 46.0) (max angles > 74.5) 60.0% of elements have: (ratios > 1.3), (min angles < 48.0) (max angles > 72.9) 70.0% of elements have: (ratios > 1.2), (min angles < 49.4) (max angles > 70.9) 80.0% of elements have: (ratios > 1.2), (min angles < 51.3) (max angles > 69.1) 90.0% of elements have: (ratios > 1.2), (min angles < 53.0) (max angles > 66.7) 100.0% of elements have: (ratios > 1.1), (min angles < 54.9) (max angles > 64.7) Poor quality elements are those with: (maximum side length) / (minimum side length) > 10.00 Minimum interior angle < 20.0 degrees Maximum interior angle > 120.0 degrees

Material Properties Material: LUTITA Initial element loading: field stress & body force Unit weight: 0.024 MN/m3 Elastic type: isotropic Young's modulus: 1581 MPa Poisson's ratio: 0.3 Failure criterion: Mohr-Coulomb Tensile strength: 0.019 MPa Peak friction angle: 33 degrees Peak cohesion: 0.309 MPa Material type: Plastic Dilation Angle: 0 degrees Residual Friction Angle: 35 degrees Residual Cohesion: 0.309 MPa Piezo to use: None Ru value: 0

Liner Properties Liner: SHOTCRETE Liner Type: Beam Formulation: timoshenko Geometry: Thickness: 0.009 m Elastic properties: Young's modulus: 15000 MPa Poisson's ratio: 0.18

Bolt Properties Bolt name: PERNOS DE NACLAJE End anchored bolt diameter: 38 mm Young's modulus: 200000 MPa Tensile capacity: 0.1 MN Residual Tensile capacity: 0.01 MN Pre-tensioning: 0 MN Pre-tensioning force constant in install stage Out-of-plane spacing: 1 m List of All Coordinates

Excavation boundary 0.000 20.000

20.00020.000 35.00080.000

15.00080.000 External boundary 70.000-15.000 70.000115.000 43.750115.000 23.750115.000 -35.000 115.000 -35.000 15.000 -8.750 -15.000 11.250 -15.000 Stage boundary 0.000 20.000 -8.750 -15.000 Stage boundary 20.00020.000 11.250 -15.000 Stage boundary 35.00080.000 43.750115.000 Stage boundary 15.00080.000 23.750115.000 Bolt 0.728 22.910 -1.213 23.395 Bolt 0.970 23.881 -0.970 24.366 Bolt 1.213 24.851 -0.728 25.336 Bolt 1.455 25.821 -0.485 26.306 Bolt 1.698 26.791 -0.243 27.276 Bolt 1.940 27.761 0.000 28.246 Bolt 2.183 28.731 0.243 29.216 Bolt 2.425 29.701 0.485 30.186 Bolt 2.668 30.672 0.728 31.157 Bolt 2.910 31.642 0.970 32.127 Bolt 3.153 32.612 1.213 33.097

Bolt 3.395 33.582 1.455 34.067 Bolt 3.638 34.552 1.698 35.037 Bolt 3.881 35.522 1.940 36.007 Bolt 4.123 36.492 2.183 36.977 Bolt 4.366 37.463 2.425 37.948 Bolt 4.608 38.433 2.668 38.918 Bolt 4.851 39.403 2.910 39.888 Bolt 5.093 40.373 3.153 40.858 Bolt 5.336 41.343 3.395 41.828 Bolt 5.578 42.313 3.638 42.798 Bolt 5.821 43.283 3.881 43.768 Bolt 6.063 44.254 4.123 44.739 Bolt 6.306 45.224 4.366 45.709 Bolt 6.548 46.194 4.608 46.679 Bolt 6.791 47.164 4.851 47.649 Bolt 7.034 48.134 5.093 48.619 Bolt 7.276 49.104 5.336 49.589 Bolt 7.519 50.074 5.578 50.559 Bolt 7.761 51.045

5.821 51.530 Bolt 8.004 52.015 6.063 52.500 Bolt 8.246 52.985 6.306 53.470 Bolt 8.489 53.955 6.548 54.440 Bolt 8.731 54.925 6.791 55.410

Bolt 8.974 55.895 7.034 56.380 Bolt 9.216 56.865 7.276 57.350 Bolt 9.459 57.836 7.519 58.321 Bolt 9.701 58.806 7.761 59.291 Bolt 9.944 59.776 8.004 60.261 Bolt 10.18660.746 8.246 61.231 Bolt 10.42961.716 8.489 62.201 Bolt 10.67262.686 8.731 63.171 Bolt 10.91463.656 8.974 64.141

12.12768.507 10.18668.992 Bolt 12.36969.477 10.42969.962 Bolt 12.61270.447 10.67270.932 Bolt 12.85471.418 10.91471.903 Bolt 13.09772.388 11.157 72.873 Bolt 13.33973.358 11.399 73.843 Bolt 13.58274.328 11.642 74.813 Bolt 21.94027.761 23.88127.276 Bolt 22.18328.731 24.12328.246 Bolt 22.42529.701 24.36629.216 Bolt 22.66830.672 24.60830.186 Bolt 22.91031.642 24.85131.157 Bolt 23.15332.612 25.09332.127 Bolt 23.39533.582

25.336 33.097

Bolt 11.157 64.627 9.216 65.112

Bolt 23.63834.552 25.57834.067

Bolt 11.399 65.597 9.459 66.082

Bolt 23.88135.522 25.82135.037

Bolt 11.642 66.567 9.701 67.052

Bolt 24.12336.492 26.06336.007

Bolt 11.884 67.537 9.944 68.022

Bolt 24.36637.463 26.30636.977

Bolt

Bolt

24.60838.433 26.54837.948 Bolt 24.85139.403 26.79138.918 Bolt 25.09340.373 27.03439.888 Bolt 25.33641.343 27.27640.858 Bolt 25.57842.313 27.51941.828 Bolt 25.82143.283 27.76142.798 Bolt 26.06344.254 28.00443.768 Bolt 26.30645.224 28.24644.739 Bolt 26.54846.194 28.48945.709 Bolt 26.79147.164

28.73146.679 Bolt 27.03448.134 28.97447.649 Bolt 27.27649.104 29.21648.619

Bolt 27.51950.074 29.45949.589 Bolt 27.76151.045 29.70150.559 Bolt 28.00452.015 29.94451.530 Bolt 28.24652.985 30.18652.500 Bolt 28.48953.955 30.42953.470 Bolt 28.73154.925 30.67254.440 Bolt

28.97455.895 30.91455.410 Bolt 29.21656.865 31.15756.380 Bolt 29.45957.836 31.39957.350 Bolt 29.70158.806 31.64258.321 Bolt 29.94459.776 31.88459.291 Bolt 30.18660.746 32.12760.261 Bolt 30.42961.716 32.36961.231 Bolt 30.67262.686 32.61262.201 Bolt 30.91463.656 32.85463.171 Bolt 31.15764.627

33.09764.141 Bolt 31.39965.597 33.33965.112 Bolt 31.64266.567 33.58266.082 Bolt 31.88467.537 33.82567.052 Bolt 32.12768.507 34.06768.022 Bolt 32.36969.477 34.31068.992 Bolt 32.61270.447 34.55269.962 Bolt 32.85471.418 34.79570.932 Bolt 33.09772.388 35.03771.903 Bolt 33.33973.358 35.28072.873

EN EL TERCER CASO TENEMOS EXCACION CON SOSTENIMIENTO DE UN TUNEL. DE LA MISMA MANERA CON TODO LOS PROCEDIMIENTOS SEGUIDOS EN EL PRIMER CASO OBTENEMOS.

COMPUTAMOS E INTERPRETAMOS. Y OBTENEMOS EL DESPLZAMIENTO TOTAL PARA PODER ANALIZAR LOS RESULTADOS DEL COMPORTAMIENTO DE LA ROCA EN SUS ZONAS DE DEBILIDAD ASI COLOCAR LOS PERNOS DE ANCLAJE EN LA ZONAS REQUERIDAS

UNA VEZ ANALIZADO LOS RESULTADOS PROCEDEMOS A COLOCAR EL SOSTENIMIENTO (PERNOS DE ANCLAJE Y SHOTCRETE) EN LAS ZONAS REQUERIDAS. Y NOS QUEDA DE LA SIGUIENTE MANERA.

SEGUIDAMENTE COMPUTAMOS E INTERPRETAMOS, DESPLAZAMIENTO TOTAL NOS QUEDA DE LA SIGUIENTE FORMA.

EL

Phase2 Analysis Information Document Name PERNOS Y SHOTCRETE TUNELES

Project Settings General Project Title: SOSTENIMIENTO CON PERNOS DE ANCLAJE Y SHOTCRETE Analysis: TUNEL Author: JOSAFATA JOSUE DAMASCO CORMILLUNI Company: UNJBG - FAIN/ESMI Single stage model Analysis Type: Plane Strain Solver Type: Gaussian Elimination Units: Metric, stress as MPa Stress Analysis Maximum Number of Iterations: 1000 Tolerance: 0.001 Number of Load Steps: Automatic Convergence Type: Absolute Energy Tensile Failure: Reduces Shear Strength Groundwater Method: Piezometric Lines Pore Fluid Unit Weight: 0.009 MN/m3

Field Stress Field stress: constant Sigma one: 150 MPa (compression positive) Sigma three: 10 MPa (compression positive) Sigma Z: 10 MPa (compression positive)

Angle from the horizontal to sigma 1: 25 degrees (counter-clockwise)

Mesh Mesh type: graded Element type: 3 noded triangles Number of elements: 838 Number of nodes: 474

Mesh Quality 2 of 1246 Elements ( 0.2 % of elements) are poor quality elements 0 of 1246 Elements ( 0.0 % of elements) are poor quality elements because of the side length ratio 0 of 1246 Elements ( 0.0 % of elements) are poor quality elements because of the minimum interior angle 2 of 1246 Elements ( 0.2 % of elements) are poor quality elements because of the maximum interior angle (elements can be of poor quality for more than one reason) Mesh Quality Statistics The worst element has (ratio = 2.23), (min angle = 25.95) (max angle = 123.23) 10.0% of elements have: (ratios > 1.7), (min angles < 35.7) (max angles > 89.0) 20.0% of elements have: (ratios > 1.6), (min angles < 38.8) (max angles > 83.6) 30.0% of elements have: (ratios > 1.5), (min angles < 41.6) (max angles > 80.3) 40.0% of elements have: (ratios > 1.4), (min angles < 43.5) (max angles > 78.0) 50.0% of elements have: (ratios > 1.4), (min angles < 45.8) (max angles > 75.7) 60.0% of elements have: (ratios > 1.3), (min angles < 47.7) (max angles > 73.3) 70.0% of elements have: (ratios > 1.3), (min angles < 49.5) (max angles > 70.9) 80.0% of elements have: (ratios > 1.2), (min angles < 51.1) (max angles > 68.8) 90.0% of elements have: (ratios > 1.2), (min angles < 52.8) (max angles > 66.7) 100.0% of elements have: (ratios > 1.1), (min angles < 55.3) (max angles > 64.5) Poor quality elements are those with: (maximum side length) / (minimum side length) > 10.00 Minimum interior angle < 20.0 degrees Maximum interior angle > 120.0 degrees

Material Properties Material: LUTITA Initial element loading: field stress & body force Unit weight: 0.024 MN/m3 Elastic type: isotropic Young's modulus: 1581 MPa Poisson's ratio: 0.3 Failure criterion: Mohr-Coulomb Tensile strength: 0.018 MPa Peak friction angle: 33 degrees Peak cohesion: 0.309 MPa Material type: Plastic Dilation Angle: 0 degrees Residual Friction Angle: 35 degrees Residual Cohesion: 0.309 MPa Piezo to use: None Ru value: 0

Liner Properties

Liner: SHOTCRETE Liner Type: Beam Formulation: timoshenko Geometry: Thickness: 0.009 m Elastic properties: Young's modulus: 15000 MPa Poisson's ratio: 0.18

Bolt Properties Bolt name: PERNOS DE ANCLAJE End anchored bolt diameter: 38 mm Young's modulus: 200000 MPa Tensile capacity: 0.1 MN Residual Tensile capacity: 0.01 MN Pre-tensioning: 0 MN Pre-tensioning force constant in install stage Out-of-plane spacing: 1 m 6.768 6.469 6.135 5.773 5.391 5.000

List of All Coordinates Excavation boundary 4.609 9.969 4.227 9.878 3.865 9.728 3.531 9.523 3.232 9.268 2.977 8.969 2.772 8.635 2.622 8.273 2.531 7.891 2.500 7.500 2.531 7.109 2.622 6.727 2.772 6.365 2.977 6.031 3.232 5.732 3.531 5.477 3.865 5.272 4.227 5.122 4.609 5.031 5.000 5.000 5.391 5.031 5.773 5.122 6.135 5.272 6.469 5.477 6.768 5.732 7.023 6.031 7.228 6.365 7.378 6.727 7.469 7.109 7.500 7.500 7.469 7.891 7.378 8.273 7.228 8.635 7.023 8.969

9.268 9.523 9.728 9.878 9.969 10.000

External boundary 15.607 7.500 13.581 13.734 8.278 17.587 1.722 17.587 -3.581 13.734 -5.607 7.500 -3.581 1.266 1.722 -2.587 8.278 -2.587 13.581 1.266 Bolt 7.228 9.075

6.365 5.600

Bolt 7.486 9.480

7.324 7.167

Bolt 7.363 9.211

8.308 9.073

Bolt 6.858 8.378

9.163 10.461

Bolt 6.064 6.829 Bolt 4.609 4.142 Bolt 3.681 2.636 Bolt 2.957

9.757 11.605

5.031 3.086

5.385 3.680

1.252

5.018

Bolt 2.563 0.618

6.974 6.507

Bolt 2.549 0.604

7.966 8.433

Bolt 2.925 1.220

8.884 9.929

6.063

CONCLUSIONES



El Phase2 es un programa que nos permite poder evaluar el comportamiento de



nuestra excavación. Se puede evaluar las distintas formas de nuestras excavaciones, ya sea: circular,



rectangular, entre otras. El software nos proporciona una gran cantidad de gráficas, que nos va a servir para una futura toma de decisiones, como por ejemplo decisiones en el sostenimiento.



El software Phase2 nos pidenel modulo de Young y la relación de Poisson a diferencia de nuestro cálculo a mano , teniendo efecto en la generación de las curvas isovaloricas en cada caso.



Las gráficas generadas en el software Phase2 versión 6.0 son similares a las generadas a mano, de acuerdo a las fórmulas de esfuerzos alrededor de una excavación.

BIBLIOGRAFÍA



https://www.rocscience.com/help/phase2/webhelp/tutorials/Phase2_Tutorials.ht



m https://www.google.com.pe/search? q=phase+2+software+tutorial&oq=phase+2+&aqs=chrome.0.69i59j69i57j0l4.28 41j0j8&sourceid=chrome&es_sm=93&ie=UTF-8}