5 AMITOS ENRIQUE MENA

INSTRUMENTACIÓN DE CAVERNAS Y CASAS DE MÁQUINAS SUBTERRÁNEAS Enrique Mena Sandoval Antonio Vargas Camacho Reginaldo Hernández Romero Manuel Moreno Hernández Subgerencia de Seguridad de Estructuras Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil Subdirección de Proyectos y Construcción Dirección de Proyectos de Inversión Financiada Comisión Federal de Electricidad

Julio de 2010

Instrumentos más usados en obras subterráneas en roca

Medición de las deformaciones por la excavación: - Cambio en la geometría de la excavación (convergencias) - Relajación de la roca: extensómetros

- Levantamientos topográficos detallados Medición de esfuerzos y deformaciones: - Pruebas de gato plano - Presiómetros Otros: - Piezómetros y niveles de agua

Esquema de un grupo de extensรณmetros de barras

Ventajas:

- Muy exactos, si la instalaciรณn se hace adecuadamente - De lectura fรกcil por personal capacitado - De fรกcil proceso y anรกlisis

Imagen de los cabezales de un grupo de extens贸metros de barras.

Desventajas: - Requiere un barreno por cada barra - Lectura manual - Riesgoso en sitios de dif铆cil acceso

Medici贸n manual de un extens贸metros de barras.

Esquema de un extensómetro múltiple de barras.

Corte Longitudinal Barreno

Lechada

Ancla de Varilla Corrugada

Tubería de protección de PVC

Cople PVC

VER DETALLE 1 Sello

Barras

Cabezal

8 7 6 5

1

2 3 4

Detalle 1 1.- Cabezal metálico 2.- Base de concreto f´c > 100 kg/ cm² 3.- Tubo de protección de PVC 4.- Barras de acero inoxidable 5.- Parrilla de alambrón o malla.

6.- Anclas de acero 7.- Concreto lanzado.

8.- Roca

Extensómetro múltiple de barras.

Ventajas: - Hasta 6 u 8 barras en un mismo barreno.

- Barras de aluminio, acero o fibra de vidrio.

- Muy exacto, si la instalación se hace adecuadamente.

- Fácil lectura, proceso y análisis por personal capacitado Desventajas: - Lectura manual - Riesgoso en sitios de difícil acceso

Imagen de un extens贸metro m煤ltiple de barras con medici贸n autom谩tica

Imágenes del cabezal de un extensómetro múltiple de barras con medición automática

Sensores de cuerda vibrante

Bases para medición manual

Esquema de un extensómetro múltiple de barras con medición automática

Ventajas:

Cabl e

1. Hasta 6 u 8 barras en un mismo barreno.

2. Barras de aluminio, acero o fibra de vidrio.

3. Sensores de cuerda vibrante, potenciómetros, LVDT’s, etc.

4. Medición continua mediante sistemas automáticos de adquisición de datos.

5. Instalación en sitios que quedarán inaccesibles o de acceso riesgoso.

C.H. Aguamilpa. Geología y bloques inestables en la casa de máquinas.

C.H. Aguamilpa. Secciรณn geolรณgica en casa de mรกquinas, pared aguas abajo y ubicaciรณn de extensรณmetros.

6

9

12

15

18

7

10

13

16

19

1 4

2 5

8

11

14

17

20

C.H. Aguamilpa. Extens贸metros en pared aguas abajo.

P.H. El Caj贸n. Secci贸n geol贸gica en casa de m谩quinas

P.H. El Caj贸n. Extens贸metros en pared aguas abajo

P.H. El Caj贸n. Extens贸metros en casa de m谩quinas

1.5 1.0 0.5 0.0

Barra 1 de 3.00 m de longitud Barra 3 de 14.00 m de longitud

Abr-10

Oct-09

Abr-09

Oct-08

Abr-08

Oct-07

Abr-07

Oct-06

Abr-06

Oct-05

Abr-05

-0.5

Oct-04

Desplazamiento en cm

2.0

Barra 2 de 6.00 m de longitud Barra 4 de 28.00 m de longitud

P.H. La Yesca. Sistemas de fallas geológicas •

En la casa de máquinas y la galería de oscilación existen varios sistemas de fallas, los cuales se ven influenciados de forma desfavorable por las excavaciones.

P.H. La Yesca. Extensómetros en casa de máquinas

• Se cuenta con 44 extensómetros de barras.     

12 en la bóveda 13 en la pared aguas arriba 15 en la pared aguas abajo 2 en el tímpano poniente 2 en el tímpano oriente

P.H. La Yesca. Extens贸metros en la pared aguas arriba

ECM-19 Barra 1 de 2 m ECM-19 Barra 2 de 8 m

ECM-19 Barra 4 de 24 m Voladuras en la zona ECM-19 Barra 3 de 12 m

01-Ago-10

01-Jul-10

31-May-10

30-Abr-10

Inició barrenación desde socavón 4

5to banqueo Galería Oscilación 402 a 399 m

4to banqueo Galería Oscilación 405 a 402 m

Reinicio excavación en GO

Inició excavación de fosos

6to banqueo 377,1 a 377,8 m

5to banqueo 381,7 a 377,1 m

4to banqueo 387,5 a 381,7 m

80

30-Mar-10

27-Feb-10

27-Ene-10

27-Dic-09

26-Nov-09

26-Oct-09

40

25-Sep-09

Compresión (-) Expansión (+)

3er banqueo 392,0 a 387,5 m

60

25-Ago-09

25-Jul-09

24-Jun-09

Desplazamiento acumulado en mm

P.H. La Yesca. Extensómetro de barras ECM-19

20

0

P.H. La Yesca. Extens贸metros en la pared aguas abajo

P.H. La Yesca. Corte geol贸gico longitudinal pared aguas abajo

ECM-15 Barra 1 de 2 m ECM-15 Barra 2 de 12 m

ECM-15 Barra 4 de 34 m Voladuras en la zona ECM-15 Barra 3 de 24 m

01-Ago-10

01-Jul-10

31-May-10

30-Abr-10

Inició barrenación desde socavón 4

5to banqueo Galería Oscilación 402 a 399 m

4to banqueo Galería Oscilación 405 a 402 m

Reinicio excavación en GO

Inició excavación de fosos

6to banqueo 377,1 a 377,8 m

5to banqueo 381,7 a 377,1 m

4to banqueo 387,5 a 381,7 m

80

30-Mar-10

27-Feb-10

27-Ene-10

27-Dic-09

26-Nov-09

26-Oct-09

40

25-Sep-09

Compresión (-) Expansión (+)

3er banqueo 392,0 a 387,5 m

60

25-Ago-09

25-Jul-09

24-Jun-09

Desplazamiento acumulado en mm

P.H. La Yesca. Extensómetro de barras ECM-15 en pared aguas abajo

20

0

Comentarios finales  El conocimiento detallado de la Geología del sitio es vital para el éxito del proyecto. La instrumentación en obras subterráneas debe instalarse lo más pronto posible debido a que los principales efectos de la excavación ocurren prácticamente de manera inmediata.  La colocación de extensómetros múltiples de barras, con lectura manual o automática, permite tener datos confiables de manera inmediata para definir las acciones preventivas y/o correctivas necesarias para asegurar la integridad de la excavación.  En el P.H. La Yesca, los datos instrumentales han permitido evaluar el comportamiento de las excavaciones en casa de máquinas, galería de oscilación, túneles de desvío, etc., proponer medidas complementarias, y analizar la efectividad de las acciones realizadas.  La relación costo/beneficio de la instrumentación justifica ampliamente su instalación, siempre y cuando se haga de forma adecuada, en los plazos conforme al proyecto, y en los sitios requeridos definidos conjuntamente entre los especialistas de Geología, Mecánica de Rocas, Instrumentación y el Constructor.