Efecto de la altura de la sobrecarga en la fracturación hidráulica de túneles de presión revestidos de concreto excavados en roca intacta: un estudio numérico
Autores: Karakouzian, Moses; Nazari-Sharabian, Mohammad; Karami, Mehrdad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Efecto de la altura de la sobrecarga en la fracturación hidráulica de túneles de presión revestidos de concreto excavados en roca intacta: un estudio numérico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Altura de sobrecarga
Fracturación hidráulica
Túnel de presión
Criterio de fallo
Análisis de elementos finitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investigó el impacto de la altura de la sobrecarga en la fracturación hidráulica de un túnel de presión revestido de concreto, excavado en roca intacta, bajo condiciones de estado estable y transitorio. Además, se evaluó el criterio de diseño noruego que solo sugiere aumentar la altura de la sobrecarga como una medida de contrarresto contra la fracturación hidráulica. Se implementó el criterio de falla de Mohr-Coulomb para investigar la falla en los elementos de roca adyacentes al revestimiento. Se modeló un túnel de presión con un diámetro interno de 3.6 m en Abaqus Análisis de Elementos Finitos (FEA), utilizando el método de elementos finitos (FEM). Se asumió que las presiones transitorias ocurren dentro del túnel debido al cierre de la compuerta de control en una planta hidroeléctrica, aguas abajo del túnel, en tres modos de cierre diferentes: rápido (14 s), normal (18 s) y lento (26 s). Para condiciones de estado estable, los resultados indicaron que la resistencia a la fracturación de la roca aumentó con el aumento del ángulo de fricción de la roca, así como con la altura de la sobrecarga. Sin embargo, la influencia del ángulo de fricción en la resistencia a la fractura de la roca fue mucho mayor que la de la altura de la sobrecarga. Para condiciones de estado transitorio, los resultados mostraron que, en los modos de cierre de compuerta de control rápido, normal y lento, las alturas de sobrecarga requeridas para la falla fueron respectivamente 1.07, 0.8 y 0.67 veces la cabeza estática de agua en el túnel bajo una condición de estado estable. Se concluyó que aumentar la altura de la sobrecarga no debería ser la solución absoluta para prevenir la fracturación hidráulica en túneles de presión.
Descripción
Este estudio investigó el impacto de la altura de la sobrecarga en la fracturación hidráulica de un túnel de presión revestido de concreto, excavado en roca intacta, bajo condiciones de estado estable y transitorio. Además, se evaluó el criterio de diseño noruego que solo sugiere aumentar la altura de la sobrecarga como una medida de contrarresto contra la fracturación hidráulica. Se implementó el criterio de falla de Mohr-Coulomb para investigar la falla en los elementos de roca adyacentes al revestimiento. Se modeló un túnel de presión con un diámetro interno de 3.6 m en Abaqus Análisis de Elementos Finitos (FEA), utilizando el método de elementos finitos (FEM). Se asumió que las presiones transitorias ocurren dentro del túnel debido al cierre de la compuerta de control en una planta hidroeléctrica, aguas abajo del túnel, en tres modos de cierre diferentes: rápido (14 s), normal (18 s) y lento (26 s). Para condiciones de estado estable, los resultados indicaron que la resistencia a la fracturación de la roca aumentó con el aumento del ángulo de fricción de la roca, así como con la altura de la sobrecarga. Sin embargo, la influencia del ángulo de fricción en la resistencia a la fractura de la roca fue mucho mayor que la de la altura de la sobrecarga. Para condiciones de estado transitorio, los resultados mostraron que, en los modos de cierre de compuerta de control rápido, normal y lento, las alturas de sobrecarga requeridas para la falla fueron respectivamente 1.07, 0.8 y 0.67 veces la cabeza estática de agua en el túnel bajo una condición de estado estable. Se concluyó que aumentar la altura de la sobrecarga no debería ser la solución absoluta para prevenir la fracturación hidráulica en túneles de presión.