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Some remarkable cavern and tunnel failures are described in this keynote paper. As an independent consultant one occasionally has the privilege of observing some dramatic effects of adverse and usually completely unexpected structural geology, causing tunnel or cavern failures that can be dramatic. Very regrettably, the collapses are sometimes fatal for some unsuspecting tunnel or cavern workers. There is often an adverse de-sign for the special circumstances. Failure is most frequent during construction, with only the temporary support to resist the unexpected challenges of adverse structural geology. In fact the three most serious cases shown have lattice girders or steel arches as one of the components of the temporary support. It is usually a surprise to read that this hardest of materials provides the softest of deformation resistance, because of the difficulty of making contact with the uneven and by now blasted rock surface, once the soil and saprolite has been passed in the early tens of meters of a typical tunnel. These partly free-standing girders or arches, and their footings, deform too much before fully resisting radial deformation, thereby potentially reducing the shear strength of the rock mass, which may not be bolted when there is deep weathering. Such measures (lattice girders and steel sets) should never be part of the Q-system, which is essentially for excavations in rock masses, even if of poor quality with clay and fault zones. A bolted, and intimately supporting, steel-and-fiber reinforced S(fr) arch is needed to reduce the risk of collapse. This can function well even when there is an excessively rough perimeter due to over-break.
Colapsos en Túneles y Cavernas debido a Geología Estructural Adversa
En esta charla especial se describen algunas colapsos notables de túneles y cavernas. Un consultor independiente de vez en cuando tiene el privilegio de observar algunos efectos extraordinarios resultantes de una geología estructural adversa y completamente inesperada, capaz de causar colapsos substanciales en túneles y cavernas. Muy lamentablemente esas colapsos son algunas veces fatales para algunos trabajadores no conscientes de la presencia del peligro. Hay con frecuencia un diseño adverso para una circunstancia especial. Los colapsos ocurren a menudo durante la construcción, cuando se emplea solamente un soporte temporal para resistir los retos inesperados de una geología estructural adversa. En realidad, los tres casos más serios presentados tienen vigas de celosía o arcos de acero como uno de los componentes del soporte temporal. Por lo general es una sorpresa saber que estos materiales tan duros proporcionan la peor resistencia a la deformación, por causa de la dificultad de tener contacto adecuado con la superficie irregular de la roca dejada por las voladuras y una vez se ha traspasado el suelo y el saprolito en las primeras decenas de metros en un túnel típico. Estas vigas de celosía o arcos y sus zapatas, actuando parcialmente libres, se deforman demasiado antes de que puedan resistir plenamenete la deformación radial, reduciendo así potencialmente la resistencia al cizallamiento del macizo rocoso, algunas veces no apto para el empleo de pernos cuando hay una alteración profunda. Tales complementos (vigas de celosía y arcos de acero) nunca debem ser parte del sistema Q, que debe ser esencialmente para excavaciones en macizos rocosos, aunque sean de mala calidad y con zonas de arcillas y de fallas. El uso de hormigón proyectado con pernos y reforzado con malla y fibra de acero S(fr) es necesario para reducir el riesgo de colapso. Esto tipo de suporte puede funcionar bien, incluso cuando hay una superficie muy rugosa por causa de exceso de excavación o de voladuras.
