Excavación mecanizada en roca: resultados obtenidos teórica y experimentalmente a partir de ensayos realizados con una ILCM

Abstract

Abstract in Spanish Introduction Actualmente, para la excavacion en roca, el uso de la TBM se ha convertido en la option predilecta cuando se trata de excavacion de tuneies. De acuerdo a Maidl, et al. (2008), una TBM utilizada en roca puede estar compuesta de cuatro secciones: seccion de excavacion (cutierhead), seccion de empuje, section de transporte de material excavado y seccion de soporte. Los instrumentos que interactuan con la roca durante la excavacion estan distribuidos en la cutterhead; reciben el nombre de discos de corte. Su geometria depende de la roca y de las prestaciones de la TBM (torque, empuje y potencia). La fractura de la roca dependera del rendimiento de la TBM. Segiin Friant & Ozdemir (1993) los discos de corte deben estar dispuesto de manera tal que los fragmentos de rocas resulten ser lo mas grande posible. Estos fragmentos son tambien conocidos como chips, su formation ocurrira bajo una determinada fuerza y geometria de excavacion (s/p), que representa la relation entre el espaciamiento y la profundi dad de corte. En 2007, Gertsch y otros colaboradores establecieron que el parametro esencial en la fragmentation de la roca es la penetration, a medida que esta aumenta el dano en la roca es mayor y por consiguiente tambien lo seran la energia de excavacion, fuerza normal y fuerzas de rotation. El rendimiento de la TBM puede ser estimado a traves de dos tipos de modelos: lempiricos o teoricos/empiricos. Un ejemplo del primero puede ser el Metodo noruego propuesto por Bruland (2014), en cambio para el segundo tipo un clasico modelo es aquel propuesto por Rostami & Ozdemir en 1993. Otros autores ademas de los ya citados: Snowdon, et al. (1982), Sanio (1985), Chang, et al. (2006) concuerdan en que el metodo mas conveniente para estimar los parametros relacionados al rendimiento de los discos de corte es la prueba de corte linear a escala real, la cual es llevada a cabo con una maquina de corte linear, en ingles Linear Cutting Machine (LCM) Durante el ensayo se miden tres tipos de fuerza: normal, rotational y de corte; las que permiten determinar las caracteristicas de la TBM que realizara la excavacion. Con la fuerza nonnal se estima el empuje que se debera aplicar, con las fuerzas rotacionales por el contrario, el torque necesario para hacer girar la cutterhead. Sin embargo, las dimensiones de las muestras ecesarias para llevar a cabo este tipo de ensayos, segun Gertsch, et al. (2007) pueden alcanzar imensiones de hasta (1,1x0,8x0,6) m. lo que complica la aplicacion del mismo. Existen ensayos ropuestos por Innaurato, et al., (2006) mas practicos pero que no consienten una evaluation de arametros tan completa como aquella ofrecida por la LCM. En el Politecnico de Torino se ha desarrollado una maquina con las mismas caracteristicas de la LCM pero de menores dimensiones, Intermediate Linear Cutting Machine (ILCM). En este estudio se presentan los resultados obtenidos a partir de las pruebas realizadas en un bloque de marmol; comparandolos a su vez con los resultados teoricos obtenidos aplicando el metodo empirico/teorico de la Colorado School of Mines (CSM) y el de Roxborough & Philips (1975).