Resumen

Los túneles atraviesan habitualmente zonas de fractura que solían analizarse como un medio poroso equivalente con permeabilidad homogénea. Sin embargo, se trata de una simplificación aproximada que pasa por alto la conexión provocada por las obras subterráneas en macizos fracturados. Este estudio introduce el uso de redes sintéticas de fractura discreta (DFN) para analizar los flujos de entrada de agua subterránea a través de la excavación de un túnel en una zona fracturada considerando el avance diario del frente de perforación. En primer lugar, se analiza un caso hipotético con seis configuraciones diferentes que varían la densidad de fractura, la longitud de fractura y la distribución de la apertura. Cada ajuste tiene unas 100 iteraciones. Se estiman las propiedades hidráulicas de la DFN y se comparan con estudios previos de DFN, mostrando el mismo comportamiento aunque difiera la magnitud de los parámetros estimados. Como ejemplo de aplicación, se utilizan medidas estructurales de la zona de falla de Alaska en el macizo de La Línea (Colombia) para obtener los parámetros estadísticos de las distribuciones de longitud y apertura de las fracturas para generar la DFN. Se construyen cinco configuraciones variando la densidad de fractura, obteniéndose afluencias de agua subterránea medidas y simuladas del mismo orden de magnitud. Estos resultados ponen de manifiesto el potencial de la DFN sintética para analizar los efectos de los túneles en el flujo de aguas subterráneas.

INTRODUCCIÓN

Los medios fracturados se refieren a rocas de matriz de baja permeabilidad que pueden adquirir una permeabilidad de moderada a buena gracias a las fracturas ( Singhal y Gupta, 2010 ). Allí se construyen proyectos subterráneos para el suministro de aguas subterráneas, eliminación de residuos o infraestructuras ( Evans et al., 2001 ; Singhal y Gupta, 2010 ), afectando así a las fuentes de agua superficiales y a las masas de agua subterránea circundantes. Algunos de los efectos reportados de los túneles son la entrada de agua subterránea durante y después de su construcción ( Celico et al., 2005 ; Perrochet y Dematteis, 2007 ), la reducción del nivel del agua subterránea y superficial ( Molinero et al., 2002 ;Maréchal y Etcheverry, 2003 ; Vincenzi et al., 2009 ; Font-Capóet al., 2011 ), la activación de rutas de flujo preferenciales ( Evans et al., 2001 ), y las deformaciones e inestabilidades de las rocas ( Preisig et al., 2014 ; Shen et al., 2014 ; Loew et al., 2015 ; Valenzuela et al., 2015 ).

Se han implementado diferentes enfoques de modelado para evaluar el impacto de proyectos subterráneos tanto en estado transitorio como estable. En el análisis de estado estacionario se estudian los efectos a largo plazo, mientras que en el estado transitorio se analizan los efectos durante el proceso de construcción hasta alcanzar una nueva condición de estado estacionario ( Celico et al., 2005 ). 

• Materias:Aguas subterráneas Fracturas Modelado numérico Túneles
• Subjects:Water underground Fractures Numerical modeling Tunnels
• Palabras claves:Redes de Fracturas Discretas; Flujo de agua subterránea; Modelación numérica; Túnel
• Keywords:Discrete Fracture Networks; Groundwater Flow; Numerical Modeling; Tunnel