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Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos.

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1 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 CASOS REALES DE ESTUDIO HIDROGEOLOGICOS APLICADOS A LOS TUNELES Giovanni Ricci, M.Sc. Hidrogeólogo

2 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Como parte de los proyectos de desarrollo más importantes de la red europea de ferrocarriles (TEN-T Trans-European Networks - Transport) el Grupo GEODATA está presente en el diseño y seguimiento de dos importantes túneles de base: -Proyecto Torino-Lione -Proyecto Brennero BBT En estos dos megaproyectos Geodata a realizado: Los estudios geológicos Los estudios hidrogeológicos La evaluación del impacto sobre los recursos hídricos subterráneos y superficiales Los estudio de mitigación y compensación de impactos sobre los recursos hídricos Proyectos de corredores ferroviarios europeos corridoi Ferroviari Europei Stato di costruzione Tunnel progetto Torino-Lione Tunnel del Brennero

3 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 En América del Sur, el Grupo Geodata forma parte del Consorcio Bioceánico Aconcagua encargado de la promoción del corredor férreo que conectará el Océano Pacifico con el Océano Atlántico. Este corredor incluye un túnel de base de 52 km de longitud. Geodata participa en los estudios de ingeniería desde el inicio del Proyecto y entre otros temas se ha encargado de los estudios geológicos e hidrogeológicos del túnel de base. Consorcio Bioceanico

4 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 TUNEL DE BASE Actualmente, en el campo de la ingeniería de obras subterráneas, constituye uno de los proyectos más complejo y difíciles de ejecutar. El túnel de base sirve para cruzar grandes cadenas montañosas (como los Alpes o la cordillera de los Andes en inmediaciones del cerro Aconcagua). Características de diseño: -Longitud mayor de 40 km -Coberturas entre 1000 – 2000 m Características geológicas e hidrogeológicas: -Investigaciones geológicas complejas y costosas -Marco hidrogeológico difícil de evaluar en profundidad (dificultad ligada a coberturas elevadas), se hace necesario abordar el problema con un enfoque de análisis de riesgos. Características ligadas a la interferencia entre el proyecto y la hidrogeología: -Complejidad en la cuantificación de los impactos en el túnel y en superficie -Necesidad de tomar decisiones de diseño que entre sistemas de impermeabilización y/o drenantes (o parcialmente drenante). algunos ejemplos de la experiencia de GEODATA

5 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Proyecto Ferroviario alta capacidad/alta velocidad Torino-Lione Datos Principales – Tunel De Base Longitud: 52km Cobertura: >2500m Geología: rocas carbonaticas, dolomíticas, areniscas, esquistos Qzmicaceos, cuarcita, gneis y depósitos cuaternarios Hidrogeología: acuífero por fracturación, altas cargas hidráulicas en zonas de falla, el agua presenta elevadas temperaturas y alta mineralización Critico: posibles flujos elevados en los túneles, altas temperaturas, presencia de manantiales de uso público y privado.

6 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Proyecto Ferroviario alta capacidad/alta velocidad Torino-Lione Estudios hidrogeológicos: (periodo ) Pruebas de permeabilidad en los sondeos Registro de temperatura y conductividad en los sondeos profundos (hasta 350 m) Inventario y monitoreo de manantiales y aguas superficiales (caudal, Cond, Temp, pH) Análisis químico del agua en los sondeos y en los manantiales

7 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Proyecto Ferroviario alta capacidad/alta velocidad Torino-Lione Estudios hidrogeológicos: (periodo ) Pruebas de caudal en las aguas superficiales Análisis del balance hidrogeológico Modelación numérica aplicada en contextos específicos (p.e. Acceso Modane)

8 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Proyecto Ferroviario alta capacidad/alta velocidad Torino-Lione Diseño definitivo Túnel de Base ( ) -Modelo hidrogeológico de referencia (complejos hidrogeológicos, clases de permeabilidad, balance hidrogeológico) -Cuantificación de la interferencia sobre los manantiales (metodología DHI) Risque de tarissement pour la Descenderie de St Martin de la Porte

9 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Proyecto Ferroviario alta capacidad/alta velocidad Torino-Lione Diseño definitivo del Túnel de Base( ) -Perfil hidrogeológico con la previsión de las condiciones hidráulicas en el túnel -Túnel está dividido en dos sectores en relación con la carga hidráulica: sector >10 bar y agua temperatura elevada / sector <10 bar PERMEABILITA DELLA ROCCIA TEMPERATURA DELLACQUA Tratto impermeabilizzato Pressione dacqua < 10 bar 6 km2 km Possibile valorizzazione delle acque Pressione dacqua elevata, temperatura elevata In territorio francese : 15 km6 km (43%) (57%)

10 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Proyecto Ferroviario alta capacidad/alta velocidad Torino-Lione Sistema di impermeabilización Impermeabilización en la bóveda con colectores separados Impermeabilización total (full-round e inyecciones puntuales Diseño definitivo del Túnel de Base( ) -Diseño de revestimiento con contramedidas de mitigación y compensación de los impactos -Sector >10 bar está parcialmente drenante y permite recolectar y valorizar las aguas -Sector <10 bar tiene impermeabilización total full-round

11 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Proyecto Ferroviario BBT - Túnel de Base de Brennero DATOS PRINCIPALES - TÚNEL DE BASE Longitud: 55km Cobertura: >2500m Geología: Filitas, metabasitas, esquistos carbonáticos, cuarcitas, gneiss, granitos y depósitos cuaternarios. Hidrogeología: Acuífero por fracturación, elevada carga hidráulica en las zonas de fallas, agua con temperatura elevada y alta mineralización. Aspectos críticos: Grandes flujos dentro del túnel, temperaturas elevadas y alta mineralización, presencia de manantiales de uso privado y público, presencia de plantas termales.

12 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Estudios hidrogeológicos ( ): -Pruebas de permeabilidad en los sondeos -Análisis químico del agua de los manantiales K10 -7 m/s Proyecto Ferroviario BBT - Túnel de Base de Brennero

13 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Estudios hidrogeológicos ( ): -Inventario y monitoreo de manantiales y aguas superficiales (Caudal, Cond. Temp. pH) -Análisis de balance hídrico e hidrogeológico Recharge Zone (Landslide area) Discharge (glacial deposits) Proyecto Ferroviario BBT - Túnel de Base de Brennero

14 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Estudios hidrogeológicos ( ): -Análisis de riesgos de interferencia con los manantiales (metodo DHI) Proyecto Ferroviario BBT - Túnel de Base de Brennero

15 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Diseño definitivo del túnel de base -Modelo hidrogeológico de referencia (complejos hidrogeológicos, clases de permeabilidad, balance hidrogeológico) -Perfil Hidrogeológico con cuantificación del caudal y de la carga hidraulica dentro del túnel Proyecto Ferroviario BBT - Túnel de Base de Brennero

16 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Estudios de Factibilidad del Corredor Bioceánico DATOS PRINCIPALES - TUNEL DE BASE Longitud: 52.5 km Cobertura: >2500m Geología: basamento granitoide y coberturas volcánicas permo-triásicas; una sucesión de intercalaciones de depósitos continentales y sedimentos marinos costeros y una sucesión vulcano-sedimentaria. Una sucesión volcánica y sedimentaria continental de cuerpos intrusivos y depósitos sinorogénicos. Hidrogeología: acuíferos por fracturación, elevado gradiente hidráulico en las zonas de fallas, agua alta temperaturas y mineralizaciones, agua termales. Aspectos críticos: se esperan grandes flujos de agua en el túnel, altas temperaturas y mineralizaciones, presencia de manantiales de uso privado y público, áreas termales (Puente de Inca)

17 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Estudios hidrogeológicos ( ): -Análisis de las cuencas hidrográficas y de la hidrografía superficial. -Inventario y monitoreo de manantiales y aguas superficiales (Caudal, Cond. Temp. pH) -Estudio de balance hidrogeológico Manantial Termal Puente de Inca Estudios de Factibilidad del Corredor Bioceánico

18 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Estudios hidrogeológicos ( ): -Análisis químico del agua en los sondeos y manantiales (incluidos isótopos O18-deut 2H) -Diferenciación de las facies químicas de los manantiales Estudios de Factibilidad del Corredor Bioceánico

19 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Diseño del Túnel de Base -Modelo hidrogeológico de referencia (complejos hidrogeológicos, clases de permeabilidad, balance hidrogeológico) -Valoración del riesgo de interferencia de los manantiales (metodología DHI) Puente de lInca Estudios de Factibilidad del Corredor Bioceánico

20 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Diseño del Túnel de Base -Cuantificación del caudal dentro del túnel. Caudales estabilizados (curva roja), caudales transitorios (histograma), caudales máximos -Cálculo del caudal efectivo de acuerdo con la infiltración real Caudal transitorio Caudal transitorio (m 3 /s) Caudal estabilizado (m 3 /s) Acceso tunnel Chile 2130m H=310m Acceso tunnel Argentina 2610m H=500m Portal Chile 1536 mPortal Argentina 1536 m Estudios de Factibilidad del Corredor Bioceánico

21 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 RESUMEN Estudios hidrogeológicos para excavación de túneles: Se basan en el modelo geológico del cual deriva su grado de confiabilidad (muy importante) Están en función de las etapas de diseño (pre-factibilidad, factibilidad, diseño definitivo) Las investigaciones en el terreno se dividen en: o Estudios de las fuentes hídricas superficiales presentes en la zona de influencia, con el objeto de valorar antes del inicio de la construcción el estado de los recursos hídricos. Caracterización físico-química de los manantiales, aguas superficiales, áreas de interés hidrogeológico particular (zonas termales) Análisis del uso de los recursos hídricos (agrícola, privado, acueductos, etc..) o Estudios de las características hidrogeológicas profundas Parámetros hidrodinámicos de los terrenos y de la roca del proyecto (pruebas de permeabilidad), con el objeto de determinar los valores en función del estado del macizo rocoso (masivo, poco fracturado hasta muy fracturado) Valoración de la carga hidráulica y su variabilidad (monitoreo piezométrico)

22 Casos reales de estudio hidrogeológicos aplicados a los túneles. Giovanni Ricci M.Sc., hidrogeólogo Experiencia internacional en estudios hidrogeológicos para túneles Medellín, 8 febrero 2013 Resultados de los estudios Obtener un conocimiento detallado de los puntos de agua presentes en la zona de influencia del proyecto en términos de calidad y cantidad antes de la construcción del túnel. o Para proveer indicaciones útiles acerca del cuadro hidrogeológico del proyecto o Como evidencia ante eventuales reclamaciones Definir el modelo hidrogeológico de referencia del túnel para proveer al proyectista o Caudales esperados en fase de excavación y estabilizados a largo plazo o Tipos de agua esperada (caliente, agresiva, etc.) o Cuantificación de la carga hidráulica para diseñar las características del revestimiento En función de estos factores y de las características constructivas del túnel se valora la probabilidad de interferencia entre el túnel y las fuentes hídricas superficiales. Un análisis de riesgos (valoración de los potenciales impactos sobre los recursos hídricos y su probabilidad de ocurrencia) determina la elección de diseño a adoptar que puede actuar en sobre dos frentes: o En superficie con obras de compensación o sustitución de recursos afectados o En el túnel con introducción de alternativas de diseño (si es posible) tendientes a mitigar o anular la probabilidad de interferencia con la superficie (p.e. revestimiento impermeable full round, inyecciones de impermeabilización, recolección y valorización de las fuentes drenadas) RESUMEN

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