Stan Lee le robó la frase a F. D. Roosvelt, que al parecer la había tomado de Churchill, quien se habría inspirado en un colega, que su vez la había copiado de un discurso revolucionario francés, que resultó estar basado en un pasaje bíblico (concretamente Lucas 12:48), confirmando que lo de ser más responsable cuanto más poder se tiene viene de lejos, como es lógico.

(Y no se me ha ocurrido mirarlo, pero seguro que el código de Hammurabi incluye también algo parecido. Buscando bien, al final siempre aparece Mesopotamia. Siempre).

De vez en cuando, la ingeniería civil se plantea GRANDES OBRAS, en mayúsculas, obras que dada su poderosa envergadura, requieren muchas empresas distintas trabajando juntas, tanto en la fase de construcción como en diseño.

Y es precisamente esta «multiplicidad de cabezas pensantes» en el diseño la que obliga a hacer revisiones externas independientes del proyecto, no sea que algo no encaje o, peor todavía, haya pasado desapercibido.

Por la responsabilidad, claro.

Pues bien, hace poco, revisando el diseño más importante que jamás he tenido entre manos (dudo mucho que lo supere, las cosas como son… pero me encantaría, ¡¡ para qué negarlo !!) me encontré con algo que ya he visto otras veces (vamos, que lo iba buscando, que uno ya es perro viejo).

Podría estar refiriéndome al hecho de que haya ocho versiones del RMR y nadie diga cuál usa , pero no, estoy hablando de la fórmula de Ünal para el cálculo de la carga sobre el sostenimiento o rock load, muy útil también para saber el tamaño de las posibles cuñas.

Y como el tema es árido, voy a dividirlo en 10 preguntas y respuestas, a fin de hacerlo algo más asequible (si es que eso es posible).

1) ¿Qué es la carga sobre el sostenimiento?

La razón de ser de (casi) todas las clasificaciones geomecánicas para túneles, y aunque ya he hablado muchas veces sobre el tema (aquí sobre la clasificación geomecánica de Protodyakonov de ~1930, aquí sobre la de Terzaghi de 1946, aquí sobre la de Lauffer de 1948, aquí sobre el NATM y aquí sobre más cosas), voy a volver a explicarlo, por si hay dudas.

Y porque soy un pesado.

Cualquiera que haya jugado a excavar un túnel en un montón de tierra sabe que el terreno siempre se desmorona un poco. Si lo hacemos a poca profundidad se desmorona del todo y se derrumba (o colapsa), pero dependiendo del tamaño del hueco, el tipo de «tierra» (no es lo mismo arena que arcilla) y el espesor por encima de la «excavación», llega un momento en que cae algo de material pero nuestro túnel se mantiene estable… al menos por algún tiempo.

Este sería el concepto, grosso modo, pero en roca.

De forma MUY SIMPLIFICADA podríamos explicarlo diciendo que, conforme vamos excavando, parte del terreno más próximo a la excavación se «afloja» y cae, y otra parte «sufre» una redistribución de tensiones, entra en comportamiento plástico y se deforma hasta llegar (con suerte) a una especie de curva de equilibrio. Si no llega al equilibrio colapsa todo, evidentemente.

(Vale, esto no es exactamente así. Y ahora podría hablar sobre el efecto arco, el efecto silo y la trapdoor y tendríamos para rato. Acabaría antes grabando un vídeo, la verdad.)

Lo que queremos saber es cómo, cuánto y cuándo se va a aflojar el terreno.

Lo que no sabemos es cómo calcularlo:

«Debido a que el proceso de aflojamiento puede ocurrir en tramos del túnel que no pueden ser determinados con anticipación y es influenciado por factores incontrolables, no parece posible una predicción al respecto. Terzaghi, 1968»

Hay soluciones matemáticas analíticas, por supuesto, pero requieren demasiadas simplificaciones, de esas que nunca se dan en el Mundo Real. Como digo en Twitter: el terreno homogéneo es la vaca esférica de la geotecnia.

El terreno homogéneo es la vaca esférica de la geotecnia.

— Enrique Montalar (@emontalar) February 19, 2020

También se puede estudiar numéricamente, con resultados cada vez mejores, pero sigue habiendo demasiadas variables en juego. Como se suele decir, «en los túneles en roca lo importante es lo que no es roca».

De ahí que sigamos usando las clasificaciones geomecánicas: métodos empíricos simplificados que permiten clasificar o tipificar el problema en función de las características del terreno y las dimensiones de la excavación.

Así podemos saber (de forma aproximada) cuánto tiempo puede mantenerse en pie la excavación (stand-up time) y qué espesor de terreno va a aflojarse y quedar suelto antes de alcanzarse esa curva de equilibrio, lo que nos permitirá calcular el peso de terreno que va a cargar sobre el sostenimiento* (rock load), dimensionar éste para que aguante sin problemas y, lo más importante, saber cuánto tiempo tenemos para colocarlo.

* Algunos textos llaman a este peso «carga de aflojamiento».

Este es el esquema que dio Terzaghi del perfil final de la excavación en función de su estratificación, tal y como viene en el enciclópedico «Art of tunelling» de Karoly Szechy.

Y, aunque no es exactamente lo mismo, hace unos meses retuiteé esta noticia de la caída de un arco de sillería en la que se puede ver cómo los bloques que siguen en su sitio forman un arco parabólico, de acuerdo a la clasificación geomecánica de Protodyakonov (esto es muy típico en las patologías de dinteles).

Deformación profesional: Ver en la foto de esta noticia un perfecto ejemplo 2D de la carga real del terreno sobre el sostenimiento de un túnel…https://t.co/ZCpN5mmMQT

— Enrique Montalar (@emontalar) December 18, 2019

2) ¿De qué hablamos cuando hablamos de «caída de cuñas»?

En principio, de geometría. Después ya veremos que la cosa se complica un poco más.

Tenemos:

1. un macizo rocoso,
2. una serie de planos de discontinuidad que lo cortan y «compartimentan» en bloques,
3. una excavación, llámalo túnel, galería, caverna, etc.
4. y agua, sismos y un montón de cosas más que no voy a considerar hoy

La perforación va a cortar esos bloques, generando una serie de cuñas sueltas que caerán o no dentro de la excavación dependiendo de la relación de tamaños. Si el hueco de la perforación es lo suficientemente grande o las cuñas lo suficientemente pequeñas, éstas caerán dentro. Si no, se reajustarán y se mantendrán en su sitio. Así de simple.

Este es el esquema que siempre se pone de ejemplo para explicar este tema (el original está en el «Underground Excavations in Rock», de Hoek & Brown, pero he preferido coger la versión del «Rock Mechanics for Underground Mining» de Brady & Brown, algo más actualizado.

Como se puede ver, los túneles pequeños tienen menos problemas, al estar afectados por menos discontinuidades (si Elon Musk quiere tuneladoras pequeñas es por algo) mientras que los túneles grandes se comen todos los problemas.

Por eso llega un momento en que, dependiendo del tipo de terreno, puede ser mejor hacer dos túneles gemelos pequeños antes que un único túnel de mayor diámetro.

Y también es una de las razones por las que los récords de túneles más largos corresponden a túneles hidraúlicos, porque al tener un diámetro menor son más fáciles de construir (bueno, y que llevar agua en vez de gente también es más fácil, las cosas como son).

3) ¿Qué hacemos con las cuñas?

Sujetarlas, siempre que sea posible, ya sea con bulones/pernos, hormigón proyectado (gunita o shotcrete), cerchas o todo a la vez. Pero para eso primero necesitamos saber sus dimensiones y tener así una idea aproximada de su peso.

Como he dicho antes, el cálculo de cuñas es pura geometría, muy liosa, pero geometría, al fin y al cabo. Las fórmulas están disponibles en bastantes textos, aunque el libro por excelencia es el «Block Theory and its application to Rock Engineering», de Goodman & Shi, publicado en 1985 (disponible aquí en pdf).

A día de hoy, el programa más usado para el cálculo de cuñas es el UnWedge de Rocscience, también basado en la teoría de bloques de Goodman (de hecho, el libro está disponible en la web de Rocscience).

Sigamos. En teoría, a estas alturas deberíamos tener un buen reconocimiento geotécnico del macizo, tanto de la roca (estado, dureza, composición, alterabilidad, etc.) como de sus discontinuidades (dirección de buzamiento, buzamiento, espaciamiento, persistencia, rugosidad, etc.).

Sabemos la orientación del túnel y su geometría. Hemos identificado las familias de discontinuidades más representativas y conocemos su buzamiento y dirección de buzamiento. Lo tenemos todo. Le damos los datos al programa, hace sus cálculos y nos da las cuñas más desfavorables. Le indicamos el tipo de sostenimiento que queremos usar (bulones o pernos, gunita o shotcrete, cerchas) y nos dice lo que debemos poner.

Y ya está.

4) Si el UnWedge ya lo hace todo, ¿para qué necesitamos más fórmulas?

Porque el UnWedge busca la mayor cuña posible atendiendo únicamente a criterios geométricos, sin tener en cuenta la geotecnia para nada (cual político español, mismamente).

Por suerte, los programadores lo han tenido en cuenta y nos dejan corregir los resultados. La opción se llama «UnWedge Scaling»:

«UnWedge always initially calculates the maximum sized wedges which can form around an excavation. Wedge scaling is important because the assumed wedge size can have a significant effect on support requirements (e.g. pattern spacing, positioning or orientation of bolts, and the thickness or strength of shotcrete).

The Scale Wedges option allows you to scale down the size of the wedges, according to actual field observations (e.g. observed joint trace lengths, persistence, wedge volume, etc.). »

Es en este «escalado» dónde podemos usar la fórmula de Ünal para afinar los cálculos y obtener un resultado más acorde a la realidad.

Nota: Este post está escrito en febrero de 2020, con el tiempo igual cambian esta opción y ya no aparece. Hoy por hoy, está ahí.

5) Vale, entendido. ¿Y qué le ocurre a la fórmula de Ünal?

Pues que las fórmulas también tienen sus modas. Alguien empieza a usar una, los demás la ven, se pone de moda y, de repente, la ves por todas partes: copiada, pegada, citada, a pie de página y en la bibliografía, en letras diminutas.

Y con tanto copia-pega, muchas veces se olvida añadir su rango de validez, cuando no se hace de forma intencionada.

Así aparece la fórmula en el «Engineering Rock Mass Classifications» de Bianiawski de 1989:

Entra por los ojos, ¿verdad? Conocido el RMR es tan fácil de usar como rápida, sólo tenemos que dividir por la densidad y ya tenemos la altura/espesor de material que va a aflojarse durante la excavación.

Y conocido el espesor ya sabemos qué carga va a soportar el sostenimiento. Genial, ya podemos dimensionarlo.

Sólo hay un pequeño problema…

Esta fórmula es para sostenimientos de techos planos estratificados en galerías de carbón.

Es decir, para esto:

Y a veces (muchas otras veces) lo que tenemos es esto:

(estas dos figuras están tomadas del Manual de Geomecánica Aplicada a la Prevención de Accidentes por Caída de Rocas en Minería Subterránea)

Así es, se trata de una fórmula para minería, sacada de una tesis publicada en 1983 en la Pennsylvania State University con el título de «Design guidelines and roof control standards for coal mine roofs«, por Erdal Ünal.

Vamos, que la fórmula es correcta, pero con matices… porque los techos planos estratificados en carbón no son lo más habitual en ingeniería civil, las cosas como son.

Que no se me olvide decir dos cosas aquí:

Lo primero: El RMR a usar en la fórmula es el RMR₈₉. Por las fechas es de suponer que Ünal hizo su tesis con las versiones del RMR de 1973, 1974, 1975 o 1979, pero la versión recomendada para esta fórmula es la de 1989, alias RMR₈₉.

Por si alguien se lo está preguntando (que sé yo, hay gente muy rara) la última publicada es la RMR₁₄.

Y lo segundo: En este texto Bieniawski indica que su autor es Ünal, pero en otros lo omite, lo que explica que muchos textos posteriores le atribuyan esta fórmula al propio Bieniawski, entre ellos el «Ingeniería Geológica» de González de Vallejo et al.

6) ¿Y nadie se ha dado cuenta?

La mayoría de textos se limitan a copiar y pegar la fórmula, sin más detalles, pero otros son más críticos:

Singh & Goel dicen en varios de sus libros (éste, éste, y éste) que la fórmula:

• Infradimensiona la carga en túneles en roca con techo curvo
• Infradimensiona la carga en terrenos con problemas de squeezing (fluencia), sea cual sea el diámetro
• Infradimensiona la carga para diametros <6 metros (no-squeezing)
• Sobredimensiona la carga para diámetros >9 metros (no-squeezing)

Y en España, en su libro de «Clasificaciones Geomecánicas«, Manuel Romana advierte sobre la falta de homogeneidad dimensional de la fórmula y su gran dispersión de resultados, recomendando no usarla.

(No puedo poner ningún enlace a este libro porque está más que descatalogado. Fue una edición limitada para un curso realizado en la UPV en el 2000, editado por el prof. José B. Serón y aquí un servidor.)

He de decir que recuerdo haber leído esta misma recomendación en algún artículo anterior de D. Manuel Romana pero no lo he encontrado mientras escribía esto.

7) Pero esta fórmula es de 1983, ¿no hay nada posterior?

Si. Entre 1986 y 2002, Ünal publicó una serie de artículos en los que propuso usar un RMR modificado, al que llamó Modified Rock Mass Rating o M-RMR.

Ojo, no confundirlo con el MRMR (Mining Rock Mass Rating) de Laubscher, ese es otro.

Es un jaleo, lo sé.

El M-RMR tenía algunas cosas interesantes, como parámetros adicionales para tener en cuenta macizos rocosos de mala calidad, zonas con planos de debilidad, meteorizadas o muy fracturadas, e incluso un factor corrector por los efectos de la voladura, pero entre 1994 y 1997 Hoek presentó su GSI —que hace casi lo mismo— y se llevó el gato al agua.

Adaptarse o morir. En 2005, admitiendo de partida que el GSI de Hoek es bastante subjetivo (cosa que comparto), Osgoui & Ünal publican un artículo con el título de «Characterization of weak rock masses using GSI and the estimation of support pressure« en el que actualizan la fórmula, verificando los resultados (in-situ y con simulaciones numéricas), y dicen que «The main advantage of this new approach lies in the fact that it is applicable to overstressed and squeezing rock mass«. Algo es algo.

Unos años después, en 2009, los mismos autores publican «An empirical method for design of grouted bolts in rock tunnels based on the Geological Strength Index (GSI)« y aquí presentan esta nueva fórmula:

Que si sólo queremos saber la altura de terreno suelto, se queda en:

Hoy por hoy, que yo sepa, esta es la fórmula más actualizada, up-to-date, state-of-the-art, etc. de estos autores para calcular el espesor de terreno suelto que va a cargar sobre el sostenimiento.

En el artículo está todo explicado y podéis ver en qué consiste cada parámetro. No tiene mucho sentido repetirlo aquí.

Supongo que no hace falta que lo diga, pero si, la que más se ve en los proyectos es la de 1983, que puede que no sea del todo correcta, pero es más fácil, y ya se sabe que al final lo fácil es lo que triunfa.

8) ¿Y no hay más fórmulas?

Si, claro, no es el propósito de este post pero haberlas haylas. Tienes las antiguas recomendaciones de la clasificación geomecánica de Terzaghi (muy anticuadas ya, no recomendables); Bieniawski tiene alguna más; están también las de la clasificación Q; y Singh & Goel citan esta que pongo aquí abajo, de Goel & Jethwa, en los libros que he mencionado antes. Hay donde elegir.

9) ¿Podemos fiarnos de este tipo de fórmulas?

A ver, las clasificaciones geomecánicas son muy útiles para tener una idea previa de lo que nos podemos encontrar y para verificar resultados y poder elegir entre los distintos sostenimientos recomendados en el proyecto, pero no debemos olvidar que son planteamientos empíricos… cuánto más nos alejemos de las condiciones en las que se obtuvo la clasificación, menos «fiable» será… y esto va por las galerías en carbón con techo plano estratificado, por supuesto.

En general, y en comparación con otras disciplinas, las incertidumbres que manejamos en ingeniería civil son tan diversas que yo no hablaría de fiabilidad, sino de pragmatismo. Y aquí uso la palabra pragmatismo en su sentido estricto.

Utilizamos fórmulas y principios matemáticos hasta dónde es posible; modelización numérica un poco más allá; reglas empíricas (clasificaciones geomecánicas y correlaciones locales) cuando nos faltan datos; soluciones que sabemos que han funcionado (aunque a veces no sepamos muy bien cómo) cuando no nos queda otra opción; y siempre, por encima de todo, debe estar el Método Observacional.

Aun así, a veces no podemos evitar acordarnos de Marx (Chico) y su «¿A quién va usted a creer, a mi o a sus propios ojos?» cuando la cosa no sale como toca, a pesar de los decimales y los elementos finitos, pero es lo que tiene el Mundo Real… un sentido del humor muy peculiar.

Y luego están los túneles.

Entre nosotros, el proyecto lo ha hecho alguien desde su despacho, pero quien está hasta arriba de barro eres tú, así que… cuántas más recomendaciones, tablas y esquemas tenga el proyecto, mucho mejor, tendrás dónde apoyarte… porque al final, el proyecto de un túnel, citando al capitán Barbosa, «son más bien unas directrices«.

10) ¿Y cómo lo hacían en el proyecto que estabas revisando?

Tsk, tsk, tsk. No confundamos el sujeto con el objeto. He dicho que encontré lo que iba buscando, pero no he dicho qué iba buscando. Tenemos una ética profesional y manejamos información privilegiada. Seriedad.

P.D. Estaba todo perfecto, como cabía esperar.

Pero había que comprobarlo.

(no es porque me paguen por hacerlo, es que debe hacerse, nosesimexplico)

En 1957, el ingeniero francés Joseph Talobre publicó «La mécanique des roches», el primer libro de mecánica de rocas bajo esa denominación. Poco después, en 1965, Leopold Müller fundaba en Salzburgo la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas. El primer Congreso Internacional se celebraría en Lisboa en 1966, y sólo unos meses más tarde, en enero de 1967, quedaba constituida la Sociedad Española de Mecánica de Rocas, que celebra ahora su 50 aniversario.

Me hubiera gustado estar presente en la jornada, pero 2.000 km lo han hecho imposible. Por suerte, la SEMR ha publicado un libro conmemorativo (descarga gratuita) que incluye las conferencias de la jornada, junto con mucha más información. Dice la web que van a colgar fotografías y vídeos del evento, así que habrá que estar atentos.

Como era de esperar, lo más interesante del libro son los artículos, que dan un repaso a toda la disciplina (minería, taludes, presas y túneles) con un marcado carácter histórico.

• Fernando Muzás Labad – Breve reseña sobre el nacimiento de la Sociedad Española de Mecánica de Roca
• Pedro Ramirez Oyanguren – Algunos ejemplos primitivos y actuales de 50 años de la mecánica de rocas aplicada a la minería en España
• Luis I. González de Vallejo et al. – Los taludes en España en los últimos 50 años
• Claudio Olalla Marañon – La Mecánica de Rocas y las cimentaciones de grandes presas
• Manuel Romana Ruiz – Los túneles en España

Puedes descargar el libro en formato pdf desde la web de la SEMR, pulsando en la imagen.

Para quién esté interesado, el libro también puede adquirirse en formato físico.

Como sabéis, cuando reseño o anuncio libros en el blog trato de ser imparcial. Si algo me gusta, lo digo, y si algo no me gusta, también lo digo (explicando por qué, eso si, que criticar es fácil).

Bien, pues con este libro voy a ser parcial, lo aviso desde el principio, básicamente porque los autores son amigos, me han enviado una copia firmada y dedicada (saben que me gustan esas cosas), salgo en la bibliografía y hasta me nombran en los agradecimientos. Vamos, que podría decir que soy imparcial, pero no me ibais a creer, ¿a que no?

Supe de la existencia de este libro (en aquel momento todavía un índice) en verano de 2013, en Perú, tomando una Cusqueña con el primer autor. Lo cierto es que ya lo había olvidado, y aunque hace unos meses estuve con el segundo autor (esta vez fue una Mahou, en Madrid), ni se me pasó por la cabeza preguntar, y resulta que ya estaba acabado.

Como su nombre indica, se trata de un completo Manual de estaciones geomecánicas para la descripción de macizos rocosos en afloramientos. Busca ser eminentemente práctico y gráfico, y creo que consigue ambas cosas. ¿Es gratuito?, no, cuesta ~30 €, ¿recomiendo su compra?, si, ¿por qué?, sigue leyendo

Los autores tenían el listón muy alto, porque ya había un libro en español de esta temática. En 1978, tratando de normalizar la manera de tomar datos de campo, la International Society for Rocks Mechanics (ISRM) publicó los «Suggested methods for the quantitative description of discontinuities in rock masses«. En 1999, el IGME tradujo parte del texto del ISRM, añadió un montón de fotografías con ejemplos y publicó su «Manual de campo para la descripción y caracterización de macizos rocosos en afloramientos«. Por cierto, siendo Luis González de Vallejo uno de los editores, el libro incluía su clasificación geomecánica, la SRC, tengo pendiente hablar sobre ella, algún día.

La idea de partida de este nuevo libro era hacer «una herramienta de consulta rápida» en la que estuvieran incluidas todas las tablas, gráficas y esquemas necesarios para hacer una estación geomecánica. Esto no quiere decir que te puedas plantar delante de un talud con este libro y hacer una estación geomecánica. Hay que tener una serie de conocimientos previos, pero todo lo demás está aquí (salvo, quizás, un estadillo o planilla para tomar notas).

Cuando llegó a mis manos no tenía ni idea de que el prólogo fuera de D. Manuel Romana, pero bastó empezar a leerlo para reconocer su estilo. Además menciona algo que estuvimos comentando, en petit comité, durante la Jornada 2016 de la Sociedad Española de Mecánica de Rocas, si en el futuro se seguirán haciendo estaciones geomecánicas como hasta ahora. Contesta D. Manuel que si y no, porque «el proceso de captación de datos se automatizará y mecanizará«.

Coincido, los nuevos métodos van a permitir extraer muchísima más información del macizo (el cuarto autor es un experto en el tema), y en mi opinión, en ese momento será más necesario que nunca saber hacer e interpretar los datos de una estación geomecánica, porque el día que se automatice el proceso pasará lo que ya ha ocurrido con otras áreas de la geotecnia… que veremos datos completamente imposibles justificados con «pues es lo que ha salido», y si en mecánica de suelos es peligroso, en rocas ya ni os cuento.

A fin de ser lo más completo posible, el libro se explaya bastante en la descripción de las discontinuidades, tratando con detalle brújula, esclerómetro, perfilómetro, JRC, ensayos de carga puntual, RQD, efecto escala, etc.

Por cierto, la foto del perfilómetro de la pág. 104 es de un servidor y ya había salido en el blog. El texto no lo indica pero está tomada en Jávea, Alicante, el día de la final del Mundial de Sudáfrica de 2010. A mi el fútbol me da igual, pero a los sondistas no, por eso recuerdo qué día era.

Dada la importancia de las estaciones geomecánicas en los túneles, el quinto y último capítulo (coordinado por el tercer autor, supongo) está dedicado al levantamiento de frentes de excavación. El libro concluye con cuatro apéndices dedicados a las clasificaciones geomecánicas más utilizadas: RMR de Bieniawski, SMR de Romana, Q de Barton y RMi de Pälstrom, aunque lo cierto es que las clasificaciones geomecánicas se mencionan en varios puntos del texto (muy interesante la comparativa pros-contras de cada una de ellas del apartado 5.5.1).

Para finalizar, que esto ya está quedando demasiado largo, creo haber encontrado una diminuta errata (bueno, yo lo llamo errata, mi chica lo ha definido como «frikada nivel 15»). En la página 72 se dice que el sistema Clar o brújula de cuadrantes «resulta más complejo y menos adecuado para los fines con los que se hace uso de la brújula en mecánica de rocas». Sin embargo, en la página 159 los autores se decantan por la brújula Freiberger.

Coincido al 100%, yo también tengo una Freiberger, aunque hay algo que no cuadra. La empresa VEB Freiberger Präzisionsmechanik (ahora FPM Holding GmbH) lleva años fabricando instrumental técnico en colaboración con la Escuela de Minas de Freiberg, la más antigua del mundo. Entre otros aparatos, fabrica las llamadas «brújulas tectónicas», con las que es posible medir dirección de buzamiento y buzamiento al mismo tiempo… de acuerdo al artículo de 1954 del profesor Eberhard Clar, de la universidad de Viena. Si, la brújula Freiberger es una Clar (de hecho, lo indica en las instrucciones).

Dicho todo esto, espero que esta reseña os sea útil. Si alguien quiere comprarlo, puede hacerlo en Amazon (estará disponible en unos días, hay que apuntarse a la lista de espera).

Eso es todo. Hasta la próxima.

Entre las novedades más importantes de esta edición 2014 se pueden mencionar:

• Actualización del temario, incluyendo tecnología off-shore, geotermia, geomecánica para almacenamiento de CO₂ y geotecnia minera.
• Incorporación de más profesores de entidades internacionales.
• Participación en las Jornadas Profesionales de la Asociación de Empresas de la Tecnología del Suelo y del Subsuelo, AETESS (unas jornadas que seguro conoces si buscas casos reales e información actualizada).
• Creación del premio CEDEX-AETESS a la mejor tesina, noticia que ya adelantaba el blog de AETESS el pasado verano en un post en el que se puede ver a Enrique Asanza y Javier Gallego, como profesores del máster, a D. Manuel Romana Ruiz, representando al claustro de profesores, a Fernando Pardo de Santayana, Director del Laboratorio de Geotecnia y a José María Echave, Presidente de AETESS.
• Un extracto con testimonios de antiguos alumnos [pdf] (una idea muy buena, en mi opinión) que irán ampliando en ediciones posteriores.

Recuerdo a los interesados que el máster empieza el próximo mes de febrero y tiene clases presenciales hasta junio, si alguien quieres apuntarse no le queda mucho tiempo. Más información en el tríptico [pdf] o pulsando sobre la imagen inferior.

Fotografía de Ravell Call / The Deseret News via AP. Publicada en PHOTOBLOG

El deslizamiento se produjo ayer jueves, a las 09:30 PM (hora local) aunque se trata de una rotura detectada, auscultada, monitorizada y esperada desde hace días. Los primeros indicios de movimientos se detectaron a principios de febrero, cerca de la zona de visitas, pasando de 2 mm a casi 5 cm a principios de esta semana. 

Vista la evolución de movimientos ya se habían tomado todas las medidas preventivas, evacuando al personal, prohibiendo el acceso a la zona (muy próxima al centro de visitantes) y desviando los caminos. El empujón definitivo lo dieron las lluvias del miércoles por la noche aunque, vistas las fotografías, cabe pensar si no se quedaron cortos en sus previsiones.

The Landslide Blog indica que el deslizamiento ha sido detectado en las estaciones de registro sísmico de la Universidad de Utah y de la Universidad de Columbia, comentando que podría tratarse de dos movimientos, según dichos registros.

Hay una galería con más fotografías en KSL.com News y una fotografía antes-después en The Salt Lake Tribune.

Para los curiosos, en el post dedicado a la (también esperada) rotura del Desmonte de Rabat de 1987, en Valencia, hay un artículo de Manuel Romana Ruiz en el que hay un pequeño estudio sobre la evolución cinemática de este tipo de movimientos y su posible previsión, de hecho, uno de los deslizamientos mencionados en el artículo es de esta mina, precisamente, de una rotura de mayo de 1966 (la mina está en producción desde 1906).

Hace un par de meses anuncié la “XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica” que se iba a celebrar en Cancún en noviembre de 2012, destacando que la conferencia magistral “Raúl J. Marsal” correría a cargo de Manuel Romana Ruiz, catedrático emérito de la UPV. Pues bien, en rigurosa primicia y como regalo de navidad (escribo esto el 24 de diciembre) tenéis aquí el texto íntegro de la conferencia «Cimentación de presas. Aspectos Geomecánicos» directamente de su autor, al que agradezco el envío.

Raúl Jaime Marsal, nacido en Argentina, fue uno de los grandes geotécnicos mexicanos del siglo XX, junto con Nabor Carrillo y Leonardo Zeevaert (entre otros) de ahí que las conferencias de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica lleven sus nombres. Un detalle a tener en cuenta, hasta el momento sólo otro español había tenido el honor de impartir una de estas conferencias, José Antonio Jiménez Salas, que habló sobre mecánica de suelos no saturados en 1990.

La conferencia proporciona una visión muy completa de la cimentación de presas y su evolución histórica conforme han ido apareciendo nuevos materiales, nuevas técnicas, nuevas teorías y, por supuesto, nuevos problemas geomecánicos (presión de poro, distintos módulos de deformación, etc.). No faltan los ejemplos comentados (Proserpina, Hoover, El Atazar, Mantaro, Karun, Jin Ping, etc.) ni las clasificaciones geomecánicas ad hoc, como la clasificación Dam Mass Rating o DMR, desarrollada por el propio Manuel Romana desde 2003.

El texto tiene tres apéndices, los dos primeros están dedicados al DMR mientras que el tercero es una aclaración sobre la diferente terminología técnica utilizada en México y España, con algunas equivalencias que todos conocemos (concreto por hormigón o enrocamiento por escollera), otras no tan habituales, y términos que no utilizamos del mismo modo, como los esfuerzos de tensión.

Manuel Romana – Cimentación de presas. Aspectos Geomecánicos [pdf – 3,61 MB]

Es un artículo muy interesante, en tono divulgativo, sobre cuestiones conceptuales, criterios de estabilidad (tratando por separado taludes mineros, taludes en vías de comunicación y taludes en obras hidráulicas), distinciones entre métodos numéricos y métodos de equilibrio límite, futuras tendencias y muchos, muchos casos reales, algunos de ellos mencionados ya en el blog, como el recalce de la torre norte del castillo de Denia o las cunetas Ritchie para desprendimientos, por ejemplo.

Manuel Romana. Taludes Excavados en Roca (pdf – 2,5 MB)

Para conocer el origen del problema es necesario hacer una breve introducción histórica:

Los castillos inexpugnables y las altas murallas pasaron a mejor vida con el desarrollo de la artillería. A partir de ese momento, las murallas que antes proporcionaban seguridad y el castillo en el que buscar refugio se convirtieron en a) un molesto obstáculo contra el desarrollo urbanístico, y b) un montón de piedras. Respectivamente.

Vista del castillo de Dénia, antes de sufrir daños en su ladera norte

En el caso de Dénia, en la costa norte de Alicante, el castillo quedó seriamente dañado durante la Guerra de la Independencia, pero los problemas habían empezado ya un siglo antes, en la Guerra de Sucesión, concretamente el 17 de noviembre de 1708, cuando la ciudad se rindió ante los 10.000 infantes, 1.500 hombres a caballo y 24 cañones del sanguinario Mariscal D’Asfeld, aventajado discípulo del Mariscal Vauban (si, el de la famosa carta a los contratistas), a las ordenes del rey Felipe V (el número de tropas varía, según las fuentes).

Como ya sabemos, la Guerra de Sucesión la ganaron los Borbones y Felipe V no tuvo reparos en castigar a todo aquel que hubiera apoyado a los Austrias, es decir, Aragón, Valencia, Cataluña y Mallorca, lo que venía siendo la corona de Aragón.

Pero en el caso de Dénia había algo más…

En 1612, Felipe III (de Austria) le había otorgado a la población el título de ciudad (que el Duque de Lerma —favorito del Rey—, fuera también marqués de Dénia también tuvo algo que ver).

Años más tarde, la nueva ciudad decidió devolverle el favor siendo la primera de la Corona de Aragón en proclamar rey al Archiduque Carlos de Austria…

Y la proclamación le salió muy cara.

La ciudad fue destruida, todos sus bienes confiscados, y sus habitantes expatriados. Según las crónicas, tras el castigo solo quedaron 144 personas… como dijo aquel galo, vae victis.

Puede que ya no tuviera mucha población, pero seguía teniendo un puerto muy bien situado, tanto que eso fue lo que decidió su reincorporación a la corona, en 1804. Pese a su potencial, la ciudad había apoyado a los Austrias, así que los sucesivos informes técnicos sobre la conveniencia de reparar, dragar y ampliar el puerto fueron pasando de mano en mano sin pena ni gloria.

Entre 1867 y 1873 se derriban las murallas para permitir la expansión de la ciudad. La mampostería se aprovecha para construir y el relleno para colmatar zonas húmedas próximas.

[Nota técnica: Puedo dar fe de esto, he hecho informes geotécnicos cerca del castillo y en muchos casos se obtienen ensayos SPT de 0 golpes -si, cero golpes-, el típico terreno blando de marjal mediterráneo, para entendernos.]

A lo que vamos, la ciudad sigue creciendo y en 1892 deciden que ya es hora de tener un puerto en condiciones, proyecto que redactará una autoridad en el tema, Rafael Yagüe Buil, Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, autor también de los puertos de Gandía y Málaga.

El problema es, para variar, económico, porque la piedra es cara, y no hay dinero…

… lo que si hay es un castillo muy cerca del puerto…

… en lo alto de un macizo rocoso…

… y que ya no se usa para nada…

… ¡¡ Decidido, sacarían la piedra de la ladera norte del castillo !!

Las obras del puerto tardarían años en terminarse, entre la gripe de 1918 y una plaga de filoxera que se cargó las cosechas de vid, la zona tardó años en levantar cabeza, pero la cantera se explotó, vaya si se explotó, así quedó la ladera norte del castillo… y así sigue hasta el día de hoy.

La cantera también tuvo su momento de gloria en las postales

Demos ahora un salto temporal. Estamos en 1984, se llevan las hombreras y el pelo cardado, en los 40 Principales suena el Blue Jean de David Bowie, el hueco de la cantera está ocupado por un Instituto de Formación Profesional y el talud, pese a conservarse en buen estado, presenta caídas ocasionales (es de piedra, pero los años no perdonan).

En previsión de un disgusto (son niños, pero a veces se les coge cariño), se decide colocar un pequeño muro de contención de 3 m de altura con un colchón de algas (si, has leído bien, ¡¡ algas !!), que amortigüe las caídas, a modo de cuneta Ritchie, solución que pinta mal.

Y al cabo de unos días huele todavía peor.

Vista actual del castillo de Denia (Fuente: Flickr)

Para colmo de males, uno de los bloques desprendidos descalza la Torre Norte del castillo, momento en el que deciden tomarse el tema en serio, no sea que pase algo.

El puerto desde la cantera, con la torre norte en segundo plano, todavía en buen estado

Pasemos al apartado técnico:

El “Estudio de la estabilidad del talud norte y recalce de la torre norte del Castillo de Denia, Alicante” fue encargado por la Dirección General de Bellas Artes de la Consellería de Cultura de la Generalitat Valenciana a la E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Valencia en 1984, siendo sus autores Manuel Romana Ruiz, Francisco A. Izquierdo Silvestre y José B. Serón Gáñez.

El talud tiene una longitud de 105 metros, una altura máxima de 45 metros, una inclinación de 70º-90º y una dirección de buzamiento de 330º. Las murallas se encuentran justo en coronación del talud (si, explotaron la cantera al máximo) y tienen una altura aproximada de 10 metros, según zonas.

El macizo está formado por calizas cretácicas margosas en bancos de potencia métrica, con karstificación y diaclasado vertical, ligeramente meteorizadas (grado II), con un RQD del 75-90%, un RMR básico de 79-84 y una resistencia a compresión simple de 45-67 MPa.

Vistos los datos anteriores es evidente que a) la roca es bastante buena (y por eso se la llevaron al puerto), y b) son las discontinuidades las que están creando problemas. El estudio de campo mostró tres familias de discontinuidades, además de la estratificación, representadas en proyección estereográfica más abajo. En general se trata de discontinuidades onduladas-rugosas (con un JRC de 10-15), continuas, con una apertura de 1 a 5 mm, espaciamientos de 0,60-2,00 m y relleno de calcita y arcilla de decalcificación.

En el caso de la Torre Norte, además del desplome del paramento podía darse también una rotura plana a favor de una de las familias de discontinuidades, de orientación casi paralela al talud, así que se planteó una reparación en dos partes (ejecutada en verano de 1985).

En una primera fase, calculado el volumen que podía deslizar (≈41 m³), se saneó el talud y se diseñó un “tacón” anclado mediante bulones a la resina, de Φ22 mm y longitudes de 1 a 4 metros en una malla de 2,5 bulones/m². Hecho esto se colocaron varias capas de malla de alambre de triple torsión de Φ3 mm, y hormigón proyectado o gunita con un color similar al de la piedra hasta reconstruir la cuña deslizada, dejando ya preparadas las cabezas de anclaje.

Posteriormente, creada ya la “cuña de anclaje”, se perforaron y tesaron siete anclajes de cable a 1.000 KN para aumentar la resistencia a corte del plano de rotura, asegurando una posible caída de todo el conjunto (≈355 m³) a favor de la rotura plana ya mencionada.

Una de las cuestiones que más preocupaba a la Dirección General de Bellas Artes es que el arreglo fuera muy visible, algo que Manuel Romana evitó usando hormigón proyectado de color parecido al de la roca natural.

Pasado el tiempo el color se conserva bastante bien, los anclajes casi no se ven (se notan mucho más los arreglos en el paramento de la torre) y todo sigue en su sitio, que es lo importante.

Por cierto, con el tiempo pensaron que eso de tener un instituto justo debajo del talud no era una buena idea, por aquello de que los niños son el futuro y deben crecer sanos para pagar impuestos y todo eso, así que decidieron poner algo menos valioso… por lo que pudiera pasar.

Actualmente, el hueco lo ocupa la sección de urbanismo del Ayuntamiento de Dénia.

No, no es broma.

Notas:

• Un instituto en la ladera norte de un talud casi vertical de 45+10 metros de altura, menos mal que en Dénia hace buen tiempo, que si no…
• Existe una propuesta para restaurar la pendiente original de la ladera creando un hueco de usos múltiples (auditorio, piscinas, etc). Es buena idea, aunque lo de excavar tres sótanos con el nivel freático apenas a dos metros de profundidad no sé si merece la pena.

• George R. R. Martin se inspiró en la Guerra de las Dos Rosas (Lancaster = Lannister) para Juego de Tronos, ¿no hay nadie que haga lo mismo con la Guerra de Sucesión Española? tendría mucha más intriga.
• El castillo dejó de repararse con propósitos defensivos en 1828. En 1859 se ordenó su derribo pero no llegó a ejecutarse al pasar a manos privadas. En 1952 el ayuntamiento lo recuperó de nuevo.
• En 1895, aprobada la construcción del puerto, el alcalde de Dénia decía: “Rafael Yagüe, ingeniero, autor del proyecto, que con un desprendimiento y abnegación superiores a todo elogio, no sólo hizo frente a los considerables gastos que llevan consigo los estudios y confección de planos, sino que también, con su proverbial actividad y con un celo nunca bien apreciado, ha puesto al servicio de Dénia todo su talento y todas sus energías. Los diques del puerto serán el monumento que perpetúe la memoria del ilustre ingeniero”. Fallecido Yagüe en 1899, su familia todavía solicitaba en 1907 que se abonaran los honorarios de proyecto.

El desmonte en 1987 con la variante provisional, de dos carriles

La comarca de La Safor, en el límite entre Valencia y Alicante, es conocida por sus playas, pero también por su exagerada pluviometría y el pésimo comportamiento geotécnico del terreno, casi marjal en muchos puntos. Este mal comportamiento, unido a una gran densidad de poblaciones (31 municipios en 430 km²) obligaba a proyectar la Autopista del Mediterráneo, la actual AP-7, lo más pegada posible a las montañas.

Por desgracia, entre caminos, carreteras, acequias, campos y pueblos quedaba poco sitio para la autopista y, para terminar de arreglarlo, presiones locales “cambiaron” la traza del proyecto una vez empezadas las obras, obligando a hacer un desmonte en un pequeño cerro (El Rabat) que presentaba señales de movimientos previos… vamos, que la cosa no pintaba nada bien.

El desmonte en Google Maps (enlace) con la variante definitiva (2002)

Si tenemos un talud inestable con señales evidentes de haberse movido, más nos vale olvidarnos de los parámetros pico y trabajar con parámetros residuales, lo malo es que quitar peso en la parte inferior creando un desmonte tampoco es lo más aconsejable, que digamos.

En principio, mientras no aumente el peso en la parte superior del talud no debería haber problemas… desgraciadamente, la lluvia es agua, el agua pesa, cuando el talud se satura, pesa todavía más y la lluvia en La Safor es como la española cuando besa, porque allí “cuando llueve, llueve de verdad”.

Cronología de los acontecimientos:

• Noviembre de 1985, se registran 500 mm de lluvia en 24 horas, caen algunos tramos del talud, se parchean y todo arreglado, aquí no ha pasado nada, venga, circulen.
• Abril de 1986, saltan las alarmas, el desmonte se mueve, es un hecho. Se instrumenta el talud con 23 sondeos, 12 bases topográficas y 9 inclinómetros.
• Noviembre de 1986, la grieta se ha abierto 260 mm en 200 días. Se delimita la zona inestable, tiene un desnivel de 80 m, una anchura de 150 m, un espesor de 20 m y todos los boletos para caerse, la cuestión es ¿cuándo…?
• Septiembre de 1986, a la vista de los resultados del modelo de predicción, se aconseja la construcción de una variante.
• Verano de 1987, se construye la variante… por si acaso aciertan, que es una autopista de peaje y el cliente manda.
• Noviembre de 1987, se abre el grifo, 817 mm en 24 horas, record nacional de pluviometría en España, todavía no superado… el talud cae sobre la autopista.

La previsión temporal del deslizamiento y el análisis de la solución corrieron a cargo de Manuel Romana Ruiz, el mismo que firma este interesante artículo resumen presentado en el II Simposio sobre Taludes y Laderas Inestables de Andorra la Vella de 1988. La comunicación está dividida en dos partes, primero tiene un pequeño “estado del arte” de la parametrización temporal de deslizamientos (por supuesto, no falta el de Chuquicamata) y más tarde estudia la estabilidad del talud y el criterio de predicción a partir de las velocidades medidas en los corrimientos.

 

Vista actual (2008) desde La Font d’En Carròs (Fuente: Panoramio).

En principio el blog se va a utilizar para mejorar la comunicación con todas aquellas personas interesadas en sus cursos de formación, tal y como indica su entrada de presentación, pero en el futuro está previsto utilizarlo también para compartir noticias y artículos técnicos. Es de suponer que entre estos últimos no faltarán los dedicados a túneles y clasificaciones geomecánicas, especialmente a la clasificación geomecánica SMR para taludes, producto de la casa, así que, ya sabéis, añadid “Blog STMR” a vuestra lista de favoritos o lector RSS para estar al tanto de todas las novedades.

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