• • • Análisis retrospectivo del sistema túnel-terreno con el n de comprender los fenómenos que han provocado ciertas de cien- cias en el túnel, o bien para estimar parámetros geotécnicos o estructurales de los que no se tiene su ciente seguridad. Estimar el nivel de seguridad del sistema túnel-terreno. Diseñar actuaciones de refuerzo o consolidación, incluyendo una posible instrumentación. TÚNELES geotécnicas del terreno envolvente y al desarrollo y evolución de convergencias y patologías en el revestimiento. De esta forma es posible identi car el tipo de proceso inestable que pudiera estar gene- rándose, así como el grado de importancia de la situación y posibles consecuencias a corto, medio y largo plazo. 6.- Modelización numérica 6.1.- Necesidad de modelizar numéricamente El análisis de comportamiento del sistema túnel-terreno a lo largo de su vida puede requerir de una modelización numérica que aporte resultados de tensiones, desplazamientos y deformaciones, los cuales puedan ser comparados con observaciones y/o medidas reales. Dicha modelización puede ser una justi cación able apoyando las hipóte- sis o suposiciones que se realicen para explicar las causas de ciertas patologías o incidencias en un túnel. Por otro lado, es necesario evaluar el nivel de seguridad en el cual se encuentra actualmente el túnel, y para ello, la modelización numérica puede ser una herramienta de cálculo de gran precisión con la que esti- mar, de forma cuantitativa, dicha seguridad estructural y geotécnica. Así mismo, en función de las conclusiones relativas con el nivel de segu- ridad estructural en el que se encuentra el túnel, o en el que es previsible que se encuentre en un periodo de tiempo determinado, se podrán tomar decisiones encaminadas a implementar actuaciones de refuerzo o conso- lidación, ya sea del terreno como de los elementos estructurales del túnel. Algunas intervenciones realizadas sobre el revestimiento actual del túnel pueden ser: • Relleno de oquedades en el trasdós del revestimiento. • Rehabilitación de juntas de contracción. • Restauración del revestimiento. • Sellado de grietas en el revestimiento. • Taladros de drenaje. • Instalación de elementos estructurales adicionales. Para la realización de un diseño justi cado de algunas de estas medi- das puede ser necesario modelizar su comportamiento mecánico, analizando así su e ciencia. Además, los resultados de esta mode- lización pueden aportar información valiosa a la hora de diseñar un plan de auscultación y comparar las futuras medidas reales con las previsiones del modelo. En conclusión, tres son los principales motivos por los que en ocasio- nes se puede requerir una modelización numérica: como ‘programadas’ y no tanto a las ‘urgentes’ si es que requieren tiempos de reacción muy reducidos. El campo de aplicación de los modelos numéricos es muy variado, eng- lobando prácticamente todos los casos que se dan dentro del ámbito de la ingeniería del terreno. Estos modelos de cálculo permiten, en caso necesario, simular el comportamiento tridimensional de suelos, rocas y otros materiales estructurales que se ajustan a modelos elásticos, elastoplásticos y viscoelásticos, haciendo posible el análisis de cual- quier tipo de excavación, número y tipo de terrenos. 6.2.- Selección del método y programa de cálculo Son muy recomendables los programas de cálculo basados en el método de las diferencias nitas para la resolución explícita de ecua- ciones diferenciales, como es el caso de FLAC3D. Según indica el propio manual [3], dicho programa ha sido ideado, sobre todo, para resolver problemas de colapso plástico y de ujo plástico, ya que el método de la solución explícita permite seguir procesos físicamente inestables sin divergencias numéricas signi cativas, lo que hace de este tipo de programas la herramienta recomendada para la simulación numérica de grandes deformaciones asociadas a procesos inestables. Dado que el estudio de la evolución actual y futura de las patologías en el interior de un túnel, entra dentro del campo de la plasticidad y rotura, este tipo de programas informáticos operando en diferencias nitas resultaría idóneo pues, según la experiencia de los autores en este tipo de análisis, permiten sumergirse en procesos inestables con óptimos resultados. Por el contrario, los programas de cálculo basados en el método de los elementos nitos o método implícito, utilizan metodologías de análisis incondicionalmente estables que dejan de operar cuando se alcanzan estados plásticos y, por tanto, presentan mayor di cultad en el estu- dio de los procesos inestables que se generan durante la rotura y el colapso, así como la evaluación nal del grado de estabilidad del túnel durante el desarrollo hasta el extremo de los procesos inestables. 6.3.- Parámetros de diseño y variables de control Entre las distintas variables que pudieran jugar un papel fundamental en el análisis planteado, los autores recomiendan la estimación y el estudio de: a) Factor de seguridad de estabilidad global del sistema ‘terreno-túnel’ (FSest) La metodología propuesta permite estimar el grado de estabilidad del sistema relacionando el estado actual en el que se encuentra el con- junto ‘terreno-túnel’, con aquél asociado al agotamiento estructural del revestimiento, situación que marca el inicio de las inestabilidades. Así pues, en el supuesto de que la problemática detectada estuviese relacionada con el deterioro de las propiedades del terreno, el proce- dimiento recomendado consistiría en ir reduciendo progresivamente la resistencia al corte del terreno - de nida mediante la expresión τ= c +σ*Tg(φ), a través de los parámetros plásticos de Mohr- Coulomb ‘c = cohesión’ y ‘φ= ángulo de rozamiento’, hasta reproducir numéricamente el inicio de las inestabilidades. El ratio entre la resis- tencia al corte del terreno (τorig) y aquélla asociada al inicio de las inestabilidades (τred), representa el factor de seguridad de estabilidad del sistema (FSest). Ha de tenerse en cuenta que este tipo de modelizaciones numéricas requieren de un tiempo de estudio que en ocasiones no es compatible con los plazos de actuación. Por ello este tipo de análisis se suele apli- car en mayor medida a las actuaciones o reparaciones consideradas 60<< inGEOpres