Unidades geotécnicas del futuro enlace fijo a través del Estrecho de Gibraltar: Recopilación de datos históricos, caracterización geotécnica y modelización de ensayos presiométricos en medio anisótropo

摘要

Esta tesis doctoral estudia el comportamiento geotécnico de los materiales geológicos existentes en el área del estrecho de Gibraltar y que afectan al proyecto de enlace fijo entre Europa y África cruzando este accidente geográfico, previsto mediante un túnel excavado de unos 28 km, entre las regiones de Algeciras (España) y Tánger (Marruecos), en materiales geotécnicamente complejos y bajo zonas sumergidas más de 300 m. Este es uno de los túneles más complejos de cuantos se han planteado. La zona de estudio se encuadran en el Surco de los Flysch (cordillera Bética) y está constituida por unidades turbidíticas cretácico-terciariarias: U. de Algeciras (Beni-Ider), U. de Bolonia (Tala Lakrah), U. de Facinas (Melloussa) y U. de Almarchal (Tanger). En la zona central del Estrecho se localizan dos paleocanales rellenos por materiales cuaternarios poco resistentes. En lo más de 30 años del proyecto se han realizado varias campañas geológico-geotécnias que han generado un gran número de datos. En esta tesis se han analizado más de 600 documentos, obteniéndose 420 resultados de ensayos in situ, más de 4.700 ensayos de laboratorio e información proveniente de más de 7.000 m de sondeo. El número de datos se ha ampliado con una nueva campaña. Con los datos recopilados se ha realizado una caracterización geotécnica de los materiales mediante técnicas estadísticas. Una vez filtrados, clasificados y agrupados los datos, se obtuvo un rango de variación de la media para cada población con una confianza del 95 por ciento según las indicaciones del Eurocódigo, obteniéndose valores característicos de diseño. Los cerca de 100 parámetros estudiados cuentan con diferentes grados de determinación por el diferente número de datos, la calidad de los mismos u otros factores. Este aspecto es importante a la hora de planificar próximas campañas dado el difícil acceso de la zona. Para su cuantificación se ha desarrollado una metodología basada en seis factores: número de datos, variabilidad, número de proyectos, número de localizaciones, descripción de los ensayos, descripción de las muestras y metodología de toma de las mismas. Este método permite establecer, con un criterio técnico no arbitrario, objetivos para las futuras campañas, optimizando recursos. Otra forma de optimizar los reconocimientos es mejorar las técnicas empleadas. Debido a las características del proyecto, las técnicas presiométricas son las más indicadas para la determinación de la deformabilidad y resistencia de estos materiales. Esta técnica se basa normalmente en el análisis de la deformabilidad de una cavidad cilíndrica en un medio isótropo y continuo. Sin embargo, las litologías estudiadas presentan un comportamiento anisótropo y discontinuo. En esta tesis se ha analizado el comportamiento de este tipo de medios. Una vez revisadas las metodologías de interpretación existentes para medios anisótropos, se ha observado que estas se basan en medios continuos y la mayoría son solamente aplicables para orientaciones concretas de los ejes de anisotropía viéndose la necesidad de comprobar su aplicabilidad al tipo de material con el que se trabaja aquí, de manera que se realizaron diferentes modelos informáticos (2D y 3D) en medios discontinuos y en medios continuos equivalentes. Comparando los resultados se observó una gran importancia de la relación entre el espaciado de las discontinuidades y el radio de la cavidad, siendo ambos modelos equivalentes solamente para relaciones menores a 0,4. También se observó que en perforaciones realizadas cortando las capas con ángulos inferiores a un ángulo crítico se produce un deslizamiento de los bloques, produciéndose un importante desvío de los resultados. Con todo esto se desarrolló de un nuevo método de interpretación basado en un modelo tridimensional discontinuo que permite la obtención de los módulos de deformación máximo y mínimo con errores inferiores al 20 por 100 en el módulo máximo e inferiores al 60 por 100 en el módulo mínimo.