Estructuras subterráneas
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 4 de junio de 2020; las comprobaciones requieren 5 ediciones .Estructuras subterráneas : estructuras ( objetos ) para fines industriales, agrícolas, culturales, de defensa, municipales y otros, creadas bajo la superficie de la tierra, en masas rocosas [1] .
Historia
La gente ha estado usando espacios subterráneos durante mucho tiempo. Incluso en la era paleolítica , las cuevas eran un refugio fiable para el hombre primitivo .
Las primeras estructuras subterráneas artificiales surgieron en relación con el desarrollo de minerales por un método subterráneo . En el antiguo Egipto (dos mil años antes de Cristo) y la India (mil años antes de Cristo), se construyeron túmulos subterráneos. A la misma época se atribuye la construcción de túneles para el abastecimiento de agua de las ciudades.
En el siglo IV a.C. mi. en la zona de Pérgamo se construyó un edificio subterráneo del templo de Asclepio .
Significativa en escala y única en términos de soluciones técnicas fue la construcción de ciudades subterráneas en Capadocia .
Con la invención de los explosivos , la construcción de túneles de transporte comenzó a desarrollarse intensamente. En el siglo XIX se construyeron túneles de gran longitud y grandes secciones transversales: Simplon (20 km de largo), Saint-Gothard (15 (km), Mont-Senin (14 km).
La mejora de la tecnología minera, el desarrollo y la mejora de la ingeniería minera hicieron posible a fines del siglo XIX comenzar a construir las primeras vías urbanas subterráneas (metro) en Londres (1863), Budapest (1896), París (1900).
A principios del siglo XX se construyeron las primeras centrales hidroeléctricas subterráneas . Las labores mineras de las minas , donde se detuvieron las operaciones mineras, se están adaptando para almacenes y fábricas. Más tarde, las estructuras subterráneas comenzaron a albergar instalaciones militares (fábricas de aviones, hangares, depósitos de municiones), así como instalaciones industriales civiles (almacenes, fábricas textiles, garajes, instalaciones de almacenamiento de petróleo).
En la década de 1950, apareció un nuevo tipo de estructuras subterráneas: el almacenamiento de materias primas de hidrocarburos.
Clasificación de estructuras subterráneas
Dependiendo de la naturaleza de la construcción de estructuras subterráneas, se distinguen cuatro grupos de estructuras subterráneas [1] :
- Llevar a cabo la minería para el proyecto objetivo.
- Adaptación para objetos de labores mineras existentes y cavidades subterráneas naturales
- Aprovechamiento de estructuras geológicas porosas en el interior de la Tierra
- Urbanización integral de espacios subterráneos mediante la realización de labores de mina según proyecto objetivo y adecuación de las previamente ejecutadas.
1. Clasificación de estructuras subterráneas creadas de acuerdo con el proyecto objetivo.
| El propósito principal de la estructura subterránea. | Tipo de trabajo subterráneo | Objetos colocables |
|---|---|---|
| Extracción de minerales sólidos | Socavones , derivas , cámaras | Minas para la extracción de carbón, mineral, minerales no metálicos |
| Comunicaciones de transporte | Túnel , zanjas de relleno | Metros , ferrocarriles, túneles de automóviles, túneles hidráulicos, tuberías |
| Colocación de suministro de energía, instalaciones de suministro de calor. | Grandes cámaras, túneles | HPP , TPP , APEC |
| Colocación de instalaciones de almacenamiento de agua potable e instalaciones de tratamiento de aguas residuales | Grandes cámaras, túneles | Tanques de agua potable, plantas de tratamiento de aguas residuales |
| Colocación de equipamientos municipales | Pit pits y trincheras con posterior relleno | Centros comerciales, estaciones de tren, garajes, intercambiadores, pasos de peatones, restaurantes, cines, centrales telefónicas |
| Colocación de instalaciones militares. | Troncos , socavones, cámaras, fosos con relleno | Complejos de lanzamiento de misiles, puestos de mando a largo plazo, refugios, almacenes, etc. |
2. Clasificación de estructuras subterráneas creadas mediante la adaptación de labores mineras existentes y cavidades naturales
| El propósito principal de la estructura subterránea. | Tipo de trabajo subterráneo | Objetos colocables |
|---|---|---|
| Colocación de empresas productoras de alimentos | Labores mineras de minas explotadas | Fábricas de vino de champán, empresas para el cultivo de hongos, verduras, otras frutas, granjas avícolas de engorde, etc. |
| Almacenes de almacenamiento para diversas mercancías. | Minería de cal, yeso, minas de sal | almacenes de mercancias |
| Colocación de instalaciones de almacenamiento de alimentos perecederos | Extracción de cal, yeso, salinas. Minería en permafrost | Frigoríficos para el almacenamiento de alimentos. |
| Ubicación de las instituciones médicas. | Minas de sal , cuevas kársticas | hospitales y sanatorios especializados |
| Colocación de objetos turísticos. | cuevas | Complejos turísticos |
3. Clasificación de las estructuras subterráneas ubicadas en las entrañas de la Tierra en estructuras geológicas porosas
| El propósito principal de la estructura subterránea. | Tipo de trabajo subterráneo | Objetos colocables |
|---|---|---|
| Colocación de instalaciones de almacenamiento de minerales líquidos y gaseosos y sus productos | Reservorios de gas y petróleo agotados, acuíferos porosos, trabajos mineros | Grandes instalaciones de almacenamiento de petróleo, gas natural, derivados del petróleo, gas licuado |
| Eliminación de residuos peligrosos de producción | Trabajos mineros, yacimientos agotados, estructuras porosas en rocas compactas | Instalaciones de almacenamiento de residuos radiactivos, residuos de la industria química |
4. Clasificación de estructuras subterráneas creadas en labores mineras previamente elaboradas y labores de acuerdo con un proyecto especial
| El propósito principal de la estructura subterránea. | Tipo de trabajo subterráneo | Objetos colocables |
|---|---|---|
| Colocación de empresas industriales. | Labores mineras, cámaras especialmente atravesadas de grandes secciones, túneles | Plantas de instrumentos de precisión, equipos electrónicos, ingeniería mecánica, equipos militares, etc. |
| Ubicación de las instalaciones de investigación. | Labores mineras, cámaras especialmente atravesadas de grandes secciones, túneles | Observatorios de neutrinos y sismo-geofísicos, estaciones sísmicas, etc. |
Principales desafíos para las estructuras subterráneas durante la construcción y operación
Los principales problemas para cualquier tipo de estructura subterránea (abierta, cerrada)
- trabajo en progreso:
- asegurar la estanqueidad de las paredes (revestimiento, revestimiento-revestimiento permanente en el túnel)
- prevención de la entrada de tierra en la excavación (cara)
- asegurar la resistencia de las paredes (revestimiento)
- durante la operación:
- impermeabilización de paredes y pisos
- asegúrese de que la estructura no flote. Si, por ejemplo, cogemos una cacerola vacía, la llevamos a la superficie del agua y empezamos a presionar (hundiéndola en el agua), cuanto más sumergimos la cacerola, mayor es la resistencia, actúa la presión hidrostática del agua. El agua tiende a empujar la bandeja (estructura subterránea). Una estructura subterránea es similar a una cacerola, por dentro está el vacío. El suelo alrededor es agua, que tiende a empujar la estructura. Esto crea grandes problemas. Cuando el nivel del agua subterránea es alto y cuando el área de la estructura es grande, grandes fuerzas tienden a empujar la estructura subterránea hacia afuera. Esto es especialmente cierto para estructuras livianas, por ejemplo, un pozo de caída: una estación de bombeo, donde no hay equipo adentro, experimenta una alta presión hidrostática. Si esta es la parte subterránea de una estructura de gran altura, entonces la parte sobre el suelo será pesada (aplastará e impedirá el ascenso). Pero esto será sólo después de la construcción. Por lo tanto, durante el proceso de construcción, la parte subterránea de una estructura de gran altura también requiere atención.
- asegurando la resistencia de las paredes (revestimiento) y el fondo.
La presencia de agua subterránea tiene un impacto significativo en el recinto de la excavación, el fondo de la excavación, así como las paredes y el fondo de la estructura subterránea. Se pueden distinguir los siguientes efectos que pueden ser causados por el agua subterránea durante la excavación abierta de un pozo con una cerca y la construcción de una estructura subterránea:
- presión hidrostática en el fondo de la excavación desarrollada, en el cercado de excavación completado y después de la construcción de la estructura, en el fondo y las paredes de la estructura subterránea;
- sufusión mecánica de suelos bajo la acción del flujo de filtración bajo acción hidrodinámica;
- el efecto del levantamiento hidráulico de los suelos en el fondo del pozo;
- el efecto de pesar partículas de suelo permeable;
- tracción reducida para la mayoría de los suelos permeables.
El valor de la presión hidrostática de la capa de agua está determinado por:
, donde es la gravedad específica del agua, igual a 10kN/;
- altura de la columna de agua de cabeza, m.
Si el suelo del fondo de la excavación está representado por suelos arenosos saturados de agua o suelos arcillosos de consistencia fluida, y el sellado de la cerca no se lleva a la capa resistente al agua, el efecto de levantamiento de suelos bajo la acción de la presión hidrostática es posible.