No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo de esta memoria es evaluar los resultados de una prueba de terreno que se desarrolló en la mina El Teniente, sobre la aplicación de pernos Swellex como elemento de soporte. Se comparan estos resultados con el perno rosca lechado que actualmente se usa en fortificación de desarrollos de mina El Teniente. La prueba consistió en la instalación de 2.000 pernos Swellex en las galerías del nivel de hundimiento de Teniente 4 Sur. Los pernos Swellex se instalaron en condiciones similares a los pernos rosca lechado, con que se fortifican las galerías. La evaluación de la prueba fue hecha en base a los aspectos siguientes: operacionales, económicos, experimentales y teóricos. Se determinaron rendimientos y costos de instalación de los pernos Swellex y rosca lechado para comparar ambos elementos de soporte. Además, se realizaron ensayos en laboratorio y terreno para comprobar y conocer las características principales de estos elementos de soporte. Por último, se hizo una modelación y simulación de la excavación apernada con el objetivo de evaluar el efecto del perno Swellex como refuerzo inmediato al momento de instalarse. El rendimiento de instalación de los pernos Swellex fue mejor que el de los pernos rosca. Con respecto al costo de instalación del perno Swellex, este resultó mayor que el del perno rosca, debido al mayor precio de este elemento de soporte. El ensayo de tracción comprobó que las capacidades de anclajes de los pernos Swellex son del orden de 11 a 12 toneladas y la de los pernos rosca lechado son de 15 a 20 toneladas. La simulación confirmó el efecto de refuerzo inmediato del perno Swellex una vez instalado. Se concluye que el uso del perno Swellex es una buena alternativa, debido a su buen rendimiento de instalación que disminuye la exposición al riesgo de las personas y equipos y a que su capacidad de refuerzo inmediato, una vez instalado, permite el acceso inmediato a las galerías o lugares de trabajo. Su principal limitación es su costo de adquisición.

El presente estudio trata sobre la interpretación y análisis de la Reflectometría Óptica Brillouin de Dominio Temporal (BOTDR) en su aplicación a pernos de anclaje en túneles. Su motivación surge de la búsqueda de perfeccionamiento o mayor eficacia en el monitoreo de sistemas de soporte en túneles, respecto a los métodos existentes en la actualidad. La tecnología BOTDR emplea fibra óptica para monitorear deformaciones con ventajas sobre métodos tradicionales, al permitir incluir extensos tramos con inmunidad a influencias electromagnéticas. La teoría establece que existen cambios en la frecuencia de la luz que pasa a través de la fibra óptica cuando ella se deforma, y que tales cambios están directamente relacionados con las deformaciones axiales que determina automáticamente el sistema analizador BOTDR. Éste sistema permite obtener las curvas de espectro de frecuencia, de donde se deduce la frecuencia característica asociada al máximo nivel de potencia. Para la aplicación en pernos de anclaje, ha sido necesario observar el procedimiento que usa el sistema deteniéndose en la curvas de espectro, y utilizar varias alternativas para la obtención de parámetros correlacionándolos con las mediciones de deformaciones unitarias a través de strain gages. Existe una importante restricción en la resolución espacial, ya que el sistema BOTDR sólo permite obtener las deformaciones unitarias axiales promedio en la fibra óptica en tramos de un metro de longitud. Su aplicación directa en pernos de anclaje es por tanto cuestionada, en particular debido a la gran variación de la deformación tanto en el tiempo, como en la posición a lo largo del perno. La alternativa que este estudio recomienda utilizar, consiste en modificar la curva del espectro de frecuencias aplicando una determinada función potencia, calcular luego su frecuencia promedio obtenida como centro de gravedad del área de esta curva y asociar esta frecuencia promedio con la deformación de la fibra. Las confirmaciones experimentales permiten trabajar con tramos de hasta aproximadamente 50 cm de longitud. Se entregan recomendaciones para la aplicación práctica de la fibra óptica en pernos de anclaje y su instrumentación en túneles utilizando un monitoreo central a través de una misma fibra óptica que permita obtener las deformaciones en un conjunto de pernos. Asimismo, se entregan recomendaciones para la continuidad de esta investigación.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / Los sistemas de fortificación tienen como objetivo resistir las solicitaciones estáticas y dinámicas propias del proceso de extracción minera, las cuales poseen altas dosis de energía involucrada, energía que debe ser absorbida por los elementos de fortificación, permitiendo su deformación y evitando a la vez que ocurran fallas en ellos. Esto corresponde a la capacidad de absorción de energía. Los pernos helicoidales de anclaje, en su estado natural son capaces de almacenar energía, debido a su capacidad de deformación pero al momento de ser instalados en minería, estos pernos son lechados a columna completa quedando un sistema rígido, con menor capacidad de deformación, lo cual los hace fallar frágilmente frente a una solicitación dinámica. De aquí nace la idea de entregarle al perno capacidad de absorber energía, aislando una parte de su longitud de la lechada, mediante una funda de PVC, es decir dejando una longitud libre mayor a la actual. El trabajo de título realizado tuvo como objetivo general estudiar el efecto de la longitud libre en la capacidad de absorción de energía en pernos helicoidales. El estudio constó de dos partes principales, un estudio analítico del efecto de la variación de la longitud libre, lo que posteriormente fue estudiado junto con todas las variables que participan en el balance energético de un sistema de fortificación minero. Teóricamente y a partir de los ensayos y resultados estudiados en la literatura, se deduce que el efecto de aumentar la longitud libre en sistemas de fortificación, genera un aumento en la capacidad de absorción de energía de los elementos, siendo el aumento para el caso estático mayor que el para el caso dinámico. Paralelamente se realizó la segunda parte del trabajo, la cual consistió en generar y realizar una prueba de terreno con su respectiva instalación de instrumentación geomecánica (3 celdas de carga y 3 Rockbolt Stressmeter). El estudio práctico concluyó que los valores de carga para pernos enfundados son bastante constantes en el tiempo, varían entre 0,6 [tonf] y 0,85 [tonf].esta variación se debe al efecto de la precisión de la celda de carga. Por lo tanto, la carga medida en terreno corresponde al apriete dado por el sistema de anclaje externo, en cambio los rockbolt stressmeter entregaron valores esperados de carga bajo las condiciones que estaba midiendo. Los valores de carga máxima fueron 7 [tonf]. Las deformaciones durante el período de monitoreo, fueron crecientes linealmente, lo que implica que los pernos completamente lechados estaban trabajando en el rango lineal de su comportamiento.