Método Flat-jack: Medición de Tensiones en Macizos Rocosos con Células Planas

El Método de las Células Planas, también conocido como Flat-jacks, es una técnica empleada para la medición de tensiones en macizos rocosos. Se aplica específicamente cuando se tiene acceso a una cara libre del macizo.

1. Descripción y Principio del Método

Para la aplicación de este método, se utilizan células planas. Estas consisten en dos chapas de acero soldadas en sus bordes, equipadas con una válvula de entrada que permite el paso de aceite a su interior. Este sistema permite obtener de manera sencilla y económica una componente del tensor de tensión.

1.1. Limitaciones Iniciales

Una limitación fundamental de este método es que solo puede aplicarse cuando el macizo rocoso, en los paramentos de la galería o excavación, se mantenga en estado elástico.

Además, la interpretación de los resultados no es trivial. Las tensiones medidas están afectadas por la gran excavación realizada, lo que implica que la interpretación siempre requerirá un proceso inverso. Este proceso busca determinar el estado tensional inicial del macizo a partir de las tensiones redistribuidas alrededor del hueco ya excavado. Esta dificultad es común al método del doorstopper, si bien el caso de las células planas es más complejo al ser el hueco mucho mayor.

2. Procedimiento de Medición

El proceso de medición con células planas sigue los siguientes pasos:

1. Preparación de Puntos de Medida: Se comienza situando sobre la pared de roca uno o más pares de puntos de medida. La separación entre estos puntos (d) se normaliza en función del tamaño de célula que se desee instalar.
2. Realización de la Abertura: Posteriormente, se realiza una abertura (ranura) en la roca, perpendicularmente a la línea de unión de los puntos de medida y entre ellos.
3. Observación de la Deformación: Como consecuencia de esta abertura, la separación entre los puntos de medida (d) disminuirá, siempre que la roca esté sometida a compresión en la dirección perpendicular a la ranura realizada. Teóricamente, esta tensión normal inicial podría calcularse a partir de este desplazamiento si se conocieran las constantes elásticas de la roca. Sin embargo, lo habitual es utilizar un método que evite emplear dichas constantes.
4. Inserción y Cementado de la Célula: Una vez realizada la ranura, se introduce en ella la célula plana y se cementa con un mortero adecuado.
5. Aplicación de Presión: Se comienza a aumentar la presión del aceite en el interior de la célula.
6. Determinación de la Tensión: Cuando, al aumentar esta presión, la distancia entre los puntos de medida sea exactamente igual a la que existía previamente a la realización de la ranura (d), la presión en la célula (p_c) será aproximadamente igual a la que existía en esa dirección antes del comienzo del proceso.

2.1. Consideraciones Teóricas y Prácticas

Teóricamente, este valor (p_c) debería corregirse en función de las tensiones originales paralelas a la célula, de la diferencia de presión entre el interior y exterior de la placa, y de las propiedades elásticas del mortero. Sin embargo, estas correcciones no suelen producir variaciones excesivamente importantes en los resultados. Por todo ello, p_c es una estimación aceptable para la tensión media normal al plano de colocación de la célula.

3. Desventajas del Método

La principal desventaja del método radica en que la zona donde se realiza la medida habrá sufrido una variación muy significativa de su estado tensional debido a la excavación de la galería o cámara desde la que se efectúa la medición. Si la galería ha sido excavada cuidadosamente, la variación del estado tensional de la misma puede calcularse a partir de un estudio de distribución de tensiones.