[ca] La construcció de túnels sota el nivell piezomètric pot comportar problemes constructius quan l'excavació travessi zones molt transmissives on pot haver-hi entrades sobtades d'aigua . Aquestes entrades poden arrossegar materials quan es creuin capes poc competents, arribant a provocar enfonsaments, xemeneies I subsidència del terreny. D'altra banda aquestes entrades d'aigua poden provocar el descens del nivell d'aigua per drenatge de l'aqüífer. Per minimitzar les entrades d'aigua I els impactes associats a la excavació es perforen túnels amb tuneladores (TBM) que restringeixen les afeccions per drenatge al front de perforació. Aquest mètode es especialment adequat en medis urbans on el túnel es proper a la superfície. L'objectiu d'aquesta tesi serà abordar les dificultats constructives relacionades amb la hidrogeologia que existeixen al construir túnels amb tuneladora així com determinar els impactes que aquestes poden produir. En primer lloc, es busca una metodologia que permeti caracteritzar hidrogeològicament el terreny que ha de travessar la tuneladora ja que aquestes són sensibles als canvis sobtats de medi i condicions de terreny. Hi ha dos aspectes important que normalment no son tinguts en compte: El comportament hidrogeològic de les falles (conducte, barrera, conducte-barrera) i la importància de la connectivitat hidrogeològica entre les fractures que son creuades pel túnel y la resta del massís rocós. Aquests dos aspectes han estat tinguda en compte en la caracterització geològica i hidrogeològica amb el fi de corregir el disseny del túnel i minimitzar riscos geològics. Una investigació geològica amb caracterització hidrogeològica preliminar (que va incloure la revisió de l'estat hidrogeològic previ i assaigs de bombeig d'interferència) va ser realitzada en una zona granítica de la Línia 9 del metro de Barcelona (zona de la B-20). El model hidrogeològic conceptual va ser construït fent servir un model numèric quasi-3D, on van ser calibrats diferents escenaris. Les falles i els dics van mostrar un comportament de conducte barrera que compartimentalitza el flux parcialment. El comportament de barrera es l'efecte mes marcat i es mentre que en els dics apareix el comportament de conducte. La caracterització del medi hidrogeològic ha permès realitzar un pla de drenatge i els canvis necessaris en el disseny del túnel. En segon lloc, es troba una metodologia que permeti trobar el lloc i quantificar les entrades d'aigua que hi pot haver en el front d'excavació d'un túnel construït amb tuneladora. Les entrades d'aigua sobtades en el túnel constitueixen un problema important perquè poden provocar un col·lapse del túnel que afecti a les estructures superficials. Un mètode per predir les entrades d'aigua en el front de túnel ha estat implementat en el sector de Santa Coloma de la Línia 9 del metro de Barcelona. Per aconseguir-ho es va realitzar una caracterització geològica i geofísica 3D, aquests resultats van ser implementats en un model numèric quasi-3D, on una condició de contorn de front de túnel mòbil ha estat inserida per simular la iteració amb l'aqüífer. El model prediu correctament la variació de nivells piezomètrics i la magnitud de les entrades d'aigua concentrades en les zones de falla i dics. L'adaptació de l'escala del model al túnel i a la connectivitat amb la resta del massís han estat clau per poder quantificar les entrades d'aigua. Aquest mètode permet localitzar les zones perilloses on el dewatering hauria de ser implementat. En tercer lloc, es caracteritzen els impactes hidrogeològics que provoca la construcció d'un túnel construït amb tuneladora. Malgrat que l'efecte dren que acostumen a originar la majoria de túnels es minimitza per l'acció del sosteniment que s'instal·la just després de la maquina, la construcció d'aquesta estructura lineal impermeable pot produir una obstrucció de l'aqüífer o efecte barrera. Es quantifica la variació de gradient abans i desprès de la construcció d'un túnel, això es farà amb mètodes analítics que es comparen amb el canvi de gradient observat. A mes a mes es quantifiquen els canvis de connectivitat que provoca la construcció del túnel comparant la variació de comportament observada en una sèrie d'assaigs de bombeigs realitzats abans i després de la construcció del túnel. Tots aquests enfocaments permeten abordar els principals problemes hidrogeològics que es trobaran els túnels construïts amb tuneladora així com els impactes que provoquen. L'ús de models numèrics esdevé una eina robusta per poder quantificar i predir les entrades d'aigua en el front del túnel i les variacions de nivell provocades pel mateix túnel. El coneixement d'aquests escenaris permetrà trobar les solucions adients o minimitzar les conseqüències de l'acció de medi hidrogeològic sobre el túnel o a l'inrevés.

[es] La construcción de túneles bajo el nivel piezométrico puede comportar problemas constructivos cuando la excavación atraviese zonas muy transmisivas donde puede haber entradas repentinas de agua. Estas entradas pueden generar arrastres cuando se crucen capas muy poco competentes, llegando a provocar hundimientos, creación de chimeneas subsidencia del terreno. Además estas entradas de agua pueden provocar el descenso del nivel freático por drenaje del acuífero. Para minimizar las entradas de agua y los impactos asociados a la excavación se realizan perforaciones con tuneladoras (TBM) que restringen las afectaciones por drenaje al frente de perforación. Este método es especialmente adecuado en medios urbanos donde el túnel se sitúa cerca de la superficie. El objetivo de esta tesis será abordar las dificultades constructivas relacionadas con la hidrogeología que existen al construir túneles con tuneladora así como determinar los impactos que estas pueden producir. En primer lugar, se busca una metodología que permita caracterizar hidrogeológicamente el terreno que será atravesado por la tuneladora ya que esta maquinaria es sensible a los cambios repentinos de medio y condiciones de terreno. Hay dos aspectos que normalmente no se tienen en cuenta: el comportamiento hidrogeológico de las fallas (conducto, barrera, conducto-barrera) y la importancia de la conectividad hidrogeológica entre las fracturas que cruzadas por el túnel y el resto del macizo rocoso. Estos dos aspectos han sido tenidos en cuenta en la caracterización geológica e hidrogeológica con el fin de corregir el diseño del túnel y minimizar riesgos geológicos. Una investigación geológica con caracterización hidrogeológica preliminar (que incluyó la revisión del estado hidrogeológico previo y ensayos de bombeo de interferencia) fue realizada en una zona granítica de la Línea 9 del metro de Barcelona (zona de la B-20). El modelo hidrogeológico conceptual fue construido usando un modelo numérico quasi-3D, donde fueron calibrados diverso escenarios. Las fallas y diques mostraron un comportamiento de conductobarrera que compartimentaliza parcialmente el flujo. El comportamiento de barrera es el efecto mas marcado, aunque en los diques aparece comportamiento de conducto. La caracterización del medio hidrogeológico ha permitido realizar un plan de drenaje y los cambios necesarios en el diseño del túnel. En segundo lugar, se busca una metodología que permita localizar y cuantificar las entradas de agua que pueda haber en el frente de excavación de un túnel construido con tuneladora. Entradas de agua repentinas constituyen un problema importante porque pueden provocar un colapso del túnel que afecte estructuras superficiales. Un método para predecir las entradas de agua en el frente de túnel fue implementado en el sector de Santa Coloma de la Línea 9 del metro de Barcelona. Una caracterización geológica y geofísica 3D del área fue realizada y los resultados fueron implementados en un modelo numérico quasi-3D, donde una condición de contorno de frente de túnel móvil se ha insertado para simular la interacción con el acuífero. El modelo predice correctamente la variación de los niveles piezométricos y la magnitud de las entradas de agua concentrados en las zonas de falla y diques. La adaptación de la escala del modelo al túnel y a la conectividad con el resto del macizo ha sido crucial para cuantificar las entradas de agua. Este método permite localizar las zonas peligrosas donde el dewatering debería ser implementado. En tercer lugar, se caracterizan los impactos que provoca la construcción de un túnel construido con tuneladora. Aunque el efecto dren que suelen producir la mayoría de túneles es minimizado en los túneles perforados con tuneladora con el sostenimiento que se instala después de la acción perforadora de la maquina, la construcción de esta estructura lineal impermeable puede producir una obstrucción del acuífero o efecto barrera. Se cuantifica la variación de gradientes piezométricos antes y después de la construcción de un túnel, esto se realizará con el uso de métodos analíticos que comparen los cambios reales observados. Además se cuantificaran los cambios de conectividad que provoca la construcción de un túnel comparando la variación de comportamiento observada en una serie de ensayos de bombeo realzados antes y después de la construcción de l túnel. Todos estos enfoques permiten abordar los principales problemas hidrogeológicos que se encontraran los túneles construidos con tuneladora así como los impactos que provocan. El uso de modelos numéricos se convierte en una herramienta robusta para cuantificar y predecir las entradas de agua en el frente de túnel y las variaciones de nivel provocadas por el mismo túnel. El conocimiento de estos escenarios permitirá encontrar las mejores soluciones para minimizar las consecuencias de la acción del medio hidrogeológico sobre el túnel o viceversa.