121045301 Calicatas Segun Astm 420.PDF
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AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA PROYECTO: DISTRITO CABANACONDE, PROVINCIA CAYLLOMA, REGION INFORME TECNICO GEOLOGIA, GEOTECNIA Y ESTUDIO DE CANTERAS CON FINES DE CIMENTACION Realizad opor: NV Buillding Company S.A.C. Ubicación: LUGAR : LAGUNA MUCURCA DISTRITO : CABANACONDE PROVINCIA : CAYLLOMA DEPARTA MEN TO: AREQU IPA FEBRERO, 2010 CONTENIDO CAPITULO I:GENERALIDADES 1.1.-Antecedent es 1.2.-Objetivo 1.3.-Ubicacióndelárea de estudio 1.4.-Condiciones climát icasdelárea deestudio 1.5.-Fases dedesarrollodelestudio CAPITULO II: GEOLOGIA 2.1. -Geolog íaDe LaZona 2.1.1.-Geomorfolog ía 2.1.2.-Geología Regional 2.1.3.-Estratigrafí a 2.1.4.-Geología Local 2.1.5.-GeodinámicaExterna 2.1.6.-Estabilidadde Taludes 2.1.7.-Sismicidad 2.1.8.-Apreciació nGeológica CAPITULO II I:INVESTIGACIONES EFECTUADAS 3.1.-Investigaci onesde campo 3.2.-Ensayos de laborator io CAPITULO IV:GEOTECNIADEL AREA DE EMPLAZAMIENTO 4.1.-Descripcióndelperfilestratigráficodelsuelode cimentació n 4.1.1.-Suelo de cimentaci ón en eleje dePresa 4.1.2.-Clasificació nde los materialesdeexcavación 4.2.-Análisisdela cimentació n 4.2.1.-Cálculodela capacidaddecargaadmisiblepor fallaal corte 4.2.2.-Cálculodelasentamiento 4.3.-Impermeabilid adde laCimentacion 4.4.-EstabilidaddeTaludes 4.5.-Parámetros de diseño sismoresisten te 4.6.-Tipocimentaciónrecomendad a ANEXOS ANEXON°01: RESULTA DOSDELAS INVES TIGACI ONES DE CAMPO CAPITULO I : GENERALIDADES 1.1.-INTRODUCCION Elinforme esel resultado delas investiga cionesGeológicasy Geotécnic as realiz adas enelárea de lalaguna Mucurca, con fine s deaprovechamiento hídricopara usoagrícola. En elcual se plantean 2 alternativ as: - Alternativ aNº 1. Considera elaprovechamiento ,mediante túnelde trasvas e de2,200.00m de longitud. - Alte rnat iva Nº 2. Cons ider a el apro vech amie nto,mediant e un sist ema de bomb eo, complement adoconun Tuneldetrasvasede 1.800.00m de longitu d. Elestudi o desuelo se real izópormediodetrabaj osde camp o atravésdepozoso cali cata s(a cieloAbierto),ensayos están dar yespecialescorrespon dientesa estenivelde estudio(Perfil),afin de obtener lasprincipalescaracterístic asfísicasy mecánicasdel suelo, asícomo suspropiedades de res istenciay deformació n, yen base alos cual es sedefine los perfi lesestratigráficos,tipo y profund idadde cimentación ,capacidadportante admisible , asentamientoy lasrecomendaciones general es para lacimentacióndelas estructu ras. 1.2.-OBJETIVO El presen te informetiene como o bjetivoefectuarel Estudiode Mecánicade SuelosconFines de Cimentació n delas principale s estructu rasdel Proyecto Aprovecha mientoHídrico dela Laguna Mucurca,Distrito Cabanaco nde, en sus dos alternativ as (Estructura s de captación , túnel de trasvase , e stación de bombeo, etc.). La finalidad principal es determinarlas caracterís ticas geotécn icas delsuelodentro dela profund idadactivay apartirde ellas,obtenerla profund idadde cimentac ióny lascondicionesportantesdelsub-suelo sobreel cualsefundaránlas estructura sde concreto. Asimismo, se ha efectua do la evaluació n de cantera s de agregado s, con la finalidad de recomend ar a quellas parasu explotac ión y el usode sus ma teriales enla construcci ón del as obras contempla das en el Proyecto Cabanaco nde,Región Arequipa. El present e Estudi o de Sue lo conFines de Cime ntaciónesta enconcordancia con la Norma Técn ica E-05 0 deSuelosy Cimen taci one s delReglame nto Naci onalde Cons truc cion esy las normasASTM. 1.3.-UBICACIÓN DELAREA DEESTUDIO Elámbito de estudioinvolucralacuencadel RíoHuambo, queen la parteAltaadquiere elnombre de Río Pahuanay abarcalos distritos de Cab anacondeyH uambo,de la provi nciade Caylloma, deldepartamentode Arequipa.Las obrasprincipales d elproyecto están u bicadas enuna zona próxima alcentropobladodeHuambo. Elárea deestudio quecomprendeel emplazamien topropuestopara elAprovechamientoHídrico de la LagunaMucurca,se encuentr a ubicadaen las alturas delcauce delRio Pahuana; enel distrito d eCabanaconde,dela provinciadeCayllomadeldepartamentodeArequipa. La ubicació ndel área delProyecto,de acuerdoa la información c artográfic aa escala 1:10 0,000 delIGN correspo ndienteala Hoja32r (Huambo);es unazonade LomasyAltas Cumbres La ámbi to del pr oyec to se enc uent ra apro xima dame nte en las sigu ient es coor den adas geométricas: Altitud :De 4,200.00m.s.n.m.a 4,400.00m.s.n.m. Co or de na da No r te(UTM) 25 1, 20 0. 00 26 1, 50 0. 00m. Coor dena da Este(UTM ) :De818,70 0.00m.a821,10 0.00m. EláreadelProyec totomad ade laCartaNaci onalIGN a esc ala1:100,00 0(Hojas32-ry32-s)se presenta enla FIGUR ANº 01 . FIGURANº 01 Ubicacióndel áreadel Proyecto(Fuente: CartaNacional Hoja32-r y 32-s; IGN) 1.4.-CONDICIONES CLIMATICASDEL AREADE ESTUDIO El climadel área de estudioes frígidoy secopropiode la RegiónPuna, dondela precipitac ión promedioanualauna altitud de4,300.00m.s.n.m.es de 700 mm.. La t emperatur aen elmes de No viembrepresenta un v alorde 7.2°C yen elmes deJulio de6.00 °Cy sutemperaturamáximaabsoluta es d e 8.5°Cy la míni ma de1.5 °C. 1.5.-FASE SDE DESAR ROLLODEL ESTUDI O Elpresenteestudio ha sido desarrol ladoentres grandesfases: a).-FaseI- Fase de Invest igaci onesde Campo : Sonaquellostrabajosque sedesarrollanenel áreadeemplazamientode la Lagu na Mucur cay en las Canteras seleccionadas referidaa aspectos geológico s ygeotécnicos. El trab ajode fundamen tal impo rtan cia en las inve stig acio nes de camp o del estu dio,es la determina cióndel Perfilestratigráfico de l suelode cimentació n hastauna profundi dadde interés según el análisisque se desarroll e; el cualpuede ser i dentifica do razonab lemente mediante la exc av ac ión , la u til iz aci ón d e ta josnat ura leso art ifi cia le s. Par a elcaso d e la evaluac iónde canteraslaprofundidaddeinvestigacióncorrespon dea aquellaquepermitaestimar lapotenciadelmaterialaprovechable. P exc ava da sen elá re adepro yec tad aparalaesta ció nde Bo mb eo y enla zona sele ccio nad a paralas Cant eras , sehan rea lizad o losensay osde campoquea continuación se detallan: -Descripción delperfilestratigráfico delos suelos segúnN orma ASTM D 2487: Destinadoaconocerlas caracterí sticas d elsuelode cimentaciónhasta unaprofundidad iguala la excavadaen base apropiedades fís icasy que serefieren básica menteal color, consiste ncia,formade partícula s,tamañomáximo de piedras,coberturageneral,etc.. Complementa riamentea estetrabajo,se haefectuadouna auscultaciónen campo delestado de compacida ddel suelo decimentaci ónen su estadonatural, de scripcióndela clasificacióndelos materialesde excavaci ón, identificac ión de la estabilida d de las excavacio nes efectuad as y análisisdel usodel materialnatural comomaterial de rellenode las excavac ionesefectuadas. relevant espara su utilización comomaterialdeconstruccióndela Presa. - excavadas segúnNorma ASTM D 420: excavad asse ha efectua dola toma demuestrasde los estratosque conforman elsuelo decimentaciónacorde alasrecomendacione s dela Norma E.0 50.Para todoslos cas os, se ha extraído mue strasalteradasdel tipoMab (Muestrasalteradasenbloques) einalteradasdel tipoMib (Muestrasinalteradasen bloques ), port ratarse de un materialcohesivo (limo, arena limosayarcilla). - : Losensayosde perme profunda ,han sido realizadosenla parte Norte de la Lagunaenestudio, utilizand o un tuboPVC de obtenidos están expresa dosen cm/s ypermiten determinarlas condicion esde i mpermeab ilidad delterrenosobre elcualse hande almacenarlas agu as de la L agunahastaunaprofundidadmáximade2.00 m. b).-Fase II- Fase de E nsayos de Laborat orio: Sonaquellostrabajos que se d esarrollanenun laboratori o de Mecá nica de Suelosy quetienen como objetivoprincipal determina r las propiedad es físicasy geomecáni cas de los su elos de cimentació nparala estacióndeBombeo proyectada. En esta fasesedesarrollan losEnsayos d eLaboratoriode Suelospara las muest rasalteradas e excavad as.LosEnsayosde Laborato rioutilizadossonlos quesepresentana continuación: ENSA YOFISICOPARASUELOS NORMAUSA DA - Descripciónv isual manual ASTM D 2488 - Contenido de humedad ASTM D2 216 - Análisisgranulomét ricoportamizado ASTM D422 - Lí m itelíquidoyl ímiteplástico ASTM D4318 - Cl asi f ic aci ón u nif ic ad ade sue los ASTM D248 7 - Ensayod eC orteD irecto ASTM D3 080 ENSAYOFIS ICOPARAAGR EGADOS NORMAUSADA - Descripción v isual manual ASTM D 2488 - Contenidodehumedad ASTM D2 216 - Análisisgranulométr icopor tamizado ASTM D422 - Lím ite líquido yl ímiteplástico ASTM D4318 - Cl asi f ic aci ón u nif ic ada d e sue lo s ASTM D248 7 - Pes oEsp ecí fic oyAbso rci ón de agr ega do s ASTM C- 127 ,ASTM C- 128 - PesoU nitariod ea gregados ASTM C-29 LosEnsayosfísicos parasuelosy materialesde canteras sehan efectuad o en elLaboratoriode MecánicadeSuelosde [email protected]. c).-Fase III- Fase de Trabajos de Gabinete: Sonaquellostrabajos quetomando como informació n basela recopilada enlas fases decampoy laborato rio,permiten determina rm ediante la utilizaci ónde losMétodos comunesde la Geotecnia valo res y cual idad es de dis eño req ueri dosen el proy ectoy con stru cció n de las obr as de cimentació n parala la EstaciondebombeoProyectada,tales como: - Capacidaddecargaadmisiblepor fa llaal corteparacargavertical - Capacidaddecargaadmisibleporfalla alasentamientoydeterminacióndelasentamiento p ara carga vertical - Capacidadportan te - Parámetros de diseño sismoresisten te - Clasificació n de materialesde excavació n - Estabilidad deltaludnaturaly decorte - Estabilidaddelasexcavaciones - Usodel materialproceden te de excavac iones - Tipode cimentació nrecomendada CAPITULO II: GEOLOGIA GEOLOG IA DE LA ZONA 2.1.1.-Geomorfología Elárea estudiadaquecorrespon de alcuadráng ulode Huambo,se enc uentraalN ortedela ciudad deArequipa,entre la depresión preandian ay la proximidaddela divisoria continen tal. Geomorfolo giacament ese encuentra enlaZona deV olcanesdelBarroso.A fines delOligocenoo principio s del Mioceno ocurrióunasegundaetapa de plegamiento , conocid aregionalmentecomo emersióngeneral,ocurriendounintenso volcanismoque dio orige n a la Forma ciónOrcopampa equiv alen te al Grup o Taca za, asoc iadaa cuer pos Hipabizale sportadores de solucione smineralizantes.Laactividadmagmaticacontinuo hasta fines del proc eso denu dato rio,en el que se de laFormación Milloprincipalmenteen la depresió npre andina. Luego,se iniciael b ruscolevantamiento delos Andescon un fallamient o en Bloque, originan doseuna nuevaetapa de volcanismo dura nte el pliocenoquediolugar ala FormaciónSenccayduranteel Plio-pleisto cenoalGrupo Barroso En e l sec tor agreste,situada alNN E del cuadrán gulode orccopampa , se encuentr an ap aratos volcánic os delgrupo en proceso de destrucc ión. El conjuntoconforma altas c umbres,cuyas formasoriginales fueronmodificadas por glaciare s que descendie ron de las cumbreen forma radial 2.1.2.- GeologíaRegional Se hautilizado laCarta Geológica deINGEMMET,donde la Laguna Mucu rca,se encuentra en el cuadrán gulo geológico 32-r Huamboaescala 1:100,00 0,las unidades geológ icas que afloranson elGrupoAlpabamba yFormaciónOrccopampa,comose muestra enlaFiguraNº 02. Laguna. Mucurca FIGUR ANº02 : Geología anivelregional deláreade estudio (Fuen te CartaGeológica Hoja32-r, INGEMMET) 2.1.3.-Estratigrafía En la zonadeubicaciónde la lagunaMucurca,predomina nsuperficiesonduladaslabradassobre roca s sedime ntar ias. A con tinu ació n, se hace una brev e descri pción de las unid ade s litoestrat igráficas,empleando para ello la informació n regionalelaborada por INGEMMET - Instituto Geológico Minero y Metalúrgic o, complement ada con las verificac iones de campo realizada spor elConsultor,duranteel mesdeEnero del2010: UNIDAD LITOESTRATIGRAFICA SIMBOLOGIA DESCRIPCION Depo si tosGl ac ia res Qp -g Depositosde esta naturaleza enenmayorextensionenel sectornororientaldelcuadrangulo de Orccopampa. Depo si tosAl uviales Qp -al Acumulacion esde estanaturaleza, enenmayorocurrencia a lo largo de loscursosfluvialesque surcanenlaregion, tambien se encuentran a manerade cobertura en lassuperficiesde las lomadas GrupoAndahua Qr-a Unidadvolcanica de reciente formacion, que sepresentade manera deestratoscapas yconosvolcanicos. GrupoY ucra Jsk i-yu Afloramiento que ene amplia propag acionenel cuadrang ulo de Huambo,principalmente a lolargodel cañondel ríocolca, igualmente laLagunaMucurca,launidad se propaga a traves delValle de Ayo. For macio nOrc cop amp a Tm- or La unida dse componedevariosniveles tobáceosybrechas volcanicasmoradasyverdes, asociadosconsedimentos lacustres. Formac io nArcu rqui na Ki -ar Tiene granpropagaciondentrodelarea estudiada, se presenta enelangulosureste del cuadrangul ode Huambo yse distribuye a lolargode unafranjaNO-SEasociadaa la formacionMurco quela Infrayaceconcordan temente. 2.1.4.-GEOLOGIA LOCAL Eltipo desueloqueconformael ámbi to delproye cto,está n cubi erta spor depó sito s glac iare s, suelos coluvia lescomoarenaslimosas,areniscas y limolitas,es unazona de volcanes delBarroso De acue rdoa la visi tarealiz aen el mesde Enerodel 201 0,se obse rvo que en lapartesurla LagunaMucurcahaycanalesde filtración , yaque enla parte bajase observan ojosde agua,por loque parala siguienteetapaserecomienda un estudi omás detallado. 2.1.5.-GEODINAMICA EXTERNA En la zonadonde se planteanlas estructur as del aprovec hamientohídrico (AlternativaNº 1y alternati vaNº 2),no se hanobservado procesosgeodinámica s de Inestabilida d de Talud, como; deslizamie ntos,derrumbes,caídadebloques, flujos,etc. La actividadgeodinámicaexternasobre elemplazamientode las estructur as planteada s en el proyectose encuentrarelacionadabásica mentea lapresencia de materialesaluviale s 2.1.6.-ESTABILIDAD DE TALUDES La est abilidaddelosflancosdel vasoengenerales aceptabl e;el conformad opor rocasvolcánicas sedimenta rias,los taludesque predomina n alcanza n valoresinferioresa 40º;si bien enalgunos casos enla margen izquierdadel embalse (Partecentral)se presentan taludes superio res a 50º; estos no presenta n evidenc iasde desprend imientosrecientes degran magnitud. Considera ndo que los p eríodos lluviososocurridos en la zona, parecen no haberafectado la estabilid ad de lasvertientes , sepuede con siderarque laestabilidadde losflancos, encaso de implementar se elproyecto,es aceptab le,solamentese prevén pequeño sm ovimiento s del manto detrítico ,que enel presentecasonoalcanzarángrandespotencia s. 2.1.7.-SISMICIDAD Desdeel puntode vista sísmico,el territorio Peruano,perteneceal CírculoCircumpacífico,que comp ren de las zona s de mayo r acti vidad sísmicaen el mund o y porlo tant o se encu entr a sometidoconfrecuenciaamovimientostelúricos.Pero,dentrodel territorionaciona l,existenvarias zonasque se diferenc ianpor su mayorómenor frecuenc iade estosmovimientos. Acordeal Mapade zonificac ión sísmicadelPerú yal Mapa de máx imas intens idadessísmicasde Perúpresentados e nl a FIGUR A Nº 03 y FIGURANº04, respecti vamente sedesprendeque el áreaen estudioseencuentraen laZona III corres pondienteauna zona de sismicidad Altay con probabil idad deocurrencia desismos enla Escalade Mercallimodificadade VIIa VIIIgrados de intensid ad.Asimismo en la FIGURA Nº 0 5se presentaelMapa deisoaceleracionesdelterritorio peruanopara un P eriodode Retorno de475 años,en dond e seobtiene pa ra elárea deestudio unaaceleraciónhorizo ntalmáximade 0.36g. FIGURANº 03: Mapade zonif icaci ón sísmica del te rritor io peruano (seg ún NomaE030: Dise ño sismorresistente del ReglamentoNacional de EdificacionesdelPerú) Area de Estudio LEYENDA VALOR EXTREMO DE CARACTERLOC AL XI IV V VI VII VIII IX X FIGUR ANº04: Mapa demáximas intensidades sísmicasdelterritorio peruano(según Dr. Jorge AlvaHurtado et al, 1993) FIGUR A Nº 05: Mapade distribución deisoaceleraciones sísmica s del Perú(Sismo conperiodode retorno de 475 año s y 10%deprobabilidad deocurrencia durante50años-Fuente: CISMID ,Año 1993) 2.1. 8.- APRECI ACIONGEOL OGICA a).-Lasproximidades delalagunaMurcucaestá conformadopormaterialmorrénico,que consis te mayormentede clastos redondea dos ysub redonde ados,de naturale za variada,englobado s en matrizpredominate mente areno-limo sa. b).-Los afloramien tos rocososse muestran en el flanco Izquierdoafectadospor sistemas de diaclasas. c).-Vaso:El área delembalse,involucraráa las siguiente s unidades litoestratigráfic as:Depósitos Glaciares(Matrizpredomina ntearenalimosa). Flanco Izquierdo de la Lagu na Mucu rca; dond ese apre cialos derrames volcánicos en posición subvertical. El colchónhorizontal es parte del cuerpo dela Lagu na que esta conformadopor una arcilla inorgánica de bajaplasticidad. Zona del embalse de la lagu na Mucurca donde se observa claramente la pr es en ci a de mor ren as (Ma triz areno-limosas, ar cillas de ba ja plas ticida d) que se observa claramente en la calicata03 d).- Se r ealizoel ensayode Lefranc(Ensayo de permeabil idad) en la parteNorte de laLaguna Mu cu rc a, de 2. 34E -0 4(Pob re me nt e Pe rmea bl e) , d e l acu alpod emos concluirquem ediantela compactac ióndel material(Arcilla de bajaplasticidadencontradaen la calicataC-03)en laparteNorte segarantizaelalmacenamientode lasaguasde laLaguna Ensayo de Permeabilidad de cargavariable, cerca alacalicataC-0 3 CAPITULO I II: INVESTIGAC IONES EFECTUADAS 3.1.-INVESTIGACIONES DE CAMPO Las investiga cionesde campo que se de scribenen este Capítuloson aquell as de stinadas al análisisgeotécnico de las estructur as Mucu rca,Distritode Caba naco nde, Regi ón Areq uipa. Las inv esti gaci one s des tina das a la evaluac iónde Canterade Agregadosse trataránexclusivame nteen el CapituloV, delpresente Informe. Lostraba josde camp ohan sidoreali zad os porel Consulto r en elmes de Ener o 2010y han consisti dobásicamenteen: a). -Evaluación geológica- de laestación de Bombeo, ubicadaenla zonadela Calicata 02. b). -Exca vació ndeuna .x1.0 0m.po r3.0m.dep ro fu nd id admín imaen el áreade laLaguna Mucurca,tomandoencuenta laprimera alternativ a,la cualpretende proyecta r un túnelde trasva separa el Aprovecha mientoHídricode las aguasdela LagunaMucurca. c).- permitanlaejecucióndeensayosde laborato rioy recopilaci ónde información ,destinadaa obtener las propiedadesfísico-me cánicasyquímicasde los suelos. Ini ciode cor te de material parapoder proyectartúnel para el aprovechamiento Hídricode las aguas de l a La gu na Mucu rca p ara la segunda alternativa, la cual se e ncontró una Arcilla inorgánica de baja plasticidad (CL) hasta un profundidadde 3.00 m. Para cadauna de las se han t omad o muestrasde suelos con lafinalidad de iden tificar através de Ensa yosde La bo ra to ri o sus principalespropiedades físic as, mecán icas y químicas. Enla fotose ap reci a la to ma de mue str as en u na exca vadaenel área de embalse dela Laguna Mucurca d).-Toma demuestrasde lacalicata02 en la cualse pretend e con struir la casetadebombeo,la altu raquesealcanzoenla pres entecal icat a esde 2.00m.,yaquea esaaltur ase enc ontr óel estratorocoso Paracada una de los pu ntos deinvesti gaci ón se ha efec tuad o la desc ripc ión del perf íl estratigr áficoyla toma de muestras de los estratosque conforman elsuelo. Ca li ca ta 02 , zona en la cual se pr et ende construir la estación de Bo mb e o, c on una profundidad de 2.00 m. Enla cual seencontró material grava limo-arcillosa Calicata01,enla cual seencontró un mat eri al areno-limoso hasta una profu ndid ad de 2.00m.
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AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA
PROYECTO:
DISTRITO CABANACONDE, PROVINCIA CAYLLOMA, REGION
INFORME TECNICO
GEOLOGIA, GEOTECNIA Y ESTUDIO DE CANTERASCON FINES DE CIMENTACION
Realizado por:
NV Buillding Company S.A.C.
Ubicacin:
LUGAR : LAGUNA MUCURCA
DISTRITO : CABANACONDE
PROVINCIA : CAYLLOMA
DEPARTAMENTO : AREQUIPA
FEBRERO, 2010
CONTENIDO
CAPITULO I: GENERALIDADES
1.1.- Antecedentes1.2.- Objetivo1.3.- Ubicacin del rea de estudio1.4.- Condiciones climticas del rea de estudio1.5.- Fases de desarrollo del estudio
CAPITULO II : GEOLOGIA
2.1.- Geologa De La Zona2.1.1.- Geomorfologa2.1.2.- Geologa Regional2.1.3.- Estratigrafa2.1.4.- Geologa Local2.1.5.- Geodinmica Externa2.1.6.- Estabilidad de Taludes2.1.7.- Sismicidad2.1.8.- Apreciacin Geolgica
CAPITULO III: INVESTIGACIONES EFECTUADAS
3.1.- Investigaciones de campo3.2.- Ensayos de laboratorio
CAPITULO IV: GEOTECNIA DEL AREA DE EMPLAZAMIENTO
4.1.- Descripcin del perfil estratigrfico del suelo de cimentacin4.1.1.- Suelo de cimentacin en el eje de Presa4.1.2.- Clasificacin de los materiales de excavacin4.2.- Anlisis de la cimentacin4.2.1.- Clculo de la capacidad de carga admisible por falla al corte4.2.2.- Clculo del asentamiento4.3.- Impermeabilidad de la Cimentacion4.4.- Estabilidad de Taludes4.5.- Parmetros de diseo sismoresistente4.6.- Tipo cimentacin recomendada
ANEXOS
ANEXO N 01 : RESULTADOS DE LAS INVESTIGACIONES DE CAMPO
CAPITULO I : GENERALIDADES
1.1.- INTRODUCCION
El informe es el resultado de las investigaciones Geolgicas y Geotcnicas realizadas en el reade la laguna Mucurca, con fines de aprovechamiento hdrico para uso agrcola. En el cual seplantean 2 alternativas:
- Alternativa N 1. Considera el aprovechamiento, mediante tnel de trasvase de 2,200.00 mde longitud.
- Alternativa N 2. Considera el aprovechamiento, mediante un sistema de bombeo,complementado con un Tunel de trasvase de 1.800.00 m de longitud.
El estudio de suelo se realiz por medio de trabajos de campo a travs de pozos o calicatas (acielo Abierto), ensayos estndar y especiales correspondientes a este nivel de estudio (Perfil), a finde obtener las principales caractersticas fsicas y mecnicas del suelo, as como sus propiedadesde resistencia y deformacin, y en base a los cuales se define los perfiles estratigrficos, tipo yprofundidad de cimentacin, capacidad portante admisible, asentamiento y las recomendacionesgenerales para la cimentacin de las estructuras.
1.2.- OBJETIVO
El presente informe tiene como objetivo efectuar el Estudio de Mecnica de Suelos con Fines deCimentacin de las principales estructuras del Proyecto Aprovechamiento Hdrico de la LagunaMucurca, Distrito Cabanaconde , en sus dos alternativas (Estructuras de captacin, tnel detrasvase, estacin de bombeo, etc.). La finalidad principal es determinar las caractersticasgeotcnicas del suelo dentro de la profundidad activa y a partir de ellas, obtener la profundidad decimentacin y las condiciones portantes del sub-suelo sobre el cual se fundarn las estructuras deconcreto.
Asimismo, se ha efectuado la evaluacin de canteras de agregados, con la finalidad derecomendar aquellas para su explotacin y el uso de sus materiales en la construccin de lasobras contempladas en el ProyectoCabanaconde, Regin Arequipa .
El presente Estudio de Suelo con Fines de Cimentacin esta en concordancia con la NormaTcnica E-050 de Suelos y Cimentaciones del Reglamento Nacional de Construcciones y lasnormas ASTM.
1.3.- UBICACIN DEL AREA DE ESTUDIO
El mbito de estudio involucra la cuenca del Ro Huambo, que en la parte Alta adquiere el nombrede Ro Pahuana y abarca los distritos de Cabanaconde y Huambo, de la provincia de Caylloma,del departamento de Arequipa. Las obras principales del proyecto estn ubicadas en una zonaprxima al centro poblado de Huambo.
El rea de estudio que comprende el emplazamiento propuesto para el Aprovechamiento Hdricode la Laguna Mucurca, se encuentra ubicada en las alturas del cauce del Rio Pahuana; en eldistrito de Cabanaconde, de la provincia de Caylloma del departamento de Arequipa.
La ubicacin del rea del Proyecto, de acuerdo a la informacin cartogrfica a escala 1:100,000del IGN correspondiente a la Hoja 32 r (Huambo); es una zona de Lomas y Altas Cumbres
La mbito del proyecto se encuentra aproximadamente en las siguientes coordenadasgeomtricas:
Altitud : De 4,200.00 m.s.n.m. a 4,400.00 m.s.n.m.Coordenada Norte (UTM) 251,200.00 261,500.00 m.
Coordenada Este (UTM) : De 818,700.00 m. a 821,100.00 m.
El rea del Proyecto tomada de la Carta Nacional IGN a escala 1:100,000 (Hojas 32-r y 32-s) sepresenta en la FIGURA N 01.
FIGURA N 01
Ubicacin del rea del Proyecto (Fuente : Carta Nacional Hoja 32-r y 32-s; IGN)
1.4.- CONDICIONES CLIMATICAS DEL AREA DE ESTUDIO
El clima del rea de estudio es frgido y seco propio de la Regin Puna, donde la precipitacinpromedio anual a una altitud de 4,300.00 m.s.n.m. es de 700 mm..
La temperatura en el mes de Noviembre presenta un valor de 7.2 C y en el mes de Julio de 6.00C y su temperatura mxima absoluta es de 8.5 C y la mnima de 1.5 C.
1.5.- FASES DE DESARROLLO DEL ESTUDIO
El presente estudio ha sido desarrollado en tres grandes fases:
a).- Fase I - Fase de Investigaciones de Campo:
Son aquellos trabajos que se desarrollan en el rea de emplazamiento de la Laguna Mucurca y enlas Canteras seleccionadasreferida a aspectos geolgicos y geotcnicos.El trabajo de fundamental importancia en las investigaciones de campo del estudio, es ladeterminacin del Perfil estratigrfico del suelo de cimentacin hasta una profundidad de interssegn el anlisis que se desarrolle; el cual puede ser identificado razonablemente mediante laexcavacin , la utilizacin de tajos naturales o artificiales. Para el caso de la
evaluacin de canteras la profundidad de investigacin corresponde a aquella que permita estimarla potencia del material aprovechable.
P excavadas en el rea de proyectada para la estacin de Bombeoy en la zona seleccionada para las Canteras, se han realizado los ensayos de campo que acontinuacin se detallan:
- Descripcin del perfil estratigrfico de los suelos segn Norma ASTM D 2487:
Destinado a conocer las caractersticas del suelo de cimentacin hasta una profundidad igual a laexcavada en base a propiedades fsicas y que se refieren bsicamente al color,
consistencia, forma de partculas, tamao mximo de piedras, cobertura general, etc..
Complementariamente a este trabajo, se ha efectuado una auscultacin en campo del estado decompacidad del suelo de cimentacin en su estado natural, descripcin de la clasificacin de losmateriales de excavacin, identificacin de la estabilidad de las excavaciones efectuadas yanlisis del uso del material natural como material de relleno de las excavaciones efectuadas.
relevantes para su utilizacin como material de construccin de la Presa.
- excavadas segn Norma ASTM D 420:
excavadas se ha efectuado la toma de muestras de los estratos que conformanel suelo de cimentacin acorde a las recomendaciones de la Norma E.050. Para todos los casos,se ha extrado muestras alteradas del tipo Mab (Muestras alteradas en bloques) e inalteradas deltipo Mib (Muestras inalteradas en bloques), por tratarse de un material cohesivo (limo, arenalimosa y arcilla).
- :
Los ensayos de permeprofunda, han sido realizados en la parte Norte de la Laguna en estudio, utilizando un tubo PVC de
obtenidos estnexpresados en cm/s y permiten determinar las condiciones de impermeabilidad del terreno sobreel cual se han de almacenar las aguas de la Laguna hasta una profundidad mxima de 2.00 m.
b).- Fase II - Fase de Ensayos de Laboratorio:
Son aquellos trabajos que se desarrollan en un laboratorio de Mecnica de Suelos y que tienencomo objetivo principal determinar las propiedades fsicas y geomecnicas de los suelos decimentacin para la estacin de Bombeo proyectada.
En esta fase se desarrollan los Ensayos de Laboratorio de Suelos para las muestras alteradas e
excavadas. Los Ensayos de Laboratorio utilizados son los que se presentan a continuacin:
ENSAYO FISICO PARA SUELOS NORMA USADA
- Descripcin visual manual ASTM D 2488- Contenido de humedad ASTM D 2216- Anlisis granulomtrico por tamizado ASTM D 422
- Lmite lquido y lmite plstico ASTM D 4318- Clasificacin unificada de suelos ASTM D 2487- Ensayo de Corte Directo ASTM D 3080
ENSAYO FISICO PARA AGREGADOS NORMA USADA
- Descripcin visual manual ASTM D 2488- Contenido de humedad ASTM D 2216- Anlisis granulomtrico por tamizado ASTM D 422- Lmite lquido y lmite plstico ASTM D 4318- Clasificacin unificada de suelos ASTM D 2487- Peso Especfico y Absorcin de agregados ASTM C-127, ASTM C-128- Peso Unitario de agregados ASTM C-29
Los Ensayos fsicos para suelos y materiales de canteras se han efectuado en el Laboratorio deMecnica de Suelos de Engineers G@ Company S.A.C.
c).- Fase III - Fase de Trabajos de Gabinete:
Son aquellos trabajos que tomando como informacin base la recopilada en las fases de campo ylaboratorio, permiten determinar mediante la utilizacin de los Mtodos comunes de la Geotecniavalores y cualidades de diseo requeridos en el proyecto y construccin de las obras decimentacin para la la Estacion de bombeo Proyectada, tales como:
- Capacidad de carga admisible por falla al corte para carga vertical- Capacidad de carga admisible por falla al asentamiento y determinacin del asentamiento para
carga vertical- Capacidad portante- Parmetros de diseo sismoresistente- Clasificacin de materiales de excavacin- Estabilidad del talud natural y de corte- Estabilidad de las excavaciones- Uso del material procedente de excavaciones- Tipo de cimentacin recomendada
CAPITULO II : GEOLOGIA
GEOLOGIA DE LA ZONA2.1.1.- Geomorfologa
El rea estudiada que corresponde al cuadrngulo de Huambo, se encuentra al Norte de la ciudadde Arequipa, entre la depresin preandiana y la proximidad de la divisoria continental.
Geomorfologiacamente se encuentra en la Zona de Volcanes del Barroso. A fines del Oligoceno oprincipios del Mioceno ocurri una segunda etapa de plegamiento, conocida regionalmente como
emersin general, ocurriendo un intenso volcanismo quedio origen a la Formacin Orcopampa equivalente al Grupo Tacaza, asociada a cuerposHipabizales portadores de soluciones mineralizantes. La actividad magmatica continuo hasta finesdel
proceso denudatorio, en el que sede la Formacin
Millo principalmente en la depresin pre andina. Luego, se inicia el brusco levantamiento de losAndes con un fallamiento en Bloque, originandose una nueva etapa de volcanismo durante elplioceno que dio lugar a la Formacin Sencca y durante el Plio-pleistoceno al Grupo Barroso
En el sector agreste, situada al NNE del cuadrngulo de orccopampa, se encuentran aparatosvolcnicos del grupo en proceso de destruccin. El conjunto conforma altas cumbres, cuyasformas originales fueron modificadas por glaciares que descendieron de las cumbre en formaradial
2.1.2.- Geologa Regional
Se ha utilizado la Carta Geolgica de INGEMMET, donde la Laguna Mucurca, se encuentra en elcuadrngulo geolgico 32-r Huambo a escala 1:100,000, las unidades geolgicas que afloran sonel Grupo Alpabamba y Formacin Orccopampa, como se muestra en la Figura N 02.
Laguna. Mucurca
FIGURA N 02 : Geologa a nivel regional del rea de estudio (Fuente Carta Geolgica Hoja 32-r,INGEMMET)
2.1.3.- Estratigrafa
En la zona de ubicacin de la laguna Mucurca, predominan superficies onduladas labradas sobrerocas sedimentarias. A continuacin, se hace una breve descripcin de las unidadeslitoestratigrficas, empleando para ello la informacin regional elaborada por INGEMMET -Instituto Geolgico Minero y Metalrgico, complementada con las verificaciones de camporealizadas por el Consultor, durante el mes de Enero del 2010:
UNIDADLITOESTRATIGRAFICA SIMBOLOGIA DESCRIPCION
Depositos Glaciares Qp-g Depositos de esta naturaleza enen mayor extension en elsector nororiental del cuadrangulo de Orccopampa.
Depositos Aluviales Qp-alAcumulaciones de esta naturaleza, enen mayor ocurrencia a lolargo de los cursos uviales que surcan en la region, tambien seencuentran a manera de cobertura en las supercies de las
lomadasGrupo Andahua Qr-a Unidad volcanica de reciente formacion, que se presenta demanera de estratos capas y conos volcanicos.
Grupo Yucra Jski-yuAoramiento que ene amplia propagacion en el cuadrangulode Huambo, principalmente a lo largo del caon del ro colca,igualmente la Laguna Mucurca, la unidad se propaga a traves
del Valle de Ayo.
Formacion Orccopampa Tm-orLa unidad se compone de varios niveles tobceos y brechasvolcanicas moradas y verdes, asociados con sedimentos
lacustres.
Formacion Arcurquina Ki-arTiene gran propagacion dentro del area estudiada, se presentaen el angulo sureste del cuadrangulo de Huambo y se distribuyea lo largo de una franja NO-SE asociada a la formacion Murco
que la Infrayacecon cordantemente.
2.1.4.- GEOLOGIA LOCAL
El tipo de suelo que conforma el mbito del proyecto, estn cubiertas por depsitos glaciares,suelos coluviales como arenas limosas, areniscas y limolitas, es una zona de volcanes del BarrosoDe acuerdo a la visita realiza en el mes de Enero del 2010, se observo que en la parte sur laLaguna Mucurca hay canales de filtracin, ya que en la parte baja se observan ojos de agua, porlo que para la siguiente etapa se recomienda un estudio ms detallado.
2.1.5.- GEODINAMICA EXTERNA
En la zona donde se plantean las estructuras del aprovechamiento hdrico (Alternativa N 1 yalternativa N 2), no se han observado procesos geodinmicas de Inestabilidad de Talud, como;deslizamientos, derrumbes, cada de bloques, flujos, etc.La actividad geodinmica externa sobre el emplazamiento de las estructuras planteadas en elproyecto se encuentra relacionada bsicamente a la presencia de materiales aluviales
2.1.6.- ESTABILIDAD DE TALUDES
La estabilidad de los flancos del vaso en general es aceptable; el conformado por rocas volcnicassedimentarias, los taludes que predominan alcanzan valores inferiores a 40; si bien en algunoscasos en la margen izquierda del embalse (Parte central) se presentan taludes superiores a 50;estos no presentan evidencias de desprendimientos recientes de gran magnitud.
Considerando que los perodos lluviosos ocurridos en la zona, parecen no haber afectado laestabilidad de las vertientes, se puede considerar que la estabilidad de los flancos, en caso deimplementarse el proyecto, es aceptable, solamente se prevn pequeos movimientos del mantodetrtico, que en el presente caso no alcanzarn grandes potencias.
2.1.7.- SISMICIDAD
Desde el punto de vista ssmico, el territorio Peruano, pertenece al Crculo Circumpacfico, quecomprende las zonas de mayor actividad ssmica en el mundo y por lo tanto se encuentrasometido con frecuencia a movimientos telricos. Pero, dentro del territorio nacional, existen variaszonas que se diferencian por su mayor menor frecuencia de estos movimientos.
Acorde al Mapa de zonificacin ssmica del Per y al Mapa de mximas intensidades ssmicas dePer presentados en la FIGURA N 03 y FIGURA N 04, respectivamente se desprende que elrea en estudio se encuentra en la Zona III correspondiente a una zona de sismicidad Alta y conprobabilidad de ocurrencia de sismos en la Escala de Mercalli modificada de VII a VIII grados deintensidad. Asimismo en la FIGURA N 05 se presenta el Mapa de isoaceleraciones del territorioperuano para un Periodo de Retorno de 475 aos, en donde se obtiene para el rea de estudiouna aceleracin horizontal mxima de 0.36g.
FIGURA N 03: Mapa de zonificacin ssmica del territorio peruano (segn Noma E030: Diseosismorresistente del Reglamento Nacional de Edificaciones del Per)
Area de Estudio
LEYENDA
VALOR EXTREMO DECARACTER LOCAL
XI
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
FIGURA N 04: Mapa de mximas intensidades ssmicas del territorio peruano (segn Dr. Jorge Alva Hurtadoet al, 1993)
FIGURA N 05: Mapa de distribucin de isoaceleraciones ssmicas del Per (Sismo con periodo de retornode 475 aos y 10% de probabilidad de ocurrencia durante 50 aos- Fuente : CISMID , Ao 1993)
2.1.8.- APRECIACION GEOLOGICA
a).- Las proximidades de la laguna Murcuca est conformado por material morrnico, que consistemayormente de clastos redondeados y sub redondeados, de naturaleza variada, englobados enmatriz predominatemente areno-limosa.
b).- Los afloramientos rocosos se muestran en el flanco Izquierdo afectados por sistemas dediaclasas.
c).- Vaso: El rea del embalse, involucrar a las siguientes unidades lito estratigrficas: DepsitosGlaciares (Matriz predominante arena limosa) .
Flanco Izquierdo dela Laguna Mucurca;donde se aprecia losderrames volcnicosen posicinsubvertical. Elcolchn horizontal esparte del cuerpo de laLaguna que estaconformado por unaarcilla inorgnica debaja plasticidad.
Zona del embalsede la lagunaMucurca donde seobserva claramentela presencia demorrenas (Matrizareno-limosas,arcillas de bajaplasticidad) que seobserva claramenteen la calicata 03
d).- Se realizo el ensayo de Lefranc (Ensayo de permeabilidad) en la parte Norte de la LagunaMucurca, de 2.34E-04 (Pobremente Permeable), de la cual podemosconcluir que mediante la compactacin del material (Arcilla de baja plasticidad encontrada en lacalicata C-03) en la parte Norte se garantiza el almacenamiento de las aguas de la Laguna
Ensayo dePermeabilidad decarga variable, cercaa la calicata C-03
CAPITULO III : INVESTIGACIONES EFECTUADAS
3.1.- INVESTIGACIONES DE CAMPO
Las investigaciones de campo que se describen en este Captulo son aquellas destinadas alanlisis geotcnico de las estructurasMucurca, Distrito de Cabanaconde, Regin Arequipa . Las investigaciones destinadas a laevaluacin de Cantera de Agregados se tratarn exclusivamente en el Capitulo V, del presenteInforme.
Los trabajos de campo han sido realizados por el Consultor en el mes de Enero 2010 y hanconsistido bsicamente en:
a).- Evaluacin geolgica- de la estacin de Bombeo,ubicada en la zona de la Calicata 02.
b).- Excavacin de una . x 1.00 m. por 3.0 m. de profundidad mnima en elrea de la Laguna Mucurca, tomando en cuenta la primera alternativa, la cual pretende proyectarun tnel de trasvase para el Aprovechamiento Hdrico de las aguas de la Laguna Mucurca.
c).-permitan la ejecucin de ensayos de laboratorio y recopilacin de informacin, destinada a obtenerlas propiedades fsico-mecnicas y qumicas de los suelos.
Inicio de corte dematerial para poderproyectar tnel parael aprovechamientoHdrico de las aguasde la LagunaMucurca para lasegunda alternativa,la cual se encontruna Arcillainorgnica de bajaplasticidad (CL)hasta unprofundidad de 3.00m.
Para cada una de las
se han tomadomuestras de suelos conla finalidad de identificara travs de Ensayos deLaboratorio susprincipales propiedadesfsicas, mecnicas yqumicas. En la foto seaprecia la toma demuestras en una
excavada en el rea deembalse de la LagunaMucurca
d).- Toma de muestras de la calicata 02 en la cual se pretende construir la caseta de bombeo, laaltura que se alcanzo en la presente calicata es de 2.00 m., ya que a esa altura se encontr elestrato rocoso
Para cada una de los puntos de investigacin se ha efectuado la descripcin del perflestratigrfico y la toma de muestras de los estratos que conforman el suelo.
Calicata 02,zona en la cualse pretendeconstruir laestacin deBombeo, conuna profundidadde 2.00 m. En lacual se encontrmaterial gravalimo-arcillosa
Calicata 01, en lacual se encontrun materialareno-limosohasta unaprofundidad de2.00 m.
-
e).- Se realiz una Prueba de Permeabilidad vertical de carga Ensayo Lefranc),
C-03.
3.2.- ENSAYOS DE LABORATORIO
Los ensayos de Laboratorio se han efectuado para cada una de las muestras alteradas recogidas
Estos han sido desarrollados en el Laboratorio de Mecnica de Suelos de Engineers G@Company S.A.C.; los cuales se presentan en anexo.
CAPITULO IV: GEOTECNIA DEL AREA DEL PROYECTO
4.1.- DESCRIPCION DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO DEL SUELO DE CIMENTACION
4.1.1.- SUELO DE CIMENTACION DE LA ESTACION DE BOMBEO
El apoyo de la cimentacin de la Estacin de Bombeo (Alternativa N 2), ser sobre suelo firme, detal manera que se debe despalmar la escasa cobertura de material orgnico y que no es mayor a0.60 m. en toda el rea que se pretende cimentar la estacin de bombeo.
En base a la informacin obtenida de los trabajos de campo (Calicatas), observacin visual de lasexcavaciones y de los ensayos de laboratorio, se han establecidos los perfiles estratigrficos (semuestra en el ANEXO), el cual se describe como:
a).- En el cuerpo de la Laguna Mucurca (Calicata 03) (Alternativa N 1):
De 0.00 m. hasta 3.0 m.: est conformado por Arcilla Inorgnica de Baja Plasticidad CL de colorgris claro, con 0.28% de grava, 0.86% de arenas y 98.86% de finos (Limos y Arcillas); son suelosde baja permeabilidad, de compacidad media a densa.
b).- En la base donde se pretende proyectar la estacin de Bombeo (Alternativa N 2)
Calicata 01
De 0.00 a 0.30 m.: Cobertura conformada por material orgnico con presencia de races yboloneriasDe 0.30 a 2.00 m.: son suelos conformados por arena limosa con presencia de gravas debaja plasticidad, color beige, con 34.08% de grava, 35.44% de arenas y 30.48% de finos (limos yarcillas), y son suelos de compacidad media y de caractersticas semipermeables.
Calicata 02 Ubicada en la zona donde se pretende proyectar la estacin de bombeo
De 0.00 a 0.30 m.: Cobertura conformada por material organico con presencia de races yboloneriasDe 0.30 a 2.00 m.: son suelos conformados por Gravas Limo-Arcillosas -GC de bajaplasticidad, color gris, con 54.77% de grava, 14.36% de arenas y 30.87% de finos (limos yarcillas), y son suelos de compacidad media y de caractersticas semipermeables.
4.1.2.- CLASIFICACION DE LOS MATERIALES DE EXCAVACION
Los materiales para efectos de excavacin se ha clasificados bsicamente en 3 tipos:
Roca Fija (RF): Cuando requieren de uso sistemtico de explosivos para su afloje y remocin.
Roca Suelta, Fracturada o blanda (RS): Removible con maquinaria y uso de explosivos enmenor porcentaje para su afloje y posterior remocin.
Material Comn (MC): Material removible con medios manuales y/o mecnicos.Para el caso del movimiento de tierras en la construccin de La Presa Mucurca y sus obrasconexas se ha de utilizar la clasificacin del material de excavacin siguiente
- Cuadro de Volumen de corte para la Estacin de Bombeo
Descripcion MC % RS % RF %0+000 - 0+120 90 10 0
Volumen de Corte
- Cuadro de Volumen de corte para el canal (830 m .) y tnel (1.8 Km)proyectado para la Primera alternativa
Tipo de Roca Longitud m. PorcentajeRoca Tipo II 330 15%Roca Tipo III 770 35%Roca Tipo IV 1100 50%
Primera Alterna va
- Cuadro de Volumen de corte para el tnel (1.8 Km) proyectado para laSegunda alternativa
Tipo de Roca Longitud m. PorcentajeRoca Tipo II 270 15%Roca Tipo III 450 20%Roca Tipo IV 1080 60%
Segunda Alterna va
4.2.- ANALISIS DE LA CIMENTACION
4.2.1.- CALCULO DE LA CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE POR FALLA AL CORTE
Los clculos detallados, son el anlisis para la estacin de bombeo para la alternativa 02Debido a este tipo de suelo conformado mayormente por Gravas limo-arcillosas de bajacompacidad, de la cual se extrajo una muestra alterada para evaluar la capacidad de la matriz delsuelo y del conjunto en su totalidad, encontrndose que el suelo donde ir desplantada lacimentacin se encuentra en un estado de compacidad medianamente compacto a densos.La capacidad de carga se ha determinado en base a la formula de Terzaghi, para una falla generalpor corte.
Cimentacin corrida (1)Para Falla General por corte (2)
FSq
q uadDonde:
uq : Capacidad ltima de carga en (Kg/cm2)
adq : Capacidad portante admisible en (Kg/cm2)
F.S.: Factor de seguridad = 3
: Peso especfico del suelo.
B : ancho de la base de la zapata corrida dentro del clculo de capacidad portante es un valormnimo sugerido, el cual se ajusta teniendo en cuenta las cargas reales de la estructura (m).
Df: Profundidad de la cimentacin (m).
C: Cohesin en (Kg/cm2)
qC NNN ,, : Factores de capacidad de carga (Vesic, 1973)
El ancho y profundidad recomendada de cimentacin se muestra en la siguiente figura:
De acuerdo al Ensayo de Corte realizado en el Laboratorio Geotcnico, de la muestra alteradaextrada de la Calicata C-2/M2 a una profundidad de 0.40m. a 2.00m., se obtiene:
Donde :
c : Cohesin
: Angulo de friccinPara efectos del clculo de la capacidad de carga se considera la cohesin c= 0.Los clculos se realizan para cimentacin con zapatasde conectadas.Clculo de la Capacidad portante admisible por Falla General por corte en Cimentacin tipozapata corrida.
c B L Df D1 D2 q qu qadm qadm
tn/m3 tn/m3 tn/m2 m m m m m tn/m3 tn/m2 tn/m2 tn/m2 kg/cm2
TUNELPROYECTADO
(C-03)
SUELO ARCILLOSOCL 1.85 1.73 1.50 1.5 0 1 23 18.1 8.66 8.2 0.5 0.5 0.85 1.29 43.47 14.49 1.45
CACETA DEBOMBEO (C-02)
GRAVAS LIMOARCILLOSAS GM-GC
(C-2)1.85 1.72 0.00 1 0 1.2 33 38.6 26.1 35.2 1.2 0 1.72 2.06 84.11 28.04 2.80
ESTRUICTURA
FALLA GENERAL POR CORTE
TIPO DE SUELO cN qN NcN Nsat
Df
NT
B
c =0.00 Kg/cm = 33
Reemplazando los datos en la frmula 01 y empleando un factor de seguridad apropiado, seobtiene una Capacidad Portante Admisible por Falla General de:
4.2.2.- CALCULO DEL ASENTAMIENTO
Para el anlisis de cimentaciones tenemos los llamados Asentamientos Totales, los que podrancomprometer la seguridad de la estructura, si sobrepasa 5 cm que es el asentamiento mximotolerable.El asentamiento de la cimentacin se calcular en base a la Teora de la Elasticidad (Lambe yWhitman, 1964). Se asume que el esfuerzo neto transmitido es uniforme en ambos casos.El asentamiento elstico inicial ser:
Las propiedades elsticas del suelo de cimentacin fueron asumidas a partir de tablas publicadascon valores para el tipo de suelo existente donde ir desplantada la cimentacin.Para este tipo de suelo donde se desplantara la cimentacin se considera un mdulo deelasticidad de E=5000 tn/m2 y una relacin de poisson de 0.25
S= 1.12 qadmB (1 2) / E
En donde :
S : Es el asentamiento al centro de la zapata cuadradaqadm: Es la capacidad de carga admisible por falla al corteB : Es la dimensin de la zapata
: Es el coeficiente de Poisson del material de la cimentacinE : Es el Mdulo de elasticidad del material de la cimentacin
q B u If Es Asent. Total
kg/cm2 cm - - kg/cm2 CmTUNEL
PROYECTADO(C-03)
SUELO ARCILLOSOCL 1.45 150 0.25 2.3 500 0.94
CACETA DEBOMBEO (C-02)
GRAVAS LIMOARCILLOSAS GM-GC
(C-2)
2.80 100 0.25 2.30 500 1.21
ESTRUICTURA TIPO DE SUELO
Por lo tanto el asentamiento mximo ser 1.21 cm, se concluye que los asentamientos calculadosse encuentran en un valor inferior al valor permisible, los valores de capacidad de carga admisiblepor falla al corte son seguros ante un asentamiento excesivo.
CAP. PORTANTE ESTACION DE BOMBEO (qa) = 2.80 kg/cm
CAP. PORTANTE C-03 (qa) = 2.80 kg/cm
4.3.- IMPERMEABILIDAD DE LA CIMENTACION
La matriz arcillosa de los suelos en el rea encontrada (calicata C-03), de acuerdo a los resultadosrga variable, tiene caractersticas propias
de material pobremente permeables con valores promedios de permeabilidad que van desde 10-3
a 10-4 cm/s. para lo cual se recomienda la compactacin del material arcillosa para as garantizarla estanqueidad de las aguas de la Laguna
La hoja de clculo del ensayo de permeabilidad se detalla a continuacin.
El matriz arcillosa que predomina en la parte norte de la Laguna Mucurca y por debajo del suelocoluvial o fluvio-aluvial en el rea de embalse (arcilloso) garantiza la estanqueidad de las aguas dela Laguna Mucurca
En la parte norte y cerca a la calicata C-03 se realizo una prueba de permeabilidad de cargavariable, con una carga mxima de agua de 1.00 m. con la finalidad de cuantificar los valorespromedio de la permeabilidad en el suelo de cimentacin que comprende a la cobertura de tipocoluvio-aluvial tanto del eje del embalse. La cual encontramos un materia pobremente permeablede acuerdo a la tabla I adjunta anteriormente.
4.4.- ESTABILIDAD DE TALUDES
La estabilidad de las excavaciones que han de efectuarse en la construccin del canal deconduccin del proyecto
presenta el detalle siguiente:
- Para excavaciones en material comn suelto (como por ejemplo: ML, GM en estado suelto,material residual-aluvial) la apertura de zanjas se puede hacer con cortes verticales hastaalturas no mayores a los 3.00 m.; a partir de esta altura se requiere entibar con lasprotecciones necesarias.
- Para excavaciones en material comn compacto a muy compacto (como por ejemplo: ML,GM-GC en estado compacto-material aluvial) la apertura de zanjas se puede hacer con cortesverticales hasta alturas no mayores a los 4.00 m.; a partir de esta altura se requiere entibarcon las protecciones necesarias.
- Para excavaciones en roca fija y roca suelta (como por ejemplo: Aglomerados volcnicos ,Tufos y Areniscas Tufceas en estado muy compacto a rgido) la apertura de zanjas sepuede hacer con cortes verticales hasta alturas no mayores a los 10.00 m.; sin embargo, apartir de esta altura se requiere entibar bsicamente por medidas de seguridad y con lasprotecciones necesarias.
Los taludes de corte recomendados para las excavaciones que han de efectuarse en laconstruccin del canal de conduccin y sus obras conexas, presenta el detalle siguiente :
- Para excavaciones en material comn, suelto a medianamente compacto (como por ejemplo:ML, GM en estado suelto) se recomienda un talud de 0.5:1 (H:V).
- Para excavaciones en material comn compacto a muy compacto (como por ejemplo: ML,GM-GC en estado compacto) se recomienda 0.25:1 (H:V).
- Para excavaciones en roca fija y roca suelta (como por ejemplo: andesita y toba en estadomuy compacto a rgido) se recomienda 0.125:1 (H:V).
4.5.- PARMETROS DE DISEO SISMO RESISTENTE
De acuerdo a los resultados obtenidos en la evaluacin de la sismicidad y los perfiles geolgicos-litolgicos para la zona de estudio, se ha determinado que para efectos del clculo de las fuerzashorizontales, que se han de ejercer sobre las obras proyectadas para la estacin de Bombeo, sedebe considerar los datos siguientes:
- Tipo de Suelo : Perfil Tipo S2 (Segn Norma E 030)- Factor del suelo :1.2- Aceleracin horizontal mxima : 0.36g
4.6.- TIPO CIMENTACION RECOMENDADA
Dada la naturaleza del terreno a cimentar y las magnitudes posibles de las cargas transmitidas, serecomienda utilizar una cimentacin superficial tipo zapata corrida con vigas de cimentacin,en ambas direcciones, en la construccin de la caseta de bombeo.
CAPITULO V : EVALUACION DE CANTERAS DE MATERIAL DE CONSTRUCCION
5.1.- MATERIALES DE CONSTRUCCION
Los materiales a ser usados en lasla Laguna Mucurca Distrito de Cabanaconde, Provincia de Caylloma, Regin Arequipa, son lossiguientes:
Material de agregado grueso: Este material se emplear en la preparacin del concreto requeridoen la construccin de las diversas obras de la Presa.
Material de agregado fino: Este material seleccionado se emplear en la preparacin del concretorequerido en la construccin de las diversas obras de la Presa.
Los materiales de construccin citados en prrafos anteriores, deben cumplir ciertas propiedadestcnicas mnimas, las mismas que se presentan a continuacin:
Requerimientos tcnicos para un agregado fino
Los requerimientos tcnicos requeridos segn normas ASTM C33 del agregado fino para laelaboracin del concreto son los siguientes:
a).- Consistir en arena natural u otro material inerte de caractersticas similares, limpio, libre deimpurezas, sales y materia orgnica.La cantidad de sustancias dainas no exceder los lmites indicados en la Tabla siguiente:
Sustancia Porcentaje en peso
Arcilla o terrones de arcillas 1%Carbn y lignito 1%Material que pasa la malla N 200 5%Total de todos los materiales deletreos 7%
b).- Curva granulomsucesivas no superior al 45%.
c).- Valores de Ensayos en Laboratorio de acuerdo los limites indicados en la Tabla siguiente:
Descripcin Valores recomendados
Mdulo de Fineza De 2.3 a 3.10Variacin del Mdulo de Fineza Menor a 0.20Durabilidad Menor a 12.0%Equivalente de arena Mayor a 50.0%ndice Plstico ( que pasa la malla N 200) Menor a 4.0%Absorcin de agua Menor a 1.0%Humedad natural Menor a 7.0%.
Requerimientos tcnicos para un agregado grueso
Los requerimientos tcnicos mnimos segn normas ASTM C33, del agregado grueso, para laelaboracin del concreto, son los siguientes:
a).- Consistir en piedra, grava, canto rodado o escorias de altos hornos y cualquier otro materialinerte aprobado con caractersticas similares o combinaciones de estos. Deber ser duro, con unaresistencia ultima mayor que la del concreto que se va emplear, qumicamente estable, durable,sin materias extraas y orgnicas adheridas a su superficie.
La cantidad de sustancias dainas no exceder los lmites indicados en la Tabla siguiente:
Sustancia Porcentaje en Peso
Fragmentos blandos 5%Carbn y lignito 1%Arcilla y terrones de arcilla 0.25%Materiales que pasan la Malla N 200 1%Piezas delgadas o alargadas 10%
b).- Curva granulom
c).- Valores de Ensayos en Laboratorio de acuerdo los limites indicados en la Tabla siguiente:
Descripcin Valores recomendados
Fragmentos suaves Menor a 5.0%Carbn y lignito Menor a 1.0%Terrones de arcilla Menor a 0.25%Material que pasa malla N 200 Menor a 1.0%Abrasin(Maquina Los ngeles) Menor a 40.0%Durabilidad Menor a 12.0%Sales solubles totales Menor a 0.50%Absorcin de agua Menor a 0.50%
5.2.- CANTERAS DE MATERIAL GRUESO Y FINO PARA LA PREPARACION DE CONCRETO
5.2.1.- UBICACIN Y ACCESO A CANTERAS
La cantera para la obtencin del material granular en la construccin de las estructuras quecomprometen
, se encuentra sobre el lecho aluvial delro Huambo, en la progresiva 0+500 del camino de acceso Huambo Laguna Mucurca; (VerPLANO PC-01).
Esta cantera ha sido seleccionada tomando en cuenta: su disponibilidad, su cercana a la obra, lacalidad de sus agregados, as como el aspecto econmico relacionado bsicamente a obtener elmenor costo por m3 del concreto requerido en obra.
La cantera seleccionada se denomina: Cantera del Rio Huambo.
- Ubicacin : Ro Huambo (KM 0+500 de la camino de acceso de Huambo LagunaMucurca)
- Propiedad : Comunal- Potencia : Estimada en 30,000.00 m3- Explotacin : Con cargador frontal y/o tractor y chancadora- Material : Agregado grueso y agregado fino- Usos : Preparacin de concreto y otros
5.2.2.- INVESTIGACIONES EFECTUADAS
5.2.2.1.- TRABAJOS DE CAMPO
Los trabajos desarrollados por el Consultor, fueron llevados a cabo durante el mes de Enero del2010; Estos constituyen bsicamente en una prospeccin geolgica y geotcnica en el rea de lacantera citada con la finalidad de caracterizar sus bondades como materiales de construccin.
Con la finalidad de obtener los parmetros fsicos y mecnicos de los materiales de la Canteraantes citados, se ha efectuado el recojo de muestras extradas en puntos elegidos al azar, segnla Norma ASTM D 420, de manera que permitan identificar las caractersticas promedio de dichomaterial y que servirn para efectos de ejecutar diversos ensayos en el Laboratorio de Suelos.
Es preciso indicar en este punto que, el recojo de muestras en un rea de emplazamientorelativamente amplia, debe involucrar y considerar un control permanente en obra, al menos de lascaractersticas tcnicas ms importantes del material, puesto que la variacin heterognea comnen los suelos, podra alterar las propiedades inicialmente determinadas en el Laboratorio, ypueden ocasionar una mala calidad de construccin del concreto, si es que no se toman en cuentalos permanentes controles de calidad del material, durante la ejecucin de obra.
5.2.2.2.- ENSAYOS DE LABORATORIO
Los Ensayos de Laboratorio de Suelos para las muestras de material extradas en la Cantera, hansido desarrollados en el Laboratorio de Mecnica de Suelos de la Empresa Engineers G @ SCompany S.A.C., de acuerdo a la siguiente relacin:
ENSAYO NORMA USADA
Anlisis granulomtrico de los agregados ASTM C 136Gravedad especfica y Absorcin del agregado grueso ASTM C 127Gravedad especfica y Absorcin del agregado fino ASTM C 128Peso unitario del agregado grueso (suelto y compactado) ASTM C 29Peso unitario del agregado fino (suelto y compactado) ASTM C 29
En el ANEXO 01, se presentan los resultados obtenidos en los ensayos ejecutados.
Las propiedades fsicas y mecnicas de la cantera del Ro Huambo, se muestran en el CUADRON 04:
Agregado grueso
- Ubicacin : En el KM 0+500 de la carretera de acceso a HuamboLaguna Mucurca
- Clasificacin SUCS : GW- Peso especfico : 2.57- Peso unitario suelto : 1.445 Tn/m3
- Peso unitario compactado : 1.508 Tn/m3
- Tamao mximo- Impurezas orgnicas : Ninguna- Partculas friables : Menor a 2%- Absorcin : 1.44 %- Humedad : 0.30 %- Mdulo de Fineza : 6.62
Agregado fino
- Ubicacin = En el KM 0+500 de la carretera de acceso aHuambo Laguna Mucurca
- Clasificacin SUCS = SW- Peso especfico = 2.680- Peso unitario suelto = 1.437 Tn/m3
- Peso unitario compactado = 1.658 Tn/m3
- Impurezas orgnicas = Ninguna- Partculas friables = Menor a 2%- Absorcin = 2.67 %- Mdulo de Fineza = 3.07
5.2.3.- EXPLOTACION EN CANTERAS
Por el volumen de material granular, requerido para la construccin de las obras del proyecto de
Regin , se recomienda que la explotacin sea realizada en forma mecnica, usando:cargador frontal, volquete de 10 m3, zarandas metlicas,
5.2.4.- ANALISIS DEL MATERIAL DE CANTERAS
Las caractersticas fsicas y mecnicas de los materiales de agregado, para la preparacin delconcreto, se presenta el Cuadro N 04.
Cuadro N 04
Tamao Nominal Mximo: Es el tamiz donde se produce el primer retenido.
Tamao Mximo: Es el mayor tamiz por donde pasa todo el material.
Tamao Nominal Mximo
2.67 1.447.41 0.30
- 1/2"Tamao Mximo - 3/4"
1,508.502.68 2.573.07 6.62
1,658.27
- -1,437.63 1,445.29
AGREGADO FINO AGREGADO GRUESORio Huambo Rio Huambo
Peso Unitario Suelto (P.U.S.)Peso Unitario Compactado (P.U.C.)Peso Especfico SecoMdulo de Fineza% de AbsorcinContenido de humedad %
CanteraPerfil
CARACTERSTICAS
De acuerdo a las propiedades fsico-mecnicas encontradas para cada uno de los materiales de laCantera del Ro Huambo y los requerimientos tcnicos exigidos para su uso en la preparacin delConcreto, se concluye lo siguiente:
Agregado fino
La granulometra del agregado fino (Rio Huambo), presenta un Mdulo de Fineza igual a 3.07 quees menor que el especificado como lmite mximo, por lo que se trata de una arena con adecuadomaterial grueso (Mayor a la Malla N 4). El agregado fino es un material aceptable para lapreparacin del Concreto.
Agregado Grueso
El agregado grueso procedente de la Cantera (Ro Huambo), cumple ampliamente todos losrequerimientos tcnicos para su uso en la preparacin del concreto. El agregado grueso tiene untamao mximo de 3/4 se trata de un excelente material para ser usado en la preparacin deconcreto.
6.0.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La estratigrafa encontrada en la zona de cimentacin de la estacin de Bombeo, estcompuesto de un estrato superior de material orgnico, de una altura que vara de 0.30m a 0.70 m, seguido de un manto de material glaciar (arenas limosas, gravaslimosas).Basado en los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, perfiles y registrosestratigrficos, caractersticas de las estructuras a construir, se recomienda cimentarlas estructuras, a una profundidad mnima de Df=1.20m., para cimentacin tipo zapatacorrida, respecto a la cota ms baja de la superficie actual del terreno.
Las Capacidad Portante admisibles del material encontrado en la calicata 02 y calicata03 para las respectivas estructuras proyectadas son de:
Se recomienda, durante el proceso constructivo de las estructuras que conforma el, el control permanente de
las caractersticas tcnicas ms saltantes de los materiales provenientes de lasCanteras seleccionadas, puesto que la variacin heterognea comn de los agregadospodra alterar las propiedades inicialmente determinadas en el Laboratorio y pudieseocasionar una mala seleccin de los materiales de construccin.
Para taludes de corte en el canal de conduccin se recomienda una inclinacin de 0.5:1(H:V), y en aquellos casos en que estos taludes superen los 5 metros de altura, sedeber considerar banquetas cada 5 metros con 1.0 m de ancho como mnimo. Parataludes de relleno se recomienda una inclinacin de 2:1 (H:V).
En la siguiente etapa del proyecto, para el estudio del tnel de trasvase (Alternativa N1), se recomienda desarrollar trabajos de refraccin ssmica u otro ensayo geofsicosimilar en la longitud del tnel (2.3 km), para determinar el tipo de material y su espesor.As mismo, en la alternativa N 1 (tnel de trasvase), se recomienda la ejecucin
mnima de 06 Sondeos con recuperacin de testigos, utilizando perforacin rotativadiamantina hasta llegar a la rasante del tnel; en puntos especficos del eje del tnel.Para determinar con certeza la estratigrafa del eje del tnel proyectado.Realizar calicatas de exploracin de 3 a 5 m. de altura a lo largo del permetro de la
laguna, con mayor incidencia en la parte Norte de la Laguna Mucurca, con pruebas depermeabilidad (Ensayos Lefranc) en la base de las calicatas.Continuar las investigaciones en la zona sur de la laguna Mucurca, para determinar los
canales de filtracin y recomendar su control para el buen funcionamiento del Proyectode Aprovechamiento Hdrico de la laguna.
De acuerdo a los resultados obtenidos en la evaluacin de la sismicidad y los perfilesgeolgicos-litolgicos para la zona de estudio, se ha determinado que para efectos delclculo de las fuerzas horizontales, que se han de ejercer sobre las obras proyectadas,se debe considerar los datos siguientes:
Tipo de Suelo : Perfil Tipo S2 (Segn Norma E 030)Factor del suelo :1.0Factor de Zona: Z=0.4Aceleracin horizontal mxima : 0.36g
CAP. PORTANTE ESTACION DE BOMBEO (qa) = 2.80 kg/cm
CAP. PORTANTE C-03 (qa) = 2.80 kg/cm
ANEXO N 01 :
RESULTADOS DE LAS INVESTIGACIONES DECAMPO Diseo de Mezcla
