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CENTRO DE SERVICIO DISEÑO

Informe de Diseño

Proyecto: PG Pailas II

Exploración geotécnica en el sitio de casa de máquinas

Consecutivo CSD: 2013-089

Número de Orden de Servicio: 9112-13-012

Consecutivo Informe de Diseño: CSD-ID-2014-049

Áreas Participantes

Ingeniería Geológica – CS Diseño

Ingeniería Geotécnica – CS Diseño

Junio, 2014


CSD-ID-2014-049

CONTROL DE ELABORACIÓN, REVISIÓN Y APROBACIÓN

CONTROL DE CAMBIOS

Versión Apartado

Modificado Fecha de

Modificación Justificación

1

2

Elaboró Dependencia Firma Fecha

Ing. Karol Cruz Lizano Área de Ingeniería Geotécnica

Geol. Natalia Montes Ruiz

Área de Ingeniería Geológica

Revisó Dependencia Firma Fecha

Ing. Rafael Kauffmann Incer

Área de Ingeniería Geotécnica

Geol. Edwin Zamora Núñez

Área de Ingeniería Geológica

Aprobó Dependencia Firma Fecha

Ing. Mauricio Varela Ramírez

Área de Ingeniería Geotécnica


CSD-ID-2014-049 1

INDICE DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 4

2. METODOLOGÍA .................................................................................................. 6

3. DESCRIPCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................... 7

3.1. Trabajo de campo ......................................................................................... 7

3.2. Trabajo de laboratorio ................................................................................... 9

4. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................ 9

4.1. Geología Regional ........................................................................................ 9

4.1.1. Flujos Piroclásticos Guachipelín (Formación Pital) .............................. 10

4.1.2. Lavas del actual Rincón de la Vieja...................................................... 11

4.1.3. Debris Avalancha ................................................................................. 11

4.2. Perfil típico del terreno y nivel freático ........................................................ 11

4.2.1. Descripción de trincheras exploratorias ............................................... 11

4.2.2. Descripción geológica de perforaciones a rotación .............................. 14

4.2.3. Ensayos con presiómetro Menard y dilatómetro Goodman .................. 18

4.2.4. Perfiles geofísicos de refracción sísmica ............................................. 19

4.2.5. Descripción de perfiles geofísicos de resistividad eléctrica .................. 22

4.3. Geología Local ............................................................................................ 23

4.3.1. Debris Avalanche del Rincón de la Vieja (Lahar): ................................ 25

4.3.2. Brecha superior .................................................................................... 26

4.3.3. Lavas (del actual Rincón de la Vieja) ................................................... 28

4.3.4. Brecha inferior ...................................................................................... 29


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4.3.5. Flujo de Pómez (ignimbrita) ................................................................. 30

4.4. Condición de nivel freático y las aguas subterránea ................................... 31

4.5. Resultados de los ensayos de laboratorio ................................................. 31

5. CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA ............................................................ 36

5.1. Clasificación de la roca intacta ................................................................... 36

5.1.1. Trabajo realizado.................................................................................. 36

5.1.2. Análisis de resultados .......................................................................... 36

5.1.3. Criterio de ruptura de la roca intacta .................................................... 44

5.2. Clasificación del macizo rocoso .................................................................. 45

5.2.1. Resistencia al corte del macizo rocoso ................................................ 46

5.2.2. Deformabilidad del macizo rocoso ....................................................... 48

6. MODELO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DEL TERRENO ................................ 48

7. ANÁLISIS Y DISEÑO GEOTÉCNICO ............................................................... 51

7.1. Capacidad de soportante ............................................................................ 51

7.2. Cálculo de asentamientos ........................................................................... 56

7.3. Análisis de estabilidad de taludes en corte y relleno .................................. 58

7.4. Relleno de sustitución ................................................................................. 63

7.5. Recomendaciones constructivas y excavaciones ....................................... 65

7.6. Parámetros de diseño sísmico .................................................................... 65

8. AMENAZAS NATURALES POTENCIALES ...................................................... 65

8.1. Amenaza volcánica ..................................................................................... 65

8.2. Amenaza sísmica y fallamiento .................................................................. 67

8.3. Emanación de gases .................................................................................. 70

9. CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN DEL TERRENO ........................................... 72


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9.1. Tasa de Infiltración y Velocidad de Infiltración ............................................ 72

10. CONCLUSIONES ............................................................................................ 73

GEOLÓGICAS ...................................................................................................... 73

MODELO DE REFRACCIÓN SÍSMICA ................................................................ 73

MODELO GEOELÉCTRICO ................................................................................. 74

MODELO GEOLÓGICO GEOTÉCNICO ............................................................... 74

AMENAZAS NATURALES POTENCIALES .......................................................... 77

11. RECOMENDACIONES GENERALES ............................................................ 78

12. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 80

13. ANEXOS ......................................................................................................... 82


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1. INTRODUCCIÓN

A solicitud del Ing. Didier Ugalde Rodriguez, Coordinador de Construcción del

Proyecto Geotérmico Las Pailas, se realizó el estudio geológico geotécnico del

sitio donde se construirá la casa de máquinas del Proyecto Geotérmico Pailas II.

El informe fue realizado por la Ing. Karol Cruz Lizano y Geol. Natalia Montes Ruíz,

revisado por el Ing. Rafael Kauffmann Incer y el Geol. Edwin Zamora Núñez,

pertenecientes a las Áreas de Ingeniería Geotécnica e Ingeniería Geológica, y

aprobado por el Ing. Mauricio Varela Ramírez, perteneciente al Área de Ingeniería

Geotécnica, con esto se avala la calidad del presente informe.

El sitio en estudio se encuentra en la provincia de Guanacaste, cantón de Liberia y

distrito Curubandé, entre las coordenadas entre las coordenadas CRTM05: 352

643 E / 1189 863 N, 352 705 E / 1189 967 N, 352 826 E / 1189 894 N y 352 765 E

/ 1189 789 N de la hoja topográfica Curubandé 1: 50 000.En la figura 1 se muestra

la distribución de la edificación en planta.

Figura 1. Ubicación de la zona de estudio de Casa de Máquinas II

(Tomado y modificado de la Hoja Topográfica Curubandé 1: 50 000)


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Para la construcción de la casa de máquinas se dispone de un terreno con un área

aproximada de 17 500 m2. La topografía natural de la zona es ondulada con

pendientes naturales entre el 7% y 10%. Se propone realizar una terraza para la

ubicación de casa de máquinas a una elevación de 670 msnm, lo cual generaría

taludes de corte entre 10 m y 15 m de altura. La ubicación de las diferentes obras

a construir se muestra en la figura 2.

Figura 2. Ubicación de las obras y movimiento de tierras para la construcción de la casa de

máquinas de PG Pailas II

Este estudio tuvo como principal objetivo la evaluación de las condiciones de

aptitud del terreno para la construcción de la Casa de Máquinas de Pailas II para

lo cual se consideraran las características litológicas y el establecimiento de las


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propiedades y características geomecánicas de los materiales donde se cimentará

el edificio, así como determinar la capacidad soportante admisible del terreno,

asentamientos probables y potenciales amenazas naturales que puedan afectar

directamente el proyecto. También, se brindan algunas recomendaciones

constructivas para la cimentación de dicha estructura y cortes de excavación.

En este informe se hace una descripción de los alcances del estudio, luego se

describe la metodología para la obtención de la información; se presentan los

resultados de los ensayos de campo y laboratorio, se describe el modelo

geotécnico del lugar y por último se realiza el análisis de capacidad de carga y

asentamientos.

Debido a que una de las limitantes es que el estudio es puntual respecto a todas el

área que abarca el proyecto, es conveniente informar al Área de Ingeniería

Geotécnica cualquier variación o diferencia observada durante las excavaciones

con respecto a lo expuesto en este informe.

En síntesis, después de analizar e interpretar los resultados obtenidos de los

ensayos de campo y laboratorio, se concluye que el terreno es apto para cimentar

las estructuras propuestas, siempre y cuando se acaten las recomendaciones

contenidas en este informe.

2. METODOLOGÍA

Este estudio se realizó en tres etapas, la primera correspondió al trabajo de campo

mediante la realización de 5 trincheras exploratorias con la obtención de muestras

para pruebas de laboratorio, 2 perforaciones a rotación y 4 perfiles geofísicos,

además se realizó el reconocimiento y descripción de las condiciones generales

de la geología, topografía y de las posibles amenazas potenciales presentes en el

sitio; la segunda etapa abarcó las pruebas de laboratorio para caracterizar los

materiales encontrados; y la tercera etapa consistió en el análisis geológico y

geotécnico para establecer un modelo.


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3. DESCRIPCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

La investigación se dividió en tres partes, la primera enfocada al trabajo de campo,

la segunda a los ensayos de laboratorio y la tercera etapa correspondiente al

análisis de los resultados.

3.1. Trabajo de campo

La primera etapa del trabajo de campo consistió en la ejecución de 5 trincheras

exploratorias para determinar la condición de los materiales más superficiales y la

obtención de muestras para ensayos de laboratorio. La segunda etapa fue

realizada por el Área de Exploración subterránea y consistió en la realización de 2

perfiles geofísicos a una profundidad de 50 m con una longitud de 250 y dos

perfiles eléctricos a una profundidad de 50 m con una longitud de 140 m para el

estudio de malla tierra; con el objetivo de completar el modelo geológico

geotécnico del sitio y para obtener la resistividad del terreno para el diseño de

malla tierra. Una tercera etapa consistió en la ejecución de 2 perforaciones a

rotación con una profundidad entre los 40 m a 45 m para definir el modelo

hidrogeológico del sitio, además en estas perforaciones se efectuaron pruebas con

presiómetro Menard y dilatómetro Goodman para determinar las características de

deformabilidad del medio. La ubicación de los sitios de exploración se muestra en

la figura 3. En la tabla 1 se detalla la profundidad total de los sondeos y sus

coordenadas. Los resultados de la clasificación visual de las trincheras se

muestran en el apartado 4.1.1.


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Figura 3. Ubicación de sitios de exploración en casa de máquinas de PG Pailas II

Tabla 1. Ubicación en coordenadas CRTM05 y profundidad de sondeos

Sondeos Profundidad (m) Norte Este

T1 4,50 1189886,35 352762,95

T2 6,10 1189926,07 352790,11

T3 4,80 1189866,63 352645,62

T4 3,70 1189864,82 352680,07

T5 5,00 1189838,30 352747,67

PER-01 45,00 1189905,81 352766,76

PER-02 40,00 1189858,77 352699,57

PGI-01 50,00 1189977,04 352817,91

PGI-02 50,00 1189764,25 352686,59

PGII-01 50,00 1189936,27 352645,84

PGII-02 50,00 1189805,02 352858,66

PEI-01 50,00 1189944,21 352695,63

PEI-02 50,00 1189870,71 352814,81

PEII-01 50,00 1189886,68 352660,06

PEII-02 50,00 1189813,18 352779,24


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3.2. Trabajo de laboratorio

El trabajo de laboratorio consistió en realizar ensayos a las muestras obtenidas de

las trincheras exploratorias y perforaciones a rotación, con el fin de clasificar y

determinar las propiedades de los materiales. Los ensayos efectuados fueron

clasificación mediante el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) y

Proctor para muestras que se obtuvieron en sacos a una profundidad de 0,60 m a

4,80 m para la trinchera 3 y a una profundidad de 4,80 m a 6,00 m para la

trinchera 2. A los núcleos extraídos de las perforaciones se les realizaron pruebas

de resistencia a compresión simple, carga puntual, tracción brasileña y velocidad

de onda (P).

Con los resultados de estas pruebas y la exploración de campo tanto del área de

ingeniería geotécnica, geológica, como del área de exploración subterránea se

realizó el análisis para establecer las condiciones del sitio y las propiedades

geomecánicas representativas de los materiales.

4. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

4.1. Geología Regional

Por la localización del sitio de estudio en el flanco SW del volcán Rincón de la

Vieja, la geología del área corresponde con materiales de origen volcánico. De

acuerdo con ICE (2005), en los alrededores del sitio de estudio afloran las

siguientes unidades geológicas informales: Debris Avalancha, Lavas del actual

Rincón de la Vieja y Flujos Piroclásticos Guachipelín (Formación Pital), como

puede observarse en la Figura 4.


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Figura 4. Geología del Campo Geotérmico Las Pailas, donde se señala la ubicación de Casa

de Máquinas de Pailas II (Tomado y modificado de Chavarría et. al,. 2010 )

4.1.1. Flujos Piroclásticos Guachipelín (Formación Pital)

De acuerdo con ICE (2005) esta unidad aflora principalmente en el sector sur, en

los ríos Blanco y Colorado y sureste en el río Negro y quebrada Yugo, ver Figura

4. Está constituida por depósitos de caída (tobas blancas estratificadas hasta

masivas), oleadas piroclásticas, flujos piroclásticos y en su base depósitos fluvio

lacustres. El origen de estos flujos de pómez está relacionado a la actividad

explosiva periódica, con varios pulsos eruptivos, asociados a la formación del

Campo de Domos de Cañas Dulces (Zamora et al., 2004). Por la naturaleza de

sus componentes es una formación poco permeable, existen estratos que se

alteran con facilidad, autosellando fracturas y porosidades (ICE (2005). El espesor

de esta unidad es de 75 m y su edad es pleistocena (Zamora et al., 2004).


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4.1.2. Lavas del actual Rincón de la Vieja

Como se observa en la Figura 4 afloran hacia el este del área de estudio. Formada

por lavas y en menor proporción tobas, las lavas son de composición andesítica

basáltica, gris oscuro cuando están sanas y rojizas por alteración, con

meteorización esferoidal, se presentan masivas o lajeadas (Zamora et al., 2004).

El material tobáceo está formado por fragmentos poligenéticos inmersos en una

matriz de tonalidad café y beige, con una granulometría que varía de arenisca fina

a gruesa (ICE, 2005). De acuerdo con (Zamora et al., 2004) el espesor de esta

unidad es de 170 m.

4.1.3. Debris Avalancha

De acuerdo con (ICE, 2005), consiste en un material heterogéneo y masivo;

poligenético, conformado por clastos métricos a decamétricos subangulares de

origen lávico de composición predominantemente andesítica, basáltica y

escoriácea sumidos en una matriz con granulometrías que varían de arcillas a

arena fina, frecuentemente de alta plasticidad (Zamora et al.,2004). En la zona se

reconoce su característica topografía tipo hummocky, de morfología plana con

algunos montículos y lomas de baja altura. (ICE, 2005)

4.2. Perfil típico del terreno y nivel freático

4.2.1. Descripción de trincheras exploratorias

Con base en la exploración realizada y correlacionando lo observado durante la

excavación y muestreo de trincheras, se puede decir que el terreno es bastante

homogéneo con respecto a la estratigrafía y que en todas las trincheras realizadas

se encontraron materiales similares.

De acuerdo a los resultados de la investigación en las trincheras exploratorias se

puede considerar que el sitio en estudio se encuentra compuesto por 3 capas de

suelo bien definidas:


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Capa A: Correspondiente a la capa vegetal compuesta por cenizas volcánicas con

presencia de raíces pequeñas, con contenido de humedad medio y con espesores

de 0,00 m hasta 1,20 m.

Capa B: Corresponde básicamente a lahares constituido por una matriz limo

elástico arenoso de color café amarillento. Existe presencia de bloques lávicos

angulosos, subredondeados y subangulosos sanos de buena calidad con un

tamaño que varía desde los 30 cm hasta los 2,0 m, con un 3% a un 10% de

bloques con tamaños mayores a los 70 cm. El material presenta consistencia

media a blanda, plasticidad media con LL de 60% y LP de 38%, y una humedad

natural de 45%. Esta capa tiene un espesor variable de 2,50 m a 4,20 m y la

matriz clasifica como limo elástico arenoso (MH) de acuerdo al Sistema Unificado

de Clasificación de Suelos.

Capa C: Corresponde igualmente a depósitos laháricos con una matriz limosa con

arena de color café amarillenta con presencia de bloques subredondeados y

subangulares sanos de buena calidad. En esta capa aparecen bloques lávicos

alterados cuyo tamaño es menor a los 30cm, cuenta con un 5% de bloques con

tamaños mayores a los 70 cm. El material presenta consistencia media a dura a

partir de los 4,00 m; la plasticidad es media con LL de 45% y LP de 32% y una

humedad natural de 35% (humedad media). Esta capa se investigó a espesores

de 0,80 m a 1,30 m y la matriz clasifica como limo con arena (ML) de acuerdo al

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos.

No se evidencia la presencia de nivel freático a la profundidad alcanzada en las

trincheras realizadas en el mes de octubre, pero esta condición podría variar para

otra época del año. En la figura 5 se presenta la estratigrafía típica del sitio en

estudio observada en la excavación de las trincheras exploratorias hasta una

profundidad máxima de 6,10 m. En la figura 6 se presenta evidencia de los

tamaños máximos y mínimos de bloques, así como consistencia de la matriz

observados en un talud muy cercano al sitio de investigación, el cual presenta la

misma estratigrafía descrita en las trincheras exploratorias. Este talud tiene una


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altura aproximada de 8 m y una pendiente variable de 0,75H: 1V a 0,5H:1V y

permite ver algunos desprendimientos de material por erosión superficial.

Figura 5. Perfil estratigráfico típico del terreno donde se construirá la casa de máquinas del

Proyecto Geotérmico Pailas II

Figura 6. Talud observado en sitio a 2 km de la Casa de Máquinas del PG Pailas II, el cual

presenta la misma estratigrafía descrita en las trincheras exploratorias


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4.2.2. Descripción geológica de perforaciones a rotación

Perforación 1 (PP-1):

La Perforación 1 se encuentra ubicada en las coordenadas: 352 761 E / 1189 904

N CRTM-05, el nivel freático se localizó a los 10 m de profundidad. En la figura 7

se puede observar la ubicación de la perforación y el perfil estratigráfico

establecido para la zona de estudio.

0 m - 14.95 m, Lahar: Bloques de lava sana de hasta 20 cm, de color gris

azulado, en matriz de suelo areno arcilloso color café oscuro a rojizo-anaranjado

por óxidos de hierro, con ocasionales clastos de diferente composición y de

tamaño milimétrico a centimétrico. Al final del tramo (11.55 m - 14.95 m) la roca

presenta una coloración rosada a blanquecina y una completa alteración a arcillas,

con presencia de biotita y líticos en los que se observan plagioclasas y

posiblemente piroxenos.

14.95 m – 28.45 m, Brecha: matriz de roca color gris azulada a verdosa-

amarillenta, con presencia abundante de azufre y fuerte olor. Los fragmentos son

lávicos angulares a subredondeados, de color gris a azul verdoso, ocasionalmente

rojizos, con tamaños desde milimétricos hasta máximo 10 cm, variables

cantidades de pirita y fracturas rellenas con ceolita. Por sectores presenta una

leve silicificación y también fuerte alteración arcillosa de color rosado a blancuzco

y gran cantidad de pirita.

28.45 m – 35.85 m, Lava: color gris claro, sana, con algunas fracturas rellenas

con ceolita, abundante pirita y ocasionalmente alteración color rojizo y verde.

35.85 m – 41.10 m, Brecha: roca con fuerte alteración color verdosa que

localmente genera bandeamiento, levemente silicificada, abundante pirita y

moderada fracturación con rellenos de ceolitas. Se observan fragmentos lávicos

de color rojizo de hasta 10 cm. Se observan muy tenuemente estrías de falla en

algunas de las fracturas. En este tramo se observó también una fuerte alteración


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con azufre que se hizo más evidente con el paso de los días y al estar expuesto el

material a la intemperie generando una coloración amarillenta fuerte.

41.10 m – 45 m: Flujo de pómez: de 41.10 m a los 42.00 m se tiene una

transición al flujo de pómez que consiste en una ceniza color café-grisáceo

completamente fracturada con presencia clastos milimétricos de líticos y pómez de

hasta 3 cm de diámetro y abundante pirita tanto en las en las fracturas como en la

matriz, luego continúa una toba gris blancuzca con fragmentos de pómez, escorias

y líticos de diferentes coloraciones tamaños desde mm hasta 6 cm de tamaño

máximo.

Perforación 2 (PP-2):

La Perforación 2 se encuentra ubicada en las coordenadas: 352 698 E / 1189 857

N CRTM-05, el nivel freático se localizó a los 11 m de profundidad. En la figura 7

se puede observar la ubicación de la perforación y el perfil estratigráfico

establecido para la zona de estudio.

0.0 m – 14.10 m, Lahar: Bloques lávicos angulares de hasta 5 cm y

esporádicamente de 50 cm que flotan en una matriz limo-arenosa hasta limo-

arcillosa de color rojiza a anaranjada por oxidación, con presencia de líticos de

variada coloración y tamaño milimétrico. De 11.45 m a 15.10 m existe una

transición a una roca fuertemente alterada a arcillas, textura arenosa hasta

arcillosa en algunos tramos, coloraciones blancuzcas a rosadas hasta amarillentas

y rojizas por oxidación, con fracturas milimétricas rellenas con óxidos.

14.10 m – 23.10 m, Brecha: Bloques lávicos sub-redondeados de hasta 5 cm, de

color rojizo en matriz en grisácea clara con minerales de plagioclasas, piroxenos y

líticos de tamaño milimétrico. La roca presenta diferentes estados de alteración se

presentan tramos bastante sanos y otros con fuerte alteración, con arcillificación y

abundante pirita. Algunas fracturas se encuentran rellenadas por ceolitas y por un

material de color verdoso. En algunas se observan de forma tenue estrías de

fallas.


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23.10 m - 33.70 m, Lava: roca color gris claro, sana, con minerales de plagioclasa

y piroxenos, con presencia de abundante pirita, leve a moderada fracturación con

rellenos de ceolitas, pirita y un material verdoso.

33.70 m – 38.70 m: Brecha: Los bloques son lávicos, angulares a

subredondeados con tamaños desde milimétricos y hasta 3 cm, de diferente

coloración y diferente estado de alteración en una matriz color gris oscuro-azulado

que presenta oquedades, abundante pirita y presencia de fracturas con rellenos de

ceolitas y pirita, fuerte alteración, arcillificación y coloración verdosa que parece

rellenar fracturas. Por tramos la roca presenta alteraciones mucho más fuertes.

38.70 m – 40 m: Flujo de pómez: Roca de color gris-blancuzca hasta café,

textura arenosa y presencia de pirita, con fragmentos ígneos angulares a sub-

redondeados, líticos de variada coloración y pómez de hasta 5 cm.


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Figura 7. Perfil estratigráfico de acuerdo a perforaciones

Lahar

Brechas

Lavas

Brechas

Flujo de Pómez

No se investiga

NF


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4.2.3. Ensayos con presiómetro Menard y dilatómetro Goodman

En las perforaciones a rotación se ejecutaron ensayos con presiómetro Menard y

dilatómetro Goodman con el propósito de establecer las propiedades de

deformación de los materiales in situ. Los resultados del módulo de deformación

obtenidos en ambos ensayos se presentan en las tablas 2 y 3.

Como se observa en la tabla 2, el lahar presenta un módulo de elasticidad,

medidos en campo, que varían entre 16,92 MPa a 57,02 MPa, con un valor

promedio de 34 MPa.

Tabla 2. Resultados de ensayos con presiómetro Menard en el lahar

Prueba Perforación Prof.(m) Material Módulo de elasticidad

(MPa)

Presión última (kPa)

Presión de fluencia

(kPa)

1 1 3,00 Lahar 16,92 1481 685

2 2 10,30 Lahar 27,90 3055 934

3 2 11,80 Lahar 57,02 5157 1602

Promedio 34 3231 1074

Como se observa en la tabla 3 los valores del módulo de elasticidad medidos en

campo para las brechas varían de 920,76 MPa a 2954,66 MPa con un valor

promedio de 1958,41 MPa; para las lavas varían entre 5679,50 MPa a

9542,37 MPa con un valor promedio de 7909,64 MPa y para los depósitos de

flujos de pómez los valores varían de 150 MPa a 851,23 MPa con un valor

promedio de 343,80 MPa.

Tabla 3. Resultados de ensayos con dilatómetro Goodman en el macizo rocoso

Prueba Perforación Dirección Prof. (m) Material E (Mpa)

1 1 E-O 43.65 Pómez 158,45

2 1 N-S 44 Pómez 150,00

3 1 E-O 38.4 Brechas 1717,93

4 1 N-S 38 Brechas 1890,77

5 1 E-O 35 Lavas 9542,37


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Tabla 3. Resultados de ensayos con dilatómetro Goodman en el macizo rocoso

(Continuación)

Prueba Perforación Dirección Prof. (m) Material E (Mpa)

6 1 N-S 34.5 Lavas 9542,37

7 1 E-O 19.4 Brechas 2954,66

8 1 N-S 19 Brechas 1798,35

9 2 E-O 29.35 Lavas 8230,74

10 2 N-S 29 Lavas 6932,64

11 2 E-O 24.8 Lavas 5679,50

12 2 N-S 24.5 Lavas 7530,19

13 2 E-O 20 Brechas 2804,03

14 2 N-S 19.7 Brechas 2650,20

15 2 E-O 39.8 Pómez 588,81

16 2 N-S 39 Pómez 851,23

17 2 E-O 35.8 Brechas 920,76

18 2 N-S 35.5 Brechas 930,56

Valores promedio

Brechas 1958,41

Lavas 7909,64

Pómez 437,12

4.2.4. Perfiles geofísicos de refracción sísmica

Se realizaron dos perfiles de refracción sísmica los cuales corresponden con los

perfiles P-1 y P-3, orientados de forma transversal. Los perfiles están constituidos

por tres tiros cada uno, distribuidos en dos orillas y un centro, la profundidad de los

huecos para las detonaciones es de 1 a 1,5 m. Se determinó la presencia de 2

capas sísmicas las cuales se resumen en la tabla 4.

Perfil 1 (PGI-01 – PGI-02): se orienta de forma SW-NE, está constituido por 24

geófonos distanciados cada 10 m entre sí, presenta una longitud total de 230 m; el

geófono 1 está ubicado en el estacionamiento 0+030 y el 24 en el estacionamiento

0+260. En la figura 8 se muestra el trazado del Perfil 1.


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Figura 8. Perfil 1, orientación SW-NE, 230 m de longitud

Capa 1: corresponde a una capa superficial asociada a suelos y depósitos de

avalanchas volcánicas y lahares (debris flow). Presenta velocidades Vp de 0,5

km/s y espesores que rondan entre 5 m a 13 m. Geométricamente presentan una

forma tabular continua, con una leve disminución hacia el sector de mayor

elevación.

Capa 2: se asocia a tobas soldadas y/o coladas de lavas saturadas con

velocidades Vp de 3,0 km/s.

Perfil 3 (PGII-01 – PGII-02): presenta una orientación NW-SE. Está constituido

por 24 geófonos distanciados cada 10 m entre sí, presenta una longitud total de

230 m; el geófono 1 está ubicado en el estacionamiento 0+260 y el geófono 24 en

el estacionamiento 0+030. En la figura 9 se muestra el trazado del Perfil 2.


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Figura 9. Perfil 2, orientación NW-SE, 230 m de longitud.

Capa 1: corresponde a una capa superficial con velocidades Vp de 0,5 km/s, cuyo

espesor ronda los 9 a 11 m. Se asocia a suelos y depósitos de avalanchas

volcánicas y lahares (debris flow). Presentan una forma tabular continua, con

espesores relativamente constantes a lo largo del perfil.

Capa 2: corresponde a la capa profunda con una velocidad Vp de 3,1 km/s, se

asocia a tobas soldadas y/o coladas de lavas saturadas. Se localiza a partir de los

9-12 m de profundidad.

Se realizaron los mismos perfiles 1 y 3 mediante el método de polarización

inducida para conocer el detalle de la resistividad eléctrica, pero además se

realizaron dos perfiles (P2 y P4) con el mismo método, pero paralelos al perfil 3 y

de una longitud menor. Todos los perfiles tuvieron una separación entre los

sensores eléctricos de 10 m, lo cual, gracias al modelado 2D y a la configuración

utilizada permiten obtener una resolución tanto vertical como horizontal de 5 m,

aproximadamente.


CSD-ID-2014-049 22

Perfil 1 y 3: Perfiles resistivos transversales de 300 m y 280 m de longitud

respectivamente, y de 50 m de profundidad. El punto de inicio real de los perfiles

es en el estacionamiento 0+030. Los perfiles en detalle se muestran en los anexos

6, 7, 8 y 10.

Perfil 2 y 4: Perfiles resistivos de 200 m de longitud y 50 m de profundidad. El

punto de inicio real de los perfiles es en el estacionamiento 0+030. Los perfiles en

detalle se muestran en los anexos 9 y 11.

Tabla 4. Litología de acuerdo a ensayos de refracción sísmica

Capa Vp (km/s) Espesor (m) Posible Litología

1 0,5 5 - 13 Suelos, avalanchas volcánicas, lahares (debris flow)

2 3,0 – 3,1 - Tobas soldadas y/o coladas de lavas

4.2.5. Descripción de perfiles geofísicos de resistividad eléctrica

Esencialmente se trata de un modelo de 3 capas geoeléctricas principales

resumidas en la tabla 5. En todos los perfiles se debe considerar que los extremos

forman parte de condiciones de frontera, así por ejemplo las altas resistividades

(mayores a 150 Ohm-m) que se muestran en los extremos del perfil 3 y

parcialmente en el perfil 2 son básicamente por la distorsión que sufre el modelo

por esas condiciones.

Tabla 5. Litología de acuerdo a ensayos de resistividad eléctrica

Capa Resistividad (Ohm-m) Espesor (m) Posible Litología

1 40 a 100 5 a 20 Suelos y bloques de lava sueltos

2 10 a 40 5 a 30 Tobas, bloques de lava y brechas alteradas

3 50 a 200 - Tobas y brechas

Capa 1: corresponde a una capa superficial asociada a suelos y bloques de lava

sueltos, cuyas tonalidades en el modelo resistivo están entre amarillas, verde claro


CSD-ID-2014-049 23

y verde. Presenta resistividades entre 40 y 100 Ohm-m, con un espesor variable

entre 5 m y 20m, aproximadamente.

Capa 2: esta capa presenta resistividades entre 10 y 40 Ohm-m con tonalidades

en el modelo entre rojas y cafés, la cual aflora en el perfil 3 y en perfil 4 no tiene

fondo. Posee un espesor aproximado entre 5 m y 30m, y corresponde

probablemente a tobas, bloques de lava y brechas, todas alteradas. Debido a las

bajas resistividades que presenta esta capa es ideal para la ubicación de la malla

de puesta a tierra.

Capa 3: esta capa se evidencia de mejor forma en los perfiles 1 y 3, sin embargo

aparece en todos los perfiles. Presenta resistividades que varían entre 50 y 150m,

aproximadamente. Esto se asocia con tobas y brechas.

Se observan anomalías conductoras menores a 20 Ohm-m (color rojo) de fondo,

así por ejemplo por debajo del estacionamiento 0+190 del perfil 1 y se evidencian

también en el perfil 3. Esto se asocia con brechas y/o tobas, ambas alteradas y/o

con temperatura.

4.3. Geología Local

Con respecto a la estratigrafía y unidades aflorantes en el sitio de estudio, se

realizaron observaciones de los alrededores de la zona y se corroboró con la

información obtenida de las dos perforaciones a rotación realizadas, descritas en

el apartado 4.2.2 y mostradas en la figura 7.

Por el ambiente de depositación de estos materiales, se presenta, en general para

todas las unidades encontradas, una fuerte alteración de tipo hidrotermal que, de

acuerdo con el informe petrográfico (ICE, 2014) realizado para 4 muestras

obtenidas, a diferentes profundidades, en ambas perforaciones realizadas,

presenta características ácidas, evidenciado por la presencia de minerales

característicos de esta paragénesis como lo son arcillas como la caolinita y la

alunita determinados en los análisis difractométricos, así como pirita y azufre

nativo.


CSD-ID-2014-049 24

De acuerdo con las perforaciones y ensayos de geofísica realizados en el sitio de

estudio y en correlación con el informe (ICE, 2012) la estratigrafía del sitio esta

conformada por las siguientes unidades descritas de la más superficial a la más

profunda, las cuales se muestran el Mapa Geológico del Campo Geotérmico Las

Pailas en la Figura 10:

Figura 10. Mapa Geológico del Campo Geotérmico Las Pailas (ICE, 2005 )


CSD-ID-2014-049 25

4.3.1. Debris Avalanche del Rincón de la Vieja (Lahar):

Como se observa en las fotografías de los alrededores del área de estudio, que se

presentan en la Figura 11, se encontraron bloques lávicos, centimétricos a

métricos, angulares, que en un corte cercano se observan flotando en una matriz

areno-arcillosa de color rojizo, estos materiales pueden correlacionarse con la

unidad de Debris Avalanche (lahar) del Rincón de la Vieja, ver Figura 4.

Figura 11. En la fotografía de la izquierda se observa un corte de terreno en el camino hacia

el sitio de Casa de Máquinas Pailas II, donde se observa parte del depósito lahárico presente

en la zona. Las fotografías de la derecha corresponden con bloques aislados que

sobresalen en el terreno de los alrededores pertenecientes al mismo depósito

De acuerdo con las perforaciones consiste en bloques angulares de lava, sana, de

tamaño centimétrico y esporádicamente de hasta 50 cm, de color gris azulado,

que flotan en una matriz de suelo limo-arenoso hasta limo-arcilloso, de color café

oscuro a rojizo-anaranjado, como se muestra en la Figura 12, con presencia de

líticos de diferente composición y de tamaño milimétrico a centimétrico. De

acuerdo con el estudio geofísico (ICE, 2013), la refracción sísmica define para


CSD-ID-2014-049 26

esta capa una velocidad de 0.5 km/s, coincidente con materiales como lahares y

una resistividad eléctrica de 40 a 100 Ohm-m que se correlaciona con bloques de

lava sueltos. Hacia la base de esta unidad, en el contacto del lahar con la unidad

brechosa, la roca presenta una transición a una roca completamente alterada a

arcillas, con textura arenosa, de color rosada a blanquecina hasta amarillentas y

rojizas por oxidación, con presencia de líticos en los que se pueden observar

algunas plagioclasas y posiblemente máficos. Ocasionales fracturas milimétricas

rellenas con óxidos. El espesor máximo determinado mediante las perforaciones

es de 15.10 m.

Figura 12. Detalle de la litología de la Unidad de Lahares encontrada en las perforaciones

PP-1 y PP-2

4.3.2. Brecha superior

Consiste en una roca color gris azulada cuando está sana hasta verdosa-

amarillenta y con presencia de olor a azufre en los tramos con intensa alteración

hidrotermal, la cual se puede observar en la Figura 13. Los bloques son

principalmente lávicos, angulares a subredondeados, de color gris a azul verdoso,

ocasionalmente rojizos, con tamaños desde milimétricos hasta máximo 10 cm, que

Perforación 2 (PP-2)

Perforación 1 (PP-1)


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flotan en una matriz grisácea clara con minerales de plagioclasas, piroxenos y

líticos de tamaño milimétrico. Se presentan algunas fracturas rellenas por ceolitas

y posiblemente haloisita, una arcilla de color verde, formada por alteración y

determinada a partir de los análisis con el difractómetro. En ocasiones se

observan de forma tenue estrías de fallas. La roca presenta diferentes estados de

alteración, desde bastante sanos hasta otros con fuerte alteración a arcillas y algo

de silicificación, coloraciones rosado a blancuzco y gran cantidad de pirita. De

acuerdo con el informe petrográfico de la muestra PP1-2, éstas presentan un

carácter ácido. El espesor determinado de acuerdo a las perforaciones es de

13.35 m.

De acuerdo con la geofísica realizada en el lugar, esta unidad se correlaciona con

la capa dos definida como tobas, coladas de lava y brechas alteradas, con una

velocidad Vp de 3.0 a 3.1 km/s y una resistividad de 10 a 40 Ohm-m.

Posiblemente constituya parte de la colada de lava y por lo tanto se asocia a las

Lavas del actual Rincón de la Vieja.

Figura 13. Detalle de la brecha en la perforaciónes PP-1


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4.3.3. Lavas (del actual Rincón de la Vieja)

Consiste en una lava andesítica (posiblemente también de carácter intermedio-

ácido por correlación con las brechas), color gris claro cuando está sana, como se

observa en la Figura 14 y en ocasiones color rojizo por alteración, leve a

moderada fracturación, con rellenos de ceolitas, minerales arcillosos como la

haloisita (de color verde) y abundante pirita. Se correlaciona con las Lavas del

actual Rincón de la Vieja. El espesor medido para esta unidad a partir de las

perforaciones es de 7.4 m.

A partir del estudio geofísico se determina que esta tercera capa presenta

resistividades entre 50 y 150 Ohm-m lo que se asocia con tobas y brechas. No se

define una tercera capa en los perfiles de refracción sísmica.

Figura 14. Detalle de la las lavas en las perforaciónes PP-1 (izquierda) y PP-2 (derecha)


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4.3.4. Brecha inferior

Matriz de roca color gris oscuro-azulado, los fragmentos consisten en bloques

lávicos, angulares a subredondeados de color rojizo y tamaños desde milimétricos

y hasta 10 cm, de diferente coloración y diferente estado de alteración, algunos

sectores con alteraciones más fuertes y coloración verdosa por la presencia de

arcillas como la haloisita y que, localmente, genera zonas con bandeamiento,

como se aprecia en la Figura 15, zonas con fuerte arcillificación y leve

silicificación, abundante pirita. Moderada fracturación con rellenos de ceolitas y

pirita. Se observan muy tenuemente estrías de falla en algunas de las fracturas.

Dentro de esta unidad, en la perforación 1 se detectó una fuerte alteración con

azufre que se hizo más evidente con el paso de los días y al estar expuesto el

material a la intemperie generando una coloración amarillenta fuerte. El espesor

determinado es de 5.25 m según las perforaciones. De nuevo esta unidad se

considera parte de la unidad de Lavas del Rincón de la Vieja.

Figura 15. Detalle de la las brechas en las perforación PP-2 (izquierda) y alteración de color

verdosa en las brechas de la PP-1 (derecha)


CSD-ID-2014-049 30

4.3.5. Flujo de Pómez (ignimbrita)

Consiste en una matriz de ceniza, textura arenosa, color gris-blancuzca, con

presencia de pirita y fragmentos de pómez de hasta 5 cm, escorias y líticos ígneos

angulares a sub-redondeados de diferentes coloraciones, tamaños desde

milimétricos hasta 6 cm de tamaño máximo, como se detalla en la Figura 16. El

primer tramo de esta unidad en la perforación 1, consiste en una matriz tobácea

color café-grisáceo completamente fracturada con presencia clastos milimétricos

de líticos y pómez de hasta 3 cm de diámetro y abundante pirita tanto en las en las

fracturas como en la matriz. En la perforación 2 presenta una fuerte alteración a

arcillas y coloraciones gris-café hasta verdosas. El espesor medido para esta

unidad, según la profundidad alcanzada en las perforaciones, es de 3.9 m, sin

embargo la litología continuaba al finalizar las perforaciones. Este flujo piroclástico

se correlaciona con los Flujos Piroclásticos Guachipelín (Formación Pital).

Figura 16. Detalle del flujo de pómez en la perforación PP-1 (izquierda) y PP-2 (derecha)


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4.4. Condición de nivel freático y las aguas subterránea

Las mediciones de la profundidad del nivel freático realizadas en las dos

perforaciones durante el mes de octubre del 2013 oscilan entre 8.40 m y 11.15 m

de profundidad, lo que corresponde, de acuerdo con la geología encontrada en el

sitio, con materiales laháricos de la unidad de Debris Avalanche del Rincón de la

Vieja, materiales que por sus características permiten el almacenamiento y tránsito

del agua y por lo tanto el desarrollo del acuífero libre presente en la zona. Sin

embargo, es importante tomar en cuenta que la profundidad de estos niveles

puede disminuir en períodos de mayor intensidad de lluvias.

De acuerdo con ICE (2005), por la naturaleza del reservorio geotérmico, es común

encontrar rocas alteradas hidrotermalmente en los alrededores de las áreas con

potencial para el desarrollo de las aguas subterráneas como lo son los sitios

donde afloran rocas permeables, constituyendo así, zonas potenciales de recarga

acuífera, sin embargo, la alteración meteórica disminuye esta capacidad de

infiltración del agua superficial.

Según los mismos autores, las nacientes de la zona se caracterizan como

bicarbonatadas y sulfatadas (por aporte de CO2 y H2S de vapor y gas de origen

profundo), no obstante, existe una capa sello de excelentes condiciones, que aísla

el reservorio geotérmico de las aguas más superficiales.

4.5. Resultados de los ensayos de laboratorio

De las trincheras exploratorias se obtuvieron muestras representativas de los

materiales para ensayos de laboratorio, los resultados obtenidos se presentan en

la tabla 6. De acuerdo a estos resultados, la clasificación SUCS de los materiales

encontrados hasta los 6,10 m corresponden a limos elásticos arenosos (MH) y

limos con arena (ML). Los porcentajes de humedad varían de 35% a 45%, el límite

líquido entre 45 y 60, el límite plástico entre 32 y 38 y el índice de plasticidad entre

13 y 22.


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De acuerdo a estudios anteriores que se han realizado en la zona, se puede

asumir que este tipo de materiales presenta una resistencia a la compresión

uniaxial de 0,32 MPa y un módulo de deformación de 34 MPa.

Para evaluar la posibilidad de que el material producto del proceso de excavación

pueda ser utilizado en la conformación de rellenos se muestreó material

recuperado de las trincheras excavadas en el sitio.

En la tabla 6 se indican los resultados de los ensayos de compactación Proctor

que se realizaron para muestras obtenidas de las capas B y C. Únicamente se

está considerando el comportamiento de la matriz y bloques milimétricos más

alterados.

Usualmente este tipo de materiales presentan buenas características de

compactación y su comportamiento en rellenos o terraplenes es estable, siempre y

cuando se realice un adecuado proceso de compactación.

Tabla 6. Resultados de los ensayos de laboratorio, muestras trincheras exploratorias

Trinchera Muestra Capa Descripción Prof. (m) %PAS 200

LL LP IP %W SUCS Wopt (%)

dmáx

(kN/m3)

3 M1 B Limo elástico

arenoso 0,60 – 4,80 69 60 38 22 45 MH 34,7 12,97

2 M2 C Limo con arena 4,80 – 6,10 81 45 32 13 35 ML 31,5 13,86

También, de las perforaciones a rotación se obtuvieron muestras tipo núcleos

representativos de cada una de las capas, para de igual manera realizar los

ensayos de laboratorio. Para determinar la resistencia del material se realizan

ensayos de compresión inconfinada y tracción brasileña y para determinar la

velocidad de propagación de ondas se realizan ensayos de velocidad de onda p.

Como se observa en la tabla 7, la resistencia a compresión inconfinada para las

brechas varía de 3,74 MPa y 139,33 MPa; para las lavas varía de 10,91 MPa a

171,86 MPa y los depósitos de flujos de pómez del orden de 7,89 MPa. El Módulo

de elasticidad para las brechas varía entre 823 MPa y 24988 MPa; para las lavas


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entre 5377 MPa y 31530 MPa y para los depósitos de flujos de pómez 823 MPa.

La densidad seca para las brechas varía entre 14,93 kN/m3 y 27,53 kN/m3; para

las lavas varía entre 26,26 kN/m3 y 32,96 kN/m3 y para los depósitos de flujos de

pómez 14,93 kN/m3.

Tabla 7. Resultados de compresión inconfinada, muestras perforaciones a rotación

Capa Material ID Prof. (m) seco (kN/m3) c (MPa) E(MPa)

Capa 2 Brechas P1-M1 19,25 16,85 6,72 1919

Capa 2 Brechas P1-M2 24,4 21,29 11,49 3268

Capa 2 Brechas P1-M3 27,2 18,10 10,13 3425

Capa 3 Lavas P1-M4 28,1 32,96 129,51 23346

Capa 3 Lavas P1-M5 28,6 27,15 114,54 22434

Capa 3 Lavas P1-M6 28,8 26,26 93,13 12521

Capa 3 Lavas P1-M7 30,4 27,38 171,86 21182

Capa 3 Lavas P1-M8 30,9 26,85 63,28 21182

Capa 3 Lavas P1-M9 31,6 27,46 108,22 22863

Capa 4 Brechas P1-M10 39 16,51 12,34 3546

Capa 2 Brechas P1-M11 17 15,83 3,74 855

Capa 2 Brechas P2-M1 20,6 27,53 139,33 24988

Capa 2 Brechas P2-M2 22,8 25,95 30,94 11133

Capa 2 Brechas P2-M3 23 27,32 98,25 24224

Capa 3 Lavas P2-M4 27,4 27,55 107.59 23374

Capa 3 Lavas P2-M5 28,15 27,55 81,87 19122

Capa 3 Lavas P2-M6 29,2 27,31 156,38 31530

Capa 3 Lavas P2-M7 31,85 28,01 87,61 26037

Capa 3 Lavas P2-M8 32 27,93 127,81 19240

Capa 3 Lavas P2-M9 32,5 27,03 10,91 5377

Capa 4 Brechas P2-M10 37,9 19,65 9,51 3272

Capa 4 Brechas P2-M11 38,2 16,70 4,76 1276

Capa 5 Dep. Flujos de Pómez P2-M12 38,4 14,93 7,89 823


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Como se observa en la tabla 8, la tracción brasileña para las brechas varía entre

0,1 MPa y 14,4 MPa, en general estos materiales presentan resistencias de muy

débil a débil; para las lavas varía entre 7,7 MPa y 18,0 MPa, representando

resistencias altas a muy altas; y para los depósitos de flujos de pómez se obtuvo

un valor promedio de 1,65 MPa, lo cual representa una resistencia débil.

Tabla 8. Resultados de tracción brasileña, muestras perforaciones a rotación

Capa Material ID Prof. (m) t (MPa) Resistencia

Capa 2 Brechas P1-M1 19,3 1,1 Muy débil

Capa 2 Brechas P1-M2,1 24,4 1,9 Débil

Capa 2 Brechas P1-M2,2 24,4 1,3 Muy débil

Capa 2 Brechas P1-M3 27,2 3,3 Débil

Capa 3 Lavas P1-M4,1 28,1 14,7 Muy alta

Capa 3 Lavas P1-M4,2 28,1 8,6 Alta

Capa 3 Lavas P1-M5 28,6 11,6 Muy alta


Capa 3 Lavas P1-M7 30,4 7,7 Alta







Capa 2 Brechas P2-M1 20,6 14,4 Muy alta (Transición lavas)








Capa 5 Dep. Flujos de Pómez P2-M12,1 38,4 1,8 Débil

Capa 5 Dep. Flujos de Pómez P2-M12,2 38,4 1,5 Muy débil


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Como se observa en la tabla 9, la velocidad de onda (p) para las brechas varía

entre 1721 m/s y 5135 m/s; para las lavas entre 4431 m/s y 5477 m/s y para los

depósitos de flujos de pómez 2375 m/s.

Tabla 9. Resultados de onda Vp, muestras perforaciones a rotación

Capa Material ID Prof. (m) s (kN/m3) Vp (m/s)

Capa 2 Brechas P1-M1 19,25 18,65 2729

Capa 2 Brechas P1-M2 24,40 21,29 2463

Capa 2 Brechas P1-M3 27,20 18,10 2693

Capa 3 Lavas P1-M4 28,10 32,96 5236

Capa 3 Lavas P1-M5 28,60 27,15 5350

Capa 3 Lavas P1-M6 28,80 26,14 4431

Capa 3 Lavas P1-M7 30,40 27,38 5477

Capa 3 Lavas P1-M8 30,90 26,85 5156

Capa 3 Lavas P1-M9 31,60 27,46 5473

Capa 4 Brechas P1-M10 39,00 16,46 2487

Capa 2 Brechas P1-M11 17,00 15,83 1721

Capa 2 Brechas P2-M1 20,60 27,53 5135

Capa 2 Brechas P2-M2 22,80 25,95 4466

Capa 2 Brechas P2-M3 23,00 27,32 4781

Capa 3 Lavas P2-M4 27,40 27,55 5088

Capa 3 Lavas P2-M5 28,15 27,55 5229

Capa 3 Lavas P2-M6 29,20 27,31 5417

Capa 3 Lavas P2-M7 31,85 28,01 5275

Capa 3 Lavas P2-M8 32,00 27,93 5321

Capa 3 Lavas P2-M9 32,50 27,95 5286

Capa 4 Brechas P2-M10 37,90 19,65 3016

Capa 4 Brechas P2-M11 38,20 16,70 2298

Capa 5 Dep. Flujos de Pómez P2-M12 38,40 14,93 2375


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5. CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA

5.1. Clasificación de la roca intacta

5.1.1. Trabajo realizado

Para clasificar la roca intacta se realizaron ensayos de laboratorio a las muestras

obtenidas de las perforaciones 1 y 2. En la tabla 10, se muestra el tipo y número

de ensayos realizados.

Tabla 10. Resumen de ensayos de roca intacta

Ensayo Cantidad

Resistencia a compresión simple 23

Carga puntual 26

Tracción brasileña 23

Velocidad de onda (P) 23

5.1.2. Análisis de resultados

Las características analizadas de los materiales se pueden dividir en propiedades

índice, propiedades de resistencia, propiedades de deformabilidad y velocidad de

onda primaria. La tabla 11 resume los valores tomados como representativos y el

rango de valores y su desviación estándar.

Tabla 11. Resumen de propiedades de roca intacta

Material Propiedad Promedio Desviación estándar

Rango

Propiedades índice

Brechas

Densidad seca, s (kN/m3) 20,75 4,57 14,93 – 27,53

Gravedad específica, Gs 2,02 0,47 1,55 – 2,74

Razón de vacios, e 0,003 0,005 0,000 – 0,014

Absorción, A (%) 12,28 8,43 0,52 – 24,63


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Tabla 11. Resumen de propiedades de roca intacta (Continuación)


Rango

Propiedades índice

Lavas

Densidad seca, s (kN/m3) 27,83 8,21 26,26 – 32,96

Gravedad específica, Gs 2,72 0,06 2,54 – 2,77

Razón de vacios, e 0,003 0,006 0,000 – 0,019

Absorción, A (%) 0,991 0,612 0,48 – 2,28

Pómez

Densidad seca, s (kN/m3) 14,93 - -

Gravedad específica, Gs 1,50 - -

Razón de vacios, e 0,007 - -

Absorción, A (%) 21,11 - -

Propiedades de resistencia

Brechas

Resistencia a la compresión simple, c (MPa)

30,46 46,99 3,74 – 139,33

Resistencia a carga puntual, Is50 1,87 1,91 0,03 – 5,67

Resistencia a la tracción, t (MPa) 3,64 5,37 0,10 – 14,40

Lavas


104,39 42,54 10,91 – 171,86

Resistencia a carga puntual, Is50 2,95 2,16 0,14 – 5,05

Resistencia a la tracción, t (MPa) 14,09 3,29 7,70 – 18,00

Pómez


7,89 - -

Resistencia a carga puntual, Is50 1,0 - -

Resistencia a la tracción, t (MPa) 1,65 - -


CSD-ID-2014-049 38

Tabla 11. Resumen de propiedades de roca intacta (Continuación)


Rango

Propiedades de deformabilidad

Brechas Módulo de elasticidad, E (MPa) 7157,18 9309,16 823,00 – 24988,00

Razón de Poisson, µ 0,30 - -

Lavas Módulo de elasticidad, E (MPa) 20684,00 6567,02 5377,00 – 31530,00


Pómez Módulo de elasticidad, E (MPa) 823 - 823


Velocidad de onda primaria

Brechas Velocidad de onda (p), Vp (m/s) 3178,90 1174,14 1721,00 – 5135,00

Lavas Velocidad de onda (p), Vp (m/s) 5228,25 277,47 4431,00 – 5477,00

Pómez Velocidad de onda (p), Vp (m/s) 2375 - -

A partir de los resultados se pueden realizar varias relaciones entre las

propiedades de los materiales y la profundidad que permitan verificar la

congruencia de los resultados obtenidos. A continuación se presentan y comentan

algunos gráficos de estas relaciones establecidas para este propósito.

El figura 17 muestra la variación de la resistencia a la compresión simple en

función de la absorción del material, donde se puede apreciar que al aumentar la

absorción del material hay una reducción de la resistencia a la compresión.


CSD-ID-2014-049 39

Figura 17. Variación de la resistencia a la compresión simple con la absorción

En la figura 18 una tendencia previsible donde a mayor densidad seca, se obtiene

mayor resistencia. Sin embargo, un factor importante a considerar en este caso

que afectan la tendencia son las microfisuras que podría tener el núcleo de roca

intacta.


CSD-ID-2014-049 40

Figura 18. Variación de la resistencia a la compresión simple en función de la densidad seca

En el figura 19 no se presentan la misma tendencia de comportamiento en los

ensayos de resistencia a la compresión simple y de carga puntual efectuados al

mismo tipo de material. En el caso de los ensayos de carga puntual se presenta

mucha dispersión de datos.


CSD-ID-2014-049 41

Figura 19. Variación de la resistencia a la compresión simple y la carga puntual

En el figura 20 se puede observar que para el material tipo brecha la resistencia a

la compresión simple no varía con la profundidad, para el material tipo lava se

observan variaciones de la resistencia a la compresión simple para profundidades

similares.


CSD-ID-2014-049 42

Figura 20. Variación de la resistencia a la compresión simple con la profundidad

En el figura 21 se observa que para el material tipo brechas la tracción brasileña

no varía con la profundidad, para el material tipo lava se observan variaciones de

la tracción brasileña para profundidades similares.


CSD-ID-2014-049 43

Figura 21. Variación de la tracción brasileña vs la profundidad

Con respecto a la clasificación de la roca intacta se utilizó la clasificación

propuesta por Deere y Miller en 1966. Como se observa en la figura 22, el rango

de variación de los datos según su módulo relativo es de moderado a muy bajo

para las brechas y de moderado a media para las lavas. En general puede

indicarse que la unidad geotécnica de brechas está asociada a resistencias bajas

a muy bajas y la unidad geotécnica de lavas está asociada a resistencias de

moderadas a medias. Para los depósitos de flujos de pómez la cantidad de

muestras no es representativa, pero en general las resistencia de este material

podría asociarse a valores muy bajos.


CSD-ID-2014-049 44

Figura 22. Clasificación de roca intacta según Deere y Miller, 1966

5.1.3. Criterio de ruptura de la roca intacta

Un criterio de ruptura es un modelo matemático que describe la respuesta del

material cuando es sujeto a esfuerzos. Para este estudio se presenta tanto el

criterio para la roca intacta como para el macizo rocoso, aunque por los materiales

encontrados tiene mayor interés el comportamiento del macizo rocoso.

Para la roca intacta el criterio de ruptura de Hoek y Brown (1980), se define como:

√


CSD-ID-2014-049 45

Dónde:

Esfuerzos principales mayor y menor de ruptura.

Resistencia a compresión simple

Constante que depende de las propiedades de la matriz rocosa, se

obtiene de biografía existente al no tener datos de ensayos a

compresión triaxial.

A continuación los criterios de ruptura para la roca intacta obtenidos con el

programa Rocdata de la empresa Rocscience:

Tabla 12. Criterios de ruptura para la roca intacta

Material

Resistencia a la compresión inconfinada,

ci (MPa)

Criterio

Brechas 30,46 19 √

Lavas 104,39 25 √

Flujos de pómez 7,89 10 √

5.2. Clasificación del macizo rocoso

Debido a que los materiales que se encontrarán en la excavación y construcción

de la Casa de Máquinas corresponden con brechas, lavas y flujos de pómez, se

efectuará el análisis únicamente para estas unidades geotécnicas.

Para realizar esta caracterización, se utiliza la información topográfica, geofísica,

geología de superficie y ensayos geotécnicos de campo y laboratorio.

Con el objetivo de establecer la calidad de las unidades geotécnicas y determinar

las propiedades de la masa rocosa, se utilizó el Índice Rock Mass Rating (RMR)

de Bieniawski de 1989 y el Índice Geológico de Resistencia (GSI), los cuales son

criterios basados en la información de medios fracturados. Para las unidades de

brechas y depósitos de flujos de pómez, estos sistemas tienen sus limitaciones,


CSD-ID-2014-049 46

pues son materiales que generalmente presentan muy pocas fracturas. Por lo

anterior estos criterios de clasificación se aplica tratando de representar la realidad

del macizo en campo, basados en la experiencia y criterio técnico.

Este sistema de clasificación no es aplicable para macizos laháricos, por lo tanto

para la determinación de los parámetros de diseño de esta unidad se realizaron

ensayos de campo y laboratorio y se compararon con los parámetros establecidos

para el estudio de suelos de PG Pailas II, el cual presenta los mismos materiales.

Además se utiliza como alternativa el criterio de ruptura de Hoek y Brown de

2002, este criterio permite obtener una estimación de las propiedades de la masa

rocosa.

Los resultados obtenidos a partir del sistema RMR se detallan en los anexos 3 y 4.

A manera de resumen se tiene que para el material tipo brecha se indica el valor

de RMR varía entre 18 y 57, correspondiendo a un macizo clase III y IV, esto

representa una masa rocosa de condición media a mala. Para el material tipo lava

el valor de RMR varía entre 43 y 70, que corresponde a un macizo clase II y III, lo

cual representa una masa rocosa de condición buena a media. Para el material

depósitos de flujos de pómez el RMR varía entre 24 y 34, siendo un macizo de

clase IV, lo que representa una masa rocosa de condición mala.

5.2.1. Resistencia al corte del macizo rocoso

Los criterios de resistencia empíricos son los más utilizados en la práctica para

establecer el probable comportamiento en cuanto a la resistencia al corte que

tiene un macizo rocoso, esto debido a que se ajustan adecuadamente a los

resultados de ensayos de laboratorio y campo. Para este trabajo se utiliza el

criterio de Hoek y Brown (1980):

√


CSD-ID-2014-049 47

Dónde:

Esfuerzos principales mayor y menor de rotura.

Resistencia a compresión simple de la matriz rocosa

Constantes adimensionales que dependen de las propiedades del

macizo rocoso, del tipo de roca y de la frecuencia y características de

las discontinuidades. Los valores de “m” y “s” pueden obtenerse a partir

del índice RMR con las siguientes expresiones:

Sustituyendo valores se obtuvo el criterio de ruptura para los diferentes materiales

del macizo rocoso:

Tabla 13. Criterios de ruptura para el macizo

Brechas Lavas Depósitos de flujos de

pómez

0,68 9,42 0,023

19 25 10

0,5 0 0,8

RMR 44 63 36

1,32 5,38 0,13

0,0006 0,0084 1,57e-5

Criterio ruptura

√ √ √


CSD-ID-2014-049 48

5.2.2. Deformabilidad del macizo rocoso

La deformabilidad del macizo rocoso se determinó mediante ensayos directos con

el presiómetro Menard y dilatómetro Goodman que se practicaron en las

perforaciones 1 y 2, y también mediante de los resultados de la clasificación

geomecánica del macizo.

Los resultados de los módulos de deformación obtenidos de los ensayos de

campo mediante el presiómetro Menard y dilatómetro Goodman se presentaron en

el las tablas 2 y 3 del apartado 4.1.3, indicándose un módulo de deformación

promedio para los lahares de 34 MPa, para las brechas de 1958,41 MPa, para las

lavas de 7909,64 MPa y para los depósitos de flujos de pómez de 437,12 MPa.

Para obtener los módulos de deformación a partir de la clasificación geomecánica

se utilizaron las siguientes ecuaciones:

E = 2RMR – 100, para RMR > 50; Bieniawski (1978)

E = 10 (RMR-10)/40, para RMR < 50; Serafim y Pereira (1983)

Dónde:

E: es el módulo de deformación in situ en GPa.

Sustituyendo los valores de RMR de cada material (sección 5.2) en las ecuaciones

anteriores se obtiene que el módulo de deformación para las brechas varía

1584,89 MPa a 14000,00 MPa, para las lavas varía entre 2000,00 MPa a

40000,00 MPa y para los depósitos de flujos de pómez entre 1883,65 MPa y

3981,07 MPa, de estos resultados se puede concluir que los rangos de valores

son bastantes altos, pero que las ecuaciones son útiles para obtener una primer

estimación de los módulos de elasticidad.

6. MODELO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DEL TERRENO

El terreno designado para la construcción de Casa de Máquinas del PG Pailas II

tiene un área aproximada de 17 500 m2. La topografía natural de la zona es


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ondulada con pendientes naturales entre 7% y 10%. Se propone realizar una

terraza para la ubicación de Casa de Máquinas a la elevación de 670 msnm, lo

cual generaría taludes de corte entre 10 m y 15 m de altura. Para la cimentación

de las estructuras de Casa de Máquinas se propone un nivel de desplante a 8 m

del nivel de terraza propuesto. Los detalles de la excavación propuesta se

presentan en los anexos 13 al 16.

La definición del modelo geológico geotécnico del terreno se define a partir de la

topografía, geofísica, geología de superficie y ensayos geotécnicos de campo y

laboratorio. Las propiedades de los lahares se determinaron a partir de la literatura

existente debido a la dificultad de obtener muestras. Las propiedades geotécnicas

de las litologías presentes en la zona se indican en la tabla 14. La geología

asociada al sitio en estudio se presenta en los anexos 13 al 16.

Tabla 14. Resumen de propiedades geotécnicas de los materiales

Tipo de material Propiedad Macizo

Lahares

Cohesión (MPa) 0,1

Ángulo de Fricción (°) 16

Resistencia a compresión uniaxial (MPa) 0,32

Resistencia a tracción (MPa) 0,032

Módulo de deformación (MPa) 34

Razón de Poisson 0,40

Densidad Seca (kN/m3) 14

Densidad Total (kN/m3) 16

Brechas

Cohesión (MPa) 1,35

Ángulo de Fricción 29



Módulo de deformación (MPa) 710,04


Densidad Seca (kN/m3) 20,75



CSD-ID-2014-049 50

Tabla 14. Resumen de propiedades geotécnicas de los materiales (Continuación)

Tipo de material Propiedad Macizo

Lavas








Densidad Total (kN/m3) 27,83

Dep. Flujos de Pómez









Relleno tipo lastre



Módulo de deformación (MPa) 135

De acuerdo a la exploración y ensayos realizados se define un modelo geológico

geotécnico conformado por 5 capas las cuales se describen a continuación:

Capa 1: corresponde a una capa superficial asociada a suelos y bloques de lava

sueltos (lahares) con espesores que varían entre 5 m y 14 m, aproximadamente.

Para los lahares se estableció una cohesión de 0,1 MPa y un ángulo de fricción

de 16 °. Además, según resultados de ensayos geotécnicos y de estudios previos


CSD-ID-2014-049 51

realizados en la zona, se determina que el material tiene una resistencia a la

compresión inconfinada de 0,32 MPa y un módulo de deformación de 34 MPa.

Capa 2: esta capa presenta un espesor aproximado entre 8 m y 16 m y

corresponde a materiales tipo brechas. Se establece que el material tiene una

cohesión de 1,35 MPa, un ángulo de fricción de 29°, una resistencia a la

compresión inconfinada de 0,68 MPa y un módulo de deformación de 710,04 MPa.

Capa 3: esta capa tiene un espesor aproximado entre 7 m y 20 m, y corresponde

a materiales tipo lavas. Se establece que el material tiene una cohesión de

7,52 MPa, un ángulo de fricción de 41°, una resistencia a la compresión

inconfinada de 9,42 MPa y un módulo de deformación de 9354,08MPa.

Capa 4: El material de esta capa corresponde a brechas, similares a las de la

capa 2. Posee un espesor aproximado entre 2,5 m y 11 m.

Capa 5: Este material se asocia con depósitos de flujos de pómez el cual tiene

una cohesión de 0,13 MPa, un ángulo de fricción de 12°, una resistencia a la

compresión inconfinada de 0,02 MPa y un módulo de deformación de 24,58 MPa.

No se pudo determinar el espesor total de esta capa.

En los anexos 13 al 16 se presentan los detalles de los perfiles de excavación con

el respectivo modelo geotécnico.

7. ANÁLISIS Y DISEÑO GEOTÉCNICO

7.1. Capacidad de soportante

La capacidad de soportante se estimará para la unidad geológica denominada

lahares que es donde estarán cimentadas las obras.

Para determinar la capacidad soportante del terreno se utilizó la teoría de

Meyerhof, la cual estaba basada en el análisis de equilibrio de Terzaghi pero

tomando en cuenta factores de carga, profundidad e inclinación:

qult=


CSD-ID-2014-049 52

Dónde:

C = Cohesión del lahar estimada en 0,1 MPa a partir del estudio de suelos

realizado para PG Pailas I

q = esfuerzo efectivo a nivel de desplante de la cimentación

= peso específico del suelo de cimentación

B = ancho de la cimentación de acuerdo a lo indicado por el Área de Ingeniería Estructural

Fcs, Fqs, Fs = Factores de forma

Fcd, Fqd, Fd = Factores de profundidad

Fci, Fqi, Fi = Factores de inclinación de carga, en este caso en particular la carga es vertical

Nc, Nq, N = Factores de capacidad de carga en función del ángulo de fricción interna

Se considera que las obras estarán cimentadas en la capa de lahar, por lo tanto

los valores de resistencia a utilizar para este material son los indicados en la tabla

14.

La capacidad de soporte determinada para las diferentes estructuras mediante la

ecuación de Meyerhof son las siguientes:

Tabla 15. Capacidad de soporte del lahar

Estructura Dimensiones cimientos (m)

Nivel de desplante (m)

qadm (KPa) Presión estructura

(KPa)

Casa de Máquinas 28 m x 8,5 m 8 756,8 10,39

Torres de enfriamiento 106 m x 18 m 1,5 522,2 26,7

Transformadores 8 m x 6 m 1 675,6 21,5

Condensador 14 m x 8,5 m 1,5 643,0 20,59

Adicionalmente, para el caso específico de la fundación de Casa de Máquinas, se

realizó un análisis numérico de esfuerzos y deformaciones por medio del

programa de diferencias finitas FLAC. El modelo numérico desarrollado permitió

evaluar factores de seguridad asociados a la excavación de los taludes para la


CSD-ID-2014-049 53

fundación de la Casa de Máquinas y también permitió estimar la capacidad de

soporte del medio sobre el que se cimentará la estructura.

El modelo incluyó la topografía original del sitio, antes de la excavación de la

terraza, con el fin de contar en el modelo con esfuerzos iniciales que reflejaran un

estado de esfuerzos cercano al existente en el sitio. La excavación, tanto de la

terraza como para alcanzar la elevación de la fundación de la estructura se

efectuó en etapas de no más de 2,0 m verticales. Esto permite que no se

produzcan cambios importantes en los esfuerzos presentes en el medio que

puedan conducir a inestabilidades numéricas.

Adicionalmente, con el objetivo de estimar la capacidad de soporte del material de

fundación de la Casa de Máquinas, se aplicó un procedimiento que consistió en

imponer una velocidad muy baja y constante, expresada en metros por iteración, a

los nodos que representan la fundación de la estructura y registrar la resistencia

del suelo al desplazamiento. Se alcanza la capacidad de soporte cuando la

resistencia de la malla de diferencias finitas deja de aumentar y se mantiene

constante, indicando que alcanzó la resistencia última.

En la figura 23 se presenta una vista en planta del sitio donde se construirá Casa

de Máquinas y se señala el perfil seleccionado para el análisis numérico realizado.


CSD-ID-2014-049 54

Figura 23. Vista en planta del sitio de Casa de Máquinas y ubicación de perfil de análisis

En la figura 24 se muestra la geología asociada al perfil utilizado para el análisis

numérico que aparece en la figura 23. Las propiedades de los materiales son las

indicadas en la tabla 14. De acuerdo a la geología la Casa de Máquinas estará

cimentada sobre un espesor de lahar que varía entre 0,75 m y 1,4 m y seguida por

una capa de material tipo brechas de 10 m de espesor aproximadamente.

En la figura 25 se muestra la malla de diferencias finitas definida en el programa

FLAC para analizar la fundación de Casa de Máquinas.


CSD-ID-2014-049 55

Figura 24. Perfil geológico

Figura 25. Modelo de diferencias finitas en el FLAC

Del análisis con el FLAC se obtuvo la figura 26 que muestra la curva de esfuerzo

bajo la fundación de la casa de máquinas en función del desplazamiento. Se

observa que aproximadamente a los 550 kPa se produce una inflexión en la curva

que indica que la delgada capa de lahar está llegando a su límite de resistencia y

a partir de ese punto le transmite el esfuerzo a la brecha, la cual es mucho más


CSD-ID-2014-049 56

rígida y resistente. Sin embargo, el desplazamiento alcanzado es de

aproximadamente 2,5 cm por lo que se recomienda considerar el esfuerzo de 550

kPa como carga última. La capacidad de soporte admisible para un factor de

seguridad de 3 es de 183 kPa para la delgada capa de lahar y de 9200 kPa para la

brecha una vez que se transmiten los esfuerzos a esta capa.

Figura 26. Gráfico de esfuerzo en función del desplazamiento impuesto a los nodos de la

fundación

De acuerdo a los análisis de capacidad de soporte realizados el terreno es apto

para colocar las estructuras propuestas.

7.2. Cálculo de asentamientos

Los asentamientos de cimentaciones generalmente se producen inmediatamente

aplicada la carga, por consolidación y por compresión secundaria. Los

asentamientos instantáneos o inmediatos se producen por la colocación de la

carga y se dan en un período de 7 días aproximadamente. Los asentamientos por

consolidación dependen del tiempo, y pueden tomar meses y hasta años.


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Para determinar los asentamientos instantáneos y por consolidación de la obra

principal se utilizó el programa Settle 3D de Rocscience. Las propiedades de

deformabilidad y consolidación de las rocas y suelos se determinaron a partir de

los resultados de laboratorio para las rocas y a partir de la literatura existente para

los lahares, estas propiedades se presentan en la tabla 16.

Tabla 16. Propiedades de deformabilidad y consolidación de los materiales

Propiedad Relleno Concreto

Pobre

Lahar

6 m

Lahar

6 m a 14 m Brechas Lavas Pómez

(kN/m3) 20 21 16 16 20,75 27,83 14,93

Cc - - 0,25 0,15 - - -

Cr - - 0,04 0,03 - - -

OCR - - 2 4 - - -

Relación de Poisson μ 0,25 0.2 0,40 0,40 0,3 0,25 0,35

Relación de vacíos eo - - 1,1 0,55 - - -

Módulo de Elasticidad (kPa)

135000 2452000 34000 50000 710040 9354080 24580

De acuerdo al análisis realizado para los tamaños de cimientos y esfuerzos a

transmitir se presentaran los siguientes asentamientos:

Tabla 17. Asentamientos de las estructuras principales

Estructura Dimensiones cimientos (m)

Esfuerzo a transmitir

(KPa)

Instantáneo

(cm)

Consolidación

(cm)

Total

(cm)

Casa de máquinas 28 m x 8,5 m 10,39 0,08 1,48 1,56

Torres de enfriamiento 106 m x 18 m 26,7 0,66 2,65 3,31

Trafos 6 m x 8 m 21,5 0,25 7,58 7,83

Condensador 14 m x 8,5 m 20,59 0,28 3,82 4,10

Debido a la importancia del equipo que se debe colocar en Casa de Máquinas y al

bajo rango de tolerancia en cuanto a asentamientos del equipo se recomienda

excavar hasta llegar al contacto con el material tipo brecha y rellenar hasta

alcanzar el nivel de desplante requerido, colocando un concreto pobre de

105 kg/cm2 de resistencia a la compresión a los 28 días, con un espesor de 50 cm


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para disminuir los asentamientos por consolidación. Realizando esta sustitución de

material se generarían únicamente asentamientos elásticos de 0,05 cm.

Los asentamientos se deben verificar de acuerdo a los rangos de aceptación y

criterio estructural según el Cuadro 3.5 del Código de Cimentaciones de Costa

Rica (Asociación Costarricense de Geotecnia, 2004, p.49). Se recomienda realizar

un control de asentamientos durante el proceso constructivo y durante un período

razonable de operación.

7.3. Análisis de estabilidad de taludes en corte y relleno

El análisis de estabilidad de los taludes se realizó con la ayuda de los programas

SLIDE de Rocscience. El análisis se llevó a cabo en el talud ubicado en el sector

noreste y sureste de la Casa de Máquinas. La construcción del modelo se realiza

basada en la topografía generada por la excavación del movimiento de tierras y

con las propiedades de los materiales indicadas en las tablas 14 y 16, para así

determinar el factor de seguridad de la superficie de falla más probable.

Inicialmente se realizó el análisis de la estabilidad global del talud de corte a largo

plazo con las propiedades de los materiales, donde se obtienen factores de

seguridad para la superficie de falla superiores a 1,5 para el análisis en condición

estática y seudoestática, como se muestra en las figuras 27 y 28 respectivamente;

lo que garantiza la estabilidad global y local de los taludes si se utilizan cortes con

pendiente de 1H:1V.


CSD-ID-2014-049 59

Figura 27. Talud de corte con bermas, Superficie de falla y factor de seguridad 3,12;

condición estática

Figura 28. Talud de corte con bermas, Superficie de falla y factor de seguridad de 2,18;

condición seudoestática

También, se realizó el análisis de la estabilidad global del talud de relleno con las

propiedades de los materiales, donde se obtienen factores de seguridad

superiores a 1,5 para el análisis en condición estática y en condición


CSD-ID-2014-049 60

seudoestática, como se muestra en la figura 29 y 30 respectivamente; lo que

garantiza la estabilidad global del talud si se utilizan pendientes de 2H: 1V.

Figura 29. Talud de relleno, Superficie de falla y factor de seguridad 3,03; condición estática

Figura 30. Talud de relleno, Superficie de falla y factor de seguridad 2,24; condición

seudoestática


CSD-ID-2014-049 61

Tanto en los taludes de corte como de relleno deben ser protegidos contra la

acción del agua de escorrentía superficial y en consecuencia de la erosión, por lo

tanto se deben revegetar.

Para el caso específico de la excavación de los cimientos de casa de máquinas se

realizó un análisis con la ayuda del programa FLAC. Se modeló la excavación

hasta el nivel de la terraza 670 msnm y posteriormente hasta el nivel de fundación

662 msnm en etapas de aproximadamente 2 m, con el fin de evitar inestabilidades

numéricas provenientes de cambios bruscos de los esfuerzos dentro del modelo.

Se modeló un descenso del nivel freático dentro de la zona de excavación, pero

en los alrededores se mantuvo constante. Esta es una situación conservadora y

solo se presentaría en caso que la permeabilidad del lahar fuera muy baja y la

excavación se realizara en un período tan corto que no permitiera el abatimiento

del nivel freático. En estas condiciones se efectuó un el cálculo de la estabilidad

de las paredes de la excavación. En la figura 31 se muestran los vectores de

velocidad y las zonas que se encuentran en estado de fluencia por tracción que se

obtendrían para el deslizamiento más probable del talud, cuyo factor de seguridad

es de 1,21.

Figura 31. Resultado del cálculo del factor de seguridad para el final de la excavación con

nivel freático alto


CSD-ID-2014-049 62

En la figura 32 se muestra el resultado al calcular el factor de seguridad para una

condición en la cual se ha logrado abatir el nivel freático alrededor de la

excavación. El factor de seguridad calculado fue de 2,48, lo cual garantiza la

estabilidad del talud. El modo de falla es similar al del nivel freático alto que

aparece en la figura 18, se presenta un estado de fluencia por tracción en los

elementos cercanos al talud vertical. Aunque en este caso también aparecen

algunos puntos en fluencia por cortante.

Figura 32. Resultado del cálculo del factor de seguridad para el final de la excavación con el

nivel freático abatido

Aunque el talud que generará la excavación se presentara estable bajo las

condiciones analizadas, es importante reforzar y asegurar la estabilidad mediante

la colocación de pernos pasivos así como sistemas de drenaje de 6 m de longitud

para abatir el nivel freático conforme se avanza en la excavación. De acuerdo a lo

indicado en el detalle del anexo 17 y a lo especificado en la tabla 18.


CSD-ID-2014-049 63

Tabla 18. Especificaciones de sostenimiento y drenaje

Pantalla de concreto

Espaciamiento horizontal de pernos (m) 3

Espaciamiento vertical de pernos (m) 1,5

Espesor de pantalla de concreto (mm) 100

Resistencia a la compresión del concreto (kg/cm2) 285

Tipo de malla electrosoldada MW26xMW26

Pernos

Longitud (m) 4

Varilla # 8

Grado 60

Diámetro de perforación (mm) 75

Placas

Ancho de placa (mm) 300

Espesor de placa (mm) 20

Tipo de varilla para refuerzo de placas 3

Grado 60

Cantidad 1

7.4. Relleno de sustitución

Cualquier relleno que deba realizarse para sustituir un material de propiedades no

adecuadas, para cimentar las principales estructuras, debe estar constituido por

material seleccionado y debe cumplir con las siguientes características:

o Clasificar como material no plástico (NP), es decir no debe contener partículas

plásticas.

o No debe contener materia orgánica (troncos y ramas), grumos ni terrones de

arcillas.

o Partículas duras y durables de piedras, gravas, tobas o lastres, tamizados o

triturados para obtener el tamaño y la graduación requerida.

o Debe tener la siguiente graduación:

Porcentaje pasando la malla 3 pulgadas (76.2 mm): 100%.


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Porcentaje pasando la malla No. 4 (4.75 mm): 40 - 100%.

Porcentaje pasando la malla No. 40 (0.425 mm): 10 - 70%.

Porcentaje pasando la malla No. 200 (0.075 mm): 0 – 20%.

Si se desea emplear algún otro material, será necesario efectuar ensayos de

laboratorio que permitan caracterizarlos y definir si se acepta o no como material

de sustitución.

Otros aspectos importantes del relleno de sustitución son la colocación y la

compactación, por lo que a continuación se presentan algunas consideraciones

que deben tenerse en cuenta:

a. El material debe extenderse y colocarse en capas de espesor no mayor a los

0,25 m.

b. La humedad del material a colocar no debe ser inferior o superior en 3% de la

humedad óptima de compactación.

c. El porcentaje de compactación no debe ser inferior al 95% del Proctor

estándar o de la densidad máxima del ensayo de densidad relativa.

d. La compactación se efectuará por medio de equipo mecánico vibratorio,

iniciando desde los bordes hacia el centro del relleno y manteniendo traslapes

discontinuos en los sitios compactados.

e. Cada vez que se concluya una capa del relleno debe ser verificada

topográficamente.

f. Se debe realizar un control de la compactación, para garantizar la

homogeneidad del relleno, principalmente para evitar problemas asociados a

asentamientos.

g. Este procedimiento será repetitivo para cada capa del relleno, hasta alcanzar

el nivel establecido previamente.


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7.5. Recomendaciones constructivas y excavaciones

En cuanto a los taludes de relleno la pendiente recomendada es 2H:1V y para los

taludes de corte la pendiente recomendada es 1H:1V, lo cual garantiza la

estabilidad. Para los taludes en corte se recomienda la construcción de bermas a

cada 5 m de altura para garantizar la estabilidad del talud; esta berma debe tener

contra pendiente y un adecuado manejo de agua de escorrentía superficial. Para

evitar los procesos de erosión de los taludes se recomienda revegetar.

7.6. Parámetros de diseño sísmico

De acuerdo al Código Sísmico de Costa Rica (2010), el proyecto se localiza en la

provincia de Guanacaste, Cantón de Liberia, en una zona sísmica III y el suelo se

clasifica como S3. Con base en lo anterior se establece, en el mismo código, una

aceleración pico efectiva de diseño de 0.36 g, como parámetro de la sacudida

sísmica correspondiente a un período de retorno de 475 años.

8. AMENAZAS NATURALES POTENCIALES

8.1. Amenaza volcánica

De acuerdo con (Soto et. al, 2003) el volcán Rincón de la Vieja es el centro

volcánico más grande y único activo de la Cordillera de Guanacaste.

Históricamente su actividad se ha caracterizado por frecuentes emisiones de

gases y vapores, erupciones freáticas y freatomagmáticas periódicas,

acompañadas normalmente por lahares calientes. Además, flujos piroclásticos

prehistóricos se han mapeado hasta unos 10 km de distancia del cráter activo y

depósitos de actividad subpliniana se presentan en el flanco WSW producto de la

dirección predominante del viento.

Una de las grandes erupciones de las últimas dos décadas ocurrió en diciembre

de 1966 cuando bloques, bombas y cenizas destruyeron la vegetación a más de 2


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km del cráter así como retumbos fuertes con una columna negra y densa de unos

5 Km. de altura. (Paniagua et. al, 1996).

De acuerdo con (ICE, 2005), quizás la mayor explosión ocurrió el 17 de enero de

1967, que generó una capa de ceniza que, cerca del cráter, midió unos 100 cm de

espesor, eliminó la vegetación y se dispersó hasta 2 km, además alrededor del

cráter, había bombas y bloques.

Entre otras actividades de erupciones pequeñas, se registran en febrero de 1983

nuevas erupciones freáticas que afectaron un área pequeña 2 km al sur y al este

del cráter activo. Una actividad mayor en marzo de 1984, que cubrió un área de 4

km2 al sur y sureste del cráter activo y generó corrientes de lodo de 10 a 15 km de

largo que bajaron por los drenajes al norte del volcán. El 1 de abril de 1987 hubo

otra erupción freática y lahares en los ríos Azufroso y Pénjamo. Una de las

principales explosiones de acuerdo con ICE (2005) se presentó el 8 de mayo de

1991, con una columna de cenizas y vapor que alcanzó 5 km de altura y originó

lahares hacia el norte (ríos Pénjamo, Azul y Azufroso), que destruyeron los

puentes. Nuevamente en noviembre de 1995 hubo fuertes erupciones de gases y

vapores, rocas (bombas y bloques) con diferentes ángulos y oleadas rasantes de

cenizas y vapor, con la subsecuente generación de lahares, de nuevo en los ríos

Azul, Pénjamo y Azufrada y daños considerables en los puentes y finalmente, en

febrero de 1998 el volcán Rincón de la Vieja hizo una nueva erupción generando

lahares que se distribuyeron por los mismo ríos en el flanco norte del volcán, que

se afectaron en eventos anteriores. Las erupciones fueron freáticas, sin aporte de

nuevo magma.

Según (ICE, 2005) dado que el Rincón de la Vieja es un volcán activo, con

erupciones importantes en tiempos prehistóricos e históricos y puesto que desde

1998 no ha tenido ninguna erupción importante (freatomagmática o magmática),

se podría especular que dentro del lapso de vida útil de las obras (unos 100 años)

se genere un periodo eruptivo importante. Sin embargo, por la ubicación de las

obras, las condiciones topográficas y la dirección de los vientos, los efectos


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directos probablemente serían mínimos o nulos, tal y como se desprende de los

estudios vulcanológicos (tefroestratigrafía, mapeo geovulcanológico, análisis

computacional). Los efectos indirectos o apenas perceptibles a corto plazo, en el

caso de una erupción moderada podrían ser la caída de ceniza fina, lluvia ácida y

eventualmente lahares que se encaucen por el Río Colorado.

8.2. Amenaza sísmica y fallamiento

De acuerdo con (ICE, 2005) las fuentes sísmicas más importantes para el caso del

Proyecto Geotérmico Las Pailas lo constituyen, en primer lugar, el proceso de

subducción de la placa del Coco bajo la placa Caribe, los sistemas de fallamiento

local, dentro de los cuales se encuentran las fallas activas Cote-Arenal, Bagaces,

Chiripa, Caño Negro y Coyol-Guape y finalmente las estructuras caldéricas como

las del Rincón de la Vieja, Miravalles y Tenorio, ver detalle en la Figura 33.

Figura 33. Lineamientos regionales y localización del Campo Geotermico Pailas (Tomado y

modificado de Chavarría et. al, 2010)


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Como ya es conocido, Costa Rica está situada dentro de una región

tectónicamente activa, caracterizada, principalmente, por el proceso de

subducción de la placa del Coco bajo la Caribe a lo largo de la Fosa

Mesoamericana, por lo que la zona de Guanacaste, al igual que el resto del país,

está expuesta a la ocurrencia periódica de terremotos y a una alta tasa de

sismicidad. En el pacífico norte a este proceso de subducción se le han

identificado dos zonas sísmicas con potencial para generar sismos importantes de

hasta M= 7,7 (Climent et. al, 2003).

Según (ICE, 2005) de los datos de sismos superficiales de las redes sismológicas

locales del ICE en Miravalles y Las Pailas se observan varios focos de actividad

sísmica importantes que se concentran principalmente en una caldera al suroeste

del volcán Rincón de la Vieja, en la caldera de Miravalles, entre los macizos

Miravalles y Tenorio y al sureste del macizo de Tenorio.

Como se observa en la Figura 34 y de acuerdo con Taylor (2004) la mayoría de

microsismos se localizan dentro de la caldera de Guachipelín, sin embargo no se

ha logrado definir que esta sismicidad sea disparada por las actividades de

perforación de los pozos a lo largo de las zonas de falla.


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Figura 34. Localización de microsismos (ML ≤ 2,0, con profundidades entre 1,0 y 5,5 km) en

el área de Campo Geotérmico Las Pailas. (Tomado y modificado de Arias, 2002)

Con respecto al fallamiento local, de acuerdo con Climent et. al, (2003), éste se

caracteriza por la generación de sismos de magnitudes locales intermedias

(5,0≥ML≤6,5) y de foco superficial (5 ≥ Z ≤ 20 km). En el caso del sitio donde se

ubica el Proyecto Geotérmico Las Pailas, históricamente se reportan intensidades

máximas (MM) de VI-VII (ICE, 2005). Según los mismos autores, las fallas Cote-

Arenal, Bagaces y Chiripa se consideran de menor potencial sísmico por

encontrarse mucho más alejadas del área del proyecto, mientras que La Falla

Coyol Guape (orientada NW-SE, con aproximadamente 7 km de longitud y que

une las manifestaciones termales Las Pailas y Las Hornillas), Falla Caño Negro y

el proceso de subducción son las fuentes sísmicas de mayor relevancia para el

proyecto y para las cuales se evaluaron varios escenarios sísmicos. A partir de

esa información, se determinó que la amenaza sísmica en el P.G. Pailas está

controlada por la ocurrencia de un evento sísmico en la falla Caño Negro y se

esperaría que la aceleración pico del terreno tenga un valor alrededor del 50 % de

la aceleración de la gravedad.


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8.3. Emanación de gases

Debido al cambio de color con el tiempo en las muestras obtenidas en las dos

perforaciones ejecutadas se solicitó determinar la posibilidad de emanaciones de

Dioxido de carbono (CO2) y Sulfuro de hidrógeno (H2S), posterior a la excavación

para conformar la plazoleta.

En total se realizaron cincuenta sondeos a lo largo del perímetro del área

designada para Casa de Máquinas, y adicionalmente, se realizaron medidas

directamente sobre los pozos de perforación a rotación. La distribución de dichos

muestreos se presenta en la figura 35.

Figura 35. Ubicación de muestreo de gases.

Los resultados obtenidos de estas mediciones no mostraron ningún indicio de

manifestaciones de flujo continuo de gas tal como se muestra en las figura 36,

donde los valores de CO2 varían entre 200 y 400 ppm en toda la periferia,

incrementándose este valor únicamente en la medida realizada en la sondeos2

con 1400 ppm. Considerando a las concentraciones de 450 ppm e inferiores de


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CO2 como el nivel base ambiental, se concluye que no se encontraron niveles

anómalos.

En el sondeo 2 se observó una concentración intermedia de 3400 ppm, sin

embargo después de un tiempo no superó la lectura de 300 ppm. En los pozos los

valores obtenidos, mostraron un comportamiento fluctuante por debajo de la base

ambiental, como se muestra en la figura 36.

Por otra parte, los resultados obtenidos de H2S tampoco mostraron presencia de

algún tipo de manifestación de este gas. Y en ningún caso se superó el nivel base

ambiental (0,014 ppm) (figura 9).

Figura 36. Magnitudes de concentración de gases.

Además las mediciones en las perforaciones fueron variables, y casi en la

totalidad correspondieron a “bolsas o atrapamientos” de CO2.

Para la malla tierra se debe considerar los posibles efectos de corrosión.

Finalmente se recomienda repetir el control de gases una vez que se realice el

destape y las excavaciones.


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9. CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN DEL TERRENO

Para determinar la capacidad de infiltración que tiene el lahar encontrado en la

zona de investigación se realizó una prueba de infiltración siguiendo lo establecido

en el Código de Instalaciones Hidráulicas y Sanitarias en Edificaciones del Colegio

Federado de Ingenieros y Arquitectos. Esta prueba consiste en hacer mediciones

directas de las variaciones del nivel del agua en el tiempo producto de la

infiltración del agua en el terreno, con esto se estimará la velocidad de infiltración.

9.1. Tasa de Infiltración y Velocidad de Infiltración

De acuerdo a los datos de la prueba la tasa de infiltración es T = 100 min/cm, y la

velocidad de infiltración es Vp = 1,00 x 10-7 m/s según el procedimiento descrito en

las Normas de Presentación, Diseño y Construcción para Urbanizaciones y

Fraccionamientos de Acueductos y Alcantarillados.

Considerando que la cantidad de personas que utilizarían la edificación son 10 con

un gasto por persona por día de 162 l/día, para una velocidad de infiltración de

1,00 x 10-7 m/s la geometría del campo de infiltración necesaria es la siguiente:

Ancho de zanja: 0,60 m

Espesor de grava bajo el tubo infiltrante: 0,90 m

Perímetro efectivo: 1,30 m

Longitud total de zanjas: 144,12 m

Separación entre zanjas: 3,24 m

Área de infiltración: 466,60 m2

Se recomienda buscar otra alternativa para el manejo de las aguas negras, que no

requiera un área de infiltración, ya que la requerida en este caso en particular es

muy grande.


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10. CONCLUSIONES

Con base en los análisis realizados se concluye lo siguiente:

GEOLÓGICAS

1. La geología del área corresponde con materiales de origen volcánico,

específicamente, consiste en lahares, lavas y brechas lávicas, así como

flujos piroclásticos que, por el ambiente de depositación, presentan en

general una fuerte alteración de tipo hidrotermal. La presencia de arcillas

como la caolinita y la haloisita, así como minerales como la alunita,

marcasita, pirita y el azufre nativo evidencian ambientes con características

ácidas.

2. De acuerdo con mediciones del nivel freático se determina que en la zona

se localiza un acuífero libre correspondiente al lahar de la unidad de Debris

Avalanche del Rincón de la Vieja, este nivel freático se localizó en promedio

a unos 8 m de profundidad, sin embargo, es importante considerar que la

profundidad podría disminuir en períodos de mayor intensidad de lluvias.

MODELO DE REFRACCIÓN SÍSMICA

1. El modelo de refracción sísmica presenta dos capas, una superficial con

velocidades Vp de 0,5 km/s, y una profunda con velocidades Vp de 3,0 a

3,1 km/s.

2. La capa superficial se asociada a suelos y depósitos de avalanchas

volcánicas y lahares (debris flow), presenta una velocidad Vp relativamente

muy baja de 0,5 km/s, en comparación con la velocidad Vp de la capa basal

(3,0-3,1 km/s).

3. La roca basal se asociada a tobas soldadas y/o coladas de lavas con

velocidades Vp de 3,0 a 3,1 km/s, este elevado rango de velocidad se debe

posiblemente a que la roca se encuentra saturada a partir del contacto con

la capa superficial.


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4. El espesor mínimo registrado por los depósitos superficiales asociados a

suelos y depósitos de avalanchas volcánicas y lahares (debris flow) es de

5 m y se localiza en los sector de mayor pendiente del perfil 1 (P-1); por el

contrario en los sectores intermedios de ambos perfiles se registran los

mayores espesores de aproximadamente 11 m a 13 m.

5. Los depósitos superficiales presentan espesores considerables (5 m - 13 m)

y bajas velocidades Vp (0,5 km/s) que los caracterizan con condiciones

geomecánicas malas a muy malas.

6. La primera capa de baja velocidad Vp (0,5 km/s) y de importante espesor,

puede eventualmente generar problemas de asentamiento en la

cimentación de la estructura de la Casa de Máquinas.

MODELO GEOELÉCTRICO

1. El modelo geoeléctrico corresponde a tres capas, la primera con

resistividades entre 40 y 100 Ohm-m asociada a suelos y bloques de lava

sueltos, la segunda con resistividades entre 10 y 40 Ohm-m asociada a

tobas, bloques de lava y brechas, todas alteradas; y la última con

resistividades entre 50 y 200 Ohm-m asociada con tobas y brechas.

2. El método de polarización inducida pudo detectar anomalías conductoras

asociadas a materiales alterados que no fue posible detectar mediante la

refracción sísmica, lo cual evidencia el beneficio de la complementación de

los métodos.

3. La interfaz entre las capas 1 y 2 posiblemente corresponde con el nivel

freático local, de ahí hacia abajo la roca probablemente se encuentra

saturada.

MODELO GEOLÓGICO GEOTÉCNICO

1. El suelo donde se pretende construir la Casa de Máquinas del PG Pailas II

presenta la estratigrafía descrita en el apartado 6 Modelo geológico


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geotécnico del terreno, donde se presentan las propiedades de cada uno de

los materiales que son utilizadas para el análisis y diseño geotécnico.

2. El terreno donde se cimentaran las estructuras corresponde a un depósito

de lahares cuya matriz son suelos tipo limo elástico arenoso y limos con

arena de consistencia media a dura.

3. De acuerdo a la clasificación del macizo rocoso el material tipo brecha se

asocia a un valor de RMR entre 18 y 57, lo cual corresponde a un macizo

clase III y IV, lo cual representa una masa rocosa de condición media a

mala. El material tipo lava se asocia a un valor de RMR entre 43 y 70, lo

cual corresponde a un macizo clase II y III, esto es una masa rocosa de

condición buena a media. El material depósitos de flujos de pómez se

asocia a un valor de RMR entre 24 y 34, lo cual corresponde a un macizo

de clase IV, que representa una masa rocosa de condición mala.

4. De acuerdo al análisis de capacidad de carga considerando una única capa

de lahar, la capacidad de carga admisible del terreno varía entre 522,2 kPa

y 756,8 kPa.

5. De acuerdo al análisis numérico de esfuerzo y deformación por medio del

programa de diferencias finitas FLAC, realizado específicamente para la

cimentación de Casa de Máquinas, se estima una capacidad de carga

admisible para la delgada capa de lahar de 183 kPa y de 9200 kPa para la

capa inferior, brechas.

6. A pesar de que el material denominado lahar presenta condiciones

geomecánicas malas, los análisis de capacidad de carga garantizan que el

terreno es apto y tendrá un comportamiento adecuado para la construcción

de las diferentes estructuras propuestas en Casa de Máquinas.

7. Los asentamientos elásticos varían de 0,08 cm a 0,66 cm y por

consolidación de 1,48 cm a 7,58 cm los cuales se presentan en la tabla 14,

generando asentamientos totales de 1,56 cm a 7,83 cm. Estos

asentamientos se deben verificar de acuerdo a los rangos de aceptación y

criterio estructural según el Cuadro 3.5 del Código de Cimentaciones de


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Costa Rica (Asociación Costarricense de Geotecnia, 2004, p.49). Se

recomienda realizar un control de asentamientos durante el proceso

constructivo y durante un período razonable de operación.

8. De acuerdo al análisis de estabilidad de taludes, el talud ubicado en el

sector noreste y sureste de la Casa de Máquinas permanecerán estables

siempre y cuando se realice la construcción de bermas a cada 4 m con

pendientes de 1H:1V.

9. En el caso de los taludes de relleno con una altura de 1,70 m, en la terraza

para las torres de enfriamiento, se mantendrán estables, si se utilizan

pendientes de 2H:1V.

10. Tanto en los taludes de corte como de relleno deben ser protegidos contra

la acción del agua de escorrentía superficial y en consecuencia de la

erosión, por lo tanto se deben revegetar.

11. Para la conformación de la terraza y para la cimentación de cualquier

estructura se recomienda utilizar rellenos de sustitución tipo lastre, con las

características indicadas en el apartado 8.4.

12. De acuerdo al Código Sísmico de Costa Rica (2010), el proyecto se localiza

en la provincia de Guanacaste, Cantón de Liberia, en una zona sísmica III y

el suelo se clasifica como S3. Con base en lo anterior se establece, en el

mismo código, una aceleración pico efectiva de diseño de 0.36 g, como

parámetro de la sacudida sísmica correspondiente a un período de retorno

de 475 años.

13. Para la malla tierra se debe considerar los posibles efectos de corrosión.

14. Para el caso específico de Casa de Máquinas se logra obtener taludes de

corte estables siempre y cuando se proteja el talud con la colocación de

pernos pasivos, así como colocar tuberías de drenaje para asegurar abatir

el nivel freático conforme se avanza en la excavación tal como se detalla en

la tabla 16 del apartado 8.3 y en el anexo 17.

15. De acuerdo a las pruebas de infiltración realizadas en la capa de lahar, la

tasa de infiltración es de 100 min/cm con una velocidad de infiltración de


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1,00 x 10-7 m/s. Se recomienda buscar otra alternativa para el manejo de

las aguas negras, que no requiera un área de infiltración, ya que para este

caso en particular es muy grande.

AMENAZAS NATURALES POTENCIALES

1. Por su localización, el proyecto presenta una potencial amenaza volcánica

que, de acuerdo con los registros históricos podría estar representado por

emisiones de gases y vapores, erupciones freáticas y freatomagmáticas

acompañadas por lahares calientes, así como flujos piroclásticos y actividad

de tipo subpliniano. Dado que desde 1998 no ha tenido ninguna erupción

importante (freatomagmática o magmática), se podría esperar que dentro

del lapso de vida útil de las obras se genere un periodo eruptivo importante

y los efectos podrían ser la caída de ceniza fina, lluvia ácida y

eventualmente lahares que se encaucen por el Río Colorado.

2. Con respecto al potencial sísmico y fallamiento en la zona, Costa Rica está

situada dentro de una región tectónicamente activa por lo que está

expuesta a la ocurrencia periódica de terremotos y a una alta tasa de

sismicidad. Se consideran como las fuentes sísmicas más importantes el

proceso de subducción de la placa del Coco bajo la placa Caribe, las fallas

activas Cote-Arenal, Bagaces, Chiripa, Caño Negro y Coyol-Guape y

finalmente las estructuras caldéricas como las del Rincón de la Vieja,

Miravalles y Tenorio.

3. En el sitio donde se ubica el Proyecto Geotérmico Las Pailas,

históricamente se reportan sismos con intensidades máximas (MM) de VI-

VII y se determinó que la principal amenaza sísmica está controlada por la

ocurrencia de un evento sísmico en la falla Caño Negro, donde se esperaría

que la aceleración pico del terreno tenga un valor alrededor del 50 % de la

aceleración de la gravedad.

4. De acuerdo al estudio realizado sobre posibles riesgos de emanaciones de

gases en la zona de estudio no se mostró ningún indicio de manifestaciones


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de flujo continuo de gas. Considerando a las concentraciones de 450 ppm e

inferiores de CO2 como el nivel base ambiental, se concluye que no se

encontraron niveles anómalos.

5. Los resultados obtenidos de H2S tampoco mostraron presencia de algún

tipo de manifestación de este gas. Y en ningún caso se superó el nivel base

ambiental (0,014 ppm).

11. RECOMENDACIONES GENERALES

1. Las mallas de puesta a tierra deben seguir algún protocolo de prevención a

la corrosión.

2. Realizar mediciones para el control de gases una vez que se finalice el

destape y las excavaciones.

3. A pesar que en las recomendaciones del estudio geofísico se recomienda

sustituir el terreno de fundación sobre el cual se pretende cimentar la casa

de máquinas pues se establece que el lahar presenta condiciones

geomecánicas malas, de acuerdo a los análisis geotécnicos realizados se

garantiza que el material es apto para la construcción de las obras y tendrá

un comportamiento adecuado.

4. Aunque en el estudio geofísico se recomienda que la malla tierra se ubique

dentro de la capa geoeléctrica N° 2, la cual corresponde al material tipo

brechas, constructivamente es más factible seguir algún protocolo de

prevención a la corrosión.

5. Debido a la importancia de los elementos a colocar en la casa de máquinas,

a los bajos rangos de aceptación de asentamientos y a la delgada capa de

lahar existente debido al movimiento de tierras, se recomienda sustituir este

material por un relleno de concreto pobre de 0.5 m de espesor para nivelar

el terreno y asegurar que solo se presenten asentamientos inmediatos, los

cuales son muy pequeños.

6. Aunque el talud de excavación para los cimientos de casa de máquinas se

presentan estables bajo las condiciones analizadas en el presente informe,


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se recomienda proteger el talud con la colocación de pernos pasivos, así

como colocar tuberías de drenaje para asegurar abatir el nivel freático

conforme se avanza en la excavación tal como se detalla en la tabla 16 del

apartado 8.3 y en el anexo 17.

7. Se recomiendan taludes con pendientes de 1,0H:1,0 V para taludes de

corte. Si se requieren taludes de corte con alturas mayores a los 4,0 m es

recomendable construir bermas intermedias de alivio. En cuanto a los

taludes de relleno la pendiente recomendada es 2,0H:1,0 V para el material

tipo lastre.

8. Se recomienda la construcción de cunetas de concreto en la base de los

taludes y contracunetas de concreto en la parte superior de los mismos y en

las bermas intermedias para realizar la recolección del agua de escorrentía

superficial y generada por el abatimiento del nivel freático. Adicionalmente

los taludes deben ser protegidos mediante la siembra de vegetación

adecuada a la zona.

9. Las bermas intermedias deben contar con una contrapendiente entre un

3% y un 5% para garantizar un flujo adecuado del agua de escorrentía

hacia las cunetas.

10. El diseño de la estructura de Casa de Máquinas que se encuentra a un

nivel de excavación de 662 msnm debe adecuarse para que sea capaz de

resistir las fuerzas de empuje del agua y supresión o bien construir un

sistema de evacuación de las aguas producto de los drenajes.

11. No se prevén problemas de surgencia de agua a nivel de terraza (670

msnm), en caso que en invierno se presente esta situación, se recomienda

la construcción de pozos de drenaje a lo largo de la misma, para el diseño y

distribución de los mismos se debe consultar al Área de Exploración

Subterránea del Centro de Servicio de Diseño.


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12. BIBLIOGRAFÍA

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19. Instituto Costarricense de Electricidad (ICE), 2013: Estudio geofísico de

refracción sísmica y resistividad eléctrica en el sitio de la futura casa de máquinas del Proyecto Geotérmico Pailas II. Centro de Servicio de Diseño.


CSD-ID-2014-049 82

13. ANEXOS

Número de Anexo

Título

1 Clasificación RMR perforación 1

2 Clasificación RMR perforación 2

3 Descripción perforación 1

4 Descripción perforación 2

5 Lámina 1. Planta de ubicación de Perfiles geofísicos

6 Lámina 2. Perfil 1 (P-1) Refracción Sísmica

7 Lámina 3. Perfil 3 (P-3) Refracción Sísmica

8 Lámina 4. Perfil 1 (P1) Resistividad Eléctrica



11 Lámina 7. Perfil 4 (P4). Resistividad Eléctrica

12 Planta

13 Perfil excavación, perforaciones

14 Perfil excavación, casa de máquinas

15 Perfil excavación, tubería de enfriamiento

16 Perfil excavación, casa de máquinas y tubería de enfriamiento

17 Detalle de colocación de drenajes


CSD-ID-2014-049 83

1 X: 352762.95 Y: 1189904.17

ID MATERIAL TRAMO (m) Recup. (m) CS (MPa) RQD (%)Separación

diaclasas (m)

Long.

Discontinuidad

(m)

Abertura

(mm)Rugosidad Relleno Alteración

Estado

general

Orientación

discontinuidades

Medias

12.34

-1 - - -

40.40

Medias

MediasSeco

1 SuaveBlando menor a

5 mm

Ligeramente

alterada

Ligeramente

alterada

Blando menor a

5 mmSuave1

98.17 43.70 0.45 2 1 Medias

2.10 - 4.0

98.17 93.02 1.08 2

Seco

Seco

Ligeramente

alterada

Medias

Ligeramente

alterada

Medias

Ligeramente

alterada

Seco Medias

MediasSecoLigeramente

alterada

SuaveBlando menor a

5 mm

Ligeramente

alterada

1Ligeramente

rugosa

Blando menor a

5 mm

-

BR

ECH

AS

= C

apa

4

Seco

2

Blando menor a

5 mm

Blando menor a

5 mm

Blando menor a

5 mm

Blando menor a

5 mm

Blando menor a

5 mm

4.54

29.31

Seco

0.2845.29

98.17

35.66 - 37.70 12.34

12.34 90.32

Seco

Ligeramente

alterada50.80 0.28 2

19

20

37.70 - 38.70

17

18

Ligeramente

rugosa

Blando menor a

5 mm

Ligeramente

alterada

2.15

1.98

0.93

21

22

29.65 - 32.15

32.15 - 33.50

33.50 - 35.66

0.06 2

20.41

9

10

11

12

13

14 22.20 - 24.00

20.70 - 22.20

14.50 - 17.50

19.00 - 20.70

3

4

5

6

7

8

0.82 2 1

86.0059.1427.00 - 28.00

28.00 - 29.65 90.91

5.718.25

1.00 2 1

5.12 31.16

LAV

AS

= C

apa

3

2.5

1.35

Medias

MediasBlando menor a

5 mm

Ligeramente

alterada

Ligeramente

rugosa1

1Ligeramente

rugosa

0.30 2 1Ligeramente

rugosa

MediasSeco21.80

Ligeramente

alterada

Seco

Seco

Ligeramente

alterada

Ligeramente

rugosa12

Ligeramente

rugosa

10.0 - 11.50

11.50 - 14.50

9.50 - 10.0

7.00 - 9.50

5.50 - 7.00

4.0 - 5.50

PROYECTO

0.00 - 1.50

COORDENADAS CRTM05PERFORACIÓN #

1

2 1.50 - 2.10

LAH

AR

ES =

Cap

a 1

- - -25 43.00 - 45.00 - 60.80 0.06 2 1 - -

DEP

. FLU

JOS

DE

PÓ

MEZ

=

Cap

a 524 40.00 - 43.00 - 20.58 0.06 2 1 - - - - -

23 38.70 - 40.00 66.92 0.06 1 - - - - -1.3

2.77

15 24.00 - 27.00 50.00 0.75 2 1Ligeramente

rugosa

120.3316

BR

ECH

AS

= C

apa

2

1.65

1

17.37

4.83 29.33 0.50 2

17.50 - 19.00

112.39

1.5

1.76

2.9

REGISTRO FOTOGRÁFICO DE PERFORACIÓN 1

DATOS

PG PAILAS II

1.9

1.38

1.7

1.5

1.75

MediasSecoBlando menor a

5 mm

Ligeramente

rugosa

Nivel de desplante 662 msnm, profundidad 17.34 m


CSD-ID-2014-049 84


CSD-ID-2014-049 85

1 X: Y:

ID MATERIAL TRAMO (m) CS RQD Separación

diaclasas

Long.

Discontinuidad Abertura Rugosidad Relleno Alteración

Estado

general

Orientación

discontinuidadesRMR CLASE

CALIDAD

MACIZO

1189904.17352762.95

Mala

25 43.00 - 45.00 15 13 8 4 1 0 0 0 -70 34 IV Mala

0

0 -70 24 IV

23 38.70 - 40.00 2 13 8

24 40.00 - 43.00 15 3 8 4 1 0 0

4 1 0 0

-7 28 IV Mala0 0 0 0

-70 21 IV Mala

-7 62 II Buena0 2 5 15

-7 38 IV Mala15

37.70 - 38.70 2 20 8 4 1

0 2 535.66 - 37.70 2 6 10 4 1

33.50 - 35.66 7 20 15 4 1

0 2 5

-7 53 III Media

32.15 - 33.50 7 6 10 4 1

3 2 5 15

-7 43 III Media1519

20

21

22

29.65 - 32.15 7

COORDENADAS CRTM05

18 13 10 4 1

13

14

15

16

17

PERFORACIÓN #

7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

1415201228.00 - 29.65

27.00 - 28.00 7 17 10 4 1

424.00 - 27.00

14106

Media

BuenaII70-7

3 2 5 -715

15523

57 III

22.20 - 24.00 2 3 15 4 1

141513

43 III Media

MediaIII55-7

3 2 5 15

15523

-7

120.70 - 22.20 15523

-7 40 IV19.00 - 20.70 1 6 10 4 1 Mala

MalaIV40-7

3 2 5 15

14106217.50 - 19.00

Media

MediaIII41-7

3 2 5 15

15523

-7 42 III14.50 - 17.50 1 3 15 4 1

11.50 - 14.50

10.0 - 11.50

9.50 - 10.0

7.00 - 9.50LAH

AR

ESB

REC

HA

S

5.50 - 7.00

4.0 - 5.50

2.10 - 4.0

LAV

AS

BR

ECH

AS

DEP

. FLU

JOS

DE

PÓ

MEZ

PROYECTO PG PAILAS II

CLASIFICACIÓN RMR

1.50 - 2.10

0.00 - 1.50


CSD-ID-2014-049 86

1 X: Y:

ID MATERIAL TRAMO (m) CS RQD Separación

diaclasas

Long.

Discontinuidad Abertura Rugosidad Relleno Alteración

Estado

general

Orientación

discontinuidadesRMR CLASE

CALIDAD

MACIZO

PROYECTO PG PAILAS II

PERFORACIÓN # COORDENADAS CRTM05 352762.95 1189904.17

CLASIFICACIÓN RMR

1 0.00 - 1.50

3 2.10 - 4.0

2 1.50 - 2.10

5 5.50 - 7.00

4 4.0 - 5.50

7 9.50 - 10.0

6 7.00 - 9.50

9 11.50 - 14.50

8 10.0 - 11.50

11 17.50 - 19.00 12 3 10 4

10 14.50 - 17.50 12 3 10 4

1 3

6

48 III Media2 5 15 -7

III Media2 5 15 -7 51

Media2 5 15

1

1 3

5 15 -7 51

4

III Media

III Media

Media

41

13 20.70 - 22.20 12 6 10 4 1 3 2

-7 51 III12 19.00 - 20.70 12

1 3

3

50 III

15 24.00 - 27.00 4 6 8 4 1

1 3 2 5 15 -714 22.20 - 24.00 4 13 10

2 5 15 -7

53 III Media

Media

17 28.00 - 29.65 7 13 10 4 1 3 2

2 5 15 -7 46 III16 27.00 - 28.00 7 6 10

19 32.15 - 33.50 12 13 8 4

5 15 -7

18 29.65 - 32.15 7 13 8 4 3

4

1 3

0

51 III Media2 5 15 -7

III Media2 5 15 -7 53

Media2 5 15

1

1

5 15 -7 64

0

III Media

II Buena

Muy mala

43

21 35.66 - 37.70 12 17 15 4 1 0 2

-7 58 III20 33.50 - 35.66 12

1 0

3

18 V

23 38.70 - 40.00 2 3 15 4 1

0 0 0 0 0 -722 37.70 - 38.70 2 3 20

2 5 15 -7

0 0 -7 21 IV Mala

Media

25 43.00 - 45.00 2 6 20 0 0 0 0

2 5 15 -7 43 III24 40.00 - 43.00 2 6 15 4

LAH

AR

ESB

REC

HA

SLA

VA

SB

REC

HA

DEP

. FLU

JOS

DE

PÓ

MEZ

13 10 4

6 10 4


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CSD-ID-2014-049 104


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