UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGOFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

INFLUENCIA DE LA VARIABILIDAD DEL NIVEL FREATICO DEL AGUA EN EL PAVIMENTO ASFALTICO EN CALIENTE, EN LA CARRETERA CHOCOFAN SAN JOSE EN LA PROVINCIA DE PACASMAYO, PARA EL AO 2014 - 2015PROYECTO DE INVESTIGACIN

AUTORES: ESPINOZA GARCIA, JAMESHERHUAY MORALES, PATRICIA

ASESOR:ING. RICARDO NARVEZ ARANDA

CICLO:IX

Trujillo Per2014

I. ASPECTOS INFORMATIVOS

1. Ttulo:Influencia de la variabilidad del nivel fretico del agua en el pavimento asfaltico en caliente, en la carretera Chocofan San Jos en la provincia de Pacasmayo, para el ao 2014 - 2015

2. Personal Investigador: Nombre: ESPINOZA GARCIA, James Grado Acadmico: Bachiller en Ingeniera Civil Correo Electrnico: jespinozag@upao.edu.pe

Nombre: HERHUAY MORALES, Patricia Grado Acadmico: Bachiller en Ingeniera Civil Correo Electrnico: pherhuaym@upao.edu.pe

3. Asesor: Nombre: Ricardo Narvez Aranda Grado acadmico: Ing. Civil Docente : Tesis I y II (UPAO)4. Tipo de Investigacin:

1. Por su Finalidad: Aplicada2. Por su Profundidad : Descriptiva

5. Rgimen de la Investigacin:

Orientada

6. Lnea de Investigacin:

Hidrulica y Transportes

7. Institucin a la que pertenece el proyecto:

Universidad Privada Antenor Orrego

8. Unidad Acadmica:

Escuela Profesional de Ingeniera Civil

9. Lugar de desarrollo del proyecto:

Carretera Chocofan San Jos, provincia de Pacasmayo en el departamento de La Libertad.

10. Duracin de la Ejecucin del Proyecto:

Un ao acadmico equivalente a 10 meses

11. Cronograma de actividades:

Anexo N01

12. Recursos:

Personal Asesor Digitador Grupo de Apoyo

Bienes Papel Bond A4 Folders Cuaderno de apuntes USB 8 GB Libro Lapicero por docena Resaltadores Lpiz Corrector Tinta para Impresin

Servicios Internet por mes Movilidad global durante proyecto Fotocopias Empastado Anillado

Materiales y Equipos Calculadora Laptop Impresora

13. Presupuesto

12.1. PersonalITEMDESCRIPCINCANTIDADPRECIO UNITARIO S/.PRECIO TOTAL S/.

1 Asesor11000.001000.00

2Digitador1400.00400.00

3Grupo de Apoyo3150.00450.00

SUB - TOTALS/. 1850.00

13.2. BienesITEMDESCRIPCINCANTIDADPRECIO UNITARIO S/.PRECIO TOTAL S/.

1Papel Bond A4 por 1/2 millar410.0040.00

2Folders42.008.00

3Cuaderno de apuntes24.008.00

4USB 8 GB245.0090.00

5Libro480.00320.00

6Lapicero por docena115.0015.00

7Resaltadores41.506.00

8Lpiz x docena110.0010.00

9Corrector42.5010.00

10Tinta para Impresin por recargas 1015.00150.00

SUB - TOTALS/. 657.00

13.3. ServiciosITEMDESCRIPCINCANTIDADPRECIO UNITARIO S/.PRECIO TOTAL S/.

1Internet por mes103.0030.00

2Movilidad global durante proyecto2150.00300.00

3Viticos2150.00300.00

4Fotocopias5000.1050.00

5Empastado220.0040.00

6Anillado45.0020.00

SUB - TOTALS/. 740.00

13.4. Materiales y EquiposITEMDESCRIPCINCANTIDADPRECIO UNITARIO S/.PRECIO TOTAL S/.

1Calculadora2320.00640.00

2Laptop21500.003000.00

3Impresora1180.00180.00

SUB - TOTALS/. 3,820.00

13.5. Resumen GeneralITEMDESCRIPCINSUB TOTALES S/.

1Personal1850.00

2Bienes657.00

3Servicios440.00

4Materiales y Equipos3820.00

TOTAL DEL PROYECTOS/. 6767.00

14. Financiamiento:

Con recursos Propios

II. DISEO DE LA INVESTIGACIN

1. El Problema

1.1. Planteamiento del Problema

La existencia de un nivel fretico alto constituye un factor de gran importancia en el proyecto y ejecucin de carreteras, si bien sus efectos estn asociados a la naturaleza del terreno y en particular a su permeabilidad. La accin ms directa se traduce en empujes hidrostticos y sub presiones entre las capas del pavimento. La conformacin del suelo en esta zona en gran porcentaje es de tipo arcilloso blando, adecuado para la agricultura, la saturacin del terreno por el agua fretica presta a ste una consistencia blanda o fluida lo que da lugar a una resistencia baja, permitiendo presiones de trabajo muy pequeas, y a problemas de estabilidad en los taludes y fondo de excavaciones. Por otra parte, el levantamiento del fondo tambin puede inducir inestabilidad perifrica y, aun sin llegar a la fase de rotura, la carga del terreno debido al transporte pesado en su mayora suele dar lugar a asentamientos considerables.La carretera en estudio se encuentra bordeada de cultivos de arroz, realizndose dos cosechas al ao aproximadamente durante 8 meses ambas, en este proceso el sistema de riego utilizado es el de por inundacin, el que consiste inundar de agua aproximadamente unos 20 cm sobre el nivel de la rasante natural del terreno para que as siga el proceso del cultivo. El agua aportada a este suelo, influye crticamente en el nivel fretico de esta zona encontrndose en una variacin constante, generando la licuefaccin de suelos, permeabilidad y otros fenmenos fsicos los cuales afectan a la carretera Chocofan San Jos en la provincia de Pacasmayo produciendo asentamientos pronunciados, reduciendo la servicialidad y confortabilidad del pavimento.

1.2. Formulacin del Problema

Este proyecto de investigacin busca realizar el anlisis de la influencia que tiene la variabilidad del nivel fretico debido al sistema de riego por inundacin de los cultivos de arroz colindantes de la carretera Chocofan San Jos en el distrito de Pacasmayo para el periodo 2014 2015.

1.3. Alcance

El alcance del proyecto est circunscrito al rea de investigacin de la carrera de ingeniera civil, especialidad en hidrulica y suelos de la universidad privada Antenor Orrego y municipio del distrito de San Jos en la Provincia de Pacasmayo, para llegar a obtener por parte de los tesistas el ttulo profesional de ingeniero civil.

1.4. Justificacin de la InvestigacinNuestro proyecto se realiza con el fin de identificar la naturaleza de nuestro problema, es decir la variacin del nivel fretico y sus efectos producidos en el pavimento como asentamientos, deslizamientos o erosin del terreno. Logrando con nuestra investigacin aportar al conocimiento de esta situacin y poder determinar una solucin para la carretera Chocofan San Jos, logrando que se encuentre en perfecto estado beneficiando a las personas que circulan por aqu, que en su mayora son transportistas que utilizan esta carretera ya que ayuda a la reduccin del tiempo desde San Pedro de Lloc hasta San Jos en la provincia de Pacasmayo, hablando de unos 15 minutos ahorrados aproximadamente.Esta investigacin genera un impacto social, otorgando conocimiento sobre las consecuencias existentes y posibles, pudiendo as tomar medidas preventivas o disear futuramente un pavimento preparado para esta variacin en el nivel fretico, beneficiando claramente al transporte vehicular.1.5. Aportes

2. Marco Terico2.1. Antecedentes de la Investigacin

2.1.1. Antecedente Local

Bazn, M. y Vargas, J. (2009) en la tesis titulada: Estudio de mejoramiento de la carretera Panamericana Norte (Km. 609), Cartavio Santiago de Cao para obtener el ttulo de Ingeniero Civil, Universidad Csar Vallejo, concluye lo siguiente:

El Distrito de Santiago de Cao y sus aledaos, cuenta con una buena produccin agroindustrial, la misma que podr ser bien aprovechada con la construccin de sta carretera; mejorando los niveles de vida de la poblacin, impulsando el comercio y el turismo, y generando empleo temporal a los pobladores de la zona. El terreno de fundacin de la carretera est constituido en su mayora por suelos de arcilla inorgnica de baja plasticidad, arcilla con grava, arcilla arenosa, de regular a mala calidad para carreteras con un CBR de 5.49 %. Se ha diseado el pavimento, obteniendo una estructura de 0.30 m de espesor de afirmado usando el mtodo de USACE (U.S. ARMY CORPS OD ENGINEERS) y el mtodo del ROAD RESEARCH LABORATOEY.

2.1.2. Antecedente Nacional

Huamn, N. (2011). La deformacin permanente en las mezclas asflticas y el consecuente deterioro de los pavimentos asfalticos en el Per. Tesis para obtener el grado de Ingeniero Civil, Universidad Nacional de Ingeniera, Lima Per. Concluye en lo siguiente:

En los ltimos 17 aos el Per ha impulsado una poltica favorable para la Construccin de Obras Viales a lo largo y ancho del territorio, habindose ejecutado ms de 15,000 kilmetros de carreteras con pavimentos asflticos, segn reportes del Ministerio de Transportes y Comunicaciones. La dinmica se manifiesta en obras importantes como las carreteras interocenicas que atraviesan transversalmente el territorio peruano por el norte, centro y sur. La Interocenica Sur, parte de lmites con Brasil terminando en puertos martimos del Ocano Pacfico; interconectando de esta manera pueblos del Per y permitiendo que Brasil tenga salida al mar hacia los mercados orientales. Ante esta realidad existe la imperiosa necesidad de mejorar la tecnologa de los pavimentos asflticos en el Per a fin que estos logren alcanzar la vida til para la que fueron diseados. El presente trabajo de investigacin bibliogrfica se refiere a la deformacin permanente que es una de las fallas del deterioro prematuro; es necesario conocer a mayor profundidad a fin de tomar las previsiones del caso desde la elaboracin de los proyectos y la posterior ejecucin de las obras. El estudio presenta el concepto de la deformacin permanente y las diferentes formas que se presenta en las capas del pavimento e inclusive a nivel de subrasante, originando tanto fallas funcionales como estructurales; profundizando adems sobre el conocimiento del cemento asfltico y bsicamente sobre su comportamiento reolgico que nos permita utilizarlo mejor como parte constituyente de las mezclas asflticas. Asimismo se considera la necesidad de la eleccin y buen manejo de los agregados en cuanto a su gradacin, forma, resistencia, etc., ya que influyen en forma determinante para la deformacin permanente. Finalmente, se determina la necesidad que en el Per se cuente con equipos de laboratorio y de campo que permitan realizar ensayos para manejar mejor la deformacin permanente. Se presentan los ensayos y equipos especializados que se utilizan en otros pases en la espera de contar con alguno de ellos en el Per; concluyndose sobre la necesidad de efectuar estudios ms profundos para el uso de los cementos asflticos en acuerdo a la geografa y climas de las regiones del Per; asimismo respecto a los parmetros volumtricos en el diseo de la mezcla asfltica y la utilizacin de los agregados, destacndose adems la importancia de los procesos constructivos que eviten fallas por deformacin permanente.

2.1.3. Antecedente Internacional

Caballeros, E. (2006). Utilizacin de la geomalla como refuerzo de la estructura del pavimento flexible. Tesis para obtener el grado de Ingeniero Civil, Universidad San Carlos de Guatemala, Guatemala. Concluye en lo siguiente:

Las vas de comunicacin son parte primordial para el desarrollo econmico y social de la nacin, ya que no slo facilitan la comercializacin de bienes, sino tambin, generan inversin nacional y extranjera para el pas, lo que permite mejorar el mercado local, logrando as, acceso a todos los servicios; por lo que stas deberan de mantenerse siempre en buenas condiciones. La mayor parte de la red vial de Guatemala, por su estructura fsica no est preparada para soportar la carga vial a la que est siendo sometida, y debido a esto es que sufre deterioros constantes, por lo que es necesario implementar una red mucho ms eficiente, resistente y segura que sea capaz de soportar las cargas y volmenes de trfico que se tienen en la actualidad. La utilizacin de la geomalla como refuerzo de la estructura del pavimento flexible, es un mtodo moderno que se est utilizando a nivel mundial para reducir espesores de las capas, prolongando la vida til del pavimento, logrando vas de comunicacin ms eficientes y duraderas. Se describen los criterios a considerar para el diseo de estructuras de pavimentos flexibles utilizando la geomalla biaxial como refuerzo y los diferentes tipos de geomallas disponibles en el mercado con sus distintas aplicaciones.

2.2. Fundamentacin terica de la Investigacin

2.2.1. Napa fretica o capa fretica

2.2.1.1. DefinicinUna capa fretica es una acumulacin de agua subterrnea que se encuentra a una profundidad relativamente pequea bajo el nivel del suelo. Concretamente es un acufero, con la diferencia de que los acuferos pueden estar tambin a mayores profundidades.De ellas se alimentan los pozos y las fuentes de agua, potable o no. Son los acuferos ms expuestos a la contaminacin proveniente de la superficie.Una capa fretica suele estar limitada por dos superficies. La inferior suele ser un estrato de terreno impermeable a una profundidad ms o menos grande. Por encima hay una zona saturada, la capa fretica en s, cuyo lmite superior puede ser un estrato impermeable o no. Este lmite es el que se llama nivel fretico. Si el terreno que est por encima de ese nivel es permeable, se tratar, normalmente de una zona insaturada.Por capa fretica, se entiende la parte del suelo saturada de agua, es decir, aquella en que los huecos entre los granos de tierra estn completamente llenos de agua. Si el estrato que est por encima no es impermeable, habr tierras no saturadas, cuyos intersticios contienen, adems de agua, tambin aire.Puede ser suficiente una aportacin suplementaria y reducida de agua para hacer pasar la capa no saturada a capa saturada, es decir, para subir el nivel fretico. Y, si el espesor de esta capa no saturada era originalmente poco importante (nivel fretico somero) y la topografa del lugar se presta a ello, el agua aflorara a la superficie, en forma de charca, laguna o lago, y hasta puede desencadenar una inundacin.2.2.1.2. Tipos de capas freticas

Se dice que una capa eslibrecuando su nivel superior puede variar sin encontrarse constreido por un sustrato superior de terreno impermeable. La perforacin de un pozo sobre este tipo de capa no influir sobre el nivel fretico, que solo variar por otras causas.

En caso contrario se hablara de unacapa confinada. El agua estar a presin y si se perfora un pozo, el agua sube hasta su nivel de equilibrio, que ser aqul en que la presin del acufero iguale a la presin atmosfrica. Si este equilibrio se produce por encima del nivel del terreno, se habla de unpozo artesiano.

Hay tambin otro tipo de capa, confinada, pero sin ningn contacto con el exterior y que no se recarga desde pocas muy lejanas, y se llamacapa fretica fsil.

Imagen de unacapa fretica, con pozo artesiano.

2.2.1.3. Variaciones de volumen del agua de la capaNormalmente las capas se recargan mediante la lluvia que escurre entre los granos de tierra que forman el suelo. Por las tierras permeables, el agua filtra y llega a la capa. Una perforacin (un pozo) permite saber el nivel superior de la capa (nivel fretico), nivel sobre el cual, los intersticios de la tierra no estn saturados de agua. Las variaciones del nivel del agua del pozo muestran el grado de llenado del yacimiento subterrneo.Recarga artificial por el fondo de un canal

El nivel puede variar por causas naturales (periodos especialmente lluviosos o especialmente secos). En pocas secas, el agua de las capas no saturadas, llega por capilaridad a las capas superiores del terreno y puede evaporarse. Otro modo en que una capa pierde agua, se debe a las plantas que la recogen por sus races y la difunden en la atmsfera por evapotranspiracin. En pocas lluviosas, sin embargo, el agua filtrada por el terreno suele ser, con facilidad, superior al agua perdida por evaporacin. De este modo las capas pueden variar su contenido de agua por medios naturales.Pero lo ms importante es el influjo de las variaciones de nivel debidas a causas artificiales. Si se bombea agua del acufero, para riego por ejemplo, a una velocidad mayor que la de reposicin de agua de la capa, se producir un descenso de la altura del agua, y puede llegarse al agotamiento de la capa.

2.2.2. Suelo y terrenoComo impactos ms frecuentes de la obra civil sobre el suelo y el terreno se encuentran los siguientes:2.2.2.1. Prdida de suelo productivoEsta prdida puede representar una prdida neta de suelo, bien sea por ocupacin (el suelo ocupado o cubierto por la obra se pierde) o por excavacin. En otros casos, lo que se produce es una prdida o modificacin de las caractersticas del suelo (destruccin del perfil edfico, prdida de horizontes, prdida de estructura, compactacin).2.2.2.2. Modificacin del relieve Posiblemente esta sea la repercusin ms obvia. Aunque lo que inicialmente llama ms la atencin son los efectos estticos (impacto visual), estos no suelen ser los ms importantes. Precisamente el relieve es un factor determinante en otros impactos, por lo que su modificacin dar lugar a un impacto acumulativo (ej. cambio de relieve aumento de la escorrenta aumento de la erosin).2.2.2.3. Alteracin de la tasa de erosin/sedimentacinLa modificacin de pendientes, la alteracin de la red de drenaje y los cursos de agua, y la prdida de cubierta vegetal son factores que pueden dar como resultado un impacto acumulativo, disminuyendo/aumentado la accin erosiva o la sedimentacin, incluso en reas relativamente alejadas de la obra. En el caso de las obras que regulan directamente los cursos fluviales, como es el caso de las presas y embalses, estos efectos son particularmente notorios: la sedimentacin aguas abajo de la presa descender notablemente, de tal forma que las llanuras de inundacin no recibirn aportes peridicos de materiales finos y se producir una degradacin progresiva de los suelos frtiles de las vegas, y en el caso de los deltas, se producir una regresin de los mismos. En contrapartida, se producir una importante deposicin de materiales en el vaso del embalse. Uno de los ejemplos ms llamativos de la repercusin que pueden tener las presas y embalses es el delta del Ebro, donde el sistema de presas Mequinenza- Ribarroja-Flix ha causado una reduccin en la sedimentacin del 99 % (de 20 megatoneladas a 0,2 megatoneladas, World Commisions on Dams, 1999). Esa prdida de carga de sedimentos contribuye a que el delta del Ebro se halle en retroceso en la actualidad. Otro caso similar es el delta del Nilo, con un retroceso medio anual de 5-8 m/ao (World Commisions on Dams, 2000).Desestabilizacin de pendientes y laderas. Est facilitada por cortes y excavaciones (disminuyen las tensiones de resistencia) y por sobrecarga derivada del propio peso de la obra o de rellenos y escombreras (aumentan las tensiones de impulso) (fig.4). Tambin est condicionada por las condiciones de humedad y drenaje (la presencia de agua intersticial modifica el estado tensorial al variar la cohesin efectiva, el peso, etc.). As, en las laderas del vaso de un embalse se pueden alterar sensiblemente las condiciones de humedad en el terreno (i.e. el nivel fretico vara), y en consecuencia, laderas inicialmente estables llegar a ser inestables (fig.5). El desastre de la presa de Vajont (Italia) en 1963 puso de manifiesto la importancia que pueden llegar a tener estos procesos como resultado de la inmersin del pie de la ladera (Petley, 1999; Hoek, 2000).

Desestabilizacin de laderas en la construccin de una autova

Ascenso del nivel fretico en la ladera de un embalse. La ladera inicialmente en condiciones estables pasa a ser inestable.

2.2.2.4. Sismicidad inducidaLa sismicidad inducida es un efecto que se asocia a grandes embalses (aquellos que contienen ms de 1 km3 de agua o la cerrada tiene ms de 100 m de altura), (Reservoir Impounding Seismicity o RIS; CISRG, 1999). Se produce, a corto plazo, debido a un cambio en el estado tensorial del terreno causado por la gran carga generada al llenar el vaso del embalse, y cuyos efectos se manifiestan, bsicamente, en un rpido incremento en las tensiones verticales. A ms largo plazo, la sismicidad inducida se asocia con un aumento en la presin intersticial por saturacin de agua y una redistribucin de las tensiones. Se han registrado numerosos terremotos aparentemente inducidos por grandes embalses, entre los que hay que sealar por su magnitud, el de Koyna (India, 1967, respuesta lenta o a largo plazo pero cclica, el mayor terremoto inducido, M = 6,3), el de Assun (Egipto, 1981, M = 5.3, respuesta lenta), Kremasta (Grecia, 1965, M = 6,2), y Nurek (Tadjikistn, 1972, M = 4,5, repuesta rpida). En Espaa, el embalse de Itoiz (Navarra) ha suscitado una gran controversia, mantenindose dos posturas opuestas sobre la posible sismicidad inducida por el embalse.2.2.2.5. SubsidenciaEn realidad se trata de un efecto asociado a la prdida de sustentacin del terreno. En algunos casos, esta prdida se genera por variaciones del nivel fretico del agua subterrnea: en determinados terrenos (alternancias de arenas, limos y arcillas), el descenso del nivel fretico (i.e. el descenso de la zona saturada) lleva consigo una disminucin importante en las tensiones verticales adems de la prdida de volumen (por prdida de agua intersticial), lo que produce el hundimiento o subsidencia del terreno. Este fenmeno es relativamente frecuente en el suroeste de EE.UU. En terrenos formados por materiales muy solubles (yeso, sales) un aumento del agua infiltrada como consecuencia de la construccin de una obra facilitar la formacin por disolucin de conductos krsticos, los cuales con el tiempo darn lugar a hundimientos. Otro tipo de subsidencia se produce por hundimientos al generar huecos en excavaciones subterrneas. Aunque esta subsidencia es relativamente comn en reas con grandes explotaciones mineras subterrneas (por ejemplo, las cuencas carbonferas britnicas), es menos frecuente en la obra civil.2.2.2.6. Contaminacin de suelosLlega a ser importante en el caso de aeropuertos y carreteras y autovas de trfico intenso. Entre los contaminantes ms abundantes se encuentran metales pesados e hidrocarburos. Los trabajos de construccin tambin pueden tener repercusiones de este tipo con vertidos puntuales pero importantes de carburante, aceites, detergentes, etc. Por otra parte, existen procesos no estrictamente ligados con vertidos sino ms bien con la alteracin o modificacin de procesos geoqumicos, que pueden dar lugar a la degradacin progresiva o contaminacin natural de los suelos. Por ejemplo, en reas semiridas donde exista una incidencia de la obra en el nivel fretico, se puede producir una salinizacin de los suelos.2.2.3. Aguas superficiales.Se distinguen dos efectos fundamentales: Variaciones y modificaciones la red de drenaje Degradacin en la calidad de las aguas.

2.2.3.1. Variaciones en la red de drenaje Tanto aquellas obras cuya funcin especfica es la de regular las corrientes fluviales (embalses, canales, etc.) como aquellas de otro tipo (carreteras, puentes, etc) producen alteraciones en la red. En general, cualquier obra supone la creacin de una barrera artificial que interceptar o interrumpir los cursos naturales del agua superficial, de tal manera que estos cursos tienden a dividirse o concentrarse (efecto barrera) (fig.6).Ello produce modificaciones en el flujo, la velocidad, la turbidez y los niveles de base locales. Dependiendo de condiciones tales como naturaleza del sustrato, cubierta vegetal, pendiente, relieve, etc. esas variaciones pueden contribuiral incremento de la erosin/sedimentacin, favorecer las inundaciones, o modificar substancialmente la morfologa de los cauces naturales. Aunque estos efectos son ms evidentes en las proximidades de la obra, no por ello hay que dejar de considerar posibles efectos indirectos y/o acumulativos y regionales.Efecto barrera provocado por una autova

Ya se han expuesto algunos de los efectos que producen presas y embalses en relacin con la carga transportada de sedimentos. Los embalses, sobre todo aquellos relacionados con el aprovechamiento hidroelctrico causan cambios acusados en el perfil de los ros y en su rgimen de flujo, dando lugar a condiciones muy alejadas de las condiciones naturales. Ello puede dar lugar a una progresiva degradacin del canal natural aguas abajo de la presa, con destruccin/erosin de la morfologa original y encajamiento del cauce.2.2.3.2. Degradacin en la calidad de las aguasEst definida por la variacin de propiedades organolpticas (color y sabor), caractersticas fsico qumicas (temperatura, contenido en sales disueltas, turbidez, presencia de sustancias biotxicas como nitratos, hidrocarburos, pesticidas y metales pesados) y microbiolgicas del agua. La degradacin no solo est causada por el vertido de contaminantes y el aumento de partculas en suspensin asociada a la erosin y removilizacin de materiales durante los trabajos de ejecucin. En general, la reduccin de caudal en cursos superficiales los hace ms vulnerables a la degradacin de la calidad de sus aguas, al darse un aumento en la concentracin de especies disueltas, un aumento de turbidez, etc. Y hay que tener en cuenta otros procesos como son la acumulacin y descomposicin de materia orgnica. En definitiva, la modificacin de la dinmica natural de las aguas, tanto superficiales como subterrneas puede llevar consigo una degradacin en la calidad de las mismas, sin que para ello sea necesario que se produzcan vertidos. Por ejemplo, en los cursos de agua regulados por embalses, los caudales suelen sufrir una acusada disminucin, lo que repercute en la recarga de los acuferos aguas abajo de la presa. En el ya mencionado caso del delta del Ebro, la drstica disminucin de caudal del ro produce un efecto adicional al del retroceso del delta, y es la penetracin de la cua marina, y por lo tanto una salinizacin progresiva del acufero del delta (World Commisions on Dams, 1999).2.2.4. Aguas subterrneas.Las repercusiones de la obra civil en las aguas subterrneas se encuentran, en la mayora de los casos, asociadas a aquellas en las aguas superficiales. Como en estas, se distinguen dos tipos fundamentales de repercusiones: Aquellas que afectan al rgimen de flujos, en este caso hidrogeolgico Aquellas que implican la degradacin en la calidad de las aguas.

2.2.4.1. Alteraciones en el rgimen hidrogeolgicoAqu se incluyen variaciones en el nivel fretico, aumento/descenso puntual de la infiltracin (variaciones en el rgimen de recarga), y modificaciones en el flujo subterrneo (velocidad, direccin, potencial hidrulico). En realidad, como se ver a continuacin, los mecanismos que generan estos efectos se hallan ntimamente relacionados.Las variaciones en el nivel fretico aparecen asociadas al efecto pantalla de la obra (cuando las cimentaciones o rellenos impermeables alcanzan una cota ms baja que el nivel fretico), de tal manera que aguas abajo (segn la direccin de flujo) de la obra se produce un descenso del nivel. Un efecto similar tiene la excavacin permanente, si la cota inferior de esta se encuentra por debajo del nivel fretico (fig.7). Se produce, entonces, un drenaje inducido por la propia excavacin. Este mecanismo es de gran complejidad en el caso de excavaciones subterrneas (e.g. tneles, fig.7), primero, porque la excavacin puede afectar a acuferos confinados, segundo, porque la obra puede modificar localmente el rgimen de flujo ya que esta no solo actuar como un drenaje artificial, sino que adems la porosidad inducida en el macizo rocoso por efecto de las voladuras podr modificar las direcciones de flujo.Variaciones del nivel fretico como consecuencia excavaciones y terrenos de cultivo

La variacin del nivel fretico se relaciona en muchas ocasiones con variaciones en la infiltracin, las cuales pueden estar causadas por alteraciones en la red de corrientes superficiales, o por alteraciones en el propio terreno (estratigrafa, estructura). La retencin de aguas superficiales causada por el efecto barrera de una obra determinar la formacin (dependiendo de la naturaleza del terreno) de zonas potenciales de mayor infiltracin relativa con respecto a su estado original. La infiltracin inducida por acumulacin de agua es especialmente acusada en el caso de embalses, donde se produce una infiltracin preferente en los laterales y fondo del vaso. Se genera as un flujo subterrneo (que llega a pasar por debajo de la presa, si los materiales son permeables) hacia zonas con menor potencial hidrosttico (seepage). Adems hay que aadir un mecanismo asociado, relacionado con el propio llenado del embalse, por el cual el agua de este llegar a situarse en contacto permanente o semipermanente con niveles permeables que originalmente se hallaban colgados (por encima del cauce fluvial) en las laderas (i.e. el acufero, que antes se hallaba en situacin de descarga con respecto a la corriente superficial, se halla despus de la obra en situacin de recarga de forma casi permanente, fig. 8). Si los niveles permeables involucrados forman parte de un sistema krstico, este puede llegar a actuar como un desage natural limitando la capacidad del embalse, y modificando sensiblemente el rgimen hidrogeolgico inicial.

Recarga de un acufero por ascenso del nivel de agua en un embalse

Como ya ha sido comentado anteriormente, la rotura mediante voladura aumenta sensiblemente la permeabilidad inducida en macizos de roca coherente o compacta, con el efecto adicional de redirigir el flujo segn los planos o zonas de rotura. Los trabajos de excavacin pueden aumentar la infiltracin, si despus de ellos quedan expuestos niveles permeables o zonas de fractura que antes estaban sellados por materiales impermeables (este sera el caso contrario al de excavacin drenante expuesto en el apartado anterior).En contraposicin, factores tales como una mayor compactacin del suelo o la destruccin de la cubierta vegetal del mismo, derivados de la ejecucin de los trabajos afectarn negativamente a la capacidad de infiltracin del terreno, vindose facilitada la escorrenta superficial.2.2.4.2. Degradacin en la calidad de las aguasEst definida por la variacin de propiedades organolpticas (color y sabor), caractersticas fsico qumicas (temperatura, contenido en sales disueltas, turbidez, presencia de sustancias biotxicas como nitratos, hidrocarburos, pesticidas y metales pesados) y microbiolgicas del agua. La degradacin no solo est causada por el vertido de contaminantes y el aumento de partculas en suspensin asociada a la erosin y removilizacin de materiales durante los trabajos de ejecucin. En general, la reduccin de caudal en cursos superficiales los hace ms vulnerables a la degradacin de la calidad de sus aguas, al darse un aumento en la concentracin de especies disueltas, un aumento de turbidez, etc. Y hay que tener en cuenta otros procesos como son la acumulacin y descomposicin de materia orgnica. En definitiva, la modificacin de la dinmica natural de las aguas, tanto superficiales como subterrneas puede llevar consigo una degradacin en la calidad de las mismas, sin que para ello sea necesario que se produzcan vertidos. Por ejemplo, en los cursos de agua regulados por embalses, los caudales suelen sufrir una acusada disminucin, lo que repercute en la recarga de los acuferos aguas abajo de la presa. En el ya mencionado caso del delta del Ebro, la drstica disminucin de caudal del ro produce un efecto adicional al del retroceso del delta, y es la penetracin de la cua marina, y por lo tanto una salinizacin progresiva del acufero del delta (World Commisions on Dams, 1999).

2.2.5. El sistema de drenaje de una carreteraEl sistema de drenaje tiene esencialmente dos finalidades: Preservar la estabilidad de la superficie y del cuerpo de la plataforma de la carretera eliminando el exceso de agua superficial y la sub superficial con las adecuadas obras de drenaje.

Restituir las caractersticas de los sistemas de drenaje y/o de conduccin de aguas (natural del terreno o artificial construida previamente) que seran daadas o modificadas por la construccin de la carretera y que sin un debido cuidado en el proyecto, resultaran causando daos, algunos posiblemente irreparables en el medio ambiente.Desde estos puntos de vista y de una manera prctica, debe considerarse: En la etapa del planeamiento

Debe aplicarse los siguientes criterios para la localizacin del eje de la carretera:

1. Evitar en lo posible localizar la carretera en territorios hmedos o pantanosos; zonas de huaicos mayores; zonas con torrentes de aguas intermitentes; zonas con corrientes de aguas subterrneas y las zonas inestables y/o con taludes pronunciadas.

2. Evitar en lo posible la cercana a reservorios y cursos de aguas existentes, (naturales o artificiales) especialmente si son posible causa de erosiones de la plataforma de la carretera.

3. En la etapa de diseo del sistema de drenaje:

a. Mantener al mximo la vegetacin natural existente en los taludes.b. No afectar o reconstruir (perfeccionndolo) el drenaje natural del territorio (cursos de agua).c. Canalizar las aguas superficiales provenientes de lluvias sobre la plataforma de la carretera hacia cursos de agua existentes fuera de este, evitando que tenga velocidad erosiva.d. Bajar la napa fretica de aguas subterrneas a niveles que no afecten la carretera.e. Proteger la carretera contra la erosin de las aguas.

2.2.6. Investigacin del agua fretica

La presencia de un nivel fretico elevado exigir una investigacin cuidadosa de sus causas y naturaleza. Debern practicarse los pozos y/o exploraciones que se consideren precisos para fijar la posicin del nivel fretico y, si es posible, la naturaleza, origen y movimientos del agua subterrnea.El reconocimiento se debe efectuar preferentemente al final del perodo de lluvias del ao en la zona en la que, en condiciones normales, alcanzar su mxima altura. Los casos que pueden presentarse en la prctica y su tratamiento adecuado son innumerables. Algunos de ellos se sealan en la figura.

Agua fretica

2.2.7. Proteccin del suelo de la explanacin contra el agua libre en terreno de elevado nivel fretico, llano y sin desage.Cuando haya que construir una carretera en terreno llano y con elevado nivel fretico, se estudiar el abatimiento de la napa fretica, pudindose utilizar alternativamente mtodos como zanjas laterales, drenes enterrados, etc. Si no existiera posibilidad de evacuar el sistema de drenaje, se elevar el nivel de la rasante.Para la eleccin del material del terrapln, se tendr en cuenta que su humedad de equilibrio debe disminuir rpidamente con la distancia al nivel fretico y que el terrapln se construir sobre un terreno saturado de agua, sin capacidad para resistir esfuerzos de compactacin elevados.La necesidad de proteger el terrapln mediante la colocacin de membranas bituminosas u hojas de plstico, tratando su superficie con sustancias hidrfobas, o utilizando geotextiles, geomembranas o adoptando disposiciones anlogas a la indicada en las figuras 4.2.8.1a y 4.2.8.1b, depender de la naturaleza y estado del terreno y del material disponible para la construccin del terrapln.Proteccin del terrapln

Proteccin del terrapln

2.2.8. Proteccin del suelo de explanacin situado bajo la calzada contra los movimientos capilares del agua.Las diferencias de humedad en el suelo bajo la calzada y bajo las bermas facilitan los movimientos capilares y, al aumentar el contenido de humedad del suelo de la subrasante bajo la calzada, disminuyen su capacidad resistente.Para evitar esta disminucin, las fisuraciones del suelo y los asientos diferenciales que con dicho aumento de humedad pueden producirse, deben utilizarse alguna de las siguientes tcnicas:1. Colocacin de capas drenantes sobre la subrasante para romper el ascenso capilar.

2. Impermeabilizar las calzadas y las bermas.

3. Establecer una membrana impermeable que impida el movimiento del agua capilar, situndola en un plano ms o menos vertical bajo las bordes de la calzada.

4. Construir zanjas anticapilares bajo los bordes de la calzada.

5. Tanto la membrana impermeable coma las zanjas anticapilares debern ejecutarse hasta una profundidad de 1,20 m. baja la superficie de las bermas. Pueden utilizar- se cmo zanjas anticapilares las que se proyecten para el drenaje del pavimento, cuidando de que el material filtro rompa la continuidad en fase lquida entre el agua situada a un lado y otro de la misma.

Bibliografa1. CISRG, 1999. Dam safety: Seismic considerations. Canadian Induced Seismicity Research Group. URL: http://www.caadvision.com/retom/damsafe.htm2. Hoek, D. 2000. Practical Rock Engineering. Rockscience. Disponible en formato digital PDF en URL: http://www.rockscience.com/roc/Hoek/Hoeknotes2000.htm (accedida en Abril-01).3. Petley, D. 1999. Lecture notes. The Vajont Landslide. Universidad de Portsmouth. URL: http://www.sci.port.ac.uk/geology/staff/petley/imgs/enggeolprac/vaiont1.html (accedida en Mayo-01).4. Siegel,J. 1997. Ground Water Quantity. In: Marcus, J.J., Mining Environmental Handbook, Effects of Mining on the Environment and American Controls on Mining, Imperial College Press, London, pp. 164 -168.5. Tsunokawa, K. y Hoban, C. 1997. Roads and the Environment. A Handbook.6. World Bank Technical Paper n 376. 227 pgs. Disponible en formato digitalPDF en URL: http://www.worldbank.org/html/fpd/transport/publicat/reh/toc.htm (accedida en Mayo-01).7. World Commission on Dams. 1999. Report on hydrological and geochemical proceses in large scales river basins. World Commission on Dams, Conference on hydrological and geochemical proceses in large scales river basins, Manaus, Brazil.8. World Commission on Dams. 2000. Dams and Development. A new framework for decision making. World Commission on Dams.9. Earthscan Publications, London. 404 pgs. Disponible en formato digital PDF en URL: http://www.damsreport.org (accedida en Abril-01)