Geotecnia

ESTUDIO GEOTECNICO

OBJETIVOS Y ALCANCES

El estudio tiene el objetivo de evaluar y conocer las características físico mecánicas de los suelos sobre los que se emplazaran las cimentaciones de las principales estructuras hidráulicas planteadas en el proyecto, en base a un estudio geológico detallado del terreno de fundación, complementado con un programa de pozos de investigación, la descripción de los perfiles estratigráficos, los muestreos representativos y sistemáticos, la ejecución de ensayos “in situ”, ejecución de ensayos generales de caracterización y ensayos especiales de mecánica de suelos y finalmente la interpretación de los resultados, dando las recomendaciones del caso, en base a los trabajos de campo y a la determinación de las propiedades principales de los suelos como capacidad de carga admisible, profundidad de cimentación.

ASPECTOS GENERALES

Hablando en general de la Mecánica de Suelos existe un conjunto de actividades que se deben realizar, algunos obligatorios y otros variables en función del sitio, de la estructura y la etapa del estudio, con las variaciones y ajustes que la situación específica así lo exija, presentando cada lugar sus problemas y condiciones particulares por lo tanto no hay receta sino criterios que se aplican a cada situación particular.

La ejecución del presente estudio ha demandado dos etapas de trabajo: Gabinete y Campo. En los trabajos de campo se ha realizado todo lo concerniente a los mapeos geológicos y pozos de investigación. Los trabajos de Gabinete, a su vez, se han desdoblado en: acopio de información, trabajos de fotointerpretación, pruebas de Laboratorio, procesamiento de la información obtenida en campo, procesamiento de los ensayos ejecutados en el Laboratorio, dibujo geológico e interpretación de los resultados.

INVESTIGACIONES DE CAMPO Y ENSAYOS DE LABORATORIO

Para el represamiento de la laguna QUESCAY se han ejecutado pozos de investigación a lo largo del eje de represa; la excavación de los pozos o calicatas se realizo manualmente con el empleo de pala, pico y barreta en un total de 03 calicatas, después de ser extraídas fueron debidamente etiquetadas y embolsadas, asimismo se extrajeron 04 muestras de roca debidamente etiquetadas, para verificar la calidad de roca para la presa.

La identificación y descripción de los diferentes estratos fue realizada empleando el Sistema de Clasificación SUCS, describiendo el color, plasticidad, estado natural de compacidad, forma de las partículas, tamaño máximo de piedras y nivel freático.

Las muestras inalteradas y alteradas fueron remitidas al Laboratorio de

Mecánica de Suelos de la FIC de la UNSAAC.

Los Ensayos Estándar realizados fueron:

− Contenido de Humedad (ASTM D-2216).

− Análisis Granulométrico (ASTM D-422).

− Limites de Atterberg (ASTM D-4318).

− Clasificación de Suelos SUCS (ASTM D-2487).

− Densidad Relativa (ASTM D-1556)

PARAMETROS BÁSICOS GEOTÉCNICOS

La tipificación geotécnica general de los suelos mediante su clasificación, sugiere conocer características básicas de estos como, la granulometría de las partículas y sus estados de consistencia o límites de plasticidad.

GRANULOMETRÍA

La finalidad de un ensayo de análisis granulumétrico por tamizado mecánico, según norma AASHTO-87-70 ( Preparación De la muestra;

AASHTO-T88-70 (Procedimiento de prueba) y ASTM D421-58 Y D422-63, y en este caso, es determinar el tamaño de las partículas constituyentes del suelo y relacionar cada tamaño en peso con el total de la muestra. La granulometría puede revelar algunas propiedades del suelo; es así que los suelos gruesos bien graduados tienen un comportamiento más favorable que los suelos finos de estructura floculante que sus propiedades mecánicas e hidráulicas dependen de su origen y estructuración.

LIMITES DE CONSISTENCIA

Por consistencia se entiende el grado de cohesión de las partículas de un suelo y aquellas fuerzas exteriores que tienden a formar o destruir su estructura, los límites de consistencia de un suelo están representados por contenidos de humedad. Siendo los principales:

LIMITE LÍQUIDO (LL)

Según el “American Society of Civil Engineers” (ASCE), se define como “ el contenido de humedad que corresponde al límite arbitrario entre los estados de consistencia líquida y plástica de un suelo”.

El límite líquido de un suelo dá una idea de su resistencia al corte cuando tiene un determinado contenido de humedad. En suelos cuyo contenido de humedad sea aproximadamente igual o mayor a su LL se tendrá una resistencia al corte prácticamente nulo. Los materiales granulares tienen LL bajos (25-35%) y las arcillas tienen LL altos (mayores del 40%).

La metodología de ensayo en el laboratorio está normada según las normas de la ASTMD-1423 y AASHTO T89.

LIMITE PLASTICO (LP)

El límite plástico es el contenido de humedad que tiene un suelo empieza a resquebrajarse al amasarlo en rollitos de 1/8” de diámetro (3mm) aproximadamente.

También es el contenido de humedad que tiene un suelo al momento de pasar del estado plástico al semi-sólido.

La metodología del ensayo de laboratorio está normada según las normas de la ASTM D-1424 y AASHTO T190.

ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD

Esta prueba (norma ASTM D-2216-71) se realiza para determinar el contenido de agua natural del suelo que está representado por la relación del peso de agua contenida en la muestra y el peso de la muestra seca expresada como un porcentaje.

En obras hidráulicas es muy importante conocer el contenido de humedad del suelo, en vista de que su comportamiento vería de acuerdo a la cantidad de agua que contiene.

Materiales de la cimentación

Conforme se manifiesta en los estudios geológicos, el área de la cimentación de la presa está constituida en su mayos parte de los tipos de suelos tiene características especiales, en los cortes realizados tiene la apariencia de una arcilla de alta plasticidad, pues forma superficies lisas y con brillo, sin embargo al ser amasadas con los dedos tiene una textura suave y frágil por lo que aparenta ser un limo, mientras que en los ensayos de laboratorio los limites de consistencia lo ubican como una arcilla en la carta de casa grande pero muy próximo a la línea A que separa los limos de las arcillas.

En general los suelos encontrados en la cimentación son los siguientes:

Formando el basamento a la profundidad de 15 a 20 m. se emplazan rocas pizarrosas bastante trituradas y alteradas.

Dichas rocas han sido cubiertas por secuencias estratigráficas de gravas cuarciticas englobadas en un matriz arcillosa, que constituye un material residual de color anaranjado. Este tipo de materiales también se encuentran en la parte baja de las laderas que rodean la laguna.

Sobreyaciendo a los anteriores, se encuentran las arcillas de baja plasticidad y limos de color amarillo blanquesino y son producto de la degradación química de las rocas pizarrosas.

Luego se encuentran suprayaciendo a las anteriores, arcillas plásticas de color gris oscuro a claro, con manchas de color amarillentas, estas últimas son materiales de muy baja permeabilidad y alta compresibilidad.

En el perfil estratigráfico geotécnico de la cimentación se observa un lente de regulares dimensiones constituidos por arenas limosas permeables emplazadas inmediatamente debajo de la presa.

De una inspección cuidadosa un superficie, la zona de excavación existente en la cimentación de la presa se observan cinco sectores geotécnicamente diferentes que son:

a) La mayor parte del área del estribo izquierdo, está constituido por gravas arcillosas (GC) de color amarillo anaranjado con un espesor de 9 m.

b) Hacia la parte central de la cimentación excavada, se presentan afloramientos de grava media entre 1 y 2”, conformado por partículas angulosas con escaso contenido de arcilla, material muy denso y compacto de color gris oscuro, impermeable, con una potencia de 4 m,

c) Tramo gravoso flaqueado por materiales arcillosos color gris claro en húmedo y blanquecino en seco, muy fino e impermeable, de baja resistencia y presenta un coeficiente de compresibilidad extraordinariamente alto.

d) Hacia el estribo derecho y en su mayor parte, se emplaza una arcilla amarilla blanquecina, con franjas blancas y con escaso contenido de gravas cuarciticas angulosas, este estrato se presenta muy impermeable de moderada resistencia y poco compresible, en los sectores secos este material se presenta figurado producto de la desecación de las arcillas constituyentes.

e) Un pequeño afloramiento de esquisto pizarroso, se emplaza hacia el centro del estrato anterior, a su vez rodeada por un pequeño cumulo de una arcilla oscura.

Como puede observarse, los suelos constituyentes de la cimentación de la presa son de compresión variable, siendo el estribo izquierdo más comprensible.

MATERIALES DE CANTERA PARA EL CUERPO DE PRESA

La elección de la cantera para el

...