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SIMPOSIO AMITOS
Las Obras Subterráneas en el
Proyecto Hidroeléctrico La Yesca
SESIÓN:
Estudios y Diseño de las Obras Subterráneas y Tratamientos de la Roca
Tema: Estudios Geológicos y geología del sitio, implicaciones en el
arreglo de obras y efectos durante la construcción.
Panelista : Ing. José Luís Garrido Uribe
29 de julio 2010
1
Las Obras Subterráneas en el Proyecto Hidroeléctrico La Yesca
Tema: Estudios Geológicos y geología del sitio. Implicaciones en el
arreglo de obras y efectos durante la construcción.
CONTENIDO I. Localización
II. Marco Geológico
III. Tipos de obras subterráneas y Factores geológicos y geotécnicos
importantes para el estudio de las obras subterráneas.
IV. Aspectos geológicos considerados en diversos esquemas de obras.
V. Condiciones geológicas durante la construcción en margen
izquierda
VI. Condiciones geológicas durante la construcción en margen derecha.
VII. Conclusiones
2
I.- Localización del P.H. La Yesca
La Yesca se localiza en los límites de Nayarit y Jalisco, a 117,0 Km al NWW de
la Ciudad de Guadalajara y a 22,0 Km al NNW de la población de
Hostotipaquillo, Jal.
TEPIC
PUERTO
ESTADO
DE
JALISCO
ESTADODE
NAYARIT
VALLARTA
O C É A N O
P A C Í F I C O
TEPIC
PUERTO
TEPIC
PUERTO
ESTADO
DE
JALISCO
ESTADODE
NAYARIT
ESTADO
DE
JALISCO
ESTADODE
NAYARIT
VALLARTAVALLARTA
O C É A N O
P A C Í F I C O
EL CAJÓN
P.H. LA YESCA
C.H. AGUAMILPA
3
II.- Marco Geológico
1. La SMO (Oligoceno) es el
resultado de sucesivas emisiones
volcánicas y esfuerzos
compresionales SW-NE.
Relacionados a la subducción de la
placa de Rivera.
2. El Eje Neovolcánico, se relaciona al
sistema de fallas E-W
1. El proyecto se ubica entre el Bloque
Jalisco (BJ) al sur y la provincia
volcánica de la Sierra Madre Occidental
(SMO) al norte, en la frontera entre la
Faja Volcánica Transmexicana (FVT) y
el límite sur de la SMO. La actividad
volcánica ha sido intensa desde el
Plioceno hasta el Reciente y la cercanía
del Volcán Ceboruco.
4
Qal
presenta alternancia de tobas líticas y vitreas
Secuencia riolítica, con alternancia de ignimbritas, tobas
COLUMNA ESTRATIGRÁFICA DEL EMBALSE
Qdd.- Diques diabàsicos
Tgr.- Pórfido riolìtico de grano medio con coloraciones
gris a gris oscuro en su parte inferior y media, mientras
masiva y en ocasiones seudoestratificada, roca de color
en una matriz limo-arenosa
Terrazas constituidas por gravas y bloques bien redondeados
Qd
d
M I O
C E
N O
PE
RÍO
DO
ER
A
Basalto vesicular amigdaloide y compacto
Aluvión y depósitos de talud
Secuencia ignimbrita dacítica - riodacitica con estructura
PL
IOC
EN
O
CU
AT
ER
NA
RIO
TA
RD
ÍOT
EM
.T
AR
DÍO
PE
C
E N
O
Z
O
I
C
O
T
E R
C
I A
R
I O
TE
MP
RA
NO
Secuencia vulcanosedimentaria seudoestratificada
Andesita compacta masiva y seudoestratificada
NOMENCLATURA LITOLOGÍA
Td
a
rosado a crema claro
Ba
tolito
Tgr
Td
a
Tmvs
Tomata
Tmid
Tmp-Igr
Tmp-tl
Qb
Qdt
Qta
Tp-cg Conglomerados rojosToba lacustre
que en la parte superior es de color rosado
Tda.- Diques y apófisis andesiticos
y mal clasificados con fragmentos ignimbríticos empacados
con horizontes intercalados de tobas arenosas
Tgr
y flujos riolíticos
Gra
nito
- G
ranodio
rita
Qd
dII.1Geología del Sitio.
Geología
El sitio que aloja a las obras civiles del P.H. La
Yesca, está conformado por rocas volcánicas
cenozoicas que incluyen andesitas y una
secuencia basculada hacia el SW de tobas líticas
riolìticas, ignimbritas riodacíticas y dacíticas
porfídicas, intrusionada por pórfidos riolíticos,
andesitas porfídicas y diques diabásicos y
cubierta parcialmente por tobas, ignimbritas
riolíticas brechoides, terrazas aluviales, depósitos
lacustres y pumicíticos, depósitos de talud y
aluviones recientes.
5
TIPO DE OBRA Diámetro
(m)
Longitud/
Profundidad
Forma de la
excavación
Cobertura de
roca (m)
Túneles de desvío 14 800
Tipo portal
250
Cavernas:
Casa de Máquinas
ancho altura 110
200 20 50
Galería de Oscilación 15 50 60
Lumbreras 9 170 Rectangular/Circular
Galerías 5 kms
Tipo portal
variable
Túneles aspiración 19 10
35 Rectangular
215
P.H. LA YESCA
OBRAS SUBTERRÁNEAS
III.- Tipos de obras subterráneas y Factores geológicos y geotécnicos
importantes para el estudio de las obras subterráneas.
6
Grupo de Parámetros Parámetros
individuales
Inherentes al macizo
rocoso
Parámetros de roca
intacta
Resistencia de la roca
Módulos de la roca
Parámetros de las
fracturas
Número de familias
Frecuencia de fracturas
Condición
Tamaño/Longitud,
persistencia
Espesor
Orientación
Zonas débiles o Fallas
Anchura o espesor
Orientación
Material de relleno
Externos Esfuerzos in situ
Agua subterránea
Parámetros de la
Construcción
Tamaño de la excavación
Forma
Método constructivo
Daño por uso de
explosivo
Parámetros importantes
para la caracterización y
clasificación geológica de la
masa rocosa en
aplicaciones ingenieriles. (M.
Cai, P. Kaiser, 2004).
III.1 Factores geológicos y geotécnicos importantes en la fase de
Estudios de las obras subterráneas.
7
IV.- Aspectos Geológicos considerados en diversos esquemas de obras. Consideraciones geológicas para el arreglo de Obras subterráneas en Margen Izquierda
La falla Vertedor 1, afecta el talud frontal en los
portales de entrada y a lo largo de 100 m de
desarrollo de los túneles 2 y 3.Además se
generaban grandes cortes frontales.
La casa de máquinas exterior se vería
afectada por el sistema de Falla Lavadero.
8
Arreglo de obras en 2005, con obras en
margen izquierda.
Planta geológica del sitio del P.H. La Yesca, 2007
9
Túnel
Cadenamiento (m)
Litología/estructura
Observaciones
1
Zona 1
0+000,0 – 0+128,0
Tobas líticas (Tmtl) e intrusivo
granítico (Tgr).
Tobas líticas silicificadas, fuertemente fracturadas con
relleno arcilloso y Dique granítico de buena calidad
entre 0+027,0 y 0+059,0 m.
Zona 2
0+128,0 – 0+205,0 m
Zona de dique pórfido andesítico
afectado por fallamiento con
intercalación de bloques de tobas
líticas (Tmtl) y riodacita fluidal
(Tmird)
En esta zona se estima una disminución de la calidad
de la roca y condiciones de inestabilidad en la bóveda y
paredes.
Zona 3
0+205,0 m - 693,348
Tobas líticas (Tmtl), Riodacita fluidal
(Tmird) afectadas por diques
diabásicos (Qdd) y fallas.
Zona de Roca de regular a buena calidad, con
intervalos de muy mala a mala calidad en zonas de
diques y fallas. Roca fracturada a muy fracturada con
arcilla como material de relleno.
2
Zona 1
0+000,0 – 0+088,0
Tobas líticas (Tmtl), intrusivo
granítico (Tgr) y riodacita fluidal
(Tmird). Tramo afectado por la
falla Colapso 1 y presencia de fallas
del sistema Vertedor.
Zona de rocas silicificadas muy abrasivas de mala a
regular calidad, en el tramo de . 0+028,0 a 0+049,0 m,
dique granítico de buena calidad.
Zona 2
0+088,0 – 0+322,0
Zona de dique pórfido andesítico
afectado por fallamiento con
intercalación de bloques de Tobas
líticas (Tmtl) y riodacita fluidal (Tmird)
Zona diques pórfido andesíticos alterados con puentes
de roca de toba lítica; tramo de mala calidad de roca,
con problemas de inestabilidad en bóveda y paredes.
Zona 3
0+322,0 - 750,576
Riodacita fluidal (Tmird) y en menor
proporción en Toba lítica (Tmtl) y
dacita porfídica (Tmid). Rocas
afectadas por la falla Colapso y la falla
Olga, así como diques diabásicos..
Zona de buena a regular calidad de roca, excepto en
zonas de falla y diques geológicos.
Roca dura, fracturada, de regular a buena calidad, con
RQD de 53 a 77% (Tmird; barreno BYSKI-05).
Tabla 5.1.8. Zonificación geológica de los túneles de desvío
10
Geología del Túnel de desvío 1
En ambos túneles el tramo identificado como zona 2
representa la condición más desfavorable para la
excavación, por corresponder a un bloque estructural
formado por las fallas Colapso y Colapso 1
En la excavación de los portales
de salida de los túneles de
desvío, la Falla Lavadero puede
generar inestabilidad por arriba
del portal del túnel 1, ya que la
masa de roca perderá apoyo al
excavar hacia la elevación 407
11
Obras Tipo de Roca en
las Excavaciones
Principales
Estructuras
Geológicas
Condiciones Geológicas en las Excavaciones
Tuberías de
Presión
Dacitas porfídicas
(Tmid) Desde la
bocatoma y hasta la
elevación. 472,0 del
tramo vertical
Crucero-Pitayo en
tramo horizontal y codo
superior
Roca de calidad regular a buena, con RQD de 60 a 75% en
barreno16 y velocidades compresionales de 3,0 a 3,4 km/s
Contacto Tmid y
Tmird
En tramo vertical
a la elev. 430 a 410,
Contacto Tmid y Tmird
de mala calidad
Contacto litológico Tmid – Tmird entre las elevaciones 430 a
410, por lo que se pronostica la existencia de una zona de
roca muy fracturada en el contacto, con bajos valores de RQD
obtenidos en los barrenos 4 y 16.
Riodacita fluidal
Tmird
En tramo horizontal
y codo inferior de las
tuberías.
Las fallas La
Esperanza, El Tope, El
Yonque y Gotero
Roca ligeramente silicificada y seudoestratificada de regular a
buena calidad, con RQD de 70a 80% en barreno16.
Casa de
máquinas
Dacitas porfídicas
(Tmid);
Riodacita fluidal
(Tmird).
La Falla Pilar
y Contacto Tmid y
Tmird de mala calidad
Rocas de regular a buena calidad,. El contacto de mala
calidad se presenta desde la bóveda de la pared Este, con
una inclinación de 25º hacia el piso de la pared del tímpano
oeste, por lo que la excavación de la caverna ocurrirá en Tmid
arriba del contacto y en Tmird en la parte inferior del mismo.
Se definieron bloques en la bóveda y paredes de la
excavación, ver formación de bloques en figuras 5.3.7, 5.3.8 y
5.3.9
Galería de
Oscilación y
Desfogue
Dacitas porfídicas
(Tmid)
Crucero-Pitayo en
tramo de la parte
media del desfogue
Rocas de regular a buena calidad. La falla Crucero-Pitayo se
espera en la parte media del túnel de desfogue
Tabla 5.3.6. Condiciones geológicas pronosticadas para las excavaciones de la obra de generación del P. H. La
Yesca, Jalisco-Nayarit. .
12
Sección longitudinal por el eje de la Unidad 2
Interpretación de la traza de la falla Crucero-Pitayo en las obras de generación
subterráneas y estudios geofísicos que determinaron una interfase resistiva
asociada a un cambio en la calidad de la roca.
13
Sección por el eje de casa de máquinas
Los taludes de la subestación serán perfilados en dacitas
porfídicas fracturadas de calidad mala a regular, con
rellenos variables de arcilla y óxidos, lo que causará
problemas de inestabilidad, situación que puede
agravarse por la presencia del sistema Crucero-Pitayo
La Casa de
máquinas se verá
afectada en la clave
del tímpano oriente
por la falla Crucero-
Pitayo, mientras que
el pilar entre
cavernas y los
túneles de aspiración
estarán bajo la
influencia de los
sistemas Pilar y
Escondida.
14
I
P3
P3
P7
P6
’
FALLA FALLA P2
P4
P5
P8 P9
FA
LL
A
CO
LA
PS
O
FALLA COLAPSO 1
FALLA
FALLA VERTEDOR 1
EJE PLINTO
DIQUE
GRANÍTICO
P1
I
P3
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P7
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’
FALLA FALLA P2
P4
P5
P8 P9
FA
LL
A
CO
LA
PS
O
FALLA COLAPSO 1
FALLA
FALLA VERTEDOR 1
EJE PLINTO
DIQUE
GRANÍTICO
P1Los límites de bloque ; Al sur la
Falla Colapso 1, al Norte la Falla
Colapso, al sur poniente la Falla
Colapso 2 y el dique granítico al
frente de los túneles de desvío.
Vista al sur, se aprecian los portales de
entrada, los desplazamientos del bloque
se indican con flechas rojas y el
movimiento principal es al NE, hacia los
taludes frontales de los túneles.
V.- Condiciones geológicas durante la construcción en Margen Izquierda Modelo Geológico del bloque inestable de margen izquierda
15
Modelo 3D y corte transversal del bloque inestable
en el que se muestra la intersección entre las Fallas
Colapso y Colapso 1, el desplazamiento principal es
en plano de la Falla Colapso. Hacia su parte
superior se tiene una componente importante de
relajamiento. La parte intermedia y hacia la parte
inferior es una zona de transición de una masa
rocosa fracturada.
Modelo Geológico del bloque inestable de
margen izquierda
16
Al excavar las lumbrera de
buses 1 y 2 y la lumbrera de
cables, al cruce con la Falla
Pitayo ocurrió sobre
excavación y la formación
oquedades o cavernas que
debieron rellenarse con
concreto.
Sección por el Eje de las lumbreras de Buses
17
Sección geológica por el eje de la tubería de presión 2
La Falla TAP-1 (contacto Tmtl-
Tmird) se identificó en el canal
de llamada de la O de Toma y
presentó problemas en el codo
inicial de la tubería de presión
2. Esta Falla se asocia con la
Falla Carrizalillo identificada en
la etapa de estudios de 2007.
al estudiar las condiciones del
cauce del río.
18
En la excavación de la
unidad 2 de la tubería de
presión de la Obra de
toma, se tuvo la
incidencia de la falla
Pitayo y la Falla TAP-1,
Por lo que se requirió
mejorar la estabilización
considerada.
VI.- Condiciones geológicas durante la construcción de la obras de
Generación subterráneas en la Margen Derecha.
Excavación de la Obra de Toma UTP-2
19
S2S4
S3S1
1101
S4
S1
S3
S2
1101
S1
S4
S3
S2 1101
S4
S3
S1 S20001
Sistema S4
Sistema S1
Sistema S2
Sistema S3
TÍM
PA
NO
PO
NIE
NT
E
TÍM
PA
NO
OR
IEN
TE
PARED DE AGUAS ABAJO
Durante los estudios, se determinaron, los bloques
potencialmente inestables que se formarían, tanto en la
bóveda como en las paredes de aguas arriba y aguas
abajo (Figura derecha), durante las excavaciones de la
caverna de casa de máquinas.
EJE DE CASA DE MÁQUINAS (ALT. ACTUAL)
EJE
DE
L S
OC
AV
ÓN
04'
S4
S3
S2
S1
W E
S
N
Estudio de caracterización de bloques inestables
en casa de máquinas y galería de oscilación
20
1. Las condiciones geológicas del P.H. La Yesca tuvieron un impacto muy importante
durante la construcción, siempre asociadas a estructuras geológicas conocidas en
los estudios pero difícil de pronosticar su comportamiento durante las
excavaciones.
2. La falla vertedor 1 se describió como una zona de roca brechada y triturada, de
orientación general N 25° E / 65° SE, espesor de 20,0 m y una zona de
cizallamiento asociada de hasta 30,0 m. Se excavó en los taludes máximos del
canal vertedor entre las elevaciones 595 y 650, marca una frontera de cambio de
calidad de roca en la ladera izquierda.
3. La Falla Colapso es semiparalela a la Falla Vertedor 1, sin embargo tiene un
buzamiento de 30° hacia la ladera, esta presente entre las elevaciones 390 y la
550, tiene una capa de arcilla de 10 a 30 cm de espesor, pero comprende una
banda de roca fracturada de 10 m. La formación del bloque inestable en la margen
izquierda requirió la aplicación de medidas extremas para su estabilización así
como el giro del eje de la presa y desplazar el eje de la zona de estructuras del
vertedor para evitar que el plinto quedará dentro del bloque inestable que originó
esta falla.
Conclusiones
21
4. La Falla Lavadero tiene una orientación casi NS con orientación de 45° al
Sur, afectó los portales de salida de los túneles de desvío, es un sistema
frecuente y continuo de superficies planas y poco ondulado. Fue necesario
remover el material de roca fracturado desde superficie y hasta el plano de
falla con objeto de estabilizar los portales. Debido a la presencia de estas
discontinuidades y para para evitar condiciones de inestabilidad en los cortes
izquierdos del canal Vertedor, se giró el eje longitudinal y se escalonó el canal
en tres diferentes elevaciones.
5. La Falla Crucero Pitayo tiene una orientación de N30E y buzamiento de 45 a
60° al SE ( de margen derecha hacia el río) es una estructura geológica
continua con relleno de bloques de roca empacados en arcilla espesor de 2 m
pero su zona de influencia comprende hasta los 20 m. Afectó la excavación de
los tramos iníciales de las tuberías de presión, ocasionó sobre excavación en
las lumbreras de buses (2) y lumbrera de cables y durante los estudios
condicionó la posición final de la casa de máquinas.
6. La Falla Carrizalillo en los estudios fue inferida asociada con el arroyo del
mismo nombre ubicado en MD junto al sitio de presa, marcó un cambio de
calidad de roca, hacia aguas arriba con alteración hidrotermal, bien confinada
pero de poca consistencia y recuperación arenosa en las perforaciones. En
la excavación del canal de llamada de la Obra de Toma y la Bocatoma de la
U-2 se detectó una Falla similar denominada TAP-1 22