estudio geotecnia-geologia

ESTUDIOS DEFINITIVOS DE INGENIERIA PARA EL “MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA POMABAMBA – CARHUA – CHINCHO –

PACHACUYO, DISTRITO DE CHINGAS, PROVINCIA DE ANTONIO RAYMOND – ANCASH”

ESTUDIO DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIAESTUDIO DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA

ÍNDICE

1.0 ANTECEDENTES1.1 INTRODUCCION1.2 OBJETIVO1.3 ALCANCES1.4 METODO DE TRABAJO1.5 VIAS DE ACCESO ALA LOCALIDAD

2.0 GEOLOGÍA2.1 UNIDADES GEOMORFOLOGICAS2.2 ESTRATIGRAFIA2.3 GEODINAMICA INTERNA2.4 GEODINAMICA EXTERNA2.5 GEOLOGIA Y GEOTECNIA DEL TRAZO2.6 CLASIFICACION DE MATERIALES2.7 CANTERAS

3.0 RIESGO SISMICO3.1 METODOLOGIA3.2 SISMOTECTONICA3.3 ATENUACION DEL MOVIMIENTO SISMICO3.4 SISMO MÁXIMO CREIBLE Y SISMO DE DISEÑO

4.0 ESTABILIDAD DE TALUDES4.1 METODOLOGIA DE ESTUDIO4.2 CONDICIONES GEOTECNICAS4.3 ESTUDIOS DE SUELOS4.4 ANALISIS DE LA ESTABILIDAD4.5 OBRAS DE ESTABILIZACIÓN4.6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

“MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA POMABAMBA – CARHUA – CHINCHO – PACHACUYO, DISTRITO DE CHINGAS, PROVINCIA DE ANTONIO RAYMOND – ANCASH”

MEMORIA DESCRIPTIVA DE LA ACTUALIZACIÓN DEL ESTUDIO DE LA

CARRETERA POMABAMBA – CARHUA – CHINCHO – PACHACUYO

ESTUDIO DE GEOLOGIA Y GEOTECNIA

1.0 ANTECEDENTES.-

La Carretera Pomabamba – Carhua – Chincho – Pachacuyo, es un proyecto prioritario para FONIPREL, por lo que es de interés del Gobierno Regional y Gobiernos Locales del área de influencia, la actualización del Estudio de Factibilidad y Estudio Definitivo de Ingeniería a fin de obtener la Viabilidad del Proyecto; para lo que se suscribe PROVÍAS RURAL recayendo en este último la actualización del Estudio de Factibilidad actualización del Estudio Definitivo de Ingeniería y Presupuesto de Obra.

La adecuación del Estudio Definitivo de Ingeniería y actualización de Precios y Presupuesto de Obra, ejecutados por CODETECH Consultores y Ejecutores S.A., se enmarcan a criterios establecidos en los Términos de Referencia del Convenio, el mismo que es el resultado de las recomendaciones de la Dirección de Inversiones de la Oficina General de Presupuesto y Planificación del MT, donde concluyen aprobar el estudio del proyecto por lo que recomiendan la conveniencia de plantear las características técnicas y de diseño de las obras para alcanzar la viabilidad del proyecto dentro de los parámetros del SNIP.

DE LA ADECUACIÓN.-

La adecuación y actualización del Estudio Definitivo aprobado, se ejecuta bajo los criterios enmarcados en los Términos de Referencia, donde se establece, mantener el eje del Estudio; asimismo los Estudios de Geología, Geotecnia, Hidrología, Drenaje, Suelos, Canteras; y por consiguiente los resultados de laboratorio que determinan los parámetros de diseño, por encontrarse vigentes.

En el proceso de adecuación y actualización los ajustes efectuados al estudio son:

Se levantó la sub rasante, la misma que no cambia y/o modifica las características geométricas de diseño; muy al contrario, se mejoró adecuadamente en los tramos donde se encuentran ubicados los badenes, y que en el estudio original no fueron considerados.

La sección transversal fue unificado a 4.00m de superficie de rodadura con 0.50 m. de berma y 0.50m de cuneta; es decir 5.00 m. de ancho de plataforma.

Se cambio la superficie de rodadura con material de cantera, para lo cual se rediseño el Afirmado, variando el periodo de diseño; manteniendo el resto de los parámetros aprobados.


Se ha desarrollado una nueva clasificación de materiales en base a la cual se ha definido nuevos taludes acorde a su composición litológica y de suelos

Se construirán nuevas alcantarillas tipo TMC Ø 36”

Lo badenes serán de mampostería.

SECTORES CON PROCESO DE GEODINAMICA EXTERNA ESTABILIDAD DE TALUDES

LOCALIDADES TRAMO

Carhua - Pachacuyo Km. 8+600 – Km. 9+660

Carhua - Pachacuyo Km. 9+460 – Km. 9+880

1. Los usos, potencias, y procedimientos de la explotación de las canteras y los

puntos de agua considerada en el proyecto, se mantienen inalterables, variando solo las progresivas de su ubicación como resultado del replanteo y nuevo estacado del eje aprobado.

CANTERAS TRAMO

Rio Pachacuyo ------

Tramo Pomabamba - Carhua 4 +190

PUNTOS DE AGUA TRAMO

Río Carhua 6+920

Riachuelo Pachacuyo 11+040

Riachuelo Carhua 7+650

2. El Afirmado ha sido diseñado para un periodo de 10 años a nivel de tratamiento Superficial, empleando los parámetros de diseño, resultando:

Tramo Pomababmab -

Carhua

Carhua - Pachacuyo

Sub Base 0.10 m. 0.10 m.

TOTAL 0.10 m. 0.10 m.


1.0 CLASIFICACIÓN DE MATERIALES

El tramo Pomabamba –Carhua se ha desarrollado una nueva clasificación de materiales que se desarrolló, haciendo una descripción detallada de la composición litológica de todo el tramo existente ubicando en ella todas características de la composición litológica y de suelos; además de estar incluido dentro de los términos de referencia.

2.0 SECTORES CON PROCESO DE GEODINAMICA EXTERNA.

El Estudio de fecha 26 de Abril del 2013, reporta varios casos de tramos afectados por deslizamientos para los cuales se plantean soluciones que se mantienen invariables reajustándose en magnitud acorde al avance del proceso de geodinámica.

El estudio considera el encauzamiento con material de relleno en ambos márgenes del río, sin embargo no fue incluido en los metrados y presupuesto.

ESTABILIDAD DE TALUDES

Los problemas de inestabilidad de taludes, considerados en el estudio aprobado son aquellas que pueden ser provocadas por erosión de taludes, presión de agricultura sobre las terrazas aluviales, movimientos sísmicos, débil compactación de taludes y materiales adyacentes, remoción de materiales que constituyen los taludes debido a movimiento de tierras.

La soluciones planteadas que contrarresten las acciones negativas de estos problemas de inestabilidad, son muros contra talud, zanjas de coronación, bajadas, rápidas, disipadores de energía, obras de drenaje longitudinal y transversal las mismas que se mantienen en su concepción, siendo las únicas variaciones los siguientes:

Cambio de muros por zanjas de coronación. Incremento en longitud y altura de muros contra talud.

Esta variación de muros por zanjas de coronación, donde se encuentran construidos y los espacios vacíos entre las piedras que lo constituyen permite pasar y evacuar el agua de los taludes de corte, contrarrestando el efecto de las aguas.

El incremento en su longitud obedece a la necesidad de proteger la vía de posibles deslizamientos debido a la similitud de características geológicas y suelos de los tramos afectados.


1.1 INTRODUCCION

La carretera Pomabamba – Carhua – Chincho – Pachacuyo. Se ubica en el departamento de Ancash, el inicio de la Carretera es en el departamento de Ancash, abarcando la Provincia de Antonio Raymondi en el Distrito de Chingas. Está ubicada principalmente en el Sur – Oeste de la cuidad de Llamellin, que presenta una topografía accidentada, presentando variados cañones fluviales de magnitud y orientación variada, con laderas abruptas que delimitan valles estrechos y profundos en una altitud comprendida entre los 3200 a 3800 msnm.

Para llegar a la zona del Proyecto, se tiene dos accesos, siendo la principal la Carretera Llamellin – Pomabamba, y la carretera Chingas – Pachacuyo. Antes realizando un viaje por la carretera Huaraz - Llamellin .

El Estado Peruano, a través del Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción, son los organismos normativos que establecen políticas, dentro de la prioridad que tienen las obras viales para una mejor integración y desarrollo de los pueblos.

1.2 OBJETIVO

El estudio de la geología y geotecnia tiene el propósito de conocer las características naturales del suelo por donde se desplaza la vía, así como el analizar, evaluar y dar recomendaciones de solución a los problemas naturales que puedan comprometer su construcción y posterior funcionamiento, tales como inestabilidad de taludes, inundaciones, erosiones y otros. Igualmente, localizar y evaluar el suministro de materiales que se requerirán para su construcción.

1.3 ALCANCES

El estudio que se ha desarrollado a lo largo del tramo, con inicio en la localidad de Pomabamba y fin en la localidad de Pachacuyo, en una longitud de 11,280.15 kms., comprende los siguientes aspectos:

Interpretación de la geología y geomorfología regional, para conocer las diferentes formaciones geológicas que se emplazan en el área, así como su evolución en el tiempo, permitiendo ubicar al proyecto dentro de este contexto.

La cartografía geológica del cuadrángulo de Antonio Raymondi, a escala indicada, desarrollada por el INGEMMET, es una buena información básica, cuya verificación ha sido parte de los trabajos de campo.

Localización y análisis de los fenómenos de geodinámica interna y externa existentes en el área y que comprometen la seguridad de la vía.


Determinación de las características geológicas–Geotecnicas de los suelos y rocas cortadas por la vía.

Evaluación de Sismicidad

Análisis de Estabilidad de Taludes

Localización y evaluación de los lugares de canteras que han de suministrar los materiales requeridos para la construcción; así como los puntos de aprovechamiento de agua.

1.4 METODO DE TRABAJO

El estudio comprendió trabajos de gabinete y de campo:

Una primera etapa de gabinete, donde se revisó y evaluó la formación existente, particularmente la cartografía geológica regional, así como informes de estudios de carreteras cercanas al área de interés.

Trabajos de campo, consistentes en la verificación de la cartografía geológica regional y en el mapeo geológico de detalle a lo largo de la vía, con caracterización de los suelos y rocas de fundación; haciendo calicatas exploratorias con toma de muestras para su análisis en laboratorio; localización y evaluación de fenómenos de geodinámica interna y externa, así como estudio de lugares susceptibles de suministrar los materiales (agregados y rocas) para la construcción de la obra.

Para la evaluación de los taludes, en campo se efectuó el llenado de las Hojas de Evaluación Preliminar de las condiciones actuales de los deslizamientos existentes y de los taludes de corte.

Una segunda etapa de gabinete, luego de los trabajos de campo, donde se ha elaborado la cartografía correspondiente, hecha los análisis de las muestras y la elaboración del informe final.

1.5 ACCESO A LA LOCALIDAD DE CHINGAS

Ruta: Huaraz – Chingas (Pomabamba – Carhua – Chincho – Pachacuyo)

La vía de comunicación de mayor importancia para el proyecto es la carretera Lima - Huaraz. Siendo accesible desde la ciudad de Huaraz mediante la vía asfaltada Lima – Huaraz, desviándose en la ciudad de Catac hacia la ciudad de San Marcos, siguiendo a través de la carretera asfaltada, el recorrido de San Marcos-Huari-Proyecto, podemos mencioanr que se articulan tres ejes básicos de carreteras:

Eje vial a Huaraz, asfaltada, que une los centros poblados de Catac, Recuay y Huaraz que es parte de la Carretera Transversal Nacional.


Eje vial a Huari, asfaltada, que parte del centro poblado de Catac uniendo los pueblos de Chavín de Huantar, San Marcos y Huari.

Eje vial a Llamellín, afirmada, que parte de un punto cercado a Huari que une con el área de estudio.

2.0 GEOLOGÍA

2.1 UNIDADES GEOMORFOLÓGICASEn el área material del presente estudio se ha diferenciado las siguientes unidades geomorfológicas regionales tomando como base los criterios geográficos y morfo-estructurales: Ladera de valle subandino, Colinas, terrazas aluviales, valles y quebradas.

2.1.1 Laderas de Valle subandinoSe encuentra ubicada paralela a los ríos Carhua, Pachacuyo con desniveles comprendidos entre los 3800 a 3200 m.s.n.m. morfológicamente se caracteriza por presentar pendientes moderadas a pronunciadas (entre 45 a 75 grados), las laderas de los ríos Pachacuyo y Carhua son de pendiente pronunciadas siendo en algunos casos sus flancos subverticales y escarpados. Se encuentran interrumpidos por numerosas pequeñas quebradas estacionarias y permanentes.

2.1.2 ColinasSe ubica paralela al río Carhua, cerro Pachacuyo, sus altitudes varían desde los 3230 hasta los 3800 m.s.n.m.Se caracteriza por presentar un relieve suave conformado por una agrupación de colinas medianas con pendientes moderadas y cresta sub-redondeadas sobre ella se produce reptación cuando los suelos son de composición arcillosa, modificando el perfil de las colinas.

2.1.3 Terrazas aluvialesEsta geoforma se encuentra ubicada en la parte central del cuadrángulo , sus desniveles están comprendidos entre los 3200 y 3800 m.s.n.m.Morfológicamente se caracteriza por presentar una superficie a manera de plataforma inclinada que coincide con el buzamiento de los estratos, encontrándose afectada por valles simétricos que han desarrollado acantilados al pie de la plataforma. Sobre ella se desarrolla una buena vegetación arbórea, y la agricultura de la población.

2.1.4 Valles y quebradasSe ha desarrollado a través de los ríos que recorren el relieve cordillerano y subandino con desniveles se encuentran comprendidos entre los 3200 y 3900 m.s.n.m. en algunos casos son de corta longitud como es el caso de los ríos Carhua y Pachacuyo, motivo del presente estudio, siendo atravesadas por pequeñas quebradas locales que se encuentran relacionadas a las constantes precipitaciones pluviales propias de estas zonas, en conjunto estas unidades se encuentran en proceso de profundización afectando lateralmente las laderas.


Las quebradas de extensión local, se encuentran en procesos de alcanzar su perfil de equilibrio afectando en ciertos sectores la plataforma existente, siendo necesario proyectar obras de drenaje tales como pontones o badenes, estas son detalladas en acápite posterior.

2.2 ESTRATIGRAFIA

A lo largo de la ruta por la que discurre la carretera en el tramo entre el Km 0 +000 hasta el Km. 11+280.15, se han determinado la presencia de las siguientes unidades geológicas.

Depósitos CuaternariosEstán conformados por depósitos coluviales, pluviales y residuales a lo largo de toda la zona de influencia de la vía.

Algunos de los depósitos coluviales por su riesgo potencial, han sido catalogados como zonas críticas, predominando tres tipos: Los que se han formado por acumulaciones de materiales de rocas sueltas, formando escombros en laderas empinadas y tienen forma de conoides. Los que se han formado por acumulaciones de rocas caídas al pié de laderas abruptas y se encuentran adosadas con fuerte pendiente. Y las masas rocosas deslizadas por un plano en laderas de fuerte inclinación.

También, se presentan depósitos eluviales destacando los suelos residuales, tenemos de tres tipo, los producidos por la meteorización y erosión superficial de la roca, estos se encuentran mejor desarrollados en las terrazas de las lomadas o de los cerros, los suelos originados sobre superficies semi-planas de depósitos aluviales acumuladas en amplias ensenadas o llanuras de inundación, y los suelos en las localidades de Pomabamba, Carhua, Chincho y Pachacuyo que conforman una planicie de depósitos de suelos saturados.

Los depósitos cuaternarios están representados por grava, bolos, arena, limo y arcilla, entremezclados con grandes bloques esparcidos indistintamente, de mala gradación y formas subangulares a subredondeadas de textura caótica. Y cuando estos depósitos presentan cierta selección y gradación en cuanto al tamaño de la grava son utilizados como canteras de agregados.

Depósitos Cuaternarios-Recientes

a) Depósito EluvialLos depósitos eluviales (originados in situ- sin movimiento alguno) de mayor desarrollo son los residuales que no llegan a formar bien la capa orgánica (B), están ubicados y distribuidos en forma dispersa, en el tramo, ocupan pequeñas superficies semi-planas situadas mayormente sobre la roca tipo lutitas y limolitas, entre los depósitos aluviales y proluviales, tenemos de tres tipos:

Los que se forman sobre depósitos aluviales y proluviales acumulados sobre amplias planicies ribereñas. En las postrimerías de la depositación, disminuye la energía cinética y se sedimentan el material de acarreo más fino en la parte superior.


Luego la capa superior se transforman en suelos que sirven para el cultivo de pan llevar y pastoreo. Generalmente en estos lugares se encuentran asentados en el fondo de la quebrada del riachuelo Igualmente, estos suelos como suelo orgánico están poco desarrollados (espesor), varían entre 0.20 a 1.50 m como máximo. Están compuesto por Limo areno gravosos.

Bofedal Incipiente (Q-bo-in).- Presentan un desarrollo incipiente del suelo orgánico de 20 cm., es pedregoso, vegetación rala y sólo presenta agua en la estación lluviosa. Se les considera como pantanos altos, al situarse en los espacios semi-planos entre arroyuelos.

b) Depósito Deluvio (Q-re-de)Este depósito son detritos producto de la meteorización físico-química de las rocas, transportados en tramos cortos por la escorrentía superficial, y tienen carácter de erosión de superficie. Los encontramos mayormente en las terrazas altas de la micro cuenca de los riachuelos Pachacuyo y Carhua. Están compuestos por Limo gravosas con bolonería, de baja a moderada compacidad y estructura caótica. Su espesor varía entre 0.20 a 2 metros.

c) Depósito Deluvio-coluvial (Q-de-co)Son depósitos acumulados en las laderas con moderada a fuerte pendiente, como el resultado del desplazamiento simultáneo de la gravitación y el trasporte del material de meteorización proveniente de la ladera alta, así como de la meteorización de la roca (areniscas, calizas y/o granito) que se encuentra en la cima de la ladera. Son los más abundantes y se encuentran casi en todo el tramo. El material está compuesto por grava limo-arcillosa con bolos y grandes bloques subangulares de moderada a baja compacidad y estructura caótica.

d) Depósito Coluvial (Q-co)Son productos de la meteorización física, que ocasiona desprendimiento de fragmentos de roca, principalmente por la gravedad, siendo acumulados en la base de las laderas. Involucra derrumbes y deslizamientos de masas. Siendo los derrumbes superficiales pequeños los de mayor presencia en la zona. Mayormente están compuestos por grava o bolos con bloques angulares de baja compacidad a sueltos y de estructura caótica. Los tenemos en distintas partes del tramo, la mayoría de ellos se encuentran estables.

e) Depósito Proluvial (Q-pro)Son depósitos productos de la meteorización y erosión trasladados por torrentes temporales intermitentes y depositados en forma de abanico o cono de deyección de desembocadura y son de suave inclinación, que con el tiempo rellenan la artesa del fondo del valle.Estos depósitos en el tramo presentan pequeñas y medianas magnitudes y en su composición tienen buen porcentaje de material grueso boleos y bloques de formas subangulares, de estructura caótica, de baja a suelta compacidad y de espesores mayores de 20 metros.


f) Depósito Fluvial (Q-fl-c y Q-fl-t)Los depósitos fluviales de cauce y de terrazas los encontramos desarrollados en el fondo de los riachuelos Pachacuyo y Carhua, también en el rio Carhua. Está compuesto principalmente por fracciones de Grava – Bolo u Bloques de formas subangulares a subredondeadas.

COLUMNA ESTRATIGRAFICA DE LA ZONA EN ESTUDIO


ER A SISTEM A SER IE U N ID AD C O LU M N ALITO ESTR ATIG RA FIC A

G RO SO R

MD ESC R IPC IO N

DEPO SITO S AG R ICO LAS

D EPO SITO S ALU VIALES

FO R M . LA M ER C ED

FO R M . C H O N TA

G R U PO O R IEN TE

FO R M . SAR AYAQ U ILLO

FO R M . O XAPA M PA

FO R M .

FO R M .AR AM A CH AY

C O N DO R SIN G A

GR

UP

O P

UC

AR

A

ME

SO

ZO

ICO

H O LO C EN O

N E O G E N O PLIO C EN O

CR

ETA

CE

OJ

UR

AS

IC

O

INF

ER

IOR

IN

FE

RIO

R.... . ... . .. .

. ..... ...

... . ... ..

..

.. .. . . . . . . . .... . . . . . . . ... .. . . . . . . . .... . . . . . . . ... .. . . . . . . . .... . . . . . . . ..

.

. .. . .

+- 48

+- 150

+- 400

+- 800

+- 1000

+- 600

+- 100

+- 1000

+- 500

Terrenos agríco las

G ravas y conglom erados polim icticos m al clasificados en una m atriz areno arcillosa

C onglom erados polim icticos con n iveles de areniscas de grano grueso y lodolitas

C alizas silic ificadas con restos de fósiles in terca ladas con lim oarcilitas

C arbonosas, ca lizas m icriticas gris claras a am arillentas, lim oarcilitas

Verdes y n iveles de areniscas ro jizas.

C onglom rerados, areniscas cuarzosas conglom eradicas de grano grueso

D e color vio leta a m orado claro y gris verdoso en estratos tabulares

C on estratificación sesgada, in terca lado con areniscas cuarzosas b lanquecinas

Areniscas conglom eradicas ro jizas, areniscas arcosicas de grano m edio a gruesoY lu titas ro jizas con lim oarcilitas finam ente estratificadas co lor m arrón ro jizo conN iveles de evaporitas.

C onglom rerados calcáreos, calizas oscuras silic ificadas, areniscas calcáreas carbonosas

In tercalaciones de calizas dolom iticas con presencia de m icrofósiles, calizas, A reniscas y lim olitas ca lcareas.

C alizas negras b itum inosas y arcillas con in tercalaciones de m argas.

2.3 GEODINAMICA INTERNA

En toda la zona que comprende el Distrito de Chingas no se conoce evidencias recientes de alguna actividad sísmica, que podría afectar en algún tiempo la plataforma afirmada pero existen en la zona algunas fallas menores que cortan la plataforma creando fuerte craquelamiento en los taludes como se observan en algunas progresivas, pero no son muy relevantes.

2.4. GEODINAMICA EXTERNA

En la zona que comprende el presente estudio existen esporádicas evidencias de procesos geodinámicos de mayor envergadura, pero en los taludes efectuados en la construcción de la plataforma actual, se han evidenciado algunos derrumbes, desprendimientos y desplomes, para ello se ha considerado los taludes de corte adecuado para la estabilización de estos efectos, la relación de taludes de corte así como la ejecución de baquetas de retención se enmarcan, dentro de los parámetros planteados por las Normas Peruanas de Construcción de carreteras.

Se ha podido diferenciar los siguientes procesos:

2.4.1. Flujos hídricosSon fenómenos que tienen como agente principal el agua de escorrentía superficial que se desplaza en forma difusa a lo largo de un cause irregular, dichos flujos pueden ser de carácter temporal, estacionario o permanente.

Las principales estaciones de flujos hídricos van desde pequeñas arroyadas temporales hasta los grandes cursos de agua de régimen permanente.

2.4.2. CarcavasEste fenómeno es de gran importancia, alcanza a desgastar y moldear la superficie terrestre, se desarrolla en laderas y en terrenos inclinado que tienen limitada cobertura vegetal y en las regiones donde las lluvias son constantes.Las cárcavas son zanjas que se forman en las laderas por acción de las aguas superficiales, que al desplazarse por la superficie tiene la capacidad de erosionar los materiales finos de la superficie a lo largo de su recorrido, se inicia en la parte baja de la ladera y avanza en sentido regresivo hacia la parte alta, siguiendo por lo general la línea de máxima pendiente del terreno, siendo más intenso a medida que se incremente el volumen del agua.

En el presente estudio es frecuente este fenómeno por lo que se considera en estas zonas taludes estables donde el recorrido del agua no sea erosivo, estos taludes se han evaluado tramo por tramo y se detallan en los planos del estudio.


2.4.3. HuaycoLos flujos torrenciales constituidos por una mezcla de materiales detríticos heterogéneos, predominante limoarcillosos que se desplazan a lo largo de una quebrada seca. Estos flujos de barro incluyen a su carga sólida, fragmentos de roca de diferentes tamaños, que obstruyen completamente el canal, provocando represamientos temporales que una vez saturados le dan al flujo mayor presencia y peligrosidad.

Estos fenómenos son frecuentes en la región por las constantes precipitaciones pluviales y la inestabilidad de las quebradas. Al concentrarse en los causes principales, estos flujos alcanzan magnitudes superiores y alta capacidad de remoción, desarrollando alta capacidad de erosión lateral y de fondo a lo largo del cause, por lo que sus efectos son catastróficos generalmente pero en algunas ocasiones estos aludes se empozan formando grandes canteras con materiales agregados y también pueden formar plataformas de agricultura.

El presente estudio presenta este fenómeno teniendo una variabilidad moderada en la quebrada Carhua, donde el transporte de sólidos origina erosión vertical, se ha efectuado un tratamiento especial en esta zona que se detalla en el plano.

2.4.4. Erosión de RiberasPor las constantes precipitaciones pluviales que se presentan en la zona los ríos aumentan y disminuyen su nivel ocasionando constantemente la erosión y desgastan de las riberas a lo largo de todo cauce. Ocurre cuando los flujos de agua inciden directamente sobre los terrenos ribereños y vencen la resistencia con la fuerza de fijación de dichos materiales, esta acción es mayor en los terrenos, constituidos por depósitos aluviales, incoherentes y muy vulnerables a las fuerzas hidrostáticas.

El fenómeno de erosión de riberas asociados a la socavación o acción de zapata pie de los taludes, originando desplomes y derrumbes de taludes ribereños por perdida de estabilidad, lo que da lugar al retroceso de riberas y ensanchamiento del cauce.Los efectos de erosión de riberas se traducen en la pérdida definitiva de terrenos en la zona en estudio.

2.4.5. Deslizamiento y derrumbesSon caídas violentas de materiales rocosos de variables dimensiones, estas pueden ser provocadas por erosión de taludes, presión de agricultura sobre las terrazas aluviales, movimientos sísmicos, fracturamiento, débil compactación de taludes y materiales adyacentes, remoción de materiales que constituyen los taludes debido a movimiento de tierras, de ellos los que se observan más frecuentemente en la zona son:

-Remoción de materiales que constituyen los taludes.-Fracturamiento, débil compactación de taludes.-Presión de cobertura sobre terrazas aluviales.

Solo en algunos casos puede existir peligro de colapso de la plataforma estos han sido tratados mediante obras de arte, muros de sostenimiento, mejoramiento del trazo y de la rasante como en algunas progresivas donde se presentan constantes deslizamientos debido a la presencia de una falla.


2.5 GEOLOGIA – GEOTECNIA DEL TRAZO

El Trazo de la carretera Pomabamba – Carhua – Chincho – Pachacuyo se inicia en la localidad de pomabamba y termina en la localidad de Pachacuyo a una altitud de 3732.289 m.s.n.m. aproximadamente.

El inicio del tramo (0+00 al 0+296) Presenta un material terroso con presencia de arcilla con cobertura agrícola con pequeños afloramiento de roca arenosa compactada, este material se clasifica como tierra suelta y roca fija; en la progresiva 0+140 al 0+230 existe un tramo de material rocoso con varias familias de fracturas cuyos rumbos y buzamientos son los siguientes N20E 20NE, N54W 29NE, N12E 55NW, S87W 55SE, N43W 47NE; basándose en esta observación podemos determinar que este material no es competente para la construcción de obras civiles de cualquier tipo.

Tramo entre 0+296 al 6+650.Este presenta características de roca suelta en su mayor parte encontrándose en algunos tramos características de material de cobertura agrícola con fuentes agua que en apoca de lluvia ocasionan huaycos como es el caso de la Quebrada Carhua mencionado en este estudio, la roca fija se presenta en menor proporción.

Tramo entre 6+650 al 7+620La característica principal de este tramo es la presencia de roca fija intercalada con material de roca suelta y abundante cobertura de material agrícola con artículos de pan llevar, cortada en la progresiva 7+615 por una falla de mediana proporción, en todo el tramo la agricultura corona las partes altas de la roca fija.

Tramo entre 7+620 al 9+400Consta de roca suelta y tierra en gran parte del tramo, por sus características terrosas se emplazan en ella abundante agricultura de productos de pan llevar.

Tramo entre 9+400 al 11+280.15Existe una intercalación de roca suelta, roca fija de color amarillo ocre y tierra, en el tramo de tierra se han emplazado caseríos que son regados por pequeñas quebradas con poco agua y un riachuelo que es usado para el regadío de los terrenos agrícolas de este tramo.

QUEBRADA CARHUA

Ubicada en la progresiva 7+884, afectada por constantes huaycos en época de lluvias que son frecuentes, estos huaycos arrastran abundante material arenoso con bloques de rocas arenosas de la formación Chingas cuya composición litológica es básicamente de areniscas cuarzosas con poca estabilidad, por ello son fácilmente erosionables por las precipitaciones, se ha proyectado un badén en esta zona.


De acuerdo a los resultados de investigaciones geotécnicas realizados, Calicatas, ensayos de campo y laboratorio de Corte directo ensayos de penetración ligera “in situ” a lo largo de todo el trazo propuesto, se ha determinado que estos suelos tienen, una potencia de más de 7m de material 100% areno arcilloso de pie de monte con características orgánicas, con ángulo de fricción interna de 21 a 27° y no cohesivos.

Los depósitos de suelos de baja resistencia a ser cortados para dar paso a la variante pueden originar problemas de estabilidad de taludes.

2.6 CLASIFICACION DE MATERIALES

El tramo Pomabamba – Carhua – Chincho – Pachacuyo se ha desarrollado una nueva clasificación de materiales que se desarrolló durante 3 días de campo haciendo una descripción detallada de la composición litológica de todo el tramo existente ubicando en ella todas características de la composición litológica y de suelos; además de estar incluido dentro de los términos de referencia.

2.7 CANTERAS

CANTERA POMABAMBA- CARHUAConsta de un depósito sedimentario en forma de una lengua, con material redondeado a sub-redondeado, con características fluvio aluvial compuesta de rocas sedimentarias, intrusivas y metamórficas como son areniscas (25%), granodioritas, granitos, sienitas (40%) y cuarcitas (35%).

GEOTECNIALas granodioritas, granitos, sienitas y cuarcitas son rocas de naturaleza dura por la presencia de cuarzo y feldespatos sódicos y cálcicos, pueden ser apropiados como materiales de cantera.

CANTERA PACHACUYOEste depósito está compuesto por lutitas pizarrosas y calizas probablemente de la formación Chingas cuya composición consta de 85% de lutitas deleznables y 15% lutitas intercaladas con venillas y núcleos de cuarzo gris y lechoso con pequeños estratos de calizas fuertemente fracturadas debido a fuerte presión litostática cuya ubicación es al sur del depósito.

GEOTECNIA De acuerdo a la observación macroscópica realizada en la zona en mención, se ha podido determinar que las lutitas pizarrosas ubicadas al Norte del depósito son blandas y fácilmente triturables debido a su composición areno arcilloso. Estas rocas por su dureza no son recomendables para uso de material de cantera; únicamente la parte sur del depósito por la presencia de cuarzo gris puede ser apropiado para material de cantera.


3.0 RIESGO SISMICO

3.1 METODOLOGIA

El estudio del riesgo sísmico se basa en el establecimiento de los parámetros de sismicidad. Para el presente estudio se ha empleado la metodología determinística, basado en consideraciones de sismotectónica regional, identificación de las fuentes generadoras de sismos (fuentes sismogénicas), sismicidad histórica que es la relación de los sismos más intensos ocurridos en el pasado y la sismicidad local. A continuación se explicarán los elementos utilizados en el estudio de riesgo sísmico.

3.2 SISMOTECTONICA

Según la teoría de placas el Perú está ubicado cerca de la zona de convergencia de las placas litosféricas denominadas "Continental Sudamericana" y "Oceánica de Nazca", la que se considera como un margen sismológicamente activo.

La referida convergencia determina la colisión de ambas placas y consecuentemente la inflexión del borde oriental de la placa de Nazca bajo la placa Continental según la dirección NE; asimismo, la placa Continental resulta en un cabalgamiento sobre la capa de Nazca.

A la referida zona de "inflexión" y "cabalgamiento" se denomina "Zona de Subducción", de otro lado esta zona morfológica configura un relieve submarino que por su posición y alineamiento se le denomina "Fosa de Milne-Edwards" o "Fosa de Lima". Dicha fosa supera profundidades de 5,000 m.s.n.m., en cambio en el continente y coincidiendo con el alineamiento de la fosa, ocurren elevaciones montañosas que superan a su vez 5,000 m.s.n.m.

Esta actividad superficial en la placa Continental está ubicada sin embargo a más de 300 Km de la fosa de Lima, esto es un rasgo típico que se da a lo largo de varios tramos de todo el borde Occidental Sudamericano.

En lo que respecta al sector del proyecto predominan los depósitos cuaternarios, coluviales; un examen cuidadoso del relieve del sector permite indicar que no existen movimientos recientes de fallas asociados a eventos generadores de sismos, ni afectación de depósitos cuaternarios por sismo.

3.2.1 LA ZONA DE BENIOFF

Es la zona de sismicidad, que en el perfil se muestra inclinada, y que está asociada a la zona de subducción. La distribución de los focos sísmicos y sus mecanismos muestran un ángulo de buzamiento débil (15° a 20°) según dirección N 60° E. Más hacia el continente la subducción prosigue horizontal.

La zona de mayor interacción entre las placas se ubica entre la fosa de Lima y la costa, a profundidad somera, ahí los esfuerzos de compresión generan sismos de magnitud considerable con mecanismos de cabalgamiento siguiendo planos de bajo ángulo.


En el sector más próximo a la región del proyecto, los mayores sismos ocurridos durante éste siglo, generados en ésta fuente sismogénica son los siguientes:

FECHA COORDENADAS MAGNITUD MO ó MS

PROFUNDIDAD Kms

DISTANCIA Km

24.05.4018.04.6224.09.6317.10.6631.05.70

10°5/77°9.9/78.910.6/7810°7/78.8°9.2°/78.8°

8.26.757.07.57.8

5039802443

170350280350 380

Más fuertes fueron los sismos históricos reportado por E. Silgado ocurridos entre los siglos XVI, XVII, XVIII y XIX. Así tenemos: el sismo del 09.07.1586 de M=8.1 ocurrido frente al Callao (Lat.S12.2 y Long.W77.7); el sismo del 13.11.1655 de M=7.4 ocurrido también frente al Callao (Lat.S12.0 y Long.W77.4); el sismo del 28.10.1746 de M=8.4 ocurrido frente a Chancay (Lat.S11.6 y Long.W77.5) y por último el sismo del 07.12.1806 de M=8.0 ocurrido frente a Ventanilla (Lat.S12.0 y Long.W78.0). Se considera aquí un valor de 8.4 para la magnitud del mayor sismo susceptible de generarse en la zona de Benioff bajo el sitio del proyecto.

Los sismos de magnitud mayor a 8.0 son raros en la zona de Benioff intermedia (70 a 300 Km) o profunda (más de 300 Km). Se considera aquí un valor de 8.0 para la magnitud del mayor sismo susceptible de generarse en la zona de Benioff bajo el sitio del proyecto.

3.2.2 LA DEPRESIÓN CENTRAL JUNÍN-HUANCAYO

Este sector situado al borde oeste de la Cordillera Oriental ha experimentado movilidad en el transcurso del Cuaternario, la que incluye fenómenos compresivos (tal como deformaciones de terrazas antiguas) y de distensión de amplias depresiones rellenadas por depósitos recientes.

La existencia de cierta sismicidad superficial, indica que esta actividad prosigue hoy en día. Las magnitudes medidas son relativamente moderadas (MS=5.5); sin embargo, en base a la experiencia obtenida en otros sectores de la cadena andina con semejante contexto sismotectónico, se considerará aquí un valor máximo de MS=6.5 para sismos procedentes de ésta fuente sismogénica.

3.2.3 LA CORDILLERA ORIENTAL

Se considera que ésta zona ha sido poco afectada tectónicamente desde entonces. Sin embargo, el levantamiento andino (de 2,000 a 4,000 m desde el Mioceno) se manifiesta aparentemente en ella con su mayor magnitud. Además, se trata de una zona de sismicidad superficial bastante notable en relación con la falla activa, pues es en la Cordillera Oriental donde se han registrado los mayores sismos superficiales del Perú


central. Considerando la distancia al sitio del proyecto, los sismos de mayor magnitud generados en ésta fuente sismogénica son:

FECHA COORDENADAS

MAGNITUD MO ó MS

PROFUNDIDAD Kms

DISTANCIA Km

01.11.4724.07.6901.10.69

11°/75°11.8°/75°111.6°/75°2

7.55.66.2

600143

40 Km 90 Km 75 Km

Los dos últimos ocurrieron en la región de Pariahuanca, al NE de Huancayo. El primero fue acompañado por una rotura superficial de 40 cm de desplazamiento vertical. Durante el segundo sismo, la misma falla se reactivó con hasta 1.60 m de desplazamiento vertical y 0.70 m de desplazamiento horizontal. La falla tiene rumbo NW, con el bloque SE hundido con respecto al bloque NE, lo cual indica compresión NE-SE.

Teniendo en cuenta lo expuesto se admite la posibilidad de generación de sismos a lo largo de éste límite con magnitud máxima o por lo menos igual a la alcanzada en el evento de 1947 (Mo ó MS=7.5).

3.2.4 LA FALLA DE LA CORDILLERA BLANCA

Para determinar el sismo extremo de la Falla de la Cordillera Blanca se utilizará la Magnitud de Slemmons (1982) de fallas normales para determinar la Magnitud:

M = 0,809 + 1,341 log Ldonde: M : Magnitud del sismo

L : Magnitud de ruptura en metros.

Considerando una Magnitud de falla de 8 kms. Se tiene un sísmo extremo de Magnitud igual a 6,0.

3.3. ATENUACION DEL MOVIMIENTO SISMICO

Los mapas Isosistas representan la distribución geográfica de las intensidades (Escala Mercalli Modificada) de los terremotos fuertes que se han manifestado en país (Instituto Geofísico del Perú 1:3'000,000; IGP Mapa de Sismos Fuertes del Perú 1:3'000,000, E. Silgado; Historia de los sismos más notables).

Es típica la forma elíptica aplastada de las curvas isosistas para casi todos los eventos y especialmente para los originados en zona de subducción.

El gran eje de la elipse, es decir, aquel en que los valores de las curvas isosistas nos permiten deducir que la dirección de menor atenuación, está orientada paralelamente a las estructuras principales, lo que corresponde también al rumbo de las zonas de subducción.


Otro aspecto a considerar es que transversalmente a las estructuras, la atenuación es más rápida, siendo el gradiente medio para unos tramos de la zona de Benioff, aproximadamente 45-50 Km por grado en la escala Mercalli, entre el grado VIII y el grado V.

Cabe mencionar que en el caso de los terremotos de 1966 y 1970, las zonas de ruptura están relacionadas con el plano de subducción, estructura que pasa a menos de 50 Km de profundidad a lo largo de la costa donde las ondas de alta frecuencia pueden haberse propagado con mínima atenuación antes de alcanzar Lima.

3.4 SISMO MAXIMO CREIBLE Y SISMO DE DISEÑO

La consideración del sismo máximo ocurrido en cada fuente a la distancia más corta respecto del área de interés, permite determinar mediante la fórmula de atenuación el valor de la aceleración máxima creíble para éste sitio, la cual es aplicable al cálculo para-sísmico de todas las estructuras comprometidas con la seguridad.

Los resultados están presentados en el cuadro siguiente:

FUENTE SISMICA MAGNITUDMAXIMA MS

DISTANCIA (1)MÍNIMA (Km)

ACELERACION PICO HORIZONT. cm/s2 (g)

Zona de Benioff superficialZona de Benioff intermedia.Depresión Junín-Huancayo.Cordillera OrientalFalla Cordillera Blanca

8.48.06.57.56.1

17050 140 40140

210 0.21260 0.26100 0.10310 0.31 60 0.06

(1) Distancia y profundidad mínima entre el sitio y la zona de ruptura.

La aceleración máxima creíble es de 0.32 g, producida por un terremoto 7.5 originado en la zona de la Cordillera Oriental de los Andes Centrales. Este valor de aceleración corresponde aproximadamente a una intensidad IX en la Escala Mercalli Modificada.

Considerando el período de tiempo de la historia sísmica estudiada para una probabilidad de excedencia del 63% y un período corto de exposición de 20 años se tiene un valor igual a 1/3 del sismo máximo creíble, lo cual corresponde aproximadamente a una aceleración promedio, de diseño, para análisis de estabilidad seudo-estático de 0.10 g.

Como referencia, se puede citar a Sharma y Candia, 1992 para la zona del proyecto se le asigna una aceleración pico de 0,40g. para un período de retorno de 475 años.


Por lo tanto, de acuerdo a los resultados de los estudios de riesgo sísmico se concluye que en los análisis seudo-estáticos de estabilidad de los depósitos de suelos se deberá considerar un coeficiente sísmico, c de 0,10.

4.0 ESTABILIDAD DE TALUDES

4.1 METODOLOGIA DE ESTUDIO

4.1.1 INFORMACION BASICA

La metodología de estudio considera la recopilación de la información básica siguiente:

a. Topográficab. Hidrológica e Hidráulicac. Geológica y Sismológicad. Mecánica de Suelos

4.1.1.1 TOPOGRAFÍA

Para estudiar los deslizamientos se han realizado levantamiento topográfico especialmente para este fin los mismos que se han consolidado en los respectivos planos de planta y cortes de las principales secciones del talud.

Los planos de planta permiten delinear la amplitud del problema de deslizamiento así como la geoforma del mismo que contribuye en la identificación del mecanismo de fallamiento de los taludes. También permiten delinear las obras de contención y estabilización como muros de contención y cunetas de drenaje.

Los planos de planta cubren totalmente las áreas de influencia de las zonas deslizadas; no se ha escatimado esfuerzos en el levantamiento topográfico de las áreas de influencia que permitió diseñar obras como cunetas de drenaje, etc.

Las secciones transversales permiten determinar el tipo y geometría de la superficie de falla, identificar movimientos y deslizamientos ocurridos anteriormente para la realización de retro-análisis de los mismos. Las secciones transversales es la fuente principal de datos de la geometría del talud que permitirá el análisis con los programas de cómputo, tanto en simulaciones considerando la influencia de las presiones de poro, el factor suelo y las condiciones de sismo 4.1.1.2 HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA

En el estudio de los deslizamientos se han considerado las características y variables hidrológicas como son las características de las precipitaciones del lugar, infiltración en medios porosos como son los suelos típicos de depósitos coluviales que predominan en la zona, esto es, una mezcla natural de suelos granulares, finos y rocas sedimentarias.


También se han realizado las coordinaciones pertinentes sobre las variables hidráulicas de ríos, quebradas y sobre todo el sistema de drenaje natural que presentan los taludes en general y sobre todo los taludes deslizados.

Las obras de drenaje y sub-drenaje que resulta de los estudios fueron desarrollados de acuerdo a las características de los suelos presentes.

4.1.1.3 GEOLOGÍA Y SISMOLOGÍA

La interpretación de la geología local que permiten establecer criterios de ingeniería geológica ha sido fundamental en la identificación y reconocimiento de los fallamientos registrados y estudiados. Como se explicará más adelante, la geología local es un factor esencial en la ocurrencia de los deslizamientos. Las formaciones sedimentarias compuestas por rocas calizas con presencia de lutitas y areniscas fuertemente fracturadas y por consiguiente altamente intemperizadas constituye generalmente el factor más importante de inestabilidad de taludes en zonas lluviosas, como es el caso en estudio.

Existe una clara correlación en la presencia de la Formación Chingas de rocas sedimentarias en los primeros kilómetros cercanos al Puente Carhua y los principales deslizamientos ocurridos.

En lo referente a la parte sísmica, debemos de recordar que Pachacuyo se encuentra lejos de las zonas de las fuentes regionales generadoras de sismo (fuentes sismogénicas) como es la zona de Benioff, así como el corto período de exposición sísmica y el bajo riesgo de vidas y materiales que un fallamiento pueda afectar por lo que la sismicidad del lugar, de magnitud intermedia a baja, constituye un factor desestabilizante secundario.

4.1.1.4 MECÁNICA DE SUELOS

El objetivo de los estudios de mecánica de Suelos son: la identificación del tipo de depósito, los emplazamientos de los estratos de suelos que conforman las secciones de los taludes deslizados. Para ello, se realizó un programa de investigación geotécnica que comprende la ejecución de calicatas para fines de obtener muestras representativas y ensayos in situ.

Se realizaron ensayos de clasificación y ensayos especiales de resistencia, asumiendo las condiciones más desfavorables de los suelos, en lo referente a compacidad y grado de saturación a fin de obtener parámetros de resistencia representativos del problema.

Fueron realizados los siguientes ensayos: contenido de humedad ASTM D2216-92; análisis granulométricos ASTM D422-90; límites de consistencia ASTM D4318-93 y ensayos de corte directo ASTM D3080.

En el campo se determinó también la densidad “in situ” de suelos que conforman el depósito.


4.1.2 HOJAS DE EVALUACION

Los trabajos de campo se iniciaron con el llenado de las Hojas de Evaluación Preliminar de las condiciones actuales de los deslizamientos existentes y de los taludes de corte. En las Hojas de Evaluación Preliminar se identificó el talud deslizado y luego se anotaron la identificación visual-manual de los suelos que conforman el talud, las condiciones de drenaje natural, geometría del talud como pendiente y altura, condiciones de estabilidad actual observada.

También durante la evaluación preliminar se preparó el programa de investigaciones geotécnicas correspondientes, como son la ubicación de calicatas, obtención de muestras y ensayos de laboratorio.

Se definió la amplitud de los trabajos topográficos para fines del estudio y se obtuvo la documentación fotográfica complementaria a la información de campo recopilada.

4.2 CONDICIONES GEOTECNICAS

Los deslizamientos estudiados se ubican en los primeros kilómetros de la Carretera Pomabamba – Carhua – Chincho – Pachacuyo, es decir en las progresivas cercanas a la localidad de pomabamba, debido al emplazamiento de la Formación Chingas.

La Formación Chingas está compuesta de rocas sedimentarias, básicamente de intercalaciones potentes de areniscas y lutitas y en menor proporción calizas. La Formación Chingas está fuertemente debilitada y se presenta actualmente formando depósitos de suelos coluviales que son muy inestables ante la presencia de humedad generando los problemas de estabilidad de taludes.

Los depósitos de suelos en los primeros kilómetros si bien son depósitos medianamente consolidados con suelos densos y de buena resistencia en estado seco, debido a su geometría, es decir, pendientes por encima de 30º, presenta fuentes de agua y de arcillas plásticas que en su composición generan los deslizamientos.

Los parámetros de mecánica de suelos de los depósitos típicos de taludes deslizados son:

Resistencia (saturada) : bajaCohesión (saturada) : 0 a 0.14 kg/cm2Ficción (saturada) : 23 a 31ºPeso unitario seco : 1.6 a 1.7 ton/m3Indicé Plástico : 5 a 21 Límite de Contracción : 14.5 a 21.7Finos : 14 a 66%Arenas : 14 a 65 %Gravas : 0 a 38%Permeabilidad : 10-3 a 10-6 cm/segClasificación : CL, SC-SM, SC, GC, ML y GM

Los parámetros de suelos para los deslizamientos y Cortes de Taludes se presentan en el Anexo 04.


4.3 ESTUDIO DE SUELOS

El presente informe reseña los resultados obtenidos en el Estudio de Mecánica de Suelos para el posterior diseño del Afirmado, estabilización de taludes, diseño de mezclas de concreto y estimación de los niveles en el puente de la carretera Pomabamba – Carhua – Chincho – Pachacuyo.

La zona del proyecto se encuentra ubicada en el departamento de Ancash, en la Provincia de Antonio Raymondi, en el Distrito de Chingas.

El tramo estudiado se inicia en la localidad de Pomabamba (Km. 0+000) y finaliza en la localidad de Pachacuyo (Km. 11+280.15). En su recorrido pasa por las localidades Carhua, Chincho, abarcando su recorrido una longitud de 11280.15 m.

El acceso a la zona de trabajo se realiza por la carretera Pomabamba (00+000), siguiendo de Pomabamba a Carhua, luego a Chincho para llegar a la Pachacuyo (11+280.15).

OBJETIVOS DEL ESTUDIO

Realizar la investigación del subsuelo por donde se desplaza la vía, conocer las propiedades físicas y mecánicas, a fin de obtener los parámetros de resistencia y deformación, y labores de gabinete; en base a los cuales se definen los perfiles estratigráficos del subsuelo, secciones homogéneas, y actividades de mantenimiento y/o rehabilitación.

Para el diseño de las obras de estabilización de taludes se requiere conocer las propiedades físicas y mecánicas de los suelos, con la finalidad de evaluar su comportamiento, estos se han dividido en tres partes:

o Deslizamientos activos.o Taludes de corte.

La carretera a estudiar, se encuentra en un gran porcentaje afirmada en un 70% y el resto a nivel de subrasante. Debido a la falta de mantenimiento permanente a la rodadura afirmada, la falta de cunetas y colmatación de las cunetas existentes, las aguas superficiales han erosionado el afirmado de la plataforma en diversos sectores presentándose, hundimientos, baches profundos, encalaminado, pérdida total del afirmado y huellas de socavación y erosión en el borde del afirmado o plataforma.

TRABAJOS DE CAMPO

Para evaluación geotécnica del suelo de la subrasante

En la evaluación geotécnica del suelo de subrasante existente a lo largo del trazo se llevó a cabo un programa de exploración de campo.


Excavación de calicatas y recolección de muestras para ser ensayadas en el laboratorio, se excavaron 4 pozos “a cielo abierto”, los que se denominan, la profundidad alcanzada en las perforaciones varía entre 1.5 m. a 2.00 m, tal que no sea menor de 1.50 m por debajo de la subrasante proyectada y ubicadas en forma alternada (derecha e izquierda) de la carretera.

Para la estabilización de taludes

En la evaluación geotécnica para la estabilización de taludes se realizó un programa de investigación geotécnica que comprende la ejecución de trincheras y calicatas para fines de obtener muestras representativas y ensayos in situ.

Para el estudio de los taludes de corte se realizaron 3 trincheras cuyas dimensiones son: 5 m de longitud, 1m de ancho y 1m de profundidad.

ENSAYOS DE CAMPO Y DE LABORATORIO

Para evaluación geotécnica del suelo de la subrasanteA fin de realizar la evaluación geotécnica del suelo de subrasante se realizaron los siguientes ensayos:

Ensayos de campo

1 04 Densidad natural (Cono de arena)

A ASHTO T 191 ASTM D 1556 MTC E 117

Ensayos de laboratorio

Características Físicas:

1 69 Análisis GranulométricoA ASHTO T 88 ASTM D 422 MTC E 2041 65 Límites Consistencia A ASHTO T 89 ASTM D 4318 MTC E110/1111 69 Contenido Humedad ASTM D 2216 MTC E 108

Características Mecánicas: 16 Compactación Próctor

ModificadoA ASHTO T 180 ASTM D 1557 MTC E 115

16 Relación Soporte California (C.B.R.)

A AS HTO T 193 ASTM D 1883 MTC E 132

Para la estabilización de taludesPara realizar la evaluación geotécnica del suelo para la estabilización de taludes se realizaron los siguientes ensayos:

Ensayos de campo

1 Penetración Dinámica Ligera (DPL)

DIN 4090 DP


Ensayos de laboratorio

Características Físicas:

27 Análisis Granulométrico AASHTO T 88

ASTM D 422 MTC E 204

27 Límites de Consistencia AASHTO T 89

ASTM D 4318 MTC E110/111

25 Límites de Contracción AASHTO T 92

ASTM D 427 MTC E112

27 Contenido de Humedad ASTM D 2216 MTC E 108

Características Mecánicas:16 Corte Directo AASHTO T 236 ASTM D 3080 MTC E 123

RESULTADOS OBTENIDOS

Perfil EstratigráficoLa información obtenida de los trabajos de campo (excavación de calicatas) y los resultados de los ensayos de laboratorio, permiten inferir sobre las características de suelos de sub-rasante, los cuales se han graficado en perfiles estratigráficos en los que se visualizan las características de los materiales.

Como consecuencia de las observaciones hechas a las prospecciones realizadas en campo se puede describir el siguiente perfil:

Km. 0+000 al 5+600En superficie, capa de material de cantera, tipo gravoso (piedra grava y arena) clasificadas como GW, hasta 0.25m de espesor, en zonas donde el eje proyectado se aleja de la actual superficie de rodadura se encuentra capa de suelo con material orgánico de 0.25m de espesor. Por debajo de este existe una capa existente de gravas arcillosas – limosas, en estado húmedo, plásticas, de color marrón, compacta, con piedras sub-angulares en pequeñas cantidades, constituyendo una capa conformada por GC, GM.

Km. 5+600 al 11+550Capa superficial con material gravoso perteneciente a la superficie de rodadura, clasificadas como GW, hasta 0.25m de espesor que cubren horizontes de suelos en su mayoría por gravas arcillosa – limosa intercaladas con arenas arcillosa – limosa, en estado húmedo, plásticas, de color marrón, compacta, constituyendo una capa conformada por GC, GM, SC y SM.


Secciones homogéneas

SECCIONClasificación SUCS

DESCRIPCIÓN DE LOS SUELOS

N° Ubicación

1Del Km. 0+000 al Km 5+600

GC, GM,CL. Sección con presencia mayoritaria de suelos granulares, friccionantes con pocos finos de adecuada resistencia, con sectores dispersos de arcillas pertenecientes a los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7.

2Del Km. 5+600 al Km 11+280.15

CL, ML. Sección con presencia mayoritaria de horizontes homogéneos de suelos finos compuestos por limos y arcillas de baja capacidad de soporte y compresibles, en pocas zonas se intercalan de gravas y arenas limosas.

Estudio de suelos para la estabilidad de taludes

En la evaluación geotécnica para la estabilización de taludes, los objetivos de los estudios de mecánica de suelos son la identificación del tipo de depósito y los emplazamientos de los estratos de suelos que conforman las secciones de los taludes deslizados.

Para ello, se realizó un programa de investigación geotécnica que comprende la ejecución de calicatas para fines de obtener muestras representativas y ensayos in situ.

Para el estudio de los taludes de corte se realizaron 3 trincheras cuyas dimensiones son: 5m de longitud, 1m de ancho y 1m de profundidad.

CONCLUSIONES DEL ESTUDIO DE SUELOS

De la exploración de campo, análisis de los resultados de los ensayos in situ y de laboratorio se puede concluir lo siguiente:

a) Basado en los detalles de las progresivas, clasificación de los suelos, espesores de estratos y características mecánicas, se definió el perfil estratigráfico de la carretera, del cual se pudo definir dos sectores bien marcados de homogeneidad de suelos a largo de la carretera.

Sector 1: Comprende desde el Km. 0+000 al Km. 7+100, se presenta materiales granulares, friccionantes con pocos finos de adecuada resistencia, con sectores dispersos de limos y arcillas pertenecientes a los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7.


Sector 2: Comprende desde el Km. 7+100 al Km. 11+280.15, fin del tramo, los materiales se presentan horizontes homogéneos de suelos finos compuestos por limos y arcillas de baja capacidad de soporte y compresibilidad.

b) Entre el Km 00+000 y Km 11+280.15, que involucra el Sector 1 Y 2, se encontraron sectores dispersos de suelos limosos y arcillosos, donde se deberá realizar una preparación a nivel de terreno natural involucrando el suelo existente antes de recibir el terraplén de relleno, consiste en la reconformación de la subrasante existente en zonas de relleno, eliminación del material orgánico, humedecimiento o aireación, compactación y perfilado final, los tramos comprendidos se encuentran en las siguientes progresivas:

Km. 01+525.0 – 01+869.0 ML A-4 (4)Km. 08+730.0 – 08+980.0 CL A-6 (5)Km. 09+294.0 – 09+630.0 GC A-7-5 (1)Km. 10+630.0 – 10+917.0 GC A-7-5 (4)Km. 10+917.0 – 11+280.15 GC A-7-5 (4)

c) Los materiales con volúmenes importantes, producto del corte debido al mejoramiento de la carretera podrán ser utilizados para la conformación de terraplenes y/o rellenos siempre que estos sean adecuados. Los materiales para estos fines deberán estar libres de cantidades perjudiciales de materia orgánica, como hojas, hierbas, raíces y aguas negras, para ello antes de su utilización deberá eliminarse una capa no menor a 30 cm. de espesor, que garantice la eliminación de los materiales contaminantes producto del corte.

e) De las diferentes muestras tomadas de los lechos de los ríos y quebradas, se han obtenido los diámetros medios a partir de los análisis granulométricos, el cual se usará como parámetro para estimar la profundidad de la socavación de riberas, estribos de puentes existentes y proyectados.

4.4 ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD

Con los resultados de los ensayos de laboratorio, la caracterización correspondiente y con la finalidad de ajustar los parámetros de resistencia obtenidos en el laboratorio se ejecutaron “back analysis” considerando la geometría actual de los taludes y los parámetros de suelo propuesto.

Para fines de establecer la condición actual de estabilidad se realizaron Análisis de la Estabilidad Estática; análisis considerando la influencia de las presiones de poro y las obras de estabilización; análisis suedo-estático, se realizaron considerando un coeficiente sísmico de 0.10g. Los factores de seguridad obtenidos y el grado de estabilidad de cada deslizamiento estudiado se presentan en el Anexo 05.

En los análisis de estabilidad se utilizaron el Programa de Cómputo PCSTABL versión 5.0 de la Universidad de Purdue, U.S. y el Método de Equilibrio Límite de Bishop


Modificado. El programa es ampliamente utilizado en el medio ingenieril internacional y en nuestro país ha sido utilizado por el consultor en varios proyectos.

4.4.1 MECANISMO DE FALLAMIENTO DE LOS TALUDES

Los estudios de estabilidad de taludes han permitido identificar y considerar 02 tipos potenciales de fallamiento en los depósitos deslizados.

4.4.1.1 FALLAMIENTO SUPERFICIAL

Los taludes inestables y que han sufrido deslizamientos presentan un grado elevado de inestabilidad a un fallamiento de tipo superficial. Este tipo de fallamiento involucra volúmenes no masivos de suelos. Se producen por el mal drenaje o ruptura del sistema de drenaje natural de los taludes durante la construcción de la vía. Por lo tanto se deberá mejorar o restablecer adecuadamente el drenaje de los taludes. Los análisis de estabilidad indican que los factores de seguridad se elevan significativamente cuando el suelo pierde humedad o sea en estado seco.

Los fallamientos superficiales comprometen algunos metros de profundidad del talud deslizándolo inmediatamente debido a la fuerte pendiente; sin embargo, el fallamiento no es masivo, es decir no implica grandes masas de suelo que sea preciso contener.

Debido a los factores de drenaje explicados la solución estará orientada en esa dirección. La posibilidad para que ocurra fallamientos superficiales en el futuro en los taludes deslizados es alta, debido a que actualmente los taludes deslizados no están protegidos, es decir se encuentran sin vegetación, por lo tanto obras adicionales como muros de contención se han considerado.

4.4.1.2 FALLAMIENTO PROFUNDO

En los deslizamientos ocurridos en los primeros kilómetros asociados a la Formación Chingas no se han observado fallamientos profundos que implican grandes masas de suelo. Sin embargo, existe alguna posibilidad de que ocurran en el futuro si es que no se resuelve los problemas de drenaje de los deslizamientos actuales.

Factores como la presencia de suelos granulares, fragmentos de rocas, antigüedad del depósito y estado de compactación, están retrasado la inestabilidad de los deslizamientos asociado a un fallamiento profundo de los depósitos, sin embargo el factor drenaje deficiente puede comprometer en el futuro la situación actual.

4.5 OBRAS DE ESTABILIZACION DE TALUDES

A partir de los resultados de los análisis de estabilidad de los deslizamientos existentes se recomendaron las soluciones más adecuadas de estabilización.


En el caso de los cortes de taludes debido a ensanches por desplazamientos de ejes de vía y consideración de bermas, se especifican los taludes de corte en los respectivos planos de corte.

Los muros de contención son obras que evitarán el ingreso de suelos a la vía, provenientes de posibles deslizamientos superficiales generados por las lluvias que caerán directamente sobre el depósito. Es decir los muros de contención darán solución a las fallas del tipo superficial que se espera en el futuro debido a que los taludes se encuentran actualmente deforestados y sin vegetación.

Las lluvias afectarán la resistencia de los suelos superficiales generando pequeños deslizamientos muy superficiales que involucrarán menos de un metro de profundidad. Para mantener la operatividad de los muros de contención se recomienda la limpieza permanente de los mismos, es decir deberá implementarse un programa de mantenimiento permanente.

TRATAMIENTO DE LA FALLA

Como se indicó líneas arriba, se evaluó y se descartó la posibilidad de efectuar una variante, pero debido a las condiciones geotécnicas de inestabilidad de los taludes ante los cortes proyectados.

Se proyecta el tratamiento de esta zona como sigue

1.0 Mejoramiento del trazo; se ha desplazado el eje proyectado, 7.9 m hacia el Norte del eje de la carretera existente alejándose de la zona afectada hacia una zona geotécnicamente más estable.

2.0 Control de erosión; esta se produce por el constante escurrimiento del agua conducida por la cuneta lateral directamente sobre la falla.

TALUDES DE CORTE

Para el caso de los taludes de corte se ha tomado en consideración las características de los suelos de corte y la geometría actual de los cortes de la carretera. Se debe resaltar la gran heterogeneidad de los depósitos de suelo y rocas que componen los taludes en las diferentes progresivas de la carretera, de ahí que la geometría varia sobremanera. Sin embargo, para estos fines, en la medida de lo posible se ha considerado los criterios del Reglamento Nacional de Diseño de Carreteras y consideraciones de estabilidad de taludes.

TALUD TIPO DE MATERIAL10:1 a 6:1 Roca Fija 6:1 a 3:1 Roca Suelta 3:1 Conglomerados 2:1 Tierra compacta 1:1 Tierra suelta


4.6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

a. El estudio de la estabilidad de taludes en la Carretera Pomabamba – Carhua – Chincho – Pachacuyo ha sido realizado utilizando una metodología de estudio que considera la recopilación de la información básica siguiente: Topográfica, Hidrológica e Hidráulica, Geológica y Sismológica y Mecánica de Suelos.

b. Se han realizado levantamientos topográficos especialmente para este fin los mismos que se han consolidado en los respectivos planos de planta y cortes de las principales secciones del talud.

c. Se han considerado las características y variables hidrológicas como son las características de las precipitaciones del lugar, infiltración en medios porosos como son los suelos típicos de depósitos coluviales que predominan en la zona y condiciones hidrológicas en el área del proyecto.

d. La geología local es un factor esencial en la ocurrencia de los deslizamientos. La Formacion Chingas de rocas sedimentarias compuestas por rocas calizas con presencia de lutitas y areniscas fuertemente fracturadas y por consiguiente altamente intemperizadas constituye generalmente el factor más importante de inestabilidad de taludes en zonas lluviosas, como es el caso en estudio.

e. En lo referente a la parte sísmica, debemos de recordar que Chingas se encuentra lejos de las zonas de las fuentes regionales generadoras de sismo (fuentes sismogénicas) como es la zona de Benioff, así como el corto período de exposición sísmica y el bajo riesgo de vidas y materiales que un fallamiento pueda afectar por lo que la sismicidad del lugar, de magnitud intermedia a baja, constituye un factor desestabilizante secundario.

f. De acuerdo a los resultados de los estudios de riesgo sísmico se concluye que en los análisis seudo-estáticos de estabilidad de los depósitos de suelos se deberá considerar un coeficiente sísmico, c de 0,10.

g. Se realizó un programa de investigación geotécnica que comprende la ejecución de

calicatas para fines de obtener muestras representativas y ensayos in situ. Se realizaron ensayos de clasificación y ensayos especiales de resistencia, asumiendo las condiciones más desfavorables de los suelos, en lo referente a compacidad y grado de saturación a fin de obtener parámetros de resistencia representativos del problema.

h. Los trabajos de campo se iniciaron con el llenado de las Hojas de Evaluación Preliminar de las condiciones actuales de los deslizamientos existentes. En las Hojas de Evaluación Preliminar se identificó el talud deslizado y luego se anotaron la identificación visual-manual de los suelos que conforman el talud, las condiciones de drenaje natural, geometría del talud como pendiente y altura, condiciones de estabilidad actual observada.


i. Los deslizamientos estudiados se ubican en los primeros kilómetros de la Carretera Pomabamba – Carhua – Chincho – Pachacuyo, es decir en las progresivas cercanas al Puente Carhua, debido al emplazamiento de la Formación Chingas..

j. Los depósitos de suelos en los primeros kilómetros si bien son depósitos medianamente consolidados con suelos densos y de buena resistencia en estado seco, debido a su geometría, es decir, pendientes por encima de 30º, presencia de fuentes de agua y de arcillas plásticas en su composición generan los deslizamientos.

k. Para fines de establecer la condición actual de estabilidad se realizaron Análisis de la Estabilidad Estática. El resultado de los análisis determina además el tipo y la geometría de la superficie potencial de falla más desfavorable.

l. En los análisis de estabilidad se utilizaron el Programa de Cómputo PCSTABL versión 5.0 de la Universidad de Purdue, U.S. y el Método de Equilibrio Límite de Bishop Modificado.


FACTOR DE SEGURIDAD GRADO DE INESTABILIDAD

RESUMEN DE ESTUDIO DE ESTABILIDAD DE TALUDES CON DESLIZAMIENTO Y TALUDES DE CORTE

DESLIZAMIENTOSFACTOR DE SEGURIDAD (1,2) ESTABILIDAD ACTUAL Y OBRAS DE ESTABILlZACION

GRADO DE INESTABILIDAD

ESTATICO

CON DRENAJE CON

SISMOPROPUESTAS

No.1 1.02 1.25 1.02 Actualmente tiene cobertura vegetal que evita la infiltración y saturación leve del suelo. Talud estable Incluso con sismo. No necesita obras de conten-

ción. Se recomienda cunetas de drenaje para evitar la saturación del depó sito que pueda activar nuevos deslizamientos.

No. 2A y 2B 0.61-0.79 1.05-1.26 0.90-1.07 Talud Inestable. Superficie de falla poco profunda como resultado de la alta (falla superficial)

saturación del suelo, construcción y 01 muro de contención tipo gavión de 4.0 m, de altura, de 125 m de longitud

baja ( falla profunda y masiva)

Se recomienda cunetas de drenaje para evitar la entrada de agua al depósito y evitar que produzcan nuevos deslizamientos.

No.3 1.01 1.33 1.12 Caso similar al anterior pero con suelo más cohesivo, Presencia de 02 alta (falla superficial) quebradas en la parte superior que genera el deslizamiento. Encausa- baja ( falla profunda y masiva) miento de quebrada mediante cunetas de drenaje. Longitud de muro tipo Gavión de 70, de altura de muro de 0.40 m.

No. 4Ay4B 0.85 1.03 0.88 Talud inestable. Superficie de falla poco profunda como resultado de la alta (falla superficial) saturación del suelo. Construcción y 01 muro de contención tipo gavión baja ( falla profunda y masiva)

De 4.0m de altura y 78 m de longitud en el caso A. Se recomlen- dan cunetas de drenaje para evitar la saturación del depósito.

No. 5A 5B Y 5C 0.64 0.87 0.73 Taludes Inestables, Suelos muy buenos poco cohesivos. Presencia de alta (falla superficial) quebrada que separa casos A y B, Encausar quebrada mediante cunetas, baja ( falla profunda y masiva) Muros de contención tipo gavión de 4 m de altura y 165 m de longitud

No. 6 0.58 0.87 0.74 Talud inestable. Superficie de falla poco profunda como resultado de la alta (falla superficial) saturación del suelo. limpieza y muro de contención tipo gavión baja ( falla profunda y masiva) de 4.0m de altura y 40m de longitud. Hacer cunetas de drenaje

No. 7BD 7CD 1.55-1.25 1.84-1.40 1.43-1.11 Suelo tipo conglomerado cementado. Talud actual estable. Ensanche alta (falla superficial)(Qa. Honda Chica) (o. banquete) de 5m. Se recomienda estabilizar el corte con banqueta entre 8 y baja ( falla profunda y masiva)

17m. de altura, ancho de banqueta de 6m, Talud de corte 80-85°.


No. 8A y 8B 0.77 Suelo muy superficial suelto inestable. Suelo compacto a partir de 0.40 alta (falla superficial) de prof. Corte para ensanche con talud de corte de H:1 y V:1. Muro de con- baja ( falla profunda y masiva)

tención de 4.0 m. de altura con una longitud de 165m,

No. 9 0.93 Talud inestable. Superficie de falla poco profunda como resultado de la alta (falla superficial) saturación del suelo. Terreno de cultivo, Muro de contención tipo gavión baja ( falla profunda y masiva) De 4.0m de altura y 90 m de longitud. Obras de drenaje.

(1) Resultados Gráficos de Análisis de Estabilidad en Anexo 01

(2) Resultados Analiticos de Análisis de Estabilidad en Anexo 02


estudio geotecnia-geologia

Documents