FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS
ESTUDIOS PRELIMINARES DE GEOLOGIA Y GEOTECNIA PARA LA REALIZACION DE LA PRESA OLMOS CURSO: TUNELES Y MOVIMIENTOS DE MATERIALES DOCENTE: TABRA AMADOR LEONARDO INTEGRANTES: CALLE DEL AGUILA GARY JAIR
TRUJILLO – PERÚ 2017-2
1. Resumen
Si bien es cierto la infraestructura es necesaria para el desarrollo del país, es por ello que el proyecto para realizarse un túnel es muy fundamental ya sea para la elaboración de carreteras subterráneas o túneles transandinos, Sin embargo existe factores que ponen en peligro la realización de los proyectos ya sea por el tipo de roca o la presencia de agua subterránea en medio de la excavación es por ello que se realiza un estudio preliminar para la realización de un proyecto túnel en la cuales son. Estudios geotécnicos y geológicos ya que estos estudios nos permite visualizar si existe una falla o discontinuidades como también el tipo de roca que se presenta además su clasificación por ejemplo: roca blanda, dura. Estos estudios preliminares llevan a cabo una seguridad vial o para prevenir algún accidente como desprendimientos de roca además para usar los distintos sostenimientos para ese tipo de roca.
2. Introducción:
Los túneles son el tipo de obras de ingeniería que mayor conocimiento geológico del terreno demandan, tanto para ser proyectados como construidos, de forma segura y, en la medida de lo posible, económica. A mayor grado de complejidad geológica del sitio donde será alojado el túnel, mayor será la incertidumbre para el pronóstico de los problemas geológicos esperados y, por lo tanto, la cantidad de estudios de campo y el grado de detalle deberá ser también mayor. Uno de los factores que causa mayores retrasos e incrementos en los costos de la construcción de un túnel, es sin duda la cantidad de situaciones geológicas inesperadas, mismas que, al no haber sido previstas en la campaña de estudios, repercuten directamente en los procedimientos de excavación, los sistemas de sostenimiento, el tipo de maquinaria empleada, etc
3. MARCO TEORICO 3.1. Recopilación y análisis de información existente Con la tecnología más avanzada en Sistemas de Información Geográfica, utiliza la fotografía aérea, las imágenes de satélite y los trabajos de especialistas en campo para generar las cartografías básicas con información sobre el medio físico, social y los recursos naturales del país. El proyectista del túnel recopilará toda la información disponible tal como: planos topográficos, bancos de nivel, fotografías aéreas, referencias de estudios que pudieran ser útiles para llevar a cabo el proyecto. La geología de todo el país a gran escala está publicada por el INGEMMET, ofreciendo datos de estratigrafía, tectónica, historia geológica, hidrogeología, etc., la cual permite conocer datos importantes como: litología, fallas o pliegues, periodo geológico al que corresponden los materiales, etc. Con base en lo anterior y tomando en cuenta los planos topográficos existentes, el proyectista, antes de iniciar con las campañas de campo y de detalle, deberá ubicar la zona en estudio y consultar los planos, informes y estudios con los que cuente el INGEMMET con objeto de definir preliminarmente los posibles materiales que alojarán el túnel. Por otro lado, si en las proximidades del túnel en proyecto existen otras obras civiles o explotaciones mineras, es probable que cuenten con información geológica, misma que puede servir en la fase de proyecto y que el proyectista deberá recopilar e integrar.
Concluida la recopilación y análisis de la información existente de la zona que alojará el nuevo túnel carretero, podrán sentarse las bases para continuar con los estudios de campo y gabinete, mismos que se describen a continuación.
3.2 Levantamiento topográfico a detalle: Existen varios tipos de condiciones naturales que pueden generar problemas de inestabilidad al excavar un túnel, como son: la orientación desfavorable de discontinuidades, la orientación desfavorable de los esfuerzos in situ respecto al eje del túnel, el flujo de agua hacia el interior de la excavación a través de fracturas, acuíferos o rocas karstificadas, la formación de bloques inestables por combinación de algunas familias de discontinuidades sobre el contorno abierto del túnel, zonas de debilidad como fallas o alteraciones importantes, suelos débiles, etcétera. La estructura geológica ejerce una gran influencia en la estabilidad del túnel. En general, se considera que las orientaciones de discontinuidades perpendiculares
a la dirección de avance del túnel son situaciones muy desfavorables, en especial cuando buzan contrarias a dicho avance. Las discontinuidades se clasifican principalmente en sistemáticas y singulares. Las diaclasas, planos de estratificación y de esquistosidad pertenecen al primer grupo y se presentan prácticamente en todas las rocas, con mayor incidencia en las zonas poco profundas del macizo, donde los procesos de meteorización, circulación de agua y rellenos arcillosos son más frecuentes; dentro del grupo de discontinuidades singulares se encuentran las fallas, las discordancias, los diques, entre otros La estabilidad, cuando está regida por la formación de bloques o cuñas, puede estimarse basándose, en un principio, en la caracterización realizada en superficie (y eventualmente a partir de los sondeos), así como en una serie de hipótesis sobre las condiciones que podrían tener las discontinuidades a la profundidad del túnel, mismas deberán verificarse y ajustarse durante la ejecución de la obra
3.3 Sondeos exploratorios: Los sondeos mecánicos son el método más utilizado para la investigación geológica directa en los estudios para túneles de carretera, ya que proporcionan
una información física real del material rocoso que se encuentra en profundidad. La campaña de sondeos deber ser cuidadosamente preparada con objeto de optimizar al máximo el número y la longitud de los barrenos. Antes de llevar a cabo la planeación de la campaña de perforación debe realizarse el estudio geológico de superficie que permita tener una idea aproximada de la roca que se va a encontrar y donde pueden localizarse los sitios potencialmente más complicados. Algunos de los objetivos que se persiguen con la campaña de sondeos previa al proyecto del túnel son: a) Estudiar la zona de portales: litología, profundidad de la roca sana, presencia de agua, etc. b) Determinar las distintas litologías presentes en el túnel, y de cada una obtener muestras para ser analizadas, clasificadas y posteriormente ensayadas en el laboratorio. c) Con base en los estudios geológicos de superficie y de prospección geofísica, se pueden analizar las zonas donde potencialmente pueden existir fallas, cavernas, contactos litológicos o roca de peores características. El método usual de perforación es con brocas de diamante, que permiten obtener núcleos continuos de terreno. En las zonas donde no sea posible recuperar muestras de roca se debe optar por otra técnica de perforación en ocasiones cuando no es necesario recuperar, se emplean brocas tricónicas para el avance en el sondeo. La elección del tipo de equipo está en función de varios factores tales como: presupuesto, tiempo para elaborar el proyecto, longitud y cobertura del túnel, accesos disponibles para llegar a la zona del proyecto, entre otros La ubicación y orientación de los sondeos se debe realizar de forma tal que se obtenga el mayor conocimiento posible del macizo a la profundidad del túnel y
en su porción central, para poder apreciar la calidad de la roca a distintas profundidades De cada uno de los sondeos realizados se recuperan núcleos de roca, de los cuales se debe hacer una clasificación litológica macroscópica, evaluando los parámetros de recuperación (REC) e índice de calidad de la roca (RQD) y se deben describir detalladamente las características de las fracturas.
Después de realizar estudios de RQD se puede determinar la Q de Barton además la compresiones axiales y de ahí obtener parámetros físicos de la roca esto se realiza para ver la calidad de roca ya sea blanda o dura para asi guiarse para el uso de un sostenimiento adecuado verificando la competitividad de la roca.
3.4 Aguas Subterráneas: La excavación de un túnel puede originar una serie de acciones sobre el terreno que pueden llegar a modificar las condiciones naturales, donde el agua es un papel importante. Estas modificaciones pueden afectar la estabilidad del macizo y a las medidas de sostenimiento a aplicar para la construcción del túnel.
Las
consecuencias son:
Pérdida de la resistencia del macizo que rodea la excavación.
Incremento de la presión en el frente de excavación, que puede dar lugar a fenómenos de sifonamiento en materiales arenosos etc.
Formación de cavidades y colapsos en materiales salinos
Problemas de asentamiento de cimentaciones próximas o subsidencia en superficie.
Roca puede contener agua en su matriz o en las fracturas, a diversas condiciones de presión que dependen de la profundidad. Además puede dañar el sostenimiento a futuro
Rocas muy fracturadas o permeables, como areniscas o calizas son especialmente importantes. También pueden haber bolsones de gravas o rocas más permeables.
Antes de la construcción se debe determinar la ubicación y cantidades de agua. Los costos suben al menos 20% por necesidad de soporte impermeable y drenaje.
Ante flujos altos, puede bajarse el nivel general del agua o tratar el suelo (ej: congelamiento).
4. DESARROLLO ESTUDIOS PRELIMINALES DE LA PRESA TRANSANDINA OLMOS 4.1 Recopilación de Análisis existentes: Proyecto Hidroenergético y de Irrigación Olmos tienen como objetivo trasvasar caudales de la Cuenca Amazónica hacia la Costa del Pacífico, permitiendo su aprovechamiento para la generación de energía eléctrica y la producción agropecuaria en las tierras costeñas a irrigarse con las aguas turbinadas. Las obras del proyecto se ubican al norte del territorio peruano entre las Regiones de Piura, Lambayeque y Cajamarca El trasvase de las aguas reguladas en el embalse Limón, hacia las zonas de riego, se realizará a través de un túnel Trasandino, de cerca de 20 Km. de longitud y de 4,8 m de diámetro.
4.2 Levantamiento topográfico a detalle: Los levantamientos topográficos directos, se apoyarán en las estaciones geodésicas que se establecieron paralelamente. Conforme a la escala requerida se ha efectuado el relleno de puntos, con una densidad para que los planos puedan ser generados a escala 1:1,000 Entrada del Túnel Zona de Presa y 1:500 Salida del Túnel.
4.3 Geologia Se han realizado investigaciones geotécnicas voluminosas, en el emplazamiento previsto de la presa Limón, así como en las potenciales canteras de préstamo de materiales de construcción, ubicados en el valle del río Huancabamba. Como parte de estas investigaciones se ejecutaron 2,650 m de perforaciones de sondeo, 145 calicatas, en una longitud total de casi 20,000 m, 174 ensayos de permeabilidad de campo y un gran número de ensayos de laboratorio practicados sobre muestras del suelo y la roca. Los estribos y el lecho rocoso del valle están compuestos por andesitas y dacitas. El macizo rocoso está dividido en las siguientes subzonas: Subzona III presente en los flancos de la presa, en la zona superficial del terreno, de un espesor de 20 m, dentro de la cual la roca se encuentra significativamente alterada por procesos de meteorización
Subzona II en la cual la roca se halla, generalmente, muy poco alterada por procesos de meteorización Geotecnia: La resistencia y la deformabilidad de las rocas inalteradas (zona I), se caracterizan por sus altos valores para todos los tipos de rocas. La resistencia a la comprensión simple es de 110 a 140 MPa y el módulo de deformación de 13,000 a 15,000 MPa. En las subzonas III y II, la resistencia a la comprensión simple es 70 y 100 MPa respectivamente y el modulo de deformación de 2,000 a 7,000 MPa. La permeabilidad de las rocas del basamento está estrechamente ligada con su fisuramiento, originado por el tectonismo, la meteorización y distensión. Estas rocas se distinguen por una permeabilidad muy irregular lo que se hace notar en iguales límites inferiores de la variación del coeficiente de permeabilidad para diferentes zonas
5. Bibliografía: http://geco.mineroartesanal.com/tiki-download_wiki_attachment.php?attId=1198 del libro de perforación Daniel Arcos. Arequipa 2007 Recuperado 10/09/2017
http://www.academia.edu/7534920/FORMULAS_DE_CALCULO_DE_VOLADURA S_EN_BANCO del libro calculo de voladura en banco N Gonzales Correa.. Recuperado el 10/09/2017
Mariano Pacheco de Universidad Nacional de Ingeniería Lima 1999, Aplicación de la mecánica de rocas a las operaciones mineras unitarias de perforación y voladura a tajo abierto ….. Recuperado 10/09/2017 Jose Bernaola de La Universidad Politécnica de Madrid 2013, Perforacion y Voladura de rocas en minería …. Recuperado 10/09/2017
Jorge Briones Zeballos en su tesis titulada Estudio comparativo del diseño de la presa de tierra limon del proyecto olmos con pantalla de concreto versus núcleo de material arcilloso” 2008 de la Universidad Ricardo Palma Recuperado el 10/09/2017
