“MATERIALES PARA LA CONSTRUCCION DE PRESAS”
La utilización de materiales disponibles en zonas adyacentes a la Presa, permite que se elija la tipología de materiales sueltos o gravosos, y para escogerlos hay que saber bien la calidad del suelo subyacente del terreno y la rentabilidad, para luego proceder a recoger y tratar el material local, que permitirá conformar la presa. Lo que se debe realizar es un estudio que abarque, las características geológicas y geotécnicas de las canteras, además de otros factores como son: Calidad de los materiales disponibles di sponibles en el área de emplazamiento y zonas cercanas a la presa, Instalación de una planta de trituración de piedra, Distancias de transporte y Sensibilidad medioambiental.
En la fabricación de presas de tierra, están involucrados materiales como la grava, arena, limo, polvo de roca y arcilla. En caso de que se encuentre una gran cantidad de material permeable, (materiales gruesos) arena y grava, se procede a importar material arcilloso. El inconveniente que presenta estos materiales es que no proporciona la flexibilidad que posee los materiales de arcilla. En caso de no hallar material permeable, se puede utilizar material arcilloso con drenes. La estabilidad se logra cuando se evita el desplazamiento que puede ocasionar una falla o mediante la acción de fuerzas sísmicas.
En los suelos donde se ha dado un terremoto, es difícil determinar los valores apropiados para la aceleración de deformación. Hay suelos que no pasan por estas aceleraciones, de forma tal que no sufren ningún desplazamiento.
El material básicamente debe estar constituido por grava-limosa a gravo-arcillosa conteniendo cantidades controladas de arcillas de condiciones favorables para la compactación mecánica el cual conformarán un material impermeable, resistente al esfuerzo cortante y que garantice la estabilidad del cuerpo de la Presa. El material debe estar libre de impurezas orgánicas y material compresible o expansivo; con una granulometría variada y evitar granulometría mayores a 6” de diámetro en una proporción no mayor al 30%. Preferentemente deberán conformar una clasificación SUCS tal como : GM, GC, CL y con un Límite Plástico no mayor a 35% y un Índice Plástico no mayor al 15%. El material deberá ser compactado mecánicamente hasta obtener grados de compactación mayores al 95% del valor establecido en el Ensayo de densidad seca máxima o Proctor Estándar. Calidad de los materiales empleados en la construcción de presas homogéneas
Fuente: HIMAT, 1984
Las canteras existentes cercanas al área de emplazamiento deben cumplir los siguientes requisitos: • Volumen apropiado a la magnitud de la presa. • Calidad adecuada para los diferentes fines. • Distancia operativa. • Facilidad de extracción. • Condiciones medio-ambientales aceptables para su explotación
Con la finalidad de satisfacer los volúmenes requeridos de material de préstamo para las demandas de construcción de la Presa y Obras conexas, tanto en calidad como en cantidad con características geotécnicas adecuadas las investigaciones comprenden dos etapas: Primera Etapa.- El reconocimiento de campo el cual permite identificar canteras de materiales explotables para el cuerpo de la Presa, agregados para concreto y filtros, conformados por depósitos que pueden ser de origen coluviales y aluviales, conformados por gravas, limos, arenas, arcillas o las variantes de cada una de ellas. Segunda Etapa.- Exploraciones del suelo subyacente y extracción de muestras a fin de verificar que dichos materiales cumplan los requisitos para la conformación del cuerpo de Presa, agregados para concreto y material para el sistema de drenaje, las mismas que tienen que ser analizadas en laboratorio. Ubicación
: Botadero de desmonte Chombo.
Clasificación SUCS
: Grava limosa mal Graduada “GP-GM” (2% finos, 28% Arenas, 70% Gravas).
Extensión de la desmontera
: 5,500 m2.
Potencia o espesor
: 30 m.
Distancia Media al depósito
: 18 Km.
Volumen explotable
: 50,000 m3.
Usos
: Material para conformación de diques de contención.
Porcentaje de material utilizable
: 100%
Volumen de material disponible
: 50,000 Mm 3.
Propiedad
: Consorcio Minero Horizonte.
Equipo para explotación Observación
: Tractor, Excavadora y Volquetes. : Dado que este material probablemente sea utilizado para otros proyectos, no se considerar en
Informe de Referencia
Resultado de los Ensayos Estándar de Laboratorio en Muestras de Calicatas Análisis Granulométrico Límites Atterberg Profundidad w Clasif. Muestra Gs Gravas Arenas Finos LL LP (m) (%) IP (%) S.U.C.S. (%) (%) (%) (%) (%)
Calicata / Sondaje
MC - 01
3.50 - 4.00
M - 01cono
4.00
MC - 01
3.50 - 3.80
MC - 01
2.00 - 2.40
M - 01cono
C-5 C-6 C-7
C-1 C-2 C-4
Estudio Geotecnico de la Cantera 2
C-8 C-9 w LL LP IP SUCS Gs
2.63
2.6
41.3
53.9
4.7
NP
NP
NP
SP
3.3
74.12
21.74
3.26
NP
NP
NP
GP SP
2.6
45
53
2.1
NP
NP
NP
1.4
45.1
52.7
2.1
NP
NP
NP
SP
2.40
4.5
68.02
28.22
3.76
NP
NP
NP
GP
MC - 01
2.00 - 3.00
2.3
38.8
57.9
3.4
NP
NP
NP
SP
MC - 01
1.50 - 2.00
3.6
43.2
55
1.8
NP
NP
NP
SP
MC - 01
2.50 - 3.00
MC - 01
2.50 - 3.00
2.64
2.65
6.2
20.4
64.6
14.9
NP
NP
NP
SM
6
14.9
72.7
12.5
NP
NP
NP
SM GP
M - 01cono
3.00
1.2
64.3
32.5
3.2
NP
NP
NP
MC - 01
2.00 - 2.50
3
53.5
41.5
5
NP
NP
NP
GP
4.6
30.1
59
10.9
NP
NP
NP
SP - SM
MC - 01 3.00 - 3.50 C - 10 Contenido de humedad Límite liquido Límite plástico Indice de plasticidad Sistema Unico de Clasificación de Suelos Gravedad Especifica
2.62
Resultado de los Ensayos Especiales de Laboratorio en Muestras de Calicatas Triaxial CU
Calicata o Referencia
Área
Material
Muestra SUCS Sonsaje
LASA 2010
LASA 2011
SUSC
c φ c' φ' *
Estudio Geotecnicos de Canteras 1
Estudio Geotecnicos de Canteras 2
Gravedad Densidad Densidad Densida Humedad Esfuerzos Totales Esfuerzos Efectivos Especifica Seca Máxima d Mínima (%) Gs (Ton/m3) c c' φ φ' (kPa)
(° )
(kPa)
(°)
C- 2
M-1
SP
2.63
1.87
3.3
131
32.8
10
37.5
C- 4
M-1
SP
2.64
1.79
2.5
198
27.3
33
36.1
C -9
M-1
GP
2.65
2.05
2.5
142
39.3
33
40.2
25
29
13
27
Posteadora
ML
1.78
15.9
C-1
ML
1.70
13.8
: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos : Cohesión en esfuerzos totales : Angulo de fricción en esfuerzos totales : Cohesión en esfuerzos efectivos : Angulo de fricción en esfuerzos efectivos : Ensayos realizados por Geoservice (2009)
1.0
25.2
La pendiente de los taludes de presas pequeñas de material homogéneo depende de la altura total del terraplén, de las características de los materiales empleados, y del grado de compactación exigido para su construcción. Por regla general, al talud húmedo por estar sometido a la acción del agua se le asigna una pendiente más suave para evitar deslizamientos. Tablas N° 28 y 29.
Las presas mixtas permiten taludes de mayores pendientes dependiendo de los parámetros de resistencia del enrocado, llegando a tener relaciones comunes entre 1.5H:1V, y 2.0H:1V.
La granulometría de las zonas adyacentes debe ser tal que los materiales de una zona no sean arrastrados a otras. Se necesita por tanto una zona de transición entre el núcleo impermeable y el espaldón de enrocado lo que se logra con el uso de filtros. Los filtros por tanto evitan la fuga de partículas del núcleo al cuerpo de la presa protegiéndolo del lavado y pérdida de materiales finos. El uso de geotextiles como material de filtro debe limitarse al caso en que la diferencia del tamaño de las partículas entre el núcleo y los espaldones no sea mucha, pues si hay por ejemplo piedras grandes y arcillas, esfuerzos de tensión pueden generarse y el geotextil se daña. Para presas pequeñas el núcleo impermeable de arcilla se puede reemplazar por asfalto.
Núcleo impermeable
El tamaño del núcleo depende del material y de la cimentación. Puede ser grueso o delgado según la pérdida de agua que se pueda admitir y según el material que lo constituye.
El ancho mínimo del núcleo en su parte superior debe ser entre 1.0 m. y 1.5 m. para facilitar la compactación. La anchura mínima del núcleo en la base puede ser H/2 si el núcleo es grueso. Un núcleo delgado puede proyectarse si el material que lo constituye es muy impermeable y la compactación es bien controlada. En este caso, el espesor en la base es del orden (1/3-1/7)H.
-Se
define a los Espaldone y a las escolleras como los elementos construidos con material de préstamo compactado aguas arriba y aguas abajo del núcleo de la presa y que sirven para transmitir a la misma resistencia y estabilidad, protegiéndola de la erosión. -Los materiales que conforman el espaldón o escollera se compactan a capas menores de 2 m de altura con rodillos vibratorios. -Al seleccionar el material para la conformación de los espaldones se debe tener en cuenta que estos no pases el 5% de finos y a la vez deben ser bien gradados.
