Agradecimiento Agradezco primeramente a Dios y a mis padres Sergio y catalina por haber confiado en mí y haberme apoyado en mi trayectoria estudiantil, y a todos mis familiares y personas
RESUMEN El macizo de la zona de Salcedo, en el Km 6 de la carretera Puno Moquegua, formado por rocas calizas de la Formación Ayabacas, ha sido afectado por fuerzas compresivas del tectonismo Andino, a consecuencia consecuencia de este esfuerzo compresivo los estratos de roca caliza se plegaron formando una estructura de tipo pliegue anticlinal. El macizo se encuentra controlado por tres sistemas de diaclasas, uno de ellos pertenece al plano de estratificación y se encuentra con dirección paralelo al eje del pliegue y a la falla regional que se encuentra en el flanco Este del afloramiento. Las clasificaciones geomecánicas realizada por los métodos RMR, Sistema Q y GSI, muestran valores de estimación de calidad regular a buena para el macizo rocoso. El análisis estereográfico muestra que los taludes del afloramiento se presentan inestables debido a los valores altos de buzamientos de las discontinuidades y del talud. Se producirán deslizamientos planares, por cuña y volteo.
RESUMEN El macizo de la zona de Salcedo, en el Km 6 de la carretera Puno Moquegua, formado por rocas calizas de la Formación Ayabacas, ha sido afectado por fuerzas compresivas del tectonismo Andino, a consecuencia consecuencia de este esfuerzo compresivo los estratos de roca caliza se plegaron formando una estructura de tipo pliegue anticlinal. El macizo se encuentra controlado por tres sistemas de diaclasas, uno de ellos pertenece al plano de estratificación y se encuentra con dirección paralelo al eje del pliegue y a la falla regional que se encuentra en el flanco Este del afloramiento. Las clasificaciones geomecánicas realizada por los métodos RMR, Sistema Q y GSI, muestran valores de estimación de calidad regular a buena para el macizo rocoso. El análisis estereográfico muestra que los taludes del afloramiento se presentan inestables debido a los valores altos de buzamientos de las discontinuidades y del talud. Se producirán deslizamientos planares, por cuña y volteo.
ÍNDICE CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN 1.1.
Planteamiento del problema
1.2.
Objetivos
1.3.
Justificación
1.4.
Metodología de la investigación investigaci ón
1.5.
Terminología Terminolog ía fundamental
CAPITULO II: REVISIÓN DE LITERATURA CAPITULO III: CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN 3.1. Generalidades 3.1.1. Ubicación 3.1.2. Accesibilidad 3.1.3. Aspectos climáticos 3.2. Geomorfología Geomorfología 3.2.1. Introducción 3.2.2. Relieve 3.2.3. Hidrología 3.2.4. Hidrogeología 3.2.5. Geodinámica externa 3.3. Litostratigrafia 3.3.1 formación Ayabacas 3.3.2. Grupo Puno 3.3.3. Grupo tacaza 3.3.4. Grupo Barroso 3.3.5. Depósitos recientes 3.3.6. Rocas intrusivas 3.4. Geología estructural 3.4.1. Fallamiento 3.4.2. Diaclasamiento Diaclasamiento 3.4.3. Plegamiento 3.4.4. Discordancia 3.4.5. Contactos 3.4.6. Tectónica 3.4.7. Tensiones in situ 3.4.8. Peligro sísmico
3.5. Caracterización del macizo rocoso 3.5.1. Caracterización de la matriz rocosa 3.5.2. Descripción de las discontinuidades 3.5.3. Parámetros que caracterizan al macizo rocoso 3.5.4. Clasificación geomecanica del macizo rocoso CAPITULO IV: DISCUSIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CAPÍTULO VI: REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ¿Cual es el comportamiento del macizo rocoso de calizas Ayabacas con fines geotécnicos en el Km 6 de carretera Puno-Moquegua? 1.2 OBJETIVOS -
Analizar el comportamiento del macizo rocoso de calizas ayabacas con fines geotécnicos en el Km 6 de carretera Puno-Juliaca
-
Realizar la caracterización del macizo rocoso de calizas Ayabacas en Km. 6, carretera Puno-Moquegua
-
Levantar el estudio geotécnico, evaluar y calificar las condiciones naturales del terreno (rocas y suelos) donde se emplaza la zona de trabajo.
-
identificar, evaluar y calificar los eventos geológicos que afectaron la zona de estudio.
1.3 JUSTIFICACION Para la elaboración del siguiente trabajo es necesario realizar el análisis de estabilidad de taludes en el afloramiento, de esa manera conocer los parámetros del talud en la cual esta puede permanecer estable, estas características son de mucha importancia puesto que de esa manera se puede saber si este tipo de roca, es decir la caliza puede o no ser explotable, cualquiera fuese la forma de extracción de este tipo de roca y determinar si este recurso puede o no ser económicamente explotable. 1.4 METODOLOGIA DE INVESTIGACION Para la realización de este trabajo ha sido conveniente dividirlo en diferentes fases, para su mejor elaboración y comprensión. 1.4.1. PRIMERA FASE
OBTENCION Y ANALISIS DE INFORMACIÓN:
En este aspecto se ha realizado la respectiva revisión bibliográfica, para su mejor entendimiento y el conocimiento acerca de la zona de trabajo, es decir re ah procedido a la recopilación en cuanto al aspecto geológico del área de estudio, sabiendo que este aspecto quien cuenta con mayor
información acerca de la geología es el Boletín Nº 55 y el proyecto integrado del sur elaborado por el INGEMMET, seguido a ello se procedió a la obtención de información acerca del motivo de la practica el cual es estabilidad de taludes en rocas. 1.4.2. SEGUNDA FASE
TRABAJO DE CAMPO:
Para la realización del estudio acerca de Estabilidad de Taludes en Roca, se ha procedido a la toma de datos, es decir realizando los ensayos in situ tomando en cuenta los parámetros para obtener buenos resultados y una buena interpretación acerca de los datos obtenidos en campo, para ello se ha requerido de la toma de datos estructurales, caracterización y toma de actitudes, con los instrumentos adecuados como brújula de tipo Brunton, GPS, flexómetro, tomando la medida de las discontinuidades, abertura, el contenido de humedad, el grado de alteración y la resistencia de la roca con el instrumento que es el martillo de geólogo, estas características presenta el macizo rocoso. 1.4.3. TERCERA FASE
TRABAJO DE GABINETE
Para poder realizar el trabajo completo acerca del tema de Estabilidad de Taludes en roca se procedió a lo siguiente a lo siguiente: -
Ploteo de los datos obtenidos en campo manualmente en las falsillas denominados estereogramas, dentro de ello se encuentran la elaboración del diagrama, ploteo de datos, conteo de puntos (concentración de puntos o familias principales), diagrama de polos y planos. Cálculo de las puntuaciones de los parámetros para la clasificación del Macizo Rocoso, realizando el cálculo de RMR para la clasificación del tipo de roca.
-
Para la clasificación del Macizo Rocoso y el Análisis de Estabilidad, en la clasificación del macizo rocoso se ha realizado según los siguientes autores como son Bieniawski, Barton y GSI. Para hacer el análisis de estabilidad del talud se ah realizado en estereogramas y/o falsillas. Una vez finalizada todos los procesos anteriores se pasa a la elaboración del informe tomando en cuenta todos los datos tomados en campo.
1.5 TERMINOLOGIA FUNDAMENTAL Roca: agregado natural de partículas de uno o más minerales, con fuerte unión cohesiva permanente, que constituyen masas geológicamente independientes y cartografiables.
Suelo: agregado natural de partículas minerales granulares y cohesivas, separables por medios mecánicos de baja energía o por agitación en agua. Macizo rocoso: conjunto de matriz rocosa y discontinuidades. Presenta carácter heterogéneo, comportamiento discontinuo y normalmente anisótropo, consecuencia de la naturaleza, frecuencia y orientación de los planos de discontinuidad, que condicionan su comportamiento geomecánico e hidráulico. Discontinuidad: cualquier plano de origen mecánico o sedimentario en un macizo rocoso, con una resistencia a la tracción nula o muy baja. Genera comportamiento no continuo de la matriz rocosa, y normalmente anisótropo). Rumbo: El rumbo se puede definir como línea que resulta por la intersección del plano geológico por un plano horizontal. Buzamiento: Es el ángulo que forma el plano a medir con respecto a un plano horizontal, y debe ir acompañado por el sentido en el que el plano buza. Deslizamiento.- Se denomina deslizamiento a la rotura y al desplazamiento del suelo situado en la base del talud, los deslizamientos pueden producirse de forma lenta o rápida.
Polo de un plano.- Es el punto en el cual la superficie de la esfera es intersecada por una normal al plano en referencia. En este sentido la orientación de un plano puede ser representada por su círculo mayor o por su polo. Estabilidad: Se entiende por estabilidad a la seguridad de la masa que puede ser terrosa o rocosa, para las diferentes inclinaciones del talud corresponden a diferentes tipos de macizo rocoso. Talud: Se entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra. No hay duda que el talud constituye una estructura compleja de analizar debido a que en su estudio coinciden los problemas de mecánica suelos y mecánica de rocas, sin olvidar el papel básico de la geología aplicada que desempeña en la formación de cualquier criterio aceptable.
Factor de seguridad: Se define el factor de seguridad las rocas en el medio natural. Un macizo rocoso está compuesto por una o varias rocas (litotipos) que a su vez contiene diversas discontinuidades: planos de estratificación, fallas, juntas, pliegues y otros caracteres estructurales. Los macizos rocosos son por lo tanto discontinuos y pueden presentar propiedades heterogenios y homgenios y/o anisotropicas. Talud natural: En términos generales son entidades todas las laderas de macizos terrosos rocosos y mixtos de suelo y roca, originados por los agentes naturales (fenómenos geológicos, intemperismo, agentes hídricos naturales y otros) de superficie no horizontal; aun que esta ladera haya sufrido alguna acción de origen humano tales como corte, tales de bloques, introducción de sobrecarga y otras. Talud artificial: Son taludes en macizos fabricados por el hombre, generalmente, denominados terraplenes y taludes de corte. Los terraplenes son constituidos de suelo arcilloso o limoso, arenas o gravas, de enrocamiento y otros materiales. Colina: Término usado para definir o señalar pequeñas elevaciones de terreno con pendientes suaves. Falla: Desplazamiento de un bloque con respecto a otro colindante a través de un plano denominado “plano de falla” las fallas son producto de esfuerzos tectónicos.
Valle: Depresión de los terrenos de forma longitudinal, de muchos kilómetros de extensión y sobre cuyos fondos (lechos fluviales) discurren los ríos. Afloramiento: Todo tipo de material rocosa, mineral (filones, vetas), etc. que se observa en la superficie de terreno generalmente las rocas se hallan cubiertas por los materiales descompuestos y el trabajo de campo por la búsqueda de las principales afloraciones constituye una tarea de los geólogos.
CAPITULO II: REVISIÓN DE LITERATURA REVISION DE LITERATURA La mayoría de los métodos de análisis de estabilidad de taludes, que se basan en el equilibrio límite se diferencia unos de otros en función de hipótesis adicionales adoptadas, como por ejemplo aquellas que se encuentran relativas a la superficie de ruptura, las fuerzas actuantes utilizadas en algunas ecuaciones de equilibrio o el tipo de esfuerzo solicitante utilizados para los cálculos a realizarse. Los factores geomecánicos en general en los macizos rocosos presentan anisotropia en sus características de resistencia, permeabilidad y deformabilidad, en mayor grado que los macizos terrosos.
2.1 ROCK MASS RAINTING (RMR) El método Rock Mass Rainting (RMR) fue desarrollado por Bieniawski (1972). Este método permite, de forma sencilla, estimar la calidad del macizo rocoso, mediante la cuantificación de parámetros de fácil medición, los cuales se establecen en campo de manera rápida y con costos económicos. Con el valor del RMR es posible establecer algunas propiedades geotécnicas preliminares del macizo, para analizar la estabilidad del macizo rocoso. La tabla de clasificación geomecánica que Bieniawski propone es la siguiente:
CUADRO Nº 01 CLASIFICACION GEOMECANICA RMR (BIENIAWSKI, 1989) 1
ENSAYO DE RESISTENCIA CARGA PUNTUAL A LA MATRIZ COMPRESION ROCOSA (MPa) SIMPLE PUNTUACION
> 10
10 _ 4
4 _ 2
2 _ 1
COMPRESION SIMPLE (MPa)
>250
250 _ 100
100 _ 50
50 _ 25
25 _ 5 5 _ 1 <1
12
7
75 % _ 90 %
50 % _ 75 %
PUNTUACION
15 90 % _ 100 % 20
17
13
SEPARACION DE DIACLASA
>2m
0.6 - 2 m
0.2 - 0.6 m
20
15
10
4 25 % _ 50 % 6 0.06 - 0.2 m 8
<1m
1-3m
3 - 10 m
10 - 20 m
> 20 m
6 Nada 6 Muy Rugosa 6
4 < 0.1 mm 5
2 0.1 - 1.0 mm 3 Ligeramente Rugosa 3
1 1 - 5 mm 1
0 > 5 mm 0
Ondulada
Suave
RQD
2
3
PUNTUACION LONG DE LA DISCONTINUIDAD S E PUNTUACION D A D ABERTURA I U PUNTUACION N I 4
5
T N O C S I D S A L E D O D A T S E
RUGOSIDAD PUNTUACION RELLENO PUNTUACION ALTERACION
PUNTUACION CAUDAL POR 10m DE TUNEL RELACION: PRESION DE AGUA AGUA/TENSION FREATICA PRINCIPAL MAYOR ESTADO GENERAL PUNTUACION CLASE
CLASIFICACION
CALIDAD PUNTUACION
Rugosa
5 1 Relleno Relleno Relleno duro Ninguno duro < blando > 5 mm 5 mm < 5 mm 6 4 2 2 Ligeramente Moderadamente Muy Inalterada Alterada alterada alterada 6 5 3 1 < 10 10 - 25 25 - 125 Nulo litros/min litros/min litros/min
0
Seco 15 I Muy Buena 100 - 81
0 - 0.1
2
1
0
< 25 % 3 < 0.06 m 5
0 Relleno blando > 5 mm 0 Descompuesta 0 > 125 litros/min
0.1 - 0.2
0.2 - 0.5
> 0.5
Húmedo
Goteando
Agua fluyendo
7
4
0
II
III
IV
V
Buena
Media
Mala
Muy Mala
80 - 61
60 - 41
40 - 21
< 20
Ligeramente húmedo 10
2.2 SISTEMA Q El sistema Q, fue propuesto por Barton et. al (1974), basándose en una gran cantidad de casos tipo de estabilidad en excavaciones subterráneas, siendo su principal propósito establecer un índice para determinar la calidad del macizo rocoso en túneles. El sistema Q incluye parámetros como el índice de calidad de la roca (RQD), numero de sistemas de fisuras (Jn), rugosidad de las fisuras (Jr), alteración de las fisuras (Ja), factor de reducción por agua en las fisuras (Jw) y el factor de reducción por esfuerzos (SRF). El valor numérico del índice Q se obtiene a partir de la siguiente ecuación: Q
RQD Jr
Jn
*
Ja
*
Jw SRF
Para la estimacion de la calidad de la masa rocosa se usa la siguiente tabla:
TABLA Nº 01 Clase Valor de Q Excepcionalmente mala Extraordinariamente mala Muy pobre Pobre Discreta Buena Muy buena Extraordinariamente buena Excepcionalmente buena
<0.01 0.01-0.10 0.10-1.00 1.00-4.00 4.00-10.0 10.0-40.0 40.0-100.0 100.0-400.0 400.0-1000.0
2.3 INDICE DE RESISTENCIA GEOLOICA (GSI) Con la aparición del criterio de rotura de Hoek&Brown el uso del RMR ya no es adecuado, sobretodo para el caso de rocas débiles, y se introduce de esta forma la clasificación geomecánica GSI (Hoek, 1994; Hoek et al. 1995) El GSI es un sistema para la estimación de las propiedades geomecánicas del macizo rocoso a partir de observaciones geológicas de campo. Las observaciones se basan en la apariencia del macizo a nivel de estructura y a nivel de condición de la superficie. A nivel de estructura se tiene en cuenta el nivel de alteración que sufren las rocas, la unión que existe entre ellas, que viene dada por las formas y aristas que presentan, así como de su cohesión. Para las condiciones de la superficie, se tiene en cuenta si ésta esta alterada, si ha sufrido erosión o que tipo de textura presenta, y el tipo de recubrimiento existente.
Una vez realizadas las observaciones se escoge en la Tabla 2 la situación que más se acerca a la realidad del macizo a estudio, obteniendo de esta forma, el valor del GSI. Tal y como se observa en la Tabla 2 los valores del GSI varían desde 1 hasta 100. Los valores cercanos al 1 corresponden a las situaciones del macizo rocoso de menor calidad, es decir con la superficie muy erosionada, con arcilla blanda en las juntas, y con una estructura poco resistente debido a las formas redondas, y a la gran cantidad de fragmentación que sufre el macizo. Por el contrario, valores de GSI cercanos a 100, implican macizos de gran calidad, ya que significa una estructura marcada por una pequeña fragmentación en la que abundan las formas prismáticas y superficies rugosas sin erosión.
TABLA Nº 02
CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE INVESTIGACION 3.1 GENERALIDADES 3.1.1 Ubicación (plano) El área de trabajo se encuentra ubicada en la zona Km 6 de la carretera Puno-Moquegua hacia el S del centro de la ciudad de Puno. Políticamente el área de estudio se encuentra ubicada de la siguiente manera: CUADRO Nº 03 UBICACIÓN POLITICA REGION Puno DEPARTAMENTO Puno PROVINCIA Puno DISTRITO Puno Salcedo, Km. 6 LUGAR (carretera PunoMoquegua)
3.1.2 ACCESIBILIDAD El acceso a la zona de trabajo se realiza por vía terrestre a través de la carretera Puno-Moquegua, tomando un tiempo de 20min en llegar desde el centro de la ciudad de Puno hasta el Km. 6, y 7min por un camino trocha desde la carretera, Km.6, hacia área de estudio. VIA DE
TRAM
DISTANCI
ACCESO
O
A
DE
A
Puno
Km. 6
Red Vial Puno Moquegua
TIEMPO
TIPO DE
VIA
VIA
PRINCIP AL
20 Min. aprox
Asfaltada
Puno Moquegu a
3.1.3 ASPECTOS CLIMÁTICOS 3.1.3.1 TEMPERATURA La climatología de toda la bahía se encuentra influenciada por las temperaturas medias anuales que se registran en toda la cuenca endorreica del altiplano los cuales varían entre 7 y 10ºC. Alrededor del lago mismo, las temperaturas promedio sin embargo son superiores a 8ºC. Una evaluación normal se estima que la temperatura media anual a nivel del lago debería ser de 0ºC pero sin embargo se atribuye la diferencia de temperatura al efecto térmico de la masa de agua que actúa como un inmenso termorregulador. En toda la Bahía de Puno, las temperaturas medias más bajas tienen lugar en julio alcanzando a menores de 0º C. Teniendo congelamiento a las orillas de la bahía el cual es temporada de pleno invierno, mientras que las más elevadas se sitúan de diciembre a marzo alcanzando por momentos temperaturas a los 15º a 20º C, lo que, generalmente se perciben en febrero. 3.1.3.2 PRECIPITACION Las precipitaciones de las lluvias están relacionados por la influencia del lago que es consecuencia de su extensa superficie ligada a un volumen importante debido a las grandes profundidades. La fuerte capacidad de absorción de las radiaciones solares induce temperaturas de las aguas (10º a 14ºC) netamente más elevadas que las del aire de las tierras circundantes. La restitución térmica por la masa de agua es entonces progresiva. Pasando por el lago, el aire se calienta enriqueciéndose al mismo tiempo en vapor de agua. Sufre entonces una ascensión, más fuerte durante la noche ya que el contraste de temperatura se acentúa. Esta convección provoca tormentas más frecuentes sobre el lago que sobre las tierras, con un total superior a 800
mm, y pudiendo alcanzar más de 1.000 mm en el centro del lago. El máximo es observado sobre la isla de Taquile con 1.535 mm. 3.1.3.3 EVAPORACION La evaporación media anual del tanque tipo A en la estación Puno es de 2010mm/año. La evapotranspiración potencial media anual estimada con la formula de Penman con datos de la estación Puno es de 1269 mm/año. Tanto la evaporación como la evapotranspiración potencial corresponden a valores altos como consecuencia de la alta radiación solar. 3.1.3.4 HUMEDAD
La humedad relativa media anual en el contorno del lago varía de 50 a 65%, para temperaturas de 8 a 10ºC. 3.2. GEOMORFOLOGIA 3.2.1. INTRODUCCION El presente capitulo se describen los diferentes geoformas, tratando específicamente de todas los rasgos orogénicos que sobresalieron en la zona de estudio. En el territorio peruano y específicamente en la zona Cancharani se presentan diferentes unidades geomorfológicas ya sean de un medio continental o un medio marino. El relieve geomorfológico de la zona es a consecuencia de varios ciclos orogénicos siguiendo varias etapas dentro de ellas los últimos que actúan son la erosión, meteorización, etc. 3.2.2. RELIEVE El relieve que muestra la cuenca es muy variado cual se muestran muchas formaciones del meseta del collao cual es altiplanicie cual se presentan deformación de relieves altos y bajos cual la cuenca esta en un relieve bajo cual son laderas del lago son planicies. El lugar de investigación o del proyecto es de relieve alto con una altura de 4025msnm es el más alto y el más bajo es 3975msnm. 3.2.2.1 LLANURA LACUSTRE La llanura es de vegetación de yerbas silvestres cual rodea toda la zona donde esta fua causada por el tetanismo que sufrió la zona donde la intrusión que salió cual es el grupo tacaza dónde por esa razón la llanura es pobre en vegetación y en algunas partes es fuerte. 3.2.2.2 LADERAS
Las laderas del lugar son totalmente cubiertas por la vegetación y la erosión antropica y en algunas partes es notoria de su erosión parcial y total cual esta sufre desplazamientos de bloques de rocas desprendidas. 3.2.2.3 TERRAZAS Los fondos de los valles Salcedo y Jayllihuaya, por el avanzado proceso de colmatación y posterior encajonamiento de los lechos de los ríos, se han formado terrazas amplias de arenas, arcillas y guijarros. Estas poseen los mejores suelos agrícolas de la microcuenca, que están en proceso de urbanización; así como, de disturbación por la fabricación de ladrillos, en Salcedo, donde se están formando canteras profundas donde se concentra la pluviosidad, modificándose la escorrentía sub superficial. 3.2.2.4 CONOS ALUVIALES Los conos aluviales no son muy notorias por la causa de la erosion antropica pero si en las zonas bajas si hay conos aluviales que afloran en el pie del macizo. 3.2.2.5 CAUSES FLUVIALES El en lugar existen riachuelos que se dirigen al lago cual su cauce es muy lenta esto ocurre al costado del proyecto que esta al NE. También hay un cause subterráneo que se une con el riachuelo que esta alimenta a los ladrilleros del lugar. 3.2.2.6 QUEBRADAS Las quebradas están al norte y al sur del macizo cual están en llamados valles de tipo V cual estas se unen con los distintos afloramientos de las rocas. 3.2.3 HIDROLOGIA La principal hidrología en la zona no existen ríos de gran cause per si existen riachuleos cual esembocan en el lago Titicaca y también es existente el cause supterraneo cual es ve con claridad por la humedad que se presenta en las partes bajas del lugar. 3.2.4 HIDROGEOLOGIA La hidrogeología es variada puesto a que la existencia de drenajes es poca por la que no existen por la zona, pero si hay causes fluviales que se les considera riachuleo que aliemtan por un canal llegando hasta el lago.
Las aguas subterraneas en la zona baja esta a un metro de pues esto ocurre porque está el lago y en las zonas altas está a unos 5m de profundidad. 3.2.5 GEODINAMICA EXTERNA Estos están sustentados en la regresión lacustre y el aporte de sedimentos de ríos y escorrentias pluviales. En este marco, la sedimentación en la gran bahía de Puno está llevando a la extinción de la bahía interior, acelerada por los procesos antrópicos directos e indirectos, aún intencionales (ganancia de tierra al lago). Estos procesos de gran escala en la cuenca endorreica del Lago Titicaca y en el lago mismo, tienen incidencia directa en los procesos de colmatación de ¡a gran bahía de Puno y la bahía interior. El Mapa Geomorfológico muestra con claridad la tendencia inexorable de la sedimentación, actualmente acelerada y degradada por la contaminación y a dinámica humana. a. Inundaciones: Las inundaciones son causadas por las precipitaciones fluviales de la región. b. Erosión fluvio – aluvial: La erosion se presenta en las rocas de menor resistecia el agua por las precipitaciones cuales presentan una erosion simple. c. Caída de bloques: las caídas de bloques se apresia puesto a que la zona de tiene bloques que se desprenden d. Caída de detritos: Esta caída no es muy apreciable puesto a que en la zona . e. Deslizamientos. Este proceso si es existe porque pueden causar deslizamientos de bloques de rocas. f. Movimientos complejos de masa: movientos de masa pueden ocurrir en la zona de cancharani cual presenta arcillas cuales pueden sufrir un desplazamiento en la zona.
3.3. ESTRATIGRAFIA 3.3.1. Formación Ayabacas (K - ay) Es el INGEMMET quien le da la categoría de Formación y el nombre fue designado por CABRERA Y PETERSEN (1936), el cual deriva de la localidad de Ayabacas; entre Juliaca y Taraco. Son rocas sedimentarias de origen marino, formadas por acumulación de sedimentos durante una trasgresión marina en el Cretáceo Medio a Superior. Litológicamente esta formación consiste de calizas grises claras, dolomías, margas y lutitas limolíticas, con presencia de fósiles e intercalaciones en niveles con chert.
Esta formación fue afectada por el Tectonismo Andino, por lo que estas se presentan distribuidas a manera de olistostromos, y en algunos casos se pueden observar pliegues, como en el afloramiento de la parte sur del área de estudio (Mina Pumperia). Se le atribuye la edad de Cretáceo Inferior-Superiorñ 3.3.2. Grupo Puno (Pa – Pu) Fue Newel (1949) quien le da la categoría de Grupo. Litológicamente consiste de areniscas arcósicas pardo rojizas con intercalaciones de conglomerados polimicticos de matriz de arenisca parda rojiza, con clastos subangulosos a subredondeados. Su afloramiento típico esta en la zona de Jayllihuaya, en la ciudad de Puno, se presentan estratos buzando hacia el SE y SW. Se ha formado en un ambiente continental, durante el Paleógeno. Suprayace a la Formación Ayabaca e infrayace al Grupo Tacaza. 3.3.3. Grupo Tacaza (Ne – Ta) El nombre proviene de la mina Tacaza, fue YENKS (1946) quien emplea por primera vez el término Volcánico Tacaza, hasta que MAROCO Y PINO (1976) le dieron la categoría de Grupo. Son acumulaciones de rocas volcánicas, constituidas litológicamente de lavas andesíticas porfiríticas con cristales de plagioclasas y brechas volcánicas de matriz de lava verdosa. Fue afectada por la Orogenia Andina, se presentan afloramientos con presencia de fracturamientos y fallamientos, y estos fueron aprovechados por fluidos mineralizantes, por lo que hoy se conocen diversos yacimientos de rendimiento económico. Subrayace a la Formación Ayabaca, por lo que se le atribuye la edad de Paleógeno-Neógeno. 3.3.4. Grupo Barroso (NQ – ba) Fue definido por MENDIVIL (1965) en una cadena de conos volcánicos ubicados en la cordillera del Barroso. Comprende una secuencia de rocas volcánicas y volcanoclásticas, desarrolladas durante diferentes eventos de erupción volcánica. Litológicamente se conforma de una alternancia de derrames de lava, compuesta de andesitas, andesitas basálticas y traquitas, de texturas vesiculares y porfiríticas, y acumulaciones de piroclastos de color gris claro. Sus afloramientos típicos se caracterizan por la presencia de disyunción columnar, al final de las coladas de lava. De igual manera han sido afectadas por la Orogenia Andina, por lo que se presentan bloques de lava solidificada separada por fallas. Suprayace al grupo Tacaza, por lo que se le atribuye la edad de Neógeno-Cuaternario. 3.3.5 Depósitos Recientes Deposito Aluvial (Qh-al)
Los depósitos aluviales se encuentran en valles, depresiones y llanuras, se presentan depósitos aluviales, presentándose esparcidas sobre el altiplano cerrando al Lago Titicaca, esta formación esta comprendida de arcillas y limos, arenas y gravas no consolidadas depositadas por la corriente de ríos, flujos de agua todas incluyen sedimentos fluviales y coluviales. Las llanuras aluviales del altiplano están comprendidas predominantemente de arenas bien graduadas. Depósito Fluvial (Qh-flu) Se componen de fragmentos angulares de tamaños que van de fino, medio a grueso, de areniscas cuarzosas rodeados por una matriz arcillosa, este tipo de material son transportados en temporadas de avenida y secuentemente van siendo depositados. 3.3.6 Rocas Intrusivas Esta unidad comprende una superficie muy poca, y es una formación ígnea que intruyó las unidades sedimentarias del cretáceo y terciario, se encuentra formando casi el nivel de base local de la bahía, cuyos afloramientos constituyen el islote de la Isla del Diablo, el Islote Chullune y y en las partes altas de salcedo que se encuentra aflorando parte de la isla Esteves; formando principalmente promontorios rocosos duros y estables. Está compuesta de cuarzo, feldespatos y ferromagnesianos, de color rosáceo a gris; con avanzado proceso de caolinización en partes y en partes es fresca y conservada; el intemperismo típico forma promontorios y bloques desprendidos redondeados. En la Isla Esteves, está en contacto fallado con las calizas ayabaca. Su distribución aislada parece indicar la existencia de bloques fallados levantados en la depresión tectónica del Lago Titicaca. 3.4 GEOLOGIA ESTRUCTURAL Localmente se encuentran afloramientos rocosos que han sido afectadas por procesos tectónicos, la cual producieron, hundimientos, levantamientos, fracturamiento, plegamientos y desplazamiento, debidos principalmente a la Orogenia Andina. Fue la Fase Quechua la principal causante de las últimas deformaciones estructurales a nivel regional. 3.4.1 Fallamiento Gran parte de estructuras es decir las fallas son de tipo Normal presentando dentro de ellos fallas de tipo destral y sinestral, y en otras direcciones, de esto será causante la intensidad de los movimientos tectonicos, sabiendo que son de gran aporte en la formación de estructuras.
En la zona cerca de Salcedo se pudo observar una de las fallas regionales que pone en contacto litológico a la Fm. Ayabacas y Grupo Puno, se dice que producto de esta falla se haya podido originar las demás fallas adyacentes al área. 3.4.2 Diaclasamiento Estas estructuras están formadas por varios sistemas de fracturas que se entrecortan entre sí, son fracturas que no han sufrido desplazamiento alguno y están controladas por los fallamientos locales y regionales. El área de estudio, se encuentra sobre los afloramientos de la Fm. Ayabacas, el macizo rocoso presenta 3 sistemas de diaclasas principales donde el sistema mas relevante esta controlado por el plano de estratificación. 3.4.3 Plegamiento El origen de este tipo de estructuras están dadas por mayormente por esfuerzos tectónicos, lo 3.4.4 Discordancias Solo se logra observar a la distancia la discordancia angular o de tipo erosional que se presenta en parte del cerro Pitiquilla. Esto se debe al tipo de material a la cual esta compuesto dicha estructura y al grado de erosión que presente. 3.4.5 Contactos Puede apreciarse en la zona de estudio los contactos entre el Grupo Tacaza y la Fm. Ayabaca en la parte W y hacia el SE, el contacto litológico entre la Fm. Ayabacas y el Grupo Puno. 3.4.6 Tectónica Las grandes deformaciones a nivel regional son causa de los ciclos orogénicos producidos a lo largo del tiempo Geológico; en el Paleozoico con el ciclo Hercínico y desde el Mesozoico (Triásico) al Cenozoico (Cuaternario) con la Orogenia Andina. Esta última se divide a su vez en las Fases Peruana (Cretáceo Tardío), Incaica (Eoceno Terminal) y Quechua (Mioceno medio a Pleistoceno). Regionalmente el área de estudio es afectado por la Fase Quechua con un movimiento dextral normal.
3.4.8 tensiones in situ Las tenciones en situ de las rocas que se pudo sacar estuvieron en un rango de 80 a 120 Mp. Este se determino con el martillo de geólogo y se trabajo con esas medidas aproximadas 3.4.7 Peligro sísmico Puno se encuentra dentro del nivel de calificación sísmico “mediano”, estos son los reportes que realizan en cuanto al peligro sísmico a la que se encuentra el departamento de Puno. 3.5 CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO La caracterización del macizo rocoso se ha realizado en la Zona designada que se ubica en el Km, 6 de la carretera Puno – Moquegua, para lo cual se ha tomado todos los parámetros posibles para la descripción detallada de cómo es que se encuentra el macizo rocoso in situ. Tomando nota de los parámetros ya mencionados. 3.5.1 CARACTERICACION DE LA MATRIZ ROCOSA 3.5.1.1. Identificación En el afloramiento de este tipo de roca se observa la presencia de algunas venillas con presencia de óxidos de hierro produciendo una alteración en las rocas pasando gradualmente a lo que son variedades de arcillas. El sistema de diaclasas se encuentra predominante en una dirección paralela a la falla regional que pasa por la zona siendo la causante de demás fallas que se encuentran cercanas a ella. 3.5.1.2. Meteorización El material meteorizado de la roca inicial presenta una coloración blanca a blanca ligeramente amarillenta debido a los constituyentes que presenta la roca, es decir la composición puesto que dependiendo de eso originará un tipo de alteración en este caso esta compuesto por material arcilloso. La meteorización que se produce es química y mecánica los dos funcionando secuencialmente teniendo en cuenta el medio y/o ambiente a la que esta siendo sometido.
3.5.1.3. Resistencia Según los ensayos realizados in situ, sobre especimenes de roca caliza que se ubicaron en el Afloramiento del área de trabajo donde se realizo la caracterización, a este tipo de roca se le clasifica como blanda por las propiedades y por los ensayos que se realizaron en campo. RQD (%) 100 - 90 90 - 75 75 - 50 50 - 25 25 – 0
CALIDAD DE ROCA MUY BUENA BUENA MEDIANA MALA MUY MALA
3.5.2 DESCRIPCION DE LAS DISCONTINUIDADES 3.5.2.1 TIPOS DE DISCONTINUIDADES Se presentan principalmente dos tipos de discontinuidades, las que vienen a ser los planos de discontinuidad y las generadas por fuerzas tensionales, las cuales vendrían a ser complementarias. 3.5.2.2 DESCRIPCION DE LAS DISCONTINUIDADES a) Orientación.- La orientación de las discontinuidades es muy variable, presentan direcciones de NE-SW a NW-SE. La orientación media de la familia principal es de N61E. b) Espaciado.- El espaciado se define como la distancia entre dos planos de discontinuidad de una misma familia, medida en la dirección perpendicular a dichos planos. En los afloramientos se tiene medidas de espaciamiento desde 16 cm hasta 1m, es decir junto a moderadamente junto, siendo los espaciados mayores la distancia entre planos de estratificación. c) Rugosidad.- La descripción y medida de la rugosidad tiene como principal finalidad la evaluación de la resistencia al corte de los planos. La rugosidad aumenta la resistencia al corte, que decrece con el aumento de la abertura y, por lo general, con el espesor de relleno. La rugosidad dependeria del tipo de material es decir del tipo de roca y de su composición mineralógica y tambien de la textura que presente.
El tipo de roca a la cual se ha realizado la medida de rugosidad, en el área de trabajo
se
tiene que al macizo rocoso se estima una medida de rugosidad en un parámetro de rugosa a ligeramente rugosa. d) Resistencia de las paredes.- La resistencia de la pared de una discontinuidad influye en su resistencia al corte y en su deformabilidad. Depende del tipo de matriz rocosa, del grado de alteración y de la existencia o no de relleno. Los procesos de alteración afectan en mayor grado a los planos de discontinuidad que a la matriz rocosa. e) Abertura.- Se le considera a la abertura como la distancia perpendicular que separa las paredes respecto a la discontinuidad del macizo. En campo se tiene aberturas medidas mayores a 5mm o amplias a moderadamente amplia, las que se han producido por tensión, los planos de estratificación se presentan por lo general cerradas. f) Relleno.- Se ha observado un relleno de material limo arcilloso, de color gris a claro con presencia de materia orgánica. El relleno es blando y se encuentra en un parámetro entre mayores y menores a 5mm. Para el caso del plano de estratificación en zonas se presentan sin relleno alguno. g) Filtraciones.- En el área de trabajo no se ha notado la presencia de filtraciones o flujos de agua, en el afloramiento, peor teniendo en cuenta de que el material y/o el tipo de roca presentara un cantidad relativa de humedad. 3.4.3 PARÁMETROS QUE CARACTERIZAN AL MACIZO ROCOSO 3.4.3.1 NUMERO DE FAMILIAS Y DISCONTINUIDADES Se tiene un total de tres familias de discontinuidades, una de ellas se le considera como el plano de estratificación es decir la familia principal, y dos secundarias o complementarias que vienen a ser parte del macizo rocoso y son quienes separan el macizo en bloques, este tipo de discontinuidades es decir las diaclasas estan formadas principalmente por procesos de tensión.. 3.4.3.2 GRADO DE FRACTURACION. El grado de facturación es expresado por el índice de calidad de roca “RQD”, y puede estimarse
mediante la siguiente ecuación en afloramientos rocosos:
RQD= 115-3.3Jv……. (Ec. 1) Donde: Jv es el número de discontinuidades presentes en un macizo rocoso de 1 metro cúbico. Los valores de RQD obtenidos varían en un rango de 65 a 81, las cuales se clasificarían como discreta a buena respectivamente. 3.4.3.3 METEORIZACION Se ha dado debido a los agentes geodinámicos externos, en campo se estimo un grado de meteorización ligera para todo el afloramiento del macizo rocoso. 3.4.3.4 RESISTENCIA En campo se ha estimado el valor de la resistencia de la roca usando una picsa de 22 Oz, se estimo valores de 120 a 140MPa aprox, esto según el numero de rebotes ejercidos por golpes en la roca hasta ser fracturada, de esta forma es que se calcula la resistencia in situ obteniendo un valor aproximado en cuanto al grado de resistencia a que es sometida el macizo.
3.4.4 CLASIFICACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO 3.4.4.1 TOMA DE DATOS ESTRUCTURALES Para la elaboración del análisis mediante los diagramas en campo se obtuvo una determinada cantidad de datos los cuales estarán siendo demostrados en las siguientes tablas, con datos de buzamiento y dirección de buzamiento, representados como datos principales para el procesamiento.
DATOS ESTRUCTURALES DEL MAZICO ROCOSO
3.4.4.2 REGISTRO DE OPERACIONES DE CAMPO Los datos que se han obtenido en campo son los siguientes: - Orientación de la discontinuidad. - Resistencia de la roca. - Longitud de la traza o persistencia. - Abertura de la discontinuidad. - Rugosidad. - Relleno. - Alteración de la roca. - Contenido de agua en la roca. - Número de fracturas por metro lineal. - Tipo de discontinuidad. Estos datos se han tomado por cada tramo de 3 metros a lo largo y paralelo al eje de división de la zona de estudio, con Rumbo NW-SE.
TABLA CON DATOS DE LA CARACTERIZACION DE MACIZOS ROCOSO Igual marera está en la siguiente hoja
3.4.4.3 PROYECCIONES ESTEREOGRAFICAS a) DIAGRAMA DE POLOS En este diagrama se ha ploteado un total de 404 polos, es decir los datos de actitudes. b) DIAGRAMA DE CONTEO Este diagrama se ha realizado con el fin de obtener valores numéricos de concentraciones de puntos en cada círculo que se presenta según la falsilla de conteos, para posteriormente realizar un diagrama de frecuencias. c) DIAGRAMA DE FRECUENCIAS Se ha realizado usando el método de interpolación de puntos, pasa así obtener una serie de curvas que muestren los valores elevados de concentración de puntos. En este diagrama se observa un total de tres familias principales. d) DIAGRAMA DE PLANOS Es este diagrama se presenta los polos y sus respectivos planos de las tres familias principales obtenidos en el diagrama de frecuencias. 3.4.4.4 CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO (cada 3 metros registro lineal) Este trabajo se ha realizado en campo registrando datos cada 3 metros lineales y paralelo al eje del anticlinal. Los datos de la caracterización del macizo rocoso se muestran en el cuadro de CARACTERIZACION DE MACIZOS.
Foto: se observa la talud por la parte baja de la cruz. 3.4.4.5 CALCULO DEL RQD El cálculo del RQD se ha realizado usado la ecuación Nº 1, que se muestra nuevamente a continuación: RQD= 115-3.3Jv
Donde: Jv es el número de discontinuidades presentes en un macizo rocoso de 1m 3. Se tienen valores de RQD desde 50 a 85 y se clasifican como discreta o moderada a buena. 3.4.4.6 CLASIFICACIONES GEOMECANICAS Para la clasificación del macizo rocoso según el Método RMR (Bieniawski, 1972), se necesita calcular el valor de las puntuaciones de cada uno de los parámetros tomados en campo, para obtener el valor de RMR final se realiza una sumatoria de las puntuaciones de los parámetros. Los datos procesados se muestran en el siguiente cuadro con los datos: Para la clasificación del macizo rocoso según Barton, se necesita hacer uso de las siguientes tablas: a) RQD – DETERMINACIÓN CALIDAD DE LA ROCA RQD 0 - 25 25 - 50 50 - 75 75 - 90 90 - 100
Clasificación muy deficiente deficiente discreta buena excelente
b) NÚMERO DE SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES (JOINT NUMBER) Masa rocosa Roca masiva Un sistema Dos sistemas Tres sistemas Cuatro sistemas (o más) Roca muy fracturada
Jn 0.5 2 4 9 15 20
c) RUGOSIDAD DE LAS DISCONTINUIDADES (JOINT RUGOSITY) Masa rocosa Junturas discontinuas Rugosas y onduladas Lisas y onduladas Rugosas y planas Lisas y planas Discontinuidad con relleno
Jr 30 25 20 10 5 5
d) RELLENO Y ALTERACIÓN DE LAS CARAS DE LAS FRACTURAS (JOINT ALTERATION) Masa rocosa Sin relleno Sólo oxidación Pátina limosa Pátina arcillosa Arena o brecha cataclástica Arcilla dura < 5 mm Arcilla blanda < 5 mm Arcilla expansiva < 5 mm Arcilla dura > 5 mm Arcilla blanda > 5 mm Arcilla expansiva > 5 mm
Ja 0.75 1.00 3.00 4.00 4.00 6.00 8.00 12.00 10.00 15.00 20.00
e) CONDICIONES HIDRÁULICAS (JOINT WATER REDUCTION FACTOR) Condiciones generales Seco Flujo medio Flujo elevado (junturas sin relleno) Flujo elevado (junturas con lavado del relleno) Flujo elevado (junturas con relleno y elevado flujo discontinuo) Flujo elevado (junturas con relleno y elevado flujo continuo)
Jw 1 0.66 0.5 0.33 0.15 0.075
f) FACTOR DE REDUCCIÓN POR LAS CONDICIONES DE CARGA LITOSTÁTICA (STRESS REDUCTION FACTOR) Masa Rocosa Roca suelta con fracturas rellenas de arcilla Roca suelta con fracturas abiertas Condiciones de poco recubrimiento (< 50 m) con arcilla en la fracturas Roca con fracturas cerradas y condiciones de carga litostática
SRF 10.00 5.00 2.50 1.00
g) CALIDAD DE LA MASA ROCOSA (Q) Clase Excepcionalmente mala Extraordinariamente mala Muy pobre Pobre Discreta Buena Muy buena Extraordinariamente buena Excepcionalmente buena
Valor de Q <0.01 0.01-0.10 0.10-1.00 1.00-4.00 4.00-10.0 10.0-40.0 40.0-100.0 100.0-400.0 400.0-1000.0
3.4.4.6.1 CLASIFICACION DE “BIENIAWSKI”
Mediante los calculos realizados se obtuvo un RMR promedio de 57.47, la cual hace que el macizo se encuentre definido dentro de la “clase III” y con “calidad media”.
CLASE
I II III IV Muy Buena Media Mala CLASIFICACION CALIDAD Buena PUNTUACION 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21
V Muy Mala < 20
3.4.4.6.2 CLASIFICACION DE “BARTON” Q
RQD Jr
Jn
*
Ja
*
Jw SRF
Donde: RQD: Índice de calidad de roca Jn
: Número de sistemas de fisuras
Jr
: Número de rugosidad de las fisuras
Ja
: Número de alteración de las fisuras
Jw : Factor de reducción del agua SRF : Factor de reducción por esfuerzos El valor obtenido se encuentra dentro de la clase “Buena” según la tabla de calidad de
masa rocosa propuesta por Barton, por lo tanto el macizo se clasifica como “BUENA”. 3.4.4.8 PARAMETROS DE RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO
Los parámetros de resistencia del macizo rocoso según el método de clasificación RMR, son los siguientes:
PARAMETROS DE RESISTENCIA COHESION C 2-3Kg/cm2 ANGULO DE 25º-35º ROZAMIENTO 3.4.4.9 ANALISIS DE ESTABILIDAD Para el análisis de estabilidad del macizo rocoso se ha tomado como valor promedio el ángulo de fricción interna ( ) que viene a ser 30º.
CAPITULO IV: DISCUSION Y ANALISIS DE RESULTADOS
Según el sistema de clasificación Rock Mass Rainting (Bieniawski, 1972), se obtiene un valor de RMR igual a 57.47, lo que lo clasifica como un macizo tipo III, de calidad media.
Según el sistema de clasificación del Sistema Q (Barton, 1974), se obtiene un resultado que lo clasifica como un macizo de clase Buena.
CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El tipo de roca a la que se le ha realizado ensayos y cálculos con los datos obtenidos en campo se le clasifica como un tipo de roca buena. Ciertamente la ubicación del talud estaría en una zona de riesgo es decir se ubicaría en una zona de inestabilidad es por eso que mediante loa analisis realizados en campo se dice que se podria producir un tipo de desplazamiento de tipo cuña y/o planar. Se obtuvieron resultados mediante los analisis y el tipo de roca da mediante el cálculo de RMR da una cantidad de 57.47, determinándose a este macizo de calidad media, el macizo se encuentra en el parámetro de clase III.
CAPITULO VI: REFERENCIA BIBLIOGRAFICAS
CARNERO E. “GEOTECNIA I”, UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNO. PERU. 2008.
CARNERO E. “CARACTERIZACION DE MACIZOS”, UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNO. PERU. 2009.
SOTO M. “TEXTO UNIVERSITARIO DE PETROLOGIA”. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNO. PERU. 2000.
