47b_Anexo_7__mecanica_de_suelos_

i

CONSULTORES GEOTECNICOS

petrus

®

INFORME GEOTECN

EXPLORACIONEPROYECTO DLINEA 1 LOS

• ESTRATIGRAFIA Y PARAME • BASES DE DISEÑO DE PIQU• ANALISIS HIDROGEOLOGIC

SANREGION ME

SOLICITADO P

Jun

INFORME Nº 266

Dr. Roberto del Río 1245 Santiago-Chile Fonos Fax 56-02

ICO CONSOLIDADO

S GEOTECNICAS E EXPANSIÓN DOMINICOS

TROS GEOTECNICOS DE LOS SUELOSES O

TIAGO TROPOLITANA

OR: METRO S.A.

io 2006

0-ING–SGC-438/2006

-2331630 - 2320626 - 2316495 Email: [email protected]

i


petrus

®

Santiago, 7 de Junio de 2006.

ING-SGC-438/2006

Señores:

Metro S.A.

Alameda 1414 – 3 piso

Santiago

At.: Sr. Ing. Carlos Mercado y

Sr. Ing. Fernando González.

Ref.: Extensión L1 a Los Domínicos,

Metro de Santiago.

Mat.: Informe Geotécnico Consolidado.

De nuestra consideración:

Adjuntamos el Informe Geotécnico Consolidado para la obra de la referencia, en el que se

entregan la Estratigrafía, las Propiedades Mecánicas del Suelo y su Caracterización Sísmica

en base a los trabajos de exploración y ensayos de laboratorio ejecutados.

Saluda muy Atte. a Ud.,

Pedro Ortigosa de Pablo

Ingeniero Civil

POP/MSA

Dr. Roberto del Río 1245 Santiago-Chile Fonos Fax 56-02-2331630 - 2320626 - 2316495 Email: [email protected]

1


petrus

®

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN 2. ESTRATIGRAFIA 3. PARAMETROS GEOTECNICOS DE LOS SUELOS

3.1 Ubicación de los suelos en la carta de plasticidad 3.2 Granulometrías 3.3 Pesos unitarios 3.4 Índice de huecos 3.5 Presión límite y módulo presiométricos

4. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS SUELOS 4.1 Propiedades mecánicas para cargas estáticas

4.1.1 Módulos de deformación 4.1.2 Coeficiente de reposo in-situ para las gravas 4.1.3 Parámetros resistentes para las gravas 4.1.4 Parámetros resistentes para los suelos finos 4.1.5 Módulo de Poisson y ángulo de dilatancia gravas

4.2 Propiedades mecánicas para cargas cíclicas (sismo) 4.2.1 Coeficiente de deformación cíclica 4.2.2 Módulo de deformación cíclico para las gravas

FIGURAS: 1 a 12 5. ANALISIS HIDROGEOLOGICO

5.1 Aspectos Geológicos Generales 5.2 Cuenca Hidrográfica

5.2.1 Sistema Hidrográfico 5.2.2 Cuadro Sedimentario General 5.2.3 Aguas Subterráneos

5.3 Aspectos Geotécnicos 5.4 Modelo estratigráfico 5.5 Prospecciones y Ensayes 5.6 Permeabilidad de los estratos

FIGURAS: 1 a 4 6. BASES DE DISEÑO PIQUES


2


petrus

®

Piques Tramo entre Estación Escuela Militar y Estación Plaza Los

Domínicos, Informe PETRUS Nº 2661-319/2006

LÁMINA 1/2 UBICACIÓN DE CALICATAS Y SONDAJES LÁMINA 2/2 PERFIL ESTRATIGRÁFICO ANEXO I

Tablas Estratigráficas Registros de Sondajes y pruebas de Infiltración Ensayos Presiométricos Pruebas de recuperación de la napa

ANEXO II

Pruebas de Carga

ANEXO III Ensayos de Laboratorio


1


petrus

®

1. INTRODUCCIÓN

Con motivo del Proyecto de la Expansión de la Línea 1 del Metro de

Santiago hacia Los Domínicos, entre la Estación de Metro Existente

Escuela Militar y la Plaza Los Domínicos, METRO S.A. encargó a PETRUS

INGS. el Estudio de Mecánica de Suelos correspondiente.

En el presente Informe se entrega la estratigrafía obtenida con el sondaje y

las calicatas, así como la caracterización geotécnica de los suelos

detectados a lo largo del eje Apoquindo sobre el cual se emplaza el

presente Proyecto. Los suelos detectados corresponden a:

• Gravas fluviales de la Depositación del río Mapocho

• Suelos finos arcillosos en el extremo Oriente de trazado proyectado, es

decir en la Plaza los Dominicos.

Adicionalmente, el presente informe incorpora las Bases de Diseño

geotécnicas para los Piques proyectados a lo largo de la Extensión y el

Análisis Hidrogeológico correspondiente.

En el Anexo I se entrega en detalle la Estratigrafía de las calicatas y el

registro del sondaje, Resultados de Pruebas de infiltración, Ensayos

Presiométricos y pruebas de recuperación de la napa; el Anexo II informa

los resultados de las Pruebas de carga y en Anexo III se entregan los

resultados de ensayos de Laboratorio.

Con la finalidad de entregar una visión Global del comportamiento de los

suelos granulares detectados, se incluyen resultados de los ensayos

recientes efectuados en las Gravas de la Extensión de la Línea 5 a Maipú.

También se incluyen propiedades geotécnicas para las Gravas y Suelos

Finos de la Extensión de la Línea 2 entre Cerro Blanco y Américo Vespucio


2


petrus

®

y de los suelos Finos de la Línea 4 entre Príncipe de Gales y la Rotonda

Quilín, lo cual se considera importante para que proyectistas y

constructores puedan utilizar la experiencia adquirida en otros Proyectos

Metro.


3


petrus

®

2. ESTRATIGRAFIA

En la Lámina 1/2 (en sobre adjunto al presente informe) se indica la

ubicación en planta de las calicatas y el sondaje ejecutado para la

Expansión de la Línea 1 a Los Domínicos. En ella se han incluído además

prospecciones ejecutadas para otras obras que sirvieron de base para

programar las exploraciones de la extensión en estudio.

La siguiente figura muestra en verde los suelos que se esperaba encontrar

de acuerdo a los antecedentes existentes en esta oficina. Se aprecia en

color verde la grava del río Mapocho y en café el suelo de escombro de

falda.

En la Lámina 2/2 se representa la estratigrafía en el eje de la Avda.

Apoquindo en la que se han incluido:


4


petrus

®

• Los puntos de extracción de muestras perturbadas para ensayos de

clasificación completa (granulometría, contenido de humedad, límites de

Atterberg y peso específico).

• Los puntos de extracción de muestras inalteradas de suelos finos para

la determinación de pesos unitarios, contenidos de humedad, ensayos

de compresión no confinada y consolidaciones.

• Las profundidades a las cuales se ejecutaron pruebas de carga

horizontales en las paredes de la calicata C1E.

• Las profundidades en las cuales se ejecutaron ensayos presiométricos

en el sondaje S-1T.

• En el sondaje S1T se incluye, el registro del Indice de penetración

estandar y la variación en profundidad de los resultados obtenidos con

los ensayos presiométricos (presión límite y módulo de deformación).

El suelo corresponde a la depositación de gravas del río Mapocho en las que

el tamaño máximo de los bolones aumenta en dirección Oriente (hacia la

Estación Los Domínicos) en donde alcanza valores en torno a 30”.

A profundidades entre 4 y 9m se ubica el contacto entre las gravas de la 1ª

Depositación (que exhiben excelente trabazón mecánica) con las gravas de la

2ª Depositación que se extienden por sobre dicho contacto. Al respecto se

hace notar que cuando el contacto entre la 1ª y la 2ª Depositación se emplaza

a mas de 6m, se observa que la trabazón mecánica de la grava de la 2ª

Depositación aumenta gradualmente con la profundidad, hasta alcanzar la

trabazón de la 1ª Depositación subyacente. Lo anterior significa que no se

detectó un contacto nítido que presentara una zona de transición de reducido

espesor razón por la cual, para efectos de diseño, el contacto entre las dos

depositaciones se lo emplazó a 7m de profundidad a lo largo de toda la

extensión de la Línea 1.


5


petrus

®

De acuerdo al perfil estratigráfico es válido considerar como suelo de

fundación el suelo granular, dado que la cota de riel típica es de 17.5 m. Sin

perjuido de esto se entregan las propiedades del suelo fino detectado en el

extremo Oriente, específicamente en la Estación Plaza Los Domínicos y sector

Cola de Maniobras, la que se desarrolla entre la mencionada estación y el

cruce de la Avda. General Blanche con Padre Hurtado.

En cuanto a la napa, ésta se ubica entre 19 y 23m de profundidad bajo el nivel

del terreno actual. Dado que el sello de excavación de los piques no superaría

los 20m de profundidad, no se preveen empujes hidrostáticos de agua sobre

sus paredes. En todo caso, en el Capítulo 5 se analiza in extenso la presencia

de agua y su incidencia en el diseño.

La configuración estratigráfica es bastante pareja a lo largo del trazado como

se aprecia en el perfil y las propiedades del suelo son conocidas y han sido

ampliamente investigadas, lo que constituye una ventaja a la hora de definir

las propiedades del suelo sin necesidad de hacer un gran número de ensayos.

En las calicatas ubicadas en la Plaza Los Domínicos se detectó suelo fino de

escombro de falda de cerro con consistencia alta a muy alta. Este suelo es

característico del sector y presenta los típicos lentes de arena fina en

profundidad y clastos dispersos.


6


petrus

®

3. PARAMETROS GEOTECNICOS DE LOS SUELOS

3.1 Ubicación de los suelos en la carta de plasticidad

En la Fig. 1 se expone la ubicación en la carta de plasticidad de los suelos

finos (para el caso de las gravas se trata del material bajo la malla 40),

concluyéndose que se trata de arcillas de plasticidad media a baja.

3.2 Granulometrías

En la Fig. 2 se ilustra las granulometrías de la Grava a lo largo del trazado

de la Línea 1 a los Domínicos. Se concluye que se trata de Gravas

arenosas observándose que caen dentro de las bandas para las Gravas

Maipo y Mapocho obtenidas en diferentes localidades de la ciudad de

Santiago. También se observa que las Gravas para la Expansión de la

Línea 1 a Los Domínicos contienen finos entre 3 y 8 % con una plasticidad

media.

En la Fig. 3 se ilustran las granulometrías para los suelos finos.

3.3 Pesos unitarios

En la Fig. 4 se ilustra la variación del peso unitario total con el grado de

saturación incluyéndose como referencia resultados de otras obras. De

acuerdo a esta figura se adoptará:

SUELOS FINOS SOBRE LA NAPA γ = 1.90 t/m3

SUELO FINOS BAJO NAPA γsat = 2.0 t/m3


7


petrus

®

Para el caso de las Gravas se utiliza el peso unitario medido en las

depositaciones Maipo y Mapocho. Ello debido a la similitud granulométrica

y de compacidad con las Gravas de la Expansión de la Línea 1 a Los

Domínicos:

GRAVAS ARENOSAS γ = 2.25 t/m3

3.4 Indice de huecos

La Fig. 5 muestra la variación en profundidad del índice de huecos para los

suelos Finos, observándose que se encuentra dentro de los definidos para

la Línea 2 Norte y la Línea 5 a Maipú.

3.5 Presión límite y módulos presiométricos

En la Lámina 2/2 y en la Figs. 6 se presenta la variación en profundidad de

la presión límite, pL, obtenida con los ensayos presiométricos.

Para las Gravas de la Línea 1 a Los Domínicos se obtienen valores

elevados, (pL > 14 a 48 kg/cm2), haciendo notar que el ensayo no alcanzó a

definir la presión límite por el excesivo volumen inicial de la cavidad del

sondaje. Esta situación también se presentó en la Grava de la Línea 2

Cerro Blanco – A. Vespucio en donde se definió pL > 20 kg/cm2.

En la Fig. 6 también se representan los módulos presiométricos, Em, en

función de la profundidad. Para las Gravas de la Línea 1 a Los Domínicos

se obtienen módulos crecientes en profundidad desde 750 kg/cm2 a

1800 kg/cm2. Esta variación es similar a la de las Gravas de la Línea 5 a

Maipú en donde se obtiene una variación en profundidad desde 900

kg/cm2 a 2000 kg/cm2.


8


petrus

®

En la Tabla I se resumen los valores de diseño de los índices

presiométricos asignados a los distintos tipos de suelos.

TABLA I VALORES DE DISEÑO PARA LOS INDICES PRESIOMETRICOS

Suelo Presión límite

pL (kg/cm2)

Módulo presiométrico

Em (kg/cm2)

Gravas 40 1500

Suelos Finos 18 500

NOTA: Los valores de los módulos presiométricos se incorporan a los módulos obtenidos

con otros tipos de ensayos según se expone en el numeral (4.1.1).


9


petrus

®

4. PROPIEDADES MECANICAS DE LOS SUELOS

4.1 Propiedades mecánicas para cargas estáticas

4.1.1 Módulos de deformación

En la Fig. 7 se resumen los módulos medidos para las Gravas de la

Depositación Mapocho obtenidos mediante pruebas de carga y

presiómetros para diferentes obras, incluidas las mediciones para la

extensión de la Línea 1 a los Domínicos.

Para efectos de diseño se utilizará un módulo de deformación en carga

definido por las relaciones siguientes, en las que se expresa en (t/m2) si la

profundidad Z, medida desde la superficie del terreno, se expresa en (m).

HORIZONTE H-2 E = 4200 Z0.55 (1)

HORIZONTE H-3 E = 5500 Z0.53 (2)

Para efectos de diseño el contacto entre H-2 y H-3 se ubica a 7m de profundidad. Para procesos de descarga o de recarga el módulo de deformación se

obtendrá multiplicando por 2.0 los valores definidos con las expresiones (1)

y (2).

El suelo Fino bajo napa exhibe una tensión de preconsolidación de

68 ton/m2 lo que, a todas luces, implica que trabajará en la zona

preconsolidada con un índice de recompresión 01.01

=+ ecr . Dependiendo de

la estructuración y niveles de carga para la Estación Los Dominicos, podría

justificarse prospectar el suelo fino con un sondaje bajo la cota alcanzada

por las calicatas. Sin embargo, en esta etapa, para efectos de diseño se

considerará que el suelo fino se extiende indefinidamente en profundidad.


10


petrus

®

4.1.2 Coeficiente de reposo in-situ para las gravas

En la Fig. 8 se grafica la variación con la profundidad del coeficiente de

reposo in-situ para las Gravas de la Línea 1 a Los Domínicos y de la

Línea 5 a Maipú, incluyendo como dato referencial los valores obtenidos

para otras líneas del Metro. Adicionalmente, la Fig. 8 incorpora el rango

del coeficiente de reposo in-situ que mejor ajusta con las mediciones de

presión y desplazamientos en dos secciones instrumentadas de la Línea 5

emplazadas en la Grava del Mapocho en el Centro de Santiago.( ) 1

Para efectos de diseño se propone utilizar las siguientes expresiones, en

las que la profundidad z, medida desde la superficie del terreno, se expresa

en (m):

(Ko)in-situ = 0.90 para Z ≤ 6m (3)

(Ko)in-situ = 0.90-0.0533(Z-6) para 6m ≤ Z ≤ 18m (4)

(Ko)in-situ = 0.26 para Z ≥ 18m (5)

4.1.3 Parámetros resistentes para las gravas

Existe similitud granulométrica y de compacidad entre las Gravas de la

Línea 1 a Los Domínicos y las Gravas del Mapocho. Para esta última su

resistencia al corte ha sido caracterizada mediante ensayos a gran escala

en muestras no perturbadas. Así entonces, las similitudes permiten

utilizar la variación con la deformación de la cohesión, c, y el ángulo de

1Braga, P.I., R. Nicolau y A. Negro Jr. (2004). Coeficiente de Empuxo em Repouso do Cascalho de Santiago de Chile: Retroanálisis da oaaçInstrument ~ de Tunel do oMetr .


11


petrus

®

fricción, φ, deducida con dichos ensayos y que se expone en la Fig. 9. De

esta figura se deducen los valores del par cmáx - φm y del par c-φ en que:

cmax = Cohesión máxima que se alcanza para una deformación ε =

0.6% (en carga) y ε = 0.3% en descarga.

φm = Angulo de fricción movilizado cuando la cohesión alcanza su

valor máximo.

c-φ = Par cohesión fricción normalmente utilizado en ingeniería

geotécnica y que se define con el criterio de desviador máximo;

se moviliza para ε ≈ 2.5% (en carga) y ε ≈ 1.3% en descarga.

En la Tabla II se resumen los diferentes valores de la cohesión-fricción

recién definidos.

TABLA II : VALOR DE LA COHESIÓN Y DEL ANGULO DE FRICCIÓN PARA LAS GRAVAS

Ensayos

(Fig. 9)

Análisis

retrospectivos

de cortes

Diseño Horizonte

cmax

t/m2

φm c

t/m2

φ cmax

t/m2

φm cmax

t/m2

φm c

t/m2

φ

H-2 2.0 45º 1.25 53º 2.0 a 2.2 45º 2.0 45º 1.25 53º

H-3 3.7 a 4.5 45º 2.3 a 2.8 53º --- --- 3.5 4.5º 2.15 53º

4.1.4 Parámetros resistentes para los suelos finos

Corresponde a los finos del escombro de falda detectado en el fondo de las

calcatas para la Estación Los Dominicos y Cola de Maniobras. En la

Fig. 10 se muestra la variación de la resistencia a la compresión no

confinada, qu, con el grado de saturación, S, sin que se visualice una

relación clara entre ambos parámetros, pero indicando que el suelo fino

analizado presenta una consistencia muy alta con valores de qu iguales o


12


petrus

®

superiores a los medidos en los Finos de las Líneas 5 a Maipú, Línea 2

Cerro Blanco – Vespucio y Línea 4 Príncipe de Gales - Rotonda Quilín.

Utilizando los parámetros c-φ medidos en estas Líneas, para efectos de

diseño se utilizará:

Cohesión c = 3 t/m2

Angulo de fricción φ = 30º

4.1.5 Módulo de poisson y ángulo de dilatancia gravas

Los ensayos triaxiales ejecutados en las Gravas del Maipo y del Mapocho

permiten definir el módulo de Poisson instantáneo y secante en función de

la deformación y de la tensión de confinamiento del suelo, con lo cual se

incorpora automáticamente el efecto de la dilatancia.( )2 Sin embargo esta

forma de modelar el problema se podría traducir en un mayor esfuerzo

computacional, lo que conduce a formular módulos a pequeñas

deformaciones acoplados con el ángulo, ψ, utilizado por el programa FLAC

para representar la dilatancia. En consecuencia, para el diseño se utilizará:

Módulo de Poisson ν = 0.25

Angulo de Dilatancia ψ = 12º

Aplicables a los horizontes H-2 y H-3

Para los suelos Finos, los antecedentes de ensayos triaxiales para las

Líneas 5 a Maipú conducen a los siguientes valores de diseño:

Módulo de Poisson ν = 0.30

Angulo de Dilatancia ψ = 0


13


petrus

®

4.2 Propiedades mecánicas para cargas cíclicas (sismo)

4.2.1 Coeficientes de deformación cíclica

Este coeficiente representa la magnitud de las deformaciones anelásticas

(no recuperables) que experimenta el suelo debido a la aplicación de una

carga a cíclica. Se utiliza en la definición de la rigidez cíclica del suelo tal

como se expone en el numeral 4.2.2.

En la Fig. 11 se grafica la variación del coeficiente de deformación cíclica,

mc, con el número de ciclos de amplitud constante aplicados al suelo. De

acuerdo a esta figura y teniendo en cuenta que al sismo de diseño se le

asocian 30 ciclos equivalentes de amplitud constante, los valores de diseño

para el coeficiente mc son los siguientes.

Gravas mc = 0.80

Suelos finos mc = 1.60

4.2.2 Módulo de deformación cíclico para las gravas

Para modelar la interacción sísmica de fundaciones se utilizará la constante

de balasto para carga cíclica, kc, obtenida como:

c

c mFF

Ik

21

ρ= ke (6)

ke = Constante de balasto para carga estática definida con el módulo

de deformación para carga estática.

( )2 Informe PETRUS Nº 2191-930/2002.


14


petrus

®

mc = 0.80 según el numeral (4.2.1).

F1 =

1.0 si la tensión cíclica varía simétricamente en torno a la tensión

estática.

F1 = 0.6 si la tensión cíclica varía asimétricamente en torno a la tensión

estática (por ej. en la fundación de un muro de contención).

F2 = 0.65 si las tensiones cíclicas se evalúan con la aceleración

máxima del sismo de diseño.

F2 =

1.0 si las tensiones cíclicas se evalúan con el coeficiente sísmico

reducido.

Iρ =

0.79 para fundaciones circulares.

Iρ

= 0.88 ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛

+ LB /5.015.1

siendo B el lado menor de una fundación

rectangular y L el lado mayor.

Para el análisis sísmico de estructuras enterradas utilizando la modelación

cinemática, los parámetros requeridos por dicho modelo tales como la

desangulación sísmica del suelo en campo libre y los resortes horizontales

de interacción entre el suelo y la estructura se determinarán empleando el

módulo de deformación cíclico, *cE , dado por la relación siguiente:

*cE

=

140 (1 + ν) K2 cσ (7)

σc

= ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ +321 o

vK

σ

(8)


15


petrus

®

en que *cE

= Módulo de deformación cíclico en (ton/m2)

K2 = Coeficiente de corte cíclico para las Gravas

según la Fig. 12.

σv = Tensión vertical en (ton/m2) a la

profundidad donde se está determinando el

módulo *cE .

ν = Módulo de Poisson de las Gravas definido

en el numeral (4.1.5).

Ko = Coeficiente de reposo in-situ definido en el

numeral (4.1.2).

Para el suelo fino es aplicable la expresión (6), salvo que se utilizará

mc = 1.60 y F2 = 0.45 si las tensiones cíclicas se evalúan con la aceleración

máxima del sismo de diseño. Considerando que el suelo fino se ubica bajo el sello de fundación

contemplado para las estructuras, no interviene en el modelo cinemático.


16


petrus

®

5. ANALISIS HIDROGEOLOGICO

5.1 Aspectos Geológicos Generales

La cuenca de Santiago corresponde a una sucesión de rellenos aluviales de

origen glaciofluvial, es decir, corresponden a sedimentos de origen glacial

erodados por las aguas de los ríos y retransportados por estos hasta su

nuevo lugar de depositación. No es extraño entonces el hecho, muy común

en la cuenca, de encontrar junto con materiales gruesos bien redondeados

(ripio), otros angulosos y con claras manifestaciones de su origen glacial;

del mismo modo, con frecuencia se ubican bastante aguas abajo de los ríos

Mapocho y Maipo, bloques con tamaño muy superior al de los rodados que

los acompañan y que son restos, in situ, de morrenas rebajadas por aguas

superficiales.

Durante el primer período interglacial, cuando el régimen de lluvias hizo

posible la permanencia de los caudales superficiales, los ríos principales de

la cuenca avanzaron en el valle a través de cauces bastantes diferentes de

los que hoy les conocemos. Evidentemente, la depositación de materiales

con menor contenido de finos arcillosos, más permeables y favorables para

la existencia de acuíferos importantes, se habrá producido en o cerca de

tales cauces.

Por lo mismo, se desarrollaron sectores donde el arrastre fluvial fue menor o

más lento promoviendo la depositación de material fino lo que configuró lo

que conocemos hoy como gravas fluviales con vías preferenciales de

escurrimiento.


17


petrus

®

Estos llamados vías preferenciales corresponden a tubificaciones de

posición aleatoria por donde alguna vez percoló agua subterránea y/o

superficial

5.2 Cuenca Hidrográfica

5.2.1 Sistema Hidrográfico

En términos generales la cuenca de Santiago se enmarca al sur por el paso

de la Angostura de Paine, al norte por los cerros de la cuesta El Manzano y

al oeste por la cordillera de la costa.

Esta cubre todos los conos de rodado de los ríos Maipo y Mapocho cuyos

límites oeste exhiben sedimentos producto de antiguos y actuales cambios

de curso, los que enfrentados a la cordillera de la costa, disminuyen su

velocidad de escurrimiento.

5.2.2 Cuadro Sedimentario General

El río Mapocho fue capaz de erodar un amplio cauce a través de la Morrena

Primera, el cual rellenó, en sus etapas de sedimentación, con un potente

espesor de acarreos compuestos por materiales propios de la morrena.

Los materiales lavados de los depósitos morrénicos constituirían los últimos

depósitos sedimentarios importantes que llegaron al valle en esta parte y

presumiblemente corresponden a aquellos grandes bloques que se

encuentran dispersos sobre toda la superficie del terreno.

En su último período el río Mapocho sometió a la región baja a la acción

sedimentaria de los materiales lavados de los cerros cordilleranos


18


petrus

®

complementados además con los desbordes del río en períodos de

precipitaciones muy grandes.

Fusiones violentadas por la actividad volcánica han producido acciones de

relleno muy enérgicas dentro de la cuenca de Santiago, con llenado de

vastas superficies conr cenizas volcánicas mezcladas con arcillas y arenas

las cuales se ubican bajo los ripios aluviales, emergiendo hacia el sur oeste

de la cuenca.

5.2.3 Aguas Subterráneas

El agua proveniente de precipitaciones, en parte se adentra en el subsuelo

exhibiendo una superficie freática bajo la cual los suelos presentan una

condición de saturación. Esta superficie puede corresponder a un acuifero libre

o acuiferos colgados que responden a acumulaciones locales de aguas sobre

lentes de suelo impermeables.

En al cuenca de Santiago predominan los acuíferos libres, sin embargo, en

el área de Pudahuel y Maipú existe una cubierta impermeable de ceniza

volcánica que origina confinamientos locales de aguas subterráneas.

La forma de la superficie freática es similar a la superficie topográfica y se

acercan hacia el oeste y suroeste llegando a aflorar hacia la parte

occidental de la cuenca.

Hacia Las Condes el nivel freático se sitúa entre 25m y 50m, hacia el centro

de Santiago en torno a 50m y hacia el sector de Maipú, cercano a los 30m

5.3 Aspectos Geotécnicos


19


petrus

®

Analizados los orígenes de la matriz de suelo que contiene el agua

subterránea detectada en algunas de las calicatas, se analiza la influencia

de esta agua principalmente durante la construcción del proyecto.

Las excavaciones en el terreno destinado al proyecto compromete suelos

de permeabilidad variable y la distribución de las aguas estará controlada

por la presencia de barreras impermeables o permeables. En efecto, cada

una de las unidades de suelos presenta una configuración granulométrica

en la cual la matriz, presenta una permeabilidad dispar con eventuales vías

preferenciales o “dedos de agua” contenidas en el cuerpo del horizonte.

Resulta entonces relevante conocer la distribución estratigráfica en

profundidad para el subsuelo en estudio que incluya mediciones de la

permeabilidad del estrato atravesado. Para logra lo anterior se realizaron

ensayes in-situ tendientes a conocer la permeabilidad (k) en profundidad.

Cabe señalar que los valores del coeficiente de permeabilidad, si son

efectuados sobre la matriz cerrada del depósito, no reflejan la existencia de

vías preferenciales con permeabilidades muy superiores.

5.4 Modelo estratigráfico

La estratigrafía adoptada corresponde a suelos granulares cuya superficie

freática se ubica por sobre un basamento impermeable de profundidad

conocida. La figura 1 muestra la estratigrafía detectada en el área.

La figura 2 muestra un esquema del modelo estratigráfico adoptado para la

estimación de la permeabilidad del horizonte gravo arenoso por donde

escurre la napa hacia la excavación.

5.5 Prospecciones y Ensayes


20


petrus

®

Se adoptó como procedimiento de trabajo estándar básico el siguiente:

• Medición de la cota del espejo de agua antes de iniciar el bombeo.

• Bombeo de la napa hasta la mayor profundidad posible al interior del

pozo. Se registra el tiempo que demora el agote.

• Registro de la cota del espejo de agua correspondiente a la máxima

depresión en régimen permanente al interior de la calicata.

• Detención del bombeo y registro, a intervalos de tiempo según una

secuencia preestablecida, de la cota del espejo de agua conforme

recupera su nivel original.

Una vez deprimida la napa en su interior se realizó una inspección visual de

las paredes por donde escurría el agua y se registró la sección promedio de

la excavación en la altura mojada.

5.6 Permeabilidad de los estratos

Siguiendo la metodología señalada en el punto anterior se procesó la

información adoptando la formulación que considera escurrimiento

impermanente hacia un pozo cuyo fondo es impermeable (Fórmula de

Theis).

El concepto de impermanente hace referencia a que luego de agotada la

napa se detiene el bombeo y el aporte hacia la excavación (Caudal Q de

recarga) es variable.

Así entonces.

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−

⋅−⋅

=+

+

oii

ii

i ttLn

tthh

HhHLBk

1

1

)(4π

Donde:


21


petrus

®

k : Permeabilidad del Medio Granular; (cm/s)

B : ancho de la calicata; (cm)

L : largo de la calicata; (cm)

H : Potencia de la napa; (cm)

hi : altura de la napa deprimida en el intervalo i

ti : tiempo medido para hi

t : tiempo medido desde el inicio del bombeo

to : tiempo medido desde la detención del bombeo

La figura 2 indica los parámetros geométricos señalados en la fórmula.

De acuerdo a este modelo, la siguiente tabla incorpora las mediciones

hechas y la permeabilidad calculada.


22


petrus

®

b= 100 cm Altura de penetración en suelo impermeable 1,4 mL= 100 cm Prof. Calicata 25 mH= 1,10 m Ajuste cero huincha 24 cmro= 56,42 cmt'= 7 min 420 seg

Tiempo h ho H-ho ∆h/∆t to T kmin seg seg m cm cm m cm cm/s seg cm2/s cm/s

0 0 0 24 90 2466 4200 30 30 24 75 2451 4501 0 60 24 73 2449 4802 0 120 24 70 2446 5403 10 190 24 67 2443 6105 5 305 24 64 2440 7257 0 420 24 58 2434 840

10 0 600 24 51 2427 102015 0 900 24 41 2417 132020 0 1200 24 33 2409 162030 0 1800 24 18 2394 222050 0 3000 23 84 2360 0,00 110,0 342080 0 4800 23 37 2313 0,47 63,0 0,026 5220 2,8E-02 2,5E-04

101 0 6060 23 15 2291 0,69 41,0 0,017 6480 2,3E-02 2,1E-04111 0 6660 23 5 2281 0,79 31,0 0,017 7080 2,6E-02 2,4E-04120 0 7200 22 89 2265 0,95 15,0 0,030 7620 8,9E-02 8,1E-04140 0 8400 22 80 2256 1,04 6,0 0,007 8820 4,9E-02 4,4E-04160 0 9600 22 75 2251 1,09 10020180 0 10800 22 74 2250 1,10 11220200 0 12000 22 74 2250 1,10

Tiempo h

TABLA IREGISTRO DE RECUPERACIÓN Y CÁLCULO DE PERMEABILIDAD EN GRAVA ARENOSA

HTk /=


23


petrus

®

La figura 3 muestra la gráfica de los resultados incluidos en la tabla I. Como

antecedente adicional, la figura 4 muestra resultados para diferentes

mediciones de permeabilidades en suelos de origen fluvial.

Considerando todos los antecedentes y resultados obtenidos, se concluye

que el orden de magnitud de la permeabilidad a adoptar será el indicado en

la tabla II:

TABLA II

Tipo de Suelo Permeabilidad [cm/s]

Grava Arenosa 1.0x10-3


24


petrus

®

-22.51m-23.60m

-8.20m

-2.00m

0.00m

Arcilla arenosa

Grava arenosalevemente arcillosa

Grava areno arcillosa

Arcilla limo arenosa

C3-E

FIG. 1 MODELO ESTRATIGRAFICO CALICATA C3-E SECTOR LOS DOMINICOS


25


petrus

®

H

hi

hi + l

B x L

k > 0

k = 0

FIG. 2 GEOMETRIA QUE CONSIDERA LA FORMULA DE THEIS.


26


petrus

®

Prueba de AgotamientoLos Domínicos, C3-E

2200

2250

2300

2350

2400

2450

2500

1000 10000 100000

Tiempo, [seg]

Prof

undi

dad,

[cm

]

Permeabilidad

0,0E+001,0E-042,0E-043,0E-044,0E-045,0E-046,0E-047,0E-048,0E-049,0E-04

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

h0 [m]

k [c

m/s

]

FIG. 3 PERMEABILIDAD SECTOR LOS DOMINICOS


27


petrus

®

FIG. 4 PERMEABILIDADES PARA SUELOS GRANULARES DE LECHOS FLUVIALES

1,0E-04

1,0E-03

1,0E-02

1,0E-01

1,0E+00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

MUESTRA

k, [c

m/s

]

Lechos fluviales con matriz abierta

Lechos fluviales con matriz cerrada


47b_Anexo_7__mecanica_de_suelos_

Documents

Transcript of 47b_Anexo_7__mecanica_de_suelos_