CONSIDERACIONES GEOLOGICAS GEOTECNICAS PARA LA CONSTRUCCION DE LA PRESA MASCARON – EL VALLE – HUANUCO

ESTUDIO GEOLÓGICO GEOTÉCNICO

INTRODUCCION

Las condiciones Geológico-Geotécnicas para la construcción de Presas, constituye un aspecto fundamental para el diseño de los componentes estructurales, asimismo es determinante para definir las alternativas propuestas para el tipo de presa y las condiciones de uso, siendo las presas obras de ingeniería que conllevan al desarrollo de un país.

CONTENIDO DEL ESTUDIO GEOLOGICO GEOTECNICO

- Condiciones Geológicas del área en estudio- Propuestas de la Ubicación de Presa - Investigaciones Geognósticas - Evaluación de las Condiciones Geológicas – Geotécnicas de las Alternativas de Regulación - Materiales de Construcción.

UBICACIÓN y AREA DE EXTENSION Ubicación Política Región: Huánuco Provincia: Huánuco Distrito: Santa María Del Valle Centros Poblados: Taulligan, Huayrajirca. Casha, Pacaypampa, Cullcuy y Huaychao.

Ubicación Geográfica

Geográficamente se encuentra enmarcada entre los 09º 51 45” Latitud Sur y 76º 09 12” Longitud Oeste, sobre una altitud promedio de los 2800 m.s.n.m.

VIAS DE ACCESO Se tienen las siguientes vías de acceso: •Lima – Huánuco: Se tiene carretera asfaltada y dista 440 Km.

•Huánuco – Santa María Del Valle: carretera asfaltada y dista 5 Km. •Santa María Del Valle – Taulligan: carretera asfaltada y dista 2 Km. •Taulligan – Quebrada El Mascarón: trocha carrozable de 35 km.

OBJETIVO COMO PROYECTO GENERAL

Embalsar el vaso Mascaron con 800.0.00 m3 a una altitud de 3,500msnm, mediante una presa. • Irrigación de 430.00 Ha de terrenos de cultivo, que beneficia a 9,450 habitantes. • Mejoramiento de canal de riego mediante la construcción de obras de arte priorizadas que eviten perdidas del recurso hídrico.

OBJETIVOS Y ALCANCES

Definir y delimitar las formaciones rocosas y los depósitos cuaternarios en el área de estudio. •Evaluar las características estructurales o tectónicas del sector involucrado. •Identificar y evaluar los procesos de geodinámica externa.

•Definir las condiciones geológicas y geotectónicas del área de estudio. •Formular el modelo geológico de las diferentes alternativas propuestas.

OBJETIVOS Y ALCANCES

Identificar posibles canteras y áreas de préstamo locales. •Evaluar cualitativa y cuantitativamente las condiciones geotécnicas de los suelos y macizos rocosos. •Condiciones hidrogeológicas . •Disponibilidad de materiales de construcción y facilidades de acceso.

•Recomendar las alternativas más favorables y seguras desde el punto de vista geológico-geotécnico.

ASPECTO GEOLOGICO Geomorfología La zona de estudio presenta un relieve de acción geodinámica en la cordillera oriental. Geomorfológicamente se encuentra en el flanco disectado sub andino y con característica típica valle en cañón. Esta característica es por la topografía abrupta y accidentada, con presencia de cadenas de cerros que decrecen en altitud y relieve. Fisiografía Dentro del ámbito del estudio se identifican las unidades fisiográficas más saltantes: -Flanco disectado sub andino -Valles Intermontañosos

ASPECTO GEOLOGICO El estudio a nivel regional litológicamente se presentan unidades del Neo proterozoico, (Complejo Marañón) afectado por el metamorfismo regional, sedimentos

cuaternarios del Holoceno hacia la parte central del cuadrángulo en la zona de Santa María del Valle - Huánuco, asimismo en las laderas y flancos del la quebrada mascaron, los depósitos cuaternarios presentan una configuración de sedimentos y bloques fracturados y tumbados a la vez, respecto a los macizos rocosos afloran rocas metamórficas (esquistos, gneises, cuarcitas y secuencias de areniscas), comprendidas entre el Paleozoico Inferior y los depósitos del Cuaternario reciente.

ASPECTO GEOLOGICO La columna estratigráfica esta constituido por esquisto, gneis cuarcitas Complejo Marañón (Neo proterozoico), en el Cuaternario se acumularon depósitos Fluvioglaciares, morrénicos coluviales y de derrumbes, así como las acumulaciones de turba y los aluviales presentes en los flancos y laderas de la quebrada Mascaron y partes bajas del

Distrito de Santa María del Valle. En el área de estudio es evidente la presencia de la probable actividad magmática del Neoproterozoico, el cual se manifiesta con el afloramiento de gneis, seguida de intrusiones de cuarzo de pequeñas dimensiones, con ciertos horizontes de areniscas.

ASPECTO GEOLOGICO Los eventos tectónicos que han actuado en área de estudio se dio lugar en el Neo proterozoico causando el metamorfismo del Complejo Marañón, mientras que el ciclo andino se inicia en el Triásico hasta finales del Jurásico con presencia de fases, Inca y Quechua, hasta los tiempos actuales. Estos paquetes litológicamente constan de unidades donde la erosión es moderada debido a la naturaleza y composición, la acción del metamorfismo regional, es afectado por las aguas pluvio – aluviales

que generan geo formas características como: valles estrechos, quebradas profundas, etc.

CORTE ESQUEMATICO DE LA QUEBRADA MASCARON MIRANDO AL NE

GEOLOGIA REGIONAL

GEOLOGIA EN LA ZONA DE EMBALSE

GEOLOGIA EN EL AREA DE LA PRESA

CONFIGURACIÓN MORFOTECTÓNICA Estructuras tectónicas -Pliegues -Fallas -Discordancias Eventos Tectónicos •Tectónica del Neo proterozoico •Terrenos Tardihercinianos •Terrenos Andinos

Condiciones Hidrogeológicas

Los estratos esquistosos del Complejo Marañón, por la presencia de discontinuidades presenta cierta porosidad y

permeabilidad, además controlan el régimen hidrogeológico y filtración de las aguas subterráneas. En los casos que estas formaciones resulten involucradas con los ejes de presa, especialmente los horizontes gravo arenosos, se debe evaluar los requerimientos de impermeabilización.

Procesos Geodinámicos Los únicos fenómenos o procesos físico-geológicos activos que afectan a todo el ámbito estudiado, son los procesos erosivos por acción de las escorrentías superficiales en temporadas de lluvia.

ALTERNATIVAS DE UBICACIÓN DE LA PRESA

ALTERNATIVA 1 Generalidades La dirección del vaso es de N – S, con 135.00 metros lineales. Presentando una longitud mas amplia hacia la parte central del vaso (150.00 m.l.), mientras que en la boquilla se hace mas corto en 35.00 metros lineales, la

pendiente del terreno esta entre los 2% en el fondo del valle, en los flancos las pendientes llegan hasta los 60 . En ambos flancos existe una variedad de pendientes entre los 25 a 35 , en el flanco derecho se presenta taludes con escarpes y pendientes casi verticales de gran altura, constituidos litológicamente por cuarcitas y areniscas en forma de bandas, superficialmente cubiertos de vegetación local. Presa para embalsar 800,000 m³ de aguas que discurren por el riachuelo del Vaso Mascaron en época de lluvias.UBICACIÓN Y ACCESO

La alternativa 1 de eje de presa se emplaza en un estrechamiento del valle de origen glaciar, entre secuencias litológicas del Complejo Marañón. Políticamente se ubica en el distrito Santa María del Valle, Provincia y Departamento Huánuco, geográficamente, se identifica por las siguientes coordenadas UTM: N 8 903,905.30

E 378,053.10 cota: 3,484.00 msnm Para acceder a esta alternativa se utiliza la vía terrestre que une el Distrito de Santa María del Valle y la micro cuenca Mascaron, presenta una trocha en regular estado de mantenimiento.

INFORMACION BASICAResultados de Investigaciones previas el Gobierno Regional Huánuco a través del Comité Especial Permanente de

Adjudicación Directa Selectiva contrata los Servicios de Consultoría, a la Empresa ANDREICO S.A.C Consultora de Proyectos de Ingeniería, representado por el Ing. Edmundo Ríos Padilla, según Contrato No. 209-E-2005-GRH/PE, pero por incumplimiento por parte de la Consultora se resolvió el contrato, por lo que en el año 2006 la Gerencia de Infraestructura procede a realizar los estudios por la modalidad de Administración Directa.

RELACIÓN DE INVESTIGACIONES GEOGNÓSTICAS EFECTUADAS EN EL AREA DE ESTUDIO

Tipo deInvestigación

Cantidad Metrado(m)

Observaciones

LevantamientosGeológicos

----- ----- Se efectuaron levantamientos geológicos a diferentes escalas que involucra las áreas de embalse y eje de presa (1:10,000 y 1:2,000).

Calicatas ----- ------ Áreas de préstamo de materiales de construcción.

Trincheras 2 ------ Excavaciones en la margen izquierda y derecha.

Perforaciones 2 15,0025.00

C-10R, Estribo derechoC-11R, Fondo del valle

Ensayos.de laboratorio Granulometría, corte directo,

Investigaciones Realizadas

Para la evaluación de las condiciones geológicas e ingeniero Geológicas de la Micro cuenca Mascaron, se emplearon un conjunto de datos obtenidos

directamente de las investigaciones de campo y laboratorio y complementadas con información proveniente de los estudios previos. Las investigaciones básicas para el presente estudio se han realizado levantamientos geológicos, prospecciones geofísicas, perforaciones, excavaciones de calicatas y trincheras, y ensayos de mecánica de rocas, además de los ensayos a los materiales de construcción, en el área de estudio

INVESTIGACIONES GEOGNÓSTICAS REALIZADAS PARA LA CONSTRUCCION DE LA PRESA MASCARON

Método deInvestigaciónGeofísica Sondaje eléctrico

verticalPerforación

Calicatas en el área de cimentaciónTrincherasEnsayos deLaboratorio

Condiciones del Vaso: Aspecto geológicos: a) Roca basamento: La sección del embalse en la micro cuenca Mascaron está conformado íntegramente sobre rocas Metamórficas que pertenecen al Complejo Marañón, con presencia de alteraciones y discontinuidades muy marcadas. b) Sedimentos del Cuaternario: Superficialmente esta compuesto de material orgánico según reportes de la excavación de calicatas y trincheras, con la existencia de bolones, cantos y gravas englobados en una matriz areno limosna los cuales engloban grandes bloques de derrumbes antiguos, llegan a constituir depósitos de 20 m. , aproximadamente, luego subyace el basamento rocosos de carácter impermeable.

Sedimentos del Cuaternario Estos suelos gravosos en matriz areno limosa tienen una permeabilidad de 1 x10-4 m/s,

con una capacidad de drenaje de buena a mala, siendo desfavorable para la estanqueidad del vaso, cuando s embalsen las aguas podrían migrar a través de los suelos hacia aguas debajo de la zona de cierre.

c) Aguas subterráneas: En el fondo de la micro cuenca Mascaron, el nivel freático se encuentra muy cercana a la superficie. Durante las excavaciones de las calicatas, en sectores colaterales al eje de presa, el nivel freático se encontró a menos de 1m de profundidad, mientras que hacia la cola del embalse se encuentra por debajo de los 2m de profundidad.

d)Procesos Geodinamicos Taludes

En el área involucrada con la cubeta del embalse no fueron identificados fenómenos físico-geológicos que pudieran considerarse como de peligro para la seguridad de las obras de regulación a construirse , por lo tanto se descarta la ocurrencia de inestabilidad de taludes.

Condiciones de estanquidad: Según la descripción geológica, en el área de embalse micro cuenca Mascaron, el substrato de la cubeta natural está constituido por rocas metamórficas que corresponden al Complejo Marañón.

e)Condiciones de estanqueidad Los taludes del vaso buzan 12 al NE, desfavorable para la estanqueidad, considerando que la roca es fracturada con coeficiente de permeabilidad ligera de 1x10-9 m/s a impermeable. En Superficie esta compuesto de suelo orgánico luego aflora bolones, cantos y gravas englobados en

matriz areno limosa, en grandes bloques de derrumbes antiguos, con depósitos de 20 m. , aprox., luego subyace el basamento rocosos de carácter impermeable. Estos suelos gravosos en matriz areno limosa con permeabilidad de 1 x10-4 m/s, una capacidad de drenaje de buena a mala, siendo desfavorable para la estanqueidad del vaso, cuando se embalsen las aguas podrían migrar a través de los suelos hacia aguas debajo de la zona de cierre.

Área de presa: Condiciones geológicas a) Morfología: La alternativa de eje de presa se ubica en un estrechamiento de la micro cuenca Mascaron de origen glaciar. La sección por el eje de presa que tiene rumbo N 26 E, presenta la morfología de un valle en forma de una “U”, ambos estribos presentan taludes entre los (30º - 45º), en un sector de 4.5 -5.0 Ha.

El estribo izquierdo esta emplazado en un gran bloque de macizo rocoso con un talud aproximado de 26 , mientras que en la parte mas alta es de 45 , y en la parte media del cierre esta emplazado en roca fija con un talud aproximado de 40 , el estribo derecho emplazado en roca fija con un talud de 60

b) Evaluación Geológica Sondaje 1 Geológicamente el macizo rocoso esta conformado por una roca metamórfica tipo esquisto, micáceo con contenido de vetas de cuarzo ahumado y minerales de pirita de color amarillo latón, la roca presenta un color gris oscuro en húmedos presenta fracturado de manera regular

EVALUACION GEOTECNICA S1 0.0 – 1.80 mts. Limos arenoso color marrón oscuro materia orgánica. 1.80 – 4.55 mts, Esquisto micáceo regularmente fracturado RQD 60%, Compresión Simple de 20 – 40 Kp/cm2, distancia entre discontinuidades es menor de 20 cm., presenta permeabilidad de 2.72 lugeones. Roca media de Clase III.

4.55 – 15.00, esquisto micáceo RQD 90%, en promedio, compresión simple 200 – 600 Kp/cm2, resistencia a la carga puntual de 20 – 40 Kp/cm2. Roca Buena Clase II, Velocidad sísmica 3500-4400 m/seg, modulo de deformación 200-600Kgr/cm

SONDAJE GEOTECNICO S2 0.00 – 15.0 mts. Macizo rocoso con una resistencia de compresión 200-600 Kp/cm2, resistencia ala carga puntual 20 – 40 Kp/cm2. espaciamiento entre discontinuidades 20 – 60 cm, superficie ligeramente rugoso, la alteración de las fracturas alcanza una categoría C con superficies ligeras a rugoso poca alteración, la permeabilidad a presión tiene valores representativos de 23 lugeones en el sector 12.0 mts a 15.0 mts. Roca media clase III

Coeficiente de poisson 0.13 – 0.10, resistencia a la carga puntual 20 – 40 Kp/cm2, Peso especifico 2.6gr/cm3, ángulo de rozamiento 35º - 60º Promedio 45º, Cohesión 3 – 4 Kp7cm2., permeabilidad representativa 6.02 – 23.5 lugeones. S1 y S2

c)Condiciones estructurales

c) Estructuras Las rocas metamórficas tipo esquisto micáceo de color gris oscuro en húmedo y claro en seco, estructuralmente esta surcado por numerosos fracturas y fisuras con rumbos y buzamientos variados Todo el conjunto rocoso indicado presenta en general buenas características respecto a resistencia, compresibilidad, capacidad portante, por tratarse de un macizo rocoso bien confinado en los taludes laterales, así como en los sectores aguas arriba y aguas abajo del eje, este confinamiento permite un buen comportamiento estructural como cimentación de presa que no permitirá hundimientos, deslizamientos, sifonamiento sub presión o algún otro fenómeno. Las principales características de discontinuidades, que provienen del análisis de los dominios estructurales de los testigos de roca obtenidas con las perforaciones:

Fracturas. Se han identificado de 2 a 4 familias de fracturas principales y eventualmente algunas aleatorias. Las fracturas presentan superficies planares rugosas. Hacia la superficie presentan aberturas milimétricas, las que tienen poca persistencia en su propagación.

Rellenos. Entre las grietas de las fracturas, generalmente espaciados entre 1-2 mm se presentan relleno de materiales finos, limo-arenosos. Persistencia de estructuras. Las fracturas presentan gran persistencia extendiéndose por más de 20 m.

Rugosidad. Presentan superficies planares y ligeramente rugosas. Alteración. Los planos de discontinuidad presentan de regular a moderada alteración. Los rocas

fragmentadas ,metamirficas se muestran duras y moderadamente resistentes. Agua subterránea. Sobre el nivel freático los macizos rocosos se encuentran secos. Debajo del nivel freático los macizos rocosos se encuentran saturados por su considerable porosidad. Zona intemperizada. Los levantamientos geológicos y resultados de las perforaciones e investigaciones geofísicas.

Condiciones HidrogeológicasEn las perforaciones, ubicadas en el eje de presa, se ejecutaron ensayos Lugeon . Los ensayos lugeon dan los siguientes resultados: En el eje hasta la profundidad de 10 - 15m resultan valores lugeon de 6.02 – 23.5 Lugeones, En profundidad en ambos estribos, así como en el fondo del valle, las unidades Lugeon se mantiene constante, hasta valores cercanos a 2 - 3. Dichos valores lugeon traducidos a

coeficientes de permeabilidad se encuentran entre el rango de K=10-2 y K=10-4cm/s.

En conclusión a fin de restringir los riesgos de pérdidas del agua por filtración desde en la Presa Marcaron, por la base del basamento rocoso y estribos del eje de la presa. Se recomienda la

aplicación de medidas de impermeabilización.

CONCLUSIONES:Según los estudios geológicos, hidrogeológicos y geotécnicos, esta alternativa presenta condiciones favorables para su factibilidad.

CANTERA DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Cantera para enrocado Presa Mascaron a. Ubicación Laderas del Cerro de la micro cuenca, 0.3 a 0.5 km aguas abajo del eje de presa. b. Morfología del terreno Promontorio rocoso ondulado, relieves entre 30 a 35º. c. Acceso Carretera de acceso directo. d.Extensión

área de 200 m x 300 m = 60000 m².

e. Profundidad explotable De 10 a 15 m por banqueo. f. Volumen probable Se estima un volumen probable superior a 50000 m3. g. Propiedades físico-mecánicas Peso específico : 2,5 – 2,6 gr/cm3

Resistencia a la compresión simple : 200-600 Kp/cm2 Cohesión : 2.3 Kp/cm2 Angulo de fricción interna : 30º-35 h. Conclusiones y recomendaciones Se recomienda la explotación por banqueo y con uso de explosivos.