_DESCRIPCION DE ESPECIFICACIONES TECNICAS

MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO DE LAS COMUNIDADES DE CCACCACHA, TIMPUCCHUAYCCO Y TANCARHUAYCCO DEL DISTRITO DE TALAVERA PROVINCIA DE ANDAHUYALAS REGION APURIMAC

ESTUDIO GEOTCNICO

MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO DE LAS COMUNIDADES DE CCACCACHA, TIMPUCCHUAYCCO Y TANCARHUAYCCO DEL DISTRITO DE TALAVERA PROVINCIA DE ANDAHUYALAS REGION APURIMAC

1.1. INTRODUCCION

El objetivo del estudio geotcnico y las investigaciones de campo efectuadas en la zona del proyecto MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO DE LAS COMUNIDADES DE CCACCACHA, TIMPUCCHUAYCCO Y TANCARHUAYCCO, est orientado a determinar las caractersticas de la cimentacin y de los materiales de canteras a ser utilizados en la construccin.

Los trabajos de campo se efectuaron por medio de la ejecucin de pozos de exploracin o calicatas para la extraccin de muestras, ensayos de penetracin dinmica y luego la realizacin de los ensayos de laboratorio correspondientes, a fin de obtener las principales caractersticas fsicas y mecnicas del suelo, que nos permitan seleccionar las caractersticas necesarias para el diseo de la cimentacin del canal (eje principal); as como las caractersticas de los materiales de las canteras para su apto y ptimo uso.1.2. MARCO GEOLGICO

1.2.1 GEOMORFOLOGIA

El rea de estudio esta comprendida en el valle de la quebrada Chaccahuaycco, Chaccatuyocc, Chalhuanayocc 1,2 y Caponhuayocc en la Comunidad de ccaccacha. En la Comunidad de Timpucchuaycco se tiene a los Quebradas de Atunhuaycco y en la comunidad de Tancarhuaycco se tiene al manante Ochcupuchayocc , en cuanto a su geomorfologa, emplazada en la vertiente Este de la Cordillera Occidental con direccin Este-Oeste, siendo parte del valle interandino Huaccoto, con una zona a media ladera del trazo del canal principal a un promedio de 3,400 m.s.n.m.

El relieve es moderado a suave a consecuencia de la accin glaceara y/o fluvioglaciaria, sobre las rocas calizas mayormente, en el perfil del valle se aprecia escalonamiento progresivo originando por la posicin de los estratos y acumulacin de material morrenico.

Las quebrada del rea de influencia del proyecto es una seccin tpica en U de base amplia en la zona de captacin, con pendiente suave.

Los flancos (ladera) de suave inclinacin es por donde se desarrolla el trazo de canal. Las aguas que corren por la quebrada son permanentes, aguas abajo se une a un tributario, formando el ro Santa Rosa.

1.2.2GEOLOGA LOCALLa geologa local en el rea de estudio, est conformada por rocas de grano fino a medio, como la caliza y granodiorita alterada y fracturadas, con litofacies poco variado que se ubican en las faldearas a lo largo del canal proyectado como las calizas gris-claro de grano fino con nodulo calcreos, de suelos limo arcilloso, caractersticas de la formacin del grupo Tarma y Huancarama que abarca ampliamente el sinclinal de la zona Talavera.

En general, la zona de trazo del canal y alrededores, est cubierta por una capa de suelo orgnico de cuaternario reciente clasificado como material fino orgnico; debajo de este suelo, aparecen mixturas de diferentes materiales, entre ellos destaca los bolones de granodiorita, depsitos volcnicos (tufo e igmimbrita), aparece tambin la granodiorita intensamente meteorizada como suelo gravoso arenoso y finalmente se tienen calizas fracturadas de buena resistencia. Existen tramos adyacentes al canal con rocas angulares de diferentes dimensiones, origen de posibles glaciaciones antiguas.

Las Caractersticas del canal principal se han determinado en base al reconocimiento geolgico a lo largo de su trazo, aprovechando los afloramientos y perfiles naturales del terreno; los materiales encontrados son semipermeables en general a permeables en forma restringida, requiriendo revestimiento en zonas localizadas.

En el trayecto del trazo se presentan quebradas, bofedales (depsitos inundados), riachuelos, rocas macizas, fracturadas, alteradas, y suelos gruesos, con formacin de carcavas. Asimismo se presenta arenas de grano medio semi compacta, con cobertura orgnica aprovechadas como suelos de cultivo.

1.3. SISMICIDAD

A partir de las investigaciones de los principales eventos ssmicos producidos en el Per, presentados por Silgado en el ao de 1978, se elabor el mapa de zonificacin ssmica de mximas intensidades, el cual est basado en isosistas de sismos peruanos y datos de intensidades de sismos histricos recientes (Ver Figura N 3).

Dentro del territorio peruano se ha establecido diversas zonas ssmicas, de acuerdo a la mayor o menor presencia de los sismos. Segn el mapa de zonificacin ssmica, y de acuerdo a las Normas Sismo - Resistente E-030 del Reglamento Nacional de Construcciones, a la localidad de Huancabamba le corresponde una Sismicidad alta de intensidad media de VI a VII en la Escala Mercall modificado.

Las fuerzas ssmicas horizontales cortantes en la base puede calcularse de acuerdo a las Normas de Diseo Sismo resistente E-030, segn la siguiente relacin: V = Z x U x S x C x P R

Para el estudio de la zona se tiene los factores del Cuadro N 1:

CUADRO N 1

FACTORES SISMICOS

FACTORESROCASUELO

Zona 2Z0.30 g0.30 g

Uso U1.30 - 1.501.30 1.50

Suelo S1.001.20

SsmicoC2.502.50

Periodo Predominante TP0.40 seg.0.60 seg.

1.3.1 HISTORIA SSMICA DE LA ZONA

Tomando como referencia las observaciones de STEBERG respecto a la distribucin de los terremotos en el Per, se menciona al rea del proyecto como una zona de terremotos de frecuencia y fuerza moderada, existiendo evidencias del tipo tectnico por ubicarse en una zona volcnica (Cuadro N 2). CUADRO N 2

TERREMOTOS HISTORICOS EN EL SUR DEL PERU

NFechaEfecto en la Zona EpicentralCaracterstica

11471-1493Posible erupcin del Volcn MistIDestructivo

21590Destructivo en la zona de TorataDestructivo

31600 Feb. 19Explosin del crter HuaynaputinaDestructivo

41604 Nov. 24Destructivo en MoqueguaDestructivo

51615 Sep. 16Destructivo en TacnaDestructivo

61715 Agosto. 22Destructivo en ArequipaDestructivo

71716 Feb. 6Destructivo en TorataFuerte

81784 May. 13Destructivo en ArequipaFuerte

91831 Oct. 8Destructivo en Tacna, Arequipa Destructivo

101833 Sep. 18Destructivo en Tacna, ArequipaDestructivo

111868 Agosto. 13Destructivo en TacnaDestructivo

121913 Ago. 06Destructivo en CaravelFuerte

131942 Ago. 24Destructivo en NazcaVII MM

141948 May. 11Daos en Moquegua VII MM

151958 Ene. VII MM en ArequipaFuerte

161960 Ene. 13Destructivo en ArequipaVI MM

171971 Oct. 14Destructivo en ApurimacVII MM

181979 Feb. 16Fuerte en ArequipaVII MM

191988 Abr. 12Fuerte en ApurimacVI MM

1.3.2 EVALUACION PROBABILISTICA DE PELIGRO SISMICO

Se han realizado varias evaluaciones probabilsticas de peligro ssmico utilizando el mtodo de Cornell McGuire (1976), los sismos son modelados ya sea como reas de fuerte ssmica o como zonas de fuerte lineal (fallas). Los sismos son tratados como eventos independientes ubicados en fuentes puntuales aleatorias. La relacin magnitud-recurrencia y magnitud mxima para cada zona son estimadas a partir de la sismicidad registrada dentro de cada zona de fuente. Casaverde y Vargas (1980), Castillo y Alva (1993) fig.4.3, y Ceresis (1996) han efectuado evaluaciones similares. De acuerdo al mapa de distribucin de isoaceleraciones (Alva et al. 1993) indican que la aceleracin mxima del terreno (AMT) para la zona de estudio seria aproximadamente 0.32g para un 10% de excedencia en 50 aos, lo que representa un periodo de retorno de 500 aos (Ver Figura 4).

1.4. INVESTIGACION DE CAMPO

1.4.1 EXCAVACIONESLos trabajos de exploracin de campo fueron ejecutados por personal tcnico especializado, complementado con personal de apoyo contratado en el lugar. Se realiz la investigacin del eje principal del canal en un total de Tres (8) calicatas realizadas distribuidas en: cuatro (04) para el eje principal y cinco (04) calicatas en la zona proyectada para la obra de Reservorios, con una profundidad que vara entre los 0.40 m a 3.00m.

En el Cuadros N 3, 4, 5 y 6 se presentan la relacin de excavaciones de calicatas.

CUADRO N 4

UBICACIN DE CALICATAS EJE PRINCIPAL

NombreProgresivaProfundidadCota aprox,N.Fretico

C 10+9802.503465--

C 21+1803.0034652.00

C 31+7002.0034651.00

C 42+0002.003467--

CUADRO N 5

UBICACIN DE CALICATAS - RESERVORIOS

NombreProgresivaProfundidadCota aprox,N.Fretico

R 10+2201.503385--

R 20+5501.503372--

R 30+8602.003363--

R 41+2001.503384--

1.4.2 ENSAYOS IN SITU

Como parte de la investigacin de campo se efectuaron algunas pruebas in situ, habindose determinado densidades de campo, los registros detallados de estas pruebas se encuentran en el Anexo de Ensayos de Laboratorio.

A continuacin se presentan algunas caractersticas de las pruebas realizadas.

DENSIDAD DE CAMPO

Se realizaron ensayos de densidad de cono y de anillo en algunas zonas representativas, se realizaron estos ensayos en calicatas, a fin de obtener la densidad natural de muestras, a continuacin se aprecia la relacin de densidades en el Cuadro N 7:

CUADRO N 7

ENSAYOS DE DENSIDAD DE CAMPO

UbicacinProf(m)W% AnillotdW% ConotdTipo de Suelo

Coberturasuperf18.201.351.14---MH

C-1, M 13.00---5.651.471.39SM

C-11, M 10.8023.801.571.27---SM

IC-2, M 10.8096.891.300.66---MH

1.5. ENSAYOS DE LABORATORIO

Con las muestras obtenidas en las excavaciones de campo se efectuaron los ensayos estndar para la clasificacin de suelos, asimismo se realiz un ensayo de Corte Directo con una muestra representativa.

Estos ensayos fueron realizados en cumplimiento de las normas de la American Society for Testing and Materials (A.S.T.M.) de acuerdo al siguiente detalle:

Anlisis granulomtrico por tamizado ASTM D - 422.

Contenido de humedad ASTM D-2216.

Densidad mxima ASTM D-4253.

Densidad mnima ASTM D-4254.

Lmite Lquido y Plstico ASTM D-4318.

Peso volumtrico ASTM D-2937.

Corte Directo ASTM D-3080.

Los reportes de los anlisis de laboratorio se presentan en el Anexo de Ensayos de Laboratorio.

1.6. CLASIFICACION DE SUELOS

Con los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio se han clasificado los tipos de suelos de acuerdo a su textura y caractersticas principales, las mismas que se corresponden a los sectores investigados. Los cuadros que se muestran, son resultado de los promedios para tener una idea de las caractersticas generales de los materiales desde el punto de vista geotcnico.

CUADRO N 8

TIPOS DE SUELOS COBERTURA REPRESENTATIVA

KMSUCSW (%)L. LiquidoL. PlsticoGravasArenasFinos

GLOBALMH15.7953.90n.p.0.005.0794.93

CUADRO N 10

TIPOS DE SUELOS TERRENO DEL EJE PRINCIPAL DEL CANAL

SUCSW (%)L. LiquidoL. PlsticoGravasArenasFinos

CL16.7837.0420.513.3428.5968.07

ML14.7534.00n.p.0.0047.6552.35

(*) ML14.73-n.p.0.0011.5288.48

SC12.4335.1117.057.7546.4143.15

SM9.9932.87n.p.7.7463.3128.96

SP-SM3.26--26.1467.436.44

SW-SM7.51--17.7679.8011.32

SW3.26--33.9062.343.76

GM4.59-n.p.43.7640.3715.87

(*) GM14.6336.63n.p.43.2219.0137.78

GP-GM3.85--61.7930.807.41

(*) Este suelo vara de su tipo homlogo anterior en distribucin granulomtrica y humedad ubicndose en los tramos finales

CUADRO N 11

TIPOS DE SUELOS TERRENO RESERVORIO

SUCSW (%)L. LiquidoL. PlsticoGravasArenasFinos

CL16.3934.5022.700.008.9291.08

ML21.4738.25n.p.0.0034.3665.64

SC4.4928.5015.2639.6739.7820.55

SM10.22-n.p.0.8764.6234.51

1.7. PERFIL ESTRATIGRAFICO

1.7.1 DESCRIPCIN DEL EJE PRINCIPAL DEL CANAL

Esta zona es el tramo de canal. Presenta una cobertura de material limoso algo orgnico, debido a la presencia de algunos bofedales (aqu el nivel fretico est presente resultado de las filtraciones). Esta cobertura tiene un espesor promedio de 0.40 a 0.80 m aproximadamente. Debajo de esta cobertura se presenta material aluvional con presencia de boleos en la zona inicial y mayor presencia de matriz arenosa y limo mientras se avanza en el tramo.

Durante el proceso de investigacin de campo se han detectado las siguientes caracterizaciones:

Sector Timpuchuaycco

Km 0+340Presenta un macizo rocoso (granodiorita) alterda degradable con nula resistencia, se disgrega con el conacto e la mano transformndose en un limo arenoso, color beige con micas

Km 1+470Material de origen graodiortico, de una potencia de 3.00 superficial. Macizo rocoso degradable.

Km 2+650Presencia de material aluvional de 3 m de potencia.

Km 2+960Presencia de granodiorita

Km 3+280

Km 3+320Presencia de material en macizo rocoso de alta resistencia (5 golpe de martillo).

Km 3+315Granodiorita de baja resistencia.

Km 3+600Macizo rocoso de alta resistencia, granodiorita.

Km 3+620Presencia de bolsa de arena fina limos de 3 m de potencia.

Km 3+700Granodiorita alterada con terraza, limo arenoso.

Km 4+000Presencia de bolonera (rocas) resisente en limos.

Km 4+040Presencia de bolonera intensamente fracturado, triturado, granodiorita.

Km 4+300Presencia de granodiorita alterada en suelo.

Km 4+660

Presencia de macizo rocoso de mediana dureza, encuentro de eje de canal con alguna infiltraciones de agua.

Sector Ccaccacha

Km 0+800Presencia de material limo arenoso.

Km 2+000Presencia de granodiorita degradable tpica.

Km 2+610 a Km 3+640Presencia de material limo arenoso.

Km 3+820 a Km 4+680Presencia de material aluvional

Sector Tancarhuaycco

Km 0+050 a

Km 1+300Presencia de talud de escombros superficial.

Km 1+360 a

Km 1+460Existencia de doble quebrada de material y escombros, superficial. Potencia de 5 m.

Km 1+700 a

Km 2+360Presencia de material aluvional morrnico de fuerte potencia.

Km 2+400Presencia de bofedal orgnico 10 metros atrs y 10 metros adelante.

Km 2+400Presencia de quebrada.

Km 2+660 a

Km 2+800Presencia de pantano, bofedal de potencia de 1 m aprox.

Km 2+660Presencia de material aluvional morrnico de fuerte potencia..

Km 3+450 a

Km 3+500Presencia de material aluvional morrnico de fuerte potencia.

Km 3+620 a

Km 4+500Presencia de caliza, de estructura masiva y rugosa.

Km 4+680 a

Km 5+700Presencia de material aluvional.

1.7.2 DESCRIPCIN DE LA ZONA RESERVORIOEsta zona, el que se han depositado suelos finos cubierto por cobertura de material limo orgnico MH de 0.20 m 1.00 m de espesor. Estos suelos varan entre limo de baja a media (ML), arcilla (CL), Arena arcillosa (SC) y arena limosa (SM). Aqu el ensayo ejecutado en la parte media arroja valores bajos y su profundidad llega a los 3.00 m por lo que se infiere que dadas las caractersticas del material, esta zona es de depsitos de detritos provenientes de la degradacin de las rocas del lugar.

1.8. Anlisis y Obtencin de la Capacidad Admisible y Asentamientos

El terreno de cimentacin de la obra del canal tiene como suelo predominante un material areno limo arcilloso, humedad semiconsolidada, de poco a regular material menor de la malla No 200, con una clasificacin SUCS del tipo SM a SC, y los valores de y c tendran que adecuarse al tipo de suelo determinado. Como verificacin de esto se realiz un corte a una muestra representativa de SM, arrojando un valor de = 29, el cual evaluado a una profundidad de 1.20 metros, nos da un Qadm sobre los 1.4 kg/cm2.

Considerando que el canal va a ser cimentado a una profundad no menor de 1.0 metro del nivel del terreno natural, en este nivel, se ubica un suelo generalmente bueno desde el punto de vista de resistencia, adems que est conformado por arenas en su mayor parte, producto de la descomposicin de la granodiorita; segn los parmetros de capacidad portante del suelo, se tiene la siguiente metodologa para el clculo de la capacidad:

El anlisis de la capacidad admisible se realizar por el mtodo de Terzaghi modificado por Vesic, considerando como modo de falla local y apoyndose en los sondajes y prueba de penetracin.

Q ult = CNcSc + q.Nq Sq + 0.5(BN(S(

Qadm = Q ult/FS

donde:

Q ult

=Capacidad ltima de carga

Q adm

=Capacidad admisible de carga

FS

=Factor de seguridad = 3

(

=Peso unitario del suelo natural

B

=Ancho de zapata

q

=Sobre carga

Df

=Profundidad de cimentacin

Nc, Nq, N(=Factores de capacidad de carga

Sc, Sq, S(=Factores de forma

Asimismo se realiza la prediccin de asentamientos, y se calcula de acuerdo a la teora elstica aplicada por LAMBE y WHITMAN (1969), para los tipos de cimentacin analizadas y el esfuerzo neto que transmite un asentamiento uniforme que se puede evaluar por la frmula que se muestra continuacin (asentamiento mximo considerado =2.54 cm.)

( = 10*qs B (1-u) Iw

ES

Donde:

(=Asentamiento probable (cm)

qS=Esfuerzo neto transmitido (Kg/cm)

B=Ancho de cimentacin (m)

ES=Mdulo de elasticidad (Tn/m)

u=Relacin de Poisson

IW=Factor de influencia que depende de la forma y la rigidez de la cimentacin (Steinbrenner, 1934 y Bowles, 1977)Como podemos observar en los resultados, la capacidad portante del terrenos en forma conservadora, supera el valor de 1.45 kg/cm2, para un ancho de cimentacin de 1.00 metros y los asentamientos instantneos correspondientes no superan la pulgada. Otras zonas de mayor resistencia como suelos gravosos y rocas superan ampliamente los 2.5 kg/cm2.

1.9. EVALUACIN DE CANTERAS

Cantera del Rio ChumbaoEs una cantera ubicada en el Ro que atraviesa el Distrito de Talavera, este material est constituido de bolonera de tamao variable subredondeado a redondeado, cumpliendo con los requisitos de resistencia de Abrasin (Segn informacin proporcionada por Provias Departamental Andahuaylas) y sera utilizada para el concreto del canal previa trituracin en la chancadora. Esta cantera, se vuelve opcional, ya que la distancia de transporte promedio hasta al canal, es de una distancia promedio de 10 km.

El material es clasificado como Grava GP usndose el hormign para el concreto a utilizar.

Anlisis Qumico:

ELEMENTOS QUIMICOS NOCIVOS PARA LA CIMENTACION

Presencia en el suelo deP.P.M.Grado de AlteracinObservaciones

SULFATOS0 - 1,000LeveOcasiona un ataque qumico al concreto de la cimentacin

1,000 - 2,000Moderado

2,000 - 20,000Severo

> 20,000Muy Severo

CLORUROS> 6,000PerjudicialOcasiona problemas de corrosin a las armaduras o elementos metlicos

SALES SOLUBLES TOTALES> 15,000PerjudicialOcasiona problemas de perdida de resistencia mecnica por problemas de lixiviacin

PH = 6.6

Muy ligeramente cido.

C.E. (dS/m) = 0.27

Muy ligeramente salino.

Sales solubles totales : 190 ppm

No perjudicial.

Cloruros

: 42 ppm

No perjudicial.

Sulfatos

: 80 ppm

Grado de alteracin leve.

Durabilidad al ataque de sulfatos:

Porcentaje de prdida