Evaluación Geotécnico-Ambiental Del Probable Deslizamiento Ronquillo en La Ciudad de Cajamarca

8/10/2019 Evaluacin Geotcnico-Ambiental Del Probable Deslizamiento Ronquillo en La Ciudad de Cajamarca

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA GEOLGICA

TRABAJO DE INVESTIGACIN

EVALUACIN GEOTCNICO-AMBIENTAL DEL DESLIZAMIENTO

RONQUILLO EN LA CIUDAD DE CAJAMARCA

Para el curso de:

Geotecnia Ambiental

Presentado Por:

Alumnos:

-Elvis Rubn Alcntara Quispe

-Nora Melissa Arteaga Fernndez-Danny Lili Torres Lucano

Docente:

Ing. Reinaldo Rodrguez Cruzado

CajamarcaPer

2014


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DEDICATORIA

Este trabajo de investigacin

est dedicado a nuestros padres,

quienes nos brindan su apoyo da a da;

y quienes nos motivan a seguir adelante.


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ii

AGRADECIMIENTO

Agradecemos a nuestra alma mater,

la Universidad Nacional de

Cajamarca y a los docentes

de la Escuela Acadmico Profesional de

Ingeniera Geolgica, por brindarnos sus

conocimientos y por ayudarnos

en nuestra formacin profesional.


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iii

RESUMEN

El deslizamiento Ronquillo se encuentra en el cerro de mismo nombre al NW de la

Ciudad de Cajamarca y presenta actualmente un peligro latente para la poblacin y para los

proyectos de desarrollo urbano que se pretenden implementar en sus alrededores, as que

este trabajo se centr en el anlisis Geotcnico-Ambiental de metodologas para su

remediacin. La complicada historia geolgica del lugar ha generado que los macizos

encontrados en el deslizamiento Ronquillo sean de muy baja resistencia, adems sumado a

su gran envergadura, dificultan la implementacin de metodologas convencionales de

remediacin; pero segn el anlisis de elementos finitos muestra que una combinacin de

mtodos de drenaje, subdrenaje y bio-ingeniera de reforestacin de laderas; puede elevar

el factor de seguridad del deslizamiento Ronquillo hasta hacerlo seguro incluso frente a

terremotos de gran magnitud. Cuando se implementen las medidas propuestas en este

trabajo, se lograr que el desarrollo urbano de la ciudad de Cajamarca este seguro, juntocon su propios habitantes.

Palabras claves: Deslizamiento, talud, riesgo Sistema de Hoek y Brown, Modelamento

MAtemtico


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ABSTRACT

The Ronquillo slip , on the hill of the same name, is placed in the northwest of the

city of Cajamarca and currently has a latent danger over population and urban development

projects that are to be implemented in around, so this work focused on the Geotechnical-

Environmental remediation methodologies for its analysis. The complicated geological

history of the place has generated clumps found in slip Ronquillo very low resistance are

also added to its large, difficult to implement remediation conventional methodologies; but

according to the finite element analysis shows that a combination of drainage, sub-drainage

sub-drainage and bio-engineering reforestation of slopes methods; can raise the safety

factor of sliding Ronquillo until it safe even against large earthquakes. If the measures

proposed in this paper are implemented, it will ensure the urban development of the city

and the safety of its inhabitants.

Key Words:Landslide, batter, risk System Hoek and Brown, Modelamento mathematical


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v

CONTENIDO

DEDICATORIA ..................................................................................................................... i

AGRADECIMIENTO ........................................................................................................... ii

RESUMEN ........................................................................................................................... iiiABSTRACT ......................................................................................................................... iv

CONTENIDO ........................................................................................................................ v

FIGURAS ........................................................................................................................... viii

FOTOS ................................................................................................................................. ix

TABLAS ................................................................................................................................ x

CAPTULO I. INTRODUCCIN ......................................................................................... 1

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................ 1

1.1.1 DEFINICIN DEL PROBLEMA ................................................................................ 1

1.1.2 FORMULACIN DEL PROBLEMA ......................................................................... 1

1.1.3 JUSTIFICACIN ......................................................................................................... 1

1.1.4 ALCANCES O DELIMITACIN DEL PROBLEMA................................................ 1

1.1.5 LIMITACIONES .......................................................................................................... 2

1.2 OBJETIVOS .................................................................................................................... 2

1.2.1. GENERAL .................................................................................................................. 2

1.2.2. ESPECFICOS ............................................................................................................ 2

1.3 FORMULACIN DE LA HIPTESIS .......................................................................... 2

CAPTULO II. MARCO TERICO ..................................................................................... 3

2.1 ANTECEDENTES .......................................................................................................... 3

1.2.1 BOLETN N 31 IMGEMMET ................................................................................... 3

1.2.2 CARACTERIZACIN GEOLGICA Y ESTRUCTURAL DE LA ZONA DE

URUBAMBA, CAJAMARCA-PER .................................................................................. 3

1.2.3 RIESGO GEOLGICO EN LA REGIN CAJAMARCA ......................................... 3

1.2.4 MAPAS GEOLGICOS DEL DE CAJAMARCA HOJA 15-f-1-III Y DE SAN

MARCOS HOJA 15-g-iV A ESCALA 1:50 000 .................................................................. 3

1.2.5 ESTUDIO ESTRATIGRFICO DEL CRETCEO SUPERIOR EN LOS

ALREDEDORES DE LA CIUDAD DE CAJAMARCA ..................................................... 4

1.2.6 INFORMES DE MECNICA DE ROCAS Y DE GEOTECNIA DE LOS

ESTUDIANTES DE LA ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA

DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ................................................. 4


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1.2.7 ANLISIS GEOLGICO, GEOTCNICO Y DE PELIGROS DE LA ZONA

URUBAMBA - TRES ROS 2013...................................................................................... 4

2.2 BASES TERICAS ........................................................................................................ 4

2.2.1 EL MODELAMIENTO GEOLGICO ....................................................................... 4

2.2.2 EL SISTEMA HOEK Y BROWN ............................................................................... 7

2.2.3 PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO ................................................................ 8

2.2.4 MTODOS DE MANEJO Y ESTABILIZACIN ................................................... 14

2.2.5 OBRAS DE DRENAJE Y SUBDRENAJE ............................................................... 19

2.2.6 LA VEGETACIN Y LOS DESLIZAMIENTOS .................................................... 23

2.3 DEFINICIN DE TRMINOS BSICOS ................................................................... 25

CAPTULO III. MATERIALES Y MTODOS ................................................................. 27

3.1 UBICACIN ................................................................................................................. 27

3.2 ACCESIBILIDAD ........................................................................................................ 28

3.3 CLIMA ......................................................................................................................... 28

3.4 METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN ............................................................. 28

3.4.1 TIPO Y MTODO DE LA INVESTIGACIN......................................................... 29

3.4.2 POBLACIN DE ESTUDIO ..................................................................................... 29

3.4.3 MUESTRA ................................................................................................................. 29

3.4.4 UNIDAD DE ANLISIS ........................................................................................... 29

3.5 TCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN ............................................. 29

3.5.1 TCNICAS ................................................................................................................. 29

3.5.2 INSTRUMENTOS Y MATERIALES ...................................................................... 29

3.6 PROCEDIMIENTO Y TCNICA DE RECOLECCIN DE DATOS. ....................... 30

3.6.1 PROCEDIMIENTO ................................................................................................... 30

3.6 TRATAMIENTO Y ANLISIS DE DATOS Y PRESENTACIN DE

RESULTADOS ................................................................................................................... 32CAPTULO IV. EL DESLIZAMIENTO RONQUILLO .................................................... 34

4.1 ASPECTOS GEOLGICOS ......................................................................................... 34

4.1.1 DISTRIBUCIN DE PENDIENTES ........................................................................ 34

4.1.1 GEOMORFOLOGA ................................................................................................. 34

4.1.3 GEOLOGA LOCAL ................................................................................................. 35

4.1.4 GEOLOGA ESTRUCTURAL .................................................................................. 43

4.1.5 HIDROGEOLOGA ................................................................................................... 474.1.6 GEODINMICA ....................................................................................................... 49


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vii

4.2 ANLISIS HISTRICO LOCAL ................................................................................ 50

4.2.1 SECTOR MOYOPATA ............................................................................................. 50

4.2.2 DESLIZAMIENTO RONQUILLO NORTE ............................................................. 51

4.2.3 DESLIZAMIENTO URUBAMBA II ........................................................................ 53

4.3 ANLISIS DE ESTABILIDAD DEL DESLIZAMIENTO RONQUILLO ................. 54

4.3.1 PROPIEDADES GEOMECNICAS DE LAS UNIDADES INGENIERILES ........ 55

4.3.2 GEOMETRA DE ENTRADA .................................................................................. 59

4.3.3 ANLISIS DE ELEMENTOS FINITOS .................................................................. 60

4.4 PROPUESTA GEOTCNICO-AMBIENTAL ............................................................. 62

4.4.1 FASES DEL DISEO, CONSTRUCCIN Y MONITOREO DE LA

REMEDIACIN DEL DESLIZAMIENTO. ...................................................................... 63

4.4.2 FASE DE PLANEACIN ......................................................................................... 65

4.4.3 NUEVO ANLISIS CON LAS MEDIDAS PLANTEADA ..................................... 71

CAPTULO V. ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS ...................................... 73

5.1 TRATAMIENTO ESTADSTICO ............................................................................... 73

5.2 CONTRASTACIN CON LA HIPTESIS ................................................................. 75

5.3 CONSIDERACIONES FINALES ................................................................................ 75

CAPTULO VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................... 76

6.1 CONCLUSIONES ......................................................................................................... 76

6.2 RECOMENDACIONES ............................................................................................... 76

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................ 77

ANEXOS ............................................................................................................................. 79

A. DATOS DE CAMPO ..................................................................................................... 80

B. RESMEN DE DATOS DE CAMPO ........................................................................... 81

C. GEOMECNICA DE LAS UNIDADES INGENIERILES .......................................... 82

D. PERFILES ...................................................................................................................... 83E. ANLISIS DE ESTABILIDAD DEL DESLIZAMIENTO RONQUILLO ANTES DE

IMPLEMENTACIN DE LAS MEDIDAS DE REMEDIACIN .................................... 84

F. ANLISIS DE ESTABILIDAD DEL DESLIZAMIENTO RONQUILLO DESPUS

DE LA IMPLEMENTACIN DE LAS MEDIDAS DE REMEDIACIN ....................... 85

G. PLANOS ......................................................................................................................... 86


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viii

FIGURAS

Figura 1: Flujo de informacin en el sistema Hoek y Brown ................................................ 8

Figura 2: Diagrama idealizado mostrando la transicin de un macizo rocoso intacto a uno

muy fracturadocon mientras crece el tamao de la muestra. Fuente: Hoek (2007). ........... 10Figura 3: Grfico de las envolventes de rotura para el criterio generalizado de Hoek y

Brown y del criterio de Mohr Coulomb asociado. La resistencia a la compresin uniaxial y

la resistencia global del macizo rocoso son definidas en este grfico. ................................ 13

Figura 4: Problemas y soluciones de estabilidad de taludes en las carreteras secundarias. 15

Figura 5: Esquema en planta de canales colectores Espina de Pescado. (Suarez, J. 2009) . 20

Figura 6: Mquinas tuneleadoras para microtneles (TMBM) ........................................... 22

Figura 7: Estabilizacin de taludes utilizando vegetacin. (Suarez, J. 2009) ..................... 24

Figura 8: Ubicacin de la zona de investigacin. ................................................................ 27

Figura 9: Cuadro de clima de Cajamarca (fuente:

http://wiki.sumaqperu.com/es/Archivo:Clima_Cajamarca_cuadro) ................................... 28

Figura 10: Interfaz del programa RocData V4. ................................................................... 32

Figura 11: Porcentaje de rea de las unidades geomorfolgicas. ........................................ 35

Figura 12: Porcentaje de rea de las unidades estratigrficas. ............................................ 36

Figura 13: Falla inversa inferida Capillana NW-SE........................................................... 44

Figura 14: Falla dextral inferida Manzano y fallas inversas inferidas Manzano 1, 2 y 3.... 46

Figura 15: Escarpe de deslizamiento Ronquillo Norte y Ronquillo 2. ................................ 46

Figura 16: Porcentajes de reas de los acuferos de la zona. ............................................... 47

Figura 17: Plano geodinmico de la zona de investigacin................................................. 49

Figura 18: Perfil geolgico Del sector Moyopata. .............................................................. 51

Figura 19: Perfil geolgico del paleodeslizamiento Ronquillo. .......................................... 52

Figura 20: Perfil geolgico del deslizamiento Urubamba II. .............................................. 54

Figura 21: Extracto del plan N6, mostrando la ubicacin del perfil D-D........................ 59

Figura 22: Perfil D-D, el cual corta a la zona crtica del deslizamiento Ronquillo. .......... 60

Figura 23: Geometra global del perfil a analizar. ............................................................... 60

Figura 24: Perfil del deslizamiento Ronquillo diseado en el Programa Phase2 y listo para

ser analizado. ....................................................................................................................... 61

Figura 25: Grfico de desplazamientos totales, calculado con el programa Phase2, adems

se muestra el factor de seguridad de 0.8. ............................................................................. 61

Figura 26: Tcnicas de remediacin (Suarez, J. 2009) ........................................................ 62


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ix

Figura 27: Fases en el diseo, construccin y monitoreo de la remediacin de un

deslizamiento (Popescu, 2001). ........................................................................................... 64

Figura 28: Plano mostrando las medidas de remediacin elegidas en este informe. ........... 66

Figura 29: Sistema de bosques radiales (Surez, J. 2009) recomendados para el

deslizamiento Ronquillo ...................................................................................................... 68

Figura 30: Estilo en el que una galera de drenaje cambia los regmenes de flujos

subterrneos en zonas de moderada pendiente, como en el cerro Ronquillo. Suarez, J.

(2007) .................................................................................................................................. 70

Figura 31: Evolucin de la lnea de nivel fretico al construir una galera de drenaje, por lo

que invertir en una obra como esta sera la mejor solucin para remediar el deslizamiento

Ronquillo. Suarez, J. (2007). ............................................................................................... 70

Figura 32: Geometra del Deslizamiento Ronquillo con la disminucin del nivel fretico

prevista con la implementacin de las medidas antes mencionadas. .................................. 71

Figura 33: Modelo final de resistencia con los cambios del nivel fretico realizados,

mostrando un factor SRF de 1.21 ........................................................................................ 72

Figura 34: Relacin entre el GSI Directo y el Cuantificado................................................ 73

FOTOSFoto 1: Cerro Ronquillo, ejemplo de una unidad de Montaas y Colinas, del tipo fluvio-

erosional (Izquierda). Depsito cuaternario, ejemplo de una unidad Agradacional-

Deposicional del tipo de pie de monte aluvial (Derecha). ................................................... 35

Foto 2: Formacin Carhuaz en el Sector de Moyopata ....................................................... 37

Foto 3: Areniscas de la formacin Farrat, miembro superior. ............................................. 37

Foto 4: Intercalaciones de areniscas y lutitas de la formacin Inca. ................................... 38

Foto 5: Intercalacin de Calizas arenosas y lutitas calcreas en la formacin Chlec. ....... 38Foto 6: Intercalacin de lutitas y calizas de la Formacin Pariatambo. .............................. 39

Foto 7: Calizas de la Formacin Yumagual. ....................................................................... 39

Foto 8: Afloramiento del volcnico San Jose. ..................................................................... 40

Foto 9: Fangolita .................................................................................................................. 40

Foto 10: Depsitos fluviales en el cauce del Ro Tres Ros. ............................................... 41

Foto 11: Depsitos coluviales de zona. ............................................................................... 41

Foto 12: Depsitos coluvio-aluviales de un deslizamiento. ................................................ 42


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x

Foto 13: Depsito lagunar en el centro del valle de Cajamarca, sobre el cual se han

edificado diversas construcciones urbanas. ......................................................................... 42

Foto 14: Sinclinal Capillana. .............................................................................................. 43

Foto 15: Falla sinestral inferida Urubamba ......................................................................... 44

Foto 16: Falla dextral inferida Ronquillo. ........................................................................... 45

Foto 17: Falla dextral inferida Tres Ros. ............................................................................ 45

Foto 18: Acuferos fisurados en un depsito cuaternario de la zona. .................................. 47

Foto 19: Evidencias de acuferos fisurados en la formacin Pariatambo. ........................... 48

Foto 20: Tobas del volcnico Huambos. ............................................................................. 48

Foto 21: Calizas de la formacin Chlec, las cuales tienen baja porosidad y baja

fracturacin por lo que forman acuitardos. .......................................................................... 49

Foto 22: Vista panormica del Valle de Moyopata. ............................................................ 51

Foto 23: Vista del Cerro ronquillo desde el cerro Corisorgona. .......................................... 52

Foto 24: Vista del deslizamiento Urubamba II. ................................................................... 53

Foto 25: Fracturamiento por traccin de una fangolita consolidada (Noviembre del 2014),

seal de la actividad del deslizamiento Ronquillo............................................................... 54

Foto 26: Torrenteras recomendadas (Surez, 2009) prefabricadas (izquierda) o de concreto

(derecha). ............................................................................................................................. 65

Foto 27: Sistema de torrenteras actual en el cerro Ronquillo, sistema que ayuda a la

filtracin en lugar de mitigarla ............................................................................................ 67

Foto 28: Lugar sobre el deslizamiento Ronquillo apto para el sembro de Eucaliptos. ...... 68

Foto 29: Tnel de drenaje para estabilizar el deslizamiento del estribo de un viaducto en la

va a Acapulco en Mxico, el cual podra ser ejemplo para aplicarlo en el deslizamiento

Ronquillo. ............................................................................................................................ 69

Foto 30: Vista desde el deslizamiento Ronquillo de la ciudad de Cajamarca, una dualidad

que se puede remediar con las metodologas correctas. ...................................................... 72

TABLAS

Tabla 1: Geoformas de carcter. Villota. H. (2005) .............................................................. 5

Tabla 2: Clasificacin de los procesos agradacionales, segn agente responsable. Villota.

H. (2005) ................................................................................................................................ 5

Tabla 3: Criterios generales para seleccionar un factor de seguridad para el diseo detaludes. ................................................................................................................................. 17


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xi

Tabla 4: Listado de algunos mtodos de remediacin de las amenazas por deslizamiento. 18

Tabla 5: Delimitacin del rea de estudio. .......................................................................... 27

Tabla 6: Principales accesos a la zona de estudio: .............................................................. 28

Tabla 7: Factor D, Resis. Comp. Un. y Constante mi de la estacin geomecnica S0-H1-

P1 ......................................................................................................................................... 31

Tabla 8: Clculo del GSI directo de la estacin geomecnica S0-H1-P1 ........................... 31

Tabla 9: Clculo del GSI cuantificado de la estacin geomecnica S0-H1-P1 ................... 32

Tabla 10: Distribucin de pendientes dentro del rea de estudio. ....................................... 34

Tabla 11: Distribucin de geoformas en el rea de estudio. ................................................ 34

Tabla 12: Unidades Estratigrficas de la zona de investigacin. ........................................ 36

Tabla 13: Acuferos de la zona de investigacin. ................................................................ 47

Tabla 14: rea de deslizamiento de Ronquillo y de la zona de riesgo. ............................... 50

Tabla 15: Datos generales de las estaciones geomecnicas. ............................................... 55

Tabla 16: Datos de entrada del mtodo de Hoek-Brown..................................................... 56

Tabla 17: Unidades Ingenieriles analizadas en el presente estudio. .................................... 57

Tabla 18: Promedio de datos de entrada para el mtodo de Hoek-Brown por unidad

Ingenieril. ............................................................................................................................. 57

Tabla 19: Parmetros del tipo de roca y de macizo de las unidades ingenieriles ................ 57

Tabla 20: Parmetros de los criterios de rotura de Hoek-Brown y Mohr-Coulomb de las

unidades ingenieriles. .......................................................................................................... 58

Tabla 21: Parmetros Ingenieriles de los macizos rocosos de las unidades analizadas. ..... 59

Tabla 22: Mtodos de estabilidad de deslizamientos y su disponibilidad en el deslizamiento

Ronquillo ............................................................................................................................. 63

Tabla 23: Propiedades de las reas a reforestas propuestas ............................................... 68

Tabla 24: Caractersticas de las galeras propuestas. ........................................................... 69

Tabla 25: Coordanadas y caractersticas propuetas para la instalacin de inclinmetros, .. 71Tabla 26: Porcentaje de reduccin de resistencias de las Unidades ingenieriles. ............... 74

Tabla 27: Porcentaje de reduccin del mdulo de deformacin de las Unidades

ingenieriles. ......................................................................................................................... 74

Tabla 28: Variacin del Factor de Seguridad, ..................................................................... 75


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERA


EVALUACIN GEOTECNICO AMBIENTAL DEL DESLIZAMIENTO RONQUILLO Pgina 1

CAPTULO I. INTRODUCCIN

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1.1 DEFINICIN DEL PROBLEMA

Los riesgos geolgicos son muy comunes a lo largo de todos los Andes y han

causado la prdida de millones de vidas a lo largo del tiempo, la interrogante siempre

ha sido como prevenir o mitigar los daos que puedan causar.

En la ciudad de Cajamarca los riesgos geolgicos incluyen los causados por

movimientos de masa adems de las inundaciones debido a los drenajes juveniles einestables, de todos ellos el que se estudiar en la presente investigacin es el

deslizamiento del Ronquillo.

1.1.2 FORMULACIN DEL PROBLEMA

Cules son las implicancias Geotcnico-Ambientales del deslizamiento

Ronquillo en la ciudad de Cajamarca?

1.1.3 JUSTIFICACIN

El deslizamiento Ronquillo ser el ms grande movimiento de masa en miles

de aos visto en la ciudad de Cajamarca y al encontrarse en una parte elevada, ser

catastrfica para las edificaciones y vidas que se encuentren en su camino hasta

estabilizarse.

Las medidas de mitigacin que se puedan llevar a cabo deben ser estudiadas

desde una perspectiva geotcnico-ambiental para as poder tener un sustento

cientfico adecuado para realizar las inversiones necesarias.

1.1.4 ALCANCES O DELIMITACIN DEL PROBLEMA

1.1.4.1 Del imitacin Espacial

El Cerro Ronquillo y la ciudad de Cajamarca

1.1.4.2 Delimi tacin Temporal

La investigacin tendr una duracin de 4 meses (SeptiembreDiciembre 2014).


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1.1.4.3 Del imitacin de la I nvestigacin

Se centrar en la evaluacin geotcnico-ambiental del deslizamiento Ronquillo.

1.1.5 LIMITACIONES

Las pruebas de laboratorio son costosas y sern remplazadas por pruebas en

campo, adems el tiempo de investigacin limitarn los estudios que se puedan

realizar.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1. GENERAL

Evaluar geotcnicamente y ambientalmente el deslizamiento Ronquillo en la

ciudad de Cajamarca.

1.2.2. ESPECFICOS

Describirla geologa del Cerro Ronquillo.

Estudiar los factores condicionantes y desencadenantes del deslizamiento Ronquillo.

Estudiar los posibles mtodos de mitigacin del deslizamiento Ronquillo.

1.3 FORMULACIN DE LA HIPTESIS

El deslizamiento Ronquillo tendr un gran impacto negativo en la ciudad de

Cajamarca adems de afectar el desarrollo urbano en la zona Ronquillo por varias

dcadas. Por lo que es fundamental realizar mtodos de remediacin en la zona del

deslizamiento para evitar las futuras prdidas humanas, econmicas y de

infraestructura. Los mtodos para mitigar los efectos del deslizamiento son los de

reforestacin y drenaje superficial y subterrneo. Los cuales tiene un costo aceptable,

y que ser muy til para la poblacin de Ronquillo y de la ciudad de Cajamarca.


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CAPTULO II. MARCO TERICO

2.1 ANTECEDENTES

1.2.1 BOLETN N 31 IMGEMMET

REYES, L. (1980) Realiz para el INGEMMET el estudio geolgico de los

cuadrngulos de Cajamarca, San Marcos y Cajabamba, hojas 15-f, 15-g y 16-g.

Realiz un cartografiado a escala 1:100 000 en base a un estudio estratigrfico y

estructural, teniendo nfasis en la importancia econmica de los yacimientos

relacionados a dichos estudios. Concluyendo que la geodinmica actual es el

resultado de la tectnica y de los procesos metericos, generando as diversosgeoambientes cada uno con caractersticas especiales.

1.2.2 CARACTERIZACIN GEOLGICA Y ESTRUCTURAL DE LA ZONA DE

URUBAMBA, CAJAMARCA-PER

LAGOS, A. (2012) Estudi la relacin existente entre los eventos tectnicos y

las manifestaciones gneas en el rea de Urubamba-Cajamarca. Desarrollando un

cartografiado de estructuras para determinar las componentes el comportamiento de

los esfuerzos actuantes en la zona. Concluyendo en que las zonas de dilatacin por

donde emergieron los cuerpos intrusivos tienen una direccin mayor NE-SW.

1.2.3 RIESGO GEOLGICO EN LA REGIN CAJAMARCA

ZAVALA, V. y MALENA, R. (2011) Evaluaron la ocurrencia de peligros

geolgicos (movimientos e masa) y geohidrolgico (inundaciones y erosin fluvial),

en trminos de susceptibilidad, as como de sus factores detonantes (precipitaciones

y sismicidad) para as determinar el grado de peligrosidad.

1.2.4 MAPAS GEOLGICOS DEL DE CAJAMARCA HOJA 15-f-1-III Y DE SAN

MARCOS HOJA 15-g-iV A ESCALA 1:50 000

Se tomaron los criterios de divisin de unidades volcnicas realizadas por Navarro,

P. (2007) quien cartografi las hojas de Cajamarca 15-f-I y de San Marcos 15-g-IV a

escala 1:50 000 para el INGEMMET.


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1.2.5 ESTUDIO ESTRATIGRFICO DEL CRETCEO SUPERIOR EN LOS

ALREDEDORES DE LA CIUDAD DE CAJAMARCA

Herrera, E (2012) realiz una tesis sobre las formaciones sedimentarias del

Cretceo Superior en los alrededores de Cajamarca, realizando e interpretando

diversas columnas Estratigrficas de dichas unidades.

1.2.6 INFORMES DE MECNICA DE ROCAS Y DE GEOTECNIA DE LOS

ESTUDIANTES DE LA ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE

INGENIERA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

Estos informes de zonas se realizaron en los curos de Mecnica de Rocas y deGeotecnia I, tomando de ellos principalmente sus criterios de cartografiado e

interpretacin, destacamos los estudios de BAZN, O. et al (2011, 2012), VIGO, L.

et al (2010) y DVILA, W. (2011) entre otros.

1.2.7 ANLISIS GEOLGICO, GEOTCNICO Y DE PELIGROS DE LA ZONA

URUBAMBA - TRES ROS 2013

Este informe se realiz para el curso de Geotecnia I, para el cual se

Caracteriz la inestabilidad de la zona Urubamba Tres Ros a travs de sus

variables geolgicas, geotcnicas y de peligro. ALCNTARA, E., ARTEAGA N.,

EUGENIO M., RODRIGO R., TORRES D. (2013).

2.2 BASES TERICAS

2.2.1 EL MODELAMIENTO GEOLGICO

A) Geomor fologa

Para el estudio geomorfolgico se tom los conceptos de las siguientes obras:

I) Villota. H. (2005) ha propuesto tres aspectos esenciales de la geomorfologa

La geomorfologa tiene por objeto:

a. La descripcin de las formas del terreno.

b. La explicacin de su gnesis, o sea, de su origen y evolucin a travs del

tiempo geolgico.


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c. La definicin de la naturaleza y distribucin de los materiales que

constituyen las geoformas.

d.

La clasificacin de los paisajes, principalmente con base en su morfologa,origen, edad y composicin.

e. La explicacin y descripcin de los agentes modeladores.

Adems clasifica a las geoformas de la siguiente manera:

GEOFORMAS DE CARCTER TECTNICO-DEGRADACIONAL Y DENUDACIONAL

GEOFORMAS DE LASCADENAS

MONTAOSAS YCOLINADAS

Relieve montaoso o colinado estructular-

erosional y relieve montaoso glacio-estructural

Relieve Complejo volcano-glaciario yvolcano-erosional

Relieves Modelados por procesosdenudaciones.

GEOFORMAS DE LASALTIPLANICIES,

SUPERFICIESCOLINADAS,

ALOMADAS YONDULADAS

Altiplanura o Altiplanicies

Superficie de Aplanamiento (Planation

Surface)

Tabla 1: Geoformas de carcter. Villota. H. (2005)

Proceso geomorfolgico Fuerza o agenteSedimentacin coluvial Gravedad, lluvia, escurrimiento difusoSedimentacin deluvial Gravedad y agua del sueloSedimentacin aluvial

(costero, marino, lacustre)Agua de escorrenta

Corrientes de deriva litoral y corrientes de mareaSedimentacin elica Viento

Sedimentacin glacirica Glaciares

Sedimentacin mixta Combinacin de los anteriores

Tabla 2: Clasificacin de los procesos agradacionales, segn agente responsable. Villota. H.

(2005)


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B) Geologa Regional

La geologa regional es una rama de las ciencias geolgicas que se ocupa de la

configuracin geolgica de cada continente, pas, regin o de zonas determinadas de la

Tierra.

C) Geologa Estructural

Para el estudio de la geologa estructural se tom en cuenta las obras la orbra de

Belousov, V. (1974) quien define:

La geologa estructural es una parte de la geotectnica, es decir, de esa

asignatura geolgica que estudia las particularidades de la estructura y desarrollo de la

corteza terrestre relacionada con los procesos mecnicos, movimientos y deformaciones

que en ella tienen lugar.

La corteza terrestre se compone de rocas que constituyen cuerpos de formas

diversas. As, por ejemplo, las rocas sedimentarias yacen en forma de estratos. Estos

pueden ser horizontales, tambin inclinados o encorvados en pliegues. Las rocas

magmticas intrusivas forman cuerpos en forma de domos., cilindros, filones

ramificados, etc. Toda la corteza terrestre se compone de cuerpos adyacentes formados

por rocas diferentes.

Semejantes cuerpos se denominan formas de yacimiento de las rocas, formas

estructurales, o simplemente, estructuras. El objetivo de la geologa estructural estriba,

precisamente, en el estudio de las formas de yacimiento de las rocas, o de las formas

estructurales.

Ante todo, se estudia el aspecto exterior, o morfologa, de las formasestructurales. El resultado de dicho estudio puede ser clasificacin de estas ltimas de

acuerdo a sus indicios morfolgicos. Por ejemplo, los pliegues, en semejante

clasificacin, pueden dividirse en lineales, cupuliformes, rectos, inclinados, etc.

El objetivo siguiente consiste en estudiar la cinemtica o mecanismo de la

formacin de estructuras, en este caso se estudian aquellos desplazamientos del material

de la corteza terrestre que motivaron directamente el origen de formas estructurales

concretas.


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D) H idrogeologa

La hidrogeologa es una rama de las ciencias geolgicas (dentro de la

Geodinmica Externa), que estudia las aguas subterrneas en lo relacionado con su

circulacin, sus condicionamientos geolgicos y su captacin, as su definicin dice La

hidrogeologa es la ciencia que estudia el origen y la formacin de las aguas

subterrneas, las formas de yacimiento, su difusin, movimiento, rgimen y reservas, su

interaccin con los suelos y rocas, su estado (lquido, slido y gaseoso) y propiedades

(fsicas, qumicas, bacteriolgicas y radiactivas); as como las condiciones que

determinan las medidas de su aprovechamiento, regulacin y evacuacin (Mijailov, L.

1985. Hidrogeologa. Editorial Mir. Mosc, Rusia. 285 p)

De acurdo al punto de vista hidrogeolgico las formaciones pueden clasificarse en:

1. Acuferos: Capaces de recibir y transmitir el agua (gravas, arenas, calizos, etc.) con

capacidad de drenaje alta. Y por su textura se pueden clasificar en: porosos (gravas,

arenas, arcosas, etc.); acuferos krsticos y fisurados (debido a grietas y fisuras de

origen mecnico o disolucin). Por sus circunstancias hidrulicas y estructurales

pueden ser: acuferos libres, acuferos cautivos o confinados y acuferos

semiconfinados.

2. Acuitardos: Capaces de almacenar el agua en cantidades, pero lo transmiten con

dificultad (limos, arenas limosas, arenas arcillosas, etc.) con capacidad de drenaje

medio a baja.

3. Acuicludos: pueden almacenar el agua en grandes cantidades, pero tienen la

posibilidad de transmitirle, y se drenan con mucha dificultad el agua se encuentra

en los poros de la formacin y no puede ser liberada (arcillas, arcillas plsticas,

limos arcillosos, etc.)

4. Acuifugos: formaciones incapaces de almacenar y transmitir el agua, estn

representadas por las rocas compactas, como granitos y gneis, y a veces incluso

calizas muy compactas sin karstificar.

2.2.2 EL SISTEMA HOEK Y BROWN

El criterio de rotura de Hoek y Brown utiliza como datos de entrada de la roca

intacta (la constante , el GSI y el factor de disturbacin D) adems de la


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Resistencia a la Compresin Uniaxial , se puede determinar los parmetros delcriterio de Hoek y Brown (la constantes , y ) requeridos para el clculo de los

parmetros ingenieriles del Macizo Rocoso (La Resistencia Tensional (), laResistencia a la Compresin Uniaxial (), la Resistencia Global () y el Mdulode Deformacin ()), que se utilizan en cualquier anlisis numrico de clculo desobrecargas, estabilizacin y diseo de Taludes y Tneles; adicionalmente se han

desarrollado frmulas empricas para determinar los parmetros del criterio de Mohr-

Coulomb (la cohesin y el ngulo de friccin ) y el Mdulo de Deformacin ().

Figura 1: Flujo de informacin en el sistema Hoek y Brown

2.2.3 PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO

2.2.3.1 El Criter io General izado de Hoek-Brown

Hoek, E. (2007) define el criterio de rotura generalizado de Hoek y Brownpara macizos rocosos fracturados se define por:

Ecuacin 1:

y son el mximo y mnimo esfuerzo principal efectivo en la fractura es el valor de la constante m de Hoek y Brown para el macizo rocoso y son las constantes que dependen de las caractersticas del macizo rocoso y

es el esfuerzo de compresin uniaxial para las piezas de roca intacta

En orden de usar el criterio de Hoek y Brown para estimar la resistencia y

deformabilidad de los macizos rocosos fracturados, se requieren tres propiedades

del macizo rocoso :

La resistencia a la compresin uniaxial de las piezas de roca intacta El valor de la constante de Hoek y Brown para estas piezas de roca intacta y El valor del ndice de Resistencia Geolgica GSI para el macizo rocoso.

MACIZOROCOSO

PROPIEDADESDE LA ROCA

INTACTA

PARMETROS

DEL CRITERIODE ROTURA DE

HOEK YBROWN

PARMETROSINGENIERILESDEL MACIZO

ROCOSO

ANLISIS DEPRE-DISEO,DISEO Y

POST-DISEO.


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2.2.3.2 Propiedades de la Roca Intacta

Segn Hoek, E. (2007), para las piezas de roca intacta del macizo rocoso, la

Ecuacin 1 se simplifica a:

Ecuacin 2:

La relacin entre los esfuerzos principales de rotura de una roca dada se

define por dos constantes, la resistencia a la compresin uniaxial y una constante. Siempre que sea posible los valores de estas constantes deben ser determinados

por anlisis estadstico de resultados de ensayos triaxiales (Para el clculo del

y

a partir de pruebas triaxiales, ver Hoek 2007 utilizar el programa RocDatadescargable dewww.rocscience.com)

2.2.3.3 I nf luencia del Tamao de la Roca

Hoek y Brown 1980 han sugerido que la resistencia a la compresin uniaxial

de de una muestra de roca con un dimetro de d mm est relacionada con laresistencia a la compresin uniaxial de una muestra de 50 mm de dimetro porla siguiente relacin:

Ecuacin 3:

La reduccin de la resistencia se debe a la mayor oportunidad para el

fracturamiento a travs y alrededor de los granos ("bloques" de la roca intacta) a

medida que ms granos son incluidos en el ensayo, y eventualmente la resistencia

alcanzar un valor constante.

El criterio de rotura de Hoek-Brown slo debe aplicarse a los macizos

rocosos en los que hay un nmero suficiente de discontinuidades muy prximas entre

s, con caractersticas superficiales similares, para asumir al comportamiento de

fractura como isotrpico.
http://www.rocscience.com/http://www.rocscience.com/http://www.rocscience.com/http://www.rocscience.com/


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Figura 2: Diagrama idealizado mostrando la transicin de un macizo rocoso intacto a uno muyfracturadocon mientras crece el tamao de la muestra. Fuente: Hoek (2007).

En laFigura 2,que muestra la transicin de un espcimen isotrpico de roca

intacta, pasando por un macizo rocoso muy anisotrpo en el cual el fallamiento es

controlado por una o dos discontinuidades, llegando a un macizo rocoso isotrpicomuy fracturado.

2.2.3.4 El ndice de Resistenci a Geolgica

La resistencia de macizo rocoso fracturado depende de las propiedades de

las piezas de roca intacta y tambin de la libertad de estas piezas para deslizar y

girar en diferentes condiciones tensionales. Esta libertad es controlada por la forma

geomtrica de las piezas de roca intacta, as como del estado de las superficies que

separan las piezas. Hoek, E. (2007).

El ndice de Resistencia Geolgica (GSI), proporciona un nmero que,

cuando se combina con las propiedades de las rocas intactas, se puede utilizar para

estimar la reduccin de la resistencia del macizo rocoso para diferentes condiciones

geolgicas. Este sistema se presenta en la Tabla B-3, para las macizos rocosos

blocosos.


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2.2.3.5 El Factor de Disturbacin D

Hoek, E. (2007), define a D como un factor que depende del grado de

perturbacin debido a los daos por voladura y relajacin tensional, y es utilizado

cuando no se presenta un macizo inalterado. Este vara desde 0 para macizos

rocosos sin disturbacin in situ, a 1 para macizos rocosos muy perturbados.

Algunas directrices para la seleccin de D.

2.2.3.6 La Resistencia a l a compresin uniaxial y tensional del macizo rocoso

La resistencia a la compresin uniaxial del macizo rocoso se obtiene

mediante el la suposicin de en la ecuacin 1, dando como resultado:Ecuacin 4:

Y, la resistencia tensional del macizo rocoso como:

Ecuacin 5:

La Ecuacin 5 se obtiene suponiendo en la Ecuacin 1.

Esto representa una condicin de tensin biaxial. Hoek (1983) mostr que, paramateriales quebradizos, la resistencia a la traccin uniaxial es igual a la resistencia a

la traccin biaxial.

2.2.3.7 Los Parmetros de Mohr -Coulomb

Dado que muchos software geotcnicos estn programados en trminos del

criterio de rotura de Mohr-Coulomb, a veces es necesario determinar el equivalente

ngulo de friccin y fuerza de cohesin cada macizo rocoso y rango de tensiones.

(Hoek, E. 2007), El proceso de ajuste implica equilibrar las reas por encima y por

debajo de la grfica de Mohr-Coulomb, resultando:

Ecuacin 6: * ()

()()()+

Ecuacin 7: [()()]()

()()(())(()())

Cuando


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Tenga en cuenta que el valor de , el lmite superior de la tensinconfinante sobre la que se considera la relacin entre el los criterios de Mohr-

Coulomb y Hoek-Brown, tiene que ser determinado para cada caso individual.

La resistencia cizallante de Mohr-Coulomb , para una tensin normal dada, se encuentra por sustitucin de valores de y en la ecuacin:

Ecuacin 8:

La grfica equivalente en trminos del esfuerzo principal mayor y menor, se

define por:

Ecuacin 9:

2.2.3.8 Resistencia del Macizo Rocoso

La resistencia a la compresin uniaxial del macizo rocoso est dada porla Ecuacin 4.El fallamiento inicia en el lmite de una excavacin cuando essuperada por la tensin inducida en ese lmite y se propaga desde este punto de

iniciacin en un campo de tensin biaxial y con el tiempo se estabiliza cuando la

fuerza local, definida por la Ecuacin 1, es mayor que las tensiones y inducidas. La mayora de los modelos numricos pueden seguir este proceso de

propagacin de la fractura y este nivel de anlisis detallado es muy importante

cuando se considera la estabilidad de las excavaciones en la roca y de los sistemas

de apoyo a la hora del diseo (Hoek, E. 2007).

Sin embargo, hay ocasiones en que es til considerar el comportamiento

global de un macizo rocoso en lugar de detallar el proceso de propagacin delfallamiento descrito anteriormente. Esto lleva al concepto de "resistencia del

macizo rocoso" global:

Ecuacin 10: Con y determinados por los rangos de tenciones dando:

Ecuacin 11: (())()

()()


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Figura 3: Grfico de las envolventes de rotura para el criterio generalizado de Hoek y Brown y delcriterio de Mohr Coulomb asociado. La resistencia a la compresin uniaxial y la resistencia global

del macizo rocoso son definidas en este grfico.

Fuente: Hoek (2007)

2.2.3.9 Determinacin del

La cuestin de determinar el valor apropiado de para su uso en laEcuacin 6 yEcuacin 7 depende de su aplicacin especfica:

Tneles: donde el valor de resulta de las curvas caractersticas equivalentespara los dos criterios de fractura para tneles profundos o poco profundos.

Ecuacin 12:

Taludes: aqu el factor de seguridad calculado y la forma y ubicacin de la superficie

de falla tienen que ser equivalentes.

Ecuacin 13:

Dnde: es el peso especfico de la roca intacta y es la profundidad del tnel o altura del talud.

Para usos generales (criterio generalizado de Hoek y Brown) el Rango para

la Envoltura de Rotura es igual a:

Ecuacin 14:


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Esta ecuacin est basada en la observacin emprica que el rango de

tensiones asociado con la fractura frgil ocurre cuando es menor a un cuarto

de

2.2.3.10 El Mdulo de Deformacin

La siguiente ecuacin derivada es la que mejor se ajusta para el clculo del

mdulo de deformacin (Hoek, 2007):

Ecuacin 15: () (())

Usando la relacin del mdulo MR propuesta en 1968 por Deere(modificado por Hoek, 2007) es posible estimar el mdulo de la roca intacta de:

Ecuacin 16:

Esta relacin es muy til cuando no se encuentran valores directos del

mdulo intacto () disponibles o cuando es difcil encontrar muestras sindisturbaciones, concluyendo en:

Ecuacin 17: (())

2.2.4 MTODOS DE MANEJO Y ESTABILIZACIN

El objetivo principal de un estudio de estabilidad de taludes o laderas, es

disear medidas de prevencin, control, remediacin y/o estabilizacin para reducir

los niveles de amenaza y riesgo. Se han desarrollado gran cantidad de tcnicas

probadas para el manejo de los taludes inestables o los deslizamientos).

Generalmente, los beneficios ms significativos desde el punto de vista dereduccin de amenazas y riesgos, se obtienen con las medidas de prevencin

(Suarez, J. 2009).

Schuster y Kockelman (1996) proponen una serie de principios y

metodologas para la reduccin de amenazas de deslizamiento, utilizando sistemas

de prevencin, los cuales requieren de polticas del Estado, la colaboracin y toma

de conciencia por parte de las comunidades.


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La estabilizacin de los deslizamientos en actividad o potencialmente

inestables, es un trabajo relativamente complejo que requiere de metodologas

especializadas de diseo y construccin. Cada sistema tiene su base terica y susprocedimientos constructivos. En el presente captulo se indican algunos de los

sistemas de remediacin que se han utilizado en el mundo, pero en otros captulos

del libro, se explican con mayor detalle (Suarez, J. 2009).

Figura 4: Problemas y soluciones de estabilidad de taludes en las carreteras secundarias.

2.2.4.1 Escogencia del F actor De Segur idad

La remediacin de un deslizamiento o de un talud inestable, generalmente

no es una estabilizacin total y definitiva, sino relativa y en ciertas condiciones,

provisional (Suarez, J. 2009). Ante esta realidad, es importante determinar hasta

donde se debe llegar en el proceso de remediacin. Cornforth (2005) explica que

los factores de seguridad razonables y la magnitud de la estabilizacin deben

determinarse teniendo en cuenta los siguientes factores:

El tamao del deslizamiento. Teniendo en cuenta que es mucho ms difcil

modelar en forma precisa un deslizamiento pequeo que uno de gran magnitud, el

factor de seguridad para remediacin de un deslizamiento pequeo, debe ser

superior al de un deslizamiento de gran tamao. Igualmente, el costo para subir el

factor de seguridad en un deslizamiento grande, puede ser muy alto, lo cual en

ocasiones, conduce a conclusiones incorrectas acerca de que los deslizamientos

grandes no se pueden estabilizar.


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El tipo de movimiento.En los movimientos masivos de masas rgidas, las tcnicas

de estabilizacin son ms efectivas que en los movimientos blandos tipo flujo de

lodos, etc. En los movimientos de suelos rgidos se pueden consideran factores deseguridad menores que en movimientos de flujo.

La magnitud de los estudios realizados. Si la informacin recolectada en los

estudios es muy completa y confiable, se pueden permitir factores de seguridad

menores que en los casos en los cuales la informacin es escasa y la incertidumbre

es mayor.

El potencial de consecuencias.En los casos en los cuales las consecuencias del

deslizamiento involucran un riesgo grande de vidas humanas o propiedades, serequieren factores de seguridad mayores, por ejemplo, si est involucrado un

hospital o una escuela, los factores de seguridad deben ser mayores que en el caso

de un campo deportivo.

La experiencia del profesional con los suelos del sitio. Cuando se tiene

experiencia previa confiable del comportamiento real de los suelos, se pueden

permitir factores de seguridad menores que cuando se desconoce el

comportamiento real de los materiales. Posibilidad de ocurrencia de eventos extremos. Si en el anlisis no se tuvieron en

cuenta los eventos extremos, se deben incluir factores de seguridad mayores ante la

ocurrencia de estos fenmenos.

A continuacin, se presenta la tabla, que puede servir como base general

para la toma de decisiones sobre factores de seguridad. Con frecuencia, al aumentar

el factor de seguridad tambin aumentan los costos requeridos para la construccin

del talud. En ocasiones, la construccin de taludes estables podra resultar no slocostosa sino poco prctica y se deben asumir los riesgos inherentes a la

construccin de un talud relativamente inestable.


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Tabla 3: Criterios generales para seleccionar un factor de seguridad para el diseo de taludes.

2.2.4.2 Metodologas De Remediacin

Una vez analizado el talud, definidos los niveles de amenaza y riesgo, el

mecanismo de falla y analizados los factores de equilibrio, se puede pasar alobjetivo final que es el diseo del sistema de prevencin, control o

estabilizacin.Existen varias formas de enfocar y resolver cada problema especfico

y la metodologa que se requiere emplear en cada caso, depende de una serie de

factores tcnicos, sociales, econmicos y polticos, con una gran cantidad de

variables en el espacio y en el tiempo (Suarez, J. 2009).

Existen varias formas de enfocar y resolver cada problema especfico y la

metodologa que se requiere emplear en cada caso, depende de una serie de factorestcnicos, sociales, econmicos y polticos, con una gran cantidad de variables en el

espacio y en el tiempo.


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Tabla 4: Listado de algunos mtodos de remediacin de las amenazas por deslizamiento.

Las tcnicas de remediacin comprenden las siguientes alternativas

generales (Suarez, J. 2009):

Prevencin para evitar que ocurra la amenaza o el riesgo.

Elusin de la amenaza para evitar que sta genere riesgos.

Control de los movimientos para disminuir la vulnerabilidad. Estabilizacin para disminuir la probabilidad de ocurrencia de la amenaza

aumentando el factor de seguridad.

Los mtodos de mitigacin o prevencin de la amenaza pueden reducir de

forma significativa, la ocurrencia de deslizamientos. La prevencin permite el

manejo de las reas relativamente grandes, teniendo en cuenta que los procesos

naturales pueden ocurrir en diversos sectores dentro de un rea de susceptibilidad

similar, de forma repetitiva o mltiple.


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2.2.5 OBRAS DE DRENAJE Y SUBDRENAJE

El drenaje y el subdrenaje son metodologas de remediacin o prevencin de

deslizamientos muy eficientes; su utilizacin es muy frecuente y existen mtodos de

anlisis y diseo que se basan en el flujo de agua tanto superficial como subterrneo

(Suarez, J. 2009).

Los mtodos de estabilizacin de deslizamientos que contemplan el control

del agua tanto superficial como subterrnea, son muy efectivos y son generalmente

ms econmicos que la construccin de grandes obras de contencin, en cuanto

tienden a desactivar la presin de poros, considerada como el principal elemento

desestabilizante de los taludes.

Existen varias metodologas de drenaje superficial y profundo. El objetivo

principal de estos mtodos es disminuir la presin de poros y de esa forma, aumentar

la resistencia al corte, eliminar las fuerzas hidrostticas desestabilizantes y mejorar el

factor de seguridad de las superficies de falla por debajo del nivel de agua.

2.2.5.1 Dr enaje Super fi cial

Su objetivo principal es mejorar la estabilidad del talud reduciendo la

infiltracin y evitando la erosin. El sistema de recoleccin de aguas superficiales

debe captar la escorrenta, tanto del talud como de la cuenca de drenaje arriba del

talud y llevar el agua a un sitio seguro, lejos del talud que se va a proteger .

Tipos De Obra De Drenaje Superficial

Las obras de drenaje generalmente consisten en:

Canales para redireccionar el agua de escorrenta. Se debe impedir que el agua de

escorrenta se dirija hacia la zona inestable.

Zanjas de corona. Son zanjas interceptoras de la escorrenta en la parte alta del

talud.

Diques en la corona del talud. Son diques en relleno, colocados arriba de la

corona, con el objeto de desviar hacia los lados las aguas de escorrenta.

Drenes Franceses. Son zanjas rellenas de material granular grueso que tienen por

objetivo captar y conducir las aguas de escorrenta.


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Trinchos o Cortacorrientes. Consisten en diques a travs del talud para desviar

lateralmente, las aguas de escorrenta.

Torrenteras. Son estructuras que recogen las aguas de los canales, diques ocortacorrientes y las conducen hacia abajo del talud. Generalmente, incluyen

elementos para disipar la energa del flujo del agua.

Sellado de grietas con arcilla o mortero. El objeto es impedir la infiltracin de

agua hacia el deslizamiento.

Imprimacin del talud con asfalto o impermeabilizacin con mortero. La

impermeabilizacin tiene por objeto evitar los cambios de humedad en el suelo.

Recubrimiento con plsticos. Aunque el recubrimiento no impide la infiltracin, sprotege contra el impacto de las gotas de lluvia, disminuye los volmenes de agua

infiltrada y mantiene la humedad natural.

Conformacin y nivelacin del terreno. El objetivo es evitar o eliminar las

depresiones y empozamientos de agua superficiales para disminuir los volmenes

de infiltracin.

Canales Interceptores a Mitad Del Talud

En los taludes de gran altura y en los suelos susceptibles a la erosin, se

recomienda construir canales transversales de drenaje a mitad de talud, as como

canales interceptores en todas y cada una de las bermas intermedias de un talud.

Figura 5: Esquema en planta de canales colectores Espina de Pescado. (Suarez, J. 2009)


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Estos canales deben revestirse apropiadamente y las aguas deben

conducirse a torrenteras de disipacin de energa. Generalmente, los canales de los

taludes se construyen en tamaos y configuraciones estndar. El ingeniero debecomprobar que el tamao estndar es suficiente para cada caso en particular y si

es necesario disear canales de mayor capacidad.

Es muy comn que estos canales se construyan con pendientes muy bajas

y al taponarse, se desborden y se produzcan crcavas de erosin localizadas. Los

canales en la mitad del talud, deben tener una pendiente que impida la

sedimentacin de materiales.

Se recomienda que la pendiente sea superior al 2% y si es posible, mayor

al 5%. Las bermas junto a los canales, deben ser lo suficientemente anchas para

que exista un sobreancho de proteccin para los canales, en el caso de producirse

derrumbes de las coronas de los taludes resultantes.

2.2.5.2 Galeras De Drenaje

La galera de drenaje es un tnel cuyo objetivo especfico es disminuir las

presiones de poros y controlar las corrientes profundas de agua subterrnea en untalud (Suarez, J. 2009). El uso de galeras de drenaje es para mejorar las

condiciones de estabilidad de los taludes, para el caso de presiones muy altas de

poros y es comn para la estabilizacin de los grandes deslizamientos (Valore,

1996).

Los tneles de drenaje para la remediacin de deslizamientos normalmente

se excavan por mtodos manuales, iniciando en la salida inferior del tnel, de

forma similar como se hacen los tneles para los proyectos de minera. Si el

material del talud es autoportante, no se requieren entibados, pero es comn que

se coloquen travesaos y apoyos de madera, en las zonas donde se presentan

problemas para la estabilidad del tnel.

Ocasionalmente, se puede necesitar elementos de soporte en concreto

armado o una estructura metlica. Cuando una galera es construida en materiales

meteorizados, hay que colocar un soporte permanente, en forma de concreto

lanzado reforzado.


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En este caso, la pantalla de concreto debe estar colocada sobre un sistema

de drenaje diseado con sus respectivos lloraderos para facilitar el proceso de

salida del agua que se va a drenar. Generalmente, los tneles para la estabilizacinde los deslizamientos se dejan expuestos a la atmosfera. Sin embargo, en

ocasiones los tneles se rellenan con grava que acta como filtro y elemento de

contencin interna (Suarez, J. 2009).

En algunos pases las medidas de seguridad exigidas por los cdigos

dificultan o imposibilitan la construccin de tneles para la estabilizacin de los

deslizamientos. Como alternativa a la excavacin manual, se pueden utilizar

mquinas tuneleadoras para microtneles (MTBM), las cuales se manejan

generalmente a control remoto.

Figura 6: Mquinas tuneleadoras para microtneles (TMBM)

Estas mquinas son similares a las grandes mquinas tuneleadoras con una

cabeza que corta y un sistema de excavacin y retiro de los materiales. Las

microtuneleadoras presentan muchos problemas cuando se encuentran grandes

bloques de roca dura, o cuando aparecen mantos blandos de limo, arena o grava.

A. Criterios para el Diseo de Galeras de Drenaje

La fijacin de su ubicacin requiere un estudio geotcnico detallado.

La seccin del tnel se hace de un tamao lo suficientemente grande para acomodar

los trabajadores, facilitar su construccin y para el paso de carretillas o de carros

manuales sobre rieles. Una seccin tpica es de 1.5 m de ancho por 2.2 m de altura

(dimetro equivalente de 2 m), con pendiente entre 1% y 3%.


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Generalmente, se recomiendan dimetros equivalentes de tnel de 1/20 de altura

del talud. Si se requieren tericamente dimetros muy grandes, este efecto se puede

suplir colocando pozos verticales y drenes de penetracin dentro de la galera. Las galeras de drenaje se colocan generalmente, por debajo de la posible zona de

falla y en la parte inferior del acufero que se desea controlar.

Los tneles de drenaje deben disearse de forma que intercepten las zonas de alta

permeabilidad o de recarga, para disminuir los niveles de agua subterrnea de un

deslizamiento.

Los tneles de drenaje deben ser diseados para que drenen por gravedad.

Cuando la permeabilidad de los materiales en sentido vertical es mayor debido a laorientacin de las discontinuidades, el agua fluye fcilmente hacia la galera, pero

cuando la orientacin de los estratos es horizontal, el agua puede pasar por la

galera sin fluir hacia ella.

En estos casos, hay que construir pozos verticales o subdrenes inclinados desde la

galera, para interceptar las zonas de flujo. Entre ms alto el pozo vertical, su efecto

es mayor.

2.2.6 LA VEGETACIN Y LOS DESLIZAMIENTOS

El efecto de la vegetacin sobre la estabilidad de los taludes ha sido muy

debatido en los ltimos aos. El estado del arte actual deja muchas dudas e

inquietudes y la cuantificacin de los efectos de estabilizacin de las plantas sobre el

suelo no ha tenido una explicacin universalmente aceptada (Suarez, J. 2009).

Sin embargo, la experiencia ha demostrado el efecto positivo de la

vegetacin, para evitar problemas de erosin, reptacin y fallas subsuperficiales(Suarez, J. 2009). Los rboles y arbustos de raz profunda le aportan una resistencia

cohesiva significativa a los mantos de suelo ms superficiales y al mismo tiempo,

facilitan el drenaje subterrneo, reduciendo en esta forma la probabilidad de

deslizamientos poco profundos; pero su efecto no es el mismo en deslizamientos

profundos.


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Figura 7: Estabilizacin de taludes utilizando vegetacin. (Suarez, J. 2009)

El objetivo principal de un estudio de estabilidad de taludes o laderas en

zonas urbanas, es disear medidas de prevencin, control, remediacin y/o

estabilizacin para reducir los niveles de amenaza y riesgo. Se han desarrollado gran

cantidad de tcnicas probadas para el manejo de los taludes inestables o los

deslizamientos. Generalmente, los beneficios ms significativos desde el punto de

vista de reduccin de amenazas y riesgos, se obtienen con las medidas de prevencin

(Surez 2009).

2.2.6.1 Efectos De La Vegetacin Sobre El Talud

Para analizar los fenmenos del efecto de la vegetacin sobre el suelo, se

requiere investigar las caractersticas especficas de la vegetacin en el ambiente

natural que se est estudiando (Suarez, J. 2009).

Entre los factores importantes se sugiere analizar los siguientes: volumen y

densidad de follaje, tamao, ngulo de inclinacin y aspereza de las hojas, altura

total de la cobertura vegetal, presencia de varias capas diferentes de cobertura

vegetal, tipo, forma, profundidad, dimetro, densidad, cubrimiento y resistencia del

sistema de races.


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El tipo de vegetacin tanto en el talud como en el rea arriba del talud es un

parmetro importante para su estabilidad. La vegetacin cumple dos funciones

principales: en primer lugar tiende a determinar el contenido de agua en lasuperficie y adems da consistencia por el entramado mecnico de sus races.

2.2.6.2 Factores Ms Impor tantes

Intercepta la lluvia

Aumenta la capacidad de infiltracin

Extrae la humedad del suelo

Grietas por desecacin Races refuerzan el suelo, aumentando resistencia al cortante

Anclan el suelo superficial a mantos ms profundos

Aumentan el peso sobre el talud

Transmiten al suelo fuerza del viento

Retienen las partculas del suelo, disminuyendo susceptibilidad a la erosin

La deforestacin puede afectar la estabilidad de un talud de varias formas:

Disminuyen las tensiones capilares de la humedad superficial

Se elimina el factor de refuerzo de las races

Se facilita la infiltracin masiva de agua

2.3 DEFINICIN DE TRMINOS BSICOS

DESLIZAMIENTO

Los deslizamientos (Landslides) consisten en movimientos de masas de

roca, residuos o tierra, hacia abajo de un talud. En el trmino deslizamiento se

incluyen tanto los procesos de erosin como los procesos denudacionales. (Suarez

J. 2007).

TALUD

Un talud o ladera es una masa de tierra que no es plana sino que presenta

una pendiente o cambios significativos de altura. En la literatura tcnica se define

como ladera cuando su conformacin actual tuvo como origen un proceso natural

y talud cuando se conform artificialmente. (Suarez J. 2007)


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RIESGO

Riesgo es la vulnerabilidad ante un potencial perjuicio o dao para las

unidades, personas, organizaciones o entidades. Cuanto mayor es la vulnerabilidad

mayor es el riesgo, pero cuanto ms factible es el perjuicio o dao, mayor es el

peligro (Suarez J. 2007).

SISTEMA HOEK Y BROWN

Sistema geomecnico que permite calcular las propiedades de los macizos

rocosos necesarias para los anlisis geotcnicos de pre-diseo, diseo y post-diseo

de obras ingenieriles (Hoek, E. 2007).

MODELAMIENTO MATEMTICO

Permite un clculo tanto de las tensiones como de las deformaciones

(anlisis tenso-deformacional) de un cuerpo sometido a fuerzas externas, una vez

satisfechas las condiciones de contorno del problema, las ecuaciones de equilibrio y

las ecuaciones constitutivas del material (Gavilanes, H; Andrade, B. 2004).


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CAPTULO III. MATERIALES Y MTODOS

3.1 UBICACIN

El valle de Cajamarca se encuentra localizada al NW de los andes del Per;

tiene un rea de 3600 Has.

Las coordenadas UTM, Datum WGS 84 se especifican a continuacin:

Tabla 5: Delimitacin del rea de estudio.

VRTICE LATITUD LONGITUD

V1 9212000 776000V2 9206000 776000

V3 9206000 770000

V4 9212000 770000

Polticamente la zona de investigacin se encuentra ubicada en:

Pas: : Per

Regin : Cajamarca

Departamento : Cajamarca Provincia : Cajamarca

Distritos : Cajamarca, Los Baos del Inca.

Figura 8: Ubicacin de la zona de investigacin.


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3.2 ACCESIBILIDAD

La zona de investigacin presenta diversos accesos a las zonas de investivacin

a partir de la ciudad de Cajamarca, los principales accesos (rutas asfaltadas y/o

afirmadas) a las zonas de estudio se describen en la siguiente tabla:

Tabla 6: Principales accesos a la zona de estudio:

Acceso Estado

Cajamarca - Urubamba Carreteras afirmada

Cajamarca - Ronquillo Carreteras afirmada

CajamarcaChamis Carreteras afirmada

3.3 CLIMA

En la ciudad de Cajamarca el clima es seco y templado; con precipitaciones en

los meses de Diciembre - Abril y un clima soleado, la temperatura mxima media es

de 21.5 C y la temperatura mnima media es de 5,5 C.

El estudio de la zona se hizo en los meses de Setiembre Noviembre del

presente ao, en los cuales hay ausencia de precipitaciones, y en el da es un clima

soleado con temperaturas mxima de 22 C, mientras que en las noches la temperatura

mnima es de 3C

Figura 9: Cuadro de clima de Cajamarca (fuente: http://wiki.sumaqperu.com/es/Archivo:Clima_Cajamarca_cuadro)

3.4 METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN

Para poder plantear las tcnicas y mtodos a utilizar en la investigacin, es

necesario realizar la operacionalizacin de las variables.
http://wiki.sumaqperu.com/es/Archivo:Clima_Cajamarca_cuadrohttp://wiki.sumaqperu.com/es/Archivo:Clima_Cajamarca_cuadrohttp://wiki.sumaqperu.com/es/Archivo:Clima_Cajamarca_cuadro


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3.4.1 TIPO Y MTODO DE LA INVESTIGACIN

El problema investigado tiene caractersticas descriptivas, comparativas,

explicativas y relacionantes. Los mtodos de investigacin sern: Descriptivo,

analtico, comparativo, deductivo y explicativo.

3.4.2 POBLACIN DE ESTUDIO

Deslizamiento Ronquillo.

3.4.3 MUESTRA

Estaciones geomecnicas en el rea del Ronquillo.

3.4.4 UNIDAD DE ANLISIS

Caractersticas geotcnico- ambientales del deslizamiento Ronquillo.

3.5 TCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN

3.5.1 TCNICAS

Observacin y tomas fotogrficas. Pruebas geomecnicas de campo.

Documentacin por medio de tablas geomecnicas.

Uso de Software para el anlisis e interpretacin de resultados.

3.5.2 INSTRUMENTOS Y MATERIALES

Picota marca estwing mango corto.

Lpiz rayador 88CM General Tools

Lupa de 10x Baush & Lamp.

Lpices y lapiceros.

Cmara digital Cannon PowerShot.

Protactor Escala 1/1000

Brjula Brunton mod. 5006.

GPS Garmin eTrex 20.

Tablas geomecnicas y de registro.

Laptop Compac.


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Software RocData v4.

Software ArcGIS v10.2.

Software Phase2 V8 Wincha.

3.6 PROCEDIMIENTO Y TCNICA DE RECOLECCIN DE DATOS.

3.6.1 PROCEDIMIENTO

El procedimiento de recoleccin de datos utilizado para cada una de las

variables independientes se muestra a continuacin.

3.6.1.1 Litol oga

Para la recoleccin de datos del tipo y clase de roca se utilizaron los criterios

de Hoek (2007), este tem de litologa est incluido en el Registro Geotcnico

General Para Los Datos de Entrada Del Sistema Hoek Y Brown.

3.6.1.2 Tectoni smo

Para la recoleccin de datos del grado de fracturamiento se utilizaron elndice de trabazn de la tabla GSI para macizos homogneos o segn el tipo de

macizo para macizos heterogneos.

3.6.1.3 Propiedades de la Roca Intacta

En esta etapa se utiliz la tabla de registro tablas geomecnicas para

documentar las propiedades de la roca intacta. Los datos utilizados en estas tablas

son los siguientes:

a. Data GPS: El sistema utilizado es UTM, datum WGS-84, se tomaron de cada

punto sus coordenadas tanto este y norte como tambin su cota respectiva.

b. Se identific las propiedades geomecnicas de la roca intacta para estimar los

parmetros del macizo rocoso del sistema Hoek-Brown necesarios en los

anlisis numricos.

Factor de disturbacin (D): El cual solo ser aplicado para el anlisis de

taludes.


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Resistencia a la compresin uniaxial: Este parmetro se determinar segn

la clasificacin emprica de Brown (1981)

Constante de Hoek- Brown (mi): Se utilizar los ndices, de acuerdo al tipode roca encontrada en campo.

Tabla 7: Factor D, Resis. Comp. Un. y Constante mi de la estacin geomecnica S0-H1-P1

1. Factor D (Anexo 6) 2. Resis. Comp. Un. (ci) (Anexo5)

3. Constante "mi"(Anexo 4)

PARA: 1=Talud, 2=Tnel,3=Discont.

V

ALOR

Calidad Valor medio (Mpa) Tipo de roca mi

1 0 R4 75 Arenisca 12

ndice de resistencia geolgica (GSI): se determinar de dos formas:

Directa:Utilizando las sugerencias del asignando un valor de GSI de acuerdo si el

macizo rocosos es homogneo (cuando se tiene un slo tipo de roca con la misma

resistencia) o heterogneo (Cuando se tienen 2 o ms tipos de roca con diferente

resistencia)Tabla 8: Clculo del GSI directo de la estacin geomecnica S0-H1-P1

DIRECTO (Anexo 1 y 2)Macizo Tipo

VALO

RDELGSI

1 = Homogneo.Anotar la estructura (In, Bl, MBl, Def,

Des, Lam/Ciz) y Las condiciones de lasdisc. (MB, B, R, M, MM)

2 = Heterogneo.Anotar el tipo de Estructura y

Composicin.

1 MBl-MB 68

Cuantificado:Se hallar el RQD (se calculara el nmero de discontinuidades por

metro ), como tambin se describir las condiciones de lasdiscontinuidades segn Bieniawski (1989), el cual toma en cuenta 5 parmetros

como son la persistencia, abertura, rugosidad, relleno, alteracin.


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Tabla 9: Clculo del GSI cuantificado de la estacin geomecnica S0-H1-P1

CUANTIFICADO, GSI = (RQD/2)+(Jcond.*1.5)

RQD Cond. de las Disc. Bieniawski (1989) "Jcond."

GSICALCULADORQD=100*(e^(-

0.1*))*(0.1*+1)

Persist.(m)

Abertura(mm)

Rugosidad Relleno Alteracin

SUMATORIA6 = < 1 6 = Nada 6=Muy Rug 6=Ninguno 6=Inalterada

Long."L"(m)

Nmerode

Disc."ND"

=

ND/L

RQD

4 = 1-3 5 = 5 0=Suave 0=Suave>5mm 0=Descomp.

2.4 25 10.4 72 6 5 6 6 1 24 72

3.6 TRATAMIENTO Y ANLISIS DE DATOS Y PRESENTACIN DE

RESULTADOS

Se utiliz el Programa RocData V4, el cual cuenta con las ecuaciones del

sistema de Hoek y Brown para procesar los datos de campo y hallar las propiedades

ingenierles de los macizos rocosos.

Los datos de entrada fueron los tomados en campo, siendo solo necesario

indicar los valores de la Resistencia a la compresin uniaxial, del GSI (el cual ser elpromedio aritmtico entre el GSI directo y de cuantificado) y del mi, (el valor D se

deja en 0).

Figura 10: Interfaz del programa RocData V4.


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Los resultados obtenidos de cada estacin fueron agrupados en una base de

datos e introducidos en el programa ArcGIS V10.2 para poder realizar la zonificacin

de los macizos rocosos segn sus propiedades encontradas.

Estas propiedades ingenieriles se relacionaron para cada unidad ingenieril

definida para as generalizarlas a cada afloramiento rocoso.

El diseo final fue analizado con el Phase2 V8, porque es el mejor software

disponible para analizar movimientos complejos, como el que se generara en el

deslizamiento Ronquillo.


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CAPTULO IV. EL DESLIZAMIENTO RONQUILLO

Antes de entrar a analizar el deslizamiento Ronquillo, en necesario conocer los

aspectos geolgicos de la zona adems de estudiar algunos antecedentes histricos

ocurridos en dicha zona, tambin se requiere dar a conocer propuestas geotcnico-

ambientales que puedan ayudar a remediar este fenmeno.

4.1 ASPECTOS G

Evaluación Geotécnico-Ambiental Del Probable Deslizamiento Ronquillo en La Ciudad de Cajamarca

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