PROYECTO

AMPLIACION DE LA FRONTERA ELECTRICA PAFE IIISER CELENDIN - IV ETAPA

Consultor Snior en Geologa-GeotecniaReinaldo Rodrguez CruzadoCajamarca, Agosto 2010

GEOLOGIA - GEOTECNIA

PROYECTO

AMPLIACION DE LA FRONTERA ELECTRICA PAFE IIISER CELENDIN - IV ETAPA

INDICE

1. GENERALIDADESAntecedentesrea de la Zona de EstudioUbicacin EspacialCondiciones ClimatolgicasAccesibilidad

2. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACIONObjetivosAlcancesInformacin ExistenteTrabajo de Gabinete Pre-campoTrabajo de Gabinete Pos-campoEquipos y MovilidadSoftwars

3. ESTUDIO GEOLOGICOGeomorfologaEstratigrafaGeologa EstructuralGeodinmica InternaGeodinmica Externa

4. ESTUDIO GEOTECNICOInvestigaciones de CampoTrincheras de ExploracinPerfiles EstratigrficosMuestreo de Suelos en TrincherasEnsayos de Muestras de Suelos en el LaboratorioParmetros Geotcnicos de SuelosParmetros Geotcnicos de RocasClculos de Cimentacin

5. CONCLUSIONES6. RECOMENDACIONES

ANEXOS

RESULTADOS DEL LABORATORIO DE MECNICA DE SUELOS32 PGINAS.

PLANOSPLANO N 01 PLANO DE TOPOGRAFICO - LINEAS DE TENSIONPLANO N 02 PLANO GEOMORFOLOGICO ALTITUDINALPLANO N 03 PLANO GEOLOGICO REGIONALPLANO N 04 PLANO DE PARAMETROS GEOTECNICOS

PROYECTO AMPLIACION DE LA FRONTERA ELECTRICA PAFE IIISER CELENDIN - IV ETAPA

1. GENERALIDADES

Antecedentes

El PAFE III Cajamarca est orientado hacia la ampliacin de la frontera elctrica en el departamento de Cajamarca y su consecuente desarrollo regional.

Para la consecucin y logro de este objetivo el Per ha solicitado un prstamo de AOD N PE-P33, de fecha 26 de marzo del 2009, de la Agencia para la Cooperacin Internacional para el Programa de Ampliacin de Frontera Elctrica III Etapa PAFE III Cajamarca, el cual cubrir 19 Sistemas Elctricos Rurales (SER) en el entorno del departamento de Cajamarca. El convenio de prstamo cubrir parte del costo del proyecto, responsabilizndose como contraparte de financiamiento el Gobierno Regional.

El gobierno Regional de Cajamarca para el cumplimiento del programa ha designado a la Unidad Ejecutora de Programas Regionales - PROREGION, quien se har cargo del proceso de seleccin, firma de contrato, pago a los adjudicatarios, penalidades, etc., hasta la recepcin de los bienes y servicios a satisfaccin de PROREGION, por lo que para los efectos de la ejecucin del contrato asume las atribuciones y responsabilidades propias del Gobierno Regional de Cajamarca.

DESSAU INTERNATIONAL INC SUCURSAL PERU, ha sido contratada por la Unidad Ejecutora de Programas Regionales PROREGION del Gobierno Regional de Cajamarca, mediante Contrato de Servicios de Consultora N 001-2010-GR.CAJ/PROREGION, suscrito el 26 de Enero de 2010.

Entre los alcances del Contrato de Servicios de Consultora comprende la elaboracin del Expediente Tcnico, la Asesora durante la etapa de licitacin para la adquisicin de suministros, Asesora en la etapa de licitacin de obras, la Supervisin en la puesta en marcha de las obras de Ampliacin de la Frontera elctrica III Etapa PAFE III Departamento de Cajamarca.

Los costos de los servicios de Consultora son Financiados a travs de los procedimientos establecidos en el Prstamo AOD, otorgado por la Agencia para la Cooperacin Internacional del Japn (JICA).

rea de la Zona de Estudio

El entorno geogrfico es la provincia de Celendn del Departamento de Cajamarca, y sus caseros, los cuales sern beneficiados con la energa elctrica que permite el proyecto, logrando el desarrollo socio-cultural del rea de estudio.

La zona de estudio comprende genricamente:

a) SER RURAL CELENDIN-IV EATPA: 76 derivaciones.

Ubicacin Espacial

El rea de estudio est ubicado dentro de una cuadrcula de coordenadas UTM cuyo DATUM est referido al Sistema WGS84.

COORDENADAS UTM DATUM WGS84

El rea comprendida es de 2784 Km2.El permetro es de 232 Km. Condiciones Climatolgicas

Por la extensin del rea de estudio, no se tiene un solo clima que defina el entorno del rea. Considerando los puntos de muestreo podemos definir que nuestras curvas altitudinales estn entre los 1400 msnm cerca a la muestra N 07 con tendencia a fuertes temperaturas hasta 26 y es la nica muy cerca de un valle como se muestra en la fotografa. Sin embargo en la mayor parte del proyecto se han tomado muestras en altitudes que van desde los 2953 msnm hasta 3678 msnm, con temperaturas muy bajas durante los das de trabajo de campo aproximadamente 12, lo cual significa que la tendencia del proyecto es a beneficiar a pobladores que se encuentran en las alturas de Celendn.

Accesibilidad

Para el estudio se utilizaron las siguientes vas :

Cajamarca Celendn : Va asfaltada y en tramos afirmada en regular estado. Celendn Chanche: en muy mal estado. Celendn Sorochuco Llavidque : Va afirmada, en muy mal estado de conservacin. Celendn Cruz Conga Cocn Cajn : muy mal estado de conservacin. Celendn Llanguat El Mirador - - La Libertad de Palln San Martn: en psimas condiciones de carretera. Celendn _ Juan Velasco : psimas condiciones de carretera. Dentro de estos tramos se ha recorrido por accesos que acortan las distancias pero son caminos en psimo estado de conservacin.

2. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

Objetivos

Evaluar el comportamiento geolgico regional de la zonas donde se ubicarn las estructuras de sostenimiento de los cables de las derivaciones del SER CELENDIN IV ETAPA. Ejecutar muestreos de suelos y realizar los ensayos de mecnica para conocer los parmetros fsicos y geomecnicos. Analizar los resultados de los ensayos de mecnica de suelos y calcular las cargas de cimentacin de los postes de sostenimiento incluidos los cables de tensin y variables de contorno. Definir el comportamiento geotcnico de las cimentaciones.

Alcances

Dentro del Alcance del Estudio Geolgico-Geotcnico Definicin del comportamiento geolgico y geotcnico de la zona. Evaluar las mejores y apropiadas ubicaciones de los puntos de muestreo. En lo posible buscar que los muestreadores conozcan los protocolos de muestreo y entiendan los objetivos del estudio. Considerando las Normas y Trminos de Referencia, desarrollar el estudio y aplicar los protocolos de muestreos de suelos. Los resultados del trabajo de campo, anlisis de resultados de laboratorio y la aplicacin de Softwars sustentarn la posibilidades de cimentacin de los postes en los diferentes tipos de suelos.

Fuera del Alcance del Estudio Geolgico-Geotcnico Cimentacin de los postes.

Informacin Existente

La informacin ms importante fue entregada por la empresa DESSAU, correspondiente al Plano Base SER CELENDIN - IV ETAPA, el cual ha servido para programar las salidas de campo y ubicacin de calicatas representativas de muestreo de suelos. Para el anlisis geolgico regional se ha utilizado el Boletn N 38 y fundamentalmente el Cuadrngulo de Celendn, pero se ha tomado en consideracin los cuadrngulos de sus alrededores para correlacionar litologa y estructuras geolgicas. Tambin se utiliz parte del cuadrngulo de San Marcos del Boletn n 31 Cuadrngulos de Cajamarca, San Marcos y Cajabamba. Todos estos planos estn a escala 1:100,000, y han sido publicados por el Instituto Geolgico, Minero y Metalrgico, como Serie A-Carta geolgica Nacional-en 1984 y 1980.

Trabajo de Gabinete Pre-campo

Evaluacin de la informacin sobre planos topogrficos a escala 1:100,000. Evaluacin y superposicin de planos geolgicos y topogrficos. Acondicionamiento de planos al sistema WGS84. Determinacin de unidades geolgicas y ubicacin inicial de puntos de muestreo de suelos. Planeamiento del trabajo de campo.

Trabajos de Campo

Reconocimiento de la geologa regional siguiendo las vas hacia los puntos de muestreo. Determinacin, posicionamiento y aseguramiento definitivo de los puntos de muestreo. Aplicacin de Protocolos de muestreo de suelos en los puntos determinados de las lneas de tensin y las carreteras, fotografas, perfiles geolgicos. Manipuleo de muestras hasta Cajamarca. Anlisis de las unidades geolgicas y su comportamiento regional.

Trabajo de Gabinete Post-campo

Replanteo de la informacin de campo en los planos topogrficos, geolgicos y poligonal del SER CELENDIN. Generacin de planos. Consolidacin de perfiles estratigrficos con el software. Anlisis de los resultados de la mecnica de suelos. Clculo de las capacidades de carga y Factores de Seguridad para la cimentacin de las estructuras. Informe Final.

Equipos y Movilidad

GPS Navegador Brjula geotcnica. Picota. Acido clorhdrico. Protactors. Libretas anti humedad. Winchas. Cmaras fotogrficas. Radios Motorola de 15 Km. de alcance. Camioneta 4x4 doble cabina.

Softwars

CAD v.2009. SIG v.93. Stratigrapher v.2009 de Geostru. Loadcap de v.2009 de Geostru.

3. ESTUDIO GEOLOGICO

Geomorfologa

Los fenmenos geomorfolgicos y las geoformas en la zona de estudio son el resultado de procesos de elevaciones de la corteza y degradaciones o erosin cclicas y continuas en la zona. Entre los ms saltantes tenemos:

Superficies de Erosin, constituidas por superficies o planicies altas delimitadas por escarpas o como grupos de cumbres de aproximadamente la misma altura. En nuestra rea encontramos la superficie de 3900 msnm, 3500 msnm, 2900 msnm, y 2000 msnm.

Drenajes, constituidos por ros que drenan preferentemente hacia el ro Maran, como el Ro Sendamal, Ro Celendn y sus afluentes de todos los rdenes; y constituyen los agentes de erosin sobre las masas de suelos y rocas y que van conformando los depsitos fluviales y aluviales cuando erosionan las pendientes y taludes debido a los movimientos de masas producidos por flujos hdricos.

Valles, son las depresiones socavadas por los ros y afluentes durante el proceso geolgico de erosin, conformando una estructura importante que va acompaada de las terrazas fluviales o aluviales que se forman durante los periodos de precipitacin, erosin y transporte de materiales.

Estos procesos geomorfolgicos y las geoformas se pueden observar en los planos topogrficos, de drenaje y el Plano N 02 Geomorfolgico Altitudinal.

Estratigrafa

La secuencia estratigrfica del rea de estudio, corresponde Cronoestratigraficamente desde el Jursico inferior hasta el cuaternario reciente, es decir un tiempo geolgico aproximado de 185000,000 de aos.

Acorde con los objetivos del estudio que es la cimentacin de estructuras, se desarrollarn muy sintticamente las caractersticas de las formaciones geolgicas rocosas y los depsitos cuaternarios.

Depsitos Cuaternarios

Sobre todas las unidades litolgicas del rea de estudio encontramos depsitos cuaternarios, principalmente fluviales, aluviales y pequeas reas de fluvio-Glaciaricos

Depsitos Coluviales

Materiales transportados por gravedad y principalmente por accin del agua, alterados insitu y depositados en las laderas de los cerros pendiente abajo, teniendo la composicin de las rocas de las cuales provenientes. En nuestra zona son principalmente resultado de la erosin de las rocas areniscosas, cuarcticas, calcreas y volcnicas.

Depsitos Fluviales

Son depsitos que se encuentran dentro de los cauces de los ros y sus terrazas fluviales o fluvio-aluviales. Muchas veces estn mezcladas con los depsitos aluviales que se generan por desplazamientos de materiales de las laderas y las fuertes precipitaciones pluviales. Son mayormente cantos rodados de diversos tamaos, arenas lavadas y muy pocos limos y los encontramos en los ros y quebradas de la zona de trabajo.

Depsitos Aluviales

Son depsitos constituidos por gravas angulosas de tamaos que van desde las 25, hasta gravas finas, arenas gruesas y finas y con mucho contenido de limos y presencia de arcillas, desde formas angulares hasta subredondeadas y de condiciones anisotrpicas. En muchos casos presentan oxidaciones de fierro.

Depsitos Fluvio-glaciares

Son depsitos que se encuentran cubriendo en parte todas las unidades estratigrficas antes descritas y estn constituidas por gravas angulosas a sub redondeadas, englobadas en una matriz areno-arcillosa. Casi siempre estn relacionados con los depsitos morrnicos que tambin estn presentes en la zona de estudio.

Rocas Sedimentarias y Volcnicas

Volcnico Huambos

Est compuesto por tobas y brechas de composicin mayormente cidas en matriz feldesptica que corresponden a una toba dactica. Forma llanuras delimitadas por farallones o escarpas donde se aprecia la estratificacin.

Volcnico Porculla

Es una secuencia gruesa de volcnicos mayormente dacticos con intercalaciones de andesitas, donde los piroclsticos son generalmente ms abundantes que los derrames. Los volcnicos se presentan en capas medianas a gruesas pobremente estratificadas, dando afloramientos macizos que vistos de lejos se asemejan a intrusivos.

Volcnico Llama

Secuencia gruesa de volcnicos resistentes a la erosin, constituyendo escarpas o farallones. Por la presencia de suficiente humedad ocurre intemperismo profundo de la roca, generando colinas suaves sin mayores afloramientos.

Formacin Chota

Consiste de una secuencia de conglomerados relativamente blandos intercalados con tobas, arcillas y areniscas. La formacin Chota por su relativa consistencia presenta geoformas redondeadas a poco empinadas.

Formacin Celendn

Compuesta por capas de caliza nodular arcillosa de color crema a marrn, intercalada con margas y lutitas grises o gris azuladas predominando stas sobre las calizas. El espesor mximo es de 300 metros.

Formacin Cajamarca

Presenta entre 100 a 400 metros de calizas, como lomos prominentes o escarpas, con muy poca vegetacin, y al meteorizarse presenta colores blanquecinos o gris claros. Morfolgicamente contrastan sus escarpas con el grupo Quilquin que presenta terrenos bajos.

Formacin Quilquin-Mujarrn

Representado por 100 a 200 metros de lutitas y margas con algunas intercalaciones calcreas. Por tener sedimentos blandos sus afloramientos son escasos y ocupan terrenos bajos, son de color marrn oscuro y son generalmente terrenos de cultivo.

Formacin Yumagual

Es una secuencia de margas y calizas gris parduzcas en bancos ms o menos uniformes, destacando un miembro medio lutceo margoso amarillento. En conjunto presenta escarpas elongadas debido a su dureza uniforme.

Formacin Pariatambo

Representada en la zona de estudio entre 100 a 300 metros de calizas, lutitas y tobas, en capas delgadas, uniformemente estratificadas. La formacin es resistente a la erosin y forma escarpas prominentes que se diferencian y resaltan del material blando de la formacin Chulec.

Formacin Chulec

Se presenta como decenas hasta centenas de metros de lutitas, margas y calizas nodulares, aflorando en toda la regin, presentando un color crema a gris cuando se intemperiza. Por ser sus componentes muy suaves y blandos, la topografa que desarrolla son lomadas de pendientes suaves.

Formacin Inca

Consiste de algunos metros o decenas de metros de arenisca y lutita con intercalaciones calcreas, caracterizndose por la naturaleza ferruginosa de sus sedimentos. Las areniscas son de grano medio a grueso, duras y compactas y tienen un cemento limontico.

Grupo Goyllarisquizga

Aflora en toda la regin con un grosor variable de areniscas y cuarcitas blanquecinas y marrones bien estratificadas, con intercalaciones variables de horizontes de lutitas grises y marrones, en forma indivisa hacia la margen oriental de la cuenca. Hacia la cuenca central y occidental el Gripo Goyllarisquizga muestra sus cuatro formaciones.

Formacin Farrat

Consta de cuarcitas y areniscas blanquecinas de grano medio a grueso, con espesor promedio de 500 metros. Por ser competente forma escarpas pronunciadas altas cumbres agudas y largas, muy similares a la formacin Chim.

Formacin Carhuaz

Es una alternancia de areniscas con matices rojizos, violetas y verdosos, con lutitas grises. Hacia la parte superior contiene bancos de cuarcitas blancas que se intercalan con lutitas y areniscas

Formacin Santa

Consiste en una intercalacin de lutitas y calizas margosas, y areniscas gris oscuras, con un espesor de 100 a 150 metros. Sus afloramientos conforman depresiones y estn cubiertos por suelos. Se intemperiza con un tono gris marrn hasta colores blanquecinos

Formacin Chim

Es una alternancia de areniscas, cuarcitas y lutitas en la parte inferior y de una potente secuencia de cuarcitas blancas, en bancos gruesos, en la parte superior. Sus afloramientos se destacan ntidamente en la topografa por su dureza y consistencia y por las estructuras plegadas, originando grandes farallones.

Volcnico Oyotn

La litologa consiste en bancos medianos o gruesos de piroclsticos y derrames de composicin andestica y dactica, siendo comn las brechas andesticas macizas de un color negro azulado

Geologa Estructural

La parte meridional SW presenta plegamientos anticlinales y sinclinales con direccion preferente SE-NW hasta E-W con flancos inclinados entre los 5 y los 40 como promedio y estn asociados al plegamiento regional SE-NW.

El sistema de fallas en esta parte meridional corresponden a fallas normales, inversas y de direccin, asociadas en gran parte a los contactos litolgicos, mayormente sedimentarios como se puede notar entre las formaciones del cretceo, Grupo Goyllarisquizga, Formaciones Inca, Chulec, Pariatambo, Pulluicana o Yumagual, dando como resultado desplazamientos mayores a los 1000 metros.

En el lado septentrional y NE, se encuentran grandes plegamientos con buzamientos al SW, alineados con las fallas inversas de bajo y alto ngulo con flancos bastante parados hasta invertidos, que recorren de sur este a noroeste. Las fallas y los procesos de erosin muestran los contactos litolgicos asociados mutuamente, como se observa entre los enormes afloramientos de la formacin Oyotn y el paquete cretcico inferior y superior.

Geodinmica Interna

La zona de estudio en relacin a la geodinmica interna est principalmente ligada a dos factores fundamentales; el primero en relacin a los movimientos tectnicos y las fases de deformacin o cambios ocurridos desde el jursico hasta el terciario tardo y cuaternario, donde se conforman, alteran o sobreponen todas las estructuras que observamos en la actualidad. Estas alteraciones o deformaciones geohistricas comprenden:

Plegamiento de la provincia tectnica de Chim ocurrido a fines del cretceo. Levantamiento de la provincia tectnica de Pacasmayo a fines del cretceo y comienzo del terciario. Estructuras de la provincia tectnica de Cutervo ocurridas en el terciario temprano. Emplazamiento del batolito de la costa, sin fecha fija de su proceso final de movimiento. Levantamiento general de los Andes durante el terciario tardo y cuaternario.

Respecto de los movimientos ssmicos en el departamento de Cajamarca no se han identificados impactos fuertes de sismicidad con afectacin de vidas humanas ni perdidas de infraestructura o bienes materiales. Segn los estudios de enrique Silgado para Cajamarca y en especial la zona de estudio solamente ha soportado Intensidades ssmicas entre 2 y 4 en la Escala de Mercalli, motivo por el cual no se conocen hasta la fecha proyecciones de alta intensidad ssmica.

Geodinmica Externa

En el recorrido de las carreteras de la zona de estudio se han reconocido que han ocurrido diversos fenmenos de remocin de masas como deslizamientos, huaycos, derrumbes, especialmente en algunos lugares donde las formaciones geolgicas son muy fracturadas e inestables como : El Grupo Goyllarisquizga y la formacin Inca, son muy fracturados en sus formaciones areniscosas y cuarcticas y friable a fracturado en sus litologas limolticas, calcreas y lutceas, es decir debe considerarse derrumbes en sus formaciones Chim, Farrat, Inca y deslizamientos en sus formaciones Santa y Carhuaz. Las formaciones calcreas-lutceas-areniscosas-conglomerdicas como Chulec, Pariatambo, Yumagual, Quilquin, Cajamarca, Celendn, Chota, estn muy meteorizadas en su parte superior hasta 2 a ms metros de profundidad, produciendo mayormente deslizamiento tipo circular y de planos irregulares. Los volcnicos Llama, Porculla y Huambos, cuando estn frescos tienen estructuras en escarpas y existen fenmenos de derrumbes de rocas, pero cuando estn alterados y meteorizados conforman suelos regolticos, limo-arcillosos, arcillo-limosos y producen en algunos casos deslizamientos circulares.

Especficamente en los trazos de las lneas de tensin no se ha encontrado problemas graves de remocin de masas que comprometan la inestabilidad de las pendientes por donde sern cimentadas. Sin embargo es importante verificar este comportamiento de los lugares de cimentacin cuando se ejecuten las obras, ya que el estudio se realiz en los meses de junio y julio que son meses secos y no se observ napas freticas fluctuantes, y tampoco presencia de humedad o saturacin de suelos.

4. ESTUDIO GEOTECNICO

Investigaciones de Campo

La primera fase de campo correspondi a la reafirmacin del anlisis hecho en el gabinete y luego la comprobacin de la existencia de las formaciones geolgicas y sus condiciones lito-morfo-estructurales regionales existentes en la zona de estudio.

La estrategia fue seguir las rutas o caminos hacia donde se haban definido los puntos de muestreo en el gabinete y confirmadas o redefinidos segn el profundo conocimiento de las rutas por el jefe de proyecto.

Asegurada la accesibilidad a los puntos definitivos de muestreo, se realiz el recorrido optimizando el tiempo y los recursos disponibles para realizar la apertura de las calicatas y trincheras. En cada punto de muestreo se ejecut la limpieza de vegetacin, escombros o materiales inservibles para llegar al material a muestrear.

Finalmente se realiz los muestreos siguiendo los protocolos de muestreo, incluyendo la toma de informacin segn el procedimiento metodolgico de observacin y descripcin, es decir se llenaron los formatos de los perfiles estratigrficos siguiendo la estructura de la hoja del software Stratigrapher.

Trincheras de Exploracin

Lo ms importante del trabajo de campo fue definir las trincheras de muestreo, el lugar, su posicin o geometra y el rea de muestreo. Debe considerarse que para el presente trabajo tuvo una muy buena performance este tipo de muestreo, lo cual podra no ser apropiado para otro proyecto similar.

Perfiles Estratigrficos

Luego de la limpieza de la trinchera de muestreo se tuvo que ejecutar la evaluacin geotcnica tomando en consideracin los aspectos sedimentolgico, estructural, facies y geomecnico.

Los perfiles geolgico-estratigrficos finales fueron el resultado del ordenamiento de toda la informacin obtenida en campo y se presentan grficamente para cada una de las trincheras, indicando adems la informacin integral del proyecto. A continuacin se presentan en 10 hojas los Perfiles Estratigrficos de la Calicata CC-01 hasta la calicata CC-10.

AMPLIACION DE LA FRONTERA ELECTRICA PAFE IIICAJAMARCA INTERNATIONAL INC - SUCURSAL PERU

7SER CUTERVO II, III, IV ETAPA y QUEROCOTO HUAMBOS II ETAPA

Muestreo de Suelos en Trincheras

El protocolo de muestreo fue realizado siguiendo la norma tcnica para suelos y cimentaciones, obtenindose muestras Tipo Mab y luego transportadas al laboratorio de mecnica de suelos con los cuidados necesarios.

Ensayos de Muestras de Suelos en el Laboratorio

Para los clculos de cimentacin de las estructuras del presente proyecto se utiliz el software Loadcap de Geostru, el cual requiri principalmente los parmetros fsicos como peso especifico, peso especfico saturado y los parmetros geomecnicos como la cohesin y el ngulo de rozamiento interno. Adems fue necesario conocer el comportamiento de los diferentes tipos de suelos y para ello se solicit al laboratorio de mecnica de suelos que acompae los clculos de la granulometra, limites de Atterberg, contenido de humedad y dems parmetros que definan y demuestren el comportamiento de los suelos, utilizndose para encontrar los parmetros elsticos de los materiales de cada calicata como son Mdulo de elasticidad y coeficiente de Poisson.

Los ensayos realizados en el Laboratorio de Mecnica de Suelos GEOTECNIA & PROYECTOS segn las Normas ASTM fueron los siguientes:

Anlisis granulomtrico:Norma ASTM D 422 Lmites de Atterberg:Norma ASTM 4318 Gravedad especfica:Norma ASTM C 127 Densidad hmeda volumtrica:Norma ASTM D 2937 Densidad Natural:Norma ASTM 2216

La ubicacin y data de las calicatas se presenta en el siguiente cuadro.

CUADRO DE UBICACIN Y DATA DE CALICATASINFORMACION DE CAMPOSER CELENDIN

La sntesis de la informacin de los ensayos de Mecnica de Suelos ha sido proporcionada por los responsables del laboratorio de mecnica de suelos y se muestra en el cuadro siguiente.

CUADRO RESUMEN DE LOS PARAMETROS MECANICOS PARA CALCULO DE CIMENTACIONLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOSSER CELENDIN

Los resultados del Laboratorio de Mecnica de Suelos se encuentran en los Anexos en 32 pginas.

Parmetros Geotcnicos de Suelos

Los ensayos de mecnica de suelos que entregaron los responsables del laboratorio de mecnica de suelos, proporcionaron los parmetros fsicos y geomecnicos solicitados y fueron utilizados para encontrar los parmetros elsticos, que en conjunto sirvieron para realizar los clculos de cimentacin de los postes que se utilizarn en el proyecto.

Se ha estructurado un cuadro de dichos parmetros y se adjunta a continuacin.

Parmetros Geotcnicos de Rocas

Las rocas frescas presentan mucha estabilidad tanto para cimentacin de estructuras civiles como en taludes, sin embargo cuando se meteorizacin pueden pasar de rocas Tipo III a rocas Tipo IV y en algunos casos pasan a comportarse como suelos duros a sueltos Tipo V.

En el rea de estudio se ha observado tres tipos importantes de rocas y sus comportamientos como rocas frescas y como rocas meteorizadas:

Rocas Sedimentarias Granulares con poca presencia de lutitas, como el Grupo Goyllarisquizga y Formacin Inca, se presentan mayormente compactas, duras, pero frgiles, mayormente con cuatro discontinuidades, tres familias de fracturas y planos de estratificacin, formando cuas de inestabilidad cuando son afectadas por agua en los planos de discontinuidad.

Geomecanicamente son mayormente Roca Tipo II, pero por fracturamiento pueden pasar hasta Roca Tipo IV, con resistencias a compresin mayores a 20 Kg/cm2 y cercana a 2 Kg/cm2 en traccin. Sus coberturas orgnicas superficiales son de poca potencia generalmente llegan a 30 cms. de espesor.

Rocas Sedimentarias Calcreas, lutceas y margosas, son mayormente interestratificaciones de rocas calizas, lutitas, margas y algo de limolitas, generalmente son de grano fino a medio, de dureza y compacidad alta hasta baja y muy baja y se tienen las Formaciones Chulec, Pariatambo, Yumagual, Quilquin y Cajamarca. Geomecanicamente con presencia de fracturamiento bajo a medio su resistencia a la compresin puede llegar hasta algo ms de los 15 Kg/m2 y en traccin si debe ser analizada mediante mtodos geomecnicos de rocas.

A excepcin de la Formacin Calcrea Cajamarca que es la ms compacta y muy poco deleznable por la alta compacidad y potencia de sus estratos; las dems formaciones son muy meteorizadas y especialmente en su parte superficial, llegando en algunos casos a tener hasta 6 u 8 metros de cobertura muy alterada, conformando suelos regolticos y suelos duros a blandos, con resistencias a comprensin muy bajas, que podran oscilar entre los 0.5 Kg/cm2 hasta 6 Kg/cm2.

Rocas Volcnicas, se componen principalmente de tobas, brechas, piroclsticos y derrames volcnicos. En la zona de estudio tienen esta conformacin los volcnicos Oyotn, Llama, Porculla y Huambos, pero adems se debe incluir la Formacin Chota por su cercana al comportamiento de estos volcnicos.

Cuando estn frescos podemos observarlos como rocas muy consistentes y formando farallones con procesos de fracturamiento que producen derrumbes de bloques y por tanto depsitos coluviales, llegando sus capacidades portantes en compresin hasta 30 o 40 Kg/cm2. En cambio cuando estn meteorizados pasan de rocas duras hasta suelos duros cuando estn secos, pero se vuelven suelos muy plsticos cuando contienen humedad o mojados y se comportan como suelos arcillosos altamente deformables. En estas condiciones sus capacidades de resistencia en compresin pueden llegar a tener 6 Kg/cm2 hasta 0.3 Kg/cm2 y pierden toda capacidad de resistencia cuando estn muy saturados.

Clculos de Cimentacin

Tipos de Suelos en las Calicatas Clasificacin SUCS y AASHTO

Los tipos de suelos encontrados en cada calicata fueron descritos en campo como se aprecia en los Perfiles Estratigrficos y luego se definieron en los Ensayos de Mecnica de Suelos como se muestra en el cuadro adjunto.

Postes de Concreto Armado y Clculo de la Carga de Trabajo

Los Postes de Concreto que servirn para sostener las lneas de trasmisin son de diversas especificaciones, habindose tomado como referencia tres tipos para realizar los clculos, con los cuales se abarca el lmite menor y lmite mayor de cargas para la cimentacin. El cuadro adjunto nos muestra las caractersticas y especificaciones de los diversos tipos de postes as como el clculo de la Carga de Trabajo que se aplicar en la cimentacin. Par compensar las cargas de tensin de cables y viento trasmitidas por el poste hacia la base, se ha considerado 15% de aumento de tensiones soportadas por el suelo y se ha incrementado en la Carga de Trabajo para los clculos de cimentacin.

Clculo de la Carga Ultima y Factores de Seguridad en Condicin Drenada

Para calcular la Carga Ultima y los Factores de Seguridad en condiciones drenadas que servirn para la cimentacin de los postes de concreto segn los tipos a utilizar, se recurri al software Loadcap de Geostru, el cual est basado en mtodos matemticos que estn desarrollados en las teoras respectivas de cada autor.

Para lograr los mejores resultados, se corri el programa bajo los mtodos de clculo de Terzaghi, Vesic, Meyerhof y Hansen y se logr comparar y definir los resultados que son ms viables y confiables. Los resultados se muestran en los cuadros y figuras que se acompaan a continuacin.

Los clculos se han realizado, para cada calicata considerando la posible cimentacin de cualquiera de los tres tipos de postes. Para ello se ha tomado como lmite menor calcular en cada calicata con Postes de Tipo 8m-daN-200 y como lmite mximo los Postes de Tipo 13m-daN-400, con lo cual se tiene previsto las mnimas y mximas cargas de cimentacin.

Como se puede analizar en los clculos de cimentacin solamente se debe tener mucho cuidado con los suelos SUCS-ML y SM-SC, es decir con laos suelos CC-03, CC-04, CC-05 y CC.O6, provenientes de rocas con intercalaciones calcreas como, Carhuaz, Chulec y Yumagual, porque presentan bajo ngulo de friccin y poca cohesin. Es por ello que los constructores y cimentadores deben ser cuidadosos con suelos calcreos de textura y estructura suave y con poco material grueso.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-01POSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-02POSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-03POSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

Con los datos de cimentacin propuestos, que no son tan econmicos, los Factores se Seguridad estn en el lmite crtico, lo cual exige que se mejoren las condiciones de cimentacin, y para ello debe incrementarse el rozamiento interno de los materiales y la cohesin. En el grfico siguiente se realizan los clculos con el mejoramiento de la base de cimentacin.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-03-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

Solamente aumentando 7 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 4 de dimetro y debe ser mixturado.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-04POSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

Con los datos de cimentacin propuestos, que no son tan econmicos, los Factores se Seguridad estn en el lmite crtico, lo cual exige que se mejoren las condiciones de cimentacin, y para ello debe incrementarse el rozamiento interno de los materiales y la cohesin. En el grfico siguiente se realizan los clculos con el mejoramiento de la base de cimentacin.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-04-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

Aumentando 5 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de dimetro y debe ser mixturado.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-05POSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

Con los datos de cimentacin propuestos, que no son tan econmicos, los Factores se Seguridad estn en el lmite crtico, lo cual exige que se mejoren las condiciones de cimentacin, y para ello debe incrementarse el rozamiento interno y la cohesin de los materiales. En el grfico siguiente se realizan los clculos con el mejoramiento de la base de cimentacin.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-05-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

Aumentando 6 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de dimetro y debe ser mixturado.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-06POSTE-CA-TIPO 8m-200 daN

Con los datos de cimentacin propuestos, que no son tan econmicos, los Factores se Seguridad estn en el lmite crtico, lo cual exige que se mejoren las condiciones de cimentacin, y para ello debe incrementarse el rozamiento interno y la cohesin de los materiales. En el grfico siguiente se realizan los clculos con el mejoramiento de la base de cimentacin.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-06-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 8m-200 daN

Aumentando 4 en el ngulo de rozamiento interno y 5 KN/m2 en la cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de dimetro y debe ser mixturado.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-07POSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-08POSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-09POSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-10POSTE-CA-TIPO 8m- daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-01POSTE-CA-TIPO 13m-daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-02POSTE-CA-TIPO 13m-daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-03-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 13m-daN 200

Aumentando 8 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de dimetro y debe ser mixturado.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-04-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 13m-daN 200

Aumentando 7 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de dimetro y debe ser mixturado.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-05-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 13m-daN 200

Aumentando 7.5 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de dimetro y debe ser mixturado.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-06-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 13m-daN 200

Aumentando 8 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de dimetro y debe ser mixturado.

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-07POSTE-CA-TIPO 13m-daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-08POSTE-CA-TIPO 13m-daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-09POSTE-CA-TIPO 13m-daN 200

CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-10POSTE-CA-TIPO 13m-daN 200

5. CONCLUSIONES

El desarrollo del proyecto Ampliacin de la Frontera Elctrica PAFE III, especficamente el SER CELENDIN IV ETAPA, demuestra el inters del gobierno y la cooperacin internacional por mejorar la calidad de vida de los poblados de Celendn, mirando hacia el futuro para eliminar las grandes brechas de pobreza y lograr mejores niveles de igualdad social y econmica.

Los logros en los estudios de la Ampliacin de la Frontera Elctrica-PAFE III, es mrito indiscutible de la integracin de intenciones, tangibilizadas en los acuerdos del Gobierno Nacional, el Gobierno Regional como PRO-REGION y la cooperacin Internacional representada en sta oportunidad por la Agencia para la Cooperacin Internacional del Japn (JICA).

Para el logro de los objetivos trazados la empresa DESSAU INTERNATIONAL INC-SUCURSAL CAJAMARCA, contratada como empresa de Servicios de Consultora, y la Consultora en Geologa y Geotecnia, cumplen con la presentacin de los estudios de Geologa-Geotecnia para lograr una eficiente cimentacin de los postes que soportarn las lneas de trasmisin de electricidad hacia los poblados rurales del SER CELENDIN IV ETAPA, exigidos por el Ministerio de Energa de Minas.

El rea de estudio comprende 2,784 Km2 que significa una gran extensin de territorio Cajamarquino, y el cumplimiento del estudio geolgico-geotcnico se ha logrado por el apoyo decidido de la empresa, el jefe de proyecto, ingenieros y personal de apoyo.

La accesibilidad es muy difcil en todo el territorio del rea de estudio y conlleva mucho sacrificio y altos costos para conseguir el objetivo de analizar los suelos y rocas para la cimentacin de los postes.

La geomorfologa, litologa y estructuras de la zona son muy complejas, pero se ha logrado definir con objetividad gracias a los estudios regionales del Ingemmet y estn analizados dentro del estudio.

La geodinmica interna se analiz desde el punto de vista de los movimientos tectnicos y las fases de deformacin o cambios ocurridos desde el jursico hasta el cuaternario reciente, demostrndose el porqu de los plegamientos de las rocas, su respuesta visible actual como estructuras de anticlinales, sinclinales, fallas normales inversas y de direccin que observamos en la zona de estudio.

La geodinmica externa est representada por deslizamientos circulares, planares e irregulares, derrumbes, solifluxiones, huaycos; los cuales mayormente se encuentran en franjas cercanas a las carreteras ocasionadas por inestabilidad natural o antrpicas, pero las lneas de tensin del SER CELENDIN se han trazado generalmente cruzando estas carreteras y por las distancia entre postes se ha observado que no se tienen mayores problemas, siempre y cuando no se inestabilizen las zonas aledaas donde se cimentarn los postes.

El estudio geotcnico ha demostrado que las condiciones de suelos y rocas de la zona son lo bastante resistentes para la cimentacin de los postes de sustentacin de cables de transmisin de electricidad, como se demuestra con los clculos de cimentacin en el tem Clculo de Carga Ultima y Factores de Seguridad en condicin Drenada, y presentados en sus respectivos grficos. Salvo las calicatas CC-03, CC-04, CC-05 y CC-06, que respuestas de carga ltima muy bajos para cimentacin de postes Tipo 8m-daN-200 y Postes Tipo 13m-daN-400, en condiciones de cimentacin econmica. Sin embargo se presentan las alternativas de mejorar sus condiciones de rozamiento interno y su cohesin, mediante el manejo de un solado en la base de cimentacin.

Se han realizado clculos de cimentacin para Postes Tipo 8m-200-daN y Postes Tipo 13-m-400-daN, que son representativos dentro de todos los tipos de postes a utilizarse en la zona de Celendn. Los clculos estn en las hojas presentadas dentro del estudio.

6. RECOMENDACIONES

El proyecto debe ser concluido con la construccin de las lneas de transmisin.

Al momento de la ejecucin del proyecto debern realizarse ms calicatas o trincheras para consolidar la informacin actual.

En caso de encontrar suelos con napas freticas altas cercanas a la superficie y se vaya a cimentar sin drenaje se deben realizar ensayos de mecnica sin drenaje, ya que en stas condiciones los valores de resistencia a compresin y traccin, cohesin y ngulos de rozamiento interno son muy bajos.

Las cimentaciones deben realizarse en calicatas con las profundidades indicadas en el estudio para cada tipo de suelo, adems tener en consideracin las distancias planas entre 3 y 5 metros solicitadas dentro de los clculos; y los postes deben profundizarse dentro de las losas de concreto casi hasta la base de cimentacin sustentadas con fierro de construccin segn el diseo que proponga el Ing. Civil estructuralista.

En todas las calicatas debe mejorarse el terreno con un solado de 20 a 50 cms. con rocas de 1/1 a 3 y 4, con lo cual se conseguir mejores factores de seguridad, especialmente en las calicatas que se ha determinado que se mejoren sus condiciones geomecnicas.

En el caso de los postes 13m-dan-400 es fundamental utilizar cables tensores de postes en los lugares donde las corrientes de viento y las distancias de cimentacin de postes lo ameriten y con mayor importancia en los postes que se cimienten sobre suelos del tipo de las CC-03, CC-04, CC-05 y CC-06.

En el caso de cimentacin en rocas fracturadas a muy fracturadas del Tipo IV, deber realizarse las limpiezas de la parte superficial meteorizada hasta tener roca homognea y limpia y luego verificar la porosidad secundaria debido a las fracturas y si fuera ste el caso deber primero sellarse las fracturas con lechada de cemento y luego cimentar.

Cajamarca, Agosto / 2010