PROYECTOS CORREGIDOS AEI

ESTUDIOS DEFINITIVOS PARA LA EJECUCIN DE LAS OBRAS DE PROTECCIN RIBEREA DE LAS CARRETERAS

CARACTERISTICAS GENERALES

La zona inestable Las Vegas se caracteriza por la presencia de un material de alta susceptibilidad a la erosin por la accin de las aguas de escorrenta superficial y profunda. La extensin aproximada de la las zonas inestables es de 30 Has distribuidas en 10 crcavas denominadas Crcava 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10. De stas, las que afectan directamente la estabilidad de la carretera son la Crcava 2 la de mayor extensin, llegando a alcanzar un rea de 8.1 Has, la Crcava 3 de 5.8 Has y la Crcava 4 de 3.1 Has, ubicada al lado derecho de la va.

En este sector de la va se observan tramos de cunetas colapsadas que vierten el caudal colectado directamente hacia las crcavas, aumentando el mbito de stas y reduciendo el ancho de la va. En algunos tramos la va presenta, actualmente anchos entre 4 y 5 m. En la zona del escarpe principal se encuentran los sitios mas afectados por la erosin, los cuales llegan ha alcanzar alturas hasta de 25 m a causa de las deficientes entregas de las obras de drenaje de la va.

Cabe resaltar que los procesos de carcavamiento en el sitio crtico de Las Vegas tuvieron su origen durante la apertura de la carretera y el poblamiento de la zona; estos factores han contribuido a la destruccin paulatina del bosque.

El sitio crtico denominado El Huanuqueo se ubica en el segmento vial comprendido entre las progresivas Km. 46+867 a Km. 47+100 del trazo actual de la carretera Tingo Mara Aguayta, a una altitud del orden de 1,350 a 1,440 m.s.n.m. aproximadamente, sobre el flanco izquierdo del valle del ro Salado, afluente del ro Chino por su margen derecha.

En este sector los cortes practicados en los taludes rocosos del lado izquierdo de la carretera han creado inestabilidad involucrando rocas sedimentarias del Terciario pertenecientes al Grupo Huayabamba (Ksp-h) constituido por arcillitas y limolitas de color marrn rojizo, las que se encuentran en superficie bastante meteorizadas y fracturadas; en la parte superior a unos 20 a 25 m. por encima de la plataforma de la carretera, estas rocas se encuentran cubiertas por un potente depsito eluvial de tipo GC en estado muy hmedo de 2.40 m de espesor, situacin que propicia inestabilidad en forma de flujos de lodo, huaycos, etc. llegando en muchos casos a cubrir la carretera e interrumpiendo el trfico vial (ver registro de calicata CA-26, ejecutado en Diciembre de 1999).

Adems, se encuentra el tramo critico denominado El Deslizamiento Potencial, que se ubica entre las progresivas Km. 50+340 al Km. 50+430 del tramo de la carretera en estudio.








METODOLOGA EMPLEADA

Con el fin de reunir los criterios adecuados para conocer el potencial erosionable, las caractersticas hidrulicas, hidrolgicas y de drenaje de las crcavas consideradas, se realiz el estudio en las siguientes etapas:

Recopilacin de informacin.- Comprendi la recoleccin, evaluacin y anlisis de la documentacin existente como estudios anteriores, cartografa, fotografas areas y pluviometra en el rea de estudio.

Trabajo de campo.- Consisti en un recorrido del punto crtico para su evaluacin y observacin de las caractersticas como, relieve, pendiente, estabilidad, tipo de suelo y vegetacin, cursos de agua superficiales y sub superficiales, as como caractersticas hidrulicas de las crcavas.

Fase de gabinete.- Consisti en el procesamiento, anlisis, determinacin de los parmetros de diseo para evaluar la erosionabilidad del suelo

METODOLOGA EMPLEADA





INTRODUCCION

El Ministerio de Transportes y Comunicaciones, a travs del Proyecto Especial de Infraestructura de Transporte Nacional PROVIAS NACIONAL MTC, contrat los servicios del Consorcio CES-HIDROENERGA para desarrollar el Estudio Complementario de Estabilidad de Taludes y Adecuacin del Expediente Tcnico de la Carretera Tingo Mara Aguayta, tramo: Km. 15+200 Km. 51+551.

El proyecto atraviesa varias zonas geolgicamente inestables entre las cuales se encuentra la de mayor relevancia que son los Sectores crticos Las Vegas, El Huanuqueo y El Deslizamiento Potencial. Dentro de los alcances del presente estudio, est contemplado evaluar desde el punto de vista tcnico econmico las alternativas de solucin propuestas para los tres sectores crticos. El consorcio CES- HIDROENERGIA presento las alternativas de estabilizacin para los sectores crticos, las mismas que fueron evaluadas y revisadas por Provias Nacional y el consultor del BID Ing. R. Hunt, llegando a definir las alternativas de estabilizacin ms viables para cada uno de los sectores crticos.

En el presente informe denominado Informe Final Sectores Crticos se presentan a nivel de diseo definitivo la alternativa de estabilizacin seleccionada para cada sector Critico.

2.0CARACTERISTICAS GENERALES







3.0GEOLOGIA

Geolgicamente los materiales involucrados por los procesos de carcavamiento en el sitio de Las Vegas pertenecen a la Formacin Tulumayo (Qpl-tu); esta unidad litoestratigrfica se encuentra expuesta a manera de una franja continua de direccin general NO-SE y consiste en una secuencia de conglomerados polimcticos de gran espesor (de ( 100 m.). La naturaleza de los materiales que componen los conglomerados y la escasa diagnesis a la que han sido sometidos, no ha permitido el desarrollo de un buen cementante entre las partculas, por tal razn presenta muy baja consolidacin en los materiales que describen esta formacin. A continuacin se describe las caractersticas geolgicas de los sectores criticos, la cual est basada en la interpretacin fotogeolgica y el levantamiento geolgico de campo realizados. La geologa desarrollada en este proyecto se presenta en el Anexo G de la presente Memoria Descriptiva.

3.1INTERPRETACIN FOTOGEOLGICA

La tarea de la interpretacin de fotografas areas es la identificacin de los rasgos u objetos exhibidos o reflejados por la superficie terrestre y fielmente reproducidos en la imagen fotogrfica. As, la fotogeologa nos capacita para obtener informacin geolgica a travs del estudio y anlisis de las fotografas areas.

Cabe resaltar que la fotogeologa no sustituye al trabajo de campo sino que ambos deben ser complementarios. Adems, como ello refleja el conocimiento geolgico y la experiencia del intrprete, no se puede hacer una interpretacin fotogeolgica til sin un entrenamiento slido en mapeo de campo y para obtener buenos resultados se requiere una integracin estrecha entre el levantamiento de campo y la fotointerpretacin.

En la interpretacin fotogeolgica del sector crtico Las Vegas se han utilizado fotografas areas verticales (ortofotos) a escala 1:8,000 de las siguientes lneas de vuelos:

Lneas de Vuelo 3,5

: Fotos del N 171 al N 175

Lnea de Vuelo 4


Lnea de Vuelo 6


Lnea de Vuelo 7


En el caso de los sitios crticos El Huanuqueo (Km. 47+000) y el Deslizamiento Potencial (Km. 50+375) se utilizaron las siguientes lneas de vuelos a escala 1:8000:

Lnea de Vuelo L10


Lnea de Vuelo L11


3.1.1Carta de Interpretacin Fotogeolgica de las Crcavas Las Vegas

Las interpretaciones fotogeolgicas del sitio crtico: Las Vegas(Crcava 2 y Crcava 3), El Huanuqueo y el Deslizamiento Potencial se muestran en el Anexo G de la Memoria Descriptiva.















3.2ESTRATIGRAFA

A lo largo de la ruta de la carretera en estudio, que comprende desde el Km. 15+200 hasta el Km. 51+551, aflora un conjunto de unidades litoestratigrficas cuyas edades van desde el Trisico superior hasta el Pleistoceno y estn representadas por el Grupo Pucar (Ts Ji-p), Grupo Oriente (Ki-o), Grupo Chonta (Kis-ch), Formacin Vivian (Ks-v), Grupo Huayabamba (KsP-h) y Formacin Tulumayo (Qpl-tu). Estas unidades en algunos casos se encuentran parcialmente cubiertas por depsitos coluviales (Q-co), aluviales de quebradas ((Q-al(q)( y fluviales (Q-fl).

3.2.1 Trisico Jursico

3.2.1.1Grupo Pucar (Ts Ji-p)

Esta unidad aflora en el lado derecho de la carretera, a la altura del puente Pumahuasi, sobre el ro Tulumayo (Km. 15+000 aproximadamente). Consiste de una secuencia de calizas grises y areniscas calcreas negras.

El Grupo Pucar en su parte basal consiste de calizas algo dolomticas, bituminosas y nodulares, con estratificacin mediana a gruesa. En la parte intermedia consiste de intercalaciones de lutitas y calizas. Hacia la parte superior la secuencia est compuesta por un predominio de calizas en bancos delgados a muy gruesos.

Cabe indicar que los materiales a ser utilizados en la construccin de los diques o pedraplenes de rocas para las obra de proteccin y estabilizacin de las Crcavas 2 y 3 de Las Vegas, sern obtenidos mayormente de esta unidad litoestratigrfica, particularmente de los bancos de calizas, que afloran en el talud derecho de la carretera a la altura de la progresiva km 14+760 a Km. 15+000 (cantera Pumahuasi); eventualmente se pueden utilizar los afloramientos de rocas calizas de la cantera Pozo Azul ubicada a 2 Km. de distancia (lado derecho) de la progresiva Km. 12+950.

3.2.2 Cretceo Palegeno

3.2.2.1Grupo Oriente (Ki-o)

Esta unidad aflora en forma muy restringida en la ruta de la carretera; solamente se le observa en el sector del puente Chino (altura del Km. 51+000 aproximadamente) a manera de una faja continua que se prolonga hacia aguas arriba del puente Bayley y se acua inmediatamente aguas abajo. El Grupo Oriente en este sector del puente Chino consiste en una secuencia de lutitas grisceas y rojizas intercaladas con areniscas blancas cuarzosas; se encuentra en contacto fallado con rocas del Grupo Chonta (Kis-ch).

3.2.2.2Grupo Chonta (Kis-ch)

Litolgicamente consiste de areniscas de grano fino, de color mayormente rosados a blancos, las que estn parcialmente intercaladas con lutitas calcreas rojas, grises o verdes.

En la ruta de la carretera, esta unidad aflora en las siguientes progresivas:

Desde el Km. 47+500 hasta el Km. 49+750.

Desde el Km. 50+000 hasta el Km. 51+600.

Cabe resaltar que el denominado Deslizamiento Potencial (Km. 50+340 Km 50+430) involucra esta unidad litoestratigrfica (lutitas negras carbonosas y grises, friables, en franco proceso de descomposicin).

3.2.2.3Formacin Vivian (Ks-v)

Esta unidad consiste de areniscas cuarzosas de color blanco a marrn, de grano grueso a fino, bien seleccionadas, forma bancos gruesos a medianos con estratificacin cruzada; se intercalan con algunas capas de lutitas de color verde claro.

En la ruta de la carretera la Formacin Vivian atraviesa la va en dos sitios a manera de delgadas fajas de afloramientos con direccin general Norte-Sur. Aflora en las siguientes progresivas:

Primera Faja:

Km. 46+350 - Km. 46+500.

Km. 46+700 Km. 46+870

Km. 47+100 Km. 47+200

Segunda Faja:

Entre el Km. 49+450 y el Km. 49+850

Los afloramientos de areniscas cuarzosas de la Formacin Vivian pueden ser utilizados como fuentes de materiales para la construccin.

3.2.2.4Grupo Huayabamba (KsP-h)Esta unidad est constituida por una secuencia de limolitas, lodolitas y areniscas limosas rojas. Aflora ampliamente en el sitio crtico El Huanuqueo (Km. 46+867 Km 47+100), tambin aflora en las localidades de Sortilegio y San Isidro (Km. 25 al Km. 38 aproximadamente) y en las localidades de La Divisoria y Miguel Grau (Km. 38 al Km. 46 aproximadamente).

3.2.3Cuaternario

3.2.3.1Formacin Tulumayo (Qpl-tu)

Esta unidad aflora ampliamente en el sitio crtico Las Vegas. Las crcavas que se desarrollan a lo largo del talud izquierdo y derecho de la carretera (Km. 22+900 al Km. 25+100) involucran materiales de la Formacin Tulumayo. Esta unidad est constituida por conglomerados polimcticos con clastos descompuestos de roca intrusiva, areniscas cuarzosas rojas y areniscas feldespticas; presenta una matriz arcillo limosa de color amarillo, los clastos tienen un tamao que vara de 2 a 20 cm; hacia la parte superior, stos se hacen ms angulosos, presenta lentes de limoarcillitas rojas. Esta formacin tiene un grosor aproximado de 100 m. La secuencia descansa sobre la Formacin Chonta. Debido a la ausencia de fsiles y por su posicin estratigrfica y la poca consolidacin se le considera una edad correspondiente al Pleistoceno.

3.2.3.2Depsitos Coluviales (Q-co)

Estos depsitos se encuentran distribuidos al pie de los taludes de los cerros y estn constituidos en general por bloques y fragmentos rocosos aglutinados en una matriz limo-arenosa; presenta baja a mediana compacidad.

3.2.3.3Depsitos Aluviales de Quebrada (Q-al(q)(Estos depsitos se encuentran acumulados en el fondo de las quebradas tributarias, litolgicamente estn constituidos por conglomerados retrabajados, polimcticos, poco consolidados, con clastos de tamao heterogneo con matriz limo-arcillosa arenosa. Estn distribuidos en las quebradas Tigre, Del Aguila, Daz, Aguilar y Huamancoto, tributarias del ro Tulumayo por su margen derecha.

3.2.3.4Depsitos Fluviales (Q-fl)

Estos depsitos se encuentran acumulados y depositados en las mrgenes y cauce de los ros; consisten de gravas gruesas y finas, arenas inconsolidadas y limoarcillitas; se encuentran distribuidos ampliamente en el ro Tulumayo, ro Azul, etc. conformando potenciales canteras de agregados, como es el caso de la cantera Ro Azul que por su volumen, calidad y cercana al rea del proyecto, resulta ser la ms adecuada para la obra vial.

3.2.3.5Depsitos Aluviales (Q-al)

Se encuentran acumulados constituyendo superficies planas a manera de terrazas, estn constituidos por bancos de conglomerados inconsolidados con cantos bien redondeados en matriz areno-limosa.

3.2.4Rocas Intrusivas

3.2.4.1Monzonita (P-mz)

En la ruta de la carretera aflora solamente en la localidad de Sortilegio entre el Km. 25 y Km. 26. La ocurrencia de esta unidad litolgica es en forma de pequeos stocks.

Son rocas de grano fino con plagioclasas, feldespatos y hornblenda, presenta adems una dbil textura porfirtica. Estos cuerpos se encuentran intruyendo a las formaciones del Cretceo Superior y del Palegeno. Los afloramientos que se observan en la ruta de la carretera presentan en general un avanzado proceso de meteorizacin y alteracin.

3.3SITUACIN ACTUAL DE LA EVOLUCIN MORFOLGICA

3.3.1Rasgos Geomorfolgicos

Regionalmente, el rea involucrada por el sitio crtico Las Vegas se encuentra controlada morfoestructuralmente por la Cordillera Oriental de los Andes del Norte, que de acuerdo a las condiciones climticas y la litologa existente, ha dado lugar a la unidad geomorfolgica denominada Depresin Daniel Aloma Robles, cuyo origen es aparentemente tectnico, limitado por fallas profundas que siguen una orientacin NO-SE. Esta unidad se encuentra rellenada por depsitos pleistocnicos de la Formacin Tulumayo (conglomerados polimcticos).

3.3.2Condiciones Geomorfolgicas Locales

Los procesos erosivos actuales que ocurren en las crcavas Las Vegas son esencialmente de tipo mecnico, cuyo principal agente modelador son las precipitaciones pluviales que imperan en la zona. Las lluvias actan con mayor intensidad en los lugares desprovistos de vegetacin, donde el bosque ha sido desbrozado, como es el caso del sitio crtico de Las Vegas, cuyo resultado a lo largo del tiempo ha transformado la morfologa de esta zona en un paisaje de crcavas que se caracteriza por presentar una topografa de tierras malas, donde abundan los barrancos y stos estn separados por divisorias con declives que a menudo alcanzan la categora de muros verticales. El fenmeno de carcavamiento o abarrancamiento se produce tpicamente en zonas donde los materiales litolgicos son de naturaleza arcillosa y contienen granos y fragmentos clsticos dispersos como es el caso especfico de la Formacin Tulumayo (Qpl-tu) y donde est en plena actividad la erosin por parte de las precipitaciones lluviosas. De este modo, la superficie del terreno llega a alcanzar un grado tal de seccionamiento que se hace casi intransitable.

El proceso acelerado de carcavamiento que ocurre en Las Vegas es tal que en los sectores denominados Crcava 2 y Crcava 3, la plataforma de la carretera se encuentra seriamente amenazada a tal punto de haberla reducido en algunos casos a un ancho de 6 m. como ocurre en el Km. 23+203 (Crcava 2).

A causa de la erosin acelerada, en la zona de las crcavas se han depositado pendiente abajo depsitos de acarreo a manera de flujos de barro conteniendo gravas, cantos, etc. Los carcavamientos en Las Vegas son de diversos tamaos y grados de evolucin, pero de similares caractersticas. Los ms desarrollados presentan alturas y longitudes del orden de 80 y 350 m. respectivamente y amplitudes mximas de 250 m.

El perfil de una crcava tpica, en sentido transversal al eje de la carretera presenta las siguientes partes:

Corona: Es la lnea que limita el escarpe principal con el terreno an no afectado pero prximo a erodar. Es de forma semicircular, con radios de hasta 120 m. Las coronas de las crcavas se encuentran en varios segmentos de la va, bordeando la plataforma de la carretera.

Escarpe Principal: Es el frente erosivo de la crcava, corresponde al rea de mayor pendiente o declive, los mayores escarpes en esta zona alcanzan alturas de hasta 25 m. Sobre su superficie, el agua de lluvia alcanza su mayor poder erosivo. Cabe resaltar que la superficie de varios escarpes que bordean la carretera estn siendo afectados por las aguas que proceden del desborde de las cunetas longitudinales, situacin que ha acelerado de manera notable el avance de los procesos erosivos hacia la plataforma de la va.

Zona de Transicin: Es la parte media de la crcava donde la actividad erosiva se mantiene contnua. En esta zona se encuentran restos de la paleogeomorfologa del terreno en franco proceso de carcavamiento. Sobre el fondo de esta zona se encuentran acumulados los materiales acarreados procedentes de la erosin y derrumbe que se producen en los escarpes, estos materiales se presentan muy hmedos a saturados, de baja compacidad y con un espesor de hasta 3 m. como mximo. Estos materiales acarreados previamente debern ser completamente removidos durante la fase constructiva para las obras de estabilizacin de las crcavas.

Pie de la Crcava: Corresponde a la parte ms baja de la crcava, es la zona de contacto entre la parte activa del fenmeno geodinmico y el terreno no erosionable (in-situ), donde se detuvo el proceso, para seguir su evolucin retrogresiva hacia las partes altas. Una crcava evolucionada se caracteriza por ser un corredor de erosin, de mrgenes estrechas alrededor del eje del cauce central.

4.0HIDROLOGIA E HIDRAULICA

En este acpite se describe la metodologa, criterios empleados y los resultados de los estudios e investigaciones hidrolgicas realizadas para determinar las crecientes de diseo, estudio de erosionabilidad y el dimensionamiento de las obras hidrulicas en los tramos crticos de la carretera Tingo Maria-Aguaytia.

4.1METODOLOGA EMPLEADA





4.1.1Recopilacin de Informacin

La informacin que se utiliz se refiere a los siguientes aspectos:

a)Pluviometra

La escorrenta existente y producida en el rea de estudio, proviene exclusivamente de las precipitaciones pluviales cadas en la zona.

Para realizar el presente estudio se dispone de los registros de precipitaciones mximas en 24 horas de duracin en la estacin pluviomtrica Tingo Mara, que puede ser considerada como representativa de la precipitacin en la zona. Se encuentra en operacin desde el ao 1951, siendo la estacin con mayor nmero de registros disponibles. Las otras estaciones localizadas en el rea se encuentran clausuradas hace varios aos y no poseen mayor informacin.

Los registros de precipitacin disponibles fueron suministrados por el Servicio Nacional de Hidrologa y Meteorologa (SENAMHI).

Las caractersticas de esta estacin son las siguientes:

EstacinUbicacinProvinciaAltitud

PluviomtricaLatitud SurLongitud Oestemsnm

Tingo Mara09o 09 S75o 53 WTingo Mara660

b) Hidrometra

Las quebradas y crcavas que cortan el trazo de la carretera en los puntos crticos del sector Las Vegas, no cuentan con estaciones de medicin de caudales.

c) Cartografa

La longitud del tramo de la carretera se ubica ntegramente en el siguiente mapa del Instituto Geogrfico Nacional (IGN), carta nacional a escala 1:100,000:

AguaytaHoja 19-L

d)Fotos areas

Se dispone de fotografas areas a escala 1:8000 tomadas el 27 de mayo del 2000, proporcionadas por la entidad contratante y que tienen un cubrimiento del sector del eje vial.

4.1.2Revisin de estudios existentes

El estudio ms reciente lo constituye el realizado por el Consorcio Integral-Motlima (octubre del 2001), Actualizacin de los Estudios Definitivos de Ingeniera para el Mejoramiento Vial de la Carretera Hunuco-Tingo Mara-Pucallpa, Sector Tingo Mara-Aguayta, Tramo 1: Tingo Mara-Puente Chino, elaborado para el Proyecto Especial de Rehabilitacin Infraestructura de Transportes, PERT, del Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construccin. En este estudio se presenta el estudio de Hidrologa e Hidrulica, para el diseo del sistema de drenaje de la va anteriormente mencionada.

4.2.IDENTIFICACIN DEL PROBLEMA DE DRENAJE

Durante el trabajo de campo y con los planos topogrficos levantados de la zona, se recorri las crcavas, tenindose una apreciacin del problema, las mismas que se plasman en los anlisis siguientes.

4.2.1 Sector Las Vegas, Km.22+900 al 23+800

En este sector se han formado tres crcavas en el lado izquierdo de la va, identificadas como Crcavas 1, 2 y 3. As tambin se ha formado una cuarta, identificada como Crcava 4, en el lado derecho de la va. En general los suelos se encuentran desnudos con mnima cobertura vegetal y sin ninguna prctica de conservacin.

La plataforma de la carretera en este tramo pasa por la parte alta y las crcavas se han formado en ambos taludes hacia aguas abajo, formando un cuello de botella, no permitiendo, las condiciones fsicas existentes, plantear un trazo alternativo.

Entre el Km. 22+900 al Km.23+400, debido a la falta de obras de drenaje y principalmente aquellas destinadas a la disipacin de energa, se ha formado una serie de quebradas cuyo origen es la plataforma y continan hacia aguas abajo profundizando sus cauces hacia una quebrada mayor. Toda la zona se encuentra totalmente desestabilizada y continan los deslizamientos, por cuanto las lluvias continan profundizando los cauces de las quebradas.

Entre el Km. 23+400 al Km.23+800, igualmente, debido a la falta de obras de drenaje y principalmente aquellas destinadas a la disipacin de energa, se ha formado una serie de quebraditas en el lado izquierdo, cuyo origen es la plataforma y continan hacia aguas abajo. As tambin, se ha formado la Crcava 4 en el Km.23+500, que est comprometiendo la carretera, por la erosin regresiva que est ocurriendo en este punto.

Los ensayos de penetracin estndar muestran de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS), los siguientes tipos de suelo:

CalicataSondajeProfundidad (m)Ubicacin (Km)SmboloDescripcin

CV-2M-10.30-1.1023+115CLArcillas de baja a media plasticidad, arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas pobres



CV-4M-10.80-3.0023+350SCArenas arcillosas, mezclas de arena y arcilla

CV-5M-10.30-3.0023+515GCGravas arcillosas, mezclas de grava, arena y arcilla



CV-7M-10.10-3.0023+740GCGravas arcillosas, mezclas de grava, arena y arcilla

Para este sector es necesaria la construccin de cunetas colectoras en los sectores en corte y en la zona de los taludes hacia aguas abajo, as tambin se ha planteado la construccin de 4 alcantarillas, cajas receptoras que colecten las aguas provenientes de las cunetas para luego trasladar el agua mediante tuberas HDPE a zonas seguras de descarga. Finalmente el agua ser llevada a zonas alejadas de las crcavas consideradas como seguras y donde no se ocasione erosin. Todas estas obras estarn en concordancia con los tratamiento planteados para el control de la estabilizacin de los taludes.

4.2.2Sector El Huanuqueo, Km.46+817 al Km. 47+100

La zona comprendida entre las progresivas Km. 46+817 y Km. 47+100, conocida con el nombre de El Huanuqueo, corresponde a una zona de inestabilidad antigua de los taludes de corte localizados en el lado izquierdo de la va.

La zona se caracteriza por la presencia abundante de aguas de escorrenta que fluyen libremente a travs de los taludes de corte generando peridicamente cadas de bloques y desprendimientos de suelo residual y roca triturada que conforman el material predominante en la zona. En la parte alta se encuentra una acequia sin revestimiento, que si bien recolecta las aguas de escorrenta, tambin constituye una recarga de aguas por las filtraciones que presenta.

Las investigaciones geotcnicas realizadas en el estudio elaborado por el consorcio Integral-Motlima, muestran, los siguientes tipos de suelo:

CalicataProfundidad (m)UbicacinSmboloDescripcin

CA-250.00-0.3047+150CLArcilla gravosa. Color marrn, hmeda, medianamente plstica.

CA-250.30-4.0047+150GMRocas Lutitas y Limonitas meteorizadas y muy descompuestas en transicin a suelo grava limosa. Color marrn.

CA-260.10-2.4047+150GCGravas arcillosas. Color marrn, hmeda. La matriz arcillosa es medianamente plstica y compresible. Contiene mayor presencia de grava y arena de grano fino.

CA-262.40+3.4047+150GCLutitas, arcillitas y limonitas descompuestas. Color marrn, hmeda.

CA-270.30-3.1047+150GCLutitas y limonitas meteorizadas y descompuestas. Color marrn. Se encuentran muy fracturadas y fragmentadas.

CA-280.20-3.0047+150GCGrava arcillosa. Color marrn a beige verdoso. Hmeda a muy hmeda. La matriz arcillosa es medianamente plstica.

En este sector es necesario construir cunetas en los sectores en corte que desagen cajas de recepcin y estos a su vez mediante tuberas descarguen sobre los badenes. En la parte alta construir zanjas de coronacin revestidas y que desagen hacia las quebradas en donde se deben construir obras de disipacin de energa. Todas estas obras estarn en concordancia con las medidas de estabilizacin.

4.2.3Sector Deslizamiento Potencial, Km.50+350

La zona se caracteriza por la presencia abundante de aguas de escorrenta que fluyen libremente a travs de los taludes de corte generando cadas de bloques y desprendimientos de suelo residual y roca que conforman el material predominante en la zona. En esta zona se ha construido un badn por el que discurre las aguas de la quebrada, sin embargo antes del badn existe otra quebrada en la que los deslizamientos se han vuelto activos.

En este sector es necesario ampliar el badn proyectado inicialmente por el consorcio Integral Motlima y su ves proteger contra socavacin la parte inferior de badn. Todas estas obras estarn en concordancia con las medidas de estabilizacin para este sector crtico.

4.3ANLISIS HIDROLGICODe acuerdo con la informacin pluviomtrica estudiada se puede observar que la zona del proyecto se caracteriza por la presencia de dos perodos lluviosos en el ao, el primero en los meses de febrero, marzo y abril y el segundo en los meses de octubre, noviembre y diciembre, comportamiento caracterstico de las zonas de latitudes bajas, adyacentes al Ecuador y asociado al paso, en doble va, del Frente Intertropical de Convergencia (FIC). Este comportamiento no excepta la ocurrencia de grandes lluvias, aunque con menos frecuencia, en el resto del ao, ya que la ocurrencia de eventos extremos de lluvia est asociado en mayor grado a los fenmenos atmosfricos de tipo convectivo y en menor grado a convergencia de vientos (FIC).

Los resultados del anlisis de intensidad-duracin-frecuencia, confirman que la zona corresponde a lluvias de alta intensidad y alta escorrenta superficial.

4.3.1Precipitacin Mxima en 24 Horas

Se cuenta con datos de precipitaciones mximas en 24 horas en la estacin Tingo Mara para el perodo 1973-1998. Los valores se muestran en el Cuadro N1 del Anexo E , en donde se observa que el valor mximo registrado es de 212.0 mm.

Los valores observados de precipitacin mxima en 24 horas, fueron ajustados a la distribuciones tericas Pearson, Log Pearson Tipo III y Gumbel, comnmente usadas en estudios hidrolgicos, como se muestra en los Cuadros N 2, 3 y 4 del Anexo E. Para ello se recurri al software de cmputo, SMADA Versin 6.0. La distribucin terica de frecuencia que mejor se ajust a los datos fue la distribucin Pearson Tipo III, por presentar menor error cuadrtico mnimo, como se muestra en el Cuadro N5 del Anexo E.

Para los perodos de retorno de 5, 10 y 25 aos, los valores son los siguientes:

Precipitacin mxima en 24 horas (mm)

Periodo de retorno (aos)Estacin

Tingo Mara

5127.9

10149.7

25179.2

4.3.2Intensidades de Lluvia

Se recurri al principio conceptual, referente a que los valores extremos de lluvias de alta intensidad y corta duracin aparecen, en la mayor de los casos, marginalmente dependientes de la localizacin geogrfica, con base en el hecho de que estos eventos de lluvia estn asociados con celdas atmosfricas las cuales tienen propiedades fsicas similares en la mayor parte del mundo.

La estacin de lluvia ubicada en la zona, no cuenta con registros pluviogrficos que permitan obtener las intensidades mximas. Sin embargo estas pueden ser calculadas a partir de las lluvias mximas en base al modelo de Dick y Peschke (Guevara, 1991). Este modelo permite calcular la lluvia mxima en funcin de la precipitacin mxima en 24 horas. La expresin es la siguiente:

Donde:

Pd=precipitacin total (mm)

d=duracin en minutos

P24h=precipitacin mxima en 24 horas (mm)

La intensidad se halla dividiendo la precipitacin Pd entre la duracin. El procedimiento se presenta en los Cuadros N6 y 7 del Anexo E.

Las curvas de intensidad-duracin-frecuencia, se han calculado indirectamente, mediante la siguiente relacin:

Donde:

I=intensidad mxima (mm/min)

K, m, n=factores caractersticos de la zona de estudio

T=perodo de retorno en aos

t=duracin de la precipitacin equivalente al tiempo de concentracin (min)

Si se toman los logaritmos de la ecuacin anterior se obtiene:

Log (I) = Log (K) + m Log (T) -n Log (t)

O bien: Y=a0 + a1 X1 + a2 X2Donde:

Y= Log (I),

a0= Log K

X1= Log (T)

a1 = m

X2= Log (t)

a2 = -n

Los factores de K, m, n, se obtienen a partir de los datos existentes. El procedimiento se muestra en los Cuadros N 8 y 9 del Anexo E y en la Figura N1.

4.3.3Caudales Mximos

Como no se cuenta con datos de caudales, las descargas mximas para el diseo de los canales de coronacin sern estimadas en base a las precipitaciones y a las caractersticas de las cuencas colectoras, tomando en cuenta el Mtodo Racional

Este mtodo que empez a utilizarse alrededor de la mitad del siglo XIX, es probablemente el mtodo ms ampliamente utilizado hoy en da para la estimacin de caudales mximos en cuencas de poca extensin; en el presente caso se ha aplicado para superficies menores a 3 km2.() A pesar de que han surgido crticas vlidas acerca de lo adecuado de este mtodo, se sigue utilizando debido a su simplicidad. La descarga mxima instantnea es determinada sobre la base de la intensidad mxima de precipitacin y segn la relacin:

Donde:

Q=Descarga pico en m3/seg.

C=Coeficiente de escorrenta

I=Intensidad de precipitacin en mm/hora.

A=Area de cuenca en Km2.

Las premisas en que se basa este Mtodo son las siguientes:

La magnitud de una descarga originada por cualquier intensidad de precipitacin alcanza su mximo cuando est tiene un tiempo de duracin igual o mayor que el tiempo de concentracin.

La frecuencia de ocurrencia de la descarga mxima es igual a la de la precipitacin para el tiempo de concentracin dado.

La relacin entre la descarga mxima y tamao de la cuenca es la misma que entre la duracin e intensidad de la precipitacin.

El coeficiente de escorrenta es el mismo para todas las tormentas que se produzcan en una cuenca dada.

Para efectos de la aplicabilidad de sta formula el coeficiente de escorrenta "C" y la intensidad de la precipitacin vara de acuerdo a las caractersticas geomorfolgicas de la zona: topografa, naturaleza del suelo y vegetacin de la cuenca. Los coeficientes de escorrenta para su uso en el Mtodo Racional, son los que se muestran en el Cuadro N 10 del Anexo E.

Aplicando el Mtodo Racional, se tienen las descargas mximas para las diferentes estructuras de drenaje que se han considerado en las diferentes alternativas, stas son cunetas longitudinales de la va, cuentas colectoras de las banquetas del relleno compactado, rpida con amortiguador dentado, alcantarillas en el tramo y cajas de recepcin, stas se muestran en el Cuadro N11 del Anexo E.

4.4 ANLISIS DE EROSIONABILIDAD

La formacin de crcavas es un proceso complejo, unas veces ocurre por la accin del corte vertical y lateral del flujo, ampliando y profundizando el cauce; otras son el resultado de la concentracin de la escorrenta de varios cauces formando uno de mayores dimensiones, el que se convierte en crcava al progresar el proceso hacia aguas abajo y como erosin regresiva hacia aguas arriba del punto de origen. El desarrollo de una crcava se debe a procesos que ocurren simultneamente durante un evento de tormenta o en perodos sucesivos.

Dichos procesos incluyen:

Erosin regresiva en la cabecera de la crcava por la cada de agua.

Erosin por el flujo de agua a lo largo de la crcava o por salpicadura debido a la accin de las gotas de lluvia que caen en las reas expuestas de la misma.

Deslizamientos o movimientos masivos de suelo hacia la crcava.

El riesgo de erosin se define como el efecto combinado de los factores que lo originan (lluvia, escurrimiento, suelo y topografa). La combinacin de estos factores se incluyen en la Ecuacin Universal de Prdida de Suelo: USLE (Wischmeier y Smith 1978). Este es un modelo emprico que toma en cuenta: un factor R (potencial erosivo de la lluvia), un factor K (erosionabilidad del suelo), un factor L (longitud de pendiente), un factor S (grado de pendiente), un factor C (cobertura vegetal) y un factor P (prcticas de conservacin de suelos). Los cuatro primeros factores de la USLE determinan el riesgo de erosin en un rea determinada, la ecuacin que estima la prdida de suelo es la siguiente:

4.4.1ndice R de Erosividad de la LluviaComo se puede notar, el procedimiento para estimar R requiere de informacin detallada sobre registros pluviogrficos continuos de lluvias diarias sobre perodos de varios aos. En la prctica, especialmente en pases en desarrollo, dichos registros son escasos, cortos o inexistentes, debido a la falta de presupuestos para la operacin de las redes de observacin. Cuando no se dispone de registros pluviogrficos lo suficientemente detallados como para evaluar el valor medio de R, se suele utilizar la precipitacin total anual.

En Venezuela se utilizan los siguientes rangos de valores como rdenes de magnitud para apreciar el poder erosivo de las lluvias (R en t/ha-ao) para reas con las caractersticas de precipitacin y escorrenta indicadas.

Lluvias de gran intensidad y duracin, y abundante escorrenta superficial, R = 750-800.

Lluvias de gran intensidad y duracin, y mediano o poco escurrimiento superficial, R = 500 - 650.

Lluvias de mediana intensidad y, abundante escurrimiento superficial, R = 450-550.

Lluvias de mediana intensidad y, poco escurrimiento superficial, R = 200-350.

4.4.2 Factor K de Erosionabilidad del Suelo

El factor de erosionabilidad del suelo K es una medida de la vulnerabilidad del suelo; es una caracterstica propia que depende de la granulometra, porosidad, contenido de materia orgnica y condiciones hidrolgicas. Cuantifica la erosionabilidad de cada suelo mediante una expresin deducida experimentalmente; representa la tasa de erosin del suelo por cada unidad de ndice de erosin R para condiciones de relieve y vegetacin estndares y valores de L, S, C y P iguales a la unidad.

Wischmeier y Smith (1978) estiman el valor de K en funcin de la textura, contenido de materia orgnica, estructura y permeabilidad del suelo. Los suelos ms erosionables corresponden a las texturas intermedias (fraccin de limos ms abundantes); suelos con ms de 30 % de arcilla son poco erosionables. La disminucin de la fraccin de limos aumenta la resistencia a la erosin, ya sea por el incremento de la cohesin debido al aumento del porcentaje de elementos ms finos (arcillas) o por una mejora de la infiltracin y la consiguiente disminucin de la escorrenta debido al incremento del porcentaje de elementos ms gruesos (arenas).

El contenido de materia orgnica proporciona estabilidad a los agregados y mejora su estructura y resistencia a la erosin; constituye el segundo factor ms importante despus de la textura en relacin con la erosionabilidad del suelo. La estructura y permeabilidad tambin influyen sobre el factor K, conjuntamente con otras caractersticas qumicas, como el contenido de xidos de Al y Fe en algunos suelos arcillosos.

Wischmeier y Smith (1978) presentan el nomograma dado en la Figura N2, para calcular el valor de K, adaptado al sistema internacional de medidas por Foster et al., (1981). Sobre la base de las caractersticas de textura y contenido de materia orgnica se obtiene un valor de K en primera aproximacin utilizando la parte izquierda de la Figura N 2. En muchos casos esta primera aproximacin se considera suficiente para estimar la prdida del suelo por erosin. Si se dispone de informacin sobre textura y permeabilidad, el valor preliminar de K puede corregirse mediante la porcin derecha de la Figura N2.

Fig.N2: Nomograma para calcular el factor K de erosionabilidad del suelo

4.4.3 Factor Topogrfico LS

Tanto la longitud de la ladera L como su pendiente S, influyen considerablemente en las tasas de erosin de un suelo, convirtiendo al relieve en uno de los principales factores que determinan la emisin de sedimentos de las cuencas vertientes.

Wischmeier y Smith (1978) definen la longitud de pendiente como la longitud que recorre la escorrenta desde que se forma, en la divisoria, hasta que encuentra un cauce o una zona de sedimentacin. La influencia de esta longitud de ladera sobre la erosin se estima, en el modelo USLE, mediante la siguiente expresin:

donde L es el factor de longitud de la pendiente, adimensional, definido como el cociente entre la tasa de erosin anual de una parcela con una longitud de pendiente dada l (en m) y la tasa de erosin de esa parcela con las mismas condiciones de clima (R), suelo (K), pendiente (S) y vegetacin (C, P) y de longitud de ladera estndar de lS = 22.1 m, donde L es igual a la unidad; m es un exponente que depende de la pendiente de la ladera que oscila entre 0.2 para pendientes suaves y homogneas inferiores a l %, y 0.5 para pendientes superiores al 5%.

Para pendientes mayores que 4%, asumiendo un valor de m = 0.5, el factor LS se puede estimar como sigue:

Donde L es la longitud en m. desde el punto donde se origina la escorrenta hasta el punto donde se inicia la deposicin debido a la disminucin de la pendiente o la escorrenta entra a un cauce definido; S es la pendiente media de la ladera en porcentaje sobre la cual ocurre la escorrenta.

4.4.4 Factor de Cobertura Vegetal C

La cobertura vegetal es el elemento natural de proteccin del suelo contra la fuerza erosiva de la lluvia, controlando no slo la energa de las gotas, sino la velocidad de la escorrenta superficial. El factor C de USLE da cuenta por esta influencia, incluyendo el tipo de vegetacin existente y el manejo y disposicin de los residuos vegetales. En el Cuadro N12 del Anexo E, se presentan los valores del factor C para diferentes tipos de uso de las tierras.

4.4.5 Factor de Prcticas de Conservacin P

Este ltimo factor recoge la influencia que tienen las prcticas de conservacin de suelos sobre las tasas de erosin de una parcela, realizando los trabajos culturales o cultivando en curvas de nivel, en franjas o terrazas para cortar las lneas de escorrenta. En el Cuadro N13, del Anexo E, se dan los valores de P suministrados por Wischmeier y Smith (1978) para diferentes prcticas de conservacin. La disposicin en terrazas crea escalones donde se diferencian los taludes de la terraza con pendiente similar a la de la ladera pero con una longitud de declive mucho menor y las reas horizontales o terraza propiamente dicha donde supuestamente la erosin es nula.

Con un diseo correcto de la terraza se consigue una sedimentacin mayor que el 80% de los materiales erosionados en los taludes que quedan por encima de cada zona horizontal, de tal forma que slo se pierde un 20% de la erosin total producida (P = 0.2). No obstante, cuando en las terrazas se acumula mas cantidad de agua de la que puede infiltrar y no se ha previsto convenientemente su desage, existe el riesgo de que la terraza falle y deje salir el agua por la lnea de mxima pendiente, dando origen a surcos o crcavas que aumentan la prdida de suelo de forma considerable, en trminos incluso superiores a los de las laderas antes de la construccin de las terrazas.

Luego del anlisis de las caractersticas hidrolgicas, topogrficas, tipos de suelo, coberturas de suelo y prcticas de conservacin, de las crcavas formadas en los sectores involucrados, se presenta en los Cuadros N14 y N15 del Anexo E, los valores de erosividad y produccin de erosin, en la situacin actual y considerando: 1 que se va a recuperar la cobertura vegetal y 2 que se van a considerar prcticas de conservacin.

4.5OBRAS DE DRENAJE EN LAS VEGASA partir de su nacimiento, los drenajes alcanzan rpidamente un nivel base, prosiguiendo su recorrido con muy baja pendiente. El fondo de los cauces es amplio, cargado de arena, grava, y guijarros entre los que se mueven hilos de agua en forma sinuosa. En el verano estas aguas son rpidamente absorbidas por el lecho permeable, y en invierno se tornan torrenciales, con muy alto poder de socavacin de las mrgenes. Los problemas de inestabilidad objeto de este estudio se presentan en la zona de transicin desde el filo hasta el fondo, donde el cauce alcanza su gradiente sub-horizontal.

La naturaleza de los materiales que componen los conglomerados no ha permitido el desarrollo de un cementante entre las partculas, por tal razn se presenta una muy baja consolidacin en los materiales que describen esta formacin. Esta caracterstica se traduce en una muy alta susceptibilidad a los procesos morfodinmicos, y principalmente a los de tipo erosivo.

Desde el punto de vista hidrulico se ha diseado un sistema de canales colectores que recogen las aguas de escorrenta que caen en la reas actualmente desestabilizadas y las encauza hacia las quebradas

Cabe resaltar que los diseos de cunetas laterales, alcantarillas, cunetas colectoras, zanjas de coronacin y cajas de recepcin son las mismas para las alternativas 2 y 3, mientras que el filtro y la rpida con amortiguador dentado son nicamente para la alternativa 3.

En base a la inspeccin de campo, evaluacin geolgica-geotcnica y resultados del estudio de hidrologa se considera la construccin de cunetas laterales al lado de la va, cunetas colectoras, rpida con amortiguador dentado, cajas de recepcin y alcantarillas, y cuyos detalles se presentan a presentan en el Anexo E de Hidrologia e Hidrulica.

5.0 EXPLORACION GEOFSICA

5.1REFRACCIN SSMICA

5.1.1Las vegas

El objeto de la investigacin geofsica mediante el ensayo de refraccin ssmica fue estimar la estratigrafa de la zona en estudio y complementar las investigaciones geotcnicas. Bajo este concepto se ejecutaron 16 lneas ssmicas con un total 664 m en la Crcava 2 y 575 m en la Crcava 3. En la siguiente Tabla se presenta un resumen de la investigacin ejecutada.

Tabla N 1: Distribucin de las Lneas Geofsicas Ejecutadas en Las VegasSITIOS CRTICOSLNEALONGITUD UBICACINOBJETIVO

Las Vegas (Crcava 2, Km. 23+080)LG-01

LG-02

LG-03

LG-04

LG-05

LG-06

LG-07

LG-08100

100

100

52

60

100

52

100Carretera

Carretera

Carretera

Talud

Talud

Talud

Talud

CarreteraConocimiento de las caractersticas fsicas en profundidad de los materiales involucrados por las crcavas (Formacin Tulumayo)

Las Vegas (Crcava 3, Km. 23+540)LG-09

LG-10

LG-11

LG-12

LG-13

LG-14

LG-15

LG-1652

100

75

75

75

75

75

48Carretera

Carretera

Carretera

Carretera

Talud

Talud

Talud

TaludConocimiento de las caractersticas fsicas en profundidad de los materiales involucrados por las crcavas (Formacin Tulumayo)

LONGITUD TOTAL1239 m.

5.1.2 El Huanuqueo (250 m)

En la zona denominada El Huanuqueo se realizaron 250 metros de investigacin geofsica compuesta por las lneas ssmicas LG-19 de 100 metros, longitudinal al eje del deslizamiento y las lneas LG-17 y LG-18 de 75 metros, transversales al eje del deslizamiento y ubicadas una en la carretera y la otra en la primera banqueta (ver Tabla N 2 y Plano RS-02).

Tabla N 2

Distribucin de las Lneas Geofsicas Ejecutadas en El Huanuqueo

SITIO CRTICOLNEALONGITUDUBICACINOBJETIVO

El Huanuqueo (Km. 47+000)LG-17

LG-18

LG-1975

75

100Carretera

Talud

TaludConocimiento de las caractersticas fsicas en profundidad de los materiales suelo/roca involucrados por el fenmeno de geodinmica externa

LONGITUD TOTAL250 m.

5.1.3 Deslizamiento Potencial (237.5 m)

En el Km 50+350 se encuentra la zona denominada Deslizamiento Potencial en donde se ejecutaron 237.5 metros de investigacin geofsica compuesta por las lneas ssmicas LG-20 de 62.5 metros transversal al eje del deslizamiento y las lneas LG-21 y LG-22 de 100 y 75 metros respectivamente, ubicadas en el talud paralelas al eje del deslizamiento.

La distribucin de las lneas geofsicas se presenta en el Tabla N 3 y la ubicacin de estas lneas se presenta en el Plano RS-02.

Tabla N 3

Distribucin de las Lneas Geofsicas Ejecutadas en el Deslizamiento Potencial

SITIO CRTICOLNEALONGITUDUBICACINOBJETIVO

Deslizamiento potencial

(Km. 50+350)LG-20

LG-21

LG-2262.5

100

75Carretera

Talud

TaludConocimiento en profundidad de las caractersticas fsicas de los materiales suelo/roca involucrados por el deslizamiento

LONGITUD TOTAL237.5 m.

5.2PERFIL SSMICO

5.2.1Las Vegas

Crcava 2

El perfil ssmico obtenido a partir de las lneas ssmicas realizadas en el borde de la carretera presenta un perfil estratigrfico que est constituido por una capa superficial de arcilla limosa con grava de hasta 10 metros de espesor con velocidades de ondas (Vp) entre 306 y 884 m/s. Por debajo se encuentra grava arcillosa medianamente compacta, con espesores de hasta 25 metros y velocidades de ondas (Vp) entre 626 y 1500 m/s. A continuacin se encuentra grava arcillosa compacta de la Formacin Tulumayo y velocidades de onda P entre 1540 y 2500 m/s.

En el eje de esta crcava el perfil ssmico indica la existencia una capa superficial de arena arcillosa con grava, en estado suelto, de hasta 5 metros de espesor y velocidades de ondas (Vp) entre 203 y 380 m/s. A continuacin se encuentra una capa de grava arcillosa medianamente compacta, con espesores de hasta 10 metros y velocidades de ondas (Vp) entre 980 y 2200 m/s. Por debajo subyace grava arcillosa compacta con bolones, de la Formacin Tulumayo y velocidades de onda entre 2000 y 2500 m/s.

El perfil ssmico de la parte inferior de la Crcava 2 est constituido por una capa superficial de arena arcillosa con grava hmeda de hasta 3 metros de espesor con velocidades de ondas (Vp) entre 220 y 350 m/s. Por debajo existe grava arcillosa medianamente compacta, con espesores de hasta 8 metros y velocidades de ondas (Vp) entre 960 y 1300 m/s. Por debajo subyace grava arcillosa compacta con bolones de la Formacin Tulumayo y velocidades de onda entre 1432 y 2300 m/s.

Crcava 3

Las lneas ssmicas ubicadas en el borde de la carretera (LG-09, LG-10, LG-11 y LG-12) presentan un perfil estratigrfico que est constituido por una capa de arcilla limosa con grava de hasta 15 metros de espesor con velocidades de ondas (Vp) entre 350 y 580 m/s. Por debajo se encuentra grava arcillosa medianamente compacta, con espesores de hasta 15 metros y velocidades de ondas (Vp) entre 615 y 1150 m/s. Por debajo existe grava arcillosa compacta de la Formacin Tulumayo y velocidades de onda P entre 923 y 2200 m/s.

El perfil ssmico paralelo al eje de la Crcava 3 est constituido por una capa superficial de arena arcillosa con grava en estado suelto de hasta 8 metros de espesor con velocidades de ondas (Vp) entre 150 y 350 m/s. Por debajo se encuentra grava arcillosa medianamente compacta, con espesores de hasta 6 metros y velocidades de ondas (Vp) entre 350 y 1100 m/s. Por debajo subyace grava arcillosa compacta de la Formacin Tulumayo y velocidades de onda P entre 800 y 1500 m/s.

En la parte baja de la crcava se presenta un perfil ssmico que est constituido por una capa superficial de arena arcillosa con grava, hmeda, de hasta 4 metros de espesor con velocidades de ondas (Vp) entre 180 y 350 m/s. Por debajo se encuentra una capa de grava arcillosa medianamente compacta, con espesores de hasta 12 metros y velocidades de ondas (Vp) entre 717 y 1534 m/s. Por debajo subyace grava arcillosa compacta con bolones de la Formacin Tulumayo y velocidades de onda P entre 1714 y 2350 m/s.

El perfil ssmico de la parte superior de la crcava est constituido por una capa superficial de arena arcillosa con grava de hasta 4 metros de espesor con velocidades de ondas (Vp) entre 214 y 350 m/s. Por debajo existe grava arcillosa medianamente compacta y velocidades de ondas (Vp) entre 608 y 1231 m/s.

Los resultados de la exploracin geofsica realizada en el sector critico se presenta en el Anexo C de Refraccin Ssmica de la presente Memoria Descriptiva.

5.2.2 El Huanuqueo

En el perfil ssmico LG-17 se puede diferenciar 3 estratos: el primero est constituido por grava arcillosa, con espesores de hasta 4 m y velocidades Vp comprendidas entre 350 y 850 m/s. Debajo sigue un estrato de roca alterada y fracturada con espesores de hasta 13 metros y velocidades Vp entre 1357 y 2214 m/s. Por debajo se encuentra roca alterada con velocidad de ondas Vp entre 2500 y 3512 m/s.

El perfil ssmico LG-18 indica la existencia de 3 estratos: el primero est constituido por grava arcillosa con espesores de hasta 3 m y velocidades Vp comprendidas entre 250 y 630 m/s. Luego se encuentra una capa de roca muy alterada y fracturada con espesores de hasta 15 metros y velocidades Vp entre 1130 y 2250 m/s. Por debajo se encuentra roca alterada con velocidad de ondas Vp entre 2500 y 3850 m/s.

El perfil ssmico LG-19 indica la existencia de 3 estratos. El primero est constituido por grava arcillosa con espesores entre 1 y 4 m, con velocidades de ondas Vp comprendidas entre 220 y 650 m/s, luego sigue un estrato de roca muy alterada y fracturada con espesores de hasta 12 metros y velocidades Vp entre 750 y 1350 m/s. Por debajo se encuentra roca alterada con velocidad de ondas Vp entre 1563 y 2481 m/s.

5.2.3 Deslizamiento PotencialEn el perfil ssmico LG-20 se indica la existencia de un material superficial constituido por arena arcillosa con grava de hasta 3 metros de potencia y velocidad Vp entre 265 y 700 m/s. Por debajo aparece roca descompuesta con espesores de hasta 12 m y velocidades Vp comprendidas entre 1194 y 1450 m/s. La roca muy meteorizada se encuentra a profundidades de hasta 15 metros con velocidades Vp entre 2000 y 2500 m/s.

Los perfiles ssmicos LG-21 y LG-22 indican la existencia de un material superficial constituido por arena arcillosa con grava en estado suelto de hasta 4 metros de potencia y velocidad Vp entre 220 y 556 m/s. Por debajo aparece roca descompuesta con espesores de hasta 9 m y velocidades Vp comprendidas entre 650 y 1250 m/s. Por debajo se encuentra roca muy meteorizada con velocidades Vp entre 2000 y 2500 m/s.

6.0 EXPLORACION GEOTECNICA

6.1CALICATAS Y TRINCHERAS

Para determinar las caractersticas del subsuelo de la zona en estudio se realizaron 7 calicatas y 8 trincheras de las cuales se extrajeron muestras alteradas e inalteradas para ser ensayadas en el laboratorio.

Tal como se puede observar en las Tablas N 4 y N 5 (muestras alteradas), el material existente en la parte superior de las crcavas (plataforma) es arcilloso de baja compresibilidad cuyo contenido de humedad est comprendido entre 16 y 29% y presenta un ndice de plasticidad (IP) que varia de 10 a 19%. Con las muestras inalteradas se han ejecutado ensayos de compresin no confinada que arrojaron valor promedio de resistencia a la compresin de 5.6 kg/cm2. Adems los ensayos de Pinhole, Doble Hidrmetro, Crumb y el ensayo especial de contenido de cationes dan evidencia que el material del sector Las Vegas es no dispersivo.

Con las muestras extradas en las trincheras se realizaron 06 ensayos de compresin no confinada que arrojaron valores de compresin no confinada es un rango de 2.80 a 2.10 Kg/cm2.

Tambin se realizaron ensayos de corte directo cuyos resultados indican valores de ngulo de friccin que van desde 16 a 28 de y una cohesin promedio de 0.13 kg/cm2. Cabe mencionar que se realizaron 03 Ensayos de Compresin Triaxial (2 CU y 1 UU). El ensayo consolidado no drenado (CU) dio como resultado un valor promedio de =16.1 y valores de cohesin entre 0.47 y 1.1 kg/cm2. Sin embargo el triaxial no consolidado no drenado (UU) arroj resultados menores.















6.2PERFORACIONES DIAMANTINAS

En las perforaciones diamantinas ubicadas en la plataforma (TB-01 y TB-04) indican la presencia de una grava arcillosa (GC) hasta los 3 m de profundidad, seguida de arena arcillosa de compacidad firme, de color rosado y contiene grava (32.71%), arena ( 34.9% ) y finos ( 32.39%).

En las perforaciones ubicadas en las crcavas (TB-02, TB-03 y TB-06) se aprecia arena arcillosa (SC) hasta los 6.00 m, constituida por grava (32.71%),arena ( 34.9% ) y finos ( 32.39%), debajo de la cual subyace material de grava arcillosa sub redondeada hasta los 20 metros de profundidad.

Los ensayos de SPT realizados en las perforaciones TB-1 y TB-04 indican valores de N mayores a 32 en profundidades de 5 a 18m; sin embargo en la parte baja de la crcava se encuentra valores de N=16 para 4.95 m. lo cual correspondera al material removido.

Los resultados de los ensayos de laboratorio realizados con las muestras extradas de las perforaciones se presentan en la Tabla N6.

6.3MUESTREO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

Se extrajeron muestras de roca de las canteras La Chancadora, Pumahuasi, Pozo Azul, Cantera de Roca 29+250 y Cantera de Roca 38+100. Los resultados de los ensayos se presentan en la Tabla N5, donde se puede ver que los ensayos de carga puntual indican valores que fluctan entre 3 y 6 MPa y densidades que van desde 1.6 a 2.5 Ton/m3. Adems los ensayos de absorcin y porosidad proporcionan valores muy bajos, lo que indica que el material ptreo es adecuado para ser usado como material de construccin.

Tambin se realiz el muestreo en las canteras Ro Azul y Las Vegas, donde se realizaron ensayos de clasificacin, absorcin, durabilidad abrasin, durabilidad y gravedad especifica. El material de las canteras es clasificado como GP con un bajo contenido de finos y el porcentaje de absorcin es mayor en la cantera Las Vegas (7.9%). El ensayo de abrasin indica porcentajes de desgaste de 21.1 y 41.8% para las canteras Ro Azul y Las Vegas respectivamente. Adems los ensayos de durabilidad con sulfato de sodio indican que los materiales son resistentes al intemperismo(Ver Tabla N7).

Tambin se tomaron muestras de agua en diferentes fuentes de agua dentro del mbito del proyecto, entre ellas Las Vegas (Crcava 2) donde los ensayos qumicos indican los contenidos de Sales Solubles Totales (141 ppm), Cloruros (21.3 ppm), Sulfatos(3.9) no son agresivos y pH (7.2) estn por debajo de los valores permisibles.

Los resultados de la exploracin geotcnica se presentan en el Anexo A de la Memoria Descriptiva.

7.0PELIGRO SISMICOEl presente informe documenta los resultados de la revisin y el anlisis de la sismicidad histrica, sismicidad instrumental y neotectnica existente en el rea de la carretera Tingo Mara-Aguayta, en los Departamentos de Hunuco y Ucayali.En la evaluacin del peligro ssmico de esta carretera se han efectuado los siguientes pasos: a) Determinar la sismicidad regional, b) Identificar las caractersticas sismotectnicas, c) Estimar la atenuacin de los efectos ssmicos regionales y d) Estimar el sismo de diseo.

La evaluacin del peligro ssmico se ha efectuado por medio del mtodo probabilstico, para finalmente proponer niveles ssmicos del movimiento mximo del suelo en el rea del Proyecto. Adems, se proponen valores del coeficiente ssmico para el diseo de taludes y muros.

El estudio de peligro ssmico se presenta en el Anexo J de la Memoria Descriptiva.

7.1HISTORIA SSMICA DEL REA DE INFLUENCIALa fuente bsica de datos de intensidades ssmicas es el trabajo de Silgado (1969,1973, 1978 y 1992), que describe los principales eventos ssmicos ocurridos en el Per. Un mapa de distribucin de mximas intensidades ssmicas observadas en el Per ha sido propuesto por Alva Hurtado et al (1984), ilustrndose en el Mapa N 1 del Anexo J la parte de aqul que es relevante al proyecto. La confeccin de dicho mapa se ha basado en treinta isosistas de sismos peruanos y datos de intensidades puntuales de sismos histricos y sismos recientes.

Se concluye que de acuerdo a la historia ssmica del rea del Proyecto, han ocurrido en los ltimos 400 aos intensidades de hasta VI MMI en Tingo Mara. Sin embargo, en reas vecinas cercanas han ocurrido intensidades mayores, tales como VII MMI en Chaglla y Panao.

7.2 DISTRIBUCIN ESPACIAL DE LOS SISMOS

La ubicacin de hipocentros ha mejorado en tiempos recientes, por lo que pueden considerarse los siguientes perodos en la obtencin de datos sismolgicos:

1) Antes de 1900:datos histricos descriptivos de sismos destructores.

2) 1900 1963 :datos instrumentales aproximados.

3) 1963 1992 :datos instrumentales precisos.

La informacin sismolgica utilizada ha sido obtenida del catlogo ssmico del Proyecto SISRA (1982), actualizado hasta el ao 1992 con los datos verificados publicados por el ISC (Internacional Seismological Centre).

En el perfil transversal perpendicular a la costa, que pasa por el rea del proyecto, se aprecia la subduccin de la Placa de Nazca y los sismos continentales.

7.3TECTNICA Y SISMO TECTNICA7.3.1Tectonismo de los Andes PeruanosEl Per est comprendido entre una de las regiones de ms alta actividad ssmica que hay en la Tierra, formando parte del Cinturn Circumpacfico.

Los principales rasgos tectnicos de la regin occidental de Sudamrica, como son la Cordillera de los Andes y la fosa ocenica Per-Chile, estn relacionados con la alta actividad ssmica y otros fenmenos telricos de la regin, como una consecuencia de la interaccin de dos placas convergentes cuya resultante ms notoria precisamente es el proceso orognico contemporneo constitudo por los Andes. La teora que postula esta relacin es la Tectnica de Placas o Tectnica Global (Isacks et al, 1968). La idea bsica de la Tectnica de Placas es que la envoltura ms superficial de la tierra slida, llamada Litsfera (100 km), est dividida en varias placas rgidas que crecen a lo largo de estrechas cadenas mesoocenicas casi lineales; dichas placas son transportadas en otra envoltura menos rgida, la Astensfera, y son comprimidas o destrudas en los lmites compresionales de interaccin, donde la corteza terrestre es comprimida en cadenas montaosas o donde existen fosas marinas (Berrocal et al, 1975).

Los rasgos tectnicos superficiales ms importantes en el rea de estudio son: (Berrocal et al, 1975).

La Fosa Ocenica PerChile.

La Dorsal de Nazca.

La porcin hundida de la costa al norte de la Pennsula de Paracas, asociada con un zcalo continental ms ancho.

La cadena de los Andes.

Las unidades de deformacin y sus intrusiones magmticas asociadas.

Sistemas regionales de fallas normales e inversas y de sobreescurrimientos.

7.3.2SismoTectnica RegionalEl Mapa N 2 presentado en el Anexo J se presenta el mapa sismotectnico de la regin en estudio. En este mapa se presentan los rasgos neotectnicos indicados por Sebrier et al (1982) para el Per, as como los rasgos presentados para los pases vecinos y los hipocentros del Catlogo Ssmico del Proyecto SISRA 1963-1992, con representacin de la magnitud y la profundidad focal de los sismos.

Segn el estudio sobre Observaciones acerca de la Neotectnica del Per (Sebrier et al 1982), en reas relativamente cercanas al proyecto existen las fallas activas de la Cordillera Blanca y la falla activa de Huaytapallana.

Al considerar las fuentes de sismos que puedan ser significativas para las aceleraciones en el rea del Proyecto, es importante tener en cuenta las diferencias fundamentales en las caractersticas de atenuacin asociadas con los sismos de subduccin y los sismos superficiales. En general, los sismos superficiales se atenan con mayor rapidez que los sismos de subduccin.

Consecuentemente, mientras es importante considerar las fuentes de sismos de subduccin, tambin es necesario tomar en consideracin las fuentes ms cercanas de sismos continentales superficiales al rea del Proyecto.

7.4ESTUDIO SSMICO PROBABILSTICO

El peligro ssmico es una medida de la probabilidad que el sismo ms fuerte que puede ocurrir en una zona, en un cierto nmero de aos, exceda (o no exceda) un determinado nivel de magnitud (o aceleracin, velocidad, etc).

La evaluacin de este peligro puede hacerse probabilsticamente por el mtodo desarrollado por Cornell (1968). La primera parte del mtodo consiste en una revisin de la actividad ssmica del pasado para determinar las fuentes sismognicas considerando las caractersticas tectnicas de la regin. Luego se determina la recurrencia de las zonas sismognicas y con la atenuacin ssmica se determinan los valores probables de intensidades ssmicas.

7.4.1Fundamentos del Anlisis del Peligro SsmicoComo se ha indicado en la introduccin, el peligro ssmico se define por la probabilidad que en un lugar determinado ocurra un movimiento ssmico de una intensidad igual o mayor que un cierto valor fijado. En general, se hace extensivo el trmino intensidad a cualquier otra caracterstica de un sismo, tal como su magnitud, la aceleracin mxima, el valor espectral de la velocidad, el valor espectral del desplazamiento del suelo, el valor medio de la intensidad Mercalli Modificada u otro parmetro.

La generacin de sismos est relacionada con los mecanismos geotectnicos. El tiempo, intensidad y situacin de la ocurrencia de futuros sismos no puede hasta la fecha ser pronosticado en una forma determinstica. En consecuencia, la generacin de sismos y espacio y tiempo, cae en la categora general de procesos estocsticos.Por lo expuesto, en base a datos pasados, la prediccin de eventos futuros puede ser realizada por medio de dos modelos estadsticos, los de Poisson y Markov. Estos modelos se usan para simular la ocurrencia de sismos generados en el tiempo; ambas representaciones son procesos estocsticos.

Actualmente el modelo ms usado es el de Poisson, aunque algunos investigadores vienen utilizando el modelo de Markov. El modelo de Markov difiere del modelo de Poisson en que las ocurrencias de eventos nuevos dependen de eventos anteriores, mientras que en el modelo de Poisson, estas ocurrencias son independientes de los eventos pasados.

7.4.2Evaluacin de Fuentes SismognicasSe han utilizado las fuentes sismognicas establecidas en el estudio de Evaluacin del Peligro Ssmico en el Per (Castillo, 1993). La determinacin de las fuentes sismognicas se ha basado en el mapa de distribucin de epicentros, as como en las caractersticas tectnicas del rea de influencia. La actividad ssmica en el Per es el resultado de la interaccin de las Placas de Nazca y Sudamericana y el proceso de reajustes tectnicos del aparato andino. Esto permite agrupar a las fuentes en continentales y de subduccin.

7.4.3Anlisis Estadstico de RecurrenciaEl catlogo instrumental de sismos comienza a principios de siglo para la zona en referencia. La informacin existente hasta el ao 1963 es incompleta, ya que no se cuenta con valores de magnitud de ondas de cuerpo mb y profundidad focal. Se decidi utilizar la informacin a partir de 1963 para la realizacin del anlisis estadstico de recurrencia.

7.5LEY DE ATENUACIN

Se han utilizado dos leyes de atenuacin de aceleraciones, la primera es la propuesta por Casaverde y Vargas (1980), y ha sido empleada para las fuentes asociadas al mecanismo de subduccin. Esta ley est basada en los registros de acelergrafos de las componentes horizontales de diez sismos peruanos registrados en Lima y alrededores. En la Figura N 4 se presentan las curvas de esta ley de atenuacin.

Es notoria la menor atenuacin de los sismos peruanos en comparacin con atenuaciones de sismos en otras partes del mundo. Los sismos fueron registrados en acelergrafos instalados en el local del Instituto Geolgico en la Plaza Habich, el Instituto Geofsico en la avenida Arequipa, en Zrate, en la casa del Dr. Huaco en las Gardenias y en la Molina, la ley es:

Atenuacin de Aceleraciones:

1

donde:

a= es la aceleracin en cm/seg2

Ms= es la magnitud de las ondas superficiales

R= es la distancia hipocentral en kms

Es evidente que existe escasez de datos de registros de aceleraciones en el Per. Los datos que se tienen son de la ciudad de Lima.

La segunda ley de atenuacin utilizada es la propuesta por McGuire (1974) para la costa Oeste de los Estados Unidos (Figura N 5 del Anexo J) y ha sido empleada para las fuentes asociadas a sismos continentales. Esta ley tiene la forma:

Atenuacin de Aceleraciones:

que expresada en forma logrartmica resulta:

ln a = 6.156 + 0.64 Ms 1.30 ln (R+25)donde:

a= es la aceleracin en cm/seg2

Ms= es la magnitud de las ondas de superficie

R= es la distancia hipocentral en km

7.6DETERMINACIN DEL PELIGRO SSMICO

Se ha determinado el peligro ssmico en distintos lugares del rea en estudio utilizando metodologa e informacin pertinente disponibles en la literatura. Se ha utilizado el programa de cmputo RISK desarrollado por McGuire (1976), con datos de la ley de atenuacin de aceleraciones de Casaverde y Vargas (1980) para los sismos de subduccin y de McGuire (1974) para los sismos continentales. Se ha utilizado las fuentes sismognicas y parmetros de recurrencia determinados por Castillo (1993). Se emplearon las siguientes coordenadas geogrficas para la carretera en estudio.

LUGARCOORDENADAS GEOGRAFICAS ()

TINGO MARIA-75.99-9.29

LAS VEGAS-75.89-9.20

HUANUQUEO-75.79-9.17

PUENTE CHINO-75.79-9.14

Aguayta-75.51-9.04

Las Figuras N 6 a 10 del Anexo J presentan los resultados de las aceleraciones ssmicas para las distintas ubicaciones estudiadas de la carretera Tingo Mara-Aguayta. El peligro ssmico anual se presenta en el eje de abscisas de dichas figuras como la inversa del perodo de retorno. La Tabla N 4 del Anexo J muestra las mximas aceleraciones esperadas en la roca para perodos de retorno de 30, 50, 100, 200, 400, 475 y 1000 aos.

La seleccin del movimiento ssmico de diseo depende del tipo de obra. Para las estructuras de la carretera Tingo Mara - Aguayta se considera perodos de retorno de 475 aos para el sismo de diseo, que corresponde a estructuras con una vida til de 50 aos y un nivel de excedencia del valor propuesto del 10%. Lo anterior significa que en las localidades en estudio las aceleraciones mximas del sismo de diseo variarn de 0.27 a 0.28 g.

Es usual considerar una aceleracin efectiva vez de instrumental pico, del valor del 25 al 30% ms baja. Por lo tanto, las aceleraciones efectivas variarn de 0.18 a 0.19 g. El coeficiente ssmico para el diseo estar expresado en trminos del perodo de la estructura y del perodo predominante del suelo.

La respuesta estructural de las obras de ingeniera derivada por mtodos espectrales deber considerar, a partir de los valores de aceleracin propuestos, la amplificacin estructural y las reducciones por ductilidad, amortiguamiento y los coeficientes de seguridad de diseo. Los valores de aceleracin de diseo corresponden a suelo firme y no reflejan la amplificacin local del suelo, en caso de existir.

En caso de utilizar en el diseo de los muros y taludes el mtodo pseudo-esttico, se recomienda un valor de 0.14.

8.0 ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES

Para realizar la evaluacin tcnica de los taludes de diseo se ha realizado un anlisis de estabilidad de taludes. Para realizar los clculos de estabilidad se ha empleado el programa de cmputo SLOPE/W de GEOSLOPE Versin 5.0 el cual utiliza el mtodo de equilibrio lmite para determinar los factores de seguridad.

8.1PARMETROS GEOMECNICOS

Para definir los parmetros de los materiales se han tenido en cuenta el retroanalisis de estabilidad, los resultados de los ensayos realizados por la empresa HOB Consultores y Ejecutores en 1995, los parmetros utilizados por el consorcio Integral Motlima, los ensayos de laboratorio realizados en este estudio, las recomendaciones del consultor del BID R. Hunt. Adems se ha tenido en cuenta la Norma DIN-1055 de 1991 la cual permite definir en forma conservativa rangos de variacin de parmetros de resistencia al esfuerzo cortante en base a las curvas granulomtricas y las propiedades ndices de los suelos finos granulares.

8.1.1Ensayos de Laboratorio HOB(1995)

Del Estudio de Rehabilitacin de la Carretera Tingo Maria - Aguayta. , realizado en 1995 por la empresa HOB Consultores y Ejecutores se pudo extraer el resultado de los ensayos de laboratorio realizados en el sector crtico Las Vegas.

Cuadro N1

Resultados de Laboratorio HOB

Km.EnsayoSUCSL.L(%)L.P (%)W (%)C (KPa) ()Observacin

23+400Corte directoSC3815.421.10.3519Inalterada

23+400Triaxial UUSC3815.421.10.5711Inalterada

8.1.2Ensayos de Laboratorio Consorcio Integral-Motlima(2001)

Del la actualizacin de los Estudios Definitivos de la Carretera Huanuco -Tingo Maria Pucallpa sector Tingo Maria Aguaytia realizado en el 2001 por el Consorcio Integral- Motlima se pudo extraer el resultado de los ensayos realizados en los laboratorios de la Pontificia Universidad Catlica.Cuadro N2

Resultados de Laboratorio Integral Motlima

Km.EnsayoSUCSC(KPa)()observacin

23+000Triaxial

PROYECTOS CORREGIDOS AEI

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