Trabajo de Investigacion Mecanica de Rocas

8/13/2019 Trabajo de Investigacion Mecanica de Rocas

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MAPEO GEOTCNICO DEL CERRO CALLACPUMA Y ANLISIS DE ESTABILIDAD DE

TALUDES UPN

MECNICA DE ROCAS I 1

DEDICATORIA

Dedicado a nuestros padres, por sus

consejos, su perseverancia, por el valor

mostrado para salir adelante y la

motivacin constante que nos ha permitido

ser personas de bien y a todos aquellos

que ayudaron directa o indirectamente a

realizar este proyecto de investigacin.


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AGRADECIMIENTO

Agradecemos muy cordialmente a

nuestra alma mater la Universidad Privada

Del Norte a nuestra Escuela Acadmico

Profesional de Ingeniera de Minas, por

brindarnos la oportunidad y facilitarnos los

equipos para Llegar a nuestra meta


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RESUMEN

La zona de investigacin est ubicada en el cerro Callacpuma en las que se

observ un moderado ndice de deslizamiento e inestabilidad en los taludes

debido a la litologa y geomorfologa que presenta, la cual se encuentra

conformada principalmente por areniscas cuarzosas de la Fm. Farrat, areniscas

pardo amarillentas intercaladas con lutitas grises de la Fm. Carhuaz, adems por

las variables de contorno como la precipitacin, sismicidad, etc.

Se analiz el tipo de macizo rocoso segn su calidad; la pendiente de la superficie;

una zona de Deslizamiento planar caracterizada por estratos de areniscas de la

formacin farrat que tienen un buzamiento a favor de la de la pendiente de las

laderas por lo que es una zona de inestabilidad media. Otra zona de derrumbes, en

macizos rocosos de buena calidad pero la pendiente de la superficie muy inclinada

por lo que posee una inestabilidad media.

PALABRAS CLAVE: fallas, discontinuidad, malla estereogrfica, rumbo,

acimut, talud, buzamiento, deslizamiento, desprendimiento de roca.


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ABSTRACT

The research area is located on the hill where Callacpuma moderate slip rate and slope

instability due to lithology and geomorphology presented, which is mainly composed of

quartz sandstone Fm was observed. Farrat, yellowish brown sandstones interbedded with

gray shale Fm. Carhuaz also by the boundary variables such as precipitation, seismicity,

etc.

The type of rock mass quality was analyzed by, the slope of the surface, an area

characterized by planar glide sandstone strata of the formation Farrat having a dip for the

gradient of the slopes which is a average area of instability. Another area of landslides,

rock mass quality but the surface slope so steep has a mean instability.

KEY WORDS: failure, interruption stereographic grid, bearing, azimuth, slope, dip, slide,

rock fall.


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INDICE GENERAL

DEDICATORIA ...............................................................................................................1

AGRADECIMIENTO ......................................................................................................2

RESUMEN ....................................................................................................................... 3

ABSTRACT .....................................................................................................................4

NDICE GENERAL ...................................................................... ................................ 5

INTRODUCCIN...............................................................................................................8

OBJETIVOS...................... 9

OBJETIVO GENERAL..9 OBJETIVOS ESPECFICOS..9

EQUIPO Y MATERIALES9

PROCEDIMIENTO ...9

ROCK MASS RATING (RMR) ..10

TALUD Y LADERAS..11 ANLISIS DE ESTABILIDAD EN ROTURA PLANAR....11

ROTURAS POR CUAS .....12 GEOMETRA DE LA ROTURA POR CUAS.13

UBICACION.....14

ACCESIBILIDAD....16

CLIMA Y VEGETACION ...17


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MODELO GEOLOGICO .....18

GEOMORFOLOGIA...20

TOPOGRAFIA.. ..21

.

FORMACIN FARRAT..22

FORMACIN CARHUAZ..22

COLUMNA ESTRATIGRAFICA...23

GEOLOGIA ESTRUCTURAL24

PARMETROS DE CLASIFICACIN CON SUS VALORES

METEORIZACIN.24 RESISTENCIA DE LA ROCA INTACTA.24 DETERMINACIN DE RQD.25 ESPACIADO DE LAS DISCONTINUIDADES.26 CONDICIN DE JUNTAS..26 AGUA SUBTERRNEA.....27 CLASIFICACIN GEOMECNICA RMR (BIENIAWSKI 1989)...27

ANLISIS DE DATOS DE CAMPO..28

CONSTRUCCIN DE MALLAS ESTEREOGRFICAS..29

SOFTWARE (DIPS)

.....29

ENSAYO DE CARGA PUNTUAL..32


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RESULTADOS.33

DISCUSIN.....33

CONCLUSIONES....35

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS..36

ANEXOS...37


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I. INTRODUCCIN

Se entiende bajo el nombre genrico de taludes a cualquier superficie inclinada

respecto a la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las

estructuras, bien sea en forma natural o como consecuencia de la intervencin

humana en una obra de ingeniera. Desde este primer punto de vista los taludes

se dividen en naturales (laderas) o artificiales (cortes y terraplenes).

Las laderas naturales pueden causar problemas de inestabilidad que comprometen

directamente a los pobladores de la zona, desde prdidas materiales hasta prdidas

humanas, es as que el presente trabajo de investigacin est orientado a el anlisis

tanto de taludes como tambin de deslizamientos en las pendientes, en la zonas del

cerro callacpuma en las cuales estn presentes las formaciones Carhuaz, Farrat.

Nuestro anlisis tiene como finalidad determinar el factor de seguridad de los

taludes, determinando su geometra, su composicin litolgica y sus parmetros

geomecnicos. Con lo que posteriormente determinaremos los riesgos que puede

causar el deslizamiento de estos taludes, y tambin determinar una solucin

geotcnica para mitigar este riesgo e incrementar su factor de seguridad.


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II. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Evaluar la estabilidad de taludes en la zona comprendida en el cerro

callacpuma en base a la caracterizacin geomecnica.

OBJETIVOS ESPECFICOS Analizar y diferenciar las caractersticas litolgicas y estratigrafas de

la zona de estudio.

Identificar la geomorfologa presente en la zona, as como losposibles factores causantes de la misma.

Identificar las estructuras presentes en la zona y realizar el anlisiscinemtico utilizando el software Dips.

Realizar la caracterizacin geomecnica teniendo en cuenta losparmetros del RMR de Bieniawski, RQD, condicin de juntas, aguas

subterrneasIII. EQUIPO Y MATERIALES

Libreta de campo. Picota Brjula. Cmara fotogrfica. Gps

IV. PROCEDIMIENTOS

Consisti en la toma de datos tales como; rumbo, buzamiento y longitudes de las

diferentes fallas y fracturas encontradas en la zona. Esto se efectu por medio de


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RMR = (1) + (2) + (3) + (4) + (5)

1. TALUDES Y LADERASSe entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la

horizontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra.

No hay duda que el talud constituye una estructura compleja de analizar

debido a que en su estudio coinciden los problemas de mecnica de

suelos y de mecnica de rocas, sin olvidar el papel bsico que la

geologa aplicada desempea en la formulacin de cualquier criterio

aceptable.

Cuando el talud se produce en forma natural, sin intervencin humana, se

denomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son

hechos por el hombre se denominan cortes o taludes artificiales, segn sea

la gnesis de su formacin; en el corte, se realiza una excavacin en una

formacin trrea natural (desmontes), en tanto que los taludes artificiales

son los lados inclinados de los terraplenes.

Anlisis de estabilidad en rotura planarEn el caso de rotura planar el factor de seguridad FS se obtiene de

forma directa como cociente entre las fuerzas que tienden a producir el

movimiento y las fuerzas resistentes del terreno que se oponen al mismo,

proyectadas todas segn la direccin del plano de rotura. Al calcular FS

de esta manera, se supone implcitamente constante a lo largo de toda lasuperficie de rotura, lo cual se acepta a pesar de no ser estrictamente cierto.

En el caso ms general, se considera que el plano de deslizamiento se


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encuentra limitado en su parte superior por una grieta de traccin,

que se puede suponer plana, total o parcialmente llena de agua. En el

plano de rotura aparecen unas presiones intersticiales que dependen de la

situacin de la lnea de saturacin y de las caractersticas del terreno.

Grietas de traccin en taludes

2. ROTURAS POR CUAS

Se denomina rotura por cua, aquella que se produce a travs de dos

discontinuidades oblicuamente a la superficie del talud, con la lnea de

interseccin de ambas aflorando en la superficie del mismo y buzando en

sentido desfavorable.

Este tipo de rotura se origina preferentemente en macizos rocosos en los

que se da una disposicin adecuada, en orientacin y buzamiento de las

diaclasas.


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Representacin de deslizamiento por cua en un talud

Geometra de la rotura por cuasSi proyectamos el plano del talud y las discontinuidades en una

proyeccin semiesfrica equiareal de Schmidt, la disposicin tpica de los

casos en que es posible este tipo de rotura, es como el que aparece en la

figura adjunta. En ella se aprecian dos familias de discontinuidades de

rumbos oblicuos respecto al del talud, quedando el rumbo de ste

comprendido entre los de las familias de discontinuidades. La direccin de

deslizamiento es la de la interseccin de las dos familias de discontinuidades

y ha de tener menos inclinacin que el talud.

Proyeccin estereogrfica de deslizamiento por cua


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V. UBICACIN

El cerro Callacpuma se encuentra ubicado en el Centro Poblado Shaullo Chico,

distrito de Baos del Inca, provincia y regin de Cajamarca. A unos 2839 m.s.n.m.

con coordenadas UTM 701677 Este y 9004575 Norte. Nuestra zona de referencia

fue la cara noroeste del cerro.

Ubicacin poltica

Departamento Cajamarca

ProvinciaDistrito

Centro poblado

CajamarcaBaos del Inca

Shaullo Chico


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CLIMA Y VEGETACIN CLIMA

En la ciudad de Cajamarca y alrededores el clima es seco, templado y

soleado durante el da, refrigerando en la noche. Temperatura media anual:

13C (mxima media: 21.4 C y mnima media: 6C). Estacin de lluvias

intensas: diciembre a marzo. Las lluvias determinan durante el ao dos

estaciones: La seca, que corresponde al otoo e invierno en el hemisferio sur

y en la costa peruana, de intenso sol, bastante templado durante el da y

refrigerado en las noches, se presenta durante los meses de mayo a

septiembre; mientras que la temporada de lluvias, pertenece al verano costeo

y del mismo hemisferio, se da en los meses de julio y agosto.

TEMPERATURA

La temperatura de estas reas, est alrededor de los 10 C. En promedio, aun

cuando en pocas secas la temperatura desciende a menos 4 C. Sobre todo

en las madrugadas; las temperaturas mximas pueden llegar de 14 a 16 C.


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VEGETACIONDurante el recorrido por la zona se observ que la vegetacin de eucaliptos,

pinos, Sauces, entre otros esta principalmente en la parte del valle tanto al lado

izquierdo como derecho de las cuencas del Rio Cajamarquino y Shaullo y una

vegetacin silvestre conformada principalmente por pencas, ichu, y flores

silvestres, este tipo de vegetacin lo encontramos en la parte alta de los cerros.

En la Foto de la izquierda observamos cipreses y eucaliptos en el margen izquierdo del riocajamarquino. En la Foto de la derecha observamos icho caracterstico de la parte msaltas de la zona de estudio

a) MODELO GEOLGICO

El modelo geolgico del rea donde se construir cualquier estructura de ingeniera,

significa la expresin geolgica real del lugar con todas sus caractersticas

litolgicas, estratigrficas, geomorfolgicas, estructurales e hidrogeolgicas. Para

poder desarrollar un modelo geolgico con claridad se tiene en cuenta las

siguientes condiciones fundamentales:

Claridad y precisin de los contactos litolgicos y estratigrficos. Caracterizar adecuadamente las estructuras. Utilizar escalas que permitan resaltar los dominios

estructurales delimitados por las discontinuidades.


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Describir y caracterizar claramente las discontinuidades. Definir correctamente las propiedades fsicas de la matriz y macizo

rocoso.

Las descripciones geolgicas deben contener detalles cualitativos y

cuantitativos de las rocas, discontinuidades y del macizo rocoso. Para las

descripciones se utilizaran las clasificaciones litolgicas, sondajes de

perforacin y principalmente la informacin de campo. Los procedimientos

importantes que se deben tener en cuenta son:

Recopilar la informacin geolgica de campo. Realizar los cortes geolgicos y su interpretacin en profundidad. Tener incidencia en las estructuras geolgicas para

cimentaciones, estructuras de contencin.

Es fundamental delimitar lo ms correctamente loselementos estructurales del macizo rocoso como:

Fallas Pliegues Cruceros Esquistosidad

Estratificacin

Diaclasas


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b) GEOMORFOLOGIA

La zona de investigacin presenta un relieve variado, dependiendo de la

formacin donde nos encontremos, con una pendiente de 30 - 35 de noreste

al sureste. Se aprecian valles del tipo U, con algunas laderas empinadas cuyos

estratos estn cortando perpendicularmente al plano de las laderas, ycubriendo el basamento rocoso la presencia de suelos orgnicos y algunos

depsitos cuaternarios, productos de la erosin.


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Arenisca de grano fino de la formacin Farrat

FORMACIN FARRATEsta formacin representa el nivel superior de la parte clstica del Cretceo

inferior. Consta de cuarcitas y areniscas blancas de grano medio a grueso, tiene

un grosor promedio de 500 m.

Edad de la formacin: Se le asigna una edadaptiana.

Ambiente de depositacin: Deltaico playero. Relacin estratigrfica: Suprayace con aparente concordancia

a la formacin Carhuaz y subyace, con la misma relacin, a la

formacin Inca.

FORMACIN CARHUAZDicha formacin est conformada Litolgicamente de una alternancia de

areniscas con lutitas grises. Hacia la parte superior contiene bancos de

cuarcitas blancas que se intercalan con lutitas y areniscas. Consta de una

potencia aproximada de 500m.

Edad y Correlacin: Probablemente las edades, Valanginianosuperior, Hauteriviano y Barremiano corresponden a esta

formacin. (Benavides V., 1956).


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Ambiente de depositacin: Deltaico playero. Relacin estratigrfica: Suprayace con suave discordancia

sobre la formacin Santa e infrayace, concordantemente, a la

formacin Farrat.


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d) GEOLOGIA ESTRUCTURAL

La zona de estudio pertenece a una zona paratectnica, siendo la unidad

principal el anticlinal Baos del Inca, consiguiente a l, tenemos la falla

Cajamarca paralela al eje del pliegue y otras fallas de direccin que disecan el

eje del anticlinal. Muchas de estas unidades estructurales son las que controlan

el drenaje de la zona.

VI. PARMETROS DE CLASIFICACIN CON SUS VALORES

Para arenisca de la formacin Farrat.

a) MeteorizacinEl macizo presenta una meteorizacin leve, donde se observa en la parte media deltalud.


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b)Resistencia de la roca intacta Resistencia a la comprensin uniaxiaSe encuentra dentro del rango de resistencia a la compresin R5; perode acuerdo a sus propiedades fsicas; se podra valorar como: ci = 140

MPa

Puntaje= 12

c) Determinacin de RQD

Basndose en los rangos de los valores del RQD, el macizo rocoso puede sercaracterizado segn la valoracin siguiente:

Puntaje= 13


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d) Espaciado de las discontinuidades

Las discontinuidades son espaciadas y se encuentra entre valores de200mm y 600mm por lo que le corresponde un ndice de valoracin:

Puntaje = 8

e) Condicin de juntas

Condicin de

juntas

Muy rugosas

sin

continuidad,

cerradas,

paredes de roca

dura

Ligeramente

rugosa


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f) Agua Subterrnea

Agua

subterrnea

Cant. De infiltracin

10m de tnel

Ninguna 25 lt/min 25 -125 lt/min

Presin de agua

esfuerzo principal

Cero 0.0 0.2 0.2 0.5

Condicin general Totalmente

seco

Solo hmedo

agua

intersticial

Ligera presin

de agua

Valor 10 7 4

g) Clasificacin geomecnica RMR (Bieniawski 1989)

RMR= 12 + 13 + 8 +12 +4 +17 = 66

tipos de macizo rocosos a partir de la evaluacin total

Segn la Clasificacin Geomecnica RMR (Bieniawski) la calidad del macizocorresponde a la Clase II, definida como buena.


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VII. ANLISIS DE DATOS DE CAMPO

DATOS Azimut Rumbo Dips Dips Direction Numero de Juntas

FALLA I N 204 S24W S80E N294

estrato 1 N102 S78E N30E N192 26





FALLA II N193 S13W S76E N283






FALLA III N102 S61E N61E N192






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CONSTRUCCIN DE MALLAS ESTEREOGRFICAS

SOFTWARE (DIPS)


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ENSAYO DE CARGA PUNTUALEste proceso nos sirve para determinar la dureza de la roca, en nuestro ensayo

de carga puntual determinamos que la dureza de la Arenisca fue de 7.42KN


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Imgenes de laboratorio: ensayo de carga puntual

VIII. RESULTADOS

Los resultados obtenidos mediante la malla estereogrfica y el anlisis se

pudo determinar que la falla 1, 2 es de tipo cua y la falla 3 de tipo normal,

tambin obtuvimos un tipo de roca regular a buena.

IX. DISCUSIN

El talud ubicado en la formacin Farrat, debido a sus condiciones geolgicas y

geomecnicas presenta un tipo de roca, de regular a buena el talud esinestable. Para darle una mejor estabilidad a nuestro Talud de deben colocar

pernos de anclaje, con lo cual que evitamos un probable deslizamiento.


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X. CONCLUSIONES

La zona de investigacin est constituida litolgicamente por areniscas degrano medio de la formacin Farrat, areniscas ferruginosas y lutitas grisesde la formacin Carhuaz, las cuales son rocas entre moderadamente aaltamente duras, un RMR entre 60- 72, que nos indica macizos de calidadbuena y muestra que los macizos rocosos se encuentran en una calidadbuena.

La zona de investigacin presenta un relieve variado, est influenciadopor el tipo de roca que poseen estas formaciones existentes en la zona,en donde la formacin farrat presenta una topografa ms escarpada que

la formacin Carhuaz por su composicin litolgica que son areniscas y

son ms resistentes a la erosin

El rea de investigacin est controlada por estructuras principales comoes el anticlinal de los baos del inca y la falla Cajamarca lo cual

han influido en el comportamiento geomecnico de los taludes

existentes en esta rea.


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XI. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

CARACTERIZACIN DE MACIZOS ROCOSOS, M.FERRER y L. GONZLEZ DE VALLEJO (1999). Manual decampo para la descripcin y caracterizacin de macizos rocosos enafloramientos. IGME, Madrid, 107 p. 2.- L. GONZLEZ DEVALLEJO, M. FERRER, L. ORTUO y C. OTEO (2002).Ingeniera geolgica. Prentice Hall. Madrid, 715 p.

Anlisis de Estabilidad en Macizos Rocosos Aplicando el Criterio deRotura de Hoek y Brown - Prof. ROJAS G., Silvio H. - Universidad

de Los Andes Facultad de Ingeniera Escuela de Civil.

Fundamentos de Ingeniera Geotecnia - Braja & M. Das.


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XI. ANEXOS

Zona de estudio (cerro Callacpuma)


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Zona de fallas


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En esta imagen podemos apreciar la medicin del nmero de juntas


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Medicin de la longitud de talud


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