Visita a cantera - mecanica de suelos

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO : MECÁNICA DE SUELOS I

DOCENTE : Ing. CARLOS OCTAVIO CALDERÓN VÁSQUEZ

TEMA : VISITA DE CAMPO Nº 01

ALUMNO : RAFAEL LIVAQUE, Néstor

CICLO : V

CHOTA – PERÚ

2015


Mecánica de Suelos 1

INFORME DE CAMPO Nº 01



CANTERA “REJOPAMPA” CHOTA - CHOTA – CAJAMARCA

CANTERA “CANGANA” CHOTA - CHOTA – CAJAMARCA



I. INTRODUCCIÓN

Las canteras son la fuente principal de materiales pétreos los cuales se constituyen en

uno de los insumos fundamentales en el sector de la construcción de obras civiles,

estructuras, vías, presas y embalses, entre otros. Por ser materia prima en la ejecución

de estas obras, su valor económico representa un factor significativo en el costo total de

cualquier proyecto.

Toda cantera tiene una vida útil, y una vez agotada, el abandono de la actividad suele

originar serios problemas de carácter ambiental, principalmente relacionados con la

destrucción del paisaje.

http://es.wikipedia.org/wiki/Pizarra_(roca)





II. OBJETIVOS

2.1. Objetivo general.

Realizar las visitas técnicas a las canteras que se encuentran

alrededor de la ciudad de Chota.

2.2. Objetivos específicos

Identificar los tipos de suelos que se encuentran en dichas

canteras.

Identificar qué tipos de suelos tienen las canteras visitadas.

Ver cómo ha sido la explotación de dichas canteras.

Ver en qué estado se encuentras dichas canterías donde se realizó

las visitas técnicas.



III. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL

CANTERA

1. DEFINICIÓN

Es el término genérico que se utiliza para referirse a las explotaciones de rocas

industriales y ornamentales; también es una explotación superficial a cielo abierto

de una roca muy bien clasificada y cuantificada, a excepción de las calizas, carbón

y metales, donde se refiere a la actividad minera que produce áridos: rajón, gravas,

gravillas, arenas, etc., que abastecen las necesidades de la construcción; además

donde se aplica la más variada tecnología que va desde el pico y la pala hasta la

pólvora y maquinaria de diferente orden. Igualmente se refiere a las explotaciones a

cielo abierto de materiales de construcción entre los cuales se incluyen las rocas

industriales y ornamentales, gravas, gravillas, arenas y arcillas. Es el lugar donde se

extraen materiales de construcción, sea directamente o después de transformación,

áridos para vías, o materiales para otras necesidades ingenieriles tales como

enrocados, terraplenes y obras de contención. Excluyendo de esta clasificación la

extracción de minerales propiamente dichos.

Las canteras son la fuente principal de materiales pétreos los cuales se constituyen

en uno de los insumos fundamentales en el sector de la construcción de obras



civiles, estructuras, vías, presas y embalses, entre otros. Por ser materia prima en

la ejecución de estas obras, su valor económico representa un factor significativo en

el costo total de cualquier proyecto.

La cantera puede contener roca estratificada o roca blanda (caliza, arenisca) que

liberan un polvo fino.

2. TIPOS DE CANTERA

Cantera de aluvión:

Llamadas también canteras fluviales, en las cuales los ríos como agentes

naturales de erosión, transportan durante grandes recorridos las rocas

aprovechando su energía cinética para depositarlas en zonas de menor

potencialidad formando grandes depósitos de estos materiales entre los cuales

se encuentran desde cantos rodados y gravas hasta arena, limos y arcillas; la

dinámica propia de las corrientes de agua permite que aparentemente estas

canteras tengan ciclos de autoabastecimiento, lo cual implica una explotación

económica, pero de gran afectación a los cuerpos de agua y a su dinámica

natural.

Dentro del entorno ambiental una cantera de aluvión tiene mayor aceptación en

terrazas alejadas del área de influencia del cauce que directamente sobre él.

En las canteras de río, los materiales granulares que se encuentran son muy

competentes en obras civiles, debido a que el continuo paso y transporte del

agua desgasta los materiales quedando al final aquellos que tiene mayor dureza

y además con características geométricas típicas como sus aristas redondeadas.

Estos materiales son extraídos con palas mecánicas y cargadores de las riberas

y cauces de los ríos.

Cantera de roca:

Más conocidas como canteras de peña, las cuales tienen su origen en la

formación geológica de una zona determinada, donde pueden ser sedimentarias,

ígneas o metamórficas; estas canteras por su condición estática, no presentan

esa característica de autoabastecimiento lo cual las hace fuentes limitadas de

materiales.

Las canteras de peña, están ubicadas en formaciones rocosas, montañas, con

materiales de menor dureza, generalmente, que los materiales de ríos debido a



que no sufren ningún proceso de clasificación; sus características físicas

dependen de la historia geológica de la región, permitiendo producir agregados

susceptibles para su utilización industrial; estas canteras se explotan haciendo

cortes o excavaciones en los depósitos.

Estos dos tipos de canteras se diferencian básicamente en dos factores, los tipos de

materiales que se explotan y los métodos de extracción empleados para obtenerlos.

3. CLASIFICACIÓN

CLASIFICACIÓN DE CANTERAS

Según el tipo de

explotación

o Canteras a Cielo Abierto:

o En laderas, cuando la roca se arranca en la falda de un

cerro.

o En corte, cuando la roca se extrae de cierta

profundidad en el terreno (Pit).

o Canteras Subterráneas.

Según el material

a explotar

o De Materiales Consolidados o Roca.

o De Materiales no Consolidados como suelos, saprolito,

agregados, terrazas aluviales y arcillas

Según su origen o Canteras Aluviales

o Canteras de roca o peña

4. MODO DE EXPLOTACIÓN

4.1. Explotación de canteras sin uso de explosivos

La técnica de explotación de roca sin hacer uso de explosivos, permite obtener

fragmentos de geometría bien definida que son muy útiles como material

ornamental. La organización de las actividades de trabajo se basa sobre un

esquema de producción continuo con la preparación de los tiempos de limpieza

del macizo rocoso, corte, separación de bloques y evacuación. Los métodos de

arranque de los bloques de roca sin utilizar explosivos, derivan de principios

elementales para los cuales se han fabricado maquinarias o sistemas que

reproducen en gran escala operaciones manuales sencillas como por ejemplo:

excavación con el pico, labor con remoción de viruta, escarificación, perforación



de huecos con taladro, etc. A veces los métodos son completamente originales:

antiguos como las técnicas de cortes de mármoles o modernos como el uso de

sustancias químicas fuertemente expansivas para lograr la fracturación de rocas

en casos particulares. En este curso se examinaran algunas técnicas que se

pueden adoptar en explotaciones a cielo abierto.

Aspectos geométricos de las canteras La morfología que una cantera va

desarrollando desde el comienzo de su actividad hasta el final está relacionada

con numerosos factores: forma y dimensión del yacimiento, características

estructurales y mecánicas de las rocas involucradas en la explotación, métodos

de explotación, velocidad de arranque de la roca, características de los productos

de la explotación, etc. Cada uno de estos factores esta tiene que ver con una

etapa de estudio que lleva al proyecto a la explotación de un yacimiento rocoso.

Un proyecto de explotación de rocas ornamentales tiene las siguientes etapas

de estudio:

o Prospección geológica

o Estudio geomecánico de las formaciones geológicas

o Elección del método de explotación

o Elección de las medidas de arranque de las formaciones de cobertura y de

las mineralizadas.

o Proyecto para la instalación de la planta de trituración y producción de

áridos

o Proyecto de la planta mineralúrgica y estudios de mercado

En función a las características morfológicas del terreno la explotación a cielo

abierto puede realizarse de la siguiente manera:

o Frente único

o Frente en anfiteatro con escalones

o Frente abierto con escalones

o Exportación con descubrimiento

Frente abierto con escalones.

Este tipo de excavación se realiza para la explotación de depósitos de

minerales y rocas ornamentales cuyo valor radica en el tipo de roca,

características mecánicas y vista del producto terminado, como por ejemplo



las rocas tipo mármol, granito, esquistos, etc. Las canteras de explotación de

rocas ornamentales tienen normalmente escalones con frentes verticales y

la altura del frente de la cantera es muy alta, por lo que se necesita que la

masa rocosa sea notablemente compacta. La roca generalmente es

desprendida con máquinas cortantes y sin emplear explosivos, con la

finalidad de no dañar sus características físicas. La altura del escalón puede

alcanzar hasta 60 metros, siendo la producción estrictamente selectiva y en

cantidades limitadas.

Fig N° 01. Frente Abierto con escalones

4.2. Explotación con descubrimiento.

Es utilizada en yacimientos casi horizontales y de gran extensión con cobertura

donde el espesor puede superar muchas veces el espesor del material útil, así

como también en yacimientos cuya morfología condiciona este tipo de

explotación. Para este tipo de explotación se puede emplear maquinaria de

excavación que posea herramientas rasgadoras que facilite quitar la cobertura o

la materia de explotación. En este tipo de cantera aparece un problema de

carácter ambiental y que tiene relación del manejo del material extraído durante

la exacción y que no es útil para el propietario.



Fig N° 02. Explotación con descubrimiento (strip mining)

4. ESTUDIOS AMBIENTALES

Toda obra de construcción está en la obligatoriedad de presentar un estudio de

impacto ambiental. El estudio de impacto ambiental consta de tres categorías que

son el DIA, estudio de impacto ambiental semi detallado y el estudio de impacto

ambiental detallado

Según el catastro minero, 121 empresas se encuentran dedicadas a la explotación

de minerales no metálicos; se trata en su mayoría de pequeñas empresas, las

cuales abastecen al mercado local, como es el caso --por ejemplo-- de las empresas

artesanales que producen arena y agregados para construcción.

Con la excepción de unas cuantas empresas grandes, no existe en 1997 una

conciencia acerca de los problemas ambientales ni de las consecuencias de

cualquier actividad minera del sector de minería no metálica.

Estudio de Impacto Ambiental (EIA)

En la siguiente lista se presentan los puntos más importantes de un

Estudio de Impacto Ambiental.

o Caracterización del Área del proyecto

- Descripción del ecosistema en la zona del proyecto

o Descripción del proyecto:

- Plano de ubicación

- Plano del diseño de las instalaciones

- Equipo utilizado

o Descripción de los impactos potenciales:



- Evaluación de impactos sobre el ecosistema (agua, aire, emisiones,

etc.)

- Evaluación del impacto sobre el ambiente de interés humano

- Evaluación de los impactos socioeconómicos

o Medidas administrativas y técnicas de mitigación

o Plan de Manejo Ambiental

o Plan de Cierre

5. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS

La mecánica de suelos es muy importante para la apertura de una cantera ya que

se evalúa el tipo de roca y material que existe en el lugar y en que porcentajes se

encuentra y si son óptimos o no si cumplen con requisitos para ser un buen

agregado.

El número de pozos de exploración está determinado por el volumen del material,

cuyas frecuencias están definidas en la norma EG-2000 y la norma CE-0106

Los ensayos a considerar son Los siguientes:

o Abrasión los Ángeles

o Prueba de equivalencia de arena

o Partículas con una o dos caras fracturadas

o Partículas chatas y alargadas

o Sales solubles totales

o Perdida en sulfato de magnesio o sodio

AGREGADOS

DEFINICIÓN:

Es un material que puede tener diversos tamaños, texturas, formas,

gradaciones; es decir diversas características físico - químicas. Los agregados

provienen de canteras ya sea de río o de cerro.

Llamados también áridos son materiales inertes que combinan con los

aglomerantes y el agua formando los concretos y morteros.

La importancia de los agregados radica en que constituyen al rededor del 75%

en volumen de una mezcla típica de concreto, por ello es importante que los agregados



tengan buena resistencia, durabilidad, que su superficie este libre de impurezas como

barro, limo y materia orgánica factores perjudiciales que debilitan el enlace con la

pasta de cemento.

CLASIFICACIÓN DE LOS AGREGADOS:

POR SU GRADACIÓN

Los agregados pueden ser naturales o artificiales, siendo los naturales de uso

frecuente, además los agregados utilizados en el concreto se pueden clasificar en:

agregado grueso, fino y hormigón (agregado global).

AGREGADO FINO

Se considera como agregados finos a la arena o piedra natural finamente

triturada, de dimensiones reducidas y que pasan el tamiz 9.5mm (3/8”) y que

cumple con los requerimientos establecidos en la Norma Técnica Peruana N.T.P.

400.037.

Arena fina

Arena gruesa

Arena Fina.



AGREGADO GRUESO

Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz A.S.T.M. 4.75mm

(N° 4) proveniente de la desintegración natural o mecánica de las rocas y que

cumplen con los límites establecidos en la N.T.P. 400.037.

GRAVA. Es el conjunto de fragmentos pequeños de piedra provenientes de la

disgregación natural de las rocas por acción del viento y otros agentes

atmosféricos.

Las gravas tienen pesos específicos de 1600 a 1700 Kg/m3.

PIEDRA PARTIDA. Se denomina así al agregado grueso obtenido por

trituración artificial de rocas o gravas .Como agregado grueso se puede usar

cualquier clase de piedra partida siempre que sea dura y resistente.

Los ensayos indican que la piedra partida da concretos ligeramente más

resistente que los hechos con piedra redondeada-

Agregado Grueso



POR SU PROCEDENCIA:

AGREGADOS NATURALES:

Son los formados por los procesos geológicos naturales que han ocurrido en el

planeta durante miles de años, y que son extraídos, seleccionados y procesados para

optimizar su empleo en la producción de concreto.

Estos agregados son los de uso mas frecuente a nivel mundial y

particularmente en nuestro país por su amplia disponibilidad tanto en calidad como en

cantidad, lo que los hace ideales para producir concreto.

AGREGADOS ARTIFICIALES:

Provienen de un proceso de transformación de materiales naturales, que

proveen productos secundarios que con un tratamiento adicional se habilitan para

emplearse en la producción de concreto.

Algunos agregados de este tipo los constituyen la escoria de altos hornos, la

arcilla horneada, el concreto reciclado. El potencial de uso de estos materiales es muy

amplio, en la medida que se van investigando y desarrollando otros materiales y sus

aplicaciones en concreto, por lo que a nivel mundial hay una tendencia muy marcada

hacia progresar en este sentido.

En nuestro país, existen zonas como por ejemplo en la Selva donde no se

dispone de agregados normales para hacer concreto y la mayor parte de las veces se

tienen que improvisar soluciones que no garantizan el material resultante, por lo que

es imprescindible el empezar a ahondar en las posibilidades de desarrollar materiales

artificiales en aquellas regiones, estimulando en las Universidades la investigación

orientada hacia la solución técnica y económica de estos problemas.

POR SU DENSIDAD:

Entendiendo densidad como la Gravedad específica, es decir el peso entre el

volumen de sólidos referido a la densidad del agua, se acostumbra clasificarlos en

normales con Ge = 2.5 a 2.75, ligeros con Ge < 2.5 y pesados con Ge > 2.75. Cada

uno de ellos marca comportamientos diversos en relación al concreto, habiéndose

establecido técnicas y métodos de diseño y uso para cada caso.



La importancia de los agregados

Radica en que constituyen alrededor del 75% en volumen de una mezcla típica de

concreto, por ello es importante que los agregados tengan buena resistencia,

durabilidad, que su superficie esté libre de impurezas como barro, limo y materia

orgánica factores perjudiciales que debilitan el enlace con la pasta de cemento.

Un buen agregado debe cumplir 5 requisitos básicos:

Limpieza

Durabilidad

Buena gradación

Buena Calidad

No debe poseer alto contenido de sulfatos ni de ion cloruro



IV. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA PRÁCTICA DE CAMPO

A continuación, se detalla algunas especificaciones de cada una de las

canteras visitadas juntamente con el ingeniero encargado del CURSO DE

MECÁNICA DE SUELOS.

CANTERA “REJOPAMPA” CHOTA - CHOTA – CAJAMARCA

Nombre de cantera : Cantera Rejopampa

Tipo de material : Material para afirmado de carreteras y

caminos vecinales

Distrito : Chota

Provincia : Chota

Departamento : Cajamarca

Imag. Nº 03. Vista de la cantera Rejopampa



CANTERA “CANGANA” CHOTA - CHOTA – CAJAMARCA

Nombre de cantera : Cantera Cangana

Tipo de material : Material para afirmado de carreteras y

caminos vecinales

Distrito : Chota

Provincia : Chota

Departamento : Cajamarca

Imag. Nº 04. Vista de la cantera Cangana



V. CONCLUSIONES

Se hizo el reconocimiento del tipo de suelo que están compuestas cada una

de las canteras visitadas.

Se logró observar que tipo de materiales (finos y gruesos) que contiene cada

una de las canteras.

Se logró entender el porqué de los deslizamientos de suelos de las canteras.



VI. BIBLIOGRAFÍA.

Resistencia al Desgaste de los Agregados de Tamaños menores de 37.5

mm (1 ½") ASTM C-131

Resistencia al Desgaste de los Agregados Gruesos de Tamaños mayores

de 19 mm ( 3 /4”) por medio de la Máquina de Los Angeles ASTM C-535

Abrasión Los Angeles (L.A.) al Desgaste de los Agregados de Tamaños

Menores de 37.5 mm (1½”). Norma MTC E207-1999

Diseño de Espesores Pavimentos Asfálticos para Calles y Carreteras Ingº

Germán Vivar R.

Estructuración de Vías Terrestres. M. en I., I.C. Fernando Olivera

Bustamante.



VII. CUESTIONARIO.

1. Tamaño máximo del agregado para el afirmado.

El afirmado se presenta como capa de material selecto procesado o semiprocesado de

acuerdo a diseño, que se coloca sobre la sub-rasante ó sub base. Funciona como capa de

rodadura y de soporte al tráfico en vías no pavimentadas. En vías pavimentadas el

afirmado o material granular se coloca como Base y corresponde a la capa intermedia de

la estructura del pavimento ubicada entre la sub-rasante (o sub-base si existiera) y la

carpeta de rodamiento.

El afirmado se presenta en capas compactadas de diferente espesor:

Base e = 5 cm. Base e = 10 cm. Base e = 15 cm. Base e = 20 cm. Base e = 22.5 cm. Base e = 25 cm. Base e = 27.5 cm. Base e = 30 cm.

La Base es un elemento básicamente estructural que cumple las siguientes funciones:

Ser resistente y distribuir adecuadamente las presiones solicitantes.

Absorber las deformaciones de la subrasante debido a cambios volumétricos.

Servir de dren para evacuar el agua que se infiltra desde arriba (capa de rodadura)

o impedir la ascensión capilar proveniente del subsuelo hacia la base.

Los materiales que se usarán como base serán selectos, provistos de suficiente cantidad

de vacíos para garantizar su resistencia, estabilidad y capacidad de drenaje.

Los agregados para la construcción del afirmado deberán ajustarse a alguna de las

siguientes franjas granulométricas:

Tamiz Porcentaje que pasa

A-1 A-2

50 mm ( 2” ) 100 ---

37.5 mm ( 1½” ) 100 ---

25 mm ( 1” ) 90 - 100 100

19 mm ( ¾” ) 65 - 100 80 – 100

9.5 mm ( 3/8” ) 45 - 80 65 – 100

4.75 mm ( Nº 4 ) 30 - 65 50 – 85

2.0 mm ( Nº 10 ) 22 - 52 33 – 67

4.25 um (Nº 40 ) 15 - 35 20 – 45

75 um (Nº 200 ) 5 - 20 5 – 20

Fuente: AASHTO M - 147



Además deberán satisfacer los siguientes requisitos de calidad:

Desgaste Los Angeles : 50% máx. (MTC E 207)

Límite Líquido : 35% máx. (MTC E 110)

Indice de Plasticidad : 4 - 9 (MTC E 111)

CBR (1) : 40% mín. (MTC E 132)

Equivalente de Arena : 20% mín ( MTC E 114 )

(1) Referido al 100% de la Máxima Densidad Seca y una Penetración de Carga de 0.1"

( 2.5 mm )

Las Bases de material granular serán suelos granulares del tipo A-1-a ó A-1-b, del

sistema de clasificación AASHTO, es decir gravas o gravas arenosas compuestas por

partículas duras y durables y de aristas vivas.

Podrán provenir de depósitos naturales, del chancado de rocas o de una combinación de

agregado zarandeado y chancado con un tamaño de preferencia máximo de 38,10 mm (1

1/2"). El material para la capa base estará libre de material vegetal y terrones de tierra.

Debe contener una cantidad de finos que garanticen su trabajabilidad y den estabilidad a

la superficie antes de colocar el riego de imprimación o la capa de rodamiento.

Para Bases el material retenido en el Tamiz ITINTEC 4,75 mm (N° 4), tendrá como mínimo

50% de material con una cara de fractura ó ser de forma angulosa.

Requisitos de granulometría para el material granular seleccionado para bases y sub

bases:

TAMIZ ITINTEC (abertura cuadrada)

AASHTO T-11 y T-27

Porcentaje en peso que pasa

A (1) Graduación

B Graduación

C Graduación

D Graduación

50 mm (2”) 100 100 -- --

25 mm (1”) -- 75 - 95 100 100

9,5 mm (3/8”) 30 - 65 40 - 75 50 - 85 60 -100

4,75 mm (N° 4) 25 - 55 30 - 60 35 - 65 50 - 85

2,00 mm (N° 10) 15 - 40 20 - 45 25 - 50 40 - 70

425 mm (N° 40) 8 - 20 15 - 30 15 - 30 25 - 45

750 mm (N° 200) 2 - 8 5 - 15 5 - 15 8 - 15

Fuente ITINTEC 339.116 (equivalente a ASTM D 1241)

En caso que se mezcle dos o más materiales para lograr la Granulometría requerida, los

porcentajes serán referidos en volumen.



Cuál es el valor máximo del índice de la plasticidad en carreteras secundarias

El índice de plasticidad en carreteras secundarias es de 6% en la sub base y 4%

en la base cuando se encuentra a menor de 3000 metros sobre el nivel del mar.

El índice de plasticidad en carreteras secundarias es de 4% en la sub base y 2%

en la base cuando se encuentra a mayor de 3000 metros sobre el nivel del mar.



VIII. ANEXOS

Imag. Nº 05. ZARANDA – CANTERA REJOPAMPA

Imag. Nº 06. CANTERA REJOPAMPA



Imag. Nº 07. Recorrido pista chota Cajamarca

Imag. Nº 08. Recorrido pista chota Cajamarca



Imag. Nº 09. Cantera la Cangana

Imag. Nº 10. Deslizamiento de la Cantera la Cangana

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