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PRESAS Y OBRAS DE EMBALSE E.A.P. CIVIL
ESTUDIOS GEOLOGICOS Y GEOTECNICOS EN PRESAS 1
INTRODUCCION
El presente trabajo trata sobre el estudio de presas del mismo que tiene su origen en la
necesidad de aportar, fundamentalmente en etapas tempranas de un Proyecto
Hidroeléctrico, de datos geológicos y geotécnicos de entrada, que contemplando la
variabilidad geológica de nuestro territorio sean suficientemente precisos para poder
costear ítems que dependen de este contexto: excavaciones superficiales y
subterráneas como así también a los tratamientos en sentido amplio de fundaciones,
taludes, etc.
El proyecto, la construcción y sus costos asociados de estas importantes obras, son
muy distintos para diferentes ambientes geológicos ya que el tipo de materiales
(macizos rocosos – suelos aluvionales, etc.), inciden muy fuertemente en el planteo de
las superestructuras, volúmenes de excavación y tratamientos de las fundaciones
entre otros ítem.
En el trabajo incluiremos como un ejemplo sobre los estudios geologíco y
geotécnico para unas posibles presas en Argentina donde entre Marzo del año 2006 y
enero del 2007, la UTE ESIN S.A.- IATASA realizó la Inspección del desarrollo de un
plan de investigaciones geológico-geotécnicas en los sitios de emplazamiento de los
Aprovechamientos Hidroeléctricos Cóndor Cliff 250 y La Barrancosa Km 185, en el río
Santa Cruz. Estos estudios tuvieron por finalidad efectuar una actualización y
ampliación del conocimiento geológico y geotécnico que resultara suficiente para
permitir la ejecución del proyecto de licitación de las presas y obras complementaria
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ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTECNICOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE PRESAS
ESTUDIOS GEOLÓGICOS:
La construcción de una presa precisa, indispensablemente, un estudio geológico
detallado que abarque tres aspectos fundamentales: geología del cierre de la presa; la
permeabilidad del vaso o embalse propiamente dicho y geología del área madre o cuenca
hidrográfica que vierte sus aguas a este embalse.
El conocimiento del cierre es imprescindible, ya que la presa se asienta sobre rocas con
distintas características de resistencia que han de formar cuerpo con la pared de la
presa y soportar el empuje y peso de toda el agua embalsamada. Es fundamental pues, el
conocer sus propiedades elásticas, su posible facturación (puede presentar diaclasados
imperceptibles a simple vista) que provocaría el desmoronamiento de la presa, etc.
El estudio hidrogeológico del vaso del embalse es necesario de cara a evitar la
inundación de zonas que favorezcan la filtración y circulación del agua embalsada por
debajo del cierre, esto pondría en peligro la propia estabilidad de la presa al debilitarse
el terreno por debajo de ella así como su eficacia.
Sin embargo, una presa tiene una vida limitada si los afluentes que concurren a ella
traen tal cantidad de aportes detríticos que se produce su colmatación u obliga a su
limpieza periódica. Para impedir este problema, se hace necesario reducir el grado de
erosión en las zonas más favorables a tal efecto, localizándose éstas por la composición
de los materiales transportados por los afluentes y la geología del área madre. La
repoblación forestal ofrece para este caso una solución técnica bastante ventajosa.
ESTUDIO GEOTECNICO
Objetivos:
Establecer las características geotécnicas, es decir la estratigrafía la identificación de las
propiedades físicas mecánicas de los suelos para el diseño de las cimentaciones estables.
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ESTUDIOS GEOLOGICOS Y GEOTECNICOS EN PRESAS 3
Nos ayuda a determinar el tipo de la presa a diseñar y establecerla, tomando en cuenta
los siguientes parámetros: factores:
Topografía
Condiciones geológicas y geotécnicas
Disponibilidad de materiales de construcción
Sismicidad de la zona
ESTUDIO GEOTECNICO DE LA PRESA
INTRODUCCIÓN
Luego de haber definido la ubicación del sitio de la presa y seleccionado el tipo de
presa, se procede al diseño de la estructura. El diseño se iniciará con la selección de
materiales y su distribución o zonificación dentro de la sección de la presa, así como el
análisis de las condiciones de inicio, que pueden afectar el comportamiento de la
estructura.
El proyecto de una presa considera los siguientes Análisis:
• Estabilidad contra el desbordamiento.
• Estabilidad contra el flujo incontrolado
• Estabilidad contra la erosion interna.
• Estabilidad contra la licuefacción.
1.0 ANÁLISIS CONTRA DESBORDAMIENTO.
El deficiente control del flujo de agua superficial puede originar el desbordamiento
de la corona y consecuentemente el colapso de la presa de relaves. La altura de la presa
debe considerar un borde libre mínimo paracontener la descarga del flujo de relaves, así
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como el agua de precipitación pluvial que cae en el depósito y el agua de escorrentía que
ingresa al depósito de la cuenca de drenaje tributaría.
De otro lado, en el caso que el proyecto considere el ingreso al depósito del caudal de la
avenida extraordinaria de 500 años, se deberá diseñar la estructura hidráulica para
evacuar el caudal, que generalmente es un vertedero, y dimensionar el borde libre que
tendría la presa, para contener el efecto de laminación del caudal de agua que ingresará
al depósito
2.0 ANÁLISIS CONTRA FLUJO INCONTROLADO
a) Fenómenos que originan el flujo incontrolado
El flujo no controlado del agua subterránea puede causar tres problemas básicos:
- Inestabilidad del talud aguas abajo
- Erosión interna o turificación
- Grandes pérdidas de flujo
b) Control de la Estabilidad del talud aguas abajo.
Control del nivel freático en el depósito de relaves.
Influencia del Nivel Freático en la estabilidad del depósito de relaves.
Teniendo en cuenta que el nivel freático afecta en gran magnitud la estabilidad total de
la presa, bajo condiciones de carga estática y sísmica, es de gran importancia mantener
el nivel freático tan bajo como sea posible en las cercanias de la cara de la presa.
La regla principal que guía el diseño de presas relacionado con el control del nivel
freático, es que la disposición de los materiales en la sección de la presa, debe permitir
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el incremento de la permeabilidad en la dirección del flujo, de manera que el nivel
freático mantenga una posición gradualmente más baja.
EFECTOS DE LA ZONIFICACIÓN INTERNA EN LA POSICIÓN DEL NIVEL
FREÁTICO.
c) Control de la erosión interna o tubificación.
Requerimientos de Filtros.
La disposición y los tipos de materiales dentro de la presa son gobernados no
solamente por el control del nivel freático, sino también por los requerimientos de
filtro para prevenir la migración de suelos o relaves hacia los rellenos de
materiales más gruesos.
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Cedergren (1967) estableció requerimientos de filtro para prevenir la erosión
interna.
Asimismo Sherard, 1984 consideró un criterio de filtro para el mismo propósito.
Con frecuencia se muestran problemas relacionados con erosión interna y zona de
filtro incorrectas en presa de relaves, cuando se emplean desmonte de minas como
material de construcción, directamente en contacto con los relaves.
Por otra parte, el empleo de filtros sintéticos (geotextiles) para reemplazar los filtros
convencionales de arena, es particularmente atractivo, en sitios donde los materiales
naturales son escasos o de extracción costosa. Se puede añadir que la longevidad de los
filtros sintéticos se considera adecuada, para la relativamente corta vida activa de
muchas presas de relaves.
3.0 ANÁLISIS CONTRA DESLIZAMIENTOS.
Se considera que para presas de relaves, el deslizamiento inicial de tipoirotacional, es el
mecanismo que origina la falla de la mayor parte de los taludes (con excepción de
aquellos inducidos por licuación); desarrollándose después como deslizamientos de flujo.
Los análisis de estabilidad serán efectuados para las siguientes condiciones:
• Al final de la construcción
• Construcción por etapas
• A largo plazo
• Análisis de estabilidad sísmica
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Análisis de estabilidad sísmica.
Las investigaciones de Mittal y Morgenstern (1977) han demostrado que la
compactación de arenas de relaves a densidades relativas mayores de 50 - 60%
es suficiente para evitar la licuación con aceleraciones menores de 0.1 g., y que
compactaciones con densidades relativas mayores de 75%, evitan la licuación
bajo aceleraciones más altas.
La mínima densidad relativa requerida para prevenir la licuación depende
de:
• Características de los relaves.
• Altura de la presa
• Nivel de saturación
• Características del sismo, incluyendo aceleración y duración
4.0 ANALlSIS DE LA SUSCEPTIBILIDAD DE LlCUEFACCION
La licuefacción es un fenómeno que se origina por la generación de altas presiones
de poro bajo condiciones de carga no drenada, durante la ocurrencia de un sismo.
Los esfuerzos cíclicos hacen disminuir la resistencia del suelo, hasta el punto de
producir una falla de flujo.
Existen algunas reglas para definir preliminarmente si un suelo tiene posibilidad
de licuefactar.mm.) y limos no plásticos son potencialmente licuefactables.
Seed e Idriss (1982), indican que las arcillas generalmente no tienen problemas, a
menos que el contenido de agua natural sea mayor que 0.9 veces el límite líquido; y
que el límite líquido sea menor de 35%.
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Sin embargo, aun cuando un suelo reúna todos los criterios precedentes, puede o
no ser susceptible a la licuefacción.
La susceptibilidad de un suelo depende fuertemente de la densidad y de las
condiciones de esfuerzos iniciales en suelos saturados; cuando el nivel del agua
subterránea está a pocos metros de la superficie.
La evaluación de la resistencia del suelo mediante correlaciones empíricas
obtenidas con los ensayos SPT y CPT, permite definir un método confiable para
determinar la susceptibilidad"' de licuefacción de un suelo.
5.0 CLASIFICACIÓN DE SUELOS.
Los ensayos de laboratorio efectuados a las muestras de los estratos
encontrados en las excavaciones, considerados como representativos del área del
depositó de la relavera, han determinado la clasificación de suelos según SUCS
permitiendo elaborar la sección de los suelos encontrados en el terreno. En
general los materiales encontrados en el suelo de cimentación y el cuerpo que
constituyen la relavera, de acuerdo a la clasificación SUCS, están descritos a
continuación:
• MH = Limo de alta plasticidad
• ML = Limo de baja plasticidad
• CL = Arcilla de media plasticidad
• SM = Arena limosa
• GM = Grava limosa
• GC = Grava arcillosa
• GP-GM = Grava mal graduada limosa
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PRESAS DE RELAVES CON MUROS RESISTENTES DE ARENA EXPERIENCIAS DE
APLICACIÓN Y POSIBILIDADES DE USO EN PAÍSES ANDINOS
ESTADÍSTICAS DE COLAPSO DE PRESAS DE TIERRA
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DEPÓSITOS DE RELAVES FALLADOS EN EL PERÚ
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Fig. 1: Ubicación del río Santa Cruz con los
cierres.
ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS EN CÓNDOR CLIFF Y LA
BARRANCOSA Y ALTERNATIVAS DE PRESAS
UBICACIÓN
El río Santa Cruz se localiza en la parte centro sur de la provincia
homónima. Tiene su naciente en el extremo oriental del lago Argentino y desemboca,
poco antes de alcanzar el océano Atlántico, en el río Chico (ría Puerto San Martín)
luego de un recorrido meandriforme y dirección general hacia el este, de 245 km en
línea recta.
El cierre Cóndor Cliff se ubica en la transición entre el valle superior y medio,
en el km 250 del río. El cierre La Barrancosa se localiza en la porción del valle medio,
en el km 185.
Ambos sitios fueron seleccionados por constituir estrechamientos naturales
destacados del valle del río Santa Cruz, que ofrecen la posibilidad de construir presas
para lograr su aprovechamiento sustentable en el tramo considerado.
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ALTERNATIVAS DE PRESAS
Dado que la prefactibilidad existente adoptaba presas de materiales sueltos con
núcleo impermeable en ambos sitios, del tipo que se muestra en la figura 2 , se
planificó y ejecutó un programa de investigación geológica-geofísica-geotécnica que
permitiera, además, considerar la alternativa de proyectar las presas del tipo CFRD
(concrete face rockfill dam), ver esquema en la figura 3 . los antecedentes directos a
esta etapa de estudios corresponden a las investigaciones llevadas a cabo por el
consorcio IECI entre los años 1976 y 1980, con los que se alcanzó un nivel de
prefactibilidad para ambos sitios de presa. El proyecto de presas tipo CFRD o
CFGD (Concrete Face Gravelfill Dam que se está utilizando extensamente en la
actualidad gracias al avance tecnológico y a la evolución producida en su diseño, tiene
como ejemplos en la Argentina a Potrerillos en la Provincia de Mendoza (recientemente
terminada) y a Los Caracoles en la Provincia de San Juan (en construcción próxima a su
finalización). Con anterioridad se construyó Pichi Picún Leufú en el Limay Medio y, en
1980, se proyectó Cuesta Blanca en la Provincia de Córdoba (no construida). Todos
estos proyectos y obras son posteriores a la construcción de las presas de Foz do
Areia (Brasil) y de Cethana (Australia). Actualmente son de este tipo de presa los
anteproyectos de los llamados a licitación de la presas de Cóndor Cliff y La
Barrancosa, y los anteproyectos de Portezuelo del Viento en Mendoza, Chihuido 1 en
la Provincia del Neuquén, Los Blancos y Los Tordillos en la Provincia de Mendoza Los
Monos en Chubut y la Presa de Punta Negra en San Juan. Recientemente, se han
terminado y están en operación las presas de gran altura de Barra Grande y
Campos Novos, entre otras, en Brasil. Han tenido también un gran desarrollo en China,
Méjico y otros países.
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Fig. 2: Presa de materiales sueltos con núcleo impermeable
Este tipo de diseño, puede resultar en una obra mas económica por varias razones entre
ellas:
- Menor volumen de materiales sueltos, derivados ataludes mas empinados
debido a la utilización de materiales friccionados ya que no incluyen nucleo de
suelos arcillosos o limos arcillosos.
- Puede reducirse aún más el volumen si se construye el coronamiento
incluyendo un muro de contención del lado del talud de aguas arriba, que constituya
también el parapeto..
- La presa es menos heterogénea, y su construcción es más simple y rápida. No
necesita la preparación, el ajuste de la humedad, la compactación (en capas de menor
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espesor) que requieren los materiales finos de núcleo.
- La construcción es menos afectada por razones climáticas, permite disminuir
los tiempos de obra.
- Tienen buen comportamiento frente a las solicitaciones sísmicas.
- Ya los antecedentes citados, incluyen soluciones para las juntas entre losas
de la pantalla impermeable, entre la pantalla y el plinto y, en algunos casos, entre el
plinto y el muro colado que se dispone a través de materiales permeables de la
fundación.
De todas maneras, si bien debe tenerse en cuenta la tendencia actual en la
elección del tipo de presa, siempre deben analizarse en cada caso que se estudie las
características y condiciones geológicas y geotécnicas del sitio de emplazamiento, los
materiales disponibles, el clima, la altura máxima de la presa y su variación a lo largo
de su perfil longitudinal, entre otras variables, para la adopción del diseño final.
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Fig. 3: Presa del tipo CFRD (concrete face rockfill dam
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INVESTIGACIONES REALIZADAS
Los antecedentes directos a esta etapa de estudios corresponden a las
investigaciones llevadas a cabo por el Consorcio IECI entre los años 1976 y 1980, con
los que se alcanzó un nivel de prefactibilidad para ambos sitios de presa, aunque
quedaron planteadas, algunas indefiniciones sobre niveles del techo de roca en la
margen derecha de Cóndor Cliff y sobre la eventual existencia de un paleocauce en la
margen derecha de La Barrancosa. El plan de investigación geológica- geofísica-
geotécnica desarrollado puso énfasis en estos aspectos no suficientemente
definidos y, dado que la prefactibilidad existente adoptaba presas de materiales
sueltos con núcleo impermeable en ambos sitios, se tuvo en cuenta procurar
información que permitiera, además, considerar la alternativa de proyectar las presas
del tipo CFRD (Concrete Face Rockfill Dam). Con este objeto se incluyó investigación a
lo largo de la traza aproximada de ubicación del plinto y del muro colado de hormigón.
También, se prestó especial atención a las áreas correspondientes a las fundaciones de
las obras de hormigón.
TOPOGRAFÍA:
La primer tarea de campo encarada por la UTE ESIN S.A. – IATASA entre el 31 de
enero y el 07 de febrero de 2006, fue realizar la vinculación al sistema POSGAR y
a la red general de vinculación IGM, de la cartografía base elaborada por el Consorcio
IECI para los sitios La Barrancosa y Cóndor Cliff.
Sobre la base de esta actualización cartográfica se ubicaron luego todas las
investigaciones de campo en cada uno de los cierres estudiados, perforaciones,
geofísica, calicatas y trincheras, las cuales pueden verse en las Figuras 4 y 5 , en las que
también se incluye la ubicación en el terreno de las perforaciones ejecutadas por el
Consorcio IECI.
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GEOLOGÍA Y GEOTECNIA:
LA BARRANCOSA
Las obras del anteproyecto del aprovechamiento hidroeléctrico en La Barrancosa
contaban con investigaciones geotécnicas de las fundaciones consistentes en 8
perforaciones, ubicadas en las terrazas inferiores aledañas al cauce actual del río y en
los sectores de estribos en ambas márgenes. Adicionalmente se había realizado una
prospección geoeléctrica consistente en perfiles de sondeos eléctricos verticales
(SEV), desde el estribo de margen derecha hacia el sur, sobre la terraza
superior del valle.
Los estudios realizados durante el año 2006, consistieron en la ejecución de
perforaciones geotécnicas en cubierta sedimentaria y roca, ensayos “in situ”,
investigaciones geofísicas, ensayos de laboratorio sobre muestras de suelo y roca y
excavación de calicatas y trinchera para estudios de fundaciones, según sigue:
Perforaciones en suelo y roca
La distribución final de las perforaciones ha sido indicada, junto con las
otras investigaciones efectuadas en el campo en la Figura 4 :
Se perforaron en total 2220 m, de los cuales se ejecutaron 676 m en suelo y 1544 m en
roca
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Estudios Geofísicos
La prospección geofísica se ha vinculado estrechamente al plan de
perforaciones desarrollado para obtener resultados más útiles y ajustados, sobre la
constitución de los materiales de fundación en el sitio.
Sobre la terraza superior de margen derecha se dispuso un total de 62 SEV
(Sondeo Eléctrico Vertical), los cuales se ubicaron, hacia el sur de la barda de cota
superior 140 m, sobre 2 líneas de aproximadamente 3000 m de longitud, una de ellas
en coincidencia con la continuación del eje de presa y otra línea paralela a la anterior,
desplazada 100 m hacia el oeste. Otros 17 SEV fueron ejecutados en la terraza
inferior de la margen derecha a lo largo del eje de la futura presa, en coincidencia con
las perforaciones ejecutadas, lo cual se completó con 3 SEV ubicados en la
margen izquierda, también a lo largo del eje de presa anteproyectada. En total se
realizaron 82 SEV.
Se realizaron también ensayos Cross Hole, 2 en la margen derecha, 1 en la
margen izquierda y 1 en terraplén de avance sobre el cauce desde la margen izquierda.
La prospección geosísmica se materializó en la terraza inferior de la margen derecha, a
lo largo del eje de anteproyecto de presa y en la terraza superior de la misma margen.
La distribución final de los estudios, ha sido indicada junto con las otras
investigaciones efectuadas en el terreno en la Figura 4.
Ensayos de laboratorio
Se han realizado ensayos de laboratorio de los suelos que constituyen la
cubierta sedimentaria en el sector de cierre y de las rocas subyacentes que podrán
ser interesadas por las fundaciones de la presa y obras de hormigón asociadas. En
términos generales estos ensayos corresponden a clasificación e identificación de
suelos y rocas junto a determinaciones y análisis específicos de aspectos geotécnicos y
geoquímicos característicos que deben conocerse para la implantación de una presa.
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T
CONDOR CLIFF
Las obras del anteproyecto del aprovechamiento hidroeléctrico en Cóndor
Cliff contaban con investigaciones geológico – geotécnicas de las
fundaciones, consistentes en estudios geosísmicos ejecutados en líneas
transversales al cauce del río Santa Cruz en el sector de cierre, en
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corre
spond
encia
con
los
estri
bos
en ambas márgenes y las terrazas yuxtapuestas al cauce actual
También se ejecutaron 12 perforaciones geotécnicas, 7 en la margen
izquierda y 5 en la margen derecha. Los estudios realizados en el campo y en
laboratorios en el año 2006 consistieron en la ejecución de perforaciones
geotécnicas en cubierta sedimentaria y roca, ensayos “in situ”, investigaciones
geofísicas y tomas de muestras y ensayos de laboratorio sobre especímenes de
suelo y roca, según sigue:
Estudios Geofísicos
La prospección sísmica desarrollada se ha vinculado con las nuevas perforaciones
ejecutadas en esta campaña y con la investigación IECI, con la finalidad de obtener un
mejor conocimiento de la constitución de los materiales en el sitio.
En este caso se han aplicado estudios de geosísmica en líneas ubicadas en
coincidencia con las obras principales. La distribución de estas investigaciones ha
sido de 3 dispositivos sobre la margen derecha 1 de ellos según el eje de
anteproyecto de la presa. En disposición paralela se colocó otra línea geosísmica, 150
m aguas arriba y otra también paralela 200 m aguas abajo, con 3 dispositivos de 230
m cada uno.
En la margen izquierda se ejecutaron 2 perfiles geosísmicos, de 6 dispositivos
cada uno, en coincidencia con el eje de anteproyecto de presa y 150 m aguas arriba en
una posición cercana a la traza del pie del talud de aguas arriba de la presa
anteproyectada.
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Otras 2 líneas sísmicas, de 3 dispositivos cada una, se ubican unos 200 m aguas
abajo del eje y unos 300 m aguas abajo de la anterior, sobre el talud de la margen
izquierda.
También se realizaron ensayos Cross Hole que se ubicaron en la margen
derecha, sobre el talud entre la terraza inferior y la terraza superior, en el cauce del
río desde pontón, desde terraplén de avance y en la terraza inferior de la margen
izquierda.
La distribución final de los estudios, ha sido indicada junto con las otras
investigaciones efectuadas en el terreno en la Figura 5.
Ensayos de Laboratorio
Se han realizado ensayos de laboratorio de los suelos que constituyen
la cubierta sedimentaria en el sector de cierre y de las rocas subyacentes que
podrán ser interesadas por las fundaciones de una presa y obras de hormigón
asociadas.
En términos generales, estos ensayos corresponden a clasificación e identificación de
suelos y rocas junto a determinaciones y análisis específicos de aspectos geotécnicos
y geoquímicos característicos que deben conocerse para la implantación de una presa.
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Fig. 5: Cóndor Cliff – Ubicación de Investigaciones Geotécnicas en el terreno
RESUMEN DE LA INFORMACIÓN GEOLÓGICA-GEOTÉCNICA
CÓNDOR CLIFF
Las rocas que constituyen el sustrato de las fundaciones para una futura
presa en Cóndor Cliff, son tobas, pelitas tobáceas y bancos de arenisca que se
intercalan regularmente en el perfil. Sus contactos son predominantemente
transicionales
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La profundidad del techo de roca a lo largo del perfil longitudinal de la presa en el km
250, considerando la presa anteproyectada con coronamiento en cota 187,40 m, puede
verse en la Figura 6
La roca demuestra tener en general una calidad geotécnica buena a muy buena, en
términos de las recuperaciones que varían entre 80% y 100% y los valores de RQD que
también se ubican en valores de 80% a mayores. Las disminuciones de estos valores
coinciden con sectores fracturados aislados y la presencia de areniscas friables;
ambas características son más frecuentes en sectores de la margen izquierda.
La alteración de la roca es baja o nula, con los sectores más alterados ubicados en los
metros superiores (1 a 2 m) que se profundizan, en espesor vertical, hasta varios
metros en perforaciones ubicadas sobre el sector de estribo de la margen izquierda.
Con relación a los ensayos Lugeon, que miden valores de permeabilidad secundaria,
las absorciones son muy bajas o nulas y consecuentemente las permeabilidades, con
excepción de sectores fracturados locales, algunos bancos de areniscas y
porciones superiores de las perforaciones en taludes descomprimidos de la margen
izquierda.
Las discontinuidades corresponden a laminación, diaclasas y fallas menores. Los planos
de falla menores son en general aislados, cerrados y sin alteración. Hay, sin embargo,
algunas zonas de falla menores de algunos decímetros de espesor que no muestran
continuidad lateral importante.
Con referencia al fallamiento en este sector de cierre, sólo se ha identificado una
zona de falla de varios metros de espesor en la porción superior, cota 180 m – 170
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m que interesa a la Formación Monte León (Fig. 6, (1)), con desarrollo de brechas de
falla y fallas menores con superficies estriadas y de labios cerrados. Esta falla tiene
una disposición general de rumbo NO e inclinación hacia el NE, e interesa sólo
localmente un sector limitado cercano a las fundaciones en el estribo de margen
izquierda.
Con relación a la resistencia de las rocas según ensayos de compresión simple, las
distintas litologías arrojan valores entre 50 kg/cm2 y 100 kg/cm2, lo cual
corresponde a resistencia de roca intacta no saturada baja para la mecánica de rocas.
Las gravas limpias, (Fig. 6, (3)) en el sector de fundaciones de la presa anteproyectada,
tiene valores de permeabilidad K de 10-1 cm/s, y aún mayores. Cuando participan arenas
y gravas limosas
alcanza valores de K ≅ 10-3 cm/s.
Los depósitos de till, (Fig. 6, (2)), que predominan en la margen derecha en el sector
de estribo y están también presentes en la parte superior del estribo de margen
izquierda, presentan permeabilidades más variables, pero con valores de K elevados,
del orden de 10-1 – 10-2 cm/s en coincidencia con las intercalaciones de gravas
limpias.
En Cóndor Cliff, los ensayos Cross Hole proporcionaron valores de la velocidad de onda
de corte inferior a 200 m/s hasta los 2 m en el talud de la barda de cota 240 m de
la margen derecha, que luego aumentan a 200 m/s hasta los 15 m de profundidad para
ubicarse entre valores de 250 m/s y 300 m/s hasta el techo de roca.
Para los depósitos aluvionales, en la parte central del sector de cierre, las
velocidades de onda de corte Vs varían en torno a los 200 m/s hasta los 10 m de
profundidad, luego, hasta los 17 m de profundidad, las velocidades bajan a valores
cercanos a los 150 m/s en coincidencia con un estrato arcilloso y más abajo hasta el
techo de roca varía entre 200 m/s y 250 m/s
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Fig. 6: Perfil geológico simplificado en coincidencia con el cierre Cóndor Cliff.
En términos de la estabilidad natural de los taludes en el sector de cierre, en el estado
actual, puede afirmarse que son estables. En la margen izquierda se han identificado
depósitos de remoción en masa, de poco espesor, asociados al deslizamiento de un
sector limitado del talud, hoy totalmente estabilizados (Fig. 6, (4)). En el mismo talud,
bien por encima de la cota de coronamiento de 187,40 m, se ha materializado otro
proceso de remoción en masa antiguo, hoy inactivo, que corresponde a asentamientos de
la barda basáltica superior de losas apoyadas sobre el terciario y la caída directa de
bloques basálticos, desde el frente escarpado de las coladas intensamente fracturadas.
.
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LA BARRANCOSA
Las rocas que constituyen el sustrato de las fundaciones para una futura presa y
obras asociadas en La Barrancosa, son pelitas tobáceas, tobas y areniscas
estratificadas. Esta unidad tiene su techo, en el sitio, a una profundidad que varía
entre los 3,60 m y 17,50 como valores extremos con respecto al terreno natural (Fig.
7).
La calidad geotécnica es buena o muy buena ya que se han obtenido en forma
sistemática recuperaciones totales de testigos entre 90% y el 100%, en tanto que la
recuperación modificada RQD es también buena a muy buena ya que supera el 75% y
llega hasta el 100%.Con relación a los ensayos Lugeon, que miden valores de
permeabilidad secundaria, las absorciones son en general muy bajas y nulas lo cual
implica permeabilidades bajas. Con algunos sectores que muestran mayores admisiones
debido a discontinuidades localizadas y en los tramos superiores descomprimidos del
macizo rocoso subyacente.
Sólo la porción superior de la roca, en un espesor aproximado de 1 m, se presenta
alterada. Las discontinuidades en general son escasas y corresponden a laminaciones,
de disposición subhorizontal y cerradas, contactos litológicos transicionales, escasas
diaclasas subverticales, planas y sin alteración en sus contactos.
Los ensayos de compresión simple sobre testigos de las distintas litologías de la
Formación Monte León (Fig. 7, (1)) proporcionan valores que varían entre 50 kg/cm2 y
100 kg/cm2, los que corresponden a valores de resistencia de roca intacta no saturada
baja para la mecánica de rocas.
La cubierta sedimentaria ha sido muestreada por medio de la ejecución de
perforaciones y de calicatas. Corresponde a materiales aluvionales que se presentan
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como estratos en parte lenticulares de gravas, gravillas y arenas, con escaso contenido
de arcilla. La permeabilidad de estos materiales es elevada, la cual ha sido verificada
por la realización sistemática de los ensayos Lefranc que proporcionan valores de K
entre 10-1 y 10-3 cm/seg.
En La Barrancosa, los ensayos Cross Hole realizados en coincidencia con los
depósitos (Fig. 7, (3)) que se disponen en la porción superior de la barda de cota 140 m
de la margen derecha, dan valores de velocidad de la onda de corte Vs entre 200 m/s y
250 m/s aproximadamente hasta los
10 m de profundidad. Luego, hasta los 16 m, en correspondencia con la parte basal de
los depósitos aluvionales en el sector de estribo derecho, se ubican entre 250 m/s y
300 m/s con algunos valores puntuales entorno a los 200 m/s.
Los ensayos Cross Hole realizados en los depósitos aluvionales ubicados en la parte
central del cierre (Fig. 7, (4)) donde se localiza el cauce actual del río Santa Cruz,
muestran velocidades de la onda de corte por encima de 250 m/s, en el sector del
cauce sobre su margen izquierda en los primeros 2 m de profundidad, que luego pasan a
300 m/s y algo más de 400 m/s en el aluvión hasta alcanzar el techo de roca. En los
depósitos de la margen izquierda, en posiciones alejadas del río, las velocidades Vs son
de 200 m/s a 250 m/s aproximadamente, hasta los 2 m de profundidad, para luego
aumentar a valores entre 250 m/s y 300 m/s aproximadamente, hasta el techo de roca.
En la misma unidad de depósitos aluvionales, pero en la margen derecha, los ensayos
Cross Hole han proporcionado valores de las ondas de corte Vs de 200 m/s o
inferiores hasta los 2 m de profundidad, las cuales aumentan a 200 – 250 m/s hasta los
11 m de profundidad y alcanzan valores entre 250 m/s y 300 m/s en los metros basales
del depósito aluvional.
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Los sectores de estribos, para una futura presa en La Barrancosa, coinciden con los
taludes que se desarrollan en la margen izquierda y en la margen derecha sobre las
bardas que culminan en la cota 140 m. Ambos taludes se han desarrollado por erosión
sobre la Formación Monte León que, por debajo de una cubierta de regolito y suelo,
cuyos espesores varían entre 1 y 3 m aproximadamente, demuestran tener continuidad
y carecer de sectores potencialmente inestables debidos a asentamientos o
deslizamientos naturales, de volúmenes importantes de las sedimentitas terciarias.
Fig. 7: Perfil geológico simplificado en coincidencia con el cierre La Barrancosa.
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PARÁMETROS GEOTÉCNICOS RECOMENDADOS
Para alcanzar los valores que se consideran representativos de los parámetros
geotécnicos para la cubierta sedimentaria y macizo rocoso, se ha adoptado un criterio
que vincula la discriminación de los principales materiales, en vinculación de su
pertenencia a las unidades geológicas que se han identificado en cada uno de los
cierres, Cóndor Cliff y La Barrancosa.
Este criterio lleva a individualizar agrupaciones de parámetros que son
característicos para cada una de las unidades geológicas, que pueden contener a su vez
variaciones parciales en función de los materiales constituyentes.
Se verifica que, las distintas unidades de depósitos sedimentarios tienen una
composición característica que en general es congruente con sus parámetros
geotécnicos de ensayos in situ, clasificaciones y determinaciones en laboratorio.
Para la roca se ha reconocido que en los dos lugares estudiados el sustrato
rocoso corresponde a una misma formación geológica, Formación Monte León, en la
cual predominan sedimentitas y piroclastitas finas con participación más restringida
de areniscas, en general de poco espesor comparativo. Su predominio relativo en un
sector del cierre influye en la caracterización geotécnica del macizo rocoso
correspondiente. Se ha realizado la clasificación del macizo en base al Sistema CSIR,
con la adopción de los parámetros correspondientes de cohesión y ángulo de fricción
que se recomienda adoptar para el proyecto de licitación de las presas en Cóndor Cliff
km 250 y La Barrancosa km. 185.
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CONCLUSIONES
Dependiendo de las características geológicas del suelo varían los
costos diseño de las obras hidráulicas en este caso el de una presa y si
se tiene una clara idea de estos datos se obtendrá un mejor y más
económico diseño de cimentaciones y excavaciones de la obras.
El análisis de los resultados obtenidos, permite expresar que el sitio
estudiado para el cierre en Cóndor Cliff posee condiciones naturales
aptas para la construcción de una presa del tipo de materiales sueltos
con núcleo impermeable o bien con pantalla de hormigón sobre el talud
de aguas arriba (tipo CFRD o CFGD) y las obras complementarias, cuyos
diseños podrán definirse, a nivel de proyecto de licitación, sobre la base
del conocimiento geológico y geotécnico alcanzado
Se recomiendan parámetros geotécnicos para los materiales que se
presentan en los distintos sectores de la fundación de las obras, los que
podrán ser utilizados en la elaboración del proyecto ejecutivo de
licitación de las presas y sus obras complementarias.
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BIBLIOGRAFIA
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