DISEÑO DE OBRAS DE INGENIERÍABÁSICAPARA EL CONTROL DE EROSIÓN EN LA VÍASECTOR ESTACIÓN LAS MARGARITAS - ESCUELA LAS MARGARITAS, MUNICIPIO DE SAN VICENTE DE CHUCURÍ ALEXANDER MANUEL QUIROZ TORRES UNIVERSIDAD DE SANTANDER ESCUELA INTERNACIONAL DE POSGRADOS ESPECIALISTA EN GEOTECNIA AMBIENTAL BUCARAMANGA 2015
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DISEÑO DE OBRAS DE INGENIERÍABÁSICAPARA EL CONTROL DE
EROSIÓN EN LA VÍASECTOR ESTACIÓN LAS MARGARITAS - ESCUELA LAS
MARGARITAS, MUNICIPIO DE SAN VICENTE DE CHUCURÍ
ALEXANDER MANUEL QUIROZ TORRES
UNIVERSIDAD DE SANTANDER
ESCUELA INTERNACIONAL DE POSGRADOS
ESPECIALISTA EN GEOTECNIA AMBIENTAL
BUCARAMANGA
2015
DISEÑO DE OBRAS DE INGENIERÍA BÁSICA PARA EL CONTROL DE
EROSIÓN EN LA VÍA SECTOR ESTACIÓN LAS MARGARITAS - ESCUELA
LAS MARGARITAS, MUNICIPIO DE SAN VICENTE DE CHUCURÍ
ALEXANDER MANUEL QUIROZ TORRES
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de
Especialista en Geotecnia Ambiental
Asesor
Dra. MARIA LUCIA SIERRA SIERRA
UNIVERSIDAD DE SANTANDER
ESCUELA INTERNACIONAL DE POSGRADOS
ESPECIALISTA EN GEOTECNIA AMBIENTAL
BUCARAMANGA
2015
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Nota de aceptación:
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________________________________
________________________________
________________________________
________________________________ Firma del jurado
________________________________ Firma del Jurado
________________________________ Firma del Jurado
Barrancabermeja, 7 de Abril de 2015.
4
Al gran arquitecto del universo, Dios Padre y Maestro, por llenarme de fe, amor y esperanza en cada instante de mi vida, y a quien todo le debo.
En memoria de mi querida Madre María del Carmen y la Nonita Magdalena, que Dios las tenga en su gloria.
A mi Padre José Manuel, por forjar en mi sanas costumbres y por sus sabios y oportunos consejos.
A mi esposa Mireya y mi querida hija María Alejandra, por su constante motivación, apoyo y fortaleza que me brindan en cada instante de mi vida; razón para continuar luchando.
A mis sobrinos María José y Juan Lucas, por enriquecer mi espíritu.
.
5
Expreso mis agradecimientos: A la Universidad de Santander UDES, por darme la oportunidad de superarme académicamente y obtener un título a nivel de posgrado. A los todos los docentes de la Especialización en Geotecnia Ambiental, quienes con sus conocimientos y orientaciones aportaron para el logro de esta meta. Al Dr. Omar Enrique Suancha Mendoza, Director de la Especialización por su valiosa
orientación.
A la Dra. María Lucia Sierra Sierra, Asesora del Trabajo de Grado.
Y a todas aquellas personas que de una u otra forma me brindaron su apoyo incondicional para la culminación de este trabajo de grado, muchas gracias a todos.
.
6
TABLA DE CONTENIDO
pág.
INTRODUCCIÓN 13 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
15
2. JUSTIFICACIÓN
17
3. OBJETIVOS
18
3.1 OBJETIVO GENERAL 18 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 18 4. MARCO REFERENCIAL
19
4.1 MARCO TEÓRICO 19 4.1.1 Erosión. 19 4.1.2 Mecanismos de erosión. 20 4.1.3 Erosionabilidad. 22 4.3.1 Factores que afectan la erosionabilidad. 22 4.3.2 Erosionabilidad en suelos no cohesivos. 23 4.3.3 Erosionabilidad en suelos cohesivos. 24 4.1.4 Tipos de erosión. 24 4.1.4.1 Erosión Laminar. 25 4.1.4.2 Erosión en surcos. 25 4.1.4.3 Erosión en Cárcavas. 25 4.1.4.4 Erosión interna (Piping). 26 4.1.4.5 Erosión por afloramiento de agua. 26 4.1.5 Control de la Erosión. 28 4.1.5.1 Control de la Erosión en Taludes de Carreteras. 28 4.1.5.2 Técnicas de Remediación. 29 4.1.5.3 Escogencia del Factor de Seguridad. 29 4.1.6 Geología regional y suelos. 30 4.1.7 Estratigrafía 31 4.1.7.1 Cretáceo. 32 4.1.7.2 Terciario. 32 4.1.7.3 Cuaternario. 34 4.1.8 Geología estructural. 34 4.1.8.1 Tectónica. 35 4.1.9 Geomorfología. 37 4.2 MARCO LEGAL 37 5. DISEÑO METODOLÓGICO
39
.
7
5.1 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
39
5.2 MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS 39 5.2.1 Materiales. 39 5.2.2 Equipos utilizados. 40 5.3 METODOLOGÍA 40 5.3.1 Realización del Levantamiento topográfico. 41 5.3.2 Realización de la toma de muestras y ensayos in situ y en laboratorio. 42 5.3.3 Realización de análisis geológico, geomorfológico y morfodinámico de los taludes considerados dentro de este estudio como críticos.
44
5.3.4 Análisis de la estabilidad de los taludes en los sitios críticos mediante el uso del Software Geo-Slope, versión académica.
45
5.3.5. Análisis e interpretación de la información recolectada y planteamiento de alternativas técnicas, económicas y ambientalmente viables para el control de la erosión.
45
6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
47
6.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL ÁREA DE ESTUDIO 47 6.1.1 Rasgos fisiográficos. 47 6.1.2 Clima. 47 6.1.3 Temperatura. 47 6.1.4 Hidrografía. 47 6.2 GEOLOGÍA LOCAL 47 6.2.1 Sitio 1: KO+684, Sección en corte Margen derecha, cerca al pozo Lisama 48 6.2.1.1 Caracterización de la cobertura vegetal: 50 6.2.2 Sitio 2: K1+783, sección en terraplén Margen Derecha, cerca de la Estación Satélite Las Margaritas.
51
6.2.2.1 Caracterización de la cobertura vegetal. 51 6.2.3 Drenaje e infiltración. 53 6.2.4 Condiciones especiales del subsuelo. 54 6.2.4.1 Geotecnia. 54 6.2.4.2 Amenaza sísmica según la norma NSR-10. 55 6.2.4.3 Movimiento sísmico de diseño. 55 6.2.4.4 Tipo de perfil del suelo 56 6.2.4.5 Espectro Elástico de Diseño. 56 6.3RESULTADOS DE LOS PARAMETROS GEOTÉCNICOS 57 6.3.1 Exploración de campo y ensayos de Laboratorio. 57 6.3.1.1 Pruebas de campo 57 6.4EVALUACIÓN DE LA AMENAZA POR FENOMENOS DE REMOCIÓN EN MASA
59
7. ALTERNATIVAS TÉCNICAS, ECONÓMICAS Y AMBIENTALES PARA EL CONTROL DE LA EROSION
65
7.1 MEDIDAS IMPLEMENTADAS POR ECOPETROL EN LA ACTUALIDAD 65 7.1.1 Gaviones. 65
.
8
7.1.2 Trinchos. 67 7.2 PROTECCIÓN DE TALUDES CON COBERTURA VEGETAL 67 7.2.1 Trabajos de mitigación en los sitios K0+684 Y K1+783. 68 7.2.2 Trabajos a realizar. 68 7.3BASES PARA ESTIMATIVOS DE COSTOS 70 8. CONCLUSIONES
72
9. RECOMENDACIONES
73
BIBLIOGRAFÍA
74
ANEXOS
76
.
9
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Proceso de erosión. 19 Figura 2. Desprendimiento y arrastre de partículas.
21
Figura 3. Esquema general de cárcava de erosión.
26
Figura 1.Erosión por golpeo de una gota de lluvia.
27
Figura 5.Anticlinal la Lisama, visto desde la estación Satélite las Margaritas, de
forma paralela se presenta la denominada Falla de la Salina.
36
Figura 6. Localización regional del proyecto, obtenido del mapa Hidrológico de la región.
39
Figura 7.Desarrollo del levantamiento fotográfico.
42
Figura 8. Localización del proyecto, de acuerdo a la geología regional del cuadrángulo H-11, Barrancabermeja.
48
Figura 9.Afloramiento de la formación geológica Grupo Real en el punto crítico de corte en la zona de estudio.
49
Figura 10. Perfil estratigráfico presente en el sitio 1, sección en corte. 49
49
Figura 11.Cobertura vegetal arbórea presente en la corona del talud de corte.
50
Figura 12. Parafinado y envoltura de la muestra del Sitio No. 1.
50
Figura 13. Afloramiento de la formación geológica Grupo Real en el punto crítico de terraplén en la zona de estudio.
51
Figura 14. Cobertura vegetal herbácea presente en zona aledaña al talud de terraplén.
52
Figura 15.Perfil estratigráfico presente en el Sitio 2, sección terraplen.
52
Figura 16.Envoltura y etiqueta muestra del Sitio 2.
53
.
10
Figura 17. Exuberante cobertura vegetal arbórea establecida en la parte media posterior del talud de corte.
54
Figura 18. Espectro elástico de diseño.
56
Figura 19. Presencia de dos tipos de materiales en el talud de corte.
57
Figura 20. Sitio K1+783, lugar donde se obtuvo muestra inalterada esculpida de forma cúbica.
58
Figura 21. Modelación del perfil topográfico Nº1 en condiciones extremas, parámetros de entrada.
60
Figura 22. Modelación del perfil topográfico Nº1 en condiciones extremas, F.S por el método de Morgesten y Price.
60
Figura 23. Modelación del perfil topográfico Nº2 en condiciones extremas, parámetros de entrada.
61
Figura 24. Modelación del perfil topográfico Nº2 en condiciones extremas, F.S por el método de Morgesten y Price.
61
Figura 25. Modelación del perfil topográfico Nº3 en condiciones extremas, parámetros de entrada
62
Figura 26. Modelación del perfil topográfico Nº3 en condiciones extremas, F.S por el método de Morgesten y Price.
62
Figura 27. Modelación del perfil topográfico Nº4 en condiciones extremas, parámetros de entrada.
63
Figura 28. Modelación del perfil topográfico Nº4 en condiciones extremas, F.S por el método de Morgesten y Price.
63
Figura 29. Área estudiada: Gavión afectado por erosión en la cimentación.
65
Figura 30. Gavión colmatado, aislado del muro por efectos del agua.
66
Figura 31. Panorámica general de gaviones colmatados y aislados del muro
66
Figura 32. Muestra de los trinchos horizontales construidos en la zona.
67
Figura 33.Plantación de Caucho, en los alrededores de la zona erosionada.
67
.
11
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Ensayos realizados. 55 Tabla 2. Resumen de los ensayos realizados en K0+684.
58
Tabla 3. Resumen de los ensayos realizados en Pr1+783
59
Tabla 4. Resumen del modelamiento.
64
Tabla 5. Estimativo de costos unitarios.
71
.
12
LISTA DE ANEXOS
pág.
Anexo A. Ensayos de laboratorio. 77
Anexo B. Modelamiento con software Geo Slope. 78
Anexo C. Levantamientos topográficos, (planta general, perfiles y
secciones tipo y alternativas de mitigación). 79
.
13
INTRODUCCIÓN
A partir de la década de los años 60, La Empresa Colombiana de Petróleos
“ECOPETROL S.A.” adelantó un programa de construcción de vías de acceso en cada
uno de los campos petroleros, inmerso en las políticas de exploración, explotación,
conducción y refinación de crudo.
En el caso específico del Campo La Lisama, estas vías entraron en obsolescencia, en
razón a que en su momento no se construyeron con las especificaciones técnicas de
diseño apropiadas y con prospección, de acuerdo a las condiciones de alto flujo
vehicular que las mismas empezaron a presentar en las últimas décadas; acorde con
la expansión generada por la exploración petrolera, como han sido los numerosos
núcleos de población en sus alrededores (como el Corregimiento La Fortuna,
importante por ser el centro más poblado donde confluyen los habitantes de algunas
veredas tales como: Pozo Nutria, Las Margaritas y La Lisama entre otros)y su
consecuente incremento en las necesidades del transporte, servicios públicos
(energía eléctrica, teléfono, acueducto y alcantarillado), educación y salud1.
Particularmente la vía del Campo La Lisama comprendida entre el Corregimiento de
La Fortuna, municipio de Barrancabermeja y el sector de la Estación Las Margaritas,
ha estado afectado por un proceso de erosión avanzado de los taludes en zonas de
corte y en mayor grado en zonas de terraplén, situación que se convirtió en amenaza
principalmente para la comunidad del sector, manifestada en la interrupción dela
prestación de servicios como: Transporte, suministro de energía eléctrica (caída de
postes), agua potable (colapso en redes de conducción)localizadas en los taludes.
Igualmente la Empresa ECOPETROL S.A, eventualmente ha visto afectada su
producción, ante la imposibilidad de acceder a algunos pozos petroleros y la
interrupción en el proceso de bombeo de crudo en la Estación Las Margaritas.
Ante lo anteriormente descrito, se hace necesario establecer los mecanismos de
control del fenómeno de erosión que se viene presentando en el área señalada, a
través de una evaluación y diagnóstico de la situaciones encontradas; con el propósito
de analizar y determinar las causas que lasgeneran, empleando para ello el
conocimiento de expertos, el estudio de las características geológicas, propiedades
fisicoquímicas y parámetros geotécnicos de los suelos que conforman los taludes de
1JAIMES MONSALVE Henry. Consultoría Vial. Ubicado en los diferentes campos de la Superintendencia de Mares de la GRMM de ECOPETROL S.A, con sede en el centro (Santander) durante el año 2006. p. 116.
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14
la zona, buscando coadyuvar en la solución de la problemática de erosión existente
en la vía sector Estación las Margaritas - Escuela las Margaritas en el Campo Lisama
de Ecopetrol, ubicado sobre la vía que conduce al corregimiento lafortuna del
municipio de Barrancabermeja, aportando los análisis y alternativas técnica y
económicamente viables, tanto para Ecopetrol como para la comunidad adyacente.
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15
1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Dentro del proceso constructivo de las vías, las normas técnicas Colombianas (NTC)
implementadas por el Instituto Nacional de Vías “INVIAS” (Contenido de humedad
NTC 1495, Límite Plástico e índice de plasticidad NTC 1493, Límite Líquido NTC 1494
y Clasificación NTC 1504), las cuales son adaptadas en gran parte de las Normas
Americanas ASTM (Granulometría ASTM D421-58 y DE422-63, Contenido de
Humedad ASTM D2216, Límite Líquido, Límite Plástico e Índice de Plasticidad ASTM
D4318 y Clasificación ASTM D2487), establecen recomendacionesen cuanto al
diseño geométrico, obras de drenaje y estabilización de taludes para carreteras.
Para el caso en referencia, se mencionaron los controles recomendados en manejo
de aguas en escorrentías superficiales, en cuanto a los dispositivos de captación,
conducción y evacuación, ya que las deficiencias que se presenten en cualquiera de
estos elementos del sistema, pueden llegar a generar la inestabilidad de los taludes
principalmente por el fenómeno de erosión superficial, en zonas de terrapléncon
taludes expuestos y con parámetros de resistencia deficientes ante la acción de
agentes erosivos como el agua y el viento; razón por la cual es importante evaluar las
características geotécnicas de los mismos, relacionados con lapermeabilidad ,
porosidad y erodabilidad.
Tal y como han recomendado los conocedores del tema, para las zonas de corte se
debe tener especial cuidado con las características geológicas y geotécnicas de los
materiales que los conforman, al igual que con la presencia interna de corrientes de
agua.
Sin embargo, la industria petrolera en Colombia, dentro de su programa de
construcción de vías de acceso en cada uno de sus campos, inicialmente construyó
vías con especificaciones técnicas mínimas, para permitir exclusivamente el
transporte de sus equipos de exploración, perforación, construcción de la
infraestructura y conducción de hidrocarburos entre otros.
ECOPETROL, aplicó la política anterior de tener vías privadas para su empresa,
posteriormente dichas vías pasaron a hacer de uso público, por parte de algunas
empresas transportadoras de la región, en especial en la reactivación del Proyecto La
Cira-Infantas, en donde se presentó un mayor flujo vehicular, motivado por el
transporte de personas, materiales y equipos; lo anterior sumado a la inestabilidad de
los suelos generó en algunos sectores, como el campo La Lisama, erosión de los
taludes en las zonas de corte y de terraplén, afectando a las comunidades en la
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16
interrupción del servicio de transporte, redes de servicios públicos, con graves
consecuencias desde el punto de vista socioeconómico para la zona.
Como referente bibliográfico de la situación descrita anteriormente,
ECOPETROLdesarrolló estudios dentro de los cuales se destaca el realizado en el
año 2003 por la Universidad Industrial de Santander(UIS), el Centro de Investigación
del gas y la firma GeotecnologíaLtda.2.
2 LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER; CENTRO DE INVESTIGACIÓN DEL GAS Y GEOTECNOLOGÍA LTDA (Instituto de Investigaciones sobre erosión y deslizamientos).Diagnóstico e Ingeniería básica y de detalle necesaria para controlar la erosión en el Campo Lisama - ECOPETROL. 2003. p.01 a28.
.
17
2. JUSTIFICACIÓN
En Colombia los problemas de erosiónse presentan cotidianamente y cada vez son
más progresivos y severos, lo cualse convierte en un reto y a la vez en una necesidad
para los interesados en el tema, bajo la anterior premisa es importante adquirir
conocimientos sobre su control y prevención en carreteras o vías.
La finalidad de un estudio de erosión es tener un diagnóstico para resolver los
problemas que se presenten en la ejecución de obras civiles, adoptando medidas
adecuadas para conservar el suelo y evitar el crecimiento del problema.
En el sector Estación Las Margaritas - Escuela Las Margaritas en el campo Lisama de
ECOPETROL S.A., pese a las intervenciones o medidas hasta ahora implementadas,
existe un problema de estabilidad en la vía que ha estado afectando tanto el tráfico
como a las actividades inherentes a la actividad petrolera, y a la población asentada
en su área de influencia directa.
En general, el presente estudio pretende coadyuvar en la solución de la problemática
de erosión existente en el área. Proponiendo diseños de obras de ingeniería básica
para los sitios críticos de la vía. Fundamentalmente basados en estudios de
propiedades físicas, mecánicas de los suelos que conforman los taludes y en el
diagnóstico de Ingeniería contratado y compilado por ECOPETROL en el año 2003.
A futuro, esta propuestainvita a implementar obras de controlde la inestabilidad,
evitando se agudicen las situaciones encontradas como también reducirlos costos de
recuperación, en zonas similares al Campo La Lisama.
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18
3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar obras de ingeniería básica para el control de la erosión en la vía sector
Estación Las Margaritas - Escuela Las Margaritas, en el campo Lisama de
ECOPETROL S.A., corregimiento perteneciente al municipio de San Vicente de
Chucurí.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Efectuar un levantamiento topográfico, que permita conocer la planimetría y
altimetría, localizar y delimitar los sitios considerados críticos o susceptibles a
problemas de inestabilidad o erosión.
Realizar toma de muestras y ensayos in situ y en laboratorio encaminados a
determinar las propiedades físicas (Estructura, Textura, Color, Densidad y Porosidad);
propiedades mecánicas (Humedad, Saturación, Permeabilidad, Límites de Atterberg,
Granulometría, Resistencia al corte) para posteriormente clasificar los suelos de los
taludes considerados dentro de este estudio como críticos.
Implementar un análisis geológico, geomorfológico y morfodinámico que
permita identificar el tipo de erosión que afecta el sector estación Las Margaritas -
escuela Las Margaritas en el campo Lisama de ECOPETROL S.A.
Analizar la estabilidad de los taludes en los sitios críticos mediante el uso del
Software “Geo Slope”, versión académica.
Plantear alternativas de control de erosión técnica, económica y
ambientalmente viables para solucionar el problema de inestabilidad de los sitios
considerados como críticos de la vía en el sector objeto de estudio.
.
19
4. MARCO REFERENCIAL
4.1 MARCO TEÓRICO
4.1.1 Erosión. La erosión comprende el desprendimiento, transporte y posterior
depósito de materiales de suelo o roca por acción de la fuerza del fluido agua en
movimiento. La erosión puede ser generada tanto por el agua como por el viento3.
Figura 2. Proceso de erosión.
Fuente: SUAREZ DÍAZ, J. Control de Erosión en zonas tropicales. Bucaramanga: División editorial y
de publicaciones, Universidad Industrial de Santander, 2001. p.16
Como una regla general las regiones con suelos muy erosionables, pendiente alta,
fuertes vientos y lluvias intensas, sufren las mayores pérdidas por erosión. Las
actividades humanas frecuentemente intensifican o aceleran las ratas de erosión
especialmente por la deforestación o la remoción de la capa vegetal, así como por la
concentración de la escorrentía en forma artificial.
Los fenómenos causantes de los procesos de erosión en zonas con las anteriores
condiciones climáticas y de suelos tienen como base de generación causal
generalmente los siguientes parámetros:
3SUAREZ DÍAZ, Jaime. Control de Erosión en zonas tropicales. Bucaramanga: División editorial y de publicaciones, Universidad Industrial de Santander, 2001. p. 15 a 18.
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20
La cantidad e intensidad de las lluvias
La pendiente del talud y topografía del terreno
Propiedades fisicoquímicas de los suelos que los conforman
Características de la cobertura vegetal en el caso de que exista
La manifestación más ejemplarizante, avanzada y problemática de un proceso de
erosión sobre un talud es la llamada cárcava remontante, de la cual, en los apartes
siguientes, se describe en forma resumida su secuencia de formación:
El proceso de erosión laminar se inicia por el impacto de las gotas de agua
lluvia contra la superficie del suelo, complementada por la fuerza de la escorrentía
produciendo un lavado de la superficie del terreno como un todo, sin formar canales
definidos. Al caer las gotas de lluvia levantan las partículas de suelo y las reparten
sobre la superficie del terreno. La velocidad de las gotas de lluvia puede alcanzar
valores hasta de 10 metros por segundo y su efecto es muy grande sobre las
superficies de talud expuestos y sin cobertura vegetal. Los terrenos con pendiente,
sembrados de cultivos limpios o que requieren desherbarse periódicamente, son los
más propensos a este tipo de erosión.
Luego se forman los surcos de erosión por la concentración del flujo del agua
en caminos preferenciales, arrastrando las partículas y dejando canales de poca
profundidad generalmente paralelos. El agua de escorrentía fluye sobre la superficie
del talud y a su paso va levantando y arrastrando partículas de suelo, formando los
llamados rills.
Así los surcos forman una compleja microred de drenaje donde un surco al
profundizarse va capturando los vecinos, formando surcos de mayor tamaño, los
cuales a su vez se profundizan o amplían formando cárcavas.
Inicialmente la cárcava se profundiza hasta alcanzar una superficie de
equilibrio, la cual depende de las características geológicas e hidráulicas que
presenta, para luego iniciar un proceso de avance lateral mediante deslizamientos de
los taludes semiverticales producto de la erosión y un proceso de retroceso hacia
aguas arriba que le da su apelativo de remontante.
4.1.2 Mecanismos de erosión. La mecánica de la erosión incluye tres procesos
básicos:
1. Desprendimiento de las partículas
.
21
2. Transporte de las partículas desprendidas
3. Depósito o sedimentación.
Las fuerzas que actúan o fuerzas tractivas dependen de la velocidad del agua, la
turbulencia, los caudales y la forma y rugosidad del canal y la resistencia del suelo a
la fuerza tractiva depende de la estructura y las interacciones físico – químicas entre
las partículas de suelo.(Ver Figura 2).
El control de erosión está dirigido a disminuir la fuerza tractiva y/o aumentar la
resistencia del suelo a la erosión.
Figura 3. Desprendimiento y arrastre de partículas
a.- Arrastre de partículas b.- Formación de pozos en el fondo
Fuente:SUAREZ DÍAZ, J. Control de Erosión en zonas tropicales. Bucaramanga: División editorial y de
publicaciones, Universidad Industrial de Santander, 2001. p.42
Corrasión o abrasión. Es el desgaste mecánico del perímetro del cauce o de
los bloques acarreados por la corriente. Los bloques o cantos se van desgastando y
rodeando al moverse por acciones del flujo de agua y la roca del fondo y orillas del
cauce, se van erosionando por la fricción de los bloques, gravas y arenas.
Disolución. El proceso de disolución de material de suelo o roca es mucho
más común de lo que la mayoría de los ingenieros creen, en algunos casos de erosión,
más de la mitad del material erosionado fue disuelto por el agua. Este proceso es
propio de compuestos como los óxidos de hierro y los carbonatos; la mayoría de las
.
22
aguas llevan en solución productos de la erosión del suelo sobre el cual circula,
algunos suelos o productos de la meteorización de rocas son muy resistente a la
solución en aguas pero otros como las calizas son fácilmente vulnerables.
4.1.3 Erosionabilidad. La erosionabilidad o erodabilidad, es la susceptibilidad o
facilidad con que un suelo es desprendido y transportado por los fenómenos erosivos.
El problema de la erosión no es un problema de corte profundo sino un problema de
fuerzas en la superficie del suelo; la influencia de la geometría y la localización de las
partículas tienen gran influencia. Las partículas en la superficie están expuestas a
fuerzas netas menores que las que están debajo de la superficie y cuando existe
orientación de la partícula, la erosión es mucho menor. La iniciación del movimiento
de una partícula de suelo debido a la acción hidráulica se define como el instante en
el cual las fuerzas generadas por el fluido arrancan y levantan la partícula produciendo
su movimiento, excediéndose por lo tanto la fuerza estabilizante debida a la gravedad
y las fuerzas de fricción y cohesión. Los fenómenos son diferentes para suelos
granulares y para suelos cohesivos
4.1.3.1 Factores que afectan la erosionabilidad: La erosionabilidad depende de las
propiedades del suelo y del agua. Agena y Saad (1995) cuantifican la erosionabilidad
por medio de tres factores: dispersión de las arcillas, erosión propiamente dicha y
granulometría del suelo4.
Se expresa que los factores básicos que definen la erosionabilidad de un suelo son:
a. Tamaño y distribución de las partículas
b. Resistencia al corte (Cohesión)
c. Índice de plasticidad
d. Contenido de arcilla
e. Porcentaje de arena, limo y arcilla
f. Tipo de arcilla
g. Dispersibilidad de la arcilla h. Valencia de los Iones absorbidos
i. Tamaños de los Iones absorbidos
j. Porcentaje y tipo de los suelos disueltos
k. Temperatura
l. Orientación de las partículas
m. Factores geométricos (estado de esfuerzos)
n. Humedad natural antes de la lluvia
4Ibíd., p. 48.
.
23
o. Área expuesta
p. Intensidad de la lluvia
q. Pendiente del terreno
r. Rata de escorrentía
s. Profundidad de la escorrentía
t. Velocidad de la escorrentía
u. Longitud de recorrido de la escorrentía
v. Características de la cobertura vegetal
La erosionabilidad es una propiedad cuyas causas específicas son muy complejas y
dependiendo de las características del fenómeno en cada sitio, algunos de los factores
indicados tienen importancia muy superior a los otros
Para suelos granulares (arenas y gravas) las fuerzas que resisten el movimiento son
causadas principalmente por el peso propio de las partículas. Los suelos finos
(arcillosos) en cambio deben ésta fuerza generalmente a la cohesión.
4.1.3.2 Erosionabilidad en suelos no cohesivos. Desde el punto de vista de
erosión los suelos no cohesivos son aquellos que poseen menos del 10% de partículas
de arcilla, los suelos no cohesivos tienen una estructura granular y no forman una
masa coherente. En los suelos no cohesivos el comportamiento a la erosión depende
principalmente del tamaño y formas de las partículas5.
La mayoría de los suelos no cohesivos con excepción de las arenas y limos finos
tienen generalmente una distribución grande de tamaño de partículas. La desviación
estándar geométrica de las gravas en los ríos normalmente es del orden de 4.
La erosión de esos lechos en ciertas condiciones de flujo puede conducir a la
formación de una coraza protectora de partículas gruesa. Las partículas finas son
erosionadas por el flujo y las gruesas permanecen dependiendo de la fuerza tractiva
de la corriente. Al aumentar la fuerza tractiva, las partículas de menos tamaño van
siendo erosionadas y puede llegar un momento en que va desapareciendo la coraza
protectora o pavimento de partículas.
El principal efecto del acorazamiento es que la rata de erosión que es fuerte en
principio va disminuyendo al formarse en pavimento de partículas pero aumentar la
5Ibíd., p. 49.
.
24
fuerza tractiva la rata puede aumentar nuevamente, generándose un aumento muy
fuerte de la erosión cuando desaparece el acorazamiento.
El riesgo de movimiento de un grano de suelo depende de su posición con respecto a
la superficie del terreno. Una partícula que se encuentra totalmente expuesta posee
seis veces mayor posibilidad de ser erosionada que una que se encuentra enterrada
hasta la mitad de su diámetro.
4.1.3.3 Erosionabilidad en suelos cohesivos. Al aumentar el porcentaje de arcilla
por encima del 10%, los suelos cambian drásticamente de propiedades y la arcilla
asume el control del suelo6.
En los suelos cohesivos las interacciones electroquímicas dominan y el tamaño y peso
de partículas individuales puede tener poca importancia. Los suelos cohesivos forman
una masa coherente. El conocimiento físico de la forma como ocurre la erosión en
suelos cohesivos es muy limitado y no existen modelos racionales capaces de
cuantificar las ratas de erosión en suelos cohesivos. Los sedimentos producto de la
erosión de suelos cohesivos son transportados principalmente en suspensión y
afectan en forma significativa la calidad del agua.
4.1.4 Tipos de erosión.La erosión es el resultado de la acción de las fuerzas de
fricción de gases o fluidos en movimiento.
En el caso de la erosión producida por el agua, el proceso puede ser analizado
iniciando por el desprendimiento de las partículas de suelo, debido al impacto de las
gotas de lluvia y al mismo tiempo ocurre el proceso de flujo superficial o escorrentía,
la cual hace que las partículas removidas sean incorporadas a la corriente y
transportadas talud abajo. Adicionalmente, las corrientes generan procesos de
desprendimiento de partículas por acción de la fuerza del agua en movimiento. Los
procesos son muy complejos y es común que varios procesos actúen conjuntamente.
Los procesos de erosión son muy comunes en suelos residuales poco cementados o
en suelos aluviales, especialmente, los compuestos por limos y arenas finas
principalmente, cuando la cobertura vegetal ha sido removida. Se conocen varios tipos
de erosión7:
6Ibíd., p. 49. 7Ibíd., p. 57.
.
25
4.1.4.1 Erosión Laminar. El proceso de erosión laminar se inicia por el impacto de
las gotas de agua lluvia contra la superficie del suelo, complementada por la fuerza
de la escorrentía produciendo un lavado de la superficie del terreno como un todo, sin
formar canales definidos. Al caer las gotas de lluvia levantan las partículas de suelo y
las reparten sobre la superficie del terreno.
La velocidad de las gotas de lluvia puede alcanzar valores hasta de 10 metros por
segundo y su efecto es muy grande sobre las superficies de talud expuestos y
sincobertura vegetal. El proceso es particularmente grave cuando la pendiente del
talud es grande, como es el caso de los taludes de cortes en obras viales.
4.1.4.2 Erosión en surcos. Los surcos de erosión se forman por la concentración del
flujo del agua en caminos preferenciales, arrastrando las partículas y dejando canales
de poca profundidad generalmente, paralelos. El agua de escorrentía fluye sobre la
superficie de un talud y a su paso va levantando y arrastrando partículas de suelo,
formando surcos (rills).
Los surcos forman una compleja microred de drenaje donde un surco al profundizarse
va capturando los vecinos, formando surcos de mayor tamaño, los cuales a su vez se
profundizan o amplían formando cárcavas en forma de V que pueden transformarse a
forma de U.
Inicialmente la cárcava se profundiza hasta alcanzar una superficie de equilibrio, la
cual depende de las características geológicas e hidráulicas, para luego iniciar un
proceso de avance lateral mediante deslizamientos de los taludes semiverticales
producto de la erosión.
La localización en cuanto a su profundidad y la velocidad de avance del proceso es
controlada por los fenómenos de tipo hidráulico y por la resistencia del material a la
erosión. Los surcos de erosión pueden estabilizarse generalmente, con prácticas de
agricultura.
4.1.4.3 Erosión en Cárcavas. Las cárcavas constituyen el estado más avanzado de
erosión y se caracterizan por su profundidad, que facilita el avance lateral y frontal por
medio de desprendimientos de masas de material en los taludes de pendiente alta que
conforman el perímetro de la cárcava.Las cárcavas inicialmente tienen una sección
en V pero al encontrar un material más resistente o interceptar el nivel freático se
extiendelateralmente, tomando forma en U. (Ver Figura 3).
.
26
Figura 4. Esquema general de cárcava de erosión.
Fuente: SUAREZ DÍAZ, J. Control de Erosión en zonas tropicales. Bucaramanga: División editorial y
de publicaciones, Universidad Industrial de Santander, 2001. p.68
4.1.4.4 Erosión interna (Piping). El agua al fluir por ductos concentrados dentro del
suelo produce erosión interna, la cual da origen a derrumbamientos o colapsos que
pueden generar un hundimiento del terreno o la formación de una cárcava.
4.1.4.5 Erosión por afloramiento de agua. Un caso de erosión puede ocurrir en los
sitios de afloramiento de agua, formando pequeñas cavernas y/o taludes negativos,
los cuales a su vez pueden producir desprendimientos de masas de suelo.
.
27
Figura 5. Erosión por golpeo de una gota de lluvia.
Fuente: SUAREZ DÍAZ, J. Control de Erosión en zonas tropicales. Bucaramanga: División editorial y
de publicaciones, Universidad Industrial de Santander, 2001. p. 61.
.
28
4.1.5 Control de la Erosión8.La principal causa de los problemas en los taludes es la
presencia del agua de la lluvia, la escorrentía y el agua subterránea, por lo tanto el
manejo de las aguas es muy importante desde el inicio de la construcción. La
protección de la superficie del terreno generalmente se obtiene utilizando la
vegetación como obra principal de estabilización y se debe tener especial cuidado en
la selección del sistema de establecimiento de la cobertura vegetal y de las especies
vegetales a establecer; Sin embargo, en ocasiones se requieren obras con materiales
no orgánicos para complementar la protección con vegetación.
Los fenómenos asociados con la pérdida del suelo por origen eólico e hídrico,
dependen de la susceptibilidad que tenga el área en términos de su geología,
pendiente, uso del suelo, actividades antrópicas y cobertura vegetal. En un momento
dado, la susceptibilidad a la erosión entra a jugar un papel importante en la decisión
de desarrollo de un proyecto, en los costos que requiere para su implantación,
protección y en el grado de impacto ambiental que genere.
4.1.5.1 Control de la Erosión en Taludes de Carreteras.Como resultado de la
construcción de vías y carreteras, se generan a lo largo de ellas superficies expuestas
de materiales del suelo y del subsuelo con pendientes fuertes e inicialmente
desprovistas de cualquier tipo de vegetación; así, los taludes son áreas altamente
vulnerables a la erosión hídrica y sobre todo a súbitos movimientos en masa. Para su
control, los taludes usualmente han sido protegidos mediante estructuras civiles y
tratamientos con vegetación, siendo los primeros muy costosos, pudiendo superar
incluso el costo unitario de construcción de la misma. Dentro de las principales causas
de la erosión en vías se tienen las siguientes. (FAO, 1986, citada por Marín, 1992):
Eliminación o reducción de la cobertura protectora.
Destrucción o deterioro de la estructura y fertilidad natural del suelo.
Incremento en condiciones de pendiente (corte y lleno material lateral banca).
Disminución en la tasa de infiltración por efecto de la compactación
porexplanación.
Interceptación de flujos superficiales por los cortes de la pendiente.
Disminución de la resistencia al cizallamiento por efectos del corte.
8SUAREZ DÍAZ, J. Control de Erosión en zonas tropicales. Bucaramanga: División editorial y de publicaciones, Universidad Industrial de Santander, 2001. p. 349 a 380.
.
29
4.1.5.2 Técnicas de Remediación9.El objetivo principal de un estudio de
estabilidad de taludes o laderas, es diseñar medidas de prevención, control,
remediación y/o estabilización para reducir los niveles de amenaza y riesgo.
Para ello, se han desarrollado gran cantidad de técnicas probadas para el manejo de
los taludes inestables o los deslizamientos. Generalmente, los beneficios más
significativos desde el punto de vista de reducción de amenazas y riesgos, se obtienen
con las medidas de prevención.
La estabilización de los deslizamientos en actividad o potencialmente inestables, es
un trabajo relativamente complejo que requiere de metodologías especializadas de
diseño y construcción. Cada sistema tiene su base teórica y sus procedimientos
constructivos.
Algunos de los sistemas de remediación que se han utilizado en el mundo, se
presentan a continuación: (Canales Remoción de suelo y conformación del talud,
perforación horizontal de drenaje, pozo de drenaje,túnel de drenaje, pilotes con tubería
de acero,anclajes, zanja de corona,estructuras especiales de contención).
La solución de cada problema requiere un análisis conceptual y determinístico de las
causas y mecanismos del problema y un diseño detallado de la remediación. Uno de
los factores más importantes que define la alternativa de manejo, es la disponibilidad
de recursos. Algunos proyectos disponen de grandes presupuestos, lo cual permite la
construcción de obras de gran magnitud; sin embargo, es muy común que los recursos
económicos sean limitados y se requiera utilizar tecnologías de bajo costo.
4.1.5.3 Escogencia del Factor de Seguridad10. La remediación de un
deslizamiento o de un talud inestable, generalmente no es una estabilización total y
definitiva, sino relativa y en ciertas condiciones, provisional. Ante esta realidad, es
importante determinar hasta donde se debe llegar en el proceso de remediación.
Cornforth (2005), explica que los factores de seguridad razonables y la magnitud de
la estabilización deben determinarse teniendo en cuenta los siguientes factores:
El tamaño del deslizamiento. Teniendo en cuenta que es mucho más difícil
modelar en forma precisa un deslizamiento pequeño que uno de gran magnitud, el
9SUAREZ DÍAZ, J. Deslizamientos, Volumen 2, Técnicas de Remediación. Bucaramanga: División de publicaciones, Universidad Industrial de Santander, 2009. p. 1 a 2. 10Ibíd., p. 2 a 3.
.
30
factor de seguridad para remediación de un deslizamiento pequeño, debe ser superior
al de un deslizamiento de gran tamaño. Igualmente, el costo para subir el factor de
seguridad en un deslizamiento grande, puede ser muy alto, lo cual en ocasiones,
conduce a conclusiones incorrectas acerca de que los deslizamientos grandes no se
pueden estabilizar. Lo que ocurre es que, en un deslizamiento grande, es más difícil
subir el factor de seguridad y cualquier aumento en el factor de seguridad tiene un
efecto importante en la estabilidad.
El tipo de movimiento.En los movimientos masivos de masas rígidas, las
técnicas de estabilización son más efectivas que en los movimientos blandos, tipo flujo
de lodos.
La magnitud de los estudios realizados.Si la información recolectada en los
estudios es muy completa y confiable, se pueden permitir factores de seguridad
menores que en los casos en los cuales la información es escasa y la incertidumbre
es mayor.
El potencial de consecuencias.En los casos en los cuales las consecuencias
del deslizamiento involucran un riesgo grande de vidas humanas o propiedades, se
requieren factores de seguridad mayores, por ejemplo, si está involucrado un hospital
o una escuela, los factores de seguridad deben ser mayores que en el caso de un
campo deportivo.
La experiencia del profesional con los suelos del sitio.Cuando se tiene
experiencia previa confiable del comportamiento real de los suelos, se pueden permitir
factores de seguridad menores que cuando se desconoce el comportamiento real de
los materiales.
Posibilidad de ocurrencia de eventos extremos.Si en el análisis no se
tuvieron en cuenta los eventos extremos, se deben incluir factores de seguridad
mayores ante la ocurrencia de estos fenómenos.
4.1.6 Geología regional y suelos.El Valle Medio del Río Magdalena se extiende
aproximadamente 50 kilómetros desde El Banco (Magdalena), donde se encuentra
limitado por la falla de Bucaramanga y está geológicamente restringido entre los
.
31
macizos cristalinos de las cordilleras Oriental y Central, hasta el Sur de la Falla de
Cambao, en inmediaciones de Jerusalén (Cundinamarca)11.
Las rocas que los constituyen pertenecen al cretácico Marino y terciario Continental,
suprayacidas por depósitos recientes, con un espesor total calculado de 8.500 metros.
La zona de estudio se localiza geológicamente entre las regiones morfo-estructurales
del Sinclinal de Nuevo Mundo y la cuenca del Valle Medio del Magdalena, limitadas
éstas por la falla de La Salina, la cual es la estructura más importante de la zona.
La zona incluida en el Sinclinal de Nuevo Mundo comprende principalmente las
formaciones Terciarias que suprayacen la formación Umir en la zona de estudio, esta
estructura de carácter regional se ha interpretado como una semifosa, debido al
fallamiento cercano y paralelo a su borde oriental.
Sólo algunos pozos del campo Nutria se localizan en esta región al este de la falla de
La Salina.
Los Campos Lisama, Tesoro, Peroles y algunos del campo Nutria se localizan en la
Cuenca del Valle Medio del Magdalena, limitada al este por la Falla de la Salina y en
la cual localmente se presentan plegamientos como el Anticlinal de Lisama y el
Sinclinal de Peña de Oro.
4.1.7 EstratigrafíaLas unidades rocosas que afloran en la zona de los Campos
Lisama, Tesoro, Peroles y Nutria, abarcan del Cretáceo Superior al Terciario y
corresponden a las formaciones Umir, Lisama, La Paz, Esmeraldas, Mugrosa,
Colorado y Grupo Real, la mayoría de las unidades Terciarias junto con la Formación
Umir del Cretáceo Superior, conforman el flanco occidental del Sinclinal de Nuevo
Mundo.
Las Formaciones Geológicas que se presentan en los campos estudiados
corresponden al Grupo Real principalmente y a la Formación Umir que se presenta en
los pozos más orientales de la zona que pertenecen al campo Nutria. También se
presentan depósitos inconsolidados del Cuaternario representados por coluviones y
depósitos aluviales.
11 Diagnóstico e Ingeniería básica y de detalle necesaria para controlar la erosión en el campo Lisama - ECOPETROL. Estudio realizado por La Universidad Industrial de Santander; Centro de Investigación del Gas y Geotecnología Ltda. (Instituto de Investigaciones sobre erosión y deslizamientos). Año 2003. p. 18 a28.
.
32
4.1.7.1 Cretáceo.
Formación Umir (Ksu). Nombrada por Huntley en 1917, su nombre se toma
del Cerro Umir donde se localiza su sección tipo. Consta de 325 a 650 m de arcillas
negras, carbonáceas y laminadas, superpuestas por 1250 a 1500 m de arcillolitas
blandas grises, con capas de carbón y nódulos ferruginosos, también puede presentar
interposiciones de areniscas micáceas delgadas. Con dataciones realizadas a
foraminíferos se ha determinado que pertenece al Campaniano a Maestrichtiano.
En el campo Nutria sus pozos más orientales se localizan sobre esta formación
geológica, como es evidente en el afloramiento de la locación del Pozo Nutria 20, en
este sector la formación Umir se encuentra constituida por lodolitas grises duras,
masivas con intercalaciones de areniscas micáceas finas, duras, grises en capas de
20 a 30 cm de espesor; las lodolitas presentan capas gruesas con presencia de
nódulos lutíticos ferruginosos de 10 a 15 cm de longitud.
4.1.7.2 Terciario.
Formación Lisama (Tpl). Descrita por Link en 1925, su nombre se toma de la
quebrada Lisama donde se presenta su sección tipo. Está constituida por 1.225 m de
arcillas compactas con colores variables entre el rojo y el carmelita y de areniscas
finas, macizas de color gris verdoso; ocasionalmente se encuentran capas de carbón.
Se le ha asignado una edad Paleoceno.
La Formación Lisama descansa conformemente sobre la formación Umir y aflora al
oeste del campo Nutria, generando una topografía escarpada la cual se constituye en
la geoforma que regionalmente define la Falla de La Salina.
Formación La Paz (Tel). Su sección tipo se localiza en el Filo de la Paz cerca
del Río Sogamoso y está compuesta por areniscas grises, conglomeráticas y macizas,
y de conglomerados con intercalaciones de gruesos paquetes de arcillas grises. El
miembro basal Toro, consta de unas arcillas duras, de color crema a rosado de 30 m
de espesor. Su espesor es variable en la región, debido a que en el Río Sogamoso
puede medir 1300 m, mientras que en la zona de estudio sólo presenta de 150 a 200
m. La edad de la formación es Eoceno Superior.
Formación Esmeraldas (Tee). Toma su nombre del sitio La Esmeralda en el
Río Sogamoso donde se localiza su sección tipo, en este sitio tiene un espesor de
.
33
1300 metros que disminuye hacia la zona de estudio a 175 m. Está constituida por
areniscas finas, grises y verdosas con intercalaciones de arcillas grises, con manchas
rojas y carmelitas. Localmente su tope está marcado por un horizonte con
gasterópodos y pelecípodos de agua dulce de edad Eoceno Superior.
Formación Mugrosa (Tom). Nombrada por McGill en 1928, quien hace
referencia a los sedimentos que afloran a lo largo del anticlinal de Mugrosa. Su parte
inferior consta de areniscas de grano fino a medio, de color gris verdoso con
intercalaciones de arcillas grises y azules. La parte media está constituida por arcillas
compactas azules y carmelitas, con intercalaciones menores de arcillas verdosas. Su
espesor varía entre los 500 a 850 m. Su edad es probablemente Oligoceno Inferior.
Formación Colorado (Toc). Su sección tipo se localiza en el Río Colorado de
donde toma su nombre, consta de 1250 m de arcillas espesas y macizas, de colores
rojo y carmelita, con varios paquetes compactos de areniscas conglomeráticas que
llegan a 2500 metros de espesor. Los 800 m más superiores están constituidos por
arcillas oscuras, carbonáceas y fosilíferas. Su edad se considera como Oligoceno
Superior.
Grupo Real (Tmr). Su sección tipo está en el sitio Bandera Real cerca del Río
Opón, descansa discordantemente sobre la formación Colorado y su parte inferior está
constituida por 35 mde conglomerados, superpuestos por 450 m de areniscas
compactas con intercalaciones de arcillas grises. Sobre éstas se encuentran 1300 m
de arcillas con intercalaciones de areniscas finas a gruesas, posteriormente se
presentan más de 1000 m de areniscas y conglomerados macizos superpuestos por
500 m de arcillas y finalmente por 800 m de areniscas conglomeráticas duras y grises
intercaladas con arcillas delgadas oscuras. Su edad se considera como Mioceno.
El Grupo Real se constituye en la unidad geológica más importante, debido a que
sobre ella se ha desarrollado la gran mayoría de la infraestructura de producción de
los campos Lisama, Tesoro, Peroles y Nutria.
En la zona de estudio el Grupo Real presenta dos zonas litológicas diferentes; al Este
en la faja que incluye los pozos L99, L50, L16 y L52 se presentan intercalaciones de
areniscas gruesas de grano medio a grueso, cuarzosas, feldespáticas en estratos que
varían de 2 a 5 m de espesor, con interposiciones de arcillolitas carmelitas lenticulares
en capas de 0.8 a 1.5 m de espesor.
.
34
En el Grupo Real en las otras localidades e infraestructura de la zona se presenta
principalmente arcillolitas, limolitas arenosas y limolitas arcillosas en colores verdes,
amarillos, pardos, rojizos y moteados que se presentan principalmentesubhorizontales
con baja extensión lateral y de carácter lenticular; entre éstas se presentan
ocasionalmente areniscas blancas cuarzosas grises claras y amarillas.
4.1.7.3 Cuaternario.
Depósitos Inconsolidados.
Depósitos Aluviales. En los campos estudiados se presentan básicamente
dos tipos de depósitos aluviales, los depósitos de cauce que se presentan tanto en
corrientes pequeñas como en grandes quebradas que están constituidos por arenas
medias a finas con limos y en algunos sectores gravas de cuarzo y chert que se
presentan en la quebrada del Tres y La Estación.
En las corrientes principales como las quebradas el Seis, Vizcaína y Caño Frío se
presentan depósitos de llanura de inundación constituidos por limos arenosos y
arcillas limosas de color gris a marrón, depositados durante los desbordamientos de
dichas corrientes.
Coluviones. En la zona de estudio se presenta un faja prácticamente continua
de coluviones, localizada en la zona de la Falla La Salina, éstos coluviones presentan
una matriz predominantemente arcillosa de color rojizo a anaranjada, con presencia
de bloques angulares de areniscas finas, con estratificación cruzada provenientes de
las formaciones Lisama y La Paz, localizadas en el filo de la Putana.
Más hacia el sur del campo Nutria se presentan coluviones con matriz arcillosa rojiza
y presencia abundante de grandes bloques de areniscas como se puede observar por
la vía que conduce al sector de Tempestuosa y a la vereda Llana Caliente.
4.1.8 Geología estructuralLa zona de estudio forma parte de una región que a través
del tiempo geológico ha estado sometida a una serie de esfuerzos de tipo tensional y
comprensional que originaron la aparición de fallas inversas y plegamientos.
Estructuralmente la zona presenta pliegues como anticlinales y sinclinales con
dirección preferencial Noreste.
.
35
El rasgo estructural principal para el sector de los Campos Lisama, Tesoro, Peroles y
Nutria es la Falla de La Salina, paralela a la cual se presenta el Anticlinal de Lisama y
el Sinclinal de Peña de Oro hacia el oeste.
4.1.8.1 Tectónica: los rasgos tectónicos generales del área del proyecto se
encuentran localizada en la zona central del Anticlinal Lisama, limitada por el flanco
Este por la Falla Infantas y el Oeste por la Falla la Salina la cual levanta los sedimentos
cretáceos a la superficie, representando de esta manera la estructura más
predominante de la región.
Estructuras: la región es influenciada por anticlinales y sinclinales en los
sedimentos de edad terciarios con un espesor superior a 8000 m. los cuales están
frecuentemente rotos por fallas inversas y paralelas que generalmente buzan hacia el
este.
Discordancias: las discordancias encontradas se localizan entre el Grupo
Mesa, Grupo Real y la Formación Colorado resultado de la compresión orogénica
andina (cambios no eustáticos) de mioceno superior y del plioceno inferior, que origino
los anticlinales principales y la fallas asociadas de sobre-escurrimiento que buzan al
este. Donde no existe una secuencia deposicional, dada por descomposición y por
una sucesión relativamente proporcionada de estratos genéticamente relacionados
que delimitan su base y techo.
Falla de La Salina. Corresponde a una falla regional de dirección general norte,
inversa de alto ángulo y buzamiento hacia el este, que ha generado el levantamiento
del bloque oriental con ligero cabalgamiento hacia el occidente, colocando en contacto
superficial la Formación Umir del Cretáceo Superior del lado oriental con la formación
Real del lado occidental.
Se estima un salto estratigráfico de 1200 m para la falla La Salina en la zona de estudio
(Ward, et al, 1973).
La Falla La Salina presenta un trazo sinuoso morfológicamente asociado a una
depresión topográfica que limita la zona colinada del Valle Medio del Magdalena y el
escarpe del Filo de la cuenca de la quebrada La Putana.
En esta zona el trazo superficial se encuentra enmascarado por depósitos coluviales,
de matriz arcillosa, con presencia de bloques y grandes bloques de areniscas
provenientes de las formaciones Umir y Lisama.
.
36
Fallas menores. Al norte de la zona de estudio se han representado algunas
fallas de corta extensión, las cuales no presentan evidencias claras en superficie y
seguramente han sido trazadas con base en la información geológica obtenida
durante las etapas de exploración y explotación de los campos petrolíferos.
Anticlinal de Lisama. El anticlinal de Lisama corresponde a una estructura
semiparalela al trazo de la Falla de La Salina, que no presenta evidencias claras en
superficie salvo algunas orientaciones de N58ºW /34SW y N86ºW / 35ºSW en los
pozos Lisama 50 y Lisama 16, en su parte más oriental; al occidente de estas zonas
se presenta una tendencia horizontal en los depósitos del Grupo Real, lo cual indicaría
que la cresta del anticlinal es muy amplia en superficie.
Durante las visitas de campo, se reconoció el anticlinal la Lisama desde la Estación
Satélite Las Margaritas, (Ver Figura 5).
Figura 5.Anticlinal la Lisama, visto desde la estación Satélite las Margaritas, de forma
paralela se presenta la denominada Falla de la Salina.
Fuente: El Autor.
Sinclinal de Peña de Oro. Corresponde a una estructura definida en la
geología del Cuadrángulo H - 11 (Ingeominas 1967), la cual no presenta mayor
importancia para la zona de estudio, en campo no se presentan evidencias que
.
37
permitan precisar el eje de dicha estructura, siendo muy probable que no existan y
que dicha estructura haya sido definida con base en información obtenida durante la
etapa de exploración petrolífera.
4.1.9 Geomorfología. Dentro de la zona de estudio se distinguen cuatro unidades
geomorfológicas de acuerdo a su origen: unidad de Colinas y Laderas
Denudacionales, Escarpes, Zonas de Depositación Coluvial y Valles Aluviales. Las
colinas son onduladas y sus alturas no superan los 50 metros. El patrón de drenaje
es dendrítico a subdendrítico de alta densidad.
La morfodinámica está dada por la erosión extendida de tipo laminar y cárcavas en
sectores, con sectores aislados de remoción en masa.
Los escarpes se presentan al este de la zona de estudio básicamente en el Filo de la
quebrada La Putana. La zona de depositación coluvial se presenta principalmente en
la zona de falla La Salina, caracterizada por laderas de pendientes moderadas a altas
con presencia de bloques de areniscas.
Los Valles Aluviales corresponden a las franjas de relieve plano, cuyo origen se debe
a la acción deposicional de las corrientes principales de la zona.En los planos base
IGAC y con la ayuda de un plano geológico regional y la visita de campo se realizó un
levantamiento geológico detallado de la zona objeto de este estudio.
4.2MARCO LEGAL
El presente estudiose referencia dentro del marco legal existente en Colombia,
especialmente el relacionado con los recursos naturales y el medio ambiente, del cual
se citan los siguientes documentos:
Constitución política de La república de Colombia. En sus artículos 79 y 80
contempla el derecho a un ambiente sano; así como la protección de la biodiversidad
e integridad del medio ambiente por medio de una planeación del adecuado manejo y
aprovechamiento de los recursos naturales garantizando el desarrollo sostenible,
conservación o restauración en caso de ser necesario, además del control y
prevención del deterioro ambiental.
Decreto 2811 de 1974. Código Nacional de los Recursos Naturales
Renovables y de Protección al Medio Ambiente.
.
38
Artículo 7. Toda persona tiene derecho a disfrutar de un ambiente sano.
Artículo 8. Se consideran factores que deterioran el ambiente, entre otros; La
degradación, la erosión y el revenimiento de suelos y tierras, razón por la cual todos
los esfuerzos y estudios encaminados al control de la erosión son de vital importancia.
Artículo 9. Establece quelos recursos naturales y demás elementos ambientales
deben ser utilizados en forma eficiente, para lograr su máximo aprovechamiento con
arreglo al interés general de la comunidad y debe hacerse en forma integral, de tal
modo que contribuya al desarrollo equilibrado urbano y rural. Para bienestar de la
comunidad, se establecerán y conservarán, en los centros urbanos y sus alrededores,
espacios cubiertos de vegetación.
Ley 99 de 1993. Por la cual se crea el Ministerio del Medio Ambiente, se
reordena el sector público encargado de la gestión y conservación del Medio Ambiente
y los Recursos Naturales Renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental –
SINA- y se dictan otras disposiciones.
Ley 388 de 1997. Por la cual se modifica la Ley 9a. de 1989, y la Ley 3a. de
1991 y se dictan otras disposiciones.
Norma. Instituto Nacional de Vías INV E-123. Análisis Granulométrico De
suelos por tamizado
Norma. Instituto Nacional de Vías INV E-125. Determinación del límite líquido
de los suelos
Norma. Instituto Nacional de Vías INV E-126. Limite Plástico e Índice de
plasticidad
Código colombiana de construcciones Sismo-resistentes NSR - 98. El cual
define parámetros a tener en cuenta para realizar los estudios de suelos, análisis de
laboratorio y caracterización geotécnica
5. DISEÑO METODOLÓGICO
5.1 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
.
39
El proyecto se encuentra ubicado en un tramo de la vía entre Escuela Las Margaritas
y la Estación Satélite Las Margaritas en el Campo Lisama de ECOPETROL S.A, de la
jurisdicción del municipio de San Vicente de Chucurí, departamento de Santander;
dentro del cual se identificaron dos sitios críticos, el primero es un talud con sección
en corte, (K0+684 MD) cerca al pozoLisama-34 y el segundo es un talud con sección
en terraplén (K1+783 MD), cerca al pozo Lisama-10, de la estación Las Margaritas.
Figura 6. Localización regional del proyecto, obtenido del mapa Hidrológico de la
región.
.
Fuente: Archivos ubicación pozos Ecopetrol año 2005.
5.2 MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS
5.2.1 Materiales.
Material Cartográfico, (planchas IGAG, geología del cuadrángulo H-11
Barrancabermeja, entre otros).
Material de Laboratorio y formatos para toma de datos.
5.2.2 Equipos utilizados.
.
40
Estación Topográfica y herramienta menor.
GPS, (Sistema Global de Posicionamiento).
Brújula.
Altímetro.
Elementos de laboratorio para toma de muestras en campo y ensayos en
laboratorio.
Cámara digital, fotocopiadora, medios magnéticos y papelería en general.
Computador, incluye software Geo-Slope, (versión académica).
5.3METODOLOGÍA
La identificación de causas que generan la inestabilidad en ciertos sectores
considerados como críticos, presentando alternativas de solución, hacen que la
presente investigación sea de tipo descriptivo, buscando especificar las propiedades
y características de este fenómeno.
Teniendo en cuenta que se realizó levantamiento topográfico, ensayos de laboratorio,
análisis de datos geotécnicos y cálculos preliminares para establecer la alternativa
que resulte técnica, económica y ambientalmente viable el enfoque de la investigación
es cuantitativo.
El diseño No es Experimental, ya que no habrá manipulación de variables y además
es transversal puesto que se tomadatos una sola vez en un tiempo determinado.
Básicamente el proyecto se desarrolló en dos etapas:
Etapa 1.Recopilación y organización de la información.Se describe el proceso
utilizado y los resultados obtenidos en cada una de las actividades realizadas, es decir
recopilar información secundaria y/o primaria y organizarla de tal manera que permita
identificar o describir claramente la situación actual (diagnóstico), para así plantear
alternativas de solución.
Revisión de fuentes secundarias:La recopilación y organización de la
información secundaria se inicia a partir del documento “Diagnóstico e Ingeniería
básica y de detalle necesaria para controlar la erosión en el campo Lisama -
ECOPETROL S.A”, estudio realizado por la Universidad Industrial de Santander, el
Centro de Investigación del Gas y Geotecnología Ltda, (Instituto de Investigaciones
sobre erosión y deslizamientos). Igualmente se consultaron libros técnicos pertinentes
.
41
al tema objeto de estudio y otras fuentes como el Instituto Geográfico Agustín Codazzi
(IGAC), Servicio Geológico Colombiano (SGC), junto con la Agencia Nacional de
Minería (ANM) quienes actualmente conforman el antiguo INGEOMINAS; Instituto de
Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) y finalmente la geología del
cuadrángulo H-11, Barrancabermeja.
Generación de información de fuentes primarias: Esta se tomó
directamente en campo en los sitios o área objeto de estudio y análisis, por el
investigador del proyecto. Una vez obtenidos los resultados de los distintos
parámetros medidos en este trabajo se procedió a relacionarlos con la información
de fuentes secundarias para así poder plantear las alternativas de solución al
problema.
Etapa 2. Actividades de campo. Consistió en efectuar visitas de campo, con
recorridos de inspección visual y auscultaciones en área objeto de estudio y
reconocimiento de los puntos críticos afectados por procesos erosivos,observándose
la mayor cantidad posible de parámetros geológicos, geomorfológicos y geotécnicos
que permitieron analizar su estabilidad.
Dentro de las actividades de campo y ensayos de laboratorios se realizaron:
Levantamientotopográfico, registros fotográficos, toma de muestras de suelos para los
respectivos ensayos de laboratorio a efecto de determinar las propiedades físicas en
los lugares seleccionados como críticos (sección en corte y otra sección en terraplén),
geología local, registro y caracterización de la cobertura vegetal. Una vez
seleccionados los puntos críticos y con el objeto de caracterizar el perfil estratigráfico
de cada uno de los puntos se efectuaron apiques para toma de muestras, de ellos
fueron extraídas muestras alteradas e inalteradas para efectuar ensayos de
compresión simple, granulometría, límites de consistencia, corte directo, peso unitario
y humedad natural.
5.3.1 Realización del Levantamiento topográfico: la finalidad de esta actividad fue
conocer la planimetría y altimetría, localizar y delimitar el área de estudio y dentro de
esta,identificar los sitios considerados como críticos, al igual que plasmar a escala
1:1000 un plano de planta perfil, las vías de acceso al sector, pendientes, secciones
típicas de corte o terraplén, etc. (Ver Figura 7).
El método empleado fue levantamiento por poligonal abierta y ángulo de deflexiones,
mediante la utilización de una estación total marca Topcon.
.
42
Las memorias de cálculo y dibujos aparecen grabados en archivo DWG, versión 2010;
para más detalles, (Ver Anexo C).
Figura 7.Desarrollo dellevantamiento fotográfico.
Fuente: El Autor.
5.3.2 Realización de la toma de muestras y ensayos in situ y en laboratorio.
Exploración y toma de muestras de suelo y ensayos de laboratorio:La
investigación del subsueloconstituye una de las etapas del estudio geotécnico general
de un área para determinar si es apropiado para la construcción de un proyecto y
permite conocer los parámetros básicos del diseño, al igual que la estabilidad del suelo
en las obras de ingeniería.
Comprendió la exploración; ensayos de campo y ensayos de laboratorio.La toma de
muestras se realizó en los taludes que hacen parte del sector de vía, las cuáles fueron
etiquetadas y cuidadosamente empacadas con el fin de conservar sus propiedades
originales (inalteradas).
Para proceder a clasificar un suelo ya sea por el sistema unificado de clasificación
(S.U.C.S), o por el sistema de clasificación (AASHTO), se requiere realizar los
ensayos de Granulometrías y Límites de Atterberg.
.
43
Descripción de los Ensayos12.
Ensayo de Granulometría: trata de determinar las proporciones relativas de
los diferentes tamaños de partículas presentes en un suelo.
Límite líquido: es la humedad a la cual una torta de suelo colocada en una
cazuela de bronce (Cazuela de Casagrande), cortada con un ranurador
estandarizado, se cierra la ranura unalongitud de media pulgada, al caer 25 veces de
una altura de un centímetro.
Límite plástico: es la humedad a la cual un suelo al enrollarse con la mano se
desmorona, cuando el diámetro del rollito es de 1/8 de pulgada.
Límite de contracción: es la humedad a la cual un suelo que está sufriendo
un proceso de secado no disminuye de volumen.
Humedad: la resistencia de un suelo varía de acuerdo a su humedad o
contenido de agua. Un suelo muy húmedo comúnmente resiste menos carga que el
mismo suelo a un grado de humedad menor.
Saturación: la humedad de un suelo varía desde cero hasta un valor máximo
en el cual todos los vacíos están llenos de agua. El grado de saturación es el
porcentaje de vacíos que se encuentra ocupado por el agua.
Permeabilidad: es la medida de la facilidad con que el agua puede atravesar
un suelo. Su valor depende principalmente del tamaño de los vacíos y el arreglo de
las partículas.
Resistencia al corte: según Coulomb se define como una función lineal que
depende de la cohesión, la presión normal y la fricción del suelo.
Compresión simple:este ensayo es utilizado exclusivamente en suelos
cohesivos. El ensayo consiste en someter un cilindro de suelo de una relación L/d
entre 2 y 3, a compresión, midiendo los datos correspondientes a presión normal y
deformación.
12SUAREZ DÍAZ, J. Diseño de Cimientos. Bucaramanga: División editorial y de publicaciones,
Universidad Industrial de Santander, 1992. p. 27 a 40.
.
44
Corte directo: en este ensayo la muestra se hace fallar al corte por un plano
horizontal predeterminado. Sobre este plano actúan dos fuerzas o esfuerzos, una
normal al plano y otra de corte, paralela al plano de falla. Se mide el valor de la
resistencia al corte correspondiente a un mínimo de tres presiones normales y se hace
una gráfica de presión normal contra esfuerzo máximo de corte, con el objeto de
determinar los valores de cohesión y fricción.
5.3.3 Realización de análisis geológico, geomorfológico y morfodinámicode los
taludes considerados dentro de este estudio como críticos13
La geología local: se llevó a cabo en campo confrontando la geología regional
según el cuadrángulo H-11 Barrancabermeja del Servicio Geológico Colombiano
(SGC), con la geomorfología presente en los taludes expuestos en los sitios de
estudio, se contó con el apoyo de un ingeniero Geólogo.
Caracterización de la cobertura vegetal: Se realizó mediante auscultación e
investigación directa en el sitio, recorridos y toma de muestras de las diferentes
coberturas vegetales (arbóreas, arbustivas y herbáceas), se contó con el apoyo de un
ingeniero Forestal.
Estudios Geológicos: se analizó la geología del área estudiada contemplando
toda la información posible de obtener, relacionada con: estratigrafía, geología
estructural, hidrogeología.
Estudios Geomorfológicos: se realizó la zonificación geomorfológica del área
de estudio considerando la génesis de las diferentes unidades geomorfológicas
(geoformas) y su evolución dentro del área de interés. En forma detallada serán
analizados y cartografiados los procesos morfodinámicos, incluidos fenómenos de
remoción en masa.
Estudios Sismológicos: se tomó como base los estudios de zonificación
sismogeotécnica indicativa y/o estudios de sismicidad o microzonificación sísmica
realizados en el área. De acuerdo con las características del área y del proyecto y la
información de estos estudios, se evaluara la necesidad de hacer estudios específicos
13CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL PARA LA DEFENSA DE LA MESETA DE BUCARAMANGA. Normas Geotécnicas CDMB. Bucaramanga: División de publicaciones, CDMB, 2005. p. 27 a 40
.
45
de amplificación sísmica local por efecto de las características del suelo, la topografía
o la tectónica.
5.3.4 Análisis de la estabilidad de los taludes en los sitios críticos mediante el
uso del Software Geo-Slope, versión académica 2007. A partir de los resultados
de los parámetros obtenidos en laboratorio, estos se ingresan al software Geo-Slope
los cuales mediante modelación algorítmica y métodos de análisis de estabilidad
determinan un factor de seguridad, que a su vez si es mayor que uno (FS ≥ 1), se
afirma que está en equilibrio limite, es decir el Talud es Estable.
El Software Geo-Slope: es el programa básico de modelamiento de taludes
en capas, terraplenes o cortes de tierra. El programa soluciona problemas de
estabilidad de taludes asumiendo deslizamiento circular o poligonal incluyendo una
búsqueda automática de la superficie más crítica. Existen diferentes enfoques desde
métodos simples (Fellenius, Bishop) hasta métodos más rigurosos (Spencer, Janbu,
Morgenstern, Prince, entre otros) que contempla el análisis de todas las condiciones
de las teorías del equilibrio límite y del factor de seguridad.
Por otra parte, la estabilidad de los taludes se define comúnmente en términos de un
Factor de Seguridad. El factor de seguridad en la estabilidad de un talud está definido
como la relación que existe entre las fuerzas resistentes (Fr) que están directamente
relacionadas con el esfuerzo cortante, del suelo y las fuerzas actuantes (Fa) o
desestabilizantes, las cuales son función del peso de la masa de suelo que se desliza,
los empujes hidrostáticos y presiones intersticiales, y cargas externas.
5.3.5. Análisis e interpretación de la información recolectada y planteamiento
de alternativas técnicas, económicas y ambientalmente viables para el control
de la erosión.Las alternativas planteadas dependen del resultado arrojado por el
software, es decir, según el factor de seguridad calculado en la modelación (Fs≤ 1),
se trabaja el Talud como inestable y sus alternativas estarán encaminadas a
solucionar problemas de inestabilidad propiamente dichos (movimientos de remoción
en masa), o si por el contrario el (Fs≥1), se trabaja el talud como estable y sus
alternativas estarán encaminadas a solucionar problemas de erosión.
De acuerdo con los planteamientos realizados se espera que los resultados
entregados por el software Geo-Slope, sean la opción de talud estable, para proseguir
.
46
con el desarrollo normal del estudio, planteando alternativas para el control de la
erosión.
Con toda la información recolectada en capítulos anteriores se procedió a elaborar el
documento final, acorde a los requisitos exigidos por UDES en el posgrado en
Geotecnia Ambiental.
.
47
6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
6.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL ÁREA DE ESTUDIO
6.1.1 Rasgos fisiográficos. La vía que conduce hacia Estación Las Margaritas del
campo La Lisama, se encuentra entre las cordilleras central y oriental, zona de
sabana, bordeando a su margen izquierda por el río Magdalena, esta cuenta con
pendientes de inclinación moderada, colina paisajes de lomerío, el cual reposa sobre
materiales del terciario, en tanto que la planicie aluvial se apoya en sedimentos del
cuaternario producto por los ríos.
6.1.2 Clima. El clima es tropical húmedo y cálido influido por la posición geográfica y
está determinado por la zona de convergencia intertropical con precipitaciones de
carácter bimodal, depende de factores como las ondas del este que permiten que haya
un tipo de distribución de lluvias característico de estas zonas.
6.1.3 Temperatura. oscila entre los 22oC a 29.6oC, variando 7.6oC, desde la mayor
altitud (sur) hasta la parte más llana (norte), la temperatura promedio de 28 0C, se
presenta además elevados gradientes de temperaturas y de lluvias.
6.1.4 Hidrografía. El territorio en su mayor parte es plano y corresponde al Valle del
rio Magdalena; sus tierras están regadas por los ríos: Oponcito, Sogamoso, La
Colorada, numerosas quebradas y corrientes menores así como la ciénagas: Brava,
Castillo, San Juan, San Silvestre, Juan Esteban, Miramar y Zarzal y las quebradas
que se presentan en la sector aledaño de estudio son: Quebrada Cristalina, Quebrada
Marranos y Caño Seis Margarita. (IGAC 1996).
6.2 GEOLOGÍA LOCAL
Básicamente para el estudio se tomaron dos sitios, los cuales son los más críticos del
sector de vía, pues tienen un patrón de drenaje dendrítico de alta densidad, añadiendo
a esta problemática la poca presencia de obras de estabilización y el poco manejo de
agua de escorrentía dando como resultado procesos erosivos. En la zona de estudio
se encontraron características que concuerdan con las descritas en el Grupo Real
(Tmr), (Ver Figura8).
.
48
Figura 8. Localización del proyecto, de acuerdo a la geología regional del cuadrángulo
H-11, Barrancabermeja.
Fuente: Servicio Geológico Colombiano (SGC).
6.2.1 Sitio 1: KO+684, Sección en corte margen derecha,cerca al pozo Lisama
34.La sección en corte tiene una altura de aproximadamente 115 msnm, el
afloramiento es producto del corte del talud al momento de construirse la vía, se
aprecian procesos erosivos avanzados, cuya composición presenta depósitos
sedimentarios conformados por limos arenosos el cual se observó altamente
meteorizado, también se presenta de color gris claro con manchas rojas en este talud
de corte.Afloradesde el nivel de la vía hasta la corona aproximadamente 20 m de
altura, los pequeños bancos presentan un buzamiento de 10°-15°. Con una
inclinación leve al Este, como se observa en la figura 9. Dentro de las características
observadas al talud objeto del estudio se encontró en términos generales una
pendiente de (80°); altura promedio de 20 m y longitud de 80 m. aproximadamente.
.
49
Figura 9.Afloramiento de la formación geológica Grupo Real en el punto crítico de
corte en la zona de estudio.
Fuente: El Autor.
Figura 10. Perfil estratigráfico presente en el sitio 1, sección en corte
Fuente: El Autor.
Columna
Perfil Estratigrafico
Descripcion (Sitio No. 1 Talud de Corte)
2,6 mts; Areniscas Color Gris con pequeñas franjas denotando
abigarramiento. Es de Grano Fino a Medio.
3,0 mts; Arenisca de Grano Fino Friable.
1,5 mts; Arcilla de Color Abigarrado.
11 mts; Arcilla de Color Oscuro. Se puede observar problemas
de erosion en surcos.
1,0 mt; Arenisca
1,5 mts; Arcilla
1,0 mt; Arenisca Friable
1,0 mt; Arcilla
0,8 mt; Arenisca
1,0 mt; Arcilla
.
50
6.2.1.1 Caracterización de la cobertura vegetal: El talud debido a su fuerte
pendiente no permiteestablecimiento dela cobertura vegetal.Sin embargo en la corona
predominanespecies de árboles y vegetación arbustiva, comúnmenteconocidas en la
región,como: pepe burro (Xylopia aromática), gualanday (Jacaranda copaia), cucharo
(Vochysia duquei), escobillo (Xylopia emarginata), fresno (Tapirira guianensis),
peralejo (Byrsonima crassifolia), arrayan blanco (Eugenia sp.), guayabo de pava
(Bellucia grossulariodes), palma estera (Astrocaryum malybo), punte lanza (Vismia
bacifera), malagueto (Xylopia sp.), arbustos como: mortiño (Clidemia rubra), bejuco
quemador (Davilla sp.). En la Figura 11, seobservan una parte de dichas especies.
Figura 11. Cobertura vegetal arbórea presente en la corona del talud de corte.
Fuente:El Autor.
Figura 12.Parafinado, envoltura y etiquetado muestra del Sitio1.
Fuente: El Autor.
.
51
6.2.2 Sitio2: K1+783, Sección en terraplén margen derecha, cerca de la Estación
Satélite Las Margaritas. En este sitio, se encontró que la sección en terraplén tiene
una altura de aproximadamente 108 msnm; presentadesplome de las laderas por
socavamiento en la base, los estratos que afloran son similares a los presentes en el
sitioNo. 1,la diferencia radica en la capa vegetal que los cubría. Se vieron obras de
control colapsadas como gaviones, se evidencióla ausencia decunetaslongitudinalesy
adicionalmente el paso de maquinaria y equipos pesados.
Figura 13.Afloramiento de la formación geológica Grupo Real en el punto crítico de
terraplén en la zona de estudio.
Fuente: El Autor.
6.2.2.1 Caracterización de la cobertura vegetal: Corresponde a la cobertura
herbáceay está conformada por: Brachiaria, paja de tigre (Panicum rudgei), pasto
caminante (Homolepsis aturensis), rabo de zorra (Andropogon bicornis), cortadera
(Cyperus sp.), vende aguja (Imperata cilindrica), mortiño (Clidemia capitellata),
algodoncillo (Peltaea speciosa), patetórtola (Croton hirtus), dormidera (Mimosa
pudica,) y algunos bejucos como: mataganado (Tanaexium exitoxum) y quemador
(Davilla kunthii).
.
52
Figura 14.Cobertura vegetal herbácea presente en zona aledaña al talud de terraplén.
Fuente:El Autor.
Figura 15. Perfil estratigráfico presente en el sitio 2, sección terraplen.
Fuente: El Autor.
Figura 16. Envoltura y etiquetado muestra del Sitio 2.
ColumnaSimilar al (Punto No. 1 Talud de Corte)
5,0 mts; Arcilla de Color Oscuro. Se puede observar problemas
de erosion en carcavas.
Perfil Estratigrafico
1,2 mt; Arcilla
0,6 mt; Arenisca
1,3 mt; Arcilla
2,5 mts; Arenisca de Grano Fino Friable.
1,0 mts; Arcilla de Color Abigarrado.
2,0 mts; Areniscas Color Gris con pequeñas franjas denotando
abigarramiento. Es de Grano Fino a Medio.
Descripcion (Sitio No. 2 Talud de Terraplen)
1,0 mt; Arenisca
1,2 mts; Arcilla
0,8 mt; Arenisca Friable
.
53
Fuente: El Autor.
6.2.3 Drenaje e infiltración. No se identificaron niveles freáticos en los sitios
seleccionados para el estudio tanto en el talud de corte como en el terraplén, se
tomaron humedades naturalesen cada sitio con valores de 11.57%y 2.43%
respectivamente, según resultado de ensayos de laboratorio anexos.
El sistema de drenaje superficial es producto de las aguas de escorrentía que son
recolectadas por la Quebrada de nombre El Cuatro, llevadas a la Quebrada Zarzal y
Finalmente llegan al Río Magdalena.
La subcuenca Lisama no se considera importante desde el punto de vista de aporte
de sedimentos, debido a que ésta drena directamente sobre el Río Sogamoso,
estando excluida de la cuenca de la quebrada Zarzal y por ende, de la ciénaga de San
Silvestre.
En la zona se presentan lugares de abundante cobertura vegetal que facilitala
infiltración de agua como se aprecia en la figura 17, que corresponde a la parte
posterior del talud de corte.
.
54
Figura 17.Exuberante cobertura vegetal arbórea establecida en la parte media
posterior del talud de corte.
Fuente: El Autor.
6.2.4Condiciones especiales del subsuelo.
6.2.4.1 GeotecniaLa erosión que se registra en la zona de estudio obedece
básicamente a la afectación de las condiciones iniciales de la zona, con un desarrollo
intensivo durante el cual no se realizaron las obras necesarias para el manejo de
aguas de escorrentía y recuperación de la vegetación.
Debido a la baja compactación de los depósitos que conforman el Grupo Real su
susceptibilidad a la erosión es moderada, ésta susceptibilidad se ve aumentada en las
zonas donde se presentan intercalaciones de arcillolitas con areniscas de grano medio
a grueso y conglomeráticas.Las áreas donde afloran limos arenosos y arcillas limosas
presentan menor susceptibilidad a la erosión por desprendimiento de partículas y se
ven afectadas principalmente por acción de lavado superficial de la escorrentía.
Muestras y ensayos de laboratorio. Se tomaron muestras alteradas e
inalteradas, empacadas en bolsas de polietileno debidamente referenciadasy en JC
Laboratorios y Geotecnia, de Bucaramanga se realizaron los siguientes ensayos:
.
55
Tabla 1. Ensayos realizados.
Ensayo Norma
Granulometría (tamaño de granos) ASTM D421-58 y D422-63
Contenido de Humedad NTC 1495 ASTM D 2216
Límite Plástico e índice de Plasticidad NTC 1493 ASTM D 4318
Límite Líquido NTC 1494 ASTM D 4318
Clasificación NTC 1504 ASTM D 2487
Peso Unitario ASTM C127-88
Compresión Simple ASTM 216-00
Corte Directo ASTM D3080-98
Fuente: El Autor.
En el desarrollo del presente estudio, se analizaron condiciones especiales del
subsuelo, entre los que se encuentran parámetros base para el diseño y modelación.
6.2.4.2 Amenaza sísmica Norma NSR-10.Según el Reglamento Colombiano de
Diseño y Construcción Sismo Resistente (NSR-10) Titulo A, el Municipio de San Vicente
de Chucurí se encuentra en la región 3. (Ver Figura A.2.3-2 - Mapa de valores de Aa,
Figura A.2.3-3 - Mapa de valores de Av y Tabla A.2.3-1 Nivel de amenaza sísmica según
valores de Aa y de Av). Se definió como amenaza sísmicaintermedia. (Ver Figura
A.2.3-1 - Zonas de Amenaza Sísmica aplicable a edificaciones para la NSR-10 en
función de Aa y Av).
Aa = coeficiente que representa la aceleración horizontal pico efectiva, para diseño,
dado en A.2.2.
Av = coeficiente que representa la velocidad horizontal pico efectiva, para diseño, dado
en A.2.2. Ad= coeficiente de umbral de daño.
6.2.4.3 Movimiento sísmico de diseño.Los movimientos sísmicos de diseño se
definen en función de la aceleración pico efectivo, representada por el parámetro Aa, y
de la Velocidad pico efectiva, representado por el parámetro Av, para una probabilidad
del diez por ciento de ser excedidos en un lapso de cincuenta años. Los valores de estos
coeficientes para el Municipio de San Vicente de Chucurí son: Aa=0.15, Av=0.15,
Ae=0.16 y Ad=0.08 (Ver A.2.2.2 y A.2.2.3. NSR-10 - Apéndice A-4 - Valores de Aa, Av,
Ae y Ad y definición de la zona de amenaza sísmica de Municipios).
6.2.4.4 Tipo de perfil del suelo.Se determinan dos factores de amplificación del
espectro por efectos de sitio, Fa y Fv; Fa = coeficiente de amplificación que afecta
.
56
la aceleración en la zona de períodos cortos, debida a los efectos de sitio,
adimensional.
Fv = coeficiente de amplificación que afecta la aceleración en la zona de períodos
intermedios, debida a los efectos de sitio, adimensional.
Los efectos locales de la respuesta sísmica de la edificación deben evaluarse con
base en los perfiles de suelo dados a en el presente estudio independientemente del
tipo de cimentación empleado.
El tipo de perfil del suelo para el diseño sismo resistente es D de acuerdo a las
características mostradas en la Tabla A.2.4-1 de Reglamento Colombiano de
Construcción Sismo Resistente.
6.2.4.5 Espectro Elástico de Diseño. La forma del espectro elástico de
aceleraciones, para un coeficiente de amortiguamiento crítico de cinco por ciento
(5%), que se debe utilizar en el diseño, se muestra en la figura 18.
Figura 18. Espectro elástico de aceleraciones de diseño.
Fuente: NSR-10, Titulo-A.
6.3RESULTADOS DE LOS PARAMETROS GEOTÉCNICOS
.
57
6.3.1 Exploración de campo y ensayos de Laboratorio.
6.3.1.1 Pruebas de campoLa exploración del subsuelo con el objeto de conocer las
característicasgeomecánicas,se llevó a cabo mediantela toma de muestras alteradas
e inalteradas para enviar al laboratorio con el fin de conocer sus propiedades físicas
para la modelación pertinente.
Sitio K0+684. Los ensayos que se hicieron son los siguientes: en el K0+684 se
determinaron dos tipos de suelo (Ver Figura 19), uno que alcanza una altura de 10m
y otro que varía su altura hasta la corona del talud, por lo que se caracterizaron esos
dos tipos de materiales tal como se muestra en los ensayos realizados. (Ver Tabla 2).
Figura 19. Presencia de dos tipos de materiales en el talud de corte.
Fuente: El Autor.
.
58
Tabla 2. Resumen de los ensayos realizados en K0+684.
Sitio K1+783. Durante la investigación de campo se evidencio que este sitio
presento una homogeneidad (Ver Figura 20)en su material, por lo cual se tomó una
muestra inalterada en una panela esculpida de forma cubica de 20*20 cm, para enviar
al laboratorio, en la Tabla 3se muestra en resumen los resultados de los laboratorios.
Figura 20.Sitio K1+783, lugar donde se obtuvo muestra inalterada de forma cúbica.
Fuente: El Autor.
Tabla 3. Resumen de los ensayos realizados en K1+783
MUESTRACLASIFICACION
(USC)GRAVAS (%) ARENAS (%) FINOS (%) LL (%) LP (%) IP (%)
M1 Pr0+684 altura
2.0m del nivel de la
via
CL 0.28 39.99 59.73 21 11.67 9.33
M2 Pr0+684 altura
11.0m del nivel de
la via
SC-SM. ____ 76.75 23.25 20 15 5
MUESTRA Wn (%) ᶲ º C=kg/cm2 δ ton/m3 qu= Kg/cm2 E=Kg/cm2
M1 Pr+684 altura
2.0m del nivel de
la via
11.57 23 0.5641 2.02 1.5 17
M2 Pr+684 altura
11.0m del nivel de
la via
2.43 10 2.75 2.15 5.5 2242
.
59
Fuente: El Autor.
6.4EVALUACIÓN DE LA AMENAZA POR FENOMENOS DE REMOCIÓN EN MASA
El análisis de estabilidad en los puntos críticos es muy importante para confirmar o
descartar la posibilidad de un fenómeno de remoción en masa, para ello, se elaboró
una topografía detallada y una caracterización del tipo de material.
El análisis de la amenaza por deslizamiento se realizó debido a las condiciones
topográficas, donde hay pendientes y presencia de taludes, por lo que se requirió el
análisis de estabilidad para determinar los factores de seguridad a deslizamiento.
Se revisó por medio de métodos de equilibrio límite con los métodos de dovelas como
Bishop, Janbu, Morgensterny Price. Este último, por tratarse de un método exacto,
fue el utilizado por medio del software especializado, Geo Slope, que trabaja a base
de métodos numéricos.
Con base en la topografía y cuatrocortescaracterísticos de la zona obtenidos a partir
del modelo geológico y geotécnicodel terreno parados taludes identificados de corte y
terraplén se realizó el modelamiento computacional.
Los parámetros Geo-mecánicos de las unidades cartografiadas utilizadas en la
modelación para el análisis de estabilidad del talud se describenen las tablas 2 y 3
resumen de los ensayos realizados.
A continuación, se presenta el modelamiento de cada perfil para cada uno de los
escenarios teniendo en cuenta,las propiedades mecánicas de los suelos encontrados
MUESTRACLASIFICACION
(USC)GRAVAS (%) ARENAS (%) FINOS (%) LL (%) LP (%) IP (%)
M1 Pr1+783
profundidad 3.0m
del nivel de la via
CL 0.29 42.76 56.95 22 11.81 10.19
MUESTRA Wn (%) ᶲ º C=kg/cm2 δ ton/m3 qu= Kg/cm2 E=Kg/cm2
M1 Pr1+783
profundidad 3.0m
del nivel de la via
10.81 24.02 0.5572 2.02 1.51 17.09
.
60
en condiciones especiales. Para los perfiles topográficos de terraplén se agregaron
las cargas provenientes de un eventual tráfico en la vía.
Figura 21. Modelación del perfil topográfico No. 1 en condiciones extremas,
parámetros de entrada.
Fuente: El Autor.
Figura 6. Modelación del perfil topográfico No. 1 en condiciones extremas, F.S por el
método de Morgesten y Price.
Fuente: El Autor.
Figura 7. Modelación del perfil topográfico No. 2 en condiciones extremas, parámetros
de entrada.
MATERIAL 2
MATERIAL 1
3.798Name: MATERIAL 1 Unit Weight: 20.2 kN/m³ Cohesion: 55.31 kPa Phi: 23 ° Name: MATERIAL 2 Unit Weight: 21.5 kN/m³ Cohesion: 275 kPa Phi: 10 °
VIA
PERFIL Nº 1
Distance
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ele
vatio
n
100
102
104
106
108
110
112
114
116
118
120
122
124
MATERIAL 2
MATERIAL 1
Name: MATERIAL 1 Unit Weight: 20.2 kN/m³ Cohesion: 55.31 kPa Phi: 23 ° Name: MATERIAL 2 Unit Weight: 21.5 kN/m³ Cohesion: 275 kPa Phi: 10 °
VIA
PERFIL Nº 1
Distance
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ele
vatio
n
100
102
104
106
108
110
112
114
116
118
120
122
124
.
61
Fuente: El Autor.
Figura 24. Modelación del perfil topográfico No. 2 en condiciones extremas, F.S por
el método de Morgesten y Price.
Fuente: El Autor.
Resultado con Carga por tráfico:24Ton/(2.6m*3.5m*1m)=2.63ton/m3
Figura 25. Modelación del perfil topográfico No. 3 en condiciones extremas,
parámetros de entrada.
MATERIAL 2
MATERIAL 1
Name: MATERIAL 1 Unit Weight: 20.2 kN/m³ Cohesion: 55.31 kPa Phi: 23 ° Name: MATERIAL 2 Unit Weight: 21.5 kN/m³ Cohesion: 275 kPa Phi: 10 °
VIA
PERFIL 2
Distance
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ele
vatio
n
100
102
104
106
108
110
112
114
116
118
120
122
124
MATERIAL 2
MATERIAL 1
5.101Name: MATERIAL 1 Unit Weight: 20.2 kN/m³ Cohesion: 55.31 kPa Phi: 23 ° Name: MATERIAL 2 Unit Weight: 21.5 kN/m³ Cohesion: 275 kPa Phi: 10 °
VIA
PERFIL 2
Distance
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ele
vation
100
102
104
106
108
110
112
114
116
118
120
122
124
.
62
Fuente: El Autor.
Figura 26. Modelación del perfil topográfico No. 3 en condiciones extremas, F.S por
el método de Morgesten y Price.
Fuente: El Autor.
Figura 27. Modelación del perfil topográfico No. 4 en condiciones extremas,
parámetros de entrada.
MATERIAL 1
Name: MATERIAL 1 Unit Weight: 20.2 kN/m³ Cohesion: 55.31 kPa Phi: 23 °
VIA
PERFIL 3
Distance
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ele
vatio
n
75
77
79
81
83
85
87
89
91
93
95
97
99
MATERIAL 1
1.463
Name: MATERIAL 1 Unit Weight: 20.2 kN/m³ Cohesion: 55.31 kPa Phi: 23 °
VIA
PERFIL 3
Distance
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ele
vatio
n
75
77
79
81
83
85
87
89
91
93
95
97
99
.
63
Fuente: El Autor.
Figura 28. Modelación del perfil topográfico No. 4 en condiciones extremas, F.S por
el método de Morgesten y Price.
Fuente: El Autor.
El resultado del modelamiento computacional hecho para los dos sitios se muestra en
la Tabla 4.
MATERIAL 1
Name: MATERIAL 1 Unit Weight: 20.2 kN/m³ Cohesion: 55.31 kPa Phi: 23 °
VIA
PERFIL 4
Distance
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46
Ele
va
tio
n
75
77
79
81
83
85
87
89
91
93
95
MATERIAL 1
1.932
Name: MATERIAL 1 Unit Weight: 20.2 kN/m³ Cohesion: 55.31 kPa Phi: 23 °
VIA
PERFIL 4
Distance
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46
Ele
va
tio
n
75
77
79
81
83
85
87
89
91
93
95
.
64
Tabla 4.Resumen del modelamiento.
Fuente: El Autor.
Como se evidencia en el modelamiento, los dos sitios críticos analizados no presentan
riesgo a fenómenos de remoción en masa en condiciones desfavorables y en
consecuencia se debe tratar para controlar la erosión.
LUGAR PERFILANALISIS EN CONDICIONES
SEUDO ESTATICAS
PR0+684 1 3.798
PR0+684 2 5.101
PR1+783 3 1.463
PR1+783 4 1.932
.
65
7. ALTERNATIVAS TÉCNICAS, ECONÓMICAS Y AMBIENTALES PARAEL
CONTROL DE LA EROSION
Con base en los resultados de los anteriores ítems, en el presente capítulo se
plantean alternativas de prevención, mitigación, conservación y corrección de los
suelos afectados por los procesos erosivos.
7.1 MEDIDAS IMPLEMENTADAS POR ECOPETROL EN LA ACTUALIDAD
Entre los mecanismos encontrados dentro de la zona de estudio que se han utilizado
para el control de la erosión por parte de ECOPETROL, se encontraron los siguientes.
7.1.1 Gaviones:Fueron construidos mediante una estructura poco rígida y
presentaron deformaciones elásticas. Tal y como se observa en las figuras 29, 30 y
31, los gaviones colapsaron por falta de mantenimiento. Uno por la socavación en la
cimentación y el otro por colmatación del geotextil, respectivamente
Figura 29.Área estudiada: Gavión afectado por erosión en la cimentación.
Fuente: El Autor.
.
66
Figura 30.Gavión colmatado, aislado del muro por efectos del agua.
Fuente: El Autor.
Figura 31.Panorámica general de gaviones colmatados y aislados del muro.
Fuente: El Autor.
7.1.2 Trinchos: Fueron construidos horizontalmente, en estructura de guadua. Se
observó buen comportamiento ante el propósito de prevenir la erosión en los sitios
instalados, tal y como se observa en la figura 32.
.
67
Figura 32. Muestra de los trinchos horizontales construidos en la zona.
Fuente: El Autor.
7.2 PROTECCIÓN DE TALUDES CON COBERTURA VEGETAL
Ecopetrol adelantó como medida de protección de los suelos, el establecimiento de
especies vegetales en zonas de talud con especies arbóreas como el caucho (Hevea
brasiliensis), acacia (Acacia mangium), igualmente utilizó coberturas herbáceas como
la Braquiaria (Brachiaria decumbens). (Ver figura 33).
Figura 33.Plantación de Caucho, en los alrededores de la zona erosionada.
Fuente: El Autor.
.
68
7.2ALTERNATIVAS A IMPLEMENTAR PARA EL CONTROL DE LA EROSION
7.2.1 Trabajos de mitigación en los sitios K0+684 Y K1+783. Dada la pendiente
natural del terreno, se recomienda perfilar el talud o terracear (según sea el caso),a
fin de disminuir el gradiente para garantizar una mayor estabilidad del mismo.
Complementario a lo anterior, implementar simultáneamente obras hidráulicas u obras
Biomecánicas como (zanjas de coronación, acequias de ladera, cunetas revestidas en
concreto, filtros, drenesestructuras de disipación de energía y estructuras de
contención).
Además,la aplicación de Tratamientos biológicos (establecimiento de cobertura
vegetala través de procesos de revegetalización, reforestación, hidrosiembra y
biomanto).
Las alternativas enunciadas anteriormente aplicarían para los dos K señalados, sin
embargo en el K1+783, por razones inherentes a su conformación (zona de terraplén),
convendría implementarse la estructura de disipación de energía por ajustarse a las
condiciones naturales del terreno. Los disipadores de energía son estructuras que se
diseñan para generar pérdidas hidráulicas importantes en los flujos de alta velocidad.
El objetivo es reducir la velocidad y pasar el flujo de régimen supercrítico a subcrítico.
7.2.2 Trabajos a realizar. Dentro del plan de medidas de mitigación se propone para
el control de la erosión los siguientes aspectos:
Época para la realización de las actividades o intervenciones:En la
actividad de siembra,se recomienda hacerlo justo antes del inicio de una temporada
de lluvias con el objeto de proveer la humedad suficiente para permitir el
establecimiento de la vegetación. Considerando, según el IDEAM, que la temporada
de lluvias va desde la última semana de Febrero hasta la última de mayo o desde la
última semana de septiembrehasta mitad de noviembre.
Construcción de trinchos en bambú y biomanto.Siguiendo lo recomendado
por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS), básicamente se plantea alistar los
siguientes insumos:
Materiales: - Madera a emplear en la construcción los trinchos. Preferiblemente
la existente en la región, de acuerdo a la disponibilidad del aprovechamiento forestal.
Desde luego, contando con el respectivo permiso de la autoridad competente.
.
69
- Mantener el diámetro (D) de las estacas, los recomendados oscilan entre 4 y 6
pulgadas y longitud entre 2.0 y 4.0 metros.
- El bambú; para la elaboración de la pantalla. Igual que la madera se conseguiría de
acuerdo a la disponibilidad del aprovechamiento forestal de la región con su respectivo
permiso.
- El biomanto,preferentemente de fibra de fique, tupida y tejida.
Equipo: Se requerirían principalmente equipos para el transporte de los
materiales y herramientas para la elaboración de las estacas y la construcción de los
trinchos.
Ejecución de los trabajos: Las excavaciones para la construcción de
trinchosmejor realizarlas en forma manual.
- La pantalla retenedora estará compuesta por bambú y será cubierta por biomanto
de fique que tendrá un doblez de 20 centímetros sobre la superficie del terreno.
- las maderas a emplear se protegerán de animales parásitos; inmunizándolas con
creolina o un producto similar, en especial en las partes de contacto directo con el
terreno natural.
- Las estacas se hincarán de forma manual, a la distancia determinada en los planos
de diseño.
- Se empleará mano de obra no calificada, oriunda en primera instancia de las
veredas vecinas al área de ejecución del proyecto, o en su defecto de la región
Especificaciones para la siembra de pasto en semilla.
Materiales: Semillas de pasto especificadas en este informe, pues se han
adaptado a las zonas aledañas a la cárcava.
- Autorización escrita del propietario del predio o finca donde se ejecute la siembra
- El suelo orgánico estará conformado de acuerdo a las dosificaciones técnicamente
recomendadas.
.
70
Equipo:principalmente equipos para el transporte de los materiales y
herramientas a emplear en la revegetalización para la conformación de las áreas.
Ejecución de los trabajos: - Selección de las semillas. Dentro de la vegetación
natural de la zona, determinar si los pastizales nativos circundantes reúnen las
condiciones especificadas, parahacer factible su uso y mantener el desarrollo de
estas.
-Verificar y demarcar el área a revegetalizar, empleando estacas e hilo.
- El responsable del trabajo: explotará, cargará, transportará y descargará el suelo
orgánico hasta el sitio seleccionado.
- Además de lo anterior, extenderá el suelo orgánico en un espesor tal, que una vez
ocurrido el asentamiento natural se obtenga el espesor normal especificado en los
planos; seguidamente colocará las semillas escogidas para la revegetalización y se
incrustará de 6 a 12 milímetros
- Vinculación de personal. Se le dará prelación a la mano de obra no calificada de la
zona, contratada mediante hojas de vida presentadas por las juntas veredales vecinas
al área de ejecución del proyecto.
- Construcción de un sistema de cerca de alambre.
- Consecución del certificado de las áreas revegetalizadas. Gestiones y trámites ante
la Entidad o Corporación Ambiental, donde se indique claramente el total de las áreas
revegetalizadas.
7.3BASES PARA ESTIMATIVOS DE COSTOS
Es importante aclarar, que en este estudio no se presentaran valores o costosexactos
del presupuesto a requerir en el proceso intervención señalada en los capítulos
anteriores.
Se abordaran algunos aspectos relacionados con el tema, a modo de sugerencias
para que sean incorporados al momento real de la construcción o elaboración de los
trabajos recomendados, para atender las necesidades detectadas.
.
71
Los estimativos de costos, se basaran en los métodos de programación de las obras,
para los cuales resulta una herramienta útil, trabajar con promedios, balanceando
entre otros factores, los siguientes:
Tabla 5.Estimativo de costos unitarios.
Actividad Unidad Cantidad Valor Unitario Valor Total
Desde luego, lo anterior se constituye en una base financiera para la ejecución de las
obras, no son los únicos, ni los definitivos. Dependiendo de cada fase de intervención
se adicionaran otros factores.
En la medida en que ECOPETROL o la entidad gestora destine recursos para el
control de la erosión y recuperación de la vía en el sector estación las margaritas,
escuela las margaritas en el campo Lisama de Ecopetrol, ubicado en el Municipio de
San Vicente de Chucuri; deberá establecer los recursos que permitan una supervisión
técnica y operativa elaborados conforme a normas técnicas y obedeciendo a
prioridades preestablecidas.
Desde el punto de vista operativo, a la asignación del equipo para acometer los
distintos frentes, es conveniente asignarle costos,advirtiendo que debe hacerse
conforme a los patrones o diseños para cada actividad.
Para el equipo previsto se requiere información actualizada sobre precios en el país
para las distintas unidades, a fin de proceder con los métodos usuales a la estimación
de los distintos componentes de costos. Así como estimativos de costos de
mantenimiento; datos de salarios y jornales de operarios y ayudantes para llegar al
costo total por concepto de posesión y operación para cada unidad. Su resumen se
presentará en un cuadro. Se establecerán unidades de medida para cada una de las
operaciones a las cuales se aplicaran los rendimientos de equipo.
.
72
8. CONCLUSIONES
La intervención de Ecopetrol sobre las laderas para la conformación de las locaciones
y la construcción de las vías dejó al descubierto una gran cantidad de taludes
verticales en los cuales el inicio de procesos erosivos fue casi inmediato; como
también en muchos sitios las vías fueron construidas sin los adecuados sistemas de
drenaje, con cunetas no revestidas o de capacidad insuficiente y entregas de las
aguas de escorrentía en los puntos altos de las laderas, detonando en erosión por
surcos y cárcavas de gran altura.
El área del presente estudio en generalestá conformada por materiales residuales de
la formación Real muy susceptibles a afectación por procesos erosivos; ésta
susceptibilidad se ve aumentada en las zonas donde se presentan intercalaciones de
arcillolitas con areniscas de grano medio a grueso y conglomeráticas. Las áreas donde
afloran limos arenosos y arcillas limosas presentan menor susceptibilidad a la erosión
por desprendimiento de partículas y se ven afectadas principalmente por acción de
lavado superficial de la escorrentía.
Actividades humanas como la agricultura eliminan la capa protectora de vegetación,
produciendo una erosión más acelerada. En los cambios de vegetación (como el paso
de vegetación nativa a los cultivos) producen un aumento de la erosión y a su vez que
el suelo pierda sus nutrientes y sea infértil e inservible. También depende el tipo de
vegetación que se encuentre en el lugar, por ejemplo, una zona sin árboles sufre
mucho, debido a que el árbol absorbe el agua y en su ausencia el agua se va sin ser
absorbida en su mayor parte y llevándose con sigo la arena de la tierra.
Acorde a los resultados obtenidos utilizando como herramienta de soporte el Software
“Geo - Slope”, se obtuvieron resultados del Factor de Seguridad valores superiores a 1,
en los dos sitios tal como se muestran en la (Tabla 4, resumen del modelamiento).
Indicando con esto que la afectación del suelo obedece a problemas de Erosión y no a
fenómenos de remoción en masa (inestabilidad de taludes).
Las condicionesfísica-biótica imperantes en los suelosdel área objeto de estudio, los
hace susceptibles a la erosión, por ello, la alternativa de control de los procesos erosivos
encontrados se plantea desde la Bioingeniería; mediante el uso de tratamientos
biológicos (revegetalización, reforestación, hidrosiembra, biomantos) y obras
biomecánicas (zanjas de coronación, acequias de ladera, cunetas revestidas en
.
73
concreto, filtros, drenes, estructuras de disipación de energía y estructuras de
contención, entre otras).
Los correctivos implementados por Ecopetrol para el control de la erosión, no evitaron
su presencia, por la falta de mantenimiento y seguimiento a las obras, presentándose
un aumento progresivo de los procesos erosivos.
.
74
9. RECOMENDACIONES
La Estatal Petrolera o Empresas que tengan trabajos en la región,deben aplicar
medidas correctivas una vez sean detectados los inicios o procesos erosivos, con
el fin de evitar complicaciones ambientales y sociales inmanejables y perdurables.
De igual manera, hacer mantenimiento periódicos en las obras implementadas,
buscando evitar su deterioro o su colapso, a mediano y largo plazo.
Capacitar a la comunidad del Área de Influencia Directa e Indirecta, en aspectos
relacionados con prevención de la erosión, mediante el aprovechamiento, manejo
y conservación de los recursos naturales, a fin de promover una cultura ambiental
donde los habitantes estén prestos, vigilantes del desarrollo y la calidad de los
recursos medioambientales y del cuidado y mantenimiento de la vía, la cual en
cierto modo se convierte en un patrimonio social, por el uso de la misma por los
pobladores.
Es importante en aras de prevenir, mitigar, compensar y corregir los problemas
erosivos combinar las alternativas consistentes en tratamientos Biológicos
(reforestación, hidrosiembra y biomantos) con obras Biomecánicas (perfilado de
taludes, terrazas, zanjas de coronación, cunetas, filtros, drenes, estructuras de
disipación de energía y estructuras de contención).
Se hace necesario llevar un control periódico de las obras realizadas, con el fin de
evaluar su efectividad a corto, mediano y largo plazo.
Las alternativas propuestas quedan a la expectativa de su implementación por parte
de los funcionarios interesados en que se realizara el estudio, su ejecución está
dentro de los márgenes posibles económicamente pero la decisión solo corresponde
a ellos.
.
75
BIBLIOGRAFÍA
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76
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División de Publicaciones Universidad Industrial de Santander, 2009. 417p.
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TERZAGHI, Karl; PECK Ralph B. Mecánica de suelos en la Ingeniería práctica. 2ª ed.
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.
77
ANEXOS
.
78
Anexo A. Ensayos de laboratorio.
.
79
AnexoB. Modelamiento con software Geo Slope.
.
80
AnexoC. Levantamientos topográficos, (planta general, perfiles y secciones tipo y
alternativas de mitigación).
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