PROYECTO
AMPLIACION DE LA FRONTERA ELECTRICA PAFE IIISER CELENDIN - IV
ETAPA
Consultor Snior en Geologa-GeotecniaReinaldo Rodrguez
CruzadoCajamarca, Agosto 2010
GEOLOGIA - GEOTECNIA
PROYECTO
AMPLIACION DE LA FRONTERA ELECTRICA PAFE IIISER CELENDIN - IV
ETAPA
INDICE
1. GENERALIDADESAntecedentesrea de la Zona de EstudioUbicacin
EspacialCondiciones ClimatolgicasAccesibilidad
2. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACIONObjetivosAlcancesInformacin
ExistenteTrabajo de Gabinete Pre-campoTrabajo de Gabinete
Pos-campoEquipos y MovilidadSoftwars
3. ESTUDIO GEOLOGICOGeomorfologaEstratigrafaGeologa
EstructuralGeodinmica InternaGeodinmica Externa
4. ESTUDIO GEOTECNICOInvestigaciones de CampoTrincheras de
ExploracinPerfiles EstratigrficosMuestreo de Suelos en
TrincherasEnsayos de Muestras de Suelos en el LaboratorioParmetros
Geotcnicos de SuelosParmetros Geotcnicos de RocasClculos de
Cimentacin
5. CONCLUSIONES6. RECOMENDACIONES
ANEXOS
RESULTADOS DEL LABORATORIO DE MECNICA DE SUELOS32 PGINAS.
PLANOSPLANO N 01 PLANO DE TOPOGRAFICO - LINEAS DE TENSIONPLANO N
02 PLANO GEOMORFOLOGICO ALTITUDINALPLANO N 03 PLANO GEOLOGICO
REGIONALPLANO N 04 PLANO DE PARAMETROS GEOTECNICOS
PROYECTO AMPLIACION DE LA FRONTERA ELECTRICA PAFE IIISER
CELENDIN - IV ETAPA
1. GENERALIDADES
Antecedentes
El PAFE III Cajamarca est orientado hacia la ampliacin de la
frontera elctrica en el departamento de Cajamarca y su consecuente
desarrollo regional.
Para la consecucin y logro de este objetivo el Per ha solicitado
un prstamo de AOD N PE-P33, de fecha 26 de marzo del 2009, de la
Agencia para la Cooperacin Internacional para el Programa de
Ampliacin de Frontera Elctrica III Etapa PAFE III Cajamarca, el
cual cubrir 19 Sistemas Elctricos Rurales (SER) en el entorno del
departamento de Cajamarca. El convenio de prstamo cubrir parte del
costo del proyecto, responsabilizndose como contraparte de
financiamiento el Gobierno Regional.
El gobierno Regional de Cajamarca para el cumplimiento del
programa ha designado a la Unidad Ejecutora de Programas Regionales
- PROREGION, quien se har cargo del proceso de seleccin, firma de
contrato, pago a los adjudicatarios, penalidades, etc., hasta la
recepcin de los bienes y servicios a satisfaccin de PROREGION, por
lo que para los efectos de la ejecucin del contrato asume las
atribuciones y responsabilidades propias del Gobierno Regional de
Cajamarca.
DESSAU INTERNATIONAL INC SUCURSAL PERU, ha sido contratada por
la Unidad Ejecutora de Programas Regionales PROREGION del Gobierno
Regional de Cajamarca, mediante Contrato de Servicios de Consultora
N 001-2010-GR.CAJ/PROREGION, suscrito el 26 de Enero de 2010.
Entre los alcances del Contrato de Servicios de Consultora
comprende la elaboracin del Expediente Tcnico, la Asesora durante
la etapa de licitacin para la adquisicin de suministros, Asesora en
la etapa de licitacin de obras, la Supervisin en la puesta en
marcha de las obras de Ampliacin de la Frontera elctrica III Etapa
PAFE III Departamento de Cajamarca.
Los costos de los servicios de Consultora son Financiados a
travs de los procedimientos establecidos en el Prstamo AOD,
otorgado por la Agencia para la Cooperacin Internacional del Japn
(JICA).
rea de la Zona de Estudio
El entorno geogrfico es la provincia de Celendn del Departamento
de Cajamarca, y sus caseros, los cuales sern beneficiados con la
energa elctrica que permite el proyecto, logrando el desarrollo
socio-cultural del rea de estudio.
La zona de estudio comprende genricamente:
a) SER RURAL CELENDIN-IV EATPA: 76 derivaciones.
Ubicacin Espacial
El rea de estudio est ubicado dentro de una cuadrcula de
coordenadas UTM cuyo DATUM est referido al Sistema WGS84.
COORDENADAS UTM DATUM WGS84
El rea comprendida es de 2784 Km2.El permetro es de 232 Km.
Condiciones Climatolgicas
Por la extensin del rea de estudio, no se tiene un solo clima
que defina el entorno del rea. Considerando los puntos de muestreo
podemos definir que nuestras curvas altitudinales estn entre los
1400 msnm cerca a la muestra N 07 con tendencia a fuertes
temperaturas hasta 26 y es la nica muy cerca de un valle como se
muestra en la fotografa. Sin embargo en la mayor parte del proyecto
se han tomado muestras en altitudes que van desde los 2953 msnm
hasta 3678 msnm, con temperaturas muy bajas durante los das de
trabajo de campo aproximadamente 12, lo cual significa que la
tendencia del proyecto es a beneficiar a pobladores que se
encuentran en las alturas de Celendn.
Accesibilidad
Para el estudio se utilizaron las siguientes vas :
Cajamarca Celendn : Va asfaltada y en tramos afirmada en regular
estado. Celendn Chanche: en muy mal estado. Celendn Sorochuco
Llavidque : Va afirmada, en muy mal estado de conservacin. Celendn
Cruz Conga Cocn Cajn : muy mal estado de conservacin. Celendn
Llanguat El Mirador - - La Libertad de Palln San Martn: en psimas
condiciones de carretera. Celendn _ Juan Velasco : psimas
condiciones de carretera. Dentro de estos tramos se ha recorrido
por accesos que acortan las distancias pero son caminos en psimo
estado de conservacin.
2. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION
Objetivos
Evaluar el comportamiento geolgico regional de la zonas donde se
ubicarn las estructuras de sostenimiento de los cables de las
derivaciones del SER CELENDIN IV ETAPA. Ejecutar muestreos de
suelos y realizar los ensayos de mecnica para conocer los parmetros
fsicos y geomecnicos. Analizar los resultados de los ensayos de
mecnica de suelos y calcular las cargas de cimentacin de los postes
de sostenimiento incluidos los cables de tensin y variables de
contorno. Definir el comportamiento geotcnico de las
cimentaciones.
Alcances
Dentro del Alcance del Estudio Geolgico-Geotcnico Definicin del
comportamiento geolgico y geotcnico de la zona. Evaluar las mejores
y apropiadas ubicaciones de los puntos de muestreo. En lo posible
buscar que los muestreadores conozcan los protocolos de muestreo y
entiendan los objetivos del estudio. Considerando las Normas y
Trminos de Referencia, desarrollar el estudio y aplicar los
protocolos de muestreos de suelos. Los resultados del trabajo de
campo, anlisis de resultados de laboratorio y la aplicacin de
Softwars sustentarn la posibilidades de cimentacin de los postes en
los diferentes tipos de suelos.
Fuera del Alcance del Estudio Geolgico-Geotcnico Cimentacin de
los postes.
Informacin Existente
La informacin ms importante fue entregada por la empresa DESSAU,
correspondiente al Plano Base SER CELENDIN - IV ETAPA, el cual ha
servido para programar las salidas de campo y ubicacin de calicatas
representativas de muestreo de suelos. Para el anlisis geolgico
regional se ha utilizado el Boletn N 38 y fundamentalmente el
Cuadrngulo de Celendn, pero se ha tomado en consideracin los
cuadrngulos de sus alrededores para correlacionar litologa y
estructuras geolgicas. Tambin se utiliz parte del cuadrngulo de San
Marcos del Boletn n 31 Cuadrngulos de Cajamarca, San Marcos y
Cajabamba. Todos estos planos estn a escala 1:100,000, y han sido
publicados por el Instituto Geolgico, Minero y Metalrgico, como
Serie A-Carta geolgica Nacional-en 1984 y 1980.
Trabajo de Gabinete Pre-campo
Evaluacin de la informacin sobre planos topogrficos a escala
1:100,000. Evaluacin y superposicin de planos geolgicos y
topogrficos. Acondicionamiento de planos al sistema WGS84.
Determinacin de unidades geolgicas y ubicacin inicial de puntos de
muestreo de suelos. Planeamiento del trabajo de campo.
Trabajos de Campo
Reconocimiento de la geologa regional siguiendo las vas hacia
los puntos de muestreo. Determinacin, posicionamiento y
aseguramiento definitivo de los puntos de muestreo. Aplicacin de
Protocolos de muestreo de suelos en los puntos determinados de las
lneas de tensin y las carreteras, fotografas, perfiles geolgicos.
Manipuleo de muestras hasta Cajamarca. Anlisis de las unidades
geolgicas y su comportamiento regional.
Trabajo de Gabinete Post-campo
Replanteo de la informacin de campo en los planos topogrficos,
geolgicos y poligonal del SER CELENDIN. Generacin de planos.
Consolidacin de perfiles estratigrficos con el software. Anlisis de
los resultados de la mecnica de suelos. Clculo de las capacidades
de carga y Factores de Seguridad para la cimentacin de las
estructuras. Informe Final.
Equipos y Movilidad
GPS Navegador Brjula geotcnica. Picota. Acido clorhdrico.
Protactors. Libretas anti humedad. Winchas. Cmaras fotogrficas.
Radios Motorola de 15 Km. de alcance. Camioneta 4x4 doble
cabina.
Softwars
CAD v.2009. SIG v.93. Stratigrapher v.2009 de Geostru. Loadcap
de v.2009 de Geostru.
3. ESTUDIO GEOLOGICO
Geomorfologa
Los fenmenos geomorfolgicos y las geoformas en la zona de
estudio son el resultado de procesos de elevaciones de la corteza y
degradaciones o erosin cclicas y continuas en la zona. Entre los ms
saltantes tenemos:
Superficies de Erosin, constituidas por superficies o planicies
altas delimitadas por escarpas o como grupos de cumbres de
aproximadamente la misma altura. En nuestra rea encontramos la
superficie de 3900 msnm, 3500 msnm, 2900 msnm, y 2000 msnm.
Drenajes, constituidos por ros que drenan preferentemente hacia
el ro Maran, como el Ro Sendamal, Ro Celendn y sus afluentes de
todos los rdenes; y constituyen los agentes de erosin sobre las
masas de suelos y rocas y que van conformando los depsitos
fluviales y aluviales cuando erosionan las pendientes y taludes
debido a los movimientos de masas producidos por flujos
hdricos.
Valles, son las depresiones socavadas por los ros y afluentes
durante el proceso geolgico de erosin, conformando una estructura
importante que va acompaada de las terrazas fluviales o aluviales
que se forman durante los periodos de precipitacin, erosin y
transporte de materiales.
Estos procesos geomorfolgicos y las geoformas se pueden observar
en los planos topogrficos, de drenaje y el Plano N 02 Geomorfolgico
Altitudinal.
Estratigrafa
La secuencia estratigrfica del rea de estudio, corresponde
Cronoestratigraficamente desde el Jursico inferior hasta el
cuaternario reciente, es decir un tiempo geolgico aproximado de
185000,000 de aos.
Acorde con los objetivos del estudio que es la cimentacin de
estructuras, se desarrollarn muy sintticamente las caractersticas
de las formaciones geolgicas rocosas y los depsitos
cuaternarios.
Depsitos Cuaternarios
Sobre todas las unidades litolgicas del rea de estudio
encontramos depsitos cuaternarios, principalmente fluviales,
aluviales y pequeas reas de fluvio-Glaciaricos
Depsitos Coluviales
Materiales transportados por gravedad y principalmente por accin
del agua, alterados insitu y depositados en las laderas de los
cerros pendiente abajo, teniendo la composicin de las rocas de las
cuales provenientes. En nuestra zona son principalmente resultado
de la erosin de las rocas areniscosas, cuarcticas, calcreas y
volcnicas.
Depsitos Fluviales
Son depsitos que se encuentran dentro de los cauces de los ros y
sus terrazas fluviales o fluvio-aluviales. Muchas veces estn
mezcladas con los depsitos aluviales que se generan por
desplazamientos de materiales de las laderas y las fuertes
precipitaciones pluviales. Son mayormente cantos rodados de
diversos tamaos, arenas lavadas y muy pocos limos y los encontramos
en los ros y quebradas de la zona de trabajo.
Depsitos Aluviales
Son depsitos constituidos por gravas angulosas de tamaos que van
desde las 25, hasta gravas finas, arenas gruesas y finas y con
mucho contenido de limos y presencia de arcillas, desde formas
angulares hasta subredondeadas y de condiciones anisotrpicas. En
muchos casos presentan oxidaciones de fierro.
Depsitos Fluvio-glaciares
Son depsitos que se encuentran cubriendo en parte todas las
unidades estratigrficas antes descritas y estn constituidas por
gravas angulosas a sub redondeadas, englobadas en una matriz
areno-arcillosa. Casi siempre estn relacionados con los depsitos
morrnicos que tambin estn presentes en la zona de estudio.
Rocas Sedimentarias y Volcnicas
Volcnico Huambos
Est compuesto por tobas y brechas de composicin mayormente cidas
en matriz feldesptica que corresponden a una toba dactica. Forma
llanuras delimitadas por farallones o escarpas donde se aprecia la
estratificacin.
Volcnico Porculla
Es una secuencia gruesa de volcnicos mayormente dacticos con
intercalaciones de andesitas, donde los piroclsticos son
generalmente ms abundantes que los derrames. Los volcnicos se
presentan en capas medianas a gruesas pobremente estratificadas,
dando afloramientos macizos que vistos de lejos se asemejan a
intrusivos.
Volcnico Llama
Secuencia gruesa de volcnicos resistentes a la erosin,
constituyendo escarpas o farallones. Por la presencia de suficiente
humedad ocurre intemperismo profundo de la roca, generando colinas
suaves sin mayores afloramientos.
Formacin Chota
Consiste de una secuencia de conglomerados relativamente blandos
intercalados con tobas, arcillas y areniscas. La formacin Chota por
su relativa consistencia presenta geoformas redondeadas a poco
empinadas.
Formacin Celendn
Compuesta por capas de caliza nodular arcillosa de color crema a
marrn, intercalada con margas y lutitas grises o gris azuladas
predominando stas sobre las calizas. El espesor mximo es de 300
metros.
Formacin Cajamarca
Presenta entre 100 a 400 metros de calizas, como lomos
prominentes o escarpas, con muy poca vegetacin, y al meteorizarse
presenta colores blanquecinos o gris claros. Morfolgicamente
contrastan sus escarpas con el grupo Quilquin que presenta terrenos
bajos.
Formacin Quilquin-Mujarrn
Representado por 100 a 200 metros de lutitas y margas con
algunas intercalaciones calcreas. Por tener sedimentos blandos sus
afloramientos son escasos y ocupan terrenos bajos, son de color
marrn oscuro y son generalmente terrenos de cultivo.
Formacin Yumagual
Es una secuencia de margas y calizas gris parduzcas en bancos ms
o menos uniformes, destacando un miembro medio lutceo margoso
amarillento. En conjunto presenta escarpas elongadas debido a su
dureza uniforme.
Formacin Pariatambo
Representada en la zona de estudio entre 100 a 300 metros de
calizas, lutitas y tobas, en capas delgadas, uniformemente
estratificadas. La formacin es resistente a la erosin y forma
escarpas prominentes que se diferencian y resaltan del material
blando de la formacin Chulec.
Formacin Chulec
Se presenta como decenas hasta centenas de metros de lutitas,
margas y calizas nodulares, aflorando en toda la regin, presentando
un color crema a gris cuando se intemperiza. Por ser sus
componentes muy suaves y blandos, la topografa que desarrolla son
lomadas de pendientes suaves.
Formacin Inca
Consiste de algunos metros o decenas de metros de arenisca y
lutita con intercalaciones calcreas, caracterizndose por la
naturaleza ferruginosa de sus sedimentos. Las areniscas son de
grano medio a grueso, duras y compactas y tienen un cemento
limontico.
Grupo Goyllarisquizga
Aflora en toda la regin con un grosor variable de areniscas y
cuarcitas blanquecinas y marrones bien estratificadas, con
intercalaciones variables de horizontes de lutitas grises y
marrones, en forma indivisa hacia la margen oriental de la cuenca.
Hacia la cuenca central y occidental el Gripo Goyllarisquizga
muestra sus cuatro formaciones.
Formacin Farrat
Consta de cuarcitas y areniscas blanquecinas de grano medio a
grueso, con espesor promedio de 500 metros. Por ser competente
forma escarpas pronunciadas altas cumbres agudas y largas, muy
similares a la formacin Chim.
Formacin Carhuaz
Es una alternancia de areniscas con matices rojizos, violetas y
verdosos, con lutitas grises. Hacia la parte superior contiene
bancos de cuarcitas blancas que se intercalan con lutitas y
areniscas
Formacin Santa
Consiste en una intercalacin de lutitas y calizas margosas, y
areniscas gris oscuras, con un espesor de 100 a 150 metros. Sus
afloramientos conforman depresiones y estn cubiertos por suelos. Se
intemperiza con un tono gris marrn hasta colores blanquecinos
Formacin Chim
Es una alternancia de areniscas, cuarcitas y lutitas en la parte
inferior y de una potente secuencia de cuarcitas blancas, en bancos
gruesos, en la parte superior. Sus afloramientos se destacan
ntidamente en la topografa por su dureza y consistencia y por las
estructuras plegadas, originando grandes farallones.
Volcnico Oyotn
La litologa consiste en bancos medianos o gruesos de
piroclsticos y derrames de composicin andestica y dactica, siendo
comn las brechas andesticas macizas de un color negro azulado
Geologa Estructural
La parte meridional SW presenta plegamientos anticlinales y
sinclinales con direccion preferente SE-NW hasta E-W con flancos
inclinados entre los 5 y los 40 como promedio y estn asociados al
plegamiento regional SE-NW.
El sistema de fallas en esta parte meridional corresponden a
fallas normales, inversas y de direccin, asociadas en gran parte a
los contactos litolgicos, mayormente sedimentarios como se puede
notar entre las formaciones del cretceo, Grupo Goyllarisquizga,
Formaciones Inca, Chulec, Pariatambo, Pulluicana o Yumagual, dando
como resultado desplazamientos mayores a los 1000 metros.
En el lado septentrional y NE, se encuentran grandes
plegamientos con buzamientos al SW, alineados con las fallas
inversas de bajo y alto ngulo con flancos bastante parados hasta
invertidos, que recorren de sur este a noroeste. Las fallas y los
procesos de erosin muestran los contactos litolgicos asociados
mutuamente, como se observa entre los enormes afloramientos de la
formacin Oyotn y el paquete cretcico inferior y superior.
Geodinmica Interna
La zona de estudio en relacin a la geodinmica interna est
principalmente ligada a dos factores fundamentales; el primero en
relacin a los movimientos tectnicos y las fases de deformacin o
cambios ocurridos desde el jursico hasta el terciario tardo y
cuaternario, donde se conforman, alteran o sobreponen todas las
estructuras que observamos en la actualidad. Estas alteraciones o
deformaciones geohistricas comprenden:
Plegamiento de la provincia tectnica de Chim ocurrido a fines
del cretceo. Levantamiento de la provincia tectnica de Pacasmayo a
fines del cretceo y comienzo del terciario. Estructuras de la
provincia tectnica de Cutervo ocurridas en el terciario temprano.
Emplazamiento del batolito de la costa, sin fecha fija de su
proceso final de movimiento. Levantamiento general de los Andes
durante el terciario tardo y cuaternario.
Respecto de los movimientos ssmicos en el departamento de
Cajamarca no se han identificados impactos fuertes de sismicidad
con afectacin de vidas humanas ni perdidas de infraestructura o
bienes materiales. Segn los estudios de enrique Silgado para
Cajamarca y en especial la zona de estudio solamente ha soportado
Intensidades ssmicas entre 2 y 4 en la Escala de Mercalli, motivo
por el cual no se conocen hasta la fecha proyecciones de alta
intensidad ssmica.
Geodinmica Externa
En el recorrido de las carreteras de la zona de estudio se han
reconocido que han ocurrido diversos fenmenos de remocin de masas
como deslizamientos, huaycos, derrumbes, especialmente en algunos
lugares donde las formaciones geolgicas son muy fracturadas e
inestables como : El Grupo Goyllarisquizga y la formacin Inca, son
muy fracturados en sus formaciones areniscosas y cuarcticas y
friable a fracturado en sus litologas limolticas, calcreas y
lutceas, es decir debe considerarse derrumbes en sus formaciones
Chim, Farrat, Inca y deslizamientos en sus formaciones Santa y
Carhuaz. Las formaciones
calcreas-lutceas-areniscosas-conglomerdicas como Chulec,
Pariatambo, Yumagual, Quilquin, Cajamarca, Celendn, Chota, estn muy
meteorizadas en su parte superior hasta 2 a ms metros de
profundidad, produciendo mayormente deslizamiento tipo circular y
de planos irregulares. Los volcnicos Llama, Porculla y Huambos,
cuando estn frescos tienen estructuras en escarpas y existen
fenmenos de derrumbes de rocas, pero cuando estn alterados y
meteorizados conforman suelos regolticos, limo-arcillosos,
arcillo-limosos y producen en algunos casos deslizamientos
circulares.
Especficamente en los trazos de las lneas de tensin no se ha
encontrado problemas graves de remocin de masas que comprometan la
inestabilidad de las pendientes por donde sern cimentadas. Sin
embargo es importante verificar este comportamiento de los lugares
de cimentacin cuando se ejecuten las obras, ya que el estudio se
realiz en los meses de junio y julio que son meses secos y no se
observ napas freticas fluctuantes, y tampoco presencia de humedad o
saturacin de suelos.
4. ESTUDIO GEOTECNICO
Investigaciones de Campo
La primera fase de campo correspondi a la reafirmacin del
anlisis hecho en el gabinete y luego la comprobacin de la
existencia de las formaciones geolgicas y sus condiciones
lito-morfo-estructurales regionales existentes en la zona de
estudio.
La estrategia fue seguir las rutas o caminos hacia donde se
haban definido los puntos de muestreo en el gabinete y confirmadas
o redefinidos segn el profundo conocimiento de las rutas por el
jefe de proyecto.
Asegurada la accesibilidad a los puntos definitivos de muestreo,
se realiz el recorrido optimizando el tiempo y los recursos
disponibles para realizar la apertura de las calicatas y
trincheras. En cada punto de muestreo se ejecut la limpieza de
vegetacin, escombros o materiales inservibles para llegar al
material a muestrear.
Finalmente se realiz los muestreos siguiendo los protocolos de
muestreo, incluyendo la toma de informacin segn el procedimiento
metodolgico de observacin y descripcin, es decir se llenaron los
formatos de los perfiles estratigrficos siguiendo la estructura de
la hoja del software Stratigrapher.
Trincheras de Exploracin
Lo ms importante del trabajo de campo fue definir las trincheras
de muestreo, el lugar, su posicin o geometra y el rea de muestreo.
Debe considerarse que para el presente trabajo tuvo una muy buena
performance este tipo de muestreo, lo cual podra no ser apropiado
para otro proyecto similar.
Perfiles Estratigrficos
Luego de la limpieza de la trinchera de muestreo se tuvo que
ejecutar la evaluacin geotcnica tomando en consideracin los
aspectos sedimentolgico, estructural, facies y geomecnico.
Los perfiles geolgico-estratigrficos finales fueron el resultado
del ordenamiento de toda la informacin obtenida en campo y se
presentan grficamente para cada una de las trincheras, indicando
adems la informacin integral del proyecto. A continuacin se
presentan en 10 hojas los Perfiles Estratigrficos de la Calicata
CC-01 hasta la calicata CC-10.
AMPLIACION DE LA FRONTERA ELECTRICA PAFE IIICAJAMARCA
INTERNATIONAL INC - SUCURSAL PERU
7SER CUTERVO II, III, IV ETAPA y QUEROCOTO HUAMBOS II ETAPA
Muestreo de Suelos en Trincheras
El protocolo de muestreo fue realizado siguiendo la norma tcnica
para suelos y cimentaciones, obtenindose muestras Tipo Mab y luego
transportadas al laboratorio de mecnica de suelos con los cuidados
necesarios.
Ensayos de Muestras de Suelos en el Laboratorio
Para los clculos de cimentacin de las estructuras del presente
proyecto se utiliz el software Loadcap de Geostru, el cual requiri
principalmente los parmetros fsicos como peso especifico, peso
especfico saturado y los parmetros geomecnicos como la cohesin y el
ngulo de rozamiento interno. Adems fue necesario conocer el
comportamiento de los diferentes tipos de suelos y para ello se
solicit al laboratorio de mecnica de suelos que acompae los clculos
de la granulometra, limites de Atterberg, contenido de humedad y
dems parmetros que definan y demuestren el comportamiento de los
suelos, utilizndose para encontrar los parmetros elsticos de los
materiales de cada calicata como son Mdulo de elasticidad y
coeficiente de Poisson.
Los ensayos realizados en el Laboratorio de Mecnica de Suelos
GEOTECNIA & PROYECTOS segn las Normas ASTM fueron los
siguientes:
Anlisis granulomtrico:Norma ASTM D 422 Lmites de Atterberg:Norma
ASTM 4318 Gravedad especfica:Norma ASTM C 127 Densidad hmeda
volumtrica:Norma ASTM D 2937 Densidad Natural:Norma ASTM 2216
La ubicacin y data de las calicatas se presenta en el siguiente
cuadro.
CUADRO DE UBICACIN Y DATA DE CALICATASINFORMACION DE CAMPOSER
CELENDIN
La sntesis de la informacin de los ensayos de Mecnica de Suelos
ha sido proporcionada por los responsables del laboratorio de
mecnica de suelos y se muestra en el cuadro siguiente.
CUADRO RESUMEN DE LOS PARAMETROS MECANICOS PARA CALCULO DE
CIMENTACIONLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOSSER CELENDIN
Los resultados del Laboratorio de Mecnica de Suelos se
encuentran en los Anexos en 32 pginas.
Parmetros Geotcnicos de Suelos
Los ensayos de mecnica de suelos que entregaron los responsables
del laboratorio de mecnica de suelos, proporcionaron los parmetros
fsicos y geomecnicos solicitados y fueron utilizados para encontrar
los parmetros elsticos, que en conjunto sirvieron para realizar los
clculos de cimentacin de los postes que se utilizarn en el
proyecto.
Se ha estructurado un cuadro de dichos parmetros y se adjunta a
continuacin.
Parmetros Geotcnicos de Rocas
Las rocas frescas presentan mucha estabilidad tanto para
cimentacin de estructuras civiles como en taludes, sin embargo
cuando se meteorizacin pueden pasar de rocas Tipo III a rocas Tipo
IV y en algunos casos pasan a comportarse como suelos duros a
sueltos Tipo V.
En el rea de estudio se ha observado tres tipos importantes de
rocas y sus comportamientos como rocas frescas y como rocas
meteorizadas:
Rocas Sedimentarias Granulares con poca presencia de lutitas,
como el Grupo Goyllarisquizga y Formacin Inca, se presentan
mayormente compactas, duras, pero frgiles, mayormente con cuatro
discontinuidades, tres familias de fracturas y planos de
estratificacin, formando cuas de inestabilidad cuando son afectadas
por agua en los planos de discontinuidad.
Geomecanicamente son mayormente Roca Tipo II, pero por
fracturamiento pueden pasar hasta Roca Tipo IV, con resistencias a
compresin mayores a 20 Kg/cm2 y cercana a 2 Kg/cm2 en traccin. Sus
coberturas orgnicas superficiales son de poca potencia generalmente
llegan a 30 cms. de espesor.
Rocas Sedimentarias Calcreas, lutceas y margosas, son mayormente
interestratificaciones de rocas calizas, lutitas, margas y algo de
limolitas, generalmente son de grano fino a medio, de dureza y
compacidad alta hasta baja y muy baja y se tienen las Formaciones
Chulec, Pariatambo, Yumagual, Quilquin y Cajamarca.
Geomecanicamente con presencia de fracturamiento bajo a medio su
resistencia a la compresin puede llegar hasta algo ms de los 15
Kg/m2 y en traccin si debe ser analizada mediante mtodos
geomecnicos de rocas.
A excepcin de la Formacin Calcrea Cajamarca que es la ms
compacta y muy poco deleznable por la alta compacidad y potencia de
sus estratos; las dems formaciones son muy meteorizadas y
especialmente en su parte superficial, llegando en algunos casos a
tener hasta 6 u 8 metros de cobertura muy alterada, conformando
suelos regolticos y suelos duros a blandos, con resistencias a
comprensin muy bajas, que podran oscilar entre los 0.5 Kg/cm2 hasta
6 Kg/cm2.
Rocas Volcnicas, se componen principalmente de tobas, brechas,
piroclsticos y derrames volcnicos. En la zona de estudio tienen
esta conformacin los volcnicos Oyotn, Llama, Porculla y Huambos,
pero adems se debe incluir la Formacin Chota por su cercana al
comportamiento de estos volcnicos.
Cuando estn frescos podemos observarlos como rocas muy
consistentes y formando farallones con procesos de fracturamiento
que producen derrumbes de bloques y por tanto depsitos coluviales,
llegando sus capacidades portantes en compresin hasta 30 o 40
Kg/cm2. En cambio cuando estn meteorizados pasan de rocas duras
hasta suelos duros cuando estn secos, pero se vuelven suelos muy
plsticos cuando contienen humedad o mojados y se comportan como
suelos arcillosos altamente deformables. En estas condiciones sus
capacidades de resistencia en compresin pueden llegar a tener 6
Kg/cm2 hasta 0.3 Kg/cm2 y pierden toda capacidad de resistencia
cuando estn muy saturados.
Clculos de Cimentacin
Tipos de Suelos en las Calicatas Clasificacin SUCS y AASHTO
Los tipos de suelos encontrados en cada calicata fueron
descritos en campo como se aprecia en los Perfiles Estratigrficos y
luego se definieron en los Ensayos de Mecnica de Suelos como se
muestra en el cuadro adjunto.
Postes de Concreto Armado y Clculo de la Carga de Trabajo
Los Postes de Concreto que servirn para sostener las lneas de
trasmisin son de diversas especificaciones, habindose tomado como
referencia tres tipos para realizar los clculos, con los cuales se
abarca el lmite menor y lmite mayor de cargas para la cimentacin.
El cuadro adjunto nos muestra las caractersticas y especificaciones
de los diversos tipos de postes as como el clculo de la Carga de
Trabajo que se aplicar en la cimentacin. Par compensar las cargas
de tensin de cables y viento trasmitidas por el poste hacia la
base, se ha considerado 15% de aumento de tensiones soportadas por
el suelo y se ha incrementado en la Carga de Trabajo para los
clculos de cimentacin.
Clculo de la Carga Ultima y Factores de Seguridad en Condicin
Drenada
Para calcular la Carga Ultima y los Factores de Seguridad en
condiciones drenadas que servirn para la cimentacin de los postes
de concreto segn los tipos a utilizar, se recurri al software
Loadcap de Geostru, el cual est basado en mtodos matemticos que
estn desarrollados en las teoras respectivas de cada autor.
Para lograr los mejores resultados, se corri el programa bajo
los mtodos de clculo de Terzaghi, Vesic, Meyerhof y Hansen y se
logr comparar y definir los resultados que son ms viables y
confiables. Los resultados se muestran en los cuadros y figuras que
se acompaan a continuacin.
Los clculos se han realizado, para cada calicata considerando la
posible cimentacin de cualquiera de los tres tipos de postes. Para
ello se ha tomado como lmite menor calcular en cada calicata con
Postes de Tipo 8m-daN-200 y como lmite mximo los Postes de Tipo
13m-daN-400, con lo cual se tiene previsto las mnimas y mximas
cargas de cimentacin.
Como se puede analizar en los clculos de cimentacin solamente se
debe tener mucho cuidado con los suelos SUCS-ML y SM-SC, es decir
con laos suelos CC-03, CC-04, CC-05 y CC.O6, provenientes de rocas
con intercalaciones calcreas como, Carhuaz, Chulec y Yumagual,
porque presentan bajo ngulo de friccin y poca cohesin. Es por ello
que los constructores y cimentadores deben ser cuidadosos con
suelos calcreos de textura y estructura suave y con poco material
grueso.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-01POSTE-CA-TIPO 8m- daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-02POSTE-CA-TIPO 8m- daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-03POSTE-CA-TIPO 8m- daN
200
Con los datos de cimentacin propuestos, que no son tan
econmicos, los Factores se Seguridad estn en el lmite crtico, lo
cual exige que se mejoren las condiciones de cimentacin, y para
ello debe incrementarse el rozamiento interno de los materiales y
la cohesin. En el grfico siguiente se realizan los clculos con el
mejoramiento de la base de cimentacin.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-03-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 8m-
daN 200
Solamente aumentando 7 en el ngulo de rozamiento interno y 8
KN/m2 en la cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con
los nuevos valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin,
los nuevos Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la
estabilidad de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es
necesario mejorar la base mediante un solado de material grueso,
hasta 4 de dimetro y debe ser mixturado.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-04POSTE-CA-TIPO 8m- daN
200
Con los datos de cimentacin propuestos, que no son tan
econmicos, los Factores se Seguridad estn en el lmite crtico, lo
cual exige que se mejoren las condiciones de cimentacin, y para
ello debe incrementarse el rozamiento interno de los materiales y
la cohesin. En el grfico siguiente se realizan los clculos con el
mejoramiento de la base de cimentacin.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-04-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 8m-
daN 200
Aumentando 5 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la
cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos
valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos
Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad
de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario
mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de
dimetro y debe ser mixturado.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-05POSTE-CA-TIPO 8m- daN
200
Con los datos de cimentacin propuestos, que no son tan
econmicos, los Factores se Seguridad estn en el lmite crtico, lo
cual exige que se mejoren las condiciones de cimentacin, y para
ello debe incrementarse el rozamiento interno y la cohesin de los
materiales. En el grfico siguiente se realizan los clculos con el
mejoramiento de la base de cimentacin.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-05-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO 8m-
daN 200
Aumentando 6 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la
cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos
valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos
Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad
de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario
mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de
dimetro y debe ser mixturado.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-06POSTE-CA-TIPO 8m-200 daN
Con los datos de cimentacin propuestos, que no son tan
econmicos, los Factores se Seguridad estn en el lmite crtico, lo
cual exige que se mejoren las condiciones de cimentacin, y para
ello debe incrementarse el rozamiento interno y la cohesin de los
materiales. En el grfico siguiente se realizan los clculos con el
mejoramiento de la base de cimentacin.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-06-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO
8m-200 daN
Aumentando 4 en el ngulo de rozamiento interno y 5 KN/m2 en la
cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos
valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos
Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad
de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario
mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de
dimetro y debe ser mixturado.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-07POSTE-CA-TIPO 8m- daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-08POSTE-CA-TIPO 8m- daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-09POSTE-CA-TIPO 8m- daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-10POSTE-CA-TIPO 8m- daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-01POSTE-CA-TIPO 13m-daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-02POSTE-CA-TIPO 13m-daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-03-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO
13m-daN 200
Aumentando 8 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la
cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos
valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos
Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad
de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario
mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de
dimetro y debe ser mixturado.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-04-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO
13m-daN 200
Aumentando 7 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la
cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos
valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos
Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad
de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario
mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de
dimetro y debe ser mixturado.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-05-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO
13m-daN 200
Aumentando 7.5 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la
cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos
valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos
Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad
de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario
mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de
dimetro y debe ser mixturado.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-06-MEJORADAPOSTE-CA-TIPO
13m-daN 200
Aumentando 8 en el ngulo de rozamiento interno y 8 KN/m2 en la
cohesin, se obtendr una cimentacin muy econmica. Con los nuevos
valores indicados en el cuadro Sistema de Cimentacin, los nuevos
Factores de Seguridad estn bastante altos y permiten la estabilidad
de la cimentacin.Para conseguir estas condiciones es necesario
mejorar la base mediante un solado de material grueso, hasta 3 de
dimetro y debe ser mixturado.
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-07POSTE-CA-TIPO 13m-daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-08POSTE-CA-TIPO 13m-daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-09POSTE-CA-TIPO 13m-daN
200
CALCULO DE CIMENTACIONCALICATA CC-10POSTE-CA-TIPO 13m-daN
200
5. CONCLUSIONES
El desarrollo del proyecto Ampliacin de la Frontera Elctrica
PAFE III, especficamente el SER CELENDIN IV ETAPA, demuestra el
inters del gobierno y la cooperacin internacional por mejorar la
calidad de vida de los poblados de Celendn, mirando hacia el futuro
para eliminar las grandes brechas de pobreza y lograr mejores
niveles de igualdad social y econmica.
Los logros en los estudios de la Ampliacin de la Frontera
Elctrica-PAFE III, es mrito indiscutible de la integracin de
intenciones, tangibilizadas en los acuerdos del Gobierno Nacional,
el Gobierno Regional como PRO-REGION y la cooperacin Internacional
representada en sta oportunidad por la Agencia para la Cooperacin
Internacional del Japn (JICA).
Para el logro de los objetivos trazados la empresa DESSAU
INTERNATIONAL INC-SUCURSAL CAJAMARCA, contratada como empresa de
Servicios de Consultora, y la Consultora en Geologa y Geotecnia,
cumplen con la presentacin de los estudios de Geologa-Geotecnia
para lograr una eficiente cimentacin de los postes que soportarn
las lneas de trasmisin de electricidad hacia los poblados rurales
del SER CELENDIN IV ETAPA, exigidos por el Ministerio de Energa de
Minas.
El rea de estudio comprende 2,784 Km2 que significa una gran
extensin de territorio Cajamarquino, y el cumplimiento del estudio
geolgico-geotcnico se ha logrado por el apoyo decidido de la
empresa, el jefe de proyecto, ingenieros y personal de apoyo.
La accesibilidad es muy difcil en todo el territorio del rea de
estudio y conlleva mucho sacrificio y altos costos para conseguir
el objetivo de analizar los suelos y rocas para la cimentacin de
los postes.
La geomorfologa, litologa y estructuras de la zona son muy
complejas, pero se ha logrado definir con objetividad gracias a los
estudios regionales del Ingemmet y estn analizados dentro del
estudio.
La geodinmica interna se analiz desde el punto de vista de los
movimientos tectnicos y las fases de deformacin o cambios ocurridos
desde el jursico hasta el cuaternario reciente, demostrndose el
porqu de los plegamientos de las rocas, su respuesta visible actual
como estructuras de anticlinales, sinclinales, fallas normales
inversas y de direccin que observamos en la zona de estudio.
La geodinmica externa est representada por deslizamientos
circulares, planares e irregulares, derrumbes, solifluxiones,
huaycos; los cuales mayormente se encuentran en franjas cercanas a
las carreteras ocasionadas por inestabilidad natural o antrpicas,
pero las lneas de tensin del SER CELENDIN se han trazado
generalmente cruzando estas carreteras y por las distancia entre
postes se ha observado que no se tienen mayores problemas, siempre
y cuando no se inestabilizen las zonas aledaas donde se cimentarn
los postes.
El estudio geotcnico ha demostrado que las condiciones de suelos
y rocas de la zona son lo bastante resistentes para la cimentacin
de los postes de sustentacin de cables de transmisin de
electricidad, como se demuestra con los clculos de cimentacin en el
tem Clculo de Carga Ultima y Factores de Seguridad en condicin
Drenada, y presentados en sus respectivos grficos. Salvo las
calicatas CC-03, CC-04, CC-05 y CC-06, que respuestas de carga
ltima muy bajos para cimentacin de postes Tipo 8m-daN-200 y Postes
Tipo 13m-daN-400, en condiciones de cimentacin econmica. Sin
embargo se presentan las alternativas de mejorar sus condiciones de
rozamiento interno y su cohesin, mediante el manejo de un solado en
la base de cimentacin.
Se han realizado clculos de cimentacin para Postes Tipo
8m-200-daN y Postes Tipo 13-m-400-daN, que son representativos
dentro de todos los tipos de postes a utilizarse en la zona de
Celendn. Los clculos estn en las hojas presentadas dentro del
estudio.
6. RECOMENDACIONES
El proyecto debe ser concluido con la construccin de las lneas
de transmisin.
Al momento de la ejecucin del proyecto debern realizarse ms
calicatas o trincheras para consolidar la informacin actual.
En caso de encontrar suelos con napas freticas altas cercanas a
la superficie y se vaya a cimentar sin drenaje se deben realizar
ensayos de mecnica sin drenaje, ya que en stas condiciones los
valores de resistencia a compresin y traccin, cohesin y ngulos de
rozamiento interno son muy bajos.
Las cimentaciones deben realizarse en calicatas con las
profundidades indicadas en el estudio para cada tipo de suelo,
adems tener en consideracin las distancias planas entre 3 y 5
metros solicitadas dentro de los clculos; y los postes deben
profundizarse dentro de las losas de concreto casi hasta la base de
cimentacin sustentadas con fierro de construccin segn el diseo que
proponga el Ing. Civil estructuralista.
En todas las calicatas debe mejorarse el terreno con un solado
de 20 a 50 cms. con rocas de 1/1 a 3 y 4, con lo cual se conseguir
mejores factores de seguridad, especialmente en las calicatas que
se ha determinado que se mejoren sus condiciones geomecnicas.
En el caso de los postes 13m-dan-400 es fundamental utilizar
cables tensores de postes en los lugares donde las corrientes de
viento y las distancias de cimentacin de postes lo ameriten y con
mayor importancia en los postes que se cimienten sobre suelos del
tipo de las CC-03, CC-04, CC-05 y CC-06.
En el caso de cimentacin en rocas fracturadas a muy fracturadas
del Tipo IV, deber realizarse las limpiezas de la parte superficial
meteorizada hasta tener roca homognea y limpia y luego verificar la
porosidad secundaria debido a las fracturas y si fuera ste el caso
deber primero sellarse las fracturas con lechada de cemento y luego
cimentar.
Cajamarca, Agosto / 2010