1. Universidad Nacional del Altiplano
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Universidad Nacional del altiplano – Puno
FACULTAD INGENIERIA GEOLOGICA Y
METALURGICA
ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA
GEOLOGICA
GEOTECNIA I:
ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCAS
“KM 6 CARRETERA PUNO-MOQUEGUA”
PRESENTADO POR:
CAYLLAHUA MAMANI, Pedro
DOCENTE:
DOCENTE: ING. ERASMO G. CARNERO CARNERO
SEMESTRE: IX
AÑO 2013
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RESUMEN
El macizo de la zona de Salcedo, en el Km3 de la carretera Puno Moquegua, formado
por rocas calizas de la Formación Ayabaca, ha sido afectado por fuerzas compresivas
del el tectonismo Andino, a consecuencia de este esfuerzo compresivo los estratos de
roca caliza se plegaron formando una estructura de tipo pliegue anticlinal.
El macizo se encuentra controlado por tres sistemas de diaclasas, uno de ellos pertenece
al plano de estratificación y se encuentra con dirección paralelo al eje del pliegue y a la
falla regional que se encuentra en el flanco Este del afloramiento.
Las clasificaciones geomecánicas realizada por los métodos RMR, Sistema Q y GSI,
muestran valores de estimación de calidad regular a buena para el macizo rocoso.
El análisis estereográfico muestra que los taludes del afloramiento se presentan
inestables debido a los valores altos de buzamientos de las discontinuidades y del talud.
Se producirán deslizamientos planares, por cuña y volteo.
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1.- INTRODUCCION
1.1 Planteamiento del problema
El afloramiento de rocas calcáreas de la Formación Ayabacas a la altura del Km. 6 de la
carretera Puno-Moquegua es estable y puede realizarse en ella cualquier tipo de obras
de ingeniería o ser usado como cantera de roca caliza.
1.2 Objetivos
Determinar y realizar el análisis de estabilidad para el talud en el corte de carretera en
donde se ubicó el afloramiento de la roca caliza, esta unidad litológica se encuentra
ubicada en el Km. 6 de la carretera Puno – Moquegua
1.3 Justificación
Para la elaboración del siguiente trabajo es necesario realizar el análisis de estabilidad
de taludes en el afloramiento para de esa manera conocer los parámetros de ángulo del
talud en la cual esta puede permanecer estable, estas características son de mucha
importancia puesto que de esa manera se puede saber si este tipo de roca, es decir la
caliza puede o no ser explotable, cualquiera fuese la forma de extracción de este tipo de
roca y determinar si este recurso puede o no ser económicamente explotable.
1.4 METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN
Para la realización de este trabajo ha sido conveniente dividirlo en diferentes fases, para
su mejor elaboración y comprensión.
1.4.1 PRIMERA FASE
OBTENCION Y ANALISIS DE INFORMACIÓN:
En este aspecto se ha realizado la respectiva revisión bibliográfica, para su mejor
entendimiento y el conocimiento acerca de la zona de trabajo, es decir re ah procedido a
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la recopilación en cuanto al aspecto geológico del área de estudio, sabiendo que este
aspecto quien cuenta con mayor información acerca de la geología es el Boletín Nº 55
elaborado por el INGEMMET, seguido a ello se procedió a la obtención de información
acerca del motivo de la practica el cual es estabilidad de taludes en rocas.
1.4.2 SEGUNDA FASE
TRABAJO DE CAMPO:
Para la realización del estudio acerca de Estabilidad de Taludes en Roca, se ha
procedido a la toma de datos, es decir realizando los ensayos in situ tomando en cuenta
los parámetros para obtener buenos resultados y una buena interpretación acerca de los
datos obtenidos en campo, para ello se ha requerido de la toma de datos estructurales,
caracterización y toma de actitudes, con los instrumentos adecuados como brújula de
tipo Brunton, GPS, flexómetro, tomando la medida de las discontinuidades, abertura, el
contenido de humedad, el grado de alteración y la resistencia de la roca con el
instrumento que es el martillo de geólogo, estas características presenta el macizo
rocoso.
1.4.2 TERCERA FASE
TRABAJO DE GABINETE
Para poder realizar el trabajo completo acerca del tema de Estabilidad de Taludes en
roca se procedió a lo siguiente a lo siguiente:
- Ploteo de los datos obtenidos en campo manualmente en las falsillas
denominados estereogramas, dentro de ello se encuentran la elaboración del
diagrama, ploteo de datos, conteo de puntos (concentración de puntos o familias
principales), diagrama de polos y planos. Cálculo de las puntuaciones de los
parámetros para la clasificación del Macizo Rocoso, realizando el cálculo de
RMR para la clasificación del tipo de roca.
- Para la clasificación del Macizo Rocoso y el Análisis de Estabilidad, en la
clasificación del macizo rocoso se ha realizado según los siguientes autores
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como son Bieniawski, Barton y GSI. Para hacer el análisis de estabilidad del
talud se ha realizado en estereogramas y/o falsillas. Una vez finalizada todos los
procesos anteriores se pasa a la elaboración del informe tomando en cuenta
todos los datos tomados en campo.
1.5 TERMINOLOGIA FUNDAMENTAL
- Estabilidad.- Se entiende por estabilidad a la seguridad de la masa que puede
ser terrosa o rocosa, para las diferentes inclinaciones del talud corresponden a
diferentes tipos de macizo rocoso.
- Deslizamiento.- Se denomina deslizamiento a la rotura y al desplazamiento del
suelo situado en la base del talud, los deslizamientos pueden producirse de
forma lenta o rápida.
- Polo de un plano.- Es el punto en el cual la superficie de la esfera es intersecada
por una normal al plano en referencia. En este sentido la orientación de un plano
puede ser representada por su círculo mayor o por su polo.
- Rumbo.- El rumbo se puede definir como línea que resulta por la intersección
del plano geológico por un plano horizontal.
- Buzamiento.- Es el ángulo que forma el plano a medir con respecto a un plano
horizontal, y debe ir acompañado por el sentido en el que el plano buza.
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REVISION DE LITERATURA
La mayoría de los métodos de análisis de estabilidad de taludes, que se basan en el
equilibrio límite se diferencia unos de otros en función de hipótesis adicionales
adoptadas, como por ejemplo aquellas que se encuentran relativas a la superficie de
ruptura, las fuerzas actuantes utilizadas en algunas ecuaciones de equilibrio o el tipo de
esfuerzo solicitante utilizados para los cálculos a realizarse.
Los factores geomecánicos en general en los macizos rocosos presentan anisotropía en
sus características de resistencia, permeabilidad y deformabilidad, en mayor grado que
los macizos terrosos.
2.1 ROCK MASS RAINTING (RMR)
El método Rock Mass Rainting (RMR) fue desarrollado por Bieniawski (1972). Este
método permite, de forma sencilla, estimar la calidad del macizo rocoso, mediante la
cuantificación de parámetros de fácil medición, los cuales se establecen en campo de
manera rápida y con costos económicos.
Con el valor del RMR es posible establecer algunas propiedades geotécnicas
preliminares del macizo, para analizar la estabilidad del macizo rocoso. La tabla de
clasificación geomecánica que Bieniawski propone es la siguiente:
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CUADRO Nº 01
CLASIFICACION GEOMECANICA RMR (BIENIAWSKI, 1989)
1
RESISTENCIA
A LA MATRIZ
ROCOSA (MPa)
ENSAYO DE
CARGA PUNTUAL
> 10 10 _
4 4 _
2 2 _
1
COMPRESION
SIMPLE (MPa)
COMPRESION
SIMPLE
>250 250 _
100 100 _
50 50 _
25 25 _
5 5 _
1 <1
PUNTUACION 15 12 7 4 2 1 0
2
RQD
90 % _
100 %
75 % _
90 % 50 % _
75 %
25 % _
50
%
< 25 %
PUNTUACION 20 17 13 6 3
3
SEPARACION DE DIACLASA > 2 m 0.6 - 2 m 0.2 - 0.6 m
0.06 - 0.2
m
< 0.06 m
PUNTUACION 20 15 10 8 5
4
ESTADODELASDISCONTINUIDADES
LONG DE LA
DISCONTINUIDAD
< 1 m 1 - 3 m 3 - 10 m 10 - 20 m > 20 m
PUNTUACION 6 4 2 1 0
ABERTURA Nada < 0.1 mm 0.1 - 1.0 mm 1 - 5 mm > 5 mm
PUNTUACION 6 5 3 1 0
RUGOSIDAD
Muy
Rugosa
Rugosa
Ligeramente
Rugosa
Ondulada Suave
PUNTUACION 6 5 3 1 0
RELLENO Ninguno
Relleno
duro <
5 mm
Relleno duro
> 5 mm
Relleno
blando
< 5 mm
Relleno blando
> 5 mm
PUNTUACION 6 4 2 2 0
ALTERACION Inalterada
Ligeramente
Alterada
Moderadamente
alterada
Muy
alterada
Descompuesta
PUNTUACION 6 5 3 1 0
5
AGUA
FREATICA
CAUDAL POR 10m
DE TUNEL
Nulo
< 10
litros/min
10 - 25
litros/min
25 - 125
litros/min
> 125 litros/min
RELACION:
PRESION DE
AGUA/TENSION
PRINCIPAL
MAYOR
0 0 - 0.1 0.1 - 0.2 0.2 - 0.5 > 0.5
ESTADO
GENERAL
Seco
Ligeramente
húmedo
Húmedo Goteando Agua fluyendo
PUNTUACION 15 10 7 4 0
CLASIFICACION
CLASE I II III IV V
CALIDAD
Muy
Buena
Buena Media Mala Muy Mala
PUNTUACION 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 < 20
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2.2 SISTEMA Q
El sistema Q, fue propuesto por Barton et. al (1974), basándose en una gran cantidad
de casos tipo de estabilidad en excavaciones subterráneas, siendo su principal
propósito establecer un índice para determinar la calidad del macizo rocoso en
túneles. El sistema Q incluye parámetros como el índice de calidad de la roca
(RQD), numero de sistemas de fisuras (Jn), rugosidad de las fisuras (Jr), alteración
de las fisuras (Ja), factor de reducción por agua en las fisuras (Jw) y el factor de
reducción por esfuerzos (SRF). El valor numérico del índice Q se obtiene a partir de
la siguiente ecuación:
SRF
Jw
Ja
Jr
Jn
RQD
Q **
Para la estimación de la calidad de la masa rocosa se usa la siguiente tabla:
TABLA Nº 01
Clase Valor de Q
Excepcionalmente mala <0.01
Extraordinariamente
mala 0.01-0.10
Muy pobre 0.10-1.00
Pobre 1.00-4.00
Discreta 4.00-10.0
Buena 10.0-40.0
Muy buena 40.0-100.0
Extraordinariamente
buena 100.0-400.0
Excepcionalmente
buena 400.0-1000.0
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2.3 INDICE DE RESISTENCIA GEOLOICA (GSI)
Con la aparición del criterio de rotura de Hoek&Brown el uso del RMR ya no es
adecuado, sobre todo para el caso de rocas débiles, y se introduce de esta forma la
clasificación geomecánica GSI (Hoek, 1994; Hoek et al. 1995) El GSI es un sistema
para la estimación de las propiedades geomecánicas del macizo rocoso a partir de
observaciones geológicas de campo.
Las observaciones se basan en la apariencia del macizo a nivel de estructura y a nivel de
condición de la superficie. A nivel de estructura se tiene en cuenta el nivel de alteración
que sufren las rocas, la unión que existe entre ellas, que viene dada por las formas y
aristas que presentan, así como de su cohesión. Para las condiciones de la superficie, se
tiene en cuenta si ésta esta alterada, si ha sufrido erosión o qué tipo de textura presenta,
y el tipo de recubrimiento existente.
Una vez realizadas las observaciones se escoge en la Tabla 2 la situación que más se
acerca a la realidad del macizo a estudio, obteniendo de esta forma, el valor del GSI.
Tal y como se observa en la Tabla 2 los valores del GSI varían desde 1 hasta 100. Los
valores cercanos al 1 corresponden a las situaciones del macizo rocoso de menor
calidad, es decir con la superficie muy erosionada, con arcilla blanda en las juntas, y con
una estructura poco resistente debido a las formas redondas, y a la gran cantidad de
fragmentación que sufre el macizo.
Por el contrario, valores de GSI cercanos a 100, implican macizos de gran calidad, ya
que significa una estructura marcada por una pequeña fragmentación en la que abundan
las formas prismáticas y superficies rugosas sin erosión.
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3.- CARCATERIZACION DEL AREA DE INVESTIGACION
3.1 GENERALIDADES
3.1.1 Ubicación (plano)
El área de trabajo se encuentra ubicada en la zona de Salcedo, a 6 Km hacia el S del
centro de la ciudad de Puno.
Políticamente el área de estudio se encuentra ubicada de la siguiente manera:
CUADRO Nº 03
UBICACIÓN POLITICA
REGION Puno
DEPARTAMENTO Puno
PROVINCIA Puno
DISTRITO Puno
LUGAR
Salcedo, Km. 6
(carretera Puno-
Moquegua)
3.1.2 ACCESIBILIDAD
El acceso a la zona de trabajo se realiza por vía terrestre a través de la carretera
Puno-Moquegua, tomando un tiempo de 25min en llegar desde el centro de la
ciudad de Puno hasta el Km. 6, y 10min por un camino trocha desde la carretera,
Km.6, hacia área de estudio.
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3.1.3 ASPECTOS CLIMÁTICOS
3.1.3.1 TEMPERATURA
La climatología de toda la bahía se encuentra influenciada por las temperaturas
medias anuales que se registran en toda la cuenca endorreica del altiplano los
cuales varían entre 7 y 10ºC. Alrededor del lago mismo, las temperaturas
promedio sin embargo son superiores a 8ºC.
Una evaluación normal se estima que la temperatura media anual a nivel del lago
debería ser de 0ºC pero sin embargo se atribuye la diferencia de temperatura al
efecto térmico de la masa de agua que actúa como un inmenso termorregulador.
En toda la Bahía de Puno, las temperaturas medias más bajas tienen lugar en
julio alcanzando a menores de 0º C. Teniendo congelamiento a las orillas de la
bahía el cual es temporada de pleno invierno, mientras que las más elevadas se
sitúan de diciembre a marzo alcanzando por momentos temperaturas a los 15º a
20º C, lo que, generalmente se perciben en febrero.
3.1.3.2 PRECIPITACION
Las precipitaciones de las lluvias están relacionados por la influencia del lago
que es consecuencia de su extensa superficie ligada a un volumen
importante debido a las grandes profundidades. La fuerte capacidad de
absorción de las radiaciones solares induce temperaturas de las aguas
(10º a 14ºC) netamente más elevadas que las del aire de las tierras
circundantes.
La restitución térmica por la masa de agua es entonces progresiva. Pasando por
el lago, el aire se calienta enriqueciéndose al mismo tiempo en vapor de agua.
Sufre entonces una ascensión, más fuerte durante la noche ya que el contraste
de temperatura se acentúa. Esta convección provoca tormentas más frecuentes
sobre el lago que sobre las tierras, con un total superior a 800 mm, y pudiendo
alcanzar más de 1.000 mm en el centro del lago. El máximo es observado sobre
la isla de Taquile con 1.535 mm.
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3.1.3.3 EVAPORACION
La evaporación media anual del tanque tipo A en la estación Puno es de
2010mm/año.
La evapotranspiración potencial media anual estimada con la fórmula de
Penman con datos de la estación Puno es de 1269 mm/año.
Tanto la evaporación como la evapotranspiración potencial corresponden a
valores altos como consecuencia de la alta radiación solar.
3.1.3.4 HUMEDAD
La humedad relativa media anual en el contorno del lago varía de 50 a 65%,
para temperaturas de 8 a 10ºC.
3.2 GEOMORFOLOGIA
3.2.1 Introducción
La geomorfología se encarga del estudio de la configuración superficial del terreno,
en la cual actualmente esta siendo sometido debido a todos los factores que
contribuyen para su modelado superficial. A esto interviene la geodinámica interna
y externa en cuanto al desarrollo de cada una de ellas, que son los principales
aportes para la formación de un determinado geoforma.
El área de estudio se encuentra ubicada dentro de la unidad geomorfológica de
colina baja (ver mapa Geomorfológico Nº 2 en anexos), según la geoforma del
relieve de la zona.
3.2.2 Relieve
El relieve de la zona de trabajo es de carácter sobresaliente, pues se presentan
estructuras de rocas calizas falladas y con alto grado de fracturamiento, desplazadas y
estando continuamente en pleno proceso de erosión, es un aspecto muy importante la
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erosión puesto que es un gran aporte en cuanto al modelado del relieve. Se describe a
continuación las unidades geomorfológicas aledañas a la zona de trabajo:
3.2.2.1 Llanura lacustre
Comprende la parte de las orillas del lago, en donde se encuentran las zonas de
acumulación de material mayormente orgánico arcilloso, también hay acumulación de
material arenoso y gravoso, que se encuentran en un proceso de sedimentación depender
de la granulometría y densidad del material que esta en proceso de depositación, en esta
unidad influye los periodos de avenida en donde el nivel de agua se incrementa de
acuerdo al grado de precipitación.
3.2.2.2 Laderas
Se considera como una subunidad en cuanto al sistema de montaña, que se encuentra en
las partes bajas e inferiores a diferencia de una colina alta, media y baja.
3.2.2.3 Conos aluviales
Esta unidad se encuentra en la parte donde las quebradas pierden pendiente, y se
producen acumulaciones de material detrítico, como se observan en las quebradas de la
zona de Salcedo y Jayllihuaya, al igual que en la zona Este del Campus Universitario y
Chulluni.
3.2.2.4 Quebradas
Se encuentran en medio de contactos litológicos que pueden estar representados por
presentan discontinuidades, a esto interviene el factor estructural para la formación de
este tipo de unidad geomorfológica. Este tipo de unidad se ubica en los lugares cercanos
al área de trabajo.
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3.2.3 Hidrología
El comportamiento hidrológico de la microcuenca de la ciudad de Puno se encuentra
influenciada por:
El efecto orográfico de los cerros que rodean la ciudad.
El desarrollo del drenaje en los alrededores de la ciudad de puno y cercano a la
zona de trabajo es debido al tipo de material a la cual esta siendo sometido..
El efecto antrópico y erosional influye en el desarrollo de las microcuencas
aportando con la vegetación, erosión y la edificación de viviendas.
El efecto de la geología y topografía de la microcuenca en la escorrentía.
Debido a lo reducido del área las descargas responden casi simultáneamente a las
precipitaciones, principalmente a las tormentas que ocasionan las descargas máximas,
que son las de mayor interés para el diseño del sistema de drenaje pluvial.
La cobertura vegetal en la zona baja de la ciudad de Puno es escasa o nula, la
infiltración básica es lenta, los sistemas de manejo y conservación de suelos son casi
nulos, estas características generan abundante caudal de escorrentía superficial en
época de lluvia la cual pasa por las vías inundándolas en algunos casos, se produce
erosión y arrastre de suelos colmatando los canales pluviales y haciendo que colapse el
sistema de alcantarillado sanitario en la parte baja de la ciudad.
3.2.4 Hidrogeología
La ciudad de Puno cuenta con varios lugares en donde se visualiza el afloramiento de
agua subterránea, uno de los ejemplos de este fenómeno se encuentra en la zona de
Yanamayo.
En este aspecto el comportamiento del agua en cuanto a las estructuras del macizo rocos
juega un papel muy importante en la concentración de agua en un determinado lugar.
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3.2.5 Geodinámica externa
La geodinámica externa se encarga del estudio de la acción de los agentes atmosféricos
externos: viento, lluvias. Cumplen un papel especial en el modelado de los geoformas,
interviene los procesos de diagénesis que son la erosión, transporte, compactación,
sedimentación, meteorización (física y química) y agentes atmosféricos de acuerdo a los
diferentes tipos de materiales si son ígneos o sedimentarios.
Los procesos principales son la erosión y la sedimentación la primera que consiste en el
arranque de fragmentos desde las partes más altas ubicadas en la zona de estudio. El
tipo de roca es un buen condicionante para el modelado de la superficie.
3.3 LITOESTRATIGRAFIA
3.3.1 Formación Ayabaca (Kis-ay)
Mediante los estudios realizados quienes propusieron y definieron el nombre de
Formación Ayabacas son Cabrera y Petersen (1936), la denominación deriva de la
localidad de Ayabacas, ubicándose entre la carretera Juliaca – Taraco.
Se compone por una secuencia de calizas, sabiendo que este material es de origen
marino, presentándose en forma masiva con una coloración gris, debido a la disolución
de minerales que presenta la caliza la superficie se presenta áspera es decir carstica.
En el cuadrángulo de Puno esta formación se encuentra localmente.
3.3.2 Grupo Puno (PN-pu)
Fue Gerthi (1915) quien describió por primera vez la litología identificando algunos
afloramientos de capas rojas areniscas y conglomerados. Seguido de Gerthi – Cabrera
la Rosa y Petersen (1936) designan el nombre de Formación Puno, después de realizar
amplios trabajos en la Región del Altiplano Newell (1949) definen a esta unidad como
Grupo.
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El medio de formación del Grupo Puno es de ambiente continental que consiste de
areniscas, conglomerados, limonitas, calizas.
Las areniscas son en todo lugar feldespáticas y usando el esquema de PETTIJOHN
(1975), se le puede clasificar principalmente como arcosas, son generalmente de color
rosado a marrón rojizo, bien clasificados variando el tamaño de fino a grueso. Las
areniscas generalmente presentan baja porosidad y los espacios inter-granulares se
encuentran ocupados por una matriz de grano fino que consiste de minerales de arcilla,
calcita, los fragmentos líticos son comunes.
Los conglomerados del Grupo Puno contienen una variedad de clastos, los cuales
incluyen calizas grises, cuarcitas y areniscas rojas, limonitas, venas de cuarzo.
3.3.3 Grupo Tacaza (PN-ta)
Fue empleado por primera vez por Jenks (1945), definido formalmente por Newell
(1949), describiendo una gran acumulación de rocas volcánicas.
En el cuadrángulo de Puno, el Grupo Tacaza se encuentra en contacto paralelo sobre el
Grupo Puno. En el ámbito de la región está considerada como rocas volcánicas
andesíticas. La secuencia del Grupo Tacaza cerca de Puno, consiste predominantemente
de andesitas gris pálido a verde, rojo morado de grano fino con abundante plagioclasa.
Las lavas vesiculares están localmente afectadas por un intemperismo extenso,
presentando una coloración verde pálido, amarillo, anaranjado. Estas son las formas más
frecuentes que se encuentran los afloramientos del Grupo Tacaza.
3.3.4 Grupo Barroso (NQ-ba)
Fue definido por MENDIVIL (1965) en una cadena de conos volcánicos ubicados en la
cordillera del Barroso. Comprende una secuencia de rocas volcánicas y
volcanoclásticas, desarrolladas durante diferentes eventos de erupción volcánica.
Litológicamente se conforma de una alternancia de derrames de lava, compuesta de
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andesitas, andesitas basálticas y traquitas, de texturas vesiculares y porfiríticas, y
acumulaciones de piroclastos de color gris claro.
Sus afloramientos típicos se caracterizan por la presencia de disyunción columnar, al
final de las coladas de lava. De igual manera han sido afectadas por la Orogenia Andina,
por lo que se presentan bloques de lava solidificada separada por fallas.
Suprayace al grupo Tacaza, por lo que se le atribuye la edad de Neógeno-Cuaternario.
3.3.5 DEPOSITOS RECIENTES
DEPOSITO ALUVIAL (Qh-al)
Los depósitos aluviales se encuentran en valles, depresiones y llanuras, se presentan
depósitos aluviales, presentándose esparcidas sobre el altiplano cerrando al Lago
Titicaca, esta formación esta comprendida de arcillas y limos, arenas y gravas no
consolidadas depositadas por la corriente de ríos, flujos de agua todas incluyen
sedimentos fluviales y coluviales.
Las llanuras aluviales del altiplano están comprendidas predominantemente de arenas
bien graduadas.
DEPÓSITO FLUVIAL (Qh-flu)
Se componen de fragmentos angulares de tamaños que van de fino, medio a grueso, de
areniscas cuarzosas rodeados por una matriz arcillosa, este tipo de material son
transportados en temporadas de avenida y secuentemente van siendo depositados.
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3.3.6 Rocas Intrusivas
3.3.6.1 Intrusivo Diorita (NM-dio)
En la zona de Salcedo se logra observas el afloramiento de un cuerpo ígneo intrusivo de
composición diorítica, la cual hace contacto litológico con la Fm. Ayabacas,
produciendo además un metamorfismo de contacto, por lo que se presenta pequeños
afloramientos de mármol.
Se le asigna la edad de Neógeno-Mioceno, pues este intrusivo llega a afectar al Grupo
Tacaza y es probablemente el principal causante de la mineralización en la zona de
Manto, Pumpería y otras zonas adyacentes.
3.3.7 Plano Geológico
Para la elaboración del plano geológico como fuente se tomo a INGEMMET por los
trabajos realizados anteriormente en esta zona. El plano respectivo se encuentra en la
parte de anexos.
3.4 GEOLOGIA ESTRUCTURAL
Localmente se encuentran afloramientos rocosos que han sido afectadas por procesos
tectónicos, la cual produjeron, hundimientos, levantamientos, fracturamiento,
plegamientos y desplazamiento, debidos principalmente a la Orogenia Andina. Fue la
Fase Quechua la principal causante de las últimas deformaciones estructurales a nivel
regional.
3.4.1 Fallamiento
Gran parte de estructuras es decir las fallas son de tipo Normal presentando dentro de
ellos fallas de tipo destral y sinestral, y en otras direcciones, de esto será causante la
intensidad de los movimientos tectonicos, sabiendo que son de gran aporte en la
formación de estructuras.
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En la zona cerca de Salcedo se pudo observar una de las fallas regionales que pone en
contacto litológico a la Fm. Ayabacas y Grupo Puno, se dice que producto de esta falla
se haya podido originar las demás fallas adyacentes al área.
3.4.2 Diaclasamiento
Estas estructuras están formadas por varios sistemas de fracturas que se entrecortan
entre sí, son fracturas que no han sufrido desplazamiento alguno y están controladas por
los fallamientos locales y regionales.
El área de estudio, se encuentra sobre los afloramientos de la Fm. Ayabacas, el macizo
rocoso presenta 3 sistemas de diaclasas principales donde el sistema mas relevante esta
controlado por el plano de estratificación.
3.4.3 Plegamiento
El origen de este tipo de estructuras están dadas por mayormente por esfuerzos
tectónicos, lo
3.4.4 Discordancias
Solo se logra observar a la distancia la discordancia angular o de tipo erosional que se
presenta en parte del cerro Pitiquilla. Esto se debe al tipo de material a la cual esta
compuesto dicha estructura y al grado de erosión que presente.
3.4.5 Contactos
Puede apreciarse en la zona de estudio los contactos entre el Grupo Tacaza y la Fm.
Ayabacas en la parte W y hacia el SE, el contacto litológico entre la Fm. Ayabacas y el
Grupo Puno.
3.4.6 Tectónica
Las grandes deformaciones a nivel regional son causa de los ciclos orogénicos
producidos a lo largo del tiempo Geológico; en el Paleozoico con el ciclo Hercínico y
desde el Mesozoico (Triásico) al Cenozoico (Cuaternario) con la Orogenia Andina. Esta
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última se divide a su vez en las Fases Peruana (Cretáceo Tardío), Incaica (Eoceno
Terminal) y Quechua (Mioceno medio a Pleistoceno). Regionalmente el área de estudio
es afectado por la Fase Quechua con un movimiento dextral normal.
3.4.7 Peligro sísmico
Puno se encuentra dentro del nivel de calificación sísmico “mediano”, estos son los
reportes que realizan en cuanto al peligro sísmico a la que se encuentra el departamento
de Puno.
3.5 CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO
La caracterización del macizo rocoso se ha realizado en la Zona designada que se ubica
en el Km, 6 de la carretera Puno – Moquegua, para lo cual se ha tomado todos los
parámetros posibles para la descripción detallada de cómo es que se encuentra el macizo
rocoso in situ. Tomando nota de los parámetros ya mencionados.
3.5.1 CARACTERICACION DE LA MATRIZ ROCOSA
3.5.1.1 Identificación
En el afloramiento de este tipo de roca se observa la presencia de algunas venillas con
presencia de óxidos de hierro produciendo una alteración en las rocas pasando
gradualmente a lo que son variedades de arcillas. El sistema de diaclasas se encuentra
predominante en una dirección paralela a la falla regional que pasa por la zona siendo la
causante de demás fallas que se encuentran cercanas a ella.
3.5.1.2 Meteorización
El material meteorizado de la roca inicial presenta una coloración blanca a blanca
ligeramente amarillenta debido a los constituyentes que presenta la roca, es decir la
composición puesto que dependiendo de eso originará un tipo de alteración en este caso
está compuesto por material arcilloso. La meteorización que se produce es química y
mecánica los dos funcionando secuencialmente teniendo en cuenta el medio y/o
ambiente a la que está siendo sometido.
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3.5.1.3 Resistencia
Según los ensayos realizados in situ, sobre especimenes de roca caliza que se ubicaron
en el Afloramiento del área de trabajo donde se realizo la caracterización, a este tipo de
roca se le clasifica como blanda por las propiedades y por los ensayos que se realizaron
en campo.
3.5.2 DESCRIPCION DE LAS DISCONTINUIDADES
3.5.2.1 TIPOS DE DISCONTINUIDADES
Se presentan principalmente dos tipos de discontinuidades, las que vienen a ser los
planos de discontinuidad y las generadas por fuerzas tensionales, las cuales vendrían a
ser complementarias.
3.5.2.2 DESCRIPCION DE LAS DISCONTINUIDADES
a) Orientación.- La orientación de las discontinuidades es muy variable, presentan
direcciones de NE-SW a NW-SE. La orientación media de la familia principal
es de N61E.
b) Espaciado.- El espaciado se define como la distancia entre dos planos de
discontinuidad de una misma familia, medida en la dirección perpendicular a
dichos planos.
En los afloramientos se tiene medidas de espaciamiento desde 16 cm hasta 1m,
es decir junto a moderadamente junto, siendo los espaciados mayores la
distancia entre planos de estratificación.
c) Rugosidad.- La descripción y medida de la rugosidad tiene como principal
finalidad la evaluación de la resistencia al corte de los planos. La rugosidad
aumenta la resistencia al corte, que decrece con el aumento de la abertura y, por
lo general, con el espesor de relleno. La rugosidad dependeria del tipo de
material es decir del tipo de roca y de su composición mineralógica y tambien
de la textura que presente.
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El tipo de roca a la cual se ha realizado la medida de rugosidad, en el área de
trabajo se tiene que al macizo rocoso se estima una medida de rugosidad en un
parámetro de rugosa a ligeramente rugosa.
d) Resistencia de las paredes.- La resistencia de la pared de una discontinuidad
influye en su resistencia al corte y en su deformabilidad. Depende del tipo de
matriz rocosa, del grado de alteración y de la existencia o no de relleno. Los
procesos de alteración afectan en mayor grado a los planos de discontinuidad
que a la matriz rocosa.
e) Abertura.- Se le considera a la abertura como la distancia perpendicular que
separa las paredes respecto a la discontinuidad del macizo.
En campo se tiene aberturas medidas mayores a 5mm o amplias a
moderadamente amplia, las que se han producido por tensión, los planos de
estratificación se presentan por lo general cerradas.
f) Relleno.- Se ha observado un relleno de material limo arcilloso, de color gris a
claro con presencia de materia orgánica. El relleno es blando y se encuentra en
un parámetro entre mayores y menores a 5mm. Para el caso del plano de
estratificación en zonas se presentan sin relleno alguno.
g) Filtraciones.- En el área de trabajo no se ha notado la presencia de filtraciones o
flujos de agua, en el afloramiento, peor teniendo en cuenta de que el material y/o
el tipo de roca presentara un cantidad relativa de humedad.
3.4.3 PARÁMETROS QUE CARACTERIZAN AL MACIZO ROCOSO
3.4.3.1 NUMERO DE FAMILIAS Y DISCONTINUIDADES
Se tiene un total de tres familias de discontinuidades, una de ellas se le considera como
el plano de estratificación es decir la familia principal, y dos secundarias o
complementarias que vienen a ser parte del macizo rocoso y son quienes separan el
macizo en bloques, este tipo de discontinuidades es decir las diaclasas estan formadas
principalmente por procesos de tensión..
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3.4.3.2 GRADO DE FRACTURACION.- El grado de facturación es expresado por el
índice de calidad de roca “RQD”, y puede estimarse mediante la siguiente ecuación en
afloramientos rocosos:
RQD= 115-3.3Jv……. (Ec. 1)
Dónde: Jv es el número de discontinuidades presentes en un macizo rocoso de 1 metro
cúbico.
Los valores de RQD obtenidos varían en un rango de 65 a 81, las cuales se clasificarían
como discreta a buena respectivamente.
3.4.3.3 METEORIZACION
Se ha dado debido a los agentes geodinámicos externos, en campo se estimó un grado
de meteorización ligera para todo el afloramiento del macizo rocoso.
3.4.3.4 RESISTENCIA
En campo se ha estimado el valor de la resistencia de la roca usando una picsa de 22 Oz,
se estimó valores de 120 a 140MPa aprox. esto según el número de rebotes ejercidos
por golpes en la roca hasta ser fracturada, de esta forma es que se calcula la resistencia
in situ obteniendo un valor aproximado en cuanto al grado de resistencia a que es
sometida el macizo.
3.4.4 CLASIFICACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO
3.4.4.1 TOMA DE DATOS ESTRUCTURALES
Para la elaboración del análisis mediante los diagramas en campo se obtuvo una
determinada cantidad de datos los cuales estarán siendo demostrados en las siguientes
tablas, con datos de buzamiento y dirección de buzamiento, representados como datos
principales para el procesamiento.
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3.4.4.2 REGISTRO DE OPERACIONES DE CAMPO
Los datos que se han obtenido en campo son los siguientes:
- Orientación de la discontinuidad.
- Resistencia de la roca.
- Longitud de la traza o persistencia.
- Abertura de la discontinuidad.
- Rugosidad.
- Relleno.
- Alteración de la roca.
- Contenido de agua en la roca.
- Número de fracturas por metro lineal.
- Tipo de discontinuidad.
Estos datos se han tomado por cada tramo de 3 metros a lo largo y paralelo al eje de
división de la zona de estudio, con Rumbo NW-SE.
CUADRO CON DATOS DE LA CARACTERIZACION DE MACIZOS
3.4.4.3 PROYECCIONES ESTEREOGRAFICAS
a) DIAGRAMA DE POLOS
En este diagrama se ha ploteado un total de 400 polos, es decir los datos de actitudes.
b) DIAGRAMA DE CONTEO
Este diagrama se ha realizado con el fin de obtener valores numéricos de
concentraciones de puntos en cada círculo que se presenta según la falsilla de conteos,
para posteriormente realizar un diagrama de frecuencias.
c) DIAGRAMA DE FRECUENCIAS
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Se ha realizado usando el método de interpolación de puntos, pasa así obtener una serie
de curvas que muestren los valores elevados de concentración de puntos. En este
diagrama se observa un total de tres familias principales.
d) DIAGRAMA DE PLANOS
Es este diagrama se presenta los polos y sus respectivos planos de las tres familias
principales obtenidos en el diagrama de frecuencias.
3.4.4.4 CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO (cada 3 metros registro
lineal)
Este trabajo se ha realizado en campo registrando datos cada 3 metros lineales y
paralelo al eje del anticlinal. Los datos de la caracterización del macizo rocoso se
muestran en el cuadro de CARACTERIZACION DE MACIZOS.
3.4.4.5 CALCULO DEL RQD
El cálculo del RQD se ha realizado usado la ecuación Nº 1, que se muestra nuevamente
a continuación:
RQD= 115-3.3Jv
Dónde: Jv es el número de discontinuidades presentes en un macizo rocoso de 1m3
.
Se tienen valores de RQD desde 50 a 85 y se clasifican como discreta o moderada a
buena.
3.4.4.6 CLASIFICACIONES GEOMECANICAS
Para la clasificación del macizo rocoso según el Método RMR (Bieniawski, 1972), se
necesita calcular el valor de las puntuaciones de cada uno de los parámetros tomados en
campo, para obtener el valor de RMR final se realiza una sumatoria de las puntuaciones
de los parámetros. Los datos procesados se muestran en el siguiente cuadro con los
datos:
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Para la clasificación del macizo rocoso según Barton, se necesita hacer uso de las
siguientes tablas:
a) RQD – DETERMINACIÓN CALIDAD DE LA ROCA
RQD Clasificación
0 - 25
muy
deficiente
25 - 50 deficiente
50 - 75 discreta
75 - 90 buena
90 - 100 excelente
b) NÚMERO DE SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES (JOINT NUMBER)
Masa rocosa Jn
Roca masiva 0.5
Un sistema 2
Dos sistemas 4
Tres sistemas 9
Cuatro sistemas (o
más) 15
Roca muy
fracturada 20
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c) RUGOSIDAD DE LAS DISCONTINUIDADES (JOINT RUGOSITY)
Masa rocosa Jr
Junturas discontinuas 30
Rugosas y onduladas 25
Lisas y onduladas 20
Rugosas y planas 10
Lisas y planas 5
Discontinuidad con
relleno 5
d) RELLENO Y ALTERACIÓN DE LAS CARAS DE LAS FRACTURAS
(JOINT ALTERATION)
Masa rocosa Ja
Sin relleno 0.75
Sólo oxidación 1.00
Pátina limosa 3.00
Pátina arcillosa 4.00
Arena o brecha
cataclástica 4.00
Arcilla dura < 5 mm 6.00
Arcilla blanda < 5 mm 8.00
Arcilla expansiva < 5
mm 12.00
Arcilla dura > 5 mm 10.00
Arcilla blanda > 5 mm 15.00
Arcilla expansiva > 5
mm 20.00
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e) CONDICIONES HIDRÁULICAS (JOINT WATER REDUCTION
FACTOR)
Condiciones generales Jw
Seco 1
Flujo medio 0.66
Flujo elevado (junturas sin relleno) 0.5
Flujo elevado (junturas con lavado del relleno) 0.33
Flujo elevado (junturas con relleno y elevado flujo
discontinuo) 0.15
Flujo elevado (junturas con relleno y elevado flujo
continuo) 0.075
f) FACTOR DE REDUCCIÓN POR LAS CONDICIONES DE CARGA
LITOSTÁTICA (STRESS REDUCTION FACTOR)
Masa Rocosa SRF
Roca suelta con fracturas rellenas de arcilla 10.00
Roca suelta con fracturas abiertas 5.00
Condiciones de poco recubrimiento (< 50 m) con arcilla en
la fracturas 2.50
Roca con fracturas cerradas y condiciones de carga
litostática 1.00
g) CALIDAD DE LA MASA ROCOSA (Q)
Clase Valor de Q
Excepcionalmente mala <0.01
Extraordinariamente
mala 0.01-0.10
Muy pobre 0.10-1.00
Pobre 1.00-4.00
Discreta 4.00-10.0
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Buena 10.0-40.0
Muy buena 40.0-100.0
Extraordinariamente
buena 100.0-400.0
Excepcionalmente
buena 400.0-1000.0
3.4.4.6.1 CLASIFICACION DE “BIENIAWSKI”
Mediante los calculos realizados se obtuvo un RMR promedio de 57.47, la cual hace
que el macizo se encuentre definido dentro de la “clase III” y con “calidad media”.
CLASIFICACIO
N
CLASE I II III IV V
CALIDAD
Muy
Buena
Buena Media Mala
Muy
Mala
PUNTUACIO
N
100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 < 20
3.4.4.6.2 CLASIFICACION DE “BARTON”
SRF
Jw
Ja
Jr
Jn
RQD
Q **
Dónde:
RQD : Índice de calidad de roca
Jn : Número de sistemas de fisuras
Jr : Número de rugosidad de las fisuras
Ja: Número de alteración de las fisuras
Jw : Factor de reducción del agua
SRF : Factor de reducción por esfuerzos
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El valor obtenido se encuentra dentro de la clase “Buena” según la tabla de calidad de
masa rocosa propuesta por Barton, por lo tanto el macizo se clasifica como “BUENA”.
3.4.4.8 PARAMETROS DE RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO
Los parámetros de resistencia del macizo rocoso según el método de
clasificación RMR, son los siguientes:
PARAMETROS DE RESISTENCIA
COHESION C 2-3Kg/cm2
ANGULO DE
ROZAMIENTO
25º-35º
3.4.4.9 ANALISIS DE ESTABILIDAD
Para el análisis de estabilidad del macizo rocoso se ha tomado como valor promedio el
ángulo de fricción interna ( ) que viene a ser 30º.
3.4.4.10 ILUSTRACIONES GRAFICAS Y FOTOGRÁFICAS
En la fotografía se puede observar claramente la posición a la que se encuentra el talud,
y la dirección de los estratos. Se encuentra ubicado en el corte de carretera la vía que se
dirige de Puno – Moquegua
Talud
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40
Se muestra la dirección a la que se encuentran dispuestos los estratos.
42. Universidad Nacional del Altiplano
42
DISCUSION Y ANALISIS DE RESULTADOS
Según el sistema de clasificación Rock Mass Rainting (Bieniawski,
1972), se obtiene un valor de RMR igual a 57.47, lo que lo clasifica
como un macizo tipo III, de calidad media.
Según el sistema de clasificación del Sistema Q (Barton, 1974), se
obtiene un resultado que lo clasifica como un macizo de clase Buena.
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El tipo de roca a ala que se le ha realizado ensayos y cálculos con los datos
obtenidos en campo se le clasifica como un tipo de roca buena.
Ciertamente la ubicación del talud estaría en una zona de riezgo es decir se
ubicaría en una zona de inestabilidad es por eso que mediante loa analisis
realizados en campo se dice que se podria producir un tipo de desplazamiento de
tipo cuña y/o planar.
Se obtuvieron resultados mediante los analisis y el tipo de roca da mediate el
calculo de RMR da una cantidad de 57.47, determinandose a este macizo de
calidad media, el macizo se encuentra en el parámetro de clase III.
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REFERENCIA BIBLIOGRAFICAS
CARNERO E. “GEOTECNIA I”, UNIVERSIDAD NACIONAL DEL
ALTIPLANO-PUNO. PERU. 2008.
CARNERO E. “CARACTERIZACION DE MACIZOS”, UNIVERSIDAD
NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNO. PERU. 2009.
SOTO M. “TEXTO UNIVERSITARIO DE PETROLOGIA”.
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNO. PERU. 2000.