Este documento describe las diferentes fases del estudio geológico-geotécnico requerido para la construcción de presas, incluyendo estudios previos, de proyecto, durante la construcción y de evaluación. También detalla los diferentes tipos de investigaciones in situ necesarias según el tipo de presa, así como los criterios geológicos y geotécnicos que se deben considerar para la selección del emplazamiento y el diseño de una presa.

1. UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
ASIGNATURA DE GEOTECNIA
PRESAS
(PARTE II )
Ing. Javier Navarro V.
CIP N0. 45152

2. FASES ESTUDIO GEOLOGICO GEOTECNICO
1. ESTUDIO DE VIABILIDAD
DE SOLUCIONES Y
ANTE PROYECTOS
Estudio geológico
regional
 Investigaciones geológica
 Impermeabilidad del vaso
 Estabilidad de laderas
 Aterrataminetos y
subsidencias
 Préstamos
Estudios previos
de cerrada
 Estructura geológica
 Reconocimiento geofísico
 Permeabilidad
2. PROYECTOS DE
CONSTRUCCIÓN
Caracterización
de la cerrada
 Macizo rocosos
 Suelo
Problemas
específicos
 Resistencia y deformabilidad
 Permeabilidad
 Obras auxiliares
 Otros problemas
ESTUDIO GEOLÓGICO GEOTECNIA DE UNA PRESA

3. FASES ESTUDIO GEOLOGICO GEOTECNICO
3. DESVIÓ DE RÍOS Y
EXCAVACIONES
CONSTRUCCIÓN
Estudio durante
la construcción
 Cartografía detallada
 Controles geofísicos
 Ensayos de resistencia y
deformabilidad
 Ensayos de inestabilidad
 Otros reconocimientos
 Archivo técnico de la presa
4. EXPLOTACIÓN
Estudio de
evaluación
 Primer llenado
 Situaciones de emergencia
 Resoluciones y análisis de la seguridad
 Presas con archivo deficiente
 Abandono de la presa

4. FASE DE ESTUDIO TIPO DE INVESTIGACION INSITUO PRESAS DE
HORMIGON
PRESAS DE
MATERIAL
SUELTO
1. ESTUDIOS PREVIOS
Y DE FACTIBILIDAD
 Mapas geológicos Necesario Necesario
 Fotointerpretación y imágenes satelitales Necesario Necesario
 Reconocimiento geológico de superficie y cartografía
geológica geotécnica preliminar
Necesario Necesario
 Cartografía geológica - geotécnica a detalle (1:2000) Necesario Necesario
 Datos hidrogeológicos y ensayos de permeabilidad Necesario Necesario
2. ANTEPROYECTO
 Sisimico de refracción y sondeo eléctrico vertical Necesario Necesario
 Sondeo geotécnico e instalaciones de piezómetros Necesario Necesario
 Ensayos en el interior del sondeo (downhole y
dilatómetros)
Necesario Opcional
 Ensayos de materiales Necesario Necesario
INVESTIGACIONES GEOLOGICOS IN SITU EN PRESAS

5. FASE DE ESTUDIO TIPO DE INVESTIGACION INSITUO PRESAS DE
HORMIGON
PRESAS DE
MATERIAL
SUELTO
3. PROYECTOS
 Cartografía geotécnica completa Recomendable Opcional
 Sondeos geotécnicos completos Recomendable Opcional
 Galerías de reconocimiento Necesario No
necesario
 Ensayo in situo a gran escala de
deformabilidad y resistencia
Recomendable No
necesario
 Ensayos de inyecciones
 Ensayos de permeabilidad complementarios
Recomendable No
necesario
4. CONSTRUCCION
 Cartografía geotecnia de las excavaciones y
cimentaciones
Necesario Necesario
 Ensayo in situo de verificaciones de
tratamiento
 Ensayo de control de materiales
Necesario Necesario

6. CRITERIOS GEOLOGICOS – GEOTECNICOS DE SELECCIÓN DE PRESAS
1. LA SELECCIÓN DEL EMPLAZAMIENTO de una presa depende de los siguientes factores:
 Capacidad del vaso (volumen del embalse).
 Impermeabilidad del vaso.
 Cerrada adecuada (condiciones geomorfológicas, geológicas y geotécnicas favorables.
 Valor de los terrenos inundados (poblaciones, infraestructura, etc).
 Disponibilidad de materiales de construcción próximo a la presa.
 Condiciones favorables para ubicar el aliviadero, ataguía y demás obas auxiliares.
2. FACTORES A TENER EN CUENTA EN ESTE ANALISIS SON:
 Altura prevista de la presa (80% de las presas construidas de menos de 30
metros son de material suelto. A partir de 150 metros de altura el 60% son de
hormigón de los cuales el 50% son de arco). Los valles amplios solo admiten
presas de poca altura. Valles estrechos o muy estrechos suelen construirse
presas altas .
 La elección del tipo de presa, no obedece el mismo problema geológico y, por
lo tanto, constructivo.

7.  CERRADA: Deformabilidad, resistencia y permeabilidad de las cimentaciones y estribos.
 VASO: Estabilidad de las laderas, estanqueidad, acumulación de sedimentos y sismicidad
inducida.
 CANTERAS Y PRESTAMOS: Calidad y volumen disponible de materiales para la construcción.
 ALIVIADEROS: Estabilidad de los taludes, permeabilidad y resistencia de los macizos de
cimentación de las estructuras en hormigón y erosionabilidad del terreno.
 CANALES: Estabilidad de los taludes, erosiaonabilidad y ripabilidad de los materiales y
cimentación de los rellenos.
 CENTRAL EXTERIOR: Estabilidad de los taludes , deformabilidad y resistencia de las
cimentaciones.
 CENTRAL SUBTERRANEA: Deformabilidad, resistencia, permeabilidad y estado tensional del
macizo.
 GALERIAS DE DESVIO. DESAGUES DE FONDO Y TUNELES: Estabilidad de la excavación,
deformabilidad, permeabilidad y estado tensional de los macizo.

8. METODO DE EXPLORACION DE SITIOS DE PRESA
DIRECTOS INDIRECTOS
ETAPAS DE
INVESTIGACION
LEVANTAMIENT
O GEOLOGICO
POZOS A
CIELO
ABIERTO Y
TRINCHERA
TUNELES Y
SOCAVANOS
PERFORACIONES FOTO
GEOLOGIA
METODOS
GEOLECTRICOS
METODOS
GEOSISMICOS
SELECCIO DEL SITIO Y
RECONOCIMIENTO PRELIMINAR
X X
EXPLORACION DETALLADA DEL
SITIO DE CONSTRUCCION
X X X X X X
CONSTRUCCION DE LA
OBRA
X X X X X X
OPERACIÓN DE LA
OBRA
X
BANCOS DE
MATERIALES
X X X X

9. IMPACTOS GEOAMBIENTALES EN LA CONSTRUCCION Y EXPLOTACION DE PRESA

10. MATERIALES GEOLOGICOS PARA LA CONSTRUCCION DE PRESA
1. NUCLEOS:
El núcleo se construyen para impedir el paso del agua a través del cuerpo de la presa, por lo
que se precisa materiales de baja o muy baja permeabilidad de 10-5 cm/s o inferior.
No colapsable. No materia orgánica. No ser solubles.
Los suelos deben ser fácilmente compactables , de preferencia de arcilla y limo.
Las propiedades a estudiar en los materiales son:
 Mineralogía: Expansividad, sales solubles, susceptibilidades y colapsibilidad.
 Granulometría y plasticidad: Permeabilidad y deformabilidad mas baja.
 Dispersibilidad o susceptibilidad del suelo a sufrir erosión interna: la arcilla con presencia
de “Na” . El ensayo para estimar el potencial de dispersión de un suelo es la tubificación.
 Resistencia y deformabilidad: Para el calculo de la estabilidad de la presa a partir de la
cohesión y el ángulo de rozamiento interno.
 Compactibilidad: La relación entre la humedad natural y la densidad, obtenida en el proctor
normal y proctor modificado.

12. 2. ESPALDONES:
Los espaldones tiene por objeto transmitir a la presa resistencia y estabilidad, así como
protegerla frente a la erosión. Los materiales que forma los espaldones incluyen una gran
variedad de rocas, de amplia granulometría, que puede ir desde escollera y pedraplenes.
La resistencia adecuada para estos materiales oscilan entre 50 y 150 Mpa, aunque se considera
aceptable cualquier roca de resistencia a compresión simple igual o superior a 30 Mpa..
3. FILTROS Y DRENES:
Se utilizan para evitar el paso de las partículas finas de los materiales contiguos y permitir el
drenaje.
Los materiales para filtros y drenes deben ser granulares, con un criterio granulométrico muy
estricto, con ausencia de finos, alta resistencia y naturaleza inalterable.
4. ARIDOS PARA HORMIGONES:
 El material debe tener una densidad aparente mínima de 2.5 t/m, la resistencia a la
compresión debe ser mayor a 24MPa, la absorción debe ser inferior al 3% y se excluyen los
materiales que tengan contenidos en sustancias reactivas o solubles.
 Su composición mineralógica no debe dar reacciones adversas con el hormigón
(expansividad, alteración química, reacciones con los álcalis.

13. CIMENTACIONES DE PRESA FUERZAS EJERCIDAS
1. Peso propio de la presa: Que induce
compresiones y esfuerzo cortante.
2. Cargas hidráulicas como resultado de la
explotación, que generan
compresiones, esfuerzos cortantes y
tracciones.
3. Supresiones en la base de la presa y
fuerza de filtración en el interior del
macizo.
H: Presión hidrostática.
S: Supresiones.
W: Peso de la presa.
R: resultante de H y W (embalse). .

14. CIMENTACIONES DE PRESA MECANISMO DE ROTURA EN SUELO
1. Roturas a favor de materiales de baja
resistencia.
2. Asientos en la presa por
compresibilidad de suelos blandos.
3. Erosión interna en los materiales de
cimentación.
Mecanismo de rotura en presas de
tierra por fallo de cimentación..

15. CIMENTACIONES DE PRESA MECANISMO DE ROTURA EN HORMIGON
En las presas de gravedad, la
resultante de los empujes y
del propio peso de la presa
tiene una dirección hacia
aguas debajo de la presa que
induce dos efectos:
1. Un momento de vuelco el
mismo que se resuelve
con el adecuado diseño
geométrico de la presa.
2. Una distribución no
uniforme de tensiones en
el macizo de cimentación.
Mecanismo de rotura en
cimentación de presas
de hormigón.

16. CONDICIONES GEOLÓGICAS FAVORABLES A LA FORMACIÓN DE ROTURAS EN LA
CIMENTACIÓN DE PRESAS DE HORMIGÓN.

17. ESTABILIDAD DE LADERAS EN EMBALSES
El llenado de un embalse supone
los siguientes efectos:
 Imposición de una carga en las
laderas y fondo de un valle
equivalente a la altura de agua
en cada punto del vaso.
 Elevación del nivel freático en
las laderas del embalse.
 Cambios en las condiciones
hidrogeológicas de los
materiales afectados.
 Oscilaciones de los niveles
freáticos en las laderas del
embalse según las condiciones
de explotación del
aprovechamiento..
Ante el riesgo de que se puedan producir estas situaciones de
inestabilidad es necesario realizar los siguientes estudios:
 Investigar antes de la construcción de la presa la existencia de
deslizamiento o zonas inestables.
 Evaluar la tipología y actividad de los deslizaminetos
(volumen, geometría y distancia a la presa)
 Analizar su estabilidad considerando la hipótesis de vaciado
brusco,
 En el caso de ser posible el deslizamiento debe valorarse su
peligrosidad, pudiendo optar por tomar medidadas
estabilizadoras, instrumentar la ladera durante la construcción
y explotación o bien reconsiderar el emplazamiento de a presa.
Los deslizamientos están asociados a estructuras geológicas
favorables a los movimientos gravitacionales, bajo condiciones
geomorfológicas y climáticas asociadas a los grandes
movimientos de masa inestable, áreas afectadas por procesos
glaciares, épocas climáticas mas húmedas, procesos
morfotectonico, erosivos muy acivos, actividad sísmica o
volcánica.