Estudios geológicos de la boquilla de la Presa del Purgatorio sobre el Río Verde para el abastecimiento de agua de Guadalajara, Jalisco

U -
ACADEMIA MEXICANA DE INGENIERÍA, A.C.
ESTUDIO GEOLÓGICO DE LA BOQUILLA PARA LA PRESA
EL PURGATORIO SOBRE EL RÍO VERDE, PARA EL
ABASTECIMIENTO DE AGUA DE LA CIUDAD DE
GUADALAJARA, JALISCO
¡ng. Rolando de la Llata Romero
FEBRERO DE 2000

ESTUDIO GEOLÓGICO DE LA BOQUILLA PARA LA PRESA EL PURGATORIO
SOBRE EL RÍO VERDE, PARA EL ABASTECIMIENTO DE AGUA DE LA CIUDAD
DE GUADALAJARA, JALISCO
CONTENIDO
página
INDICE
1 INTRODUCCIÓN 1
1.1 Localización 2
1.2 Objetivo y Método de Trabajo 4
1.3 Antecedentes 6
2. GEOLOGÍA DE LA BOQUILLA DEL PURGATORIO 11
2.1 Geomorfología 11
2.2 Estratigrafía 15
Tobas Brechoides (Taa) 16
Basalto Andesítico (Ba) 17
Tobas Pumíticas (Bb) 17
Tobas y Brechas Vítreas (Tvn) 17
Andesitas y Traquiandesitas (Ra) 18
2.3 Geología Estructural 18
2.4 Condiciones Generales del Subsuelo 23
3. INTEGRACIÓN GEOLÓGICA GEOFÍSICA 25
Clasificación Geomecánica del macizo rocoso 27
Margen Izquierda 29
Cauce del río 31
Margen derecha 32
Clasificación geomecánica (sistema Q) 34
Clasificación geomecánica (sistema RMR 35
Correlación de las clasificaciones geomecánicas 36
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 39
RECONOCIMIENTOS 41
BIBLIOGRAFÍA 42

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INDICE DE TABLAS
TABLA 1. Columna geológica del Cañón "El Purgatorio", Jal.
TABLA 2. Propiedades índice y mecánicas de la roca intacta en la cortina
TABLA 3. Clasificación de la roca intacta en la cortina
TABLA 4. Velocidad y clasificación de RQD en la zona de la cortina
TABLA 5. Clasificación del macizo rocoso en la cortina según el valor Q
TABLA 6. Clasificación del macizo rocoso en la cortina según RMR
TABLA 7. Correlación entre RQD y Módulo de Reducción (Em ¡ EL)
TABLA 8. Correlación entre Em y RMR
TABLA 9. Módulo de deformación, Cohesión y ángulo de fricción
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Croquis general del sistema de bombeo "El Purgatorio"
Figura 2. Plano de localización general
Figura 3. Secciones geotécnicas del eje 1 y III del cañón de la Zurda
Figura 4. Diagramas estereográficos de las discontinuidades en la cortina
Figura 5. Clasificación ingenieril de la roca intacta
Figura 6. Correlación entre RQD e índice de velocidad
Figura 7. Correlación entre RQD y módulo de reducción
Figura 8. Módulo de deformación "in situ"
INDICE DE FOTOGRAFIAS
Fotografía 1. Vista aérea del proyecto Sistema de Bombeo "El Purgatorio", Jal.
Fotografía 2. Vista aérea del Río Verde en la zona de la boquilla en "El Purgatorio"
Fotografía 3. Vista de los Cañones de "Oblatos" y "Purgatorio"
Fotografía 4. Vista panorámica aguas abajo del Valle del Río Verde
Fotografía 5. Afloramiento de las unidades de roca (Ra), (Bb) Y (Ba)
Fotografía 6 Panorámica del Cañón del Río Verde, desde su margen izquierda
Fotografía 7. Panorámica de la margen izquierda del Río Verde mostrando la Falla Fi
Fotografía 8. Río Santiago donde se muestran las fallas F3 y F4
Fotografía 9 Escarpe de la Falla Fi ,margen izquierda del Río Verde
INDICE DE PLANOS
Mapa Geológico
Sección Geológica - Geotécnica
Perfiles Geotécnicos
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ESTUDIO GEOLOGICO DE LA BOQUILLA PARA LA PRESA EL
PURGA TORIO SOBRE EL RÍO VERDE, PARA ABASTECIMIENTO DE A GUA
e DE LA CIUDAD DE GUADALAJARA, JALISCO
1. INTRODUCCIÓN
e
Como es de esperarse, el crecimiento de la población en las grandes urbes, generan
una serie de necesidades y la ciudad de Guadalajara no es la excepción. Para el año 2010
se prevé un déficit de abastecimiento de agua, por lo que se intensificó la exploración de
nuevas fuentes y alternativas para subsanar la demanda creciente de agua. Durante muchos
e años se había considerado la construcción de una presa de almacenamiento en el Cañón de
"La Zurda" localizada aproximadamente a 100 Km. al NE de la ciudad de Guadalajara. Se
consideró como un sitio ideal, ya que podría almacenar un volumen de agua de alrededor de
C 750 millones de metros cúbicos con el fin de generar electricidad y además derivar 10 m 3j
a
C través de un acueducto que condujera las aguas por gravedad.
En este trabajo se pretende enfatizar la importancia de la geología para definir el
emplazamiento de una obra de ingeniería civil como es la de una presa, también se hará
mención de las razones geológicas que obligaron a abandonar el sitio denominado "La
C
Zurda" y se presentarán en forma resumida los aspectos geológicos-geotécnicos de la
boquilla de la Presa "El Purgatorio" sobre el Río Verde, afluente del Río Santiago, la que
C podría suministrar de agua a la Ciudad de Guadalajara.
Actualmente la ciudad de Guadalajara se surte de agua, tanto para uso potable como
industrial de diferentes fuentes. Una parte proviene de la explotación del acuífero ubicado en
el Valle Tesistán- Atemajac, otra del Lago de Chapala y recientemente por las puestas en
operación de las Presas de Calderón y del Salto. A mediano plazo estas fuentes serán
insuficientes, teniendo que recurrir a otra alternativa como la del Río Verde.
En 1989 se inició una exhaustiva exploración geológica regional a lo largo del Río
Verde a partir del poblado de Temacapulin, Jalisco; 2 Km. aguas abajo del Cañón de "La
Zurda", hasta la confluencia con el Río Santiago en las cercanías de Guadalajara, con el
objetivo de localizar estrechamientos adecuados para la construcción de una presa y
C aprovechar los escurrimientos de este río.
e
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1

.
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El acercamiento a la zona de suministro y la existencia de rocas de mejor calidad que
"La Zurda" reduciría el costo y aumentaría la seguridad de la obra, no obstante que se
C tendría la desventaja de un embalse de menor capacidad, además de la necesidad de
e bombear el agua a una planta de tratamiento.
En las exploraciones realizadas sobre el Río Verde se localizaron varias boquillas,
quedando las denominadas como: "Los Sandovales", "Acatic" y "El Purgatorio" con mejores
características. Después de estudiar las geológicamente cada una de estas alternativas, se
e seleccionó finalmente "El Purgatorio" como el sitio con mejores posibilidades.
e
La Comisión Nacional del Agua (CNA) en 1992, solicitó el desarrollo del proyecto
Sistema de Bombeo "El Purgatorio", con el objetivo de suministrar agua potable a la Ciudad
C de Guadalajara. Dentro de este proyecto se tiene contemplado la construcción de una presa
derivadora sobre el Río Verde, con una cortina de 30 m de altura; la excavación sobre la
margen derecha de un túnel de desvío de 412 m de longitud; una planta de bombeo (PB-O)
sobre la margen izquierda; un túnel de conducción de 1562 m de longitud, que conduzca las
aguas y cruce una zona montañosa entre los cauces de los Ríos Verde y Santiago; un sifón
para atravesar este último; una planta de bombeo (PB-1) subterránea en la margen izquierda
del Río Santiago para elevar las aguas y conducirlas en una lumbrera de 218 m de altura
hasta la planta de bombeo PB-2, donde finalmente se llevaría superficialmente por medio de
un tubo en rampa, hasta el tanque de almacenamiento a la planta potabilizadora en San
Gaspar; barrio que se localiza al NE de la Ciudad de Guadalajara (figura 1 y fotografías 1 y
C 2). El proyecto es importante, no sólo por su carácter social sino también ingenieril, ya que
además de todas estas obras, conducirá un caudal mediante bombeo de 10 m 3/seg. que se
e elevará a más de 550 m.
1.1 Localización
El Río Verde fluye de Norte a Sur, desde el estado de Aguascalientes y se interna por el
Norte del estado de Jalisco, hasta un sitio denominado Las Adjuntas; al Norte de la Ciudad
de Guadalajara, donde se une con el Río Santiago.
C La boquilla de la Presa del Purgatorio se ubica sobre el Río Verde al Noreste de la Ciudad de
c. Guadalajara. El proyecto abarca ambas márgenes de los ríos Verde y Santiago. En la figura
2, se presenta la ubicación de las boquillas de "La Zurda" 90 Km., "Los Sandovales" 63 Km.,
"Acatic" 35 Km. y "El Purgatorio" a 3 Km.
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FIG. 1.

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Fotografía 1. Vista aérea del proyecto Sistema
de bombeo El Purgatorio, Jal.
Fotografia 2. Vista aérea del Río Verde en la zona de la boquilla del
sitio conocido como Tl Purgatorio.
1.2 Objetivo y Método de trabajo
La finalidad del estudio fue definir la viabilidad geológica de la boquilla. Para tal fin, se
1 realizó la integración y análisis de los trabajos previos de geología regional y local
(Exyco,S.A., 1989; 1990; Geomeca,S.A. 1991); se prosiguió con una fotointerpretación del
sitio, seguido por los estudios de geología superficial de detalle; las unidades identificadas se
I
cartografiaron en el plano geológico. La descripción de campo relativa al macizo rocoso y las
discontinuidades se realizó siguiendo las normas de la Sociedad Internacional de Mecánica
de Rocas, 1981.
También se llevo a cabo estudios detallados de la geología del subsuelo, utilizando
geofísica y perforaciones con recuperación continua de núcleos en diámetros NQ y pruebas
de permeabilidad Lugeon; las perforaciones y tendidos geofísicos se localizaron con base en
la geología superficial con la finalidad de conocer las condiciones de las rocas del subsuelo.
En el eje de la boquilla se realizaron 4 perforaciones (195.00 m), de un total de 14 (931
D
m) que se realizaron en el cauce del río. De los núcleos recuperados se efectuó una
descripción geotécnica, se calculó porcentaje de recuperación y el RQD; se realizaron
estudios de laboratorio a los núcleos recuperados (petrografía y pruebas mecánicas) con el
objetivo de conocer el tipo de roca, sus características microscópicas; así como de algunas
propiedades índices como resistencia y deformabilidad.
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PLANO DE LOCALIZACIÓN GENERAL
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FIGURA 2

De los núcleos de perforación, también se obtuvieron las velocidades de transmisión
de, las ondas primarias y secundarias, por medio del método sónico. Con estos valores se
calcularon los módulos de elasticidad dinámica (Edin), rigidez (G) y relación de Poisson
(jt).
Asimismo, con el fin de complementar y conocer la distribución de los materiales y la calidad
geotécnica del macizo rocoso del subsuelo se realizaron estudios de geofísica por el método
de sísmica de refracción en la zona de las obras.
Se procesó, analizó e integró toda la información geológica obtenida en campo, se
clasificó al macizo rocoso geotécnicamente conforme a las clasificaciones de Deere (RQD)
(1967), Deere y Miller (1967) (roca intacta); Barton (1974) (Q), Bieniawski, 1979 (RMR), Coon
y Merrit (1970) (módulo de velocidad y factor del macizo rocoso).
Para fines prácticos, sólo se presentarán los estudios relacionados con la zona de la
boquilla omitiendo detalles de los demás sitios que constituyeron el proyecto "El Purgatorio".
1.3. ANTECEDENTES
Durante varias décadas se realizaron estudios para definir la factibilidad de
construcción de una presa en el cañón de "La Zurda". Parecía una excelente alternativa, ya
que formaría un extenso embalse y las agua podría llegar por gravedad mediante un
acueducto a la Ciudad de Guadalajara.
De manera muy resumida y por considerase de interés, se hace mención de algunos de
los problemas geológicos que después, de una intensa campaña de exploración geológica
durante los años de 1985 a 1989, (Exyco, S.A., 1985, 1990. García, Herrera 1985. SARH)
quedaron claros y fueron factores fundamentales para decidir abandonar y buscar otras
alternativas aguas abajo del Río Verde.
lo Los materiales que se presentan en el cañón de La Zurda planteaban problemas
geotécnicos para la construcción y operación de la presa, ya que están formados por rocas
blandas situadas en los límites permisibles para la construcción de grandes presas, por lo
que era necesario definir la viabilidad geológica; las ventajas y desventajas que se
1 traducirían en implicaciones de construcción, seguridad y económicas.
1
6

c El sitio se había estudiado desde el año de 1946 (Ortiz del Campo, 1949); incluso a
fines de los años cincuenta se empezaron trabajos de excavación, regularización y
construcción del vertedor de demasías y del túnel de desvío, pero en 1959 al parecer, por
motivos económicos se suspendieron las obras, con la fortuna, de que en 1958, el Lago de
C. Chapala había recuperado su nivel medio normal (Sancen, 1984). En 1970, este sitio volvió a
ser de interés y se reanudaron los estudios. Desde el primer informe técnico hasta 1984, se
habían propuesto cinco ejes y se habían identificado tres unidades litológicas constituidas
principalmente por:
(Unidad 1)
Basaltos fracturados con un espesor de 25m (de la O Carreño, 1955) que afloran sobre
el nivel del embalse.
(Unidad II)
Rocas volcanoclásticas estratificadas donde parte de la construcción de la cortina y el
embalse quedarían emplazados. En esta unidad se reportaban alternancias de estratos
delgados de areniscas finas, tobas, arcillas, margas y calizas de agua dulce, así como de
C horizontes de sílice amorfo; de un espesor entre 60 y 100 m (Marsal, 1955; Silva, 1982; y
García, 1982). Carbajal (1956) las describió como arcillas de poca resistencia entre tobas
calcáreas resistentes. Las arcillas se consideraron bentonita expansiva (de la O Carreño,
e 1955; y Lesser, 1955) y su presencia al funcionar el embalse, podrían provocar
deslizamientos en las laderas, inclusive la propia destrucción de la presa. Se consideró que
C los deslizamientos podrían ser más intensos en las zonas donde afloran los basaltos,
(. cercanos a las paredes del cañón (a esta situación se le denominó problema 1).
C (Unidad III)
C
Se describió como la unidad mas antigua de la zona del proyecto y sobre la que se
cimentaría la cortina. Se consideró como toba arenosa (Lesser 1955; de la O. Carreño,
t 1955), toba lacustre (Álvarez, 1956; Escobar, 1974; García, 1985); y arena pumítica (Marsal
1955). Se consideraba como una unidad masiva, de un espesor estimado de 120 m; con
e seudo estratos locales, de textura fina y consolidada moderadamente. De la O. Carreño,
(1955) consideró que estaba formada por 70% de arena y 30% de arcilla.
e 7
e

Se pensaba que en algunos ejes se encontraba más compacta e impermeable que en
otros, pero que pudieran existir dentro de ella, zonas deleznables que no soportarían la
carga hidráulica proyectada (8 kg1cm 2); asimismo se presumía la posibilidad de horizontes
que pudieran sufrir tubificación durante la operación del embalse, poniendo en peligro la
estabilidad de la cortina. De la zona más superficial se obtuvieron resistencia al corte muy
bajas, sin saber si esta propiedad era homogénea dentro del macizo rocoso (a esta otra
situación se le denominó problema 2).
Con base en los estudios realizados hasta esa fecha, (geología, excavaciones,
perforaciones y pruebas de permeabilidad), se tenía una idea general del modelo
estratigráfico, además de contar con algunas características geotécnica de las unidades
litológicas que conformaban el cañón, pero existía mucha incertidumbre y dudas; se
desconocía con precisión la distribución y características geológicas - geotécnicas de las
unidades litológicas identificadas, en especial de los materiales arcillosos de las unidades II y
III; se desconocía el tipo de arcillas y si francamente eran expansivas, además de, en que
cantidad ó volumen afectarían a los taludes y obras una vez húmedos o saturados; así como
de la distribución, homogeneidad y comportamiento de la Unidad III bajo carga.
J Por tal motivo, se emprendió una campaña integral de estudios con el fin de tener un
modelo geológico-geotécnico confiable de las unidades de roca, principalmente de los ejes,
que permitieran definir con objetividad los problemas geotécnicos que se planteaban y de
esta manera proponer soluciones, así como determinar la boquilla más favorable para la
construcción de la presa.
1
1
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1
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o
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Durante las exploraciones iniciales de 1985 se estudió toda la información disponible; y
se comenzó con un estudio de geología superficial, tanto regional, como local del cañón y de
detalle de los ejes, con el fin de conocer la distribución de las unidades y en especial de los
horizontes arcillosos; se midieron más de 30 secciones estratigráficas a detalle.
Se realizaron estudios petrográficos y geoquímicos y se identificó el tipo y el volumen
involucrado de las arcillas, así como estudios de las propiedades mecánicas y dinámicas de
las rocas; además, se realizaron estudios geofísicos de sísmica de refracción (tendidos
uphole, cross hole y geoeléctrica, así como perforaciones exploratorias con pruebas de
permeabilidad para complementar la información obtenida y conocer la calidad de las rocas
de la unidad III en el subsuelo.
8

El
.
e
Los estudios permitieron conocer con mayor detalle la distribución, características
estratigráficas - estructurales y geotécnicas de las diferentes unidades litológicas; permitieron
cuantificar los problemas de fallamiento en las laderas, por expansión de las capas de arcilla
(problema 1); así como, la tubificación y fracturamiento de la roca por subpresiones;
problema 2, (Exyco, S.A.,1990).
- Se corroboraron las tres unidades litológicas definidas inicialmente que constituyó el
modelo geológico del cañón, pero se subdividieron en 6 subunidades.
( - La "Unidad 1" se caracterizó como una andesita muy compacta, resistente y de buena
c calidad geomecánica; con pequeños problemas de estabilidad debido a las fracturas
columnares, que en algunos cortes para las obras auxiliares daría lugar a caídas de bloques
aislados, por lo que sería necesario la estabilización.
- La "Unidad II" se subdividió en 4 subunidades litológicas, con base en su litología,
estructura y resistencia (Ulla, Ullb, Ullc y UlId). En general, estas unidades están formadas
por una interestratificación de materiales muy blandos (limos y arcillas) interestratificada con
rocas compactas (calizas, pedernal y arenisca) pero deformable, y las cuales quedarán
inundada por el vaso.
- El problema de la presión por expansión de las arcillas en las unidades II y III se
minimizó; ya que sólo existía un 27% de arcilla y esta se restringía a las unidades Ulla y U lic,
además, que sólo la primera quedaría inundada. Con estudios de Difracción y Fluorescencia
de Rayos X se determinó que exclusivamente el 8% de las arcillas era de tipo
montmorillonítico, y el resto de un grupo de menor potencial expansivo. De los estudios
t estratigráficos se determinó que, los espesores de arcilla no eran tan potentes como
originalmente se había pensado, siendo de 20 a 40 cm e intercalados con rocas compactas.
C - La Unidad III formada por una arenisca pumítica masiva y compacta, débilmente
e cementada; fue caracterizada como una roca blanda, de muy baja resistencia, de calidad
geomecánica regular y de permeable a poco permeable en la porción intemperizada e
C impermeable a mayor profundidad. Parte del problema de tubificación fue evaluado por
C medio de pruebas de permeabilidad Lugeon y Lefranc, de donde se determinó que
C solamente los primeros 10 a 15 m de la Unidad III eran potenciales de tubificarse por la débil
cementación de las areniscas; sin embargo, a mayor profundidad, la roca se consideró
impermeable y más compacta, sin riesgo que se desarrollara este problema.
11 9
e

e
- De los análisis y estudios realizados se descartaron todos los ejes, a excepción del 1 y
3 que se consideraron con mejores posibilidades. En la boquilla, las rocas se zonificaron
geotécnicamente en dos unidades con características geomecánicas contrastantes (A y B).
( La unidad A correspondió a los materiales más superficiales del terreno, constituidos por
materiales sueltos que cubren a la toba arenosa; se subdividió en dos subunidades Al, que
C
comprendía suelos, y A2, que integra acarreos, materiales de talud y terrazas aluviales
(Figura 3).
(
c
- La unidad B comprende a la toba arenosa Unidad III, la que se subdividió
geotécnicamente en tres subunidades, BI constituida por una toba arenosa intensamente
C descomprimida, la B2 en lentes poco compactos descubiertos por la campaña de geofísica y
las perforaciones posteriores, ya que se consideraba como una roca masiva muy compacta y
sin heterogeneidad y la B3 que comprendía a la toba arenosa, sana y compacta (Figura 3).
C - Las subunidades Al y A2 por su constitución presentaba altas permeabilidades. De la
e misma manera, las subunidades Bi y B2 de la toba arenosa resultaron ser permeables a
poco permeables y de baja compacidad, resultando potencialmente tubificables. La
subunidad B3 presentó las mejores condiciones geotécnicas que las otras subunidades pero
C de resistencia muy baja (unos 25 kg/cm2), deformable (con módulo estático tangente entre 17
( y 34 ton/cm2), y con una matriz esencialmente arenosa fina, no cementada, porosa y poco
permeable (con 1 a 1 O cm/s en pruebas Lefranc). Cabe destacar que en la mayoría de los
sitios de la unidad III, no fue posible realizar las pruebas Lugeon ya que fue imposible
levantar la presión critica.
- De las condiciones anteriores se llegó a la conclusión de que el desplante de la cortina
C tendría que ser, sobre la subunidad 63, que presentaba las mejores características
geotécnicas, pero deformable y de baja resistencia.
Las subunidades Al y A2, por encontrarse en estado suelto se tendrían que remover
totalmente. Esta remoción se llevaría hasta encontrar a la toba compacta (B3), es decir hasta
C 18menelEje1ohasta21menelEje3.
£ De la misma manera, la subunidad BI del Eje 1, por encontrarse superficialmente del
( lado de la margen izquierda estaba fuertemente descomprimida y permeable a poco
permeable, por lo cual también debería removerse completamente. El espesor de limpia en
esta margen variaría de 5 a 12 m.
lo
e

c
C
Las subunidades B2 y 133 requeriría de impermeabilización, en especial la primera de
éstas, que resultó ser poco compacta, permeable y, por lo mismo, más susceptible de ser
e afectada por tubificación (figura 3).
También se consideró poco factible un tratamiento a partir de inyecciones, ya que la
granulometría fina y distribución errática de la compacidad en la toba no permitirían una
aplicación adecuada del tratamiento. En estas condiciones una opción de impermeabilización
sería la construcción de una pantalla impermeable, de espesor y profundidad que garantizará
la impermeabilidad del macizo rocoso.
- Dado que las condiciones geotécnicas de ambas boquillas eran similares, los
C
tratamientos al macizo rocoso que se recomendaban para cada alternativa serían
semejantes.
El vertedor de demasías se alojaría en la Unidad II, considerada poco resistente,
e mientras que la Unidad III recibiría la descarga de las aguas, la estructura,
e independientemente del eje seleccionado, debería de protegerse adecuadamente de la
e descarga, por el fenómeno de erosión regresiva.
e Aun cuando se minimizó el problema de las arcillas montmorilloniticas, los problemas
de limpia del grueso espesor de los materiales aluviales y descomprimidos, que serían
e necesario remover; la heterogeneidad de la unidad III, la permeabilidad y susceptibilidad a
C
ser afectada por el fenómeno de tubificación en las subunidades BI y B2; además de la poca
permeabilidad, baja resistencia y deformabilidad de la unidad 133; aun mas de las dificultades
1 de impermeabilización por inyección y de los procesos constructivos a través de una pantalla
( impermeable, se optó por no recomendar la construcción de la presa en el cañón de "La
Zurda".
2. GEOLOGIA EN LA BOQUILLA DEL PURGATORIO
2.1 Geomorfología
La zona de estudio se localiza en los límites de dos provincias volcánicas, que
t. conforman gran parte del país; la Sierra Madre Occidental y el Eje Neovolcánico (Mahood A.
e 1981; Nieto, et. al., 1980, 1981 y 1985) de edad Cenozoica. En el cañón del Purgatorio,
afloran en la porción superior una secuencia de rocas básicas asociadas al Eje Volcánico
t Transmexicano, mientras que la inferior, otra secuencia mas antigua de composición
e intermedia a ácida, se relacionan a la Sierra Madre Occidental.
e 11
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TRATAMIENTO AL MACIZO ftOCOSO
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SIMBOLOGIA
PERPORACION
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CONTACTO GEOLOGICO
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TRATAMIENTO AL MACIZO ROCOSO
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1580
Figura 3 c) Zonificaclón Geotécnica, d) Tratamiento al Macizo Rocoso ACADEMIA MEXICANA DE INGENIERIA
ZONIFICACIONEOTECNICA
RMEAAØ
(ni/) (mi)
-°
DI4AMCQ
CALEA0 OEOTECP4CA
UY PERMEABLE 122.521
ESTATC
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UYPERMEABLE 632-1049
COPERMEÁaE
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12l.i 474-830 13.6 32(pobre)6.39.0L6'iriaI)
CO FRM IMP 1017 2478 716 1676 315625 17 I3 6 8S (muy buena) 75 (buena)
• UNIbADÉSÓEÓTECNICAS TRÁTAMEÑTÓ RÉóÑbÓ
Al A2 LIMPIA
B2, B3 MPA8IIJZAÇkDN

1
La base de ésta segunda sucesión está formada por derrames basálticos, tobas, e
ignimbritas andesíticas del Mioceno Tardío (9 M.a.), mientras que la superior por productos
piroclásticos y derrames de basalto de edad Plioceno (5.4-3.5 M.a.) que han sido descritos
por Watkins (1955; 1968); Walker (1981).
Inicialmente esta zona formaba una extensa meseta donde había continuidad entre las
rocas de la margen izquierda del Río Santiago con las de la margen derecha del Río Verde.
Actualmente se presenta una topografía abrupta, resultado de la erosión de esta meseta
volcánica y otras emisiones posteriores, formando dos profundos cañones; "El Purgatorio" y
1 "Oblatos", disectados por los Ríos Verde y Santiago respectivamente de mas de 700 m de
1 desnivel (fotografía 3) donde se plantea la construcción del Proyecto Sistema de Bombeo "El
Purgatorio".
El valle, del Río Verde en la zona de interés tiene una forma asimétrica con una
pendiente mas fuerte en la margen derecha que en la izquierda, con cantiles semi-verticales
en ambas márgenes, que obedecen a cambios litológicos y accidentes estructurales
(fotografía 4). Para conducir las aguas de la zona de la boquilla a la zona de entrega, será
1 necesario construir un túnel de conducción que cruzará un núcleo montañoso de
1 aproximadamente 1200 m de ancho en la zona más estrecha, que separa a los ríos Verde y
Santiago (fotografía 3).
Es interesante mencionar que el Río Verde en esta zona no continua de frente para unirse
con el Río Santiago como sería de suponerse, sino que sufre una flexión entre el área donde
se pretende ubicar el portal de entrada del túnel de desvío y la cortina, prosiguiendo su curso
sensiblemente paralelo al Río Santiago unos 6 km. aguas abajo para finalmente unirse en el
sitio conocido como "Las Adjuntas".
Este cambio de dirección se presume a un control estructural asociado a fallas y diques que
1 presentan direcciones sensiblemente paralelas al cauce del río. También, es interesante
1 comentar que a lo largo del trazo de proyecto, el cauce del Río Verde esta cerca de 100 m
más bajo que la del Santiago.
1
1
1
1 13
1

o o
Fotografía 3. Vista de los Cañones de Oblatos (izquierda) y Purgatorio (derecha), donde fluyen los Ríos Santiago y Verde
respectivamente. En el centro se observa la zona de parteaguas que separa a ambos ríos y donde se deberá
cruzar el túnel de conducción. A la izquierda y el fondo se encuentra la Ciudad de Guadalajara.

1
1
1
1
1
1
1 Fotografía 4. Vista panorámica aguas abajo del Valle del Río Verde. Nótese la pronunciada pendiente de la
margen derecha respecto de la izquierda. Al fondo y al centro, se observa el cañón de Oblatos
formado por el Río Santiago y en el segundo plano la Ciudad de Guadalajara.
2.2 Estratigrafía
En el área de estudio se logró definir, por medio de levantamientos de geología
I
superficial y del subsuelo la secuencia estratigráfica conformada por 12 unidades, las que se
subdividieron en 30 subunidades litológicas (tabla 1); seis corresponden a la secuencia
1 inferior, la que se consideró como transicional o de composición intermedia a ácida y cinco a
la superior de composición básica y una adicional a los materiales recientes. El contacto está
representado por una discordancia litológica y erosional donde basaltos y tobas descansan
1 sobre cuerpos dómicos y pseudoestratos piroclásticos.
En la zona de la boquilla, afloran las rocas más antiguas, constituidas por 3 unidades y
4 subunidades (tabla 1) que corresponden a basaltos andesíticos (fotografía 5) (ver mapas
geológicos). Le sobreyace un paquete de tobas pumíticas arenosas (Bb) y toba y brecha
vítrea (Tvn) sobre las cuales se depositó una potente subunidad traquiandesítica (Ra),
brechoide y vítrea en la base, masiva a fluidal en el centro y cima formando estructuras
dóm ica . *
Esta unidad debió estar sujeta a una intensa erosión y alteración pues en diferentes sitios se
observó que la porción superior se encontraba alterada e intemperizada. Por otra parte
descansa sobre la Ra una brecha andesítica (Bw) seudo estratificada discordante pero que
afloran muy por encima de lo que sería la cortina, por lo que no se considera de interés para
este trabajo. También por tres perforaciones (13-3, P-9 y T-11) la dos últimas fuera del área,
se descubrió la existencia de otra unidad más antigua y que subyace a los basaltos
andesíticos (BA), formada por tobas brechoides (Taa), de consistencia blanda; en las laderas
y cauce del río, también se presentan materiales aluviales (Qal) y de talud (Qal).
Nota: En la zona de la boquilla no aflora la unidad Bva
15

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COLUMNA GEOLOGICA DEL CAÑON DEL PURGATORIO, JAL.
EDAD SECUENCIA UNIDAD SUBUNIDAD
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a4 TOBAARENO-GRAVILLENTA
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A b 1 BASALTO
R TBvI br 1 BRECHAVOLCANICA BASICA
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C Tra Ra ANDESITAS YTRAQUIANDESITAS
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Tvn TOBAS Y BRECHAS VITREAS
c1 R Bvb Bva BRECHAVOLCANICA
A Bb TOBA PUMITICA ARENOSA
BASALTOS ANDESITICOSBA BA
TOBA BRECHOIDETaa Taa
TABLA 1
Fotografía 5. Afloramiento de la secuencia de bredias (base de la subunidad Ra),
Tobas (Unidad Bb), sobre la margen derecha del Río Verde, aguas
abajo del sitio de la oortina (300 mebos aproxinødamente).
La secuencia y distribución de estas unidades se muestran en la columna (tabla 1) y el mapa
geológico anexo
A continuación se presenta la descripción de las unidades litológicas que se encuentran
en la zona de la cortina; de más antiguas, a más joven.
Tobas Brechoides (Taa)
Esta unidad no aflora; esta a 63 m por debajo del cause del río y esta constituida por 2
miembros; uno tobáceo, pumítico de color blanco cremoso, y otro brechoide y compacto de
composición basáltica, de color blanco pardusco a café rojizo. Tiene una textura piroclástica
arenosa y brechoide y presenta seudo estratos subhorizontales.
16

.
.
c
En general esta unidad presenta una alteración de leve a moderada; de resistencia baja
en las tobas y media en las brechas; de porosidad media a alta.
El espesor se desconoce pero en el barreno T-1 1 (fuera del área), sobre el túnel de
conducción se cortaron 14 m. Le sobreyace el Basalto Andesítico (BA).
Basalto Andesítico (BA)
Aflora al nivel del río y a ambas márgenes; es de composición básica, poco alterado, de
color gris oscuro, con tonos verdes azulados y de textura vesicular afanítica. Consiste de
coladas masivas intercaladas con horizontales escoreácios. Las fracturas son escasas a
C. moderadas. Presenta un intemperismo de leve a moderado. La resistencia es moderada a
alta y porosidad baja a moderada; con permeabilidad muy baja. El espesor es variable, con
un máximo de 60 m. A esta unidad le sobreyace la unidad Bb.
Tobas Pumíticas (Bb)
Consiste de una toba arenosa, en ocasiones brechoide, parcialmente alterada a arcilla,
con líticos pumíticos de composición básica e intermedia, envueltos en una matriz pumítica
arcillosa que aflora en la porción inferior de ambos márgenes, prácticamente sobre el cause
del río. Presenta seudo estratos ligeramente inclinados hacia el oeste y escasas fracturas. El
1 intemperismo es de moderado a intenso; la resistencia baja y porosidad media. El espesor de
t esta unidad es de 2 a 4 m.
Tobas y Brechas Vítreas (Tvn)
t
Esta subunidad forma parte de la base de la unidad Tra. Esta constituida de una toba
vítrea de color negro a gris oscuro y tonos pardos. En algunas zonas es mas vítrea que en
otros con bandas tenues. También consiste de una brecha con grandes bloques lávicos de
C. matriz arenosa pumítica. En general presenta una textura piroclástica vítrea a vesicular, con
seudo estratos, subhorizontales, no muy definidos, y con un fracturamiento moderado. El
intemperismo que presenta es leve a moderado, la resistencia es de baja a media y tiene un
espesor de 3 a 6 m. A la unidad Tvn, la sobreyace la subunidad Ra, ya que en la zona de la
C cortina no se extiende la subunidad Bva que aflora en la zona del río Santiago.
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c 17
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.
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Andesitas y Traquiandesita (Ra)
La subunidad Ra también forma parte de la unidad Tra; aflora también en ambas
márgenes del Río Verde; consiste de andesitas y traquiandesitas bandeadas, de color café
rojizo a rosado o gris claro; presenta una textura vítrea , fluidal y bandeada con líticos
piroclásticos; con una estructura masiva, compacta, ligeramente vesicular.
Se caracterizó por fracturas subverticales de moderadas a intensas. El intemperismo es
leve pero en algunos sitios alto, sobre todo hacia sus partes superiores; de resistencia
regular y porosidad baja.
El espesor es muy variable pues presenta una estructura dómica erosionada donde en
algunas barrenos se cortaron mas de 165m de espesor. En la zona de la cortina en la
margen izquierda, tiene un espesor de alrededor de 50, mientras que en la margen derecha
es de unos 80 metros.
2.3 Geología Estructural
Las rocas que afloran forman una meseta constituida de una alternancia de coladas y
productos piroclásticos con seudo estratos, las cuales se inclinan ligeramente hacia el
suroeste (fotografía 6). Estas rocas están constituidas principalmente por tobas arenosas, en
ocasiones brechoides, alternando con basaltos. Debido a esta intercalación de rocas de baja
y alta resistencia, la ladera forma una serie de terrazas bien definidas y escalonadas, donde
se aprecian claramente los contactos entre las diferentes unidades de roca.
Existe en la porción superior, entre los Ríos Verde y Santiago un cono cinerítico
(fotografía 7),donde sus productos piroclásticos cubren en forma discordante las rocas más
antiguas. En la porción media, la secuencia inferior forma varias estructuras de tipo dómico,
que son representativas de diferentes eventos y episodios volcánicos de la región en tanto
que en la porción inferior afloran basaltos andesíticos intercalados con emisiones
piroclásticas; en la zona de la cortina, donde aflora la secuencia litológica inferior están
constituidas generalmente rocas de estructura masivas (unidad Ra); sin embargo, existen
también unidades con seudo estratificación (fotografía 5).
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e
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1
1
(
Fotografía 6. Panorámica del Cañón del Río Verde, observada desde su margen izquierda,
nótese la inclinación de los seudo estratos hacia el suroeste (izquierda).
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18

.
.
c
La unidad Ba consiste de una extensa colada basaltica andesitica, que afloran en el
cauce del río y donde quedara desplantada parte la cortina. Se trata de una roca de buena
calidad y amplia distribución que muestra una ligera ondulación por la erosión que sufrió
antes de que se depositaran las unidades piroclásticas Bb y Tvn que sobreyacen y que
( presentan pseudoestratificación, con una ligera inclinación hacia el suroeste.
1 La unidad Tra por las características texturales y estructurales se relacionan con una
1 estructura dómica, que se desconoce su punto de emisión. Es posible que se traten de varias
estructuras. Hacia la base y aguas arriba de la cortina se presenta brechoide y vítrea,
mientras que hacia la cima, con estructura fluidal y en ocasiones bandeada. La unidad Ra
presenta un fracturamiento semivertical importante.
1
En la margen izquierda del Río Verde y derecha del Río Santiago se definieron tres
fallas Fi, F3 y F4 de tipo normal, (fotografía 7 y 8), que forman un "horst" donde la cortina, el
1 túnel de desvío y la PB-O quedaran sobre el bloque que bajó; el túnel de conducción sobre el
bloque subió y la PB-i en el otro bloque que bajó (figura 1 y mapa geológico).
La falla Fi se localiza al pie de un escarpe (mapa geológico y fotografía 7 y 9) donde
se observaron estrías de falla. El plano de fallas se inclina hacia el norte y por las
observaciones realizadas en las perforaciones se estima que presenta un desplazamiento
neto de 55 m . Se han observado, sobre todo aguas arriba de la cortina, numerosos diques
de composición basáltica con una orientación semejante a las fallas Fi, F3, y F4 (estas dos
1 ultimas fuera del mapa geológico de la cortina). Sin embargo, se observa otro dique, aguas
abajo a unos 350 m en la margen izquierda del Río Verde. Es de composición basáltica y
tiene un espesor de 1.5 m y presenta alteración (ver mapa geológico).
( Esta estructura tiene un alineamiento hacia el cauce del río, sin embargo a partir del
c lecho del río se pierde y queda cubierta con material de talud y aluvial. Se infiere que la traza
pueda continuar debajo de los depósitos del río, cruzando el eje de la cortina. Sin embargo,
no se observó en la margen derecha, y tampoco se detectó en el cauce por la geofísica o las
1 perforaciones.
En el mapa y secciones geológicas se puede apreciar la posición, distribución y orientación
de las unidades litológicas, así como de las estructuras que presentan.
.
e
1
19

o o
Fotografía 7. Panorámica de la margen izquierda del Río Verde donde se aprecia la Falla F 1 así como los contactos
de las unidades litológicas. En la parte superior izquierda se observa un cono cirierítico. Se indica también
los sitios donde se realizaron perforaciones paraconocer las condiciones del subsuelo y llevar a cabo el túnel
de conducción
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Fotografía 8. Vista panorámica de la margen derecha del Río Santiago donde se observa la
zona del portal de salida del túnel de conducción. También se observan los
contactos litológicos de la fallas F3 Y F4.
21

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Análisis de las Discontinuidades
El levantamiento de las discontinuidades se realizó minuciosamente. Este se estudió por
unidad litológica y margen.
22

.
e
En los estudios se determinó la orientación preferencial, el número de familias además de
obtener las características (figura 4) cuantitativas como continuidad, espaciamiento,
rugosidad y otras características, lo que ha permitido analizar la estabilidad de los taludes o
poder anticipar o diseñar las fracturas y excavaciones subterráneas y a cielo abierto.
Se observó que los sistemas de fracturamiento relacionados con las rocas competentes
como basaltos, andesitas, traquiandesítas, tobas vítreas e ignimbritas, eran más frecuentes,
persistentes y con espaciamiento cerrado a moderado. En las tobas y brechas arenosas,
arcillosas y pumíticas la mayoría presentaban fracturamiento escaso, con espaciamiento
( moderado a amplio, mayor a los 3m.
La unidad Ba presenta cinco familias de discontinuidades en la margen derecha (figura
4a)y tres en la izquierda (figura 4d); tres principales (A, C y D), y otras dos secundarias (E' y
G).
En la unidad piroclásticas Bb presentan las mismas discontinuidades para las dos
( márgenes; se distinguieron tres familias; A y D que se consideran principales y se asocian al
fracturamiento, mientras que F se considera secundaria asociada a la seudo estratificación
(figura 4bye).
En la unidad Ra (margen derecha), se identificaron tres familias de discontinuidades
(figura 4c) ; A y C se han considerado principales y D como secundarias (figura 4c). En la
margen izquierda, (Ra) también está afectada por tres familias (A, C y F), las cuales se
C definen en el diagrama (figura 4f); A y C son comunes para ambas márgenes.
Por lo tanto en la porción de la boquilla se observaron seis familias de discontinuidades
donde A, C D y F tienen una concentración mayor mientras que E' y G menos densa; las
C. características estas discontinuidades se presenta en la figura 4g.
24 Condiciones Generales del Subsuelo
Sólo en los barrenos exploratorios localizados en o cerca de la cortina (P-2, P-3, P-5, P-
C 7, P-8 y P-9, ver mapa geológico), se realizaron pruebas de permeabilidad tipo Lugeon; en
(. las otras perforaciones, el grado de permeabilidad se basó en el comportamiento del fluido
de perforación ó por el grado de fracturamiento que se obtuvo de los análisis de las
discontinuidades.
e
c
23
e

FIGURA 4. DIAGRAMAS ESTEkOGRAFICOS DE LAS DISCONTINUIDADES EN LA ZONA DE LA CORTINA
E
FAMILIA ORIENTACIÓN 1 TIPO
w
D 1 FAMILIA 1 ORIENTACION 1 TIPO 1
A 06O/90 PRINCIPAL
N
TAL
E : :
PIRN
1 TALUD 1 17DI8O ¡
D CONO DE FRICCION A 30-
(b) Unidad (Bb), Margen Derecha
o
1 FAMILIA 1 ORIENTACION 1 TIPO 1
A lO4i87 PRINCIPAL
C IDY.TI87 PRINCIPAL
c E D 332I9O SECUNDARIA
T
1 TALUD 1 I7OIUO 1
CONO DE FRICCION A 30
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(c) Unidad (Ra), Margen Derecha
QTALUD
A S9I/UO PRINCIPAL
C O9I/9O PRINCIPAL
o O9II9O PRINCIPAL
F S91/9O SECUNDARLA
O O91IUO SECUNDARIA
1 TALUD 1 I70/BO
o o — CONO DE FEICCION A 3O
s
(a) Unidad (Ba), Margen Derecha
1 ORIACION ATIPO
PRIN
AL
WE
E
(e) Unidad (Tra), Margen Izquierda
(e) Unidad (Bb), Margen Izquierda
(d) Unidad (Ba), Margen Izquierda
(g) Características de las Discontinuidades
FAMILIA ORIENTACION ESPACIAMIENTO CONTINUIDAD RUGOSIDAD ABERTURA RELLENO BLOQUES 1 FORMA DE BLOQUES
(cm) (m) 1 (mm) 1 Jv* 1
A 60 a 104 / 9O a 78 6-60 CERRADO A 10-20 ALTA ONDULADA RUGOSA 0.25 A 0.5 3110 COLUMNARES
MODERADO ABIERTA MEDIANOS
C 352a000I90a 85 20-60 10-1ALTA ONDULADARUGOSA 025A2.5 3-10 COLUMNARES
MODERADO PARCILMENTE MEDIANOS EN RaY
ABIERTA TABULARES EN Bb
D 332a34rI90 20-200 3-1ALTA ONDULADA LISA Y 0.25A050 SIN 3-10 TABULARES
MODERADO ONDULADA RUGOSA PARCIALMENTE RELLENO MEDIANOS Y
A ABIERTA 10-30
AMPLIO BLOQUES
PEQUEÑOS
E 245 a 229 / 07 10 0.25 A 0.5 3-10 COLUMNARES
6-200 PARCIALMENTE MEDIANOS
CERRADO A ABIERTA
E 150125 AMPLIO 3-10 MEDIA ONDULADARUGOSA
G 310 a 314 / 75A 90 20-60 10-10 ALTA ONDULADA RIGUROSA 0.25 A 2.5 3-10 COLUMNARES
MODERADO PARCIALMENTE MEDIANOS EN RaY
ABIERTA TABULARES EN Bb

De las pruebas de permeabilidad practicadas en el eje, la unidad Basáltica Andesitica (BA),
mostró una permeabilidad muy baja, con excepción de los primeros 2 6 3 m de la parte
superior que llegan a estar fracturados y descomprimidos; la unidad Bb también presentó,
permeabilidades muy bajas, prácticamente impermeables, sin embargo la unidad de
traquiandesitas (Ra), por el contrario presentó un comportamiento diferente (ver perfil
geotécnico).
En los diferentes barrenos, la unidad Ra resultó permeable ( del orden de 15 UL.), en
tanto que en muchos no fue posible alcanzar la presión crítica; en otros, el agua de
perforación se perdía completamente, una vez que se penetraba esta unidad; por otro lado,
los valores de RQD de algunos sondeos fueron bajos, inferiores al 20%, que reflejan un
grado de fracturamiento e indirectamente la permeabilidad inducida o secundaria a través de
los sistemas de fracturamiento que afectan al macizo rocoso en esta unidad. (ver perfiles
geotécnicos anexos)
En la base del escarpe vertical sobre la traza de la falla FI se encontró un pequeño
manantial en la roca traquiandesítica (Ra), lo cual evidencia un cierto flujo de agua a través
de esta roca. Así mismo, se observaron sobre el Río Santiago afloramientos de agua en
forma de veneros.
En la exploración realizada en la zona del túnel de conducción (T-9, T-II, T-12 y T-13,
( T-8; fuera del mapa de la Geología de la Cortina) se instalaron piezómetros con tubería de
IL PVC de 2" con intervalos ranurados a nivel del túnel de conducción mostrando ligeras
variaciones del nivel de agua durante los períodos de lluvia, pero definiendo el nivel freático
próximo a la cota del Río Santiago, disminuyendo paulatinamente hacia el nivel Río Verde
t hacia el norte.
3. INTEGRACIÓN GEOLÓGICA GEOFÍSICA
C. En este capítulo se hace referencia a la integración geológica-geofísica y se plantean
C
las condiciones geotécnicas del sitio. Con base en los resultados de las exploraciones
superficiales y de subsuelo se tuvo una idea clara de la distribución y características de las
C unidades litológicas y se logró zonificar geotécnicamente el macizo rocoso (mapa geológico,
C.
sección geotécnica y perfiles geotecnicos). La zonificación considera el tipo y distribución
litológica, el porcentaje de recuperación e índice de calidad de roca (RQD), grado de
C. intemperismo y alteración y velocidades de transmisión de ondas sísmicas en el macizo
rocoso.
e
e
25

1
1
Se realizarán 14 tendidos geofísicos en la zona de la cortina utilizando el método
geofísico de refracción; 2 paralelos a la margen izquierda, 5 paralelos al cauce del río, 4
1 paralelos a la margen derecha sobre los escombros de talud de esta margen y 4 normales al
1 cauce.
Los estudios fueron definitivos pues se definieron con exactitud la calidad de la roca, la
distribución y espesores de los materiales en el subsuelo que serán necesario remover. Se
corroboró la información geológica de un potente espesor de material de talud sobre la
margen derecha. Se definió que en la margen izquierda sobre el eje el material de limpia
varía de O a 11 m de espesor; en el cauce de 10 a 14 m yen la margen derecha de 14 a 24
m en su espesor mas potente; con velocidades que varían de 335 a 1960 m/s (incluyendo
suelos, material aluvial, de talud y roca descomprimida). Por debajo de este material la roca
presenta velocidades que varían de 2240 a 4077 m/s, considerada compacta y de buena
calidad (ver mapa y sección geotécnica). La información geológica y geofísica se verificó y
complementó con 6 perforaciones realizadas en la zona de la cortina.
PROPIEDADES INDICE Y MECANICAS DE LA ROCA INTACTA EN LA ZONA DE LA CORTINA
MTA SONDEO 1 PROF ELEVACION 0610840 TIPO DE Vp 59 5 6595 On Ro Rtb Et50
(ml (meno,) DE ROCA ROCA nOs nOs Icm3 KgI 6812 KgíumO Ke/cn,2 Kg/onO Kg/cm2
P-I 2.5 1053.85 R ,Rnd,sIls 3.970 1700 2.32 199,000 68,002 0.39 620 531,050
P-1 31.95 1,024.40 BA Bss9Io 4,910 1,900 289 271,000 56,002 0.41 975 489,003
P-1 44.4 1,011.95 BA Bm410
boh4d 2,740 1,100 2.43 81,802 2,900 0.41 203
P-2 4.7 1,052.58 54 95desita 3,970
122,005
1,700 2.37 194,000 70,000 0.39 560 47,680
PO 33 1,023.78 Bb Brnch 3,200 1,345 2.42 125,000 45,000 0.40 330 139,900
P-2 37.35 1,019.43 SA 54sSIo 2,080 770 2,12 37,000 13.000 0.42 55
P.3 14.5 1.006.17 SA Brsoh 2,950
24,000
1.325 2.54 125,000 46.000 0,37 190 125,000
P-3 20.1 1,000.57 SA SCs6to 5,000 1,915 2,65 249,000 87,000 0.41 3570 545,000
154
.3 24.8 995,87 SA Brsohs 2,700 2,11 60,000 21.000 0,42 165
P-4 3844 1,915.78 SA Bssto 9.200
214.
1.910 267 282,000 99,000 250
P-5 25.15 1.00897 SA Bosto 4,035 1,625 2,67 202,000 72,000 0,40 490
P-5 41.6 992.52 SA Baeto 2.675 1,060 2.25 72,390 26,000 0.40 115 140,00K
P.6 4 1,038,77 Tre Breche 4,80 02,300 235 330, 121,000 0,30 6 32
P6 6 1,537,23 Re Breche 161 175 37,000
.5 19.6 1,026,82 EA Bae4to 3,07 01,600 34,000244 378,900 63,456 0.40 144
P.7 29.85 3,027.47 TRe .Sndesite 2.77 53,230 1,96 53302 30000 038 410
P.7 44,45 1,015.51 1 SA 1Se59lo 5,00
313,000
01,775 2,65 240,000 85,000 0,48 910 417,
Vp = Velocidad de ondas longitidinales Edin = Módulo dinámico Rc = Resistenci a la compresión uniaxial
VS Velocidad de ondas Itransceruales Gdin = Módulo de corte dinámico Rtb =Resistencia a la compresión brasileña
6 = Peso volumétrico = Relación de poisson E150 = Módulo de deformabilidad estático Tan al 50 %
* PETROGRAFICAMENTE LAS ROCAS CLASIFICADAS COMO ANDESITAS CORRESPONDEN A TRAQUIANDESITAS
TABLA 2
Además, de los núcleos de perforación, se obtuvieron algunas propiedades índice de la
roca intacta (peso volumétrico en estado natural (b); resistencia a la compresión simple (Rc);
y módulo de deformabilidad estático (Et50). También se obtuvieron, las velocidades de
propagación de ondas sónicas longitudinales (Vp) y transversales (Vs) así como los módulos
de deformación dinámica (Edin), la relación de Poisson (p), el módulo de rigidez dinámico
(Gdin) (tabla 2).
26

Con base en todos los valores obtenidos, se estableció una clasificación ingenieril de la
roca intacta (Deere y Miller, 1966), y del macizo rocoso (Deere, 1963; Barton et. al, 1974; y
Bieniawski, 1973, 1979 y 1989), además de extrapolar estos valores con otros parámetros de
c. calidad de roca (Coon y Merrit, 1970) y la posibilidad de estimar el grado de fracturamiento
del macizo rocoso comparando las velocidades y módulos dinámicos obtenidos por la
geofísica con los de la roca intacta.
c.
Como resultado, el macizo rocoso se agrupó en unidades geotécnicas, con
características similares. En general se observó que las unidades tobáceas y brechas eran
blandas (Taa y Bb y Tvn), mientras que las coladas o rocas afaníticas y vítreas (BA y Ra)
( eran de mayor resistencia, pero mostrando en ocasiones un fracturamiento o alteración local.
La zonificación del macizo rocoso se presenta en la sección geotécnica.
C El modelo de la boquilla (mapa geológico y sección II'- II") está constituido por seis
unidades litológicas, que se concibió con base en los levantamiento de geología superficial,
geofísica y siete perforaciones realizados en esta zona (P-1, P-2, P-3, P-8, P-5 y P-7) (ver
perfil geotécnico) además se comptementó con 5 barrenos realizados en las primeras etapas
de exploración (B-1, B-2, B-3, B-4 y B-5) (DIGICSA,1991) sobre otro eje denominado B', a
(. 120 m. aguas abajo del propuesto (ver mapa geológico y perfil geotécnico).
- La unidad litológica más antigua, corresponde a una toba areno-arcillosa pumítica (Taa)
C de consistencia blanda que no aflora; se localiza a una profundidad de 67 m (cota 954 msnm)
( de la superficie. A esta unidad le sobreyace el Basalto Andesítico (Ba), de textura afanítica, y
vesicular masivo; de resistencia regular a baja, con horizontes escoriáceos de resistencia
baja. Le sobreyace la unidad Bb constituida por una toba y una brecha areno-arcillosa
pumítica de consistencia blanda; seguida de la Toba Vítrea de color negro (Tvn), seguida por
C la Traquiandesita (Ra) de estructura bandeada de textura afanítica y vítrea en la margen
izquierda y brechoide en la margen derecha.
Existe una continuidad litológica en ambas márgenes del río a excepción de las
C
unidades Tvn que tienden a adelgazarse hacia la margen derecha hacia el (NE) hasta
desaparecer como ocurre entre los barrenos P4 a P-7 (mapa geológico).
Clasificación geomecánica de Macizo Rocoso
En las figuras 5, se presentan los valores obtenidos de la resistencia a la compresión
simple y módulo de Young (tangente al 50% de la falla), que se probaron en los núcleos de
roca de las unidades BA, Bb, Tvn y Ra, de las perforaciones.
t
C 27

El Basalto (BA) presenta valores de resistencia con característica bimodal con
resistencias altas a bajas y baja a muy baja pero con módulos de deformación principalmente
medios y altos (figura 5a).
En la Unidad Bb también se obtuvieron características bimodales con resistencias
bajas en promedio y módulos relativos que varían de medios a bajos (figura 5b).
En la subunidad Tvn se presentó dispersión con valores de resistencia bajos a muy
bajos y módulos relativos altos a medios (figura 5c) pero de las pruebas realizadas en otros
sitios del proyecto se obtuvieron valores de resistencia muy bajos con módulos relativos
medios a bajos.
En la subunidad Ra existe una concentración con valores de resistencia que varían
de baja a regular y módulos relativos alto a medio (figura 5d).
FIGURA 6. CLASIFICACION INGENIERIL DE LA ROCA INTACTA (seBún Deer.y NlIsr, 1966)
1 E D lC eIA
4
:
(a) RESISTEtIAALACOMPRESIONSIWLE
BASALTO ANOESITICO (Be)
(b) RESISTENCIAALACOMPRESION SIMPLE (Kg/cm)
TOBA PIJMITICAARENOSA (Eb)
1 E ID IC lEA 1 1 E 1 D IC 1 EA
L
1I L
(d) IARESISTENC A LA COMPRESION SIMPLE (K g/crnc)
(c) RESISTENCIAA LA COMPRESION SIMPLE (Kg 1cm)
ftADESITAS Y TRftULANDESITAS (Rs)
TOBAY BRECHAS VITREAS (Ten)
El = Módulo tangente para el 50 % de la carga a la falla
H = Módulo de detomiación relativo alto
M = Módulo de deforrrreción re)ivo medio
L = Módulo de deformación relativo bajo
Nota: En la Fig. 5 algunos valores se complementaron con valores obtenidos de etapas previas a este estudio
28

En la tabla 3 se presentan tos valores de resistencia y módulo relativo (según Deere y
Miller, 1996) indicando la calidad de las unidades litológicas.
CLASIFICACION DE LA ROCA INTACTA EN LA ZONA DE LA CORTINA
MUESTRA 1SONDEO UNIDAD
O
SUBUNIDAD
UTOLOGIA RESISTENCIA (Rc MODULO DE
YOUNG (Ef 50)
MODULO
RELATiVO
(Ef 50)
MPa Kg/cm' DESCRIPCION
G.Pa 1 Kg/cm2
54 P-1 Ra Traquiandesita 61 620 Regular 52 531,259 alto
63 P-2 Ra Traquiandesita 55 560 Reg. a baja 4.7 47680 bajo
112 P-9 Ra Traquiandesita 104 1,060 Altaareg. 21.2 521000 medio
67 P-2 Bb Brecha pumica 32 330 Baja 13.6 139,000 medio
60 P-1 BA Basalto 95 970 Regula- 48 489,000 alto
60-A P-1 BA Basalto 20 200 Muy baja 12 122,000 alto
68 P-2 BA Basalto 8 85 Muy baja 2.3 24000 medio
71 P-3 BA Basalto brechde 19 190 Muy baja 12.3 125000 alto
71 P-3 BA Basalto 154 1,570 Alta 53.5 545000 medio
73 P-3 BA Basalto brechcde 16 165 Muy baja 21 241000 alto
85 P-5 BA Basalto 48 490 Baja 81.4 830000 alto
87 P-5 BA Basalto 11 115 Muy baja 13.7 140,000 alto
105 P-8 BA Basalto 40 1 410 1 Baja 15.4 157000 medio
106 P-8 BA Basalto 31 320 Baja 39.2 400000 bajo
113 P-9 BA Basalto brechcde 20 200 Muy baja 16.2 165000 alto
114 P-9 BA Basalto 123 1,250 Alta 58.8 60,000 medio-alto
TABLA 3
Margen Izquierda
En la porción superior de la margen izquierda afloran las subunidades Ra, Tvn y Bb en
la porción media e inferior; y Ba en la inferior. Sobre el eje de esta margen se realizó la
perforación P-2 (ver plano geológico y perfil geotécnico). En este barreno, Ra obtuvo una
recuperación de casi el 100%, con un RQD del 70 % en promedio, y en algunos tramos
superior a 90%.
Sólo en los primeros 8 m. de profundidad el RQD fue bajo, del orden de 30 a 50% y de
cero en los tramos de 17 a 18 y 20 a 21 m. de profundidad (1040 y 1036 msnm) indicando
una zona de mala calidad. Con base en el RQD, la subunidad se clasificó como de calidad
regular (según clasificación de Deere, 1966). Al igual que en los otros sitios, la subunidad Ra
se consideró como permeable; en muchos sitios fue imposible realizar las pruebas de
permeabilidad Lugeon, pues no era posible levantar la presión crítica (ver perfil geotécnico).
Por debajo de Ra, el RQD mejora; en las tobas vítreas negras (Tvn) el valor promedio
es de 75%, mínimos de 30% y máximos de 95%. Esta subunidad también se considera
permeable. Se clasificó como rocas de calidad regular a buena con relación al RQD pero
como unidad geotécnica IV dentro del macizo rocoso (sección geotécnica).
FA

La unidad (Bb) presenta un espesor de unos 3 a 5 m, mostrando un RQD bueno, con
80% en promedio, mínimo de 30% y máximo de 94%, corroborando en subsuelo el escaso
fracturamiento que se observó superficialmente en esta unidad. Sin embargo, el RQD entre
los contactos superior e inferior es bajo del orden del 30%. (perfil geotécnico). Por los valores
registrados de permeabilidad del orden de 10 U.L. se consideraron como rocas poco
permeables.
Por debajo de la unidad Bb, se encuentra el basalto (BA) donde en los barrenos P-1 y
P-2 se recuperó casi el 100%, con un RQD de 75% en promedio. Sin embargo, el RQD varió
dependiendo del material de corte; en las coladas predominaron valores superiores al 60%,
mientras que en las zonas brechoides se reducía el 30%. Estas rocas se consider2n
impermeables o poco permeables, donde se obtuvieron valores menores de 1 U.L. Sin
embargo, hacia el fondo de la perforación (cota 1000 msnm) se encontró un horizonte
brechoides y escoriaceo donde no levantó la presión de prueba y donde también se observó
que el RQD disminuyó.
Cabe señalar, que la porción superior de esta margen presenta un espesor de material
de talud, suelo y zona descomprimida que varía de 5 a 8 m. de espesor, la cual se deberá
remover.
La porción superior de la subunidad Ra (2 m), se zonificó como unidad VI, que
representa la zona alterada y zona IV asociada a la zona descomprimida (6m
aproximadamente, ver (perfiles geotécnicos) con velocidades de transmisión de ondas
sísmicas del orden de los 1500 m/s (sección geotécnica).
Tanto Tvn como Bb, se han incluido dentro de la unidad geotécnica IV, que se
considera de calidad regular a mala; por otra parte la unidad Ba, se ha clasificado como roca
1 de buena calidad dentro de la unidad geotécnica H. Con resistencias que varían de bajas a
regulares, con velocidades de ondas P de 3700 m/s e impermeable dentro de la unidad
geotécnica II (sección geotécnica). En la tabla 4 se hace un resumen de la calidad del macizo
1 rocoso por unidad litológica presentando una evaluación general de RQD.
1 El estudio de las discontinuidades permitió evaluar la estabilidad de las laderas y de las
zonas de excavaciones, por el método cinemático utilizando la proyección estereográfica.
Una vez obtenida la orientación preferencial de las discontinuidades se proyectaron en forma
de grandes círculos para cada unidad litológica utilizando un ángulo de fricción de 30 0 para
tener una idea de cómo afectarían o que relación tendrían con los taludes y excavaciones.
1
1

o
o
o
En la figura 4d se muestra el diagrama estereográfico de las discontinuidades para la
unidad BA. Se definieron tres familias (A, C y G). Se observa que no existe posibilidad de
falla plana o cuña a través de estos sistemas, a menos que el talud o corte rebase los 800, en
la cual pudieran generarse un mecanismo de falla plana a través de la familia C; y cuñas por
medio del sistema AG. La familia C también pudiera generar fallas por volteo pero no se
observaron bloques esbeltos que puedan generar esta situación además de que el
o espaciamiento es moderado.
En la figura 4e se observa la distribución de las discontinuidades de la Unidad Bb. Se
definieron tres familias asociadas a las familias A, D y F. Ninguna muestra posibilidad de
inestabilidad para esta margen.
Las unidades Tra (Ra y Tvn) presentan un fracturamiento donde se definieron las
familias A, C y F (figura 49, de donde las dos primeras se asocian al fracturamiento y la
tercera al bandeamiento. De acuerdo al análisis, no se anticipan problemas de estabilidad de
taludes, a menos que se hagan cortes con pendientes mayores de 70°, pues se tendría
salida a través de la familia C por medio de falla plana o cuñas entre C A.
Cauce del Río
Sobre el cauce del Río Verde, a lo largo del eje de la cortina, se perforaron los barrenos
P-3 y P-8; se identificó un espesor de 14.50. y 17.50 m de material aluvial respectivamente,
el cual concordó con la geosísmica levantada en esta zona, y que se deberá remover para
desplantar en roca sana. Por debajo de los materiales de acarreo subyacen los Basaltos
Andesíticos (BA) con valores de RQD que varia de 50 a 75 % y promedio de 65 % (perfiles
geotécnicos) de calidad regular, i nterestratifi cado con algunos horizontes brechoides de
calidad mala a los 40 m de profundidad (ver sección geotécnica).
Por debajo de los aluviones la recuperación es casi del 100%; en los primeros 3.5 m,
presentó alteración y resistencia baja. La información de los estudios geofísicos manifestaron
que por debajo de los aluviones, y zona descomprimida la calidad de la roca era buena,
compacta y con velocidades del orden de 4000 m/s.
En cuanto a los valores de permeabilidad, las pruebas realizadas en los Basaltos
Andesíticos (Ba) arrojaron valores del orden de 0.6 a 8.3 U.L. por lo que se le consideró
como roca impermeable.
31

UJ
.
c En la sección geotécnica se presenta la zonificación en el área del cauce.
Margen Derecha
En esta margen el barreno P-5 perforó un potente espesor de material de talud; a los 24
metros de profundidad se localizo el basalto andesítico (BA). En este sitio el barreno perforo
directamente sobre BA, ya que las unidades Ra, Tvn y Bb el río las erosionó. Este importante
espesor de material aluvial (Qal) y de talud (Qmt) se depositó directamente sobre el basalto
t Ba; también estos depósitos se deberán remover para el desplante de la cortina. La porción
superior de BA también presentó un RQD bajo, del orden de 0 y 15% (primeros 2 a 3 m), lo
que corresponde a roca alterada y descomprimida que también deberá removerse y o
tratarse. Por debajo de este nivel, la roca mejora de regular a buena. En este barreno se tuvo
una recuperación menor que en los otros barrenos del eje de casi el 90% y un RQD del 86%
en la porción superior de BA, pero disminuye entre las cotas 998 a 996 msnm (perfil
geotécnico) y después aumenta a 75% en promedio. La resistencia a la compresión simple
C
varió de 110 a 500 kg/cm2, por lo que se clasificó como roca de resistencia baja a muy baja.
Los valores mas bajos están relacionados a horizontes escoriáceos o brechoides del basalto
BA.
Con el fin de conocer las condiciones de empotramiento en esta margen se interpoló la
información de la perforación P-7 utilizada para el túnel de desvío, localizada fuera del eje a
60 m aguas abajo. En esta perforación se inició en la unidad Ra y no se detectó la Tvn; lo
que indica que se erosionó, antes que se depositara esta unidad traquiandesítica. Esta
perforación fue inclinada (la mayoría de las perforaciones inclinadas realizadas obtuvieron
recuperaciones y RQD bajos). A diferencia de la subunidad bandeada (Ra) de la margen
izquierda, donde se obtuvieron valores de recuperación y RQD más altos; en esta
C perforación se tuvieron tramos con valores de RQD del 0%, lo que señala roca de muy mala
calidad. En ese tramo, la recuperación también fue mala hasta la elevación de 1032 msnm, el
RQD de Ra aumenta al 40% hasta alcanzar el 85 %, y posteriormente al entrar en la unidad
Bb disminuye, con un 70%; también se observó que en el contacto inferior con el basalto
(BA), el RQD disminuye a 45%. La recuperación se incrementa al casi 100% al cortar BA,
C con un RQD variable entre 50 a 75%. Existe asimismo, un nivel donde el RQD baja a 0%
1 (cota 1019 msnm) donde se cortan brechas basálticas.
o
c
32

.
.
La geofísica arrojó velocidades de 1000 m/s para el material de talud y de 1900 m/s
para la porción descomprimida de la unidad BA.
En esta margen la resistencia de Ra fue de muy bajas a baja, con módulos de
deformación relativos alto. Los basaltos en esta margen varían de una resistencia media en
Ce promedio.
La unidad Ra mostró ser una roca permeable (16 U.L.); y en varios sitios donde se
perforó esta unidad no fue posible realizar las pruebas de permeabilidad Lugeon debido a la
( imposibilidad de levantar la presión crítica por el fracturamiento que presenta. Con base en la
geofísica, la unidad presentó velocidades de 3100 m/s que la caracterizan como una roca
masiva de calidad regular a buena (ver mapa geológico y sección geotécnico). A partir de
(Bb) y (Ba) la roca se considera impermeable del orden de 0.8 a 1.4 U.L, con velocidades
Ce que van de 1900 a 3700 m/s.
CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO EN LA ZONA DE LA CORTINA SEGÚN VALOR DEL RQD (Según Deere, 1966)
UNIDAD 1LITOLOGIA 1 MAXIMO
%
MINIMO
%
R. Q. D.
PROMEDIO 1 CALIDAD
BARRENO Pl
Ra
Tvn
Tragruandenita
Tuba vitrea negra
94
L.
0
50
70 Regular
75 Regularabuena
Bb Toba pumítrea 94 90 92 Regular aeoc,lente
BA Ranatto 95 50 75 Buena a regular
BARRENOP-2
C Ra Tragarrdenrta 95 0 65 Re9u1ar
Tvn loba vitrea negra 95 30 75 Regular a buena
Bb Tuba purnitica 90 80 85 Buena
BA Raoallo 95 30 75 Buenaaregular
BARRENO P-3
0 . Aluural
1
0 O Muy mala
SA
1 Bavulto 65 25 65 Regular
BARRENO PA
1 BA 1 Banalto 1 95 1 0 1 75 1 Regular a buena 1
C' BARRENO P-8
OB Aluvial 0 0 0 Muy mala
BA Banalte 92 0 55 RegulBr
Ce BARRENOP.9
Ra Traguiardenira (e ana) 55 0 20 M
an
uy mala
BA Balto 98 0 30 Muy mala
C
Zona de tulIa 35 0 10 Muy mala
1 Tau 1 loba purrritica 60 1 0 1 90 1 Regular 1
TABLA 4
En esta margen la unidad BA presenta cinco familias de discontinuidad A, C, D, F y G (figura
Ce 4a). De acuerdo a las direcciones del talud y de las discontinuidades se pueden anticipar
( problemas de estabilidad de taludes a través de D G formando cuñas con taludes de 80
grados.
En el caso de la familia C que es vertical y paralela al cauce del río pudieran existir la
posibilidad que se formen bloques que fallaran por volteo, pero se considera remota ya que
el sistema de fracturamiento es espaciado y no se observaron bloques esbeltos.
Ce
de
33

e
Las subunidades ( Bb) están afectadas por tres familias de discontinuidades (figura 4b),
donde F se asocia con un ligero echado a los pseudo-estratos, los cuales no afectan a la
e estabilidad a la de las laderas. Los conjuntos A y D se caracterizan por ser verticales, de
( espaciamiento moderado a amplio y de continuidad alta, formando bloques tabulares de
tamaño mediano a grande. La familia D podría fallar por volteo pero también no se
observaron bloques esbeltos que pudieran provocar esta situación.
La unidad Tra (Ra y Tvn) también presenta tres familias de discontinuidades (A, C y D)
(figura 4c) de las cuales C y D pudieran presentar problemas por volteo. El fracturamiento de
la unidad Ra es más intenso que en la unidad BA, pero también se cree remota la posibilidad
de bloques esbeltos puedan ocasionar fallas por volteo ya que no se observaron estos en
campo, sin embrago es recomendable el tratamiento del macizo por medio del anclaje y
drenaje.
Clasificación geomecánica (Sistema Q)
La cortina quedará desplantada en las unidades de basaltos andesíticos y brechas (BA)
en el cauce, y brechas y tobas (Bb), tobas vítreas (Tvn) y traquiandesitas y brechas (Ra) en
las márgenes. En la tabla 5 se presentan la calidad del macizo rocoso por unidad litológica
según los valores del parámetro Q (Barton, et. al.,1974) que se calcularon.
CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO EN LAS ZONAS DE LA CORTINA SEGÚN EL VALOR Q
IUNIDADI LITOLOGIA 1s0N000 1 Q 1 CALIDAD ICALIDADGENERALI
Ra Andesitas y
traquiandesítas
(alterada)
(sana)
________
Buena a regular
P-1 23 Buena
P-2 25 Buena
P-3 no se presentan
P-8 no se presentan
P-9 0.21 Muy mala
P-9
Bb Brecha
pumitica
P-5 no se presento
Buena
P-1
P-2
P-3
P-5
P-8
P-9
18 Buena
16 Buena
no se presentan
no se presentan
no se presentan
no se presentan
BA Basalto P-1 25 Buena
Regulara buena
regular
P-2 35 Buena
P-3 4 Regular a mala
P-5 4 regular a buena
21 buena
P-8 7 regular
P-9 5
Tea Breche
Toba pumitica
P-1 no se presentar
Regular
7 Regular
P-2 no se presentan
P-3 no se presentan
P-5 no se presentan
P-8 no se presentan
P-9
e
TABLA 5
e
e
C.
e
éw 34

Los valores de BA varían de 4 a 35 por lo que se clasifica al macizo rocoso de calidad
regular a buena.
La unidad de brechas y tobas pumiticas (Bb) se ha clasificado como una roca de
calidad Q buena; sin embargo, es importante mencionar que esta unidad presenta valores
bajos de resistencia del orden de 330 Kg/cm 2.
La unidad (Ra) de Traquiandesita bandeada presenta valores de Q del orden de 23-25,
la que refleja una roca de buena calidad; se hace hincapié; sin embargo, que esta unidad
tiene un sistema de fracturamiento importante y se manifiesta tanto en los afloramientos, en
el RQD y en las pruebas de permeabilidad.
Clasificación Geomecánica (Sistema RMR)
En la tabla 6 se presenta un resumen por unidad litológica del RMR (Beniawski, 1973,
1979 y 1989) y una clasificación de calidad general en la zona de la cortina. Estos varían de
clase II a clase III (buena a regular) y sólo en un caso se consideró roca de mala calidad.
Con relación a la unidad BA, se ha clasificado como una roca de calidad buena a regular
(clase 111-II). Esta unidad será la base de la cimentación de la cortina y del tanque
amortiguador.
CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO EN LAS ZONA DE LA CORTINA SEGÚN EL VALOR RMR
UNIDAD LITOLOGIA ¡ SONDEO ¡RMR CALIDAD 1CALIDAD
GENERAL
Ra Andesitas y
traquiandesitas
(alterada)
(sana)
P-1 70 Buena Buena a regular
P-2 68 Buena
P-3 -- No se presentan
P-9 35 Mala
P-9 62 Regular a buena
Bb Brecha pumitica P-1 55 Regular Regular
P-2 50 Regular
P-5 - No se presentan
P-8 - No se presentan
P-9 - No_se_presentan
BA Basalto P-1 73 Bueno Buenas regular
Buena
P-2 60 Buena a reg.
P-3 47 Regular
P-5 54 Regular
P-8 54 Regular
63
Taa Brechas y tobas
pumiticas
P-1 - No se presentan Regular
Regular
P-9 59
35TABLA 6

c
t
t
c
c
(
c
c
c
c
c
a
L w
a
e
t
t
e
e
La unidad Bb que aflora en ambas márgenes se considera como una roca con una calidad
regular (clase III); sin embargo, la resistencia es muy baja y donde existe fragmentos
pumíticos fácilmente alterable.
En la zona del empotramiento izquierdo de la cortina, la unidad traquiandesítica (Ra) se
considera como roca de calidad buena (clase II).
La margen derecha, como mala aunque superficialmente se observa de mayor calidad.
Correlación de las clasificaciones geomecánicas
En base a las figuras 6 y 7 se ha asociado el RQD con las velocidades sísmicas y el
módulo de deformación estático del macizo rocoso (Em) por medio del índice de velocidad
(VFNL) 2
y el módulo de reducción (EmIEt50) respectivamente. Los valores obtenidos se
presentan en la tabla 7 así como una clasificación de la calidad del macizo rocoso con base
en el índice de velocidad (VFNL) 2
y el factor del macizo rocoso (Ed/Et50).
FfGURA 6. CORRELACION ENTRE RQD E INDICE DE VELOCIDAD (según Merrit,1972) FfGURA 7. CORRELACION ENTRE RQD Y MODULO DE REDUCCION (Em / EL) (según eeniawski, 1978)
•1 Vt=Velod ndad so ca Tris VveI, sisn
ascendente en sondeo
VL=Velocidad sonica en laboratorio
)8iogy = 0.007 +Iog 21 --
UI
UI
z
O
o
o
a
a
UI
o:
UI
a
o
-J
a
o
o
20 40 en 80 loo
ROD
(Esta correlación está limitada para RQD <40 %)
1.2
0.8
0.2
2 20 40 en 80 100
RO D
INDICE DE CAUDAD DE ROCA ROO %
EL = MODULO DE DEFORMACION DE LABORATORIO
Em MODULO DE DEFORMACION ESTATICO DEL MACIZO ROCOSO
36

.
c CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS CON RELACIÓN AL ÍNDICE DE VELOCIDAD
Y FACTOR DEL MACIZO ROCOSO EN LA ZONA DE LA CORTINA
UNIDAD TIPO R.Q.D. 1VP1VL1(VFJVL)2 1 Ed 1E650 1 FACTOR DEL CLASIFICACION
DE PROMEDIO MACIZO ROCOSO
ROCA 1 MEDIDO Ed/E(50
0.
••• IV
CAUCE
DA BasaRe 65 4.100 5,000 067 250,000 500,000 545 Buena
65 2,000 2,700 055 60. 214, 028 ReglUar
55 2,050 2.700 055 34,000 1 157,006 022 Reg4ao
55 2,300 3230 1 052 380.000 1 430.000 01 1 Regu9eramala
1 Tobe neg 1 75 1 2,00' 1 ~ 1 032 1 488.500 1 64,OW 1 075 r Regular
( 1 Bb 1 Breche pumEca 1 85 1 1.800' 3200 1 032 1 1MU00 1 140,300 1 032 ReCriar
80 BasaRe 75 4.100 5,000 067 277,000 430,000 055 Buena e reglAr
C
650.60
(breohadel 75
75
1,980' 2.700 052 82,000 123,000 067 Buena
1,500' 2. 096 23.000 24, 095 Buena
VALOR INTERPOLADO SE OTRO SITIO CERCANO
4 TABLA 7
En la tabla 8 se presenta la calidad de la roca con base en los valores de campo y de
C laboratorio obtenidos. Nótese que los valores y clasificaciones calculados en función del
RQD son semejantes a los de la tabla 7.
VALORACION DE LA VELOCIDAD SISMICA PRIMARIA (Vf) Y MODULO DE DEFORMACIÓN (Em) DEL MACIZO ROCOSO EN FUNCION
( DEL RQD, VELOCIDAD SONICA DE LABORATORIO (VL) Y MODULO DE YOUNG (Et50) EN LA ZONA DE LA CORTINA
UNIDAD 1 LITOLOGIA SONDEOI R.Q.D. 1 OC E850 (VI/VL) 2 CAUDAS 0m703R50 VE(RQO yVL.) ErRI(RQD y5550)
PROMEDICI re/e P810032 (eu'e) (kglcm2)
Re Traqui. P-1 70 4,080 530.000 06 Regule, 0.22 3,230 117.000
andesita P-2 60 4,080 48,300 0,55 Regular a n.6e 0.19 2,570 5,120
(brenha) P-3 NO SE PRESENTA
P-6 NO SE PRESENTA
PA 20 4,600 522,000 1 0.22 I MaURruy mala 1 0,05 1 2.430 1 26,100
Trer TBba- P'l 75 3.580' 127.000' 0.64 Buenaaregular 8,32 2,800 39,000
AIree P-2 75 3,580' 121.000' 0.64 Buenearogular 0.32 2,855 39.800
ne00a P-3 NOSE PRESENTA
P-5 SOSO PRESENTA
PA SOSO PRESENTA 133,800
Bb Breshay P-1 92 3,200' 145.500' 0,8 Buena 0.78 2,980 710.000
tobe P-2 05 3,230 140,000' 0.72 Buena 0.6 2,700 84,800
punr'iboa P-3 NO SE PRESENTA
P-S NO SE PRESENTA
P-9 NOSE PRESENTA
P-7 65 3,230' 140,000' 155 Mala 0.17 2,400 26,000
BA Basaho P-1 75 5.080 490,000 0.64 Boena'regolee 0.33 4,080 162,000
P-1 75 2,700 722,000 0.64 Suena-regular 0.33 2,280 40,300
P.2 73 2,000 24,800 0.64 Buena-negular 033 7,680 0,080
P-3 65 5,000 550,000 0.55 Regule, 0.19 3,730 105,000
(breche) P-3 05 2.700 214.000 055 Regular 019 2,003 40,300
Basaflo P-S 60 2,780 140,000 0,52 ReBular 0.18 7,950 25,200
PA 60 4,080 800,000 0.52 Regular 0.16 2,9100 144,000
P-8 55 2,700 157,500 0.5 Regular 0.16 3,900 25,200
PA 55 3.200 400,000 0,5 ReBular 0.16 2,262 64,800
P-9 30 5,130 500,000 032 Mala 01 2,900 60,000
(breoha) P-B 30 3,680 165,500 0.32 Mala 0.1 2,080 16,000
Taa Toba
porel6ca
P-9 60 3,280' 140,000 0,52 6603119, 0,18 2,305 25.800
e
TABLA 8
ce
c
c
c
c
c
37

Según Bieniawski (1979) y Serafim et. al (1983). se establece una relación empírica entre el
módulo de deformación del macizo rocoso (Em) (figura 8) y el RMR.
FIGURA 8. CORRELAON ENTRE Em y RMR
rs
o
z
w
E
LJJ
1-
cf)
z
z
o
o
ou-
w
o
uJ
o
o—J
o
o
40 50 60 70 80 90 100
RMR
Para RMR > 50; Em = 2RMR - 100 (Bieniawski, 1979)
Para RMR <50; Em = 10RMR-10)140j
(Serafim y Pereira, 1983)
MODULO DE DEFORMACIÓN, COHESION Y ANGULO DE FRICCION
UNIDAD
O
SUBUNIDAD
SONDEO
1 LITOLOGÍA
1
RMR
(CLASE)
1
Em COHESION
KPa
ANGULO DE
FRICCION
(grados)
(GPa)
1 (KgJcm2)
1
Ra P-1 Andesita 7011 40 400,000 1 300-400 35-45
P-2 Andesita 6811 36 360,000 300-400 35-45
P-3 No se presentar -
P-5 No se presentan - - -
P-8 No se presentar' - - - -
P-9 And(alterada) 351V 186 18,000 100-200 15-25
'-9 And(sana) 6211 24 240,000 300400 35-45
Bb P-1 Toba pumitica 55111 100,000 200-300 25-35
L P-2 Toba pumitica 50111 10 100,000 200-300 25-35
P-3 No se presentan - - -
P-5 No se presentan
PS No se presentan
1 P-9 No se presentan -
BA P-1 Basalto 7311 1 46 460,000 300-400 1 35-45
P-2 Basalto 60 11-111 20 200,000 200-400 25-45
P-3 Basalto 47111 84 85,000 200-300 25-35
P-5 Basalto 54 III 9 90,000 200-300 25-35
P-8 Basalto 94 111 9 90,000 200-300 25-35
P-9 Basalto 6311 26 260,000 300-400 35-45
Taa P-1 No se presentan ____ _______________
P-2 No se presentan -
P-3 No se presentan -- --- - --
P-5 No se presentan - --- - -
P-8 No se presentan -- - - -
P-9 Brechas y to- 5 9111 18 180,000 200-300 25-35
bas_pumiticas
TABLA 9
38

e
C
Con base en esta relación propuesta por Bieniawski (1979 y 1989) y Serafim, et al
(1983) se han calculado con módulos de deformación de 85,000 a 460,000 kg/cm 2 en el
e basalto andesítico (Ba); 18,000 a 400,000 kg/cm 2 en la Traquiandesita (Ra); y 100,000
( kg/cm2 en las tobas pumíticas arenosa (Bb) (Tabla 9), así como valores de cohesión y
ángulos de fricción. Estos valores también coinciden con los de la tabla 3 por lo que no se
anticipan problemas por pérdida de capacidad de carga de los materiales.
Con respecto a la estanqueidad del sitio y de acuerdo al modelo geológico se plantea
que podrían existir filtraciones en la unidad Tra, por el fracturamiento que presenta esta
e unidad; a profundidad el basalto andesítico Ba y toba pumíticas arenosa (Bb) se consideran
( impermeables.
r
N. CONCLUSIONES
Aún cuando se minimizó el problema de las arcillas montmorilloniticas en la boquilla del
e cañón de la Zurda, el grueso espesor de los materiales aluviales y descomprimidos por
e remover, la heterogeneidad de la unidad III, la permeabilidad y susceptibilidad a ser afectada
e por el fenómeno de tubificación en las subunidades Bi y B2; además de la poca
e permeabilidad, baja resistencia y deformabilidad de la unidad B3; como la dificultad de
( impermeabilización por inyección y de los procesos constructivos a través de una pantalla
impermeable, orilló a la CNA por no recomendar la construcción de la presa en el sitio de
(IP
"La Zurda".
Con la finalidad de localizar otras posibles alternativas de boquilla se realizaron nuevas
exploraciones de carácter geológico y geofísico aguas abajo del Cañón de "La Zurda" sobre
( Río Verde, considerando la boquilla "El Purgatorio" como el sitio con mejores posibilidades,
con rocas para la cimentación de mejor calidad y donde no se observaron problemas
importantes de inestabilidad de taludes y obras excavación subterráneas y a cielo abierto.
El proyecto "El Purgatorio" contempla la construcción de una presa derivadora sobre el Río
Verde con una cortina de 30 m de altura y obras auxiliares.
e
c
39

e
C 4. En el cañón, afloran en la porción superior una secuencia de rocas volcánicas básicas,
mientras que en la inferior una secuencia más antigua de composición intermedia a ácida.
C Las rocas de la secuencia inferior está formada por derrames basálticos, tobas, e ignimbritas
( andesíticas del Mioceno Tardío (9 M.a.), mientras que la superior por productos piroclásticos
c. y derrames de basalto del Plioceno (5.4-3.5 Ma.).
5.En el fondo del cañón y en particular en la zona de la boquilla, afloran las rocas más antiguas
C del área estudiada, constituidas por 4 subunidades litológicas que corresponden a basaltos
c andesíticos (Ba), tobas pumíticas arenosas (Bb), toba y brecha vítrea (Tvn) y, andesitas y
traquiandesítica (Ra) (mapa y secciones geológicas).
En la zona de la cortina el macizo rocoso se agrupó en cinco subunidades geotécnicas
(sección geotécnica). En general se observó que las unidades tobaceas y brechas (Taa) y
(Bb), presentaron resistencia baja a muy baja, mientras que (Ra), (Tvn) y (Ba) fueron de
resistencia baja a alta, mostrando en ocasiones fracturamiento o alteración local.
En él cause del río existen de 14 a 17 metros en su parte más profunda y de 10 metros en
promedio, de material aluvial y de talud; por debajo del aluvión, existen de 2 a 3 metros de
material alterado y descomprimido. En la margen izquierda se presentan de 5 a 8 m de
- I
material de talud y traquiandesitas (Ra) alteradas y descomprimidas, mientras que en la
margen derecha se encontró un volumen de aproximadamente 24 m de espesor de
t depósitos de talud. Todos estos volúmenes deberán removerse para desplantar la cortina.
Las unidades (Bb) y (Tvn) que se extienden por debajo de la unidad (Ra) tienen un espesor
de 4 a 6 m con calidad regular a mala correspondiente a la unidad geotécnica IV. La unidad
BA se considera de buena calidad donde gran parte de la cortina se desplantará. Las
unidades (BA) y (Bb) se consideran impermeables (0.6 a 8.3 U.L.), mientras que (Tra), (Ra)
y (Tvn), permeables por fracturamiento (10 a 20 U.L).
La geofísica arrojó velocidades de 248 a 1960 m/s para suelos, material de talud, acarreos y
roca descomprimida de las unidades (Ba) y (Ra).
c
e
fl
40

10. Por debajo de los material de acarreo, de talud y roca descomprimida se encontró material
compacto y de calidad buena a regular donde se obtuvieron velocidades de transmisión de
ondas P de 2000 a 4500 m/s (unidades geotécnicas II y lii).
RECOMENDACIONES
La construcción de una presa derivadora en el sitio denominado "El Purgatorio, con una
cortina de 30 metros de altura es geológicamente factible. En general no existirán problemas
importantes a excepción de la permeabilidad de la unidad Tra, que será el problema
principal al desplantar la cortina por lo que se recomienda la impermeabilización a través de
inyecciones.
En las actividades de limpia del recinto, identificar sobre el cause, el dique basáltico que
cruza la zona de la boquilla y definir las propiedades de este con el fin de conocer como podría
afectar a la cimentación de la cortina o flujo del agua, en su caso deberá realizarse un
tratamiento.
Anclaje y drenaje de la unidad Ra en su margen derecha para impedir la posibilidad de
1 desprendimientos por mecanismo por volteo.
Reconocimientos
1
Deseo expresar mi más profundo reconocimiento y gratitud al Ing. Mariano Ruiz
Vázquez (qepd), por los innumerables consejos y enseñanzas que recibí durante varios años
y en especial durante la ejecución de este proyecto. También agradezco a mis compañeros y
D
amigos Ingenieros, José Luis Rosas López, Jorge Armando Rábago Martin y Salvador
Alvarez Pérez por sus atinadas sugerencias en campo y gabinete. Así mismo, me siento
1 comprometido y muy agradecido con los Ingenieros Oscar Vega Arguelles y Oscar Vega
Roldán, como con el Ing. Prospero Ortega por la gentileza para poder presentar parte de los
trabajos donde el autor participó en los Proyectos "El Purgatorio" y "La Zurda" en los Ríos
Verde y Santiago, Jalisco de la Comisión Nacional del Agua. A los Ingenieros Alberto Arias
Paz, Carlos Garnica Hernández y Emiliano Campos Madrigal, por su invaluable cooperación
1 en la edición del manuscrito.
1
41

C
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