INTRODUCCIÓN
La
geología como ciencia, según Pedrinaci (1994), permite explicar aquellos
fenómenos que se observan permanentemente en la superficie terrestre
relacionados con fenómenos internos. Principalmente presenta gran interés en el
conocimiento del comportamiento del planeta Tierra, sus características esenciales,
los fenómenos y procesos que actúan sobre el mismo. A su vez, manifiesta
Anguita (1996) que está dividida en diferentes ramas o disciplinas auxiliares
que ayudan a comprender los diferentes eventos geológicos suscitados en el pasado.
Actualmente, tanto Angulo (1990) como Chumacero (2004) coinciden en que ha
obtenido dentro de su campo resultados satisfactorios, considerando sus métodos
de estudio, que son esencialmente: la observación, la deducción, el
razonamiento.
Los
estudios Geológicos - Geotécnicos son indispensables para realizar un correcto
cálculo, diseño, tratamiento y control relacionadas a las construcciones
civiles. Estos se ejecutan con el fin de evitar problemas, deslizamientos y
todo tipo de inestabilidad que afecten a los mismos. (Herrera et al. 2012;
Ordaz et al. 2012).
Por
otra parte, conviene tomar en cuenta lo planteado por Massad (2010) pues
expresa que uno de los principales objetivos en la Geotecnia es caracterizar
las propiedades de los materiales geológicos y determinar el comportamiento
frente a las solicitaciones impuestas. Al momento de trabajar sobre ellas, se
genera una serie de prospecciones geotécnicas en el terreno, así como una
recogida selectiva de muestras para su revisión en profundidad en el
laboratorio que cree un modelo geológico en función de los objetivos del
estudio y de su alcance, caracterizando las propiedades de los materiales y sus
discontinuidades.
Ahora
bien, la Geotecnia, como una rama reciente de la geología y fundamental para
ingeniería, esta surge mundialmente cuando falla la presa de St. Francis en
California Meridional en el año 1928, con pérdida de vidas significativo y
daños económicos. Entre los ingenieros civiles se hizo evidente la idea de que
no era suficiente el diseño cuidadoso de su estructura en sí misma, para lograr
una garantía de su seguridad. En este sentido, requerían de un Ingeniero
Geólogo para un estudio cuidadoso de su ambiente y, esencialmente, de los
materiales sobre los cuales se asentaría la estructura. A su vez los geólogos
tuvieron que familiarizarse con las exigencias ingenieriles de aquellos
materiales y adquirir nociones de las funciones y comportamientos de las estructuras
ingenieriles (Krynine, D. 1961). En efecto, con el trabajo realizado por Karl
Terzaghi, la Mecánica de Suelos fue reconocida como una disciplina principal de
la Ingeniería. Este término y el de Geología Aplicada a la Ingeniería, fueron
introducidos en su libro pionero Erd-baumechanick auf Bodenphysikalischer
Grundlage publicado en 1925.
La
Mecánica de Rocas, comenta Villalaz (2004), fue una disciplina desarrollada por
ingenieros y geólogos en la industria petrolera y minera. Esta no fue
reconocida como parte de la Ingeniería Civil sino hasta 1960, en el Primer
Congreso de la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas en Lisboa. En 1962,
bajo la insistencia de la Escuela Austriaca, con Stini y Müller al frente, se
desvincula de la Sociedad Internacional de Mecánica del Suelo, con la pública
oposición del fundador de la ciencia geotécnica, Karl Terzaghi. Justamente en
esta época, explica Sánchez Caro (2007), se producen dos hechos
desafortunados: como en diciembre de 1959, falla la cimentación de la presa
bóveda de Malpasset, en Francia, provocando 450 muertos. Adicionalmente, en
octubre de 1963, un deslizamiento en la presa de Vajont (Italia) provoca la
total destrucción, aguas abajo, de la población de Longarone, con un saldo
aproximado de 2.000 muertos. Tras estudiar el desastre de Vajont, Terzaghi
escribe:
(…) las curvas de frecuencia de diaclasas
no pueden construirse con ningún grado de seguridad si no se realizan cientos
de mediciones, si los expertos en Mecánica de Rocas no resisten la tentación de
hacer pocos ensayos por razones económicas, los riesgos envueltos en las
construcciones civiles en roca aumentarán fuertemente. (En: Genevois et al.,
2013, y Sainz, 2013, s/n).
Entre
1973 y 1989, Bieniawski (1989) utiliza cinco parámetros básicos (resistencia a
compresión simple, RQD, estado de las juntas, frecuencia de las juntas y
presencia de agua) para desarrollar el RMR (Rock Mass Rating) como
sistema de caracterización del terreno, presentando las primeras correlaciones
entre el RMR y el módulo de deformación, permitiendo así hacer cálculos basados
en teorías elásticas.
Mientras
tanto, en el sur y centro de América, la Sociedad Americana de Ingenieros
Civiles (ASCE) adoptó el término de Ingeniería Geotécnica en 1974. En la
actualidad este último término incluye la mecánica de suelos, ingeniería de
cimentaciones y mecánica de rocas, e implica una fuerte relación con la
geología aplicada a la ingeniería (Celis y Colmenares, 1989; Palacio, 2013).
Por esto, los países sudamericanos consideran los desastres e implementaron
distintos tipos de análisis en las obras humanas como presas, embalses,
túneles, carreteras, aeropuertos, minas y edificios, obteniendo resultados
satisfactorios cuando previamente se determinan las condiciones
geológicas-geotécnicas del terreno en el diseño y la construcción de
estructuras.
Tal es
el caso, como expresan Ferreras (2015) y Ochoa (2013), que para la seguridad en
el diseño megaestructuras, para asegurar su estabilidad y mantenimiento, los
ingenieros necesitan de la experiencia de geólogos competentes en rocas y
suelos, propiedades físicas y químicas de las rocas, los minerales y los
procesos geológicos que pueden afectarlas. Actualmente, se construyen mayores
túneles, carreteras, presas, aeropuertos para grandes aviones, cortes más
profundos para autopistas y terraplenes de mayor altura.
Concuerdan
las investigaciones de Iriondo et al. (2000), Cáceres y Pinard (2004) y Mergili
et al. (2015) que en Bolivia, el estudio geológico-geotécnico para realizar el
diseño de una carretera es muy importante por diferentes aspectos, por ejemplo,
nos indican la existencia de materiales que podemos utilizar, su distribución y
accesibilidad, las propiedades de los suelos respecto del tránsito y
características de los materiales en la superficie para estribos de puentes.
Las características geológicas y topográficas del país muestran una diversidad
de problemas activos que afectan a las construcciones civiles.
Para lo
cual, vemos, a partir de lo señalado por Sanhueza y Rodríguez (2013), que la
estabilidad de taludes tiene una gran importancia, ya que los deslizamientos
son uno de los procesos geológicos más destructivos que afectan a los humanos
causando muertes y daños en construcciones civiles. Sin embargo, es importante
acotar lo expresado por Cornejo et al. (2018), pues pocos son conscientes de su
importancia considerando que un porcentaje de los deslizamientos son evitables,
si el problema se identifica con anterioridad y se toma medidas de prevención o
control. Las zonas montañosas de altos topográficos del país son susceptibles a
sufrir problemas de deslizamientos, ya que se reúnen elementos importantes para
su ocurrencia como son: la topografía, sismicidad, lluvias intensas,
meteorización, reactivación de fallas, entre otros.
En
razón, el análisis de la estabilidad de taludes es un problema clásico en la
mecánica de rocas y suelos. Dichos estudios se efectúan con la finalidad de
alargar su vida. Por esta razón, la estabilidad de taludes se emplea a través
de un enfoque probabilístico desde inicios de los años 70. Los análisis pueden
llevarse por dos métodos: el método de equilibrio límite, referido por Bojorque
(2011) y el método de elementos finitos, citado por Sanz (2015). Estos métodos
establecen propuestas de estudios novedosos que avanzarán de la mano con la
tecnología disponible.
Actualmente,
siguiendo de nuevo a Sanhueza y Rodríguez (2013), la mayoría de los análisis de
estabilidad se basan en los estudios de equilibrio límite donde se considera la
relación de esfuerzos deslizantes y resistivos a lo largo de una superficie
dada. Sin embargo, en los últimos tiempos, se ha incrementado
significativamente el uso de elementos finitos, considerando la división de un
cuerpo en formas geométricas simples o elementos interconectados entre sí para
resolver de forma aproximada el conjunto, la principal ventaja de este método
es que considera las relaciones esfuerzo- deformación, por lo que una rotura no
se da de forma instantánea sino que es un proceso continuo. En particular el
siguiente trabajo de investigación tomará en cuenta con mayor prioridad todos
los estudios que engloben a la estabilidad de taludes.
Mier
(2001) muestra la aplicación de métodos de ingeniería geotécnica para la
estabilización afectada por fallas presentes en la zona, mejorando el libre
tránsito en la carretera. Por su parte, Damaso (2009) presenta una alternativa
importante y significativa con la finalidad de minimizar los accidentes de
tránsito basándose en el estudio de los parámetros geológicos-geotécnicos que
influyen en la estabilización de taludes en cortes profundos, evaluando los
macizos rocosos y de suelos con la clasificación metodológica de Bieniawski y
ejecutando paralelamente clasificaciones del macizo por el método de BARTON.
Finalmente, Zambrano (2010) expone la importancia de enfocar los estudios de la
geología y geotecnia aplicados a carreteras, con la finalidad de mejorar las
condiciones de transitabilidad, enfocando el análisis geomecánico, basado en el
comportamiento del macizo rocoso, según los diferentes juegos de juntas o
discontinuidades que muestran el grado de estabilidad.
En
definitiva, considerando los constantes problemas que afectan a las carreteras
y otros tipos de construcciones civiles causados por diferentes eventos
naturales, geológicos, climáticos, entre otros, se pudo evidenciar la
inestabilidad geológica del tramo a estudiar y con base a los problemas
críticos que enfrenta el área se planteó el presente trabajo.
MATERIALES Y MÉTODOS
La zona
de estudio se encuentra ubicada en el Departamento de Potosí, Provincia
Cornelio Saavedra del Municipio de Betanzos, carretera principal asfaltada
Potosí–Chuquisaca, con referencia menor (el Retiro-Puente Méndez). Las progresivas
exactas del estudio se encuentran en la Tabla 1 realizada por Oros (2017).
Tabla 1. Progresiva
|
Punto
|
Progresiva
|
Sector
|
Coordinada
Norte
|
Coordenada
Este
|
Elevación
|
|
1
|
67+000
|
El
Retiro-Otuyo
|
7841657,413
|
267062,803
|
2564,20
|
|
2
|
51+900
|
Millares -
Abra San Miguel
|
7853608,553
|
269792,996
|
2455,36
|
El
tramo carretero se encuentra vinculado con las capitales de los departamentos
de Potosí y Chuquisaca, a través de la carretera troncal de primer orden con
una distancia de 156,4 km entre ambas capitales. Las progresivas de estudio se
encuentran aproximadamente a 81 y 96 km de la capital del departamento de
Potosí.
En
cuanto a la infraestructura cercana de la zona de estudio, las comunidades
adyacentes al tramo carretero cuentan con los servicios básicos como luz y
agua. Se observan sembradíos y construcciones de viviendas aptas para el vivir,
tomando como punto central la región de Millares, la cual cuenta con un amplio
comercio diario, mercado, escuela, cancha deportiva y centro de salud.
a) Características
Geológicas del área en estudio
Geológicamente
el área presenta una secuencia estratigráfica sobre la traza del camino de
rocas ordovícicas sedimentarias de las formaciones capinota y anzaldo
compuestas de areniscas, limolitas, cuarcitas, pizarras y principalmente
lutitas muy fracturadas con intenso diaclasamiento poco resistentes a la
erosión. Suprayasen a estas el material cuaternario que está representado por
los depósitos coluvial, aluvial, terrazas aluviales, deslizamientos o de
remoción en masa y depósitos de relleno artificial.
El
tramo carretero en sus progresivas presenta rocas lutitas con un alto grado de
fracturación y fisibilidad, presencia de vetillas de cuarzo de 0-10 cm de espesor.
El contenido de sulfatos y carbonatos emplazadas en el material ordovícico en
todo el tramo nos muestra a simple vista una coloración blanca con contenido
húmedo en partes bajas muy abundante según la estación ocasional anual.
b) Estratografía
La
secuencia litológica del tramo carretero comienza con el afloramiento de rocas
Paleozoicas de edad Ordovícica, que comprende a las Formaciones Anzaldo y
Capinota. El Punto 1 progresiva 67+000 (sector entre el Retiro y Otuyo) con
rocas ordovícicas lutitas, cuarcitas de la formación anzaldo con alto grado de
diaclasamiento, estas se encuentran aflorando en faldas de los cerros Calla
Orkho y Chaupi Orkho. El Punto progresiva 51+900 (sector millares y Abra San
Miguel). En su integridad afloran rocas lutitas altamente fracturadas de la
formación capinota, provenientes del flanco oeste del sinclinal que se centra
en el sector de millares. En la parte superior de estas formaciones se observa
material del sistema cuaternario, de serie del holoceno sedimentario principalmente
aluvial y coluvial. En la Tabla 2 Oros (2017) resume lito-estratigráfico, el
cual indica la edad cronológica de las distintas formaciones geológicas, así
como su designación litológica para los fines de investigación tomando en
cuenta solo la secuencia estratigráfica de los sistemas por donde pasa el tramo
de estudio.
Tabla 2. Litro-estratografía del Tramo
|
Era
|
Sistema
|
Época
|
Ciclo
sedimentario
|
Formación
|
|
Cenozoico
|
Cuaternario
|
Holoceno
|
Andino II
|
Qcl, Qal, Qta, Qdm,
Qar
|
|
Paleozoico
|
Ordovícico
|
Inf
- Med
|
Tacsariano
|
Formación
Anzaldo (Oan)
Formación
Capinota (Ocp)
|
c) Geología Estructural
Estructuralmente
la zona de estudio presenta deformaciones como, plegamientos, fallas,
diaclasamientos. Igualmente, la presencia de unidades mayores como anticlinales
y sinclinales. Se realizó el análisis de las condiciones tectónicas locales a
través de un mapeo geológico estructural por las áreas de influencia o dominios
estructurales, en el cual las progresivas se ubican en material netamente
ordovícico. El mapeo se realizó en los afloramientos rocosos de la zona que a
la vez son afectados por la gravedad de manera directa. Esta se destaca como el
factor primordial de activación de fallas y derrumbes, además en la
diferenciación de cizallamientos, fracturaciones, entre otros. Posteriormente
se realizaron las comparaciones sistemáticas para la estabilidad de los
taludes. El rumbo predominante de los estratos varía entre las direcciones
N10ºW-NS-NE con una variación de 15º, con buzamientos que fluctúan entre 40 y
70º SW. Debido a una gran actividad tectónica en la zona de estudio se
presentan dos juegos claramente visibles de diaclasas, con rumbos promedio de N
70º E y Buzamiento de 80ºSE. El segundo juego con rumbo de S 70º E y buzamiento
NE.
d) Geomorfología
El área
de estudio se ubica dentro de la unidad mayor de la cordillera oriental de los
andes, en específico, las progresivas de estudios se encuentran delimitadas por
una sucesión fluyente de ríos. La progresiva 1: entre los ríos de Tatana,
Mataca y Otuyo. La progresiva 2: entre los ríos de Jatun Mayu y más lejano el
rio Pilcomayo, en el cual desembocan en su mayoría todos los ríos secundarios
del área, convirtiéndolo en el principal causante de los cambios relativos del
paisaje y creando variaciones fluctuantes en la altura.
El
paisaje y la geomorfología que presenta el área de estudio han sido afectados
por diversos procesos que modelaron y efectuaron un cambio en el relieve
actual, dando lugar a la formación de áreas positivas y negativas (altos y
bajos topográficos). Este es el resultado de la acción de precipitaciones
pluviales sumadas a los procesos de erosión, intemperismo y meteorización
esencialmente física; por lo tanto, estas dieron origen a nuevas formas
marcadas en el terreno, controlada por diaclasas, fallas y diaclasas locales de
origen tectónico.
Las
fallas regionales dieron lugar a valles jóvenes con escarpes de mediana altura.
Por otra parte, la acción eólica también es muy importante en el sector, ya que
dio lugar a la formación de escarpes de pendiente alta, erosionando en forma
vertical y pudiendo formar valles profundos.
En el
área se observaron dos tipos de redes fluviales: la red dendrítica que nos
muestra una uniformidad en todas las direcciones de las rocas y la paralela nos
muestra una discontinuidad que no es muy frecuente.
e) Geotectónica
La zona
de estudio se encuentra dentro de la unidad geomorfológica estructural de la
cordillera oriental de los Andes centro- sur, justamente entre las fallas
inversas de: lineamiento Aiquile, Chinimayu, la falla Duraznillo y la falla
Huayllas (más lejana), todas estas con una dirección general N-S, N-W.
Encontrándose en una sucesión de anticlinales y sinclinales alrededor del área.
De esta manera, dada las características observadas en la zona de estudio hay
un desarrollo activo, primordialmente por las características mencionadas
anteriormente.
La
tectónica regional refleja un desarrollo estructural complejo atravesadas por
un dominio general N 10º W, en este sentido se desarrollan estructuras de gran
envergadura de disposición regional tales como la falla inversa el Duraznillo,
y los ejes de plegamientos (anticlinales y sinclinales) que dan una clara
evidencia del desarrollo compresivo en dirección N 60º E, por otra parte se
observó varias fallas direccionales en sentidos opuestos producto de procesos
que se desarrollaron en posteriores etapas a la fase Oclòyica en el ciclo
Tacsariano del Cámbrico – Ordovícico, tales como el ciclo cordillerano, ciclo
sub andino hasta llegar al ciclo sedimentario Andino II.
Tectónicamente
el área permitió diferenciar lo siguiente:
Primero: Ubicada al NE del área conforma un
bloque paleozoico menos deformado, pero caracterizado por constantes derrumbes
y deslizamientos de gravedad.
Segundo: Ubicada al NW del área presenta
variación gradual de estructuras desde anticlinales hasta sinclinales, afectados
por grandes fallas inversas, muy deformados por encontrarse en una zona
geológica inestable.
Tercero: Ubicada al sur del área de trabajo,
presencia una zona muy afectada por los deslizamientos, derrumbes, etc., especialmente
porque en este lugar se encuentra la denominada variante el retiro que nos
muestra los comportamientos de las estructuras dada la intercepción de camino
carretero desde las partes más altas.
Uno de
los parámetros primordiales para el problema de activación de las fallas y
cualquier inestabilidad en el camino está dada por los movimientos sísmicos, es
de esta manera que se puede observar que el área del proyecto se encuentra en
una zona de susceptibilidad: Por lo tanto, el área de estudio se encuentra en
la zona de 0.10 – 0.12 Ao/g según el Instituto San Calixto de la ciudad de la
Paz, que refiere a una zona activa y de constante efecto sísmico.
La
evolución tectónica del área de estudio muestra una sucesión de varios ciclos
interrumpidos por efectos geodinámicos ocurridos en el margen occidental. Las
mayores deformaciones y acortamientos a gran escala datan del oligoceno
terminal, como resultado de la mayor actividad subductiva de la Placa de Nazca.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Cálculo
y Clasificación RMR de Bieniawski: Mecánica de las Rocas
Este
punto se refiere a la variedad de rocas que pueden constituir un macizo rocoso.
El área de estudio presenta rocas del Ordovícico como Lutitas y cuarcitas ambas
muy fracturadas y diaclasadas de las Formaciones Anzaldo y Capinota. Para el
muestreo de rocas y evaluación por el método de Bieniawski se utilizaron los
siguientes materiales: Cateador, brújula, huincha, flexómetro, lápices de
colores, reglilla de mapeo, tablero, marcadores, lupa, pintura en aerosol,
escalímetro, nivel, rugómetro, guantes y equipos de protección personal.
·
Punto
1, Progresiva 67+000
Estimación
en el campo de la resistencia compresiva de la roca intacta, utilizando
martillo de geólogo. Esta prueba se realizó en campo (in situ),
realizando golpes con el cateador con una misma fuerza sobre la cara del talud
sin marcas de presencia de discontinuidades, la cual según al número de golpes
y características, se pudo clasificar en la tabla específica para esta
estimación.
Determinación
de la Resistencia Compresiva mediante el Ensayo de Compresión Simple y/o
Uniaxial
Este
procedimiento se realizó inicialmente con la toma de muestras del macizo de la
cara del talud orientadas respectivamente. Se obtuvieron dos bloques de muestras
de aproximadamente 40 kilos cada una. Luego, se realizó el respectivo corte en
la máquina cortadora, con el cual se obtuvo las probetas cuyas dimensiones de
ancho, largo y alto respectivamente son 7 cm x 7 cm x 7 cm (de forma cúbica).
Posteriormente, estas se llevaron al laboratorio de mecánica de rocas para
realizar el ensayo de compresión uniaxial. Una vez fragmentada la probeta (ver
foto Nro. 8), se realizaron los cálculos y obtención de los datos respectivos.
Obtención
del Índice de la Calidad de la Roca – R.Q.D.
El RQD
se determina en el campo mediante las familias de discontinuidades o juntas,
las cuales son estratos, diaclasas y toda superficie de debilidad, la distancia
de trabajo de cada estación geomecánica es de acuerdo a la accesibilidad como
también al tipo de trabajo, a gran detalle o un trabajo específico, la primera
familia consiste en aquella que tenga más contenido de discontinuidades, la
segunda familia la de un considerado contenido de discontinuidades y la tercera
familia aquella que tenga menor contenido de discontinuidades. Para lo cual,
tomando en cuenta a Oros (2017) se realiza el mapeo geotécnico (in situ),
obteniendo los datos y ángulos en la cara del macizo de forma cubica, o sea
largo (Hz), alto (Vt) y ancho (Esp).
Espaciamiento
de Juntas o Discontinuidades
El espaciamiento
de juntas se obtiene midiendo la abertura entre estas, por lo cual se obtiene
sacando la distancia promedio de los espaciamientos más representativos y
comunes visados durante el mapeo, es distancia fue medida en centímetros. Para
esta progresiva, las aberturas entre las discontinuidades resultan ser de 10,2
- 5,2 - 8,1 dándonos como resultado un promedio 7,8 cm. El resultado según la
tabla correspondiente se clasifica como un macizo rocoso muy fracturado.
Estado
de las Discontinuidades
En este
apartado se tienen en cuenta los siguientes parámetros:
·
La abertura de las
juntas o discontinuidades se obtiene midiendo el espacio entre las paredes de
estas, por lo cual se logra sacando la distancia promedio de los espaciamientos
más representativos y comunes visados durante el mapeo, esta distancia fue
medida en milímetros. Para esta progresiva, las aberturas resultan ser de 8 – 4
– 6, dándonos como resultado un promedio 6 mm. El resultado según la tabla
correspondiente se clasifica como de Grado 1 de abertura abierta.
·
Esta longitud se
consigue midiendo la distancia de la junta dominante, por lo cual se obtuvo
sacando un promedio de las distancias más representativas visadas durante el
mapeo, esta distancia fue medida en metros. Para esta progresiva, las
longitudes fueron de 5,61 – 3,80 – 4,09 dándonos como resultado un promedio 4,5
m
·
La rugosidad del
macizo se logró con la ayuda del rugómetro de BARTON de una longitud de 0,14 m,
esta se apoyó sobre la superficie o pared del talud y se obtuvo el perfil de
rugosidad, donde la profundidad más representativa llegó a ser de 6mm.
·
Se obtiene según el
tipo de material existente entre las paredes de la discontinuidad, casi siempre
más blando que el macizo rocoso, estas pueden ser abiertas o cerradas y estar
rellenadas o no. Se llegó a clasificar como un tipo de relleno blando < a 5
mm, según la tabla del rango de valores para la clasificación RMR89 se valora =
2.
·
Se llegó a clasificar
según un análisis (in situ), como un tipo roca muy alterada Grado IV.
·
Se clasificó según un
análisis (in situ), como Ligeramente Húmedo.
·
Punto
2, Progresiva 51+900
Estimación
en el campo de la resistencia compresiva de la roca intacta, utilizando
martillo de geólogo
Esta
prueba se realizó en campo (in situ), la cual simplemente realizando
golpes con el cateador con una misma fuerza sobre la cara del talud sin
contenido de discontinuidades, se pudo clasificar según la tabla específica
para esta estimación.
Determinación
de la Resistencia Compresiva mediante el Ensayo de Compresión Simple y/o
Uniaxial
Este
procedimiento se realizó primeramente con la toma de muestras del macizo de la
cara del talud orientadas respectivamente, se obtuvieron dos bloques de
muestras de aproximadamente 40 kilos cada una. Para posteriormente realizar el
respectivo corte en la máquina cortadora, con el cual se obtuvo las probetas
cuyas dimensiones de ancho largo alto respectivamente son 5 cm x 5 cm x 5 cm
(de forma cúbica). Se llevó al laboratorio de mecánica de rocas para realizar
el ensayo de compresión uniaxial. Una vez fragmentada la probeta se realizaron
los cálculos y obtención de los datos respectivos. El resultado según la tabla
correspondiente se clasifica como Roca de resistencia muy baja.
Obtención
del Índice de la Calidad de la Roca – R.Q.D.
El
R.Q.D se determina en el campo mediante las familias de discontinuidades o
juntas, las cuales son estratos, diaclasas y toda superficie de debilidad, la
distancia de trabajo de cada estación geomecánica es de acuerdo a la
accesibilidad como también al tipo de trabajo ya sea a gran detalle o un
trabajo específico, la primera familia consiste en aquella que tenga más
contenido de discontinuidades, la segunda familia la que tenga un considerado
contenido de discontinuidades y la tercera familia aquella que tenga menor
contenido de discontinuidades, para lo cual siguiendo a Oros (2017) se realizó
el mapeo geotécnico (in situ), obteniendo los datos y ángulos en la cara
del macizo de forma cúbica, es decir largo (Hz), alto (Vt) y ancho (Esp).
Espaciamiento
de Juntas o Discontinuidades
El
espaciamiento de juntas se obtiene midiendo la abertura entre estas, se logra
sacando la distancia promedio de los espaciamientos más representativos y
comunes visados durante el mapeo, esa distancia fue medida en centímetros. Para
esta progresiva, las aberturas entre las discontinuidades resultan ser de 6,1 -
4 - 5,5 dándonos como consecuencia un promedio 5,2 cm. El resultado según la
tabla correspondiente se clasifica como un macizo rocoso muy fracturado.
Estado
de las Discontinuidades
En este
apartado se tienen en cuenta los siguientes parámetros:
·
La abertura de las
juntas o discontinuidades se obtiene midiendo el espacio entre las paredes de
estas, esto se logra sacando la distancia promedio de los espaciamientos más
representativos y comunes visados durante el mapeo, esta distancia fue medida
en milímetros. Para esta progresiva, las aberturas resultan ser de 4 – 5 – 6,
dándonos como resultado un promedio 5 mm. El resultado según la tabla
correspondiente se clasifica como de Grado 2 de abertura moderadamente abierta.
·
Esta longitud se
alcanza midiendo la distancia de la junta dominante, por lo cual se obtuvo
sacando un promedio de las distancias más representativas visadas durante el
mapeo, esta distancia fue medida en metros. Para esta progresiva, las
longitudes fueron de 2,20 – 1,55 – 3,19 dándonos como resultado un promedio 2,3
m. El resultado según la tabla del rango de valores para la clasificación RMR89
se valora = 2.
·
La rugosidad del
macizo se obtuvo con la ayuda del rugómetro de BARTON de una longitud de 0,14
m, esta se apoyó sobre la superficie o pared del talud y se alcanzó el perfil
de rugosidad, donde la profundidad más representativa llegó a ser de 9mm, dando
como resultado entre 4 - 5. Resultado para esta progresiva según la tabla
correspondiente se la clasifica como: Grado de Rugosidad 4 - ondulada, lisa.
·
Se obtiene según el
tipo de material existente entre las paredes de la discontinuidad, casi siempre
más blando que el macizo rocoso, estas pueden ser abiertas o cerradas y estar
rellenadas o no. Se llegó a clasificar como un tipo de relleno blando < a 5
mm, según la tabla del rango de valores para la clasificación RMR89 se valora =
2.
·
Se llegó a clasificar
según un análisis (in situ), como un tipo roca descompuesta Grado V
·
Se clasificó según un
análisis (in situ), como Ligeramente Húmedo.
Determinación
del Factor de Seguridad
Se tomó
en cuenta el análisis bidimensional por la facilidad de su aplicación. Este
análisis asume cero esfuerzos o cero deformaciones en las superficies laterales
del modelo, por lo tanto, para que se simulen las condiciones de campo se
requiere que existan esas condiciones o unas muy cercanas. El empleo de
análisis bidimensional se puede ampliar aplicando al modelo una carga
hidrostática superficial. Por otro lado, se debe tener en cuenta que los
estudios para suelo reforzado requieren considerar el refuerzo del suelo
mediante elementos en tensión; estos refuerzos se pueden modelar fácilmente
mediante el método de equilibrio límite, pero no ocurre lo mismo mediante los
modelos de esfuerzo-deformación. Para el siguiente análisis del factor de
seguridad se propuso utilizar el análisis según el método de Fellenius, y una
comparación con los métodos de Bishop y Jambù. Utilizando el software SLIDE y
GeoSlope. Para el respectivo modelamiento y obtención del Factor de seguridad.
a. Cálculo del factor se
seguridad para el talud Progresiva 51+900
El
cálculo se realizó en el talud ubicado en la parte derecha de la carretera (con
sentido hacia sucre), con un diseño de software de derecha-izquierda realizan-dolo
a una escala en metros. Se utilizó el ángulo de inclinación del talud 55º
medido en campo, las distancia inclinada y altura del talud se obtuvo por
simple función trigonométrica y la diferencia de elevaciones del pie y la
corona del talud, las cuales fueron 37.5 m. - 30.7 m. respectivamente. El tipo
de suelo clasificado según estudios como arena-limosa, con un peso del agua
estándar de 9,81 kN/m3. La cohesión y el ángulo de fricción para el
tipo de suelo obtenida por. Para el peso específico del tipo de suelo
clasificado. Valores obtenidos de las tablas generales determinadas en
laboratorio según los procedimientos establecidos en las normas ASTM de la American
Society for Testing and Material El diseño y elaboración de la malla de
análisis nos revela un factor de seguridad por debajo de 1.0: inestable (Oros,
2017)
b. Cálculo del factor de
seguridad para el talud Progresiva 67+000
El
cálculo se realizó en el talud ubicado en la parte izquierda de la carretera
(con sentido hacia sucre), con un diseño de software de izquierda a derecha
realizándolo a una escala en metros. Se utilizó el ángulo de inclinación del
talud 57º medido en campo, la distancia inclinada y altura del talud se obtuvo
por simple función trigonométrica y la diferencia de elevaciones del pie y la
corona del talud, las cuales fueron 55 m. - 46.2 m. respectivamente. El tipo de
suelo clasificado según estudios como arena-limosa, con un peso del agua
estándar de 9,81 kN/m3. La cohesión y el ángulo de fricción para el
tipo de suelo obtenida por el peso específico del tipo de suelo clasificado.
Valores obtenidos de las tablas generales determinadas en laboratorio según los
procedimientos establecidos en las normas ASTM de la American Society for
Testing and Material (1997). El diseño y elaboración de la malla de
análisis nos revela un factor de seguridad por debajo de 1.0: inestable (Oros,
2017)
CONCLUSIONES
Se
realizó con éxito el levantamiento geológico – geotécnico del área y las progresivas
propuestas en el estudio, permitiéndonos conocer todas las características
geológicas fundamentales para contribuir al estudio realizado.
Por
otra parte, en estas líneas finales es oportuno destacar que se logró realizar
la clasificación RMR de Bieniawski para macizos rocosos, los cuales muestran
los siguientes resultados y valores:
·
Progresiva “67+000”:
RQD = 26 (Roca Mala), RMR = 34 Clasificación = IV, Descripción = Roca Mala.
·
Progresiva “51+900”:
RQD = 9 (Roca Muy Mala), RMR = 26 Clasificación = IV, Descripción = Roca Mala.
En
función a la clasificación RMR, se pudo evaluar la estabilidad de los taludes
por el método SMR, dando como resultado las siguientes características:
·
Progresiva “67+000”:
SMR = 30, Clase = IV, – Descripción = mala, Estabilidad = inestable, Tratamiento
= Corrección.
·
Progresiva “51+900”:
SMR = 35, Clase = IV, – Descripción = mala, Estabilidad = inestable,
Tratamiento = Corrección.
Por
el método de Fellenius, se determinó el factor de seguridad, dándonos los siguientes
resultados:
·
En las Progresivas
“67+000 y “51+900”: El factor de seguridad calculado en ambas fue menor a 1.00,
dando a conocer un factor de seguridad bajo e inestable.
Finalmente,
con todas las características y los datos obtenidos de los diferentes métodos
para cada progresiva, se pudo analizar y se ofrecieron soluciones tentativas a
las problemáticas existentes diseñadas y presentadas en el anexo correspondiente.
REFERENCIAS
Anguita, F.
(1996). Geología y ciencias de la Tierra: etimología y un poco de historia. Enseñanza
de las Ciencias de la Tierra, 4(3), 177-180
Angulo, T
(1990). Geología General. Bolivia: UATF
Bieniawski, Z.
T. (1989). Engineering
rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in
mining, civil, and petroleum engineering. John
Wiley and Sons
Bojorque
Iñeguez, J. (2011). Métodos para el análisis de la estabilidad de pendientes
Cáceres, F., y
Pirard, E. (2004). Teledetección Geológica de la Región de San Pablo de
Lipez-Bolivia. En XVI Congreso Geológico Boliviano
Celis, J., y Colmenares,
J. E. (2016). Hacia una formación más fundamentada y flexible en ingeniería
civil. Revista Educación en Ingeniería, 11(21), 4-8
Cornejo, L.,
Marchán, R., y Gines, E. (2018). Riesgo por deslizamiento en el sector de “Mal
Paso”, Tumbes, Perú. Manglar, 15(1), 19-26
Chumacero, E.
(2004). Introducción a la Geología. Bolivia: UATF
Damaso, U.
(2009). Estudio de los parámetros geológicos-geotécnicos en la estabilidad de
taludes en la Variante Falda de la Queñua. Bolivia: UATF
Genevois, R.,
Martino, S., Prestininzi, A. (2013). La Geología es noticia 50 años de la
tragedia de Vajont (Italia). Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 21(1),
92
Ferreras Recio,
A. (2015). Estudio geológico Túnel carretera Cibao-Sur
Herrera
Herbert, J., y Castilla Gómez, J. (2012). Utilización de técnicas de sondeos en
estudios geotécnicos: Madrid: Laboratorio de Tecnologías Mineras
Iriondo, M.,
Colombo, F., y Kröhling, D. (2000). El abanico aluvial del Pilcomayo, Chaco
(Argentina-Bolivia-Paraguay): características y significado sedimentario. Geogaceta,
28(2000), 79-82
Krynine, D. P.,
Judd, W. R. (1961). Principios de Geología y Geotecnia para ingenieros
Massad, F.
(2010). Obras de terra: curso básico de geotecnia. Oficina de textos
Mergili, M.,
Marchant, C., y Moreiras, S. M. (2015). Causas, características e impacto de
los procesos de remoción en masa, en áreas contrastantes de la región Andina. Cuadernos
de Geografía: Revista Colombiana de Geografía, 24(2), 113-131
Mier, T. (2001)
Estabilización de Taludes en la carretera Cochabamba-Santa Cruz falla en el km
135. Bolivia: Universidad Autónoma Tomas Fría
Ochoa Tapia, M.
X. (2013). Estudio geológico-geotécnico del tramo de Vía Nueva
Fátima-Numbiaranga-Portachuelo de los cantones Sozoranga y Macará, provincia de
Loja (Bachelor's thesis).
Ordaz, A.,
Chuy, T. J., Hernández-Santana, J. R., y García, J. A. (2012). División
geológico-geotécnica aplicada a la zonación sísmica urbana: San Cristóbal, Cuba
occidental. Cuaternario y Geomorfología, 26(1-2), 89-104
Oros, L (2017).
Estudio geológico-geotécnico para la estabilidad de taludes (Tramo carretero El
Retiro-Puente Méndez "Progresivas 67+000+57 +900) Departamento de Potosí.
Bolivia: Universidad Autónoma Tomas Frías
Pedrinaci, E.
(1994). Historia de la Geología como herramienta didáctica, La Enseñanza de
las Ciencias de la Tierra, 2(2), 332-339
Palacio, C.
(2013). Tendencias y desafíos en la formación de Ingenieros Civiles. Ingeniería
y Sociedad, (6), 11-19
Sainz, A. M. C.
(2013). La Geología es noticia a 50 años de la catástrofe de Vajont: Riesgos de
deslizamiento en el embalse de Yesa. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra,
21(1), 101
Sánchez Caro,
F. J. (2007). Seguridad de presas: aportación al análisis y control de
deformaciones como elemento de prevención de patologías de origen geotécnico.
En Revista de Obras Públicas
Sanhueza Plaza,
C., y Rodríguez Cifuentes, L. (2013). Análisis comparativo de métodos de
cálculo de estabilidad de taludes finitos aplicados a laderas naturales. Revista
de la Construcción, 12(1), 17-29
Sanz, R. V.,
Martí, S. S., y Orrego, A. D. (2015). Estabilidad de Taludes: Conceptos
Básicos, Parámetros de Diseño y Métodos de Cálculo. Civilizate, (7),
50-54
Villalaz, C.
(2004). Mecánica de suelos y cimentaciones. Editorial Limusa
Zambrano, M.
(2010). Estudio geológico-geotécnico del tramo chita-río mulato- Bolivia: Universidad
Autónoma Frías
Ingeniería a sus
alcances, Revista de Investigación