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DISEOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.
SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 11+0400 DE LA VIA NARIO PUENTE LINDA
Diseos Vas y Pavimentos S.A.S. Carrera 84D No. 9 28 telefax 5832364 Medelln Pgina 1
CONTRATO No. 2013-OO-20-0023
MEJORAMIENTO, REHABILITACIN, MANTENIMIENTO Y CONSTRUCCIN DE OBRAS COMPLEMENTARIAS EN LA RED VIAL DE LA SUBREGIN
ORIENTE DEL DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA
ESTUDIO Y DISEO GEOTECNICO PARA LA POSIBLE SOLUCION AL PUNTO CRTICO DEL KM11+0400 DE LA VIA NARIO PUENTE LINDA
ORI-DIS-GEO-NARIO PUENTE LINDA K11+0400-V0
MEDELLIN JULIO DE 2015
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NDICE DE MODIFICACIONES
ndice de Revisin Fecha de Modificacin Observaciones
REVISIN Y APROBACIN
Contrato No.: 2013-OO-20-0023
Ttulo del documento:
ESTUDIO Y DISEO GEOTECNICO PARA LA POSIBLE SOLUCION AL PUNTO CRTICO DEL KM4+0800 DE LA VIA ALEJANDRIA - CONCEPCION
Fecha: Julio de 2015
Documento No.: ORI-DIS-GEO-NARIO PUENTE LINDA K11+0400-V0
Control Interno
Especialista Coordinador
JOSE JOAQUIN LARA RUIZ
Vo. Bo. Director de Consultora
Vo. Bo. Ingeniera de Calidad
LINA MARIA GUTIERREZ M.
Vo. Bo. Director de obra CARLOS MAURICIO ARANGO D.
Interventora
Director de Interventora
Especialista Interventora
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Contenido
1 INTRODUCCION 10
2 DESCRIPCION DEL PROBLEMA 11
2.1 CLIMA DE LA REGION 15
3 OBJETIVOS 18
3.1 OBJETIVO GENERAL 18
3.2 OBJETIVO ESPECIFICO 18
4 MARCO TEORICO 19
5 AMENAZAS, RIESGOS Y PLAN DE CONTIGENCIAS 21
5.1 PARAMETROS DE RIESGO Y VULNERABILIDAD 23
5.2 PLAN DE CONTIGENCIA 31
6 METODOLOGA O PLAN DE TRABAJO 32
6.1 FUENTES DE INFORMACIN 32
6.2 ENSAYOS 32
6.3 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIN 34
7 DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO 36
7.1 Localizacin en Suramrica 36
7.2 Localizacin en Colombia 37
7.3 Localizacin en el Departamento 40
7.4 Municipio de Nario 41
7.5 Economa Nario 42
8 MARCO GEOLOGICO ESTRUCTURAL 44
8.1 GEOLOGIA REGIONAL 44
8.2 UNIDADES GEOLOGICAS 47
8.3.1 Rocas de Cmbrico 47
8.3.2 Cuerpo grantico de la zona de Sonsn-Nario 47
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8.3.3 Recubrimiento de cenizas volcnicas 48
8.3.4 Depsitos Coluviales 48
8.3.5 Flujos de tierra 48
8.3 GEOLOGIA ESTRUCTURAL 48
8.4 ANLISIS GEOMORFOLGICO. 49
9 TRABAJOS DE CAMPO 51
9.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO 51
9.2 EXPLORACIN GEOTCNICA 51
10 ANALISIS DE LA SITUACION EXISTENTE 56
10.1 HIDROGEOLOGA 58
11 RESULTADO DE ESTUDIOS 60
11.1 METDO DE EXPLORACIN 60
11.2 CARACTERISTICAS TIPO DE SUELOS 60
11.2.1 ESTADO DEL MATERIAL 61
11.2.2 ANLISIS DE LAS CONDICIONES DE HUMEDADES 66
11.2.3 CLASIFICACIN DE LOS SUELOS 71
11.3 RESULTADOS DEL SPT 74
11.4 FACTOR DE CORRECCIN POR SOBRECARGA O CONFINAMIENTO 76
11.5 CORRELACIONES ENTRE N Y RESISTENCIA EFECTIVA DE LOS SUELOS 80
11.6 RELACIONES ENTRE EL NMERO DE GOLPES "N" DEL SPT, DENSIDAD RELATIVA 82
11.7 ESTIMACIN DEL MDULO DE DEFORMACIN EDOMTRICO 89
11.8 PARMETROS GEOMECNICOS (COMPRESION INCONFINADA) 90
11.9 PESO ESPECFICO SATURADO DE SUELOS ARENOSOS 92
11.10 COEFICIENTE DE BALASTO O MDULO DE REACCIN KS 94
11.11 ANGULO DE DILATANCIA 96
12 FUERZAS SISMICAS 99
13 CONSIDERACIONES GEOMETRICAS - LOCALIZACION 104
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Ancho de banca: 5.5 m 104
Bermas cunetas: 0.60m 104
Pendiente mxima: 8% 104
Pendiente mnima: 0.6% 104
Radio mnimo: 40m 104
Longitud mnima de curva de 40 m 104
14 DESCRIPCION DE LA FALLA - MODELO GEOTECNICO 105
14.1 OBRAS HIDRAULICAS EXISTENTE 109
14.2 ESTABILIDAD DE LA LADERA 110
14.2.1 MODELOS 2D EQUILIBRIO LMITE Y ELEMENTOS FINITOS 114
14.2.2 MODELO GEOTECNICO SIN FUERZA SISMICA - RETROCALCULO 124
14.2.3 MODELO CON SOBRE CARGA VEHICULAR 125
14.2.4 CON EFECTO SISMICO SITUACION CRITICA DE DISEO 128
14.3 SOLUCION DE ESTABILIDAD PROPUESTA 131
14.3.1 SOLUCION ESTRUCTURAL 131
14.3.2 SOLUCION BIOINGENIERIA - MITIGACION 131
14.3.3 SOLUCION HIDRAULICA - HIDROLOGICA 131
14.3.4 CHEQUEO ESTABILIDAD SOLUCION PROPUESTA 132
14.3.5 VALIDACION Y AJUSTE CON FUERZAS SISMICA 138
14.3.6 VALIDACION Y AJUSTE SOLUCION CON PROGRAMA DE ELEMENTOS FINITOS PHASE 2. 140
15 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 142
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INDICE DE TABLAS
Tabla 1 Precipitacin y temperatura mensual ................................................................................................ 17 Tabla 2 Parametro por inclinacion del talud .................................................................................................... 23 Tabla 3 Parmetro por fractura ....................................................................................................................... 25 Tabla 4 Parametro por vegetacion ................................................................................................................... 27 Tabla 5 Parmetro por volumen del movimiento ............................................................................................. 28 Tabla 6 Parmetro por afectacin .................................................................................................................... 28 Tabla 7 Parametro por pablacion ..................................................................................................................... 29 Tabla 8 Estimacin Susceptibilidad.................................................................................................................. 29 Tabla 9 Estimacion Vulnerabilidad .................................................................................................................. 30 Tabla 10 Estimacin del Riesgo ........................................................................................................................ 30 Tabla 11 Calificacin de grado de riesgo. ......................................................................................................... 30 Tabla 12 registro sondeo No.1.......................................................................................................................... 54 Tabla 13 registro sondeo No.2.......................................................................................................................... 55 Tabla 14. Clasificacin de suelos sondeo 1 ...................................................................................................... 62 Tabla 15. Clasificacin de suelos sondeo 2 ...................................................................................................... 63 Tabla 16 Otros parmetros geotcnicos en base a las humedades sondeo 1 .................................................. 68 Tabla 17 Otros parmetros geotcnicos en base a las humedades sondeo 2 .................................................. 69 Tabla 18 Compresibilidad de los suelos ..................................................................................................... 70 Tabla 19 Plasticidad de los suelos ............................................................................................................... 70 Tabla 20 Caracterstica del suelo de acuerdo a su plasticidad - complemento ..................................... 70 Tabla 21 Caractersticas de los suelos segn clasificacin U.S.C. ........................................................ 71 Tabla 22 Sondeo No 1 Alejandra concepcin compresin simple ................................................... 72 Tabla 23 Consistencia y Resistencia a la compresin inconfinada de los suelos ................................. 73 Tabla 24 Anlisis cuantitativo suelos sondeo 1 ................................................................................................ 73 Tabla 25 Anlisis cuantitativo suelos sondeo 2 ................................................................................................ 74 Tabla 26 Los factores de correccin comnmente usados ..................................................................... 76 Tabla 27 Correccin por Energa (CE)......................................................................................................... 77 Tabla 28 Factor de correccin por longitud de barras CR ........................................................................ 78 Tabla 29 Factor de correccin por el dimetro de la perforacin CB ...................................................... 78 Tabla 30 Modulo edomtrico en arenas ........................................................................................................... 90 Tabla 31 Mdulos edomtrico .......................................................................................................................... 90 Tabla 32 Parmetros de Resistencia de acuerdo al NSPT ..................................................................... 91 Tabla 33Compresion simple sondeos ............................................................................................................... 92 Tabla 34 Peso unitario seco sondeos ................................................................................................................ 94 Tabla 35 Coeficiente de balasto sondeos ......................................................................................................... 96 Tabla 36 Resumen caracterizacin sondeo 1 ................................................................................................... 98 Tabla 37 Resumen caracterizacin sondeo 2 ................................................................................................... 98 Tabla 38 Seccin caracterstica ........................................................................................................................ 99 Tabla 39 Coeficientes ssmico zona en estudio ............................................................................................... 100 Tabla 40 Factores de seguridad Bsicos mnimos. ........................................................................................ 101 Tabla 41 Datos para constitucin espectro de aceleracin ssmica de diseo. .............................................. 103 Tabla 42 Coordenadas relativas replanteo ..................................................................................................... 104 Tabla 43 .......................................................................................................................................................... 122 Tabla 44 Caracterstica de los materiales modelo bsico ............................................................................... 123 Tabla 45 Caracterstica de los materiales retrocalculados ............................................................................. 125
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Tabla 46 Factor de seguridad critico .............................................................................................................. 130 Tabla 47 Localizacin Mdulos Muros ........................................................................................................... 137
INDICE DE FOTOGRAFIAS
Fotografa 1 Estado del talud superior ............................................................................................................. 11 Fotografa 2 Flujo de detritos talud inferior ..................................................................................................... 12 Fotografa 3 Zonas de recargas en la banca..................................................................................................... 13 Fotografa 4 Alto estado de fracturamiento de la roca en el talud de la banca vehicular. .............................. 26 Fotografa 5 Zona fallada desprendimiento de masa de suelo en el talud. ................................................... 56 Fotografa 6 Deslizamiento de estratos superiores sobre estrato ms competente ....................................... 57 Fotografa 7 Afectacin en la banca vehicular ................................................................................................. 58 Fotografa 8 Ensayo compresin simple ......................................................................................................... 72 Fotografa 9 Composicin tpica de los materiales de la ladera matriz limo-arenosa y fragmentos de granito. ........................................................................................................................................................................ 106 Fotografa 10 Composicin tpica de los materiales de la ladera matriz limo-arenosa y fragmentos de rocas altamente meteorizada. ................................................................................................................................. 108
INDICE DE GRAFICAS Grfica 1 Vista 3D de la zona del proyecto ....................................................................................................... 14 Grfica 2 Zona de influencia del proyecto ........................................................................................................ 15 Grfica 3 Histograma de lluvias y temperaturas .............................................................................................. 16 Grfica 4 Medios, mximos y mnimo de temperatura mensual ..................................................................... 17 Grfica 5 Geometria tipca del talud seccion transversal ............................................................................... 24 Grfica 6 Sealizacin mnima para desvos .................................................................................................... 31 Grfica 7 Metodologia de diseo .................................................................................................................... 34 Grfica 8 Colombia en Suramrica ............................................................................................................... 36 Grfica 9 Localizacin de Antioquia en Colombia ...................................................................................... 37 Grfica 10 Localizacin general del proyecto ................................................................................................... 40 Grfica 11 Geologa General de la zona de estudio.......................................................................................... 44 Grfica 12 Ubicacin Cartogrfica del Batolito de Sonson ............................................................................... 45 Grfica 13 Levantamiento topogrfico descripcin del problema ................................................................ 51 Grfica 14cf Exploracin Roto Percusin .................................................................................................... 60 Grfica 15 Clasificacin de suelos sondeo 1 ..................................................................................................... 63 Grfica 16 Clasificacin de suelos sondeo 2 ..................................................................................................... 64 Grfica 17 Clasificacin de suelos consolidado ................................................................................................ 64 Grfica 18 Perfil de humedades en sondeo 1 ................................................................................................... 66 Grfica 19 Factor de correccin por energa .............................................................................................. 77 Grfica 20 Factor de correccin por el uso de cuchara normal (CS) ..................................................... 78 Grfica 21 NSPT corregido sondeo 1 ................................................................................................................ 79 Grfica 22 NSPT corregido sondeo 2 ................................................................................................................ 80 Grfica 23 Angulo de friccin sondeo 1 ............................................................................................................ 81 Grfica 24 Angulo de friccin sondeo 2 ............................................................................................................ 82 Grfica 25 Correlacin Nmero de Golpes y Densidad relativa ....................... 84
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Grfica 26 Densidad relativa sondeo 1 ............................................................................................................. 86 Grfica 27 Densidad relativa sondeo 2 ............................................................................................................. 87 Grfica 28 Modulo de Young sondeo 1 ............................................................................................................. 88 Grfica 29 Modulo de Young sondeo 2 ............................................................................................................. 89 Grfica 30 Peso especfico saturado de sondeo 1 ............................................................................................ 92 Grfica 31 Peso especfico saturado de sondeo 2 ............................................................................................ 93 Grfica 32 Dilatancia en suelos granulares ...................................................................................................... 96 Grfica 33 Angulo dilatancia sondeo 1 ............................................................................................................. 97 Grfica 34 Angulo dilatancia sondeo 2 ............................................................................................................. 97 Grfica 35 Ubicacin de zona ssmica. ........................................................................................................... 100 Grfica 36 Ubicacin de Regin ssmica ......................................................................................................... 102 Grfica 37 Espectro elstico de aceleracin Nario . ..................................................................................... 103 Grfica 38 Detalle localizacin ....................................................................................................................... 105 Grfica 39 Torrentera de disipacin tpica ..................................................................................................... 109 Grfica 40 Zona topogrfica, directamente afectada .................................................................................... 110 Grfica 41 Modelo tridimensional .................................................................................................................. 111 Grfica 42 Movimientos totales ..................................................................................................................... 112 Grfica 43 Esfuerzos cortantes mximos ........................................................................................................ 113 Grfica 44 Elementos con fallas plsticas ...................................................................................................... 114 Grfica 45 Ejes de estudio .............................................................................................................................. 115 Grfica 46 Sectores de estudio en perfil Eje 1................................................................................................. 116 Grfica 47 Sectores de estudio en perfil Eje 2................................................................................................. 116 Grfica 48 Sectores de estudio en perfil Eje 3................................................................................................. 117 Grfica 49 Sectores de estudio en perfil Eje 4................................................................................................. 117 Grfica 50 Sectores de estudio en perfil Eje 5................................................................................................. 118 Grfica 51 Modelo geotcnico bsico............................................................................................................ 119 Grfica 52 Fallas tpicas ejes 1........................................................................................................................ 120 Grfica 53 Fallas tpicas ejes 2........................................................................................................................ 120 Grfica 54 Fallas tpicas ejes 3........................................................................................................................ 121 Grfica 55 Fallas tpicas ejes 4........................................................................................................................ 121 Grfica 56 Fallas tpicas ejes 5........................................................................................................................ 122 Grfica 57 Modelo bsico eje No.4 ................................................................................................................. 123 Grfica 58 Fallas tpicas retroclculo.............................................................................................................. 124 Grfica 59. Efecto de carga puntual en talud ................................................................................................. 126 Grfica 60. Simulacin de carga vehicular en el talud. ............................................................................ 126 Grfica 61 Seccin con sobrecarga vehicular ................................................................................................. 127 Grfica 62 Fallas tipos con sobrecarga vehicular .......................................................................................... 128 Grfica 63 Modelo bsico tramo tpico con sismo. ........................................................................................ 129 Grfica 64 Factor de seguridad y superficies de fallas en perfil tpico con fuerzas ssmica ............................ 129 Grfica 65 Muro sobre pilas ........................................................................................................................... 132 Grfica 66 Situacin de estabilidad luego de la construccin del muro en la banca y talud inferior ............. 133 Grfica 67 Muro sobre pilas y Anclajes pasivos Talud Superior ..................................................................... 134 Grfica 68 Lneas de falla FS< 1.50 ................................................................................................................. 135 Grfica 69 Esquema solucin muro en planta- son cinco mdulos. ............................................................... 136 Grfica 70 Esquema solucin en alzado ......................................................................................................... 136 Grfica 71 Bateras de anclajes talud superior ............................................................................................... 138 Grfica 72 Solucin con fuerzas ssmicas. ...................................................................................................... 139
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Grfica 73 Superficies de fallas mnimas con fuerzas ssmicas ....................................................................... 139 Grfica 74 Modelo FEM .................................................................................................................................. 140 Grfica 75 Cortantes mximos. ...................................................................................................................... 141
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1 INTRODUCCION
La Gobernacin de Antioquia ha adjudicado el contrato de obra pblica, a la
empresa PAVCOL S.A.S. cuyo objeto es el MEJORAMIENTO,
REHABILITACIN, MANTENIMIENTO Y CONSTRUCCIN DE OBRAS
COMPLEMENTARIAS EN LA RED VIAL DE LA SUBREGIN ORIENTE DEL
DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA todo esto con el fin de garantizar corredores
viales estratgicos, con mejoramientos significativos en sus especificaciones
tcnicas y un adecuado servicio hacia la poblacin en general, para lo cual se
adelantarn las obras prioritarias que tengan mayor impacto en el mejoramiento
del servicio, acorde con el trfico actual y proyectado que garantice una operacin
segura, contribuyendo as a la generacin de empleo y a la dinmica de
comercializacin de los productos a travs del transporte adecuado de los mismos
y en definitiva mejorar la calidad de vida de la poblacin.
El objeto del contrato tiene como propsito atender de manera eficiente, la
mayora de los sitios crticos de inestabilidad existentes dentro del corredor vial,
los cuales ponen en constante riesgo de cierres. Igualmente se pretende mejorar
la transitabilidad en dichos sitios crticos y la integracin y competitividad de los
corredores mediante la mejora de la infraestructura de transporte y
comunicaciones, optimizando de esta forma la conectividad de los municipios con
la capital del departamento como con el resto del pas para la distribucin de los
diferentes productos agrcolas generados en el campo. PAVCOL SAS presenta
por intermedio de la Empresa Consultora Diseos Vas y Pavimentos SAS los
estudios en el mbito geotcnico, hidrolgico (si corresponde) y estructural de la
solucin de ingeniera en el punto crtico del PK11 + 0400, de la va NARIO
PUENTE LINDA, en departamento de ANTIOQUIA.
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2 DESCRIPCION DEL PROBLEMA En el sitio PK11+0400 de la va NARIO PUENTE LINDA, de la antigua Va
Medelln Bogot y que comunica con el Departamento de Caldas, se evidencia
una inestabilidad de magnitud considerable en el talud superior e inferior, en una
zona geolgicamente inestables de suelos geolgicamente jvenes (del
cuaternario) y con alto grado de degradacin por meteorizacin y descomposicin
mecnica y qumica. Esta situacin genera perdida de banca, en donde el sitio en
estudio presenta banca con ancho desde 5.0m hasta 7.0m. Los desprendimientos
y derrumbes son constante en el talud superior, as como los deslizamientos del
talud inferior, con desprendimientos de detritos de magnitud significativa con
volmenes superior a 0.13 m3.
Fotografa 1 Estado del talud superior
FUENTE: PROPIA
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Fotografa 2 Flujo de detritos talud inferior
FUENTE: PROPIA
La zona carece de drenaje y subdrenaje, la pluviografa es alta y las zonas de
recargas superficiales son altas, y se evidencia flujos superficiales hacia el talud
inferior.
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Fotografa 3 Zonas de recargas en la banca.
FUENTE: PROPIA
La zona del proyecto es boscosa, de significativa pluviografa y prxima regiones
de paramos y de nacimientos de importantes corrientes hdricas.
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Grfica 1 Vista 3D de la zona del proyecto
FUENTE: PROPIA PROGRMA MIDS GTS NX.
Del modelo tridimensional, se muestra una geomorfologa local compleja, con
seas de los procesos de inestabilidad histrico, en donde los carcavamientos
producido por los desprendimientos son evidentes en el talud superior e inferior,
en donde son activos los procesos y agentes como la pendientes, la denudacin
de la ladera, el agua de escorrenta incrementan la probabilidad de ocurrencia de
eventos futuros prximos.
Se observa la estreches de la banca y su sensible estado de estabilidad con
pendientes pronunciadas.
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Grfica 2 Zona de influencia del proyecto
FUENTE: GOOGLE MAP
La zona de influencia del proyecto corresponde a los lmites de Antioquia y Caldas
en la va Ruta 56 que une a Nario (Antioquia) con Norcasia (Caldas) y est
influenciada por fuentes importantes como el Rio Saman, entre otros.
2.1 CLIMA DE LA REGION
El clima1 en Nario (Antioquia) es tropical. Hay precipitaciones durante todo el
ao en Nario. Hasta el mes ms seco an tiene mucha lluvia. La clasificacin del
1 http://es.climate-data.org//location/34231//
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clima de Kppen-Geiger es Af. La temperatura media anual en Nario se
encuentra a 18.8 C. La precipitacin es de 3765 mm al ao.
Grfica 3 Histograma de lluvias y temperaturas
FUENTE: climate-data.org
El mes ms seco es febrero, con 103 mm. El mes de octubre presenta una
precipitacin de 468 mm y corresponde al mes con mayor precipitacin en el ao.
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Grfica 4 Medios, mximos y mnimo de temperatura mensual
FUENTE: climate-data.org
El mes ms caluroso del ao con un promedio de 19.3 C es marzo. El mes ms
fro del ao es noviembre con un promedio de 18.2 C.
Tabla 1 Precipitacin y temperatura mensual
FUENTE: climate-data.org
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3 OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar el estudio geotcnico y geolgico del punto crtico ubicado sobre el
PK11+400 de la va que comunica a Nario Puente Linda (Antioquia).
Plantear medidas de mitigacin a efecto de disminuir los adversos efectos del
movimiento de la ladera, particularmente sobre la circulacin vehicular y sobre
el patrimonio directo de los propietarios de las zonas afectadas, considerando
los antecedentes y resultados de las exploraciones geotcnicas y modelos de
la situacin.
Plantear soluciones a las situaciones descritas, inestabilidad o manejos
inadecuados de aguas, a efecto de mejorar las condiciones de transitabilidad
del sector.
3.2 OBJETIVO ESPECIFICO
Identificar las amenazas y los riesgos que presentan el punto crtico estipulado
para estudio partiendo para ello de la visin regional del problema.
Elaborar planes de contingencia para la prevencin y la atencin de cada uno
de los riesgos identificados en este tramo, bajo los principios de la mecnica
de suelos, estabilidad de taludes, la geologa e hidrogeologa, socavacin y
resultados de modelacin con software especializados.
Estudiar con detalle el punto crtico, para conocer a fondo la dinmica
geolgica-geotcnica del rea, utilizando para esto mtodos basados en
programas de modelacin de alto grado de confiabilidad y sobre todo que
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genere bajo ndice de error, elementos finitos, y algunos que proporcionan
informacin sobre las propiedades fsicas y mecnicas de las rocas y suelos
segn las caractersticas encontrada en los sondeos, as como sus
extensiones horizontales y verticales, identificacin de los materiales
caractersticos presentes en el subsuelo, generando un modelo de falla que
sea concorde a lo presentado en la zona.
Plantear solucin desde el punto de vista terico en base a modelos de
comportamiento.
conclusiones y recomendaciones.
4 MARCO TEORICO
Considerando el alcance de los trabajos, que corresponden a obras de
emergencia en un contrato de mantenimiento y/o mejoramiento, con plazos y
trminos definido, se presenta los estudio de un sitio inestable, en base a
auscultacin directa con equipos convencionales, para recuperar muestras que
permitan caracterizar los diferentes estratos que conforman el subsuelos; en base
a la procedimientos aceptados por normas nacionales e internacionales se
realizan los ensayos correspondientes y su interpretacin. Apoyado en concepto
de la literatura tcnica se realiza la conceptualizacin de la falla, que se modela a
equilibrio lmite y por elementos finitos a efecto de obtener una compresin del
fenmeno y plantear una solucin que sea construible en el corto plazo y su
magnitud sea econmicamente viable en el marco del tipo de contrato ya
mencionado.
A lo largo del estudio se van desarrollando conceptos, mtodos y sistemas a fin de
lograr los objetivos propuestos.
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Softwares licenciados bsicos:
Slide de Rocscience
Phase 2 de Rocscience
Roclab de Rocscience
Spreat Footing de Bentley
Strater 4 de Golden Software
NovoSPT de Novo Tech
Midas GTS NX
Se considera como bibliografa bsica, adems de los cdigos y normas
vigentes que aplican a este tipo de estudios los siguientes textos:
Suarez, J (1998) Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas
Tropicales. Ediciones UIS.
Bowles, J (1996) Foundation Analysis and Desing 5th Edition,
McGraw-Hill
Estabilidad de Taludes , E Hoek, 1980
Suarez, J (2009) Deslizamientos Anlisis Geotcnico. Divisin de
Publicaciones UIS.
Suarez, J (2009) Deslizamientos Tcnicas de Remediacin. Divisin de
Publicaciones UIS.
Gonzales de Vallejo, L (2006) Ingeniera Geolgica. Pearson Prentice
Hall.
Slope Stability Analysis and Stabilization (2008) YM Cheng and CK
Lau, Routledge London.
Otras fuentes de informacin valoradas son pginas web tcnicas e
informacin existente sobre problemas similares en la regin.
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5 AMENAZAS, RIESGOS Y PLAN DE CONTIGENCIAS
La situacin actual presenta, de hecho una amenaza considerable para el
patrimonio vial de la nacin y el patrimonio econmico de los particulares.
El aumento en la frecuencia e intensidad de los fenmenos climticos extremos,
producto de la variacin en las condiciones atmosfricas, ha desencadenado la
ocurrencia de eventos tales como movimientos en masa y erosin generalizada
que afectan las vertientes y partes altas de las cuencas e inundaciones y avenidas
torrenciales que afectan los cauces y la cuenca en su conjunto. Estos eventos no
solo ponen en riesgo la vida de la poblacin, sino que causan afectacin grave a
los bienes y a la naturaleza, repercutiendo en la calidad de vida de la poblacin2.
La amenaza, como un hecho que puede producir un dao provocado por un
evento natural o antrpico, estara representado por eventos naturales como los
excesos de lluvias y/o eventos ssmicos que podran generar variacin en las
condiciones de estabilidad de los taludes, en el estado actual que es, en s, un
estado de latente estabilidad dado la pendiente y las caractersticas propias de los
suelos constituyentes. Los agentes antrpicos seran las vibraciones producidas
por la movilidad vehicular, la malas prcticas de uso del suelos y la inadecuada
solucin a situaciones de manejo de aguas superficiales y subterrneas. De
hecho, este ltimo tpico es, tal vez, el de mayor influencia dado las velocidades
que adquieren las aguas superficiales por las altas pendientes longitudinales y
transversales y las muy escasas reas o secciones para evacuar esas aguas en
2 EVALUACIN Y ZONIFICACIN DE RIESGOS Y DIMENSIONAMIENTO DE PROCESOS EROSIVOS EN LOS 26
MUNICIPIOS DE LA JURISDICCIN DE CORNARE. - 2011
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forma adecuada. Estas amenazas podran desencadenar la inestabilidad de la
ladera y la consiguiente prdida de la banca.
El riesgo, normalmente, est definido como como el producto entre una amenaza
y una vulnerabilidad.
En este tipo de anlisis no se hace caso a las llamadas vulnerabilidades de tipo
social. Siendo la vulnerabilidad la fragilidad del sistema. Una sociedad es
vulnerable cuando est o queda expuesta a los efectos de un fenmeno de origen
natural, socio - natural o humano, sin tener la capacidad de recuperarse por s
misma de los efectos de ste. La vulnerabilidad, aqu, puede clasificarse en:
Vulnerabilidad econmica. Tanto la ausencia de recursos econmicos de
los miembros de la comunidad as como tambin la mala utilizacin de los
recursos disponibles por parte de las entidades responsables.
Vulnerabilidad fsica. Asociada a la ubicacin fsica de los asentamientos y
la calidad de materiales y de los tipos de suelos.
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5.1 PARAMETROS DE RIESGO Y VULNERABILIDAD
SUCEPTIBILIDAD AL DESLIZAMIENTO
PENDIENTE
La pendiente del talud la obtenemos a partir del ngulo de la ladera. Con el ngulo
de talud obtenido y teniendo en cuenta el tipo de cohesin de cada tipo de suelo
hemos dado parmetros segn el razonamiento que aparece en la siguiente tabla.
Los parmetros van del 1 al 4 siendo los que tienen menor importancia por lo que
respecta al riesgo geolgico aquellos que tengan una numeracin menor. Se le ha
dado parmetros ms elevados a los mayores valores de pendiente y a los suelos
menos cohesivos. Sabemos que un suelo cohesivo tiene menores probabilidades
a ser deslizado que los suelos no cohesivos. Igualmente el mayor riesgo a ser
deslizado un suelo existe en los taludes de mayor pendiente (mayor ngulo de
talud).
Tabla 2 Parametro por inclinacion del talud
FUENTE: Universidad Politcnica de Catalua.
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Grfica 5 Geometria tipca del talud seccion transversal
FUENTE: PROPIA
En este caso el valor del parmetro es 4 para el talud superior y 3 en el talud
inferior.
LITOLOGIA
Conociendo las propiedades geomecnicas de los materiales litolgicos que
conforman cada talud a analizar se han dado parmetros a cada uno de los
taludes partiendo de que hay litologas ms propensas a los deslizamientos que
otras. Los parmetros ms elevados son aquellos que tienen mayor probabilidad a
deslizar. En este tpico se dan valores de 1 a 4 donde los suelos recientes (del
cuaternario o prximos) tendran el mayor riesgo de deslizamiento y donde los
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depsitos sedimentarios de zonas costeras presentan el menor riesgo; en este
caso se asumen un valor tpico de 3, dadas las condiciones superficiales de los
suelos, y su estado de exposicin.
FRACTURACION
La fracturacin en los suelos es un indicador que define muy bien la probabilidad
de que un suelo pueda deslizar. Un suelo muy fracturado es ms propenso a
caerse que un suelo no fracturado, por lo cual se han dado parmetros a todos los
taludes segn el nmero y el tipo de fracturas que contenan. Tambin se ha
tenido en cuenta el espaciado, largo y profundidad de las fracturas para poder
clasificarlas segn estn pocos o muy fracturadas.
Atendiendo a todo eso los parmetros fijados han sido los que refleja la tabla
siguiente.
Tabla 3 Parmetro por fractura
FUENTE: Universidad Politcnica de Catalua.
En este caso el valor del parmetro es 4, debido al alto grado de fracturamiento de
la roca expuesta en los taludes de la banca.
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Fotografa 4 Alto estado de fracturamiento de la roca en el talud de la banca vehicular.
FUENTE: PROPIA
VEGETACION
La vegetacin es un elemento fundamental en los aspectos de conservacin de
suelos, ya que al sustentarse sobre l ejerce con las races una accin de sujecin
importante. Por otra parte, la masa forestal acta como amortiguador del agua de
las lluvias, disminuyendo su capacidad erosiva antes de llegar al suelo y
disminuyendo la escorrenta superficial.
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Tabla 4 Parametro por vegetacion
FUENTE: Universidad Politcnica de Catalua.
En este caso el valor de los parmetros son 3, debido al carcter semidesnudo del
talud superior e inferior.
VOLUMEN DEL TALUD
Un factor muy importante para valorar la magnitud de un desastre e incluso el
grado de riesgo que conlleva un talud susceptible a ser deslizado es su volumen.
Aquellos deslizamientos que comporten la cada de mayor masa sern los que
tengan el riesgo ms elevado, por eso en la tabla se dan valores ms elevados a
aquellos taludes que tengan mayor masa o volumen. El hecho que un talud sea
voluminoso comporta alcances a mayores distancias as que las afectaciones de
ese desprendimiento sern mayores.
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Tabla 5 Parmetro por volumen del movimiento
FUENTE: Universidad Politcnica de Catalua.
En este caso el volumen previsto del deslizamiento potencia ser mayor de
1,500m3, por lo que el parmetro de vulnerabilidad por este tpico tiene un valor
de 4.
VULNERABILIDAD
AFECTACIONES
Un hecho a tener en cuenta para analizar el grado de riesgo que conlleva un
deslizamiento de un talud en una comunidad es el tipo de afectacin que pueda
acarrear. Los tipos de afectaciones y que se les ha dado parmetros en la
siguiente tabla, se refieren a las comunicaciones y a las infraestructuras de
servicios que puedan ser daadas en caso de desprendimiento. Segn la menor o
mayor importancia de la afectacin se le ha dado un valor distinto de parmetro.
Tabla 6 Parmetro por afectacin
FUENTE: Universidad Politcnica de Catalua.
En este caso se afecta la va secundaria que une Nario con Norcasia en zonas
de alto valor econmico como finca productoras, centros tursticos y energticos,
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adems cualquier afectacin a la va se refleja directamente en el Rio Nare, por lo
que el valor de este parmetro es 4.
PROXIMIDAD RIESGOS POBLACION
Los parmetros que aparecen en la tabla siguiente han sido dados segn la
distancia a que se encuentran los taludes de cualquier vivienda o ncleo habitado.
La proximidad del riesgo a la poblacin es un factor que hace incrementar la
vulnerabilidad de los que habitan cerca. As los mayores parmetros reflejan
mayor vulnerabilidad o mayor riesgo.
Tabla 7 Parametro por pablacion
FUENTE: Universidad Politcnica de Catalua.
En este caso, existen en la proximidad del fallo, elementos patrimoniales a menor
de 1000m de la inestabilidad, por lo que el valor del parmetro es de 2.
.
Se determina, la susceptibilidad y vulnerabilidad del sistema.
Tabla 8 Estimacin Susceptibilidad
UBICACIN COMUNIDAD
ID. T
ALU
D
PEN
DIE
NTE
VO
LUM
EN
FRA
CTU
RA
CIO
N
LITO
LOG
IA
TOTA
L P
AR
AM
ETR
OS
PR11+300 NARIO - PUENTE LINDA Nario - Puente Linda 1 4 4 4 3 15
FUENTE: PROPIA
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Tabla 9 Estimacion Vulnerabilidad
UBICACIN COMUNIDAD
ID. T
ALU
D
AFEC
TACI
ON
PRO
XIM
IDAD
RIE
SGO
- PO
BLAC
ION
TOTA
L PAR
AMET
ROS
PR11+300 NARIO - PUENTE LINDA Nario - Puente Linda 1 4 2 6 FUENTE: PROPIA
Tabla 10 Estimacin del Riesgo
UBICACIN COMUNIDAD
ID. T
ALU
D
SUSC
EPTI
BIL
IDA
D
VU
LNER
AB
ILID
AD
RIE
SGO
EST
IMA
DO
PR11+300 NARIO - PUENTE LINDA Nario - Puente Linda 1 15 6 90 FUENTE: PROPIA
El valor mximo del riesgo es de 128, en este caso se obtiene un porcentaje de
riesgo del 70%, RIESGO ALTO, segn la tabla de calificacin.
Tabla 11 Calificacin de grado de riesgo.
01FUENTE: Universidad Politcnica de Catalua.
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5.2 PLAN DE CONTIGENCIA
Los planes de contingencias, se deben desarrollar ampliamente por los
encargados del mbito de la Seguridad Social y/o salud ocupacional; aqu el nivel
es II y III, dado el alto grado de hundimiento de la banca y afectacin a la va que
comunica a los Municipios de Guatap San Rafael.
Aqu se recomienda las siguientes acciones mnimas:
Sealizacin preventiva y obligatoria.
Trinchos en madera en el talud inferior para contencin inmediata y no
ocurra perdida de la banca.
Grfica 6 Sealizacin mnima para desvos
FUENTE; FOVIAL
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Como obra definitiva se plantea la restitucin de la banca, construccin de muros
rgidos.
6 METODOLOGA O PLAN DE TRABAJO
Para la elaboracin del proyecto y todas las recomendaciones que en l se
plantean se siguieron los siguientes puntos:
6.1 FUENTES DE INFORMACIN
En la elaboracin de este plan se analizaron dos tipos de fuentes de
informaciones; informacin primaria y secundaria
PRIMARIA: Un reconocimiento directo de la zona por parte de los especialistas en
va, geotecnia, geologa, estructuras e Hidrulica, para estimar los problemas
presentes.
Hacen parte de esta informacin la obtenida directamente de ensayos,
exploraciones, topografas
SECUNDARIA: Todos los estudios realizados con anterioridad para apoyarnos en
conceptos, memorias de clculos, estudio de suelos, estimaciones geolgicas y
geotcnicas, bibliografa tcnica numerada en a pie de pgina o como referencia
de citas, etc.
6.2 ENSAYOS
Elaboracin de un programa de exploracin en campo utilizando el equipo de
roto-percusin con profundidades hasta de 20 m, con el objeto de estipular y
realizar el respectivo anlisis de muestras en laboratorio.
Implantar sistemas provisionales de lectura de movimientos de la masa en el
sitio, con el fin de conocer el tipo de movimiento presente, la falla que se
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evidencia es latente y las condiciones podran cambiar dependiendo de la
velocidad con que se desplaza.
Los ensayos se realizan cumpliendo la metodologa descrita en las siguientes
normas colombianas, las cuales tienen su smil internacional, como se
menciona en las mismas:
Manual de diseo de cimentaciones superficiales y profundas para
carreteras INVIAS.
Normas de ensayo para materiales de carreteras de INVIAS.
Cdigo Colombiano de Diseo Ssmico de Puentes adoptado en 1996.
Reglamento colombiano de Construcciones Sismorresistente NSR-10.
Normas de la American Society for Testing and Materials (ASTM)
Manual Para La Estabilizacin de Obras de Estabilizacin INVIAS
2006
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En resumen la metodologa aplicar se muestra esquemticamente.
Grfica 7 Metodologia de diseo
FUENTE: MANUAL DE INGENIERIA DE TALUDES IGME 1987
6.3 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIN
Los datos se procesan en concordancia con los lineamientos y directrices
del proyecto para estimar en profundidad los agentes generados de todos los
problemas de la zona de estudio. Para todo esto se planeta el diagnstico de
amenazas y riesgos, en referencia, movimientos de masas, los posibles planes
de contingencia. Aqu se incluyen la obtencin de cada uno de los suelos que
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conforman los estratos estudiados y el tipo de roca que yace en lo ms profundo
de los estratos.
Modelacin de taludes de todos los puntos crticos utilizando el software
Slide v6.0, Geostructural Analysis y NOVO SPT, para lo cual se incluye la
influencia de las presiones de poros presentes en las diferentes laderas, tipos de
suelo y roca, adems del anlisis pseudoestatico para determinar la criticidad del
sitio en un eventual movimiento telrico o placas tectnicas, el anlisis inicial en
3D se realiza con el programa Midas GTS NX los modelos bsicos se realizan
con Slide con metodologa de equilibrio lmite y se realiza verificacin y
comprobacin en base a elementos finitos con el programa Phase 2.
Los modelos de cimentacin se realizan con los programas de la casa
Bentley y se verifican con Plaxis 3D Foundation programa de elementos finitos.
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7 DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO
7.1 Localizacin en Suramrica
En la grfica No. 7 se muestra la
localizacin de Colombia en el mbito
Suramericano.
Colombia, de 1.141.748 km2 de
extensin, est situada al Noroeste de
Amrica del Sur, es el cuarto pas en
tamao de la regin, limita al norte con
aguas jurisdiccionales de Honduras,
Jamaica y Hait, al este con Venezuela y
Brasil, al sur con Per y Ecuador, al oeste
con aguas jurisdiccionales de Costa Rica
y Panam, y al noroeste con Panam.
Las coordenadas geogrficas generales del Pas son: Latitud 4 35 56 al Norte y
Longitud 72 04 51.30 al Oeste.
Grfica 8 Colombia en Suramrica
FUENTE: IGAC
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7.2 Localizacin en Colombia
Grfica 9 Localizacin de Antioquia en Colombia
FUENTE: IGAC
Ubicacin y localizacin geogrfica:
El Departamento de Antioquia est situado al noreste del pas, localizado entre los
052620 y 085223 de latitud Norte, y los 735311 y 770716 de longitud
Oeste.
Extensin y lmites:
Cuenta con una superficie de 63.612 km2 lo que representa el 5.6 % del territorio
nacional. Limita por el Norte con el mar Caribe y los departamentos de Crdoba
(franja de territorio en litigio) y Bolvar; por el Este con Bolvar, Santander y
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Boyac; por el Sur con Caldas y Risaralda y por el Oeste con el departamento
del Choc.
Geografa fsica:
El territorio del departamento de Antioquia se caracteriza por un relieve variado,
representado por reas planas localizadas en el valle del Magdalena y las zonas
prximas al Choc y el Urab y una extensa rea montaosa que hace parte de
las cordilleras Central y Occidental, en donde se resaltan 202 altos importantes,
con alturas que oscilan entre los 1.000 y los 4.080 metros sobre el nivel del mar. El
mayor accidente es el Pramo de Frontino en el municipio de Urrao con 4.080
metros, tambin aqu encontramos el Morro Campana con 3.950 metros. En
Dabeiba encontramos el alto del Paramillo con 3.960 metros y en el municipio de
Andes tenemos el Cerro Caramanta que tiene 3.900 metros de altura.
Clima:
El clima del Departamento de Antioquia es muy variado, debido principalmente a
factores como la latitud, altitud, orientacin de los relieves montaosos, los
vientos, etc. En la regin de Urab, al noroeste del departamento, las lluvias tienen
un rgimen bimodal; existe un perodo seco de diciembre a marzo, refrescado por
los vientos del noreste, y una estacin de lluvias de abril a noviembre, con
mximas en mayo y noviembre. En la parte norte, hacia los departamentos de
Crdoba, Sucre y Bolvar, los meses ms secos son diciembre, enero y febrero, y
los de mayor precipitacin agosto y septiembre.
En la regin central del departamento se presenta un perodo seco dentro de la
estacin lluviosa que va de junio a septiembre; los meses ms lluviosos son los de
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mayo y octubre; en el valle del ro Magdalena se cumple la misma distribucin de
lluvias, siendo los meses ms secos diciembre, enero, febrero y julio. Sus pisos
trmicos se distribuyen en clido (35.550 km2), templado (16.430 km2), fro (10.900
km2) y Pramo (732 km2).
Actividades Econmicas:
La economa del departamento de Antioquia est sustentada en la prestacin de
servicios, la industria, el comercio, la agricultura, la ganadera y la minera.
Actualmente el departamento ocupa el segundo rengln en el mbito nacional en
cuanto a industria se refiere, la produccin textil, de tejidos y la confeccin, junto
con la elaboracin de productos qumicos, farmacuticos, maquinaria, cemento,
abonos, concentrados, metalmecnica y papel representan los mayores ingresos
al departamento.
El sector de servicios se especializa en la finca raz, servicios bancarios,
transportes y comunicaciones. En cuanto a la agricultura, Antioquia ocupa el
primer lugar en la produccin de caf y banano tipo exportacin, productos como
la caa, algunos cereales, cacao, yuca y tabaco junto a algunos frutales
contribuyen en menor proporcin a la economa regional.
Durante las ltimas dcadas la ganadera ha presentado un importante desarrollo,
principalmente en el Magdalena Medio, el ro Cauca y Urab. La minera
represent el soporte de la economa durante el siglo XIX, producto de estos
ingresos se cre parte de la infraestructura industrial; actualmente produce oro,
plata, hierro, cobre y otros minerales.
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7.3 Localizacin en el Departamento
Grfica 10 Localizacin general del proyecto
FUENTE: www.nario-antioquia.gov.co
El proyecto se encuentra localizado entre el municipio de Nario (Antioquia) y
Norcasia (Caldas), en el PK11+0400 y cercano a la vereda de Puente Linda.
La zona de estudio y de afectacin por el deslizamiento comprende un rea
aproximada de 1500m2, igualmente se hizo un recorrido alrededor de la zona de
aproximadamente 2500m2, para la identificacin de las distintas unidades
geolgicas.
Esta zona se encuentra localizada entre las coordenadas Geogrficas:
Latitud: N 05 35 25.00
Longitud: W 75 06 54.60
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Cota: 1099 m.s.n.m
Coordenadas tomadas de Imagen Google Earth 2014, alt. Ojo 1.12Km.
7.4 Municipio de Nario
El Municipio de Nario se encuentra ubicado en la Vertiente Oriental de la
Cordillera Central, concretamente los 53630" de Latitud Norte y a 751035" de
Longitud Oeste (en la Regin suroeste del Departamento de Antioquia). Tiene una
extensin de 313Km2, de los cuales 0.84 Km2 y la Zona Rural 312.16 Km2. La
cabecera Municipal est ubicada a los 1.650 m.s.n.m con una temperatura
promedio de 20, se comunica con Medelln por la carretera Sonsn- La Unin
La Ceja, de la cual dista 150 la mayor parte del territorio presenta suelos
escarpados, las alturas oscilan de Occidente a Oriente as: la parte ms alta se
localiza a los 3.350 m.s.n.m en el alto del Cndor (Pramo de Sonsn) y la ms
baja a los 1.450 m.s.n.m. en la interseccin de los Ros Saman Sur y Negrito.
Los accidentes geogrficos ms importantes son: La Cuchilla del Guanbano
(2.600 mts), Cuchilla de San Gregorio (2.200 mts), Cerro de Balsora y Alto del
Len (1.500 mts). Adems cuenta con los Termales y la Cascada del Espritu
Santo.
Los Ros ms importantes son: El Saman Sur, El Negrito, El San Pedro y el
Venus.
El Centro Poblado de Corregimiento de Puerto Venus est ubicado a 900 m.s.n.m
con una temperatura promedio de 25, dista de la Cabecera Municipal 31 Km.
Nario hace parte adems, del rea de influencia de la Corporacin Autnoma
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Regional Rionegro - Nare (CORNARE) y como tal recibe un manejo especial por
parte de sta institucin, en cuanto a la proteccin, reglamentacin y manejo de
los recursos naturales y del ambiente
Las principales cuencas hidrogrficas son:
Cuenca del Rio Negrito: localizada al norte del municipio en lmites con Argelia y
Sonsn. Tiene una extensin de 40.83 kms2 y un permetro de 59900 mts. La
forman 11 quebradas.
Cuenca del Rio Saman Sur: se localiza entre el sur y el oriente del municipio.
Limita con el departamento de Caldas, tiene una extensin de 272.57 kms2 un
permetro de 99.500 mts, compuesta por 22 quebradas.
Subcuenca del Ro Sampedro: tiene una extensin de 133.91 kms2 y un permetro
de 56.750 mts. En esta se encuentra ubicada la cabecera municipal. La conforman
29 quebradas.
Subcuenca del rio Venus: Tiene una extensin de 23.75 kms2 y un permetro de
23.275 mts y se encuentra en el centro poblado del corregimiento integrada por 5
quebradas.
Nario tiene bosque mu hmedo pre montano, bosque mu hmedo montano bajo,
Bosque fluvial montano,
7.5 Economa Nario
El municipio basa su economa en la produccin agrcola dado que la mayor cantidad de
poblacin est ubicada en el rea rural. De igual manera se maneja ganadera a poca
escala, cultivos de caf, caa, pltano, cacao, algunos frutales, algunas hortalizas y
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verduras, maderas, estanques pisccolas a baja escala; pero lo normal es que todo sea
para el consumo de las familias.
En lo relacionado con la produccin panelera el municipio cuenta con una Asociacin de
Paneleros y una cooperativa mediante la cual se comercializa parte de la produccin.
En el municipio encontramos tiendas, cantinas, almacenes, carniceras, miscelneas,
papeleras, panaderas etc, donde se pueden conseguir variedad de elementos.
El mercado se realiza cada ocho das (los domingos) en el parque principal del municipio.
Prestan sus servicios a la comunidad entidades tales como: Fiscala, Juzgado, Banco,
Corresponsales no bancarios, empresas de encomiendas, telefona fija, mvil e internet,
estacin de polica y una base militar.
La vida institucional del Balcn Verde de Antioquia est definida por la presencia y
acciones de: Alcalda Municipal con cada una de sus dependencias, emisora local La Voz
de Nario, Empresa Social del Estado Hospital San Joaqun, la Parroquia Nuestra
Seora de las Mercedes, las instituciones y centros educativos, Casa de la Cultura entre
otras.
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8 MARCO GEOLOGICO ESTRUCTURAL
8.1 GEOLOGIA REGIONAL
El rea de estudio se caracteriza por presentar una mezcla de diferentes ambientes
geolgicos con contrastes tanto en litologa, como en edad y composicin.
La unidad litolgica principal corresponde a rocas plutnicas del jursico del denominado
batolito de Sonsn, y en algunos es cubierto por depsitos recientes de cada o
descomposicin de la roca principal modificado a arenas de granos gruesos
Grfica 11 Geologa General de la zona de estudio
Zona de estudio
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Grfica 12 Ubicacin Cartogrfica del Batolito de Sonsn
El Batolito de Sonsn es un cuerpo intrusivo de contorno rectangular con su dimensin
mayor paralela al eje de la Cordillera Central y un adelgazamiento hacia el sur en forma
de cua. Presenta estructura maciza en la mayor parte del cuerpo, pero con algunas
variaciones locales como facies de borde con desarrollo de estructuras de flujo.
De acuerdo con el anlisis de 39 muestras, su composicin es homognea donde las
rocas que lo constituyen son tonalitas con algunos cuerpos satlites y facies de dioritas,
aplitas y gabros localizadas al occidente del cuerpo principal (Gonzlez, 1980). Las rocas
de la facies predominante son tonalitas y granodioritas de color blanco y negro, moteado,
macizas, con textura hipidiomrfica equigranular, de grano medio y un ndice de color
entre 10 y 25. La textura es hipidiomrfica granular, aunque localmente ocurren texturas
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cataclsticas a lo largo de los ros Dulce y Saman Sur producidas por efecto dinmico
posteriores a la cristalizacin, rasgo posterior a la paragnesis gnea
Este cuerpo intruye rocas metamrficas de bajo grado (esquistos micceos y anfiblicos y
cuarcitas) del Complejo Cajamarca y desarrolla una aureola de contacto caracterizada por
la presencia de minerales metamrficos de alto grado como porfiroblastos no orientados
de andalucita, sillimanita y cordierita en los esquistos cuarzosericticos, y de hornblenda y
dipsido en los esquistos anfiblicos, mientras que en las cuarcitas es notoria una textura
polifsica, y estn en equilibrio textural con los formados por metamorfismo regional. En el
extremo suroccidental, el contacto con sedimentitas de la Formacin Abejorral se
caracteriza por la ausencia de una aureola de contacto y las relaciones de campo indican
que las rocas sedimentarias descansan sobre las rocas del batolito sin evidencias de
efectos dinmicos que indiquen actualmente un contacto tectnico.
Para explicar el origen de los batolitos granticos y cuerpos relacionados jursicos en la
Cordillera Central, se puede considerar la hiptesis magmatista (Botero, 1963; Feininger
et al. 1972; Gonzlez, 1980, 1997) o el reemplazamiento in situ de rocas preexistentes
(Radelli, 1967). Sin embargo, las caractersticas tanto de los contactos como algunos
rasgos de composicin y textura en el Batolito de Sonsn, pueden explicarse ms
fcilmente por inyeccin magmtica.
El Batolito de Sonsn presenta una aureola de contacto en las rocas metamrficas del
Complejo Cajamarca con reconstitucin textural. Los minerales de neoformacin estn en
desequilibrio trmico con las paragnesis metamrficas regionales que se encuentran en
el rea, lo cual indica que el batolito debi haberse emplazado como un magma caliente;
adems, en el contacto con rocas esquistosas se encuentran migmatitas que
desaparecen al alejarse del contacto, el neosoma tiene composicin tonaltica y en
muchas partes est en continuidad con las rocas del batolito lo que indica que ste se
gener por una inyeccin magmtica. El predominio de contactos agudos y discordantes
indica el emplazamiento a poca profundidad de un flujo magmtico en la epizona de
Buddington (1959).
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8.2 UNIDADES GEOLOGICAS
A continuacin se hace una descripcin de las unidades geolgicas que se pudieron
reconocer tanto en las fotografas areas como durante el reconocimiento de campo:
8.3.1 Rocas de Cmbrico
Estn constituidas principalmente por gneises anfiblicos, aunque en algunos de los
mapas que se consultaron, especialmente el geolgico de Antioquia aparece
cartografiado como esquistos; pero realmente al hacer una observacin directa en los
taludes se pudo constatar de qu se trata de gneises anfiblicos, los cuales encajan ms
dentro de las rocas del precmbrico. Se trata de rocas con textura de grano fino en donde
se puede reconocer un bandeamiento, el cual le da su calificativo de gneis. En general,
dentro del proyecto los cortes que estn afectando estos materiales son escasos, ya que
en los sitios donde aparece la cartografa con estos materiales se encuentran con un
recubrimiento importante de suelo residual y de cenizas volcnicas.
8.3.2 Cuerpo grantico de la zona de Sonsn-Nario
Bajo esta denominacin se agruparon una serie de rocas, las cuales hacen parte de por lo
menos el 90% del trazado de la va. Estn conformadas por un cuerpo de rocas de grano
medio a grueso en algunos casos pegmattico; los cuerpos ms importantes que se
pudieron reconocer estn aflorando en los taludes y tal vez la petrografa ms
representativa la constituyen las cuarzodioritas, en algunos sectores disminuye el
contenido de cuarzo pero de todas maneras est presente en la mayora de los
afloramientos. Es muy frecuente encontrar la presencia de feldespatos, los cuales debido
a las condiciones climticas se han alterado y han generado una serie de suelos
residuales en algunos casos de tipo limo arenoso, estos tambin estn sepultados bajo
cenizas volcnicas.
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8.3.3 Recubrimiento de cenizas volcnicas
Constituye una unidad de gran importancia dentro del proyecto, pero tal vez en el sector
donde presenta mayores exposiciones corresponde al tramo comprendido entre el
PR0+000 y PR11+400, all en este sector es frecuente encontrar en los cortes de la va
una serie de materiales volcnicos conformados por cenizas alteradas y afectadas por
agrietamientos verticales, los cuales reposan en algunos sitios ya bien sea directamente
en la roca sana pero en la mayora de los casos estn sobre los suelos residuales de los
granitos. La mayora de los taludes en este sector estn desarrollados sobre suelos
residuales de los granitos.
8.3.4 Depsitos Coluviales
Se trata de depsitos locales constituidos principalmente por bloques de cuarzodioritas
embebidos en una matriz arcillosa, con abundante humedad, se destacan principalmente
en algunos sectores comprendidos entre Nario y la zona del Pramo, estos llegan a
constituir en algunos casos masas deslizantes que han afectado en algunos tramos la va.
8.3.5 Flujos de tierra
Estos flujos de tierra que son derivados de la erosin de los suelos residuales de los
granitos y de las cenizas, se han depositado en las depresiones recientes cercanas al
Pramo de Sonsn y en la cuenca del ro del mismo nombre. Estn constituidas
principalmente por arcillas orgnicas con abundante humedad y tambin algunas arcillas
de tipo caolintico, derivadas de los suelos residuales; son bastante hmedos y debido al
corte de la va en el pasado presentaron algunas dificultades de inestabilidad y han
dejado geoformas de antiguos deslizamientos
.
8.3 GEOLOGIA ESTRUCTURAL
Observando las fotografas areas y el estado de la roca, se puede apreciar que en la
zona se present un tectonsmo relativamente intenso aunque enmascarado por las
cenizas volcnicas. Tal vez el sector de mayor presencia de lineamientos dejados por
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fracturas lo constituye el tramo comprendido entre Nario y el desvo para Argelia, en
donde se pueden apreciar fallas con un rumbo N 45 E, de tipo vertical. Tambin es notorio
de que la mayor parte de los fenmenos de remocin en masa que involucran cadas de
roca estn afectados por el sistema de diaclasas, se realizaron levantamientos para los
casos ms representativos en donde se presentan dificultades de cada de roca
provocados por esta discontinuidades, esto se menciona con mayor detalle en la parte de
anlisis de ensayos y determinaciones in situ.
8.4 ANLISIS GEOMORFOLGICO.
Observando las fotografas areas y el estado de la roca, se puede apreciar que en la
zona se present un tectonsmo relativamente intenso aunque enmascarado por las
cenizas volcnicas. Tal vez el sector de mayor presencia de lineamientos dejados por
fracturas lo constituye el tramo comprendido entre Nario y el desvo para Argelia, en
donde se pueden apreciar fallas con un rumbo N 45 E, de tipo vertical. Tambin es notorio
de que la mayor parte de los fenmenos de remocin en masa que involucran cadas de
roca estn afectados por el sistema de diaclasas, se realizaron levantamientos para los
casos ms representativos en donde se presentan dificultades de cada de roca
provocados por esta discontinuidades, esto se menciona con mayor detalle en la parte de
anlisis de ensayos y determinaciones in situ.
Como ya se ha mencionado, la zona hace parte del Oriente del batolito de Antioquia y las
rocas que predominan en el sector corresponden a rocas gneas intrusivas con algunos
recubrimientos de cenizas volcnicas. En cuanto al drenaje, en la vertiente del ro Sonsn,
se puede apreciar que es genticamente subsecuente controlado seguramente por
lineamientos de fallas, que estn enmascarados por la presencia de cenizas volcnicas.
En cuanto a la integracin del drenaje se puede decir que es buena, es decir que todos
los cauces tienen continuidad. El patrn para el ro Sonsn corresponde a un patrn de
drenaje dendrtico con algn control tectnico de tipo ortogonal o angular, especialmente
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en las cercanas de la zona de Ro Arriba, en donde el ro Sonsn cambia su direccin,
aparentemente por una fractura importante en el batolito.
Desde el punto de vista de zonas homogneas desarrolladas en el proceso de
geomorfologa, son notorias 2 unidades: La unidad del Valle del ro Sonsn que
corresponde a un sector de colinas redondeadas cubiertas por cenizas volcnicas y sobre
los cuales se desarrolla un patrn de cultivos principalmente de pastos. La zona
correspondiente a lo que es el Pramo de Sonsn y las cabeceras del ro Negrito
incluyendo Nario que corresponden a un frente de levantamiento relativamente reciente,
afectado por lineamientos de falla y cauces o valles profundos; en este sector
geomorfolgicamente se pueden apreciar las descargas originadas por la desintegracin
de los suelos residuales, especialmente sobre los afluentes del nacimiento del ro. Desde
el punto de vista de patrn geomorfolgico se puede considerar como una unidad
homognea desde el Pramo hasta la zona de Nario. En cuanto a los fenmenos de
remocin en masa, en la zona de la cuenca del ro Sonsn son relativamente escasos, los
que se han podido detectar son principalmente los flujos de tierra en los afluentes del ro y
que han originado algunos procesos de inestabilizacin de los taludes que pueden tener
implicaciones para la ampliacin de esta va.
Otros fenmenos de remocin en masa lo constituyen las pequeas cadas a lo largo de
los taludes de los suelos residuales, en cuanto a la erosin la zona del ro Sonsn no
presenta mayores dificultades o fenmenos de este estilo, pero algunos sectores,
especialmente en los cortes altos se presentan surcos y crcavas. En la zona del pramo
y la comprendida entre el kilmetro 14 son muy frecuentes las formaciones de crcavas
dentro de los suelos residuales, se aprecian fenmenos de erosin bastante intensos en
taludes interiores de la va, que se mencionarn en las zonas inestables.
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9 TRABAJOS DE CAMPO
9.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO
A efecto de cartografiar geolgica y geotcnicamente la zona se realizaron
trabajos de levantamiento topogrfico, se muestra la ubicacin de los sondeos.
Grfica 13 Levantamiento topogrfico descripcin del problema
FUENTE: PROPIA
9.2 EXPLORACIN GEOTCNICA
La exploracin de campo fue programada para cubrir el rea geotcnica a
muestrear con sondeos con profundidades hasta de 20m en dos (2) puntos,
localizados en la banca prxima al talud superior, y se compara con exploraciones
realizadas anteriores en la zona para llegar a un perfil estratigrfico.
A Puente Linda
A Nario
Sondeo 1
Zona Fallada
PK11+400 Sondeo 2
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La altura de sondeo con respecto al nivel medio del mar es:
Sondeo 1: 1099 m
Sondeo 2: 1099 m
La localizacin de los sondeos y/o sondeo se determina con la finalidad de poder
establecer un perfil, en la zona de falla, que permitan realizar un modelo
geotcnico que se encuentre dentro de los parmetros aceptados en la Ingeniera
de Fundacin, El Manual del INVIAS para cimentaciones establece en este tpico
(3.3.1.1.1. Profundidad de la exploracin) Para el caso de estructuras de
contencin se puede seguir la siguiente pauta: Las perforaciones se sitan a lo
largo de la alineacin propuesta para la estructura de contencin, tan cerca como
sea posible. Las perforaciones adicionales se realizan detrs del muro, procurando
ubicarlas dentro del rea definida como derecho de va, u otra rea segn lo
determine el ingeniero geotecnista, en una distancia suficiente para definir el perfil
del subsuelo, en direccin transversal al muro.
Dado el carcter de muro vial las normas aplicables para el diseo son La Norma
Colombiana de Diseo de Puentes LRFD CCP 14 en la Seccin 10 y Seccin 11
y el Manual de Diseo de Cimentaciones Superficiales y Profundas para
Carreteras de INVIAS del 2013.
Dada los prediseos, se estima muros de altura mxima de 3m y pilas de
aproximadamente 10m de profundidad para un total de aproximadamente 19m de
desplante de estructura total, considerando que el muro ser tipo receptor a efecto
de disminuir la cada de material a la va.
La profundidad recomendada de perforacin est dada por la formula (Manual del
INVIAS)
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Dnde:
Zmin: profundidad de perforacin en m.
: dimetro del pilote (m)
L: Longitud del pilote (m).
Proponiendo un dimetro de pilas de 1.20m la profundidad mnima de perforacin
es de 16m.
Para la recuperacin de los materiales a utilizar en los ensayos se emple tubos
de cuchara partida cada 1.5m en los estratos ms blandos y para estratos ms
densos se utiliz las barras NQ y el Muestreado: tipo NQ (Barreno).
Sobre las muestras recuperadas se realizaron ensayos de caracterizacin, y se
correlacionaron los datos geotcnicos y de respuestas estructurales con las
frmulas aceptadas por la literatura especializada sobre el tipo de suelo
encontrado y la caracterstica del equipo. Los ensayos se realizaron segn las
Normas de Ensayo para Materiales de Carreteras del INVIAS del 2007.
Para los suelos encontrados dentro de las 2 perforaciones se realizaron los
siguientes ensayos:
Gradacin o Granulometra
Lmite lquido
Lmite plstico
Humedad Natural
Compresin Inconfinada
Corte directo
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Los resultados de los mismos se muestran en las siguientes tablas (se anexa
reporte de laboratorio).
Tabla 12 registro sondeo No.1
Hojas: 1
1 12/06/2015
Terminacin: 12/06/2015
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