5.1.1.3 Geotecnia.pdf

Modificación del Estudio de Impacto Ambiental del Proyecto “Mejoras a la Seguridad Energética del País y Desarrollo del Gasoducto Sur Peruano - Componentes Auxiliares” 5.1.1.3-1

5.1.1.3. GEOTECNIA

5.1.1.3.1. Generalidades

Este capítulo describe las condiciones geotécnicas de los suelos presentes en las áreas donde se ubicaran los depósitos de material excedente, campamento, acopio de tubería y accesos, los estudios realizados comprenden la clasificación de suelos, cálculo y análisis de la capacidad portante, así como la agresividad de los suelos. Con la ayuda de perfiles estratigráficos y la evaluación de la capacidad de carga admisible se tiene la finalidad de identificar las características y condiciones de estabilidad y/o riesgo geotécnico en los sectores de las instalaciones proyectadas y se realizó la zonificación geotécnica en las zonas de influencia que compete al proyecto. Los trabajos de campo se han llevado a cabo sobre los sectores propuesto para los dos tipos de componentes propuestos como Campamento y Depósito de Material Excedente (DME). Las superficies estudiadas tienen extensiones cercanas al río Urubamba, la primera tiene la longitud aproximada de 2,0 km, mientras que la segunda la longitud es 0,60 km aproximadamente, ambas con un ancho de derecho de vía de un 1,00 km, cuyas ubicaciones se muestra en el Anexo 5.1.1.3-1 (Plano 1 Ubicación de puntos de geotecnia). El estudio geotécnico ha sido ejecutado tomando como referencia la Norma Técnica E-050 Suelos y Cimentaciones, sobre la base del análisis de las características geotécnicas actuales de los depósitos de suelo encontrados, mediante exploraciones practicadas a cielo abierto, pruebas “in situ”, ensayos de laboratorio y así mismo, con la información y antecedentes de datos en depósitos similares, específicamente de la zona investigada.

5.1.1.3.2. Exploraciones Geotécnicas

El programa de exploración geotécnica consistió en la ejecución de nueve (09) perforaciones, realizadas mediante el sistema de calicatas excavadas con herramientas manuales, paralelamente se llevó a cabo el programa de auscultaciones de la compacidad y consistencia de los depósitos de suelos encontrados, las calicatas fueron dispuestas de manera que comprenda ambas áreas de estudio, estas exploraciones a cielo abierto nos han permitido obtener una secuencia representativa de los estratos subyacentes a las zonas investigadas para las obras que comprenden, permitiendo preparar un perfil estratigráfico del subsuelo hasta la profundidad de 1,50 m. La ubicación de las calicatas se muestra en el Anexo 5.1.1.3-1 (Plano 1 Ubicación de puntos de geotecnia). En cuanto a las auscultaciones efectuadas se realizaron nueve (09) pruebas de penetración dinámica ligera “DPL”, para el reconocimiento del estado de compacidad y consistencia de los suelos detectados in-situ, estas pruebas se realizaron cercanas a las calicatas practicadas. Adicionalmente al programa de exploración en campo se extrajo muestras representativas de los estratos de suelos detectados en las exploraciones a cielo abierto, alcanzando un total de doce (12) muestras de suelos tanto alteradas como inalteradas y que en algunos casos servirán de cimentación para la infraestructura de los componentes mencionados, así mismo se ha efectuado la clasificación visual y manual del subsuelo, caracterizando el suelo disturbado extraídos de la pared y fondo de las exploraciones, los cuales definieron el perfil estratigráfico. Los ensayos de laboratorio efectuados se realizaron de acuerdo a las Normas Técnicas Peruanas (NTP) o las Normas de la American Section of the International Association for Testing Materials (ASTM).

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Durante el trabajo de campo no fue detectado el nivel freático en todas las exploraciones efectuadas. En general los depósitos de suelos detectados tanto finos como gruesos se encontraron en condición húmeda y parcialmente saturada hasta la profundidad máxima explorada de 1,50 m. Las calicatas excavadas manualmente y los ensayos de campo fueron ejecutados en el lugar donde se instalaran los componentes del proyecto, contando para ello con el equipamiento necesario para la extracción de muestras representativas de suelos y muestras inalteradas de las calicatas representativas. Las muestras se analizaron siguiendo especificaciones especialmente preparadas para este caso, obteniéndose las constantes de propiedades físicas, químicas y mecánicas más importantes y la clasificación SUCS (Unified Soil Classification System) y ASSHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials), que identifican a las muestras extraídas. Los resultados completos de los ensayos de laboratorio más importantes se adjuntan en el Anexo 5.1.1.3-2 Ensayos de Laboratorio, del presente estudio. A continuación se presentan los resultados de la evaluación geotécnica realizada en los dos sectores específicos en ambas áreas proyectadas para dichos componentes.

A. Calicatas

Las exploraciones a cielo abierto se realizaron con la finalidad de clasificar manual y visualmente el suelo subyacente tal como lo indica la normatividad vigente, asimismo para determinar las características físicas y mecánicas del subsuelo para la cimentación de las diversas infraestructuras modificadas para los componentes del área de estudio. Teniendo en cuenta las normas de seguridad pertinentes, las calicatas se practicaron de lados variables entre 1,20 m a 1,50 m. aproximadamente tal como se muestran en el Anexo 5.1.1.3-3 Panel Fotográfico, obteniéndose de esta manera los registros de la estratigrafía general del subsuelo en estudio. El Anexo 5.1.1.3-1 se presenta el Plano 1 - Ubicación de los puntos de Geotecnia descrito en el Cuadro 5.1.1.3-1, el cual muestra la ubicación de las calicatas ejecutadas y la profundidad alcanzada en cada una de ellas.

Cuadro 5.1.1.3-1 Ubicación en coordenadas y profundidad de calicatas realizadas.

Calicata Coordenadas UTM – WGS 84

Elevación Profundidad (m) Este Norte

G-01 713 594 8 601 650 612 1,50

G-02 712 320 8 608 044 564 1,50

G-03 712 714 8 608 371 591 1,50

G-04 712 970 8 609 140 581 1,50

G-05 719 913 8 620 517 555 1,50

G-06 720 709 8 620 952 542 1,50

G-07 720 878 8 621 178 536 1,50

G-08 722 556 8 619 242 721 1,50

G-09 724 457 8 618 032 850 1,50

Elaborado por: Walsh Perú S.A. 2015


B. Ensayo de DPL (Penetración Dinámica Ligera)

Se realizó un conjunto de nueve (09) pruebas de penetración dinámica ligera “DPL”, cercanas a las calicatas donde se construirán los componentes principales del área de estudio. En cada caso, la prueba se ejecutó a la profundidad más adecuada y sobre el terreno natural, observándose de manera general que el número de golpes necesarios para que se hinque la línea del equipo espaciada cada 10 cm e indica que los depósitos superficiales de suelos finos y granulares se encuentran en estado de consistencia y compacidad variables, entre blando a medianamente denso en el caso de suelos finos; mientras que de compacidad suelta a medianamente compacto en suelos granulares incluso se dificulta la penetración por la presencia de bloques de roca o boleos de diámetros mayores a las 4”, todo esto hasta la profundidad máxima promedio de 1,50 m. El detalle de la cantidad de calicatas y pruebas realizadas así como el resumen de los resultados obtenidos de cada auscultación se presenta en el Cuadro 5.1.1.3-2.

Cuadro 5.1.1.3-2 Detalle de componentes, calicatas y pruebas DPL realizadas.

Componente Calicatas DPL

Acopio de Tuberías 02 02

Campamentos 01 01

Depósito de material excedente (DME)

06 06


C. Ensayos de Laboratorio

Con las muestras alteradas e inalteradas representativas de cada estrato de suelo detectado en las calicatas, se realizaron los ensayos estándar como granulometría por tamizado y límites de consistencia para la determinación de la clasificación de suelos por el Sistema de Clasificación de Suelos (SUCS), así como la clasificación de los mismos por el sistema de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Así mismo, se realizó un conjunto de ensayos de laboratorio para reconocer las propiedades físicas y químicas de las muestras de suelo más representativas y que servirán de cimentación a la infraestructura del Proyecto, adicionalmente se ejecutaron ensayos de resistencia al esfuerzo cortante practicadas sobre las muestras inalteradas, específicamente ensayos de Compresión No Confinado y Corte Directo. Para determinar la agresividad del suelo al concreto que se utilice para las cimentaciones de los componentes, se efectuaron ensayos químicos como contenido de Sales Solubles Totales (SST) contenido de sulfatos y de ion cloruros, practicadas sobre las muestras de suelos superficiales y que se conformaran adyacentes a dichas cimentaciones. Los ensayos y pruebas se realizaron siguiendo las Normas Técnicas Peruanas (NTP) o su equivalente para las normas de la American Society for Testing and Materials (ASTM), la cantidad y descripción se indican en el Cuadro 5.1.1.3-3.

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Cuadro 5.1.1.3-3 Relación de ensayos de laboratorio ejecutados.

Descripción de Ensayo Cantidad Norma

Contenido de Humedad Natural 12 NTP 339.127

Análisis Granulométrico 12 NTP 339.128

Límite Líquido y Plástico 12 NTP 339.129

Gravedad Específica 09 NTP 339.131

Compresión No Confinado 02 NTP 339.167

Corte Directo 07 NTP 339.171 / ASTM D3080

Sales solubles totales 09 NTP 339.152

Contenido de Sulfatos 09 NTP 339.178

Contenido de Cloruros 09 NTP 339.177


Los resultados de los ensayos de laboratorio se resumen en el Cuadro 5.1.1.3-4, describiéndose la denominación de la calicata, la profundidad alcanzada, la clasificación SUCS y AASHTO correspondiente, propiedades físicas y características de la distribución del tamaño de partículas de los suelos encontrados.

Cuadro 5.1.1.3-4 Resumen de ensayos de laboratorio ejecutados.

Calicata Muestra Prof. (m) SUCS /

AASHTO CH (%)

Límites de Consistencia

Distribución Granulométrica

L.L (%)

L.P (%)

I.P (%)

Grava (%)

Arena (%)

Finos (%)

G-01 M-1 0,00-1,50 GP-GM

A-1-a (0) 12,71 22,53 N.P. N.P. 57,87 33,95 8,18

G-02 M-1 0,00-1,50 GC

A-2-6 (0) 19,89 35,18 22,70 12,48 60,95 19,23 19,82

G-03 M-1 0,00-0,60 ML

A-6 (5) 25,06 37,25 25,40 11,85 3,98 32,30 63,72

G-03 M-2 0,60-1,50 GC

A-2-4 (0) 16,98 31,20 22,27 8,93 63,70 20,03 16,27

G-04 M-1 0,00-1,50 GM

A-2-7 (1) 21,08 41,04 26,55 14,49 38,69 27,28 34,03

G-05 M-1 0,00-1,50 GC

A-2-6 (0) 19,06 33,24 21,73 11,51 64,43 11,44 24,13

G-06 M-1 0,00-0,20 CL

A-7-6 (13) 41,38 41,00 18,17 22,83 0,00 19,91 80,09

G-06 M-2 0,20-1,50 ML

A-4 (8) 23,57 23,90 N,P, N,P, 0,00 9,30 90,70

G-07 M-1 0,00-1,50 ML

A-4 (8) 29,29 24,40 N,P, N,P, 0,00 14,32 85,68

G-08 M-1 0,00-1,00 GC

A-2-6 (0) 19,28 36,12 22,47 13,65 51,63 18,60 29,77

G-09 M-1 0,00-0,50 CL

A-6 (5) 29,66 33,50 22,81 10,69 23,34 17,92 58,74

G-09 M-2 0,50-1,50 GC

A-2-4 (0) 14,97 30,60 22,03 8,57 71,72 14,03 14,25



D. Ensayo de compresión no confinado

Se realizó el ensayo de compresión no confinado sobre muestras representativas extraídas de manera inalterada de las Calicatas G-06 y G-07, para luego seguir el procedimiento de la norma técnica peruana NTP 339.167 bajo condiciones no consolidado-no drenado, lo que permitirá obtener parámetros resistencia al esfuerzo cortante y parámetros de deformación que se confrontaran con los parámetros obtenidos de los ensayos DPL in situ, para finalmente obtener la cohesión del suelo fino que permita evaluar la capacidad de carga del suelo de cimentación para las diversos componentes que comprenda el Proyecto. El Cuadro 5.1.1.3-5 muestra el resumen de los resultados obtenidos del ensayo de laboratorio de compresión no confinado.

Cuadro 5.1.1.3-5 Resumen de ensayo compresión no confinada.

Calicata Muestra Prof. (m) Compresión

Máxima (kg/cm2) Cohesión (kg/cm2)

Modulo Elástico (kg/cm2)

Grado de Saturación (%)

G-06 M-2 0,20-1,50 0,65 0,33 5,84 71,54

G-07 M-1 0,00-1,50 0,31 0,16 6,86 82,05


E. Ensayo de Corte Directo

Se realizó el ensayo de corte directo sobre muestras representativa extraídas de manera inalterada y alterada de las calicatas G-01, G-02, G-03, G-04, G-05, G-08 y G-09, para luego seguir el procedimiento del ensayo de Corte Directo consolidado-drenado, lo que permitirá obtener parámetros resistencia al esfuerzo cortante que se confrontaran con los parámetros obtenidos de los ensayos DPL in situ, para finalmente obtener la cohesión y ángulo de fricción que permita la evaluación de la capacidad de carga del suelo de cimentación para los diversos componentes que comprenda el Proyecto. El Cuadro 5.1.1.3-6 muestra el resumen de los resultados obtenidos del ensayo de laboratorio mediante el Corte Directo.

Cuadro 5.1.1.3-6 Resumen de ensayo corte directo.

Calicata Muestra Prof. (m) Cohesión

Máxima (kg/cm2) Cohesión Residual

(kg/cm2) Ángulo fricción

máxima (°) Ángulo fricción

residual (°)

G-01 M-1 0,00-1,50 0,06 0,04 35.50 32,21

G-02 M-1 0,00-1,50 0,08 0,07 25,36 25,33

G-03 M-2 0,60-1,50 0,03 0,02 37,11 37,09

G-04 M-1 0,00-1,50 0,15 0,14 20,64 20,64

G-05 M-1 0,00-1,50 0,14 0,14 24,39 24,23

G-08 M-1 0,00-1,50 0,12 0,11 26,41 26,26

G-09 M-1 0,00-1,50 0,15 0,14 22,29 22,29


F. Contenido de sales solubles totales, sulfatos y cloruros

Se realizó ensayos químicos de sales solubles totales, contenido de sulfatos y contenido de ión cloruro a las muestras representativas de suelos superficiales encontrados en las calicatas G-01,

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G-02, G-03, G-04, G-05, G-06, G-07, G-08 y G-09, obteniéndose los resultados que se indica en el Cuadro 5.1.1.3-7.

Cuadro 5.1.1.3-7 Resumen de ensayos químicos.

Calicata Muestra Profundidad(m)

Sales solubles totales

Sulfatos y Cloruros

(%) (ppm) (ppm) (ppm)

G-01 M-1 0,00-1,50 0,02 195,24 5,47 26,75

G-02 M-1 0,00-1,50 0,03 260,50 3,91 53,53

G-03 M-1 0,00-0,60 0,02 214,18 2,57 89,74

G-04 M-1 0,00-1,50 0,02 237,52 1,19 60,57

G-05 M-1 0,00-1,50 0,02 160,52 0,56 8,83

G-06 M-1 0,00-0,20 0,04 351,29 117,68 0,95

G-07 M-1 0,00-1,50 0,03 255,98 1,15 58,11

G-08 M-1 0,00-1,50 0,03 319,78 2,72 78,98

G-09 M-1 0,00-0,50 0,04 382,50 1,34 104,04


5.1.1.3.3. Zonificación Geotécnica

Los trabajos descritos anteriormente sirven de base para realizar perfiles estratigráficos y zonificaciones geotécnicas que a continuación describimos.

A. Estratigrafía de los puntos evaluados

Como resultado de los trabajos de campo en conjunto con los resultados de los ensayos de laboratorio, se agrupó los resultados en dos (02) perfiles estratigráficos los cuales se muestran en dos secciones en el Anexo 5.1.1.3-1 (Planos 3.1 y 3.2 Perfil estratigráfico), definidas por el tipo de suelo subyacente y que servirá de apoyo para los componentes del Proyecto. El primer perfil I, que se extiende aproximadamente 2 km, siguiendo aproximadamente la sinuosidad del río Urubamba, donde se han detectado depósitos superficiales de suelos granulares gruesos desde la superficie del terreno, estos depósitos de suelo natural se encuentran en estado húmedo y de compacidad medianamente compacta; el segundo perfil II, cuya extensión aproximada es 0,6 km, donde se ha detectado superficialmente suelos finos plásticos de espesor variable entre 0,20 m a 1.50 m, seguido de suelos granulares gruesos compuestos de boques de roca, gravas y arenas con mezcla de limos y arcillas de mediana plasticidad en estado húmedo y medianamente compactos hasta la profundidad máxima de exploración de 1,50 m.

A.1. Clasificación SUCS

A continuación se presenta el Cuadro 5.1.1.3-8 con la descripción de la secuencia estratigráfica encontrada en las calicatas según la clasificación SUCS/AASHTO, que ha servido para agrupar los perfiles y para ser considerado en cada componente del Proyecto.


Cuadro 5.1.1.3-8 Clasificación SUCS para cada calicata


AASHTO Descripción

G-01 M-1 0,00-1,50 GP-GM

A-1-a (0) Gravas pobremente graduada con presencia de limos

no plásticos

G-02 M-1 0,00-1,50 GC

A-2-6 (1) Gravas con mezcla de arcillas limosas de mediana

plasticidad

G-03 M-1 0,00-0,60 ML

A-6 (5) Limos inorgánicos de baja plasticidad con mezcla de

arenas

G-03 M-2 0,60-1,50 GC

A-2-4 (0) Gravas con mezcla de arcillas de baja a mediana

plasticidad

G-04 M-1 0,00-1,50 GM

A-2-7 (1) Gravas limosas, cuyos limos son medianamente

plásticos

G-05 M-1 0,00-1,50 GC

A-2-6 (0) Gravas con mezcla de arcillas limosas de mediana

plasticidad

G-06 M-1 0,00-0,20 CL

A-7-6 (13) Arcilla medianamente plástica con mezcla de arenas

y gravas

G-06 M-2 0,20-1,50 ML

A-4 (8) Limos inorgánicos de mediana plasticidad con mezcla

de arenas

G-07 M-1 0,00-1,50 ML

A-4 (8) Limos inorgánicos de mediana plasticidad con mezcla

de arenas

G-08 M-1 0,00-1,00 GC


plasticidad

G-09 M-1 0,00-0,50 CL

A-6 (5) Arcilla medianamente plástica con mezcla de arenas

y gravas

G-09 M-2 0,50-1,50 GC


plasticidad


A.2. Perfiles estratigráficos

De acuerdo a la estratigrafía de cada punto mencionado, se describe a continuación las características geotécnicas de los perfiles estratigráficos más importantes de cada una de ellas. La ubicación de los perfiles estratigráficos se muestra en el Anexo 5.1.1.3-1 (Planos 3.1 y 3.2 de Ubicación de Secciones de Geotecnia. Perfil Estratigráfico I: esta zona abarca desde la localidad Progreso, siguiendo la sinuosidad del río Urubamba y llega hasta la localidad de Yomentoni y Esperanza, la descripción está representada en el Plano 3.1 Perfil Estratigráfico 1-1’ del Anexo 5.1.1.3-1, donde se expone desde la superficie estratos de suelos granulares gruesos conformado por bloques de roca, gravas subangulosas y arenas con mezcla de limos y arcillas de baja plasticidad, en estado húmedo, variando su compacidad de suelta a medianamente compacta. El suelo granular presenta de manera general una distribución de tamaño de partículas de un orden promedio de 55 % de gravas, 28 % de arenas y 17 % de limos y arcillas, el contenido de humedad de este suelo predominantemente grueso varía entre 12,71 % a 25,06 %, presentando un peso unitario húmedo variable entre 1,83 Ton/m3 a 2,03 Ton/m3, manteniéndose una compacidad media del estrato granular tanto en la localidad de Progreso como hasta las cercanías a la localidad de Yomentoni y Esperanza. Perfil Estratigráfico II: su extensión comprende desde la localidad de Ivochote y luego en ascenso por la Quebrada de Ivochote hasta las cercanías al poblado de Alto Ivochote, tal como se muestra en el Plano 3.2 Perfil Estratigráfico 2-2’ del Anexo 5.1.1.3-1, donde el subsuelo encontrado está

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conformado superficialmente por capas de suelos finos con presencia de materia orgánica en estado húmedo, cuyo espesor es variable entre 0,20 m hasta 1,50 m, variando su contenido de humedad entre 29,29 % hasta 41,38 %, de consistencia blanda y altamente compresible. Continúa estratos de suelos granulares gruesos, compuestos de bloques de roca, gravas y gravillas, con mezcla de arcillas y limos plásticos, variando su compacidad de suelta a medianamente compacto, el contenido de humedad promedio se encuentra en 23,5 %, el peso específico natural del suelo granular con mezcla de arenas arcillosas tiene un valor promedio de 1,85 Ton/m3, hasta la profundidad de 1,50 m.

B. Zonificación Geotécnica del Área de Estudio

Se realizó a partir de los resultados geotécnicos presentados en la sección anterior, y sobre la base de la información geológica y geomorfológica, complementada con la información recolectada en campo y procesada en laboratorio, en las que se identifican cinco (05) zonas representativas en el área de estudio. Anexo 5.1.1.3-1 (Planos 4.1 y 4.2 Ubicación de Zonificación Geotécnica).

B.1. Clasificación SUCS

En el Cuadro 5.1.1.3-9 se presenta las principales clasificaciones SUCS tomadas en cuenta en la elaboración de la zonificación del área de estudio, ya que las similitudes de tipos de suelos se presentan en varios sectores.

Cuadro 5.1.1.3-9 Principales clasificaciones SUCS para zonificación

SUCS Descripción

CL Arcillas de baja plasticidad

GC Gravas con finos componentes arcillosos

GM Gravas con finos componentes

ML Limos de Baja Plasticidad

GP-GM Gravas Limpias Pobremente Graduadas/ Gravas Con Finos Componentes Limosos


B.2. Zonas

Zona 1: Se delimita esta zona en base a la presencia de materiales no consolidados de los depósitos de aluviales, coluviales, fluvioglaciares y zonas de afloramiento rocosos fracturados, ubicado en laderas accidentadas de pendiente muy alta. Además se han identificado procesos de escurrimiento, fallas de taludes inestables y escarpes rocosos fracturados, estos procesos condicionan esta zona y contribuyen en cierto grado para generar inestabilidad en los suelos por las altas pendientes. Los suelos en estas zonas contienen gravas, arenas, arcillas, en algunas zonas hay la presencia de roca fracturada asociado a escarpe de alta pendiente. Dentro de esta zona se ha asociado una capacidad de carga admisible promedio 1,06 kg/cm2 por la cercanía de los puntos G03 y G04.

Zona 2: Se asocia dentro de esta zona a materiales no consolidados de los depósitos aluviales, coluviales y fluvioglaciares ubicados en laderas poco accidentadas; como laderas ligeramente empinadas y altiplanicies onduladas; esta zona presenta gravas con finos componentes arcillosos, arcillas de baja plasticidad. Dentro de esta zona no se ha determinado la presencia de procesos que


generen inestabilidad por lo que se puede indicar que esta se presenta como zona medianamente estable y presenta valores de carga admisible de 0,70 kg/cm2.

Zona 3: Para esta zona se asocian los depósitos aluviales, fluviales ubicados en las planicies de valles; como fondos de valle aluviales llanos, aluviales inclinados y glaciales llanos e inclinados; dentro de esta zona se presentan gravas pobremente graduadas con finos, limos y arcillas de baja plasticidad. Dentro de esta zona el mayor proceso que puede causar inestabilidad se asocia a las avenidas de los ríos en temporadas de lluvias extremas, además, se presume que en estas zonas se presentan niveles freáticos por la cercanía a zonas de corrientes de agua las cuales aportan agua a través de infiltraciones por los materiales no consolidados. Se puede indicar que estas zonas presentan una estabilidad en sus materiales por las bajas pendientes, pero condicionadas al proceso de inundación por grandes avenidas de agua. Se presenta valores de carga admisible promedio de 0,70 kg/cm2.

Zona 4: Zona asociada a formaciones rocosas ubicadas en laderas accidentadas, por la presencia de rocas dentro de esta zona se asume una mediana estabilidad condicionada a los niveles de fracturamiento generado por los procesos de erosión superficial como las lluvias o temperaturas extremas. En la parte superficial se tiene suelos con gravas con finos componentes y arcillas de baja plasticidad con valores promedio de carga admisible de 0,82 kg/cm2.

Zona 5: Zona conformada por las formaciones rocosas ubicadas en laderas poco accidentadas y planicies de valle, por tratarse de zonas de bajas pendientes asociado a rocas se puede indicar que se tiene buena estabilidad, los tipos de suelos presentes en estas zonas presentan gravas con finos componentes arcillosos presentando valores de carga admisible de 0,82 kg/cm2.

5.1.1.3.4. Resultados de la evaluación Geotécnica

A. Depósitos de Material Excedente – DME

En el caso de sectores indicados como depósitos de material excedente (DME1 – ACC-05B, DME2 – ACC-05B, DME3 – ACC-P1, DME4 – ACC-P1, DME5 – ACC-04, DME1 – ACC-04 Y DME01 – ACC-06B) , se debe considerar dos casos específicos para su cimentación o apoyo, el caso de cimentarse sobre suelos finos plásticos que predominantemente se detectan en el perfil I, así también cuando el material de cimentación sea sobre suelos gruesos como los detectados en el perfil II; en ambos casos habrá que tomar en cuenta el efecto de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos subyacentes donde se coloque el DME. Al respecto, se recomienda evaluar la sobrecarga máxima que se depositará en dichos sectores para ser modelados geotécnicamente y se mantengan estables en su etapa de abandono. Así mismo se debe tomar en cuenta las deformaciones o asentamientos que ocasionarán dichos Depósitos Excedentes a fin de que no incida en otros componentes cercanos. Por otro lado, para el cálculo estructural de cualquier cimentación que se requiera construir como parte de los DME, se deberá tomar en cuenta los efectos de sismo verificando las estructuras en los dos sentidos y arrastrándolas adecuadamente, considerando los parámetros del Factor de Zona = 0,30 g, en el caso de los suelos de apoyo como gravas arcillosas o gravas limosas plásticas en condición medianamente densa respectivamente, considerar Tipo S2, con período predominante Ts = 0,60 segundos, y factor de amplificación del suelo S=1,2; de conformidad con la Norma E.030 del Reglamento Nacional de Edificaciones vigente.

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Para el caso de movimientos de tierra importantes es decir excavaciones para la conformación de los DME practicados sobre los suelos granulares detectados en las zonificación geotécnica efectuada, con peso unitario promedio de 1,90 ton/m3, se recomienda considerar los siguientes

valores promedio para los coeficientes de empuje de tierras para un promedio = 32°, obteniéndose

los coeficientes mostrados en el Cuadro 5.1.1.3-10.

Cuadro 5.1.1.3-10 Valores de los coeficientes de empuje para presiones laterales

Coeficiente de Empuje Valor

Ka (activo) 0,3073

Ko (reposo) 0,4701

Kp (pasivo) 3,2546


Como los depósitos de material excedente (DME), comprende el principal componente del proyecto, se recomienda tomar en cuenta la zonificación geotécnica efectuada con los perfiles estratigráficos reconocidos en cada Zona mostrada anteriormente.

A.1. Capacidad portante

Según la ecuación general de la capacidad de carga aplicable para una cimentación superficial de cualquier tipo basado en la teoría de Terzaghí y Peck (1967), ver Anexo 5.1.1.3-4. Los resultados obtenidos mediante las pruebas de campo y laboratorio efectuados para los suelos de cimentación, encontramos en cada punto de exploración que actuará como suelo de cimentación se indica en el Cuadro 5.1.1.3-11.

Cuadro 5.1.1.3-11 Capacidad portante para cada punto de exploración indicándose sus propiedades físicas y parámetros de resistencia:

Calicata

Parámetros Mecánicos y Físicos del suelo Factores de Capacidad

de Carga

Capacidad Carga Promedio

Para Cimiento Corrido


Para Zapata Cuadrada

(°) C

(Ton/m2)

´(°) C´

(Ton/m2)

1

(Ton/m3)

2

(Ton/m3)

Nc Nq Ng qu

(kg/cm2) qadm

(kg/cm2) qu

(kg/cm2) qadm

(kg/cm2)

G-02 25,36 0,80 17,54 0,53 2,00 2,00 12,74 5,03 3,81 1,92 0,64 2,10 0,70

G-03 37,11 0,30 26,77 0,20 2,03 2,03 23,54 12,88 14,00 4,02 1,34 4,44 1,48

G-04 20,64 1,50 14,10 1,00 1,83 1,83 10,43 3,62 2,32 1,86 0,62 1,95 0,65

G-05 24,39 1,40 16,82 0,93 1,98 1,98 12,21 4,69 3,44 2,28 0,76 2,46 0,82

G-08 26,41 1,20 18,32 0,80 2,03 2,03 13,36 5,42 4,25 2,46 0,82 2,64 0,88

G-09 22,29 1,50 15,28 1,00 1,98 1,98 11,15 4,05 2,76 2,10 0,70 2,25 0,75


En los ensayos de campo, los DPL realizados dentro de las zonas de ubicación de los componentes se indica en el Cuadro 5.1.1.3-12, con sus respectivas profundidades de penetración. De acuerdo a estos ensayos se puede indicar que los terrenos presentan suelos blandos en los primeros centímetros de muestreo y ya llegando a la profundidad de 1,5 m se presenta suelos más compactos.


Cuadro 5.1.1.3-12 Ubicación y profundidad de pruebas DPL.

DPL Coordenadas UTM – WGS 84


DPL-02 712 320 8 608 044 564 1,50

DPL-03 712 714 8 608 371 591 1,50

DPL-04 712 970 8 609 140 581 1,50

DPL-05 719 913 8 620 517 555 1,50

DPL-08 722 556 8 619 242 721 1,50

DPL-09 724 457 8 618 032 850 1,50


A.2. Agresividad del suelo

Con el análisis químico del suelo y considerando la zonificación geotécnica realizada. En ambas zonas de manera general se ha encontrado valores promedio de Sales Solubles Totales (SST) menores a 390 partes por millón (ppm) en el estado de humedad natural del suelo granular, así también los contenidos de sulfatos y ion cloruro los valores promedio son de 120 ppm y 110 ppm respectivamente en los suelos que actuarán como cimentación del material excedente. Lo que significa valores de agresividad no perjudicial por el contenido de sulfatos y cloruros respectivamente como se muestra a continuación en el Cuadro 5.1.1.3-13.

Cuadro 5.1.1.3-13 Límites permisibles de agresividad del suelo al concreto

Partículas en la masa de suelo

Partes por Millón (p.p.m.)

Grado de Alteración

Observaciones

*Sulfatos

0 – 1000 1000 – 2000

2000 – 20 000 > 20 000

Despreciable Moderado

Severo Muy Severo

Ocasiona un ataque químico al concreto de las cimentaciones

**Cloruros > 6000 Perjudicial Ocasiona problemas de corrosión de armaduras o elementos metálicos

** Sales Solubles Totales > 15 000 Perjudicial Ocasiona problemas de pérdida de resistencia mecánica por problemas de lixiviación

Elaborado por: Walsh Perú S.A. 2015 Fuente: * Comité 318-83 ACI

** Experiencia existente

B. Campamentos Kiteni y Campamento 2A-CA-088-C

En el caso de este componente del proyecto, para su análisis se utiliza los resultados de la calicata G-01 perteneciente al Perfil I, para el campamento Kiteni y la calicata G-07 perteneciente al perfil II para Campamento 2A-CA-088-C.

B.1. Estratigrafía

Según las excavaciones realizadas aparecen para la calicata G-01 suelos granulares gruesos compuestos de bloques de roca y gravas sub-angulosas con mezcla de arenas limosas de baja plasticidad y para G-07 suelos limosos inorgánicos de mediana plasticidad, ambas en estado

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húmedo, con una compacidad medianamente densa. Los contenidos de humedad varían entre 12,71 % a 29.29 %, presentando pesos unitarios húmedo de 2,01 a 2,78 Ton/m3. De acuerdo con la características de la calidad del suelo y conjuntamente con las auscultaciones efectuadas in-situ y los resultados de los ensayos de laboratorio, se recomienda dos tipos de cimentación superficial posible, la primera mediante cimientos corridos y la segunda con zapatas, que deben establecerse a la profundidad mínima de 1,00 m por debajo del nivel actual del terreno considerando como nivel ± 0,00 m la superficie del lugar, es decir cimentado sobre el estrato de suelo granular compuesto de gravas con arenas limosas en estado medianamente densa; cabe mencionarse que estos cimientos deberán arriostrarse en ambas direcciones, lo que evitará los asentamientos diferenciales.

B.2. Capacidad portante de los suelos

Según la ecuación general de la capacidad de carga aplicable para una cimentación superficial de cualquier tipo basado en la teoría de Terzaghí y Peck (1967), ver Anexo 5.1.1.3-4, considerando que la falla que podría producirse sería del tipo falla local debido a la condición del suelo granular en estado medianamente compacto sujeto a presentar asentamientos elásticos a corto plazo por su condición parcialmente saturada, se tendrá que trabajar con parámetros de resistencia reducidos, por tratarse el suelo de cimentación del tipo GRAVAS ARENO LIMOSAS y LIMOS de mediana compacidad cuya resistencia al esfuerzo cortante predomina la fricción intergranular y en segundo término la cohesión representado por la presencia de los limos de baja plasticidad que empacan al suelo grueso. Los resultados obtenidos mediante las pruebas de campo y laboratorio efectuados para los suelos de cimentación los mencionamos a continuación, como en el Cuadro 5.1.1.3-14 se muestra la ubicación del ensayo de DPL, con su respectiva profundidad de penetración. El resumen de resultados se muestra en el Anexo 5.1.1.3-2 Ensayos de Laboratorio.

Cuadro 5.1.1.3-14 Ubicación y profundidad de pruebas DPL

Calicata Coordenadas UTM – WGS 84


DPL-01 713 594 8 601 650 612 1,50

DPL-07 720 878 8 621 178 536 1,40


Los principales resultados de los ensayos de laboratorio obtenidos para las muestras representativas extraídas de las calicatas G-01 y G-07, servirá para evaluar las propiedades de los suelos subyacentes y los parámetros de resistencia y deformación para el suelo de cimentación de los Campamentos, se muestran en el Cuadro 5.1.1.3-15.


Cuadro 5.1.1.3-15 Principales resultados de los ensayos de laboratorio.


AASHTO CH (%)

Límites de Consistencia Distribución

Granulométrica

L.L (%)

L.P (%) I.P (%) Grava

(%) Arena

(%) Finos

(%)

G-01 M-1 0,00-1,50 GP-GM

A-1-a (0) 12,71 22,53 N.P. N.P. 57,87 33,95 8,18

G-07 M-1 0,00-1,50 ML

A-4 (8) 29,29 24,40 N.P. N.P. 0,00 14,32 85,68


Se realizó el ensayo de corte directo sobre la muestra extraída de manera alterada de la calicata G-01, para luego seguir el procedimiento del ensayo de corte directo consolidado-drenado y para la calicata G-07 se realizó el ensayo de Compresión No Confinado respectivamente, lo que permitirá obtener parámetros de resistencia al esfuerzo cortante, que se confrontaran con los parámetros obtenidos del ensayo DPL, para finalmente obtener la cohesión y fricción que permita evaluar la capacidad de carga del suelo para los campamentos. Los Cuadros 5.1.1.3-16 y 5.1.1.3-17 muestran los resúmenes de los resultados obtenidos del ensayo de corte directo.

Cuadro 5.1.1.3-16 Principales resultados de los ensayos de laboratorio corte directo.

Calicata Muestra Prof. (m) Cohesión Máxima

(Kg/cm2)

Cohesión Residual (Kg/cm2)

Ángulo fricción máxima (°)

Ángulo fricción residual (°)

G-01 M-1 0,00-1,50 0,06 0,04 35,50 32,21


Cuadro 5.1.1.3-17 Principales resultados de los ensayos de laboratorio compresión no confinada.

Calicata Muestra Prof. (m) Compresión

Máxima (kg/cm2) Cohesión (kg/cm2)

Modulo Elástico (kg/cm2)

Grado de Saturación (%)

G-07 M-1 0,00-1,50 0,31 0,16 6,86 82,05

Con los resultados anteriormente mencionados se ha obtenido el cálculo de la capacidad portante y se muestra en el Cuadro 5.1.1.3-18 donde se considera el punto evaluado en el Campamento.

Cuadro 5.1.1.3-18 Capacidad portante para cada punto de exploración indicándose sus propiedades físicas y parámetros de resistencia:

Calicata

Parámetros Mecánicos y Físicos del suelo Factores de Capacidad de Carga


Para Cimiento Corrido


Para Zapata Cuadrada

(°) C

(Ton/m2)

´(°)

C´ (Ton/m2)

1

(Ton/m3) 2

(Ton/m3) Nc Nq Ng

qu (kg/cm2)

qadm (kg/cm2)

qu (kg/cm2)

qadm (kg/cm2)

G-01 35.5

0 0,60

25,43

0,40 2,01 2,01 21,3

6 11,1

6 11,5

6 3,87 1,29 4,23 1,41

G-07 0,00 1,60 0,00 1,07 1,80 1,80 5,14 1,00 0,00 0,72 0,24 0,78 0,26

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Para los valores de capacidad de carga promedio para cimiento corrido y para zapata cuadrada, en ambos casos deberá tomarse en cuenta: Eliminar todo material de relleno sea blando o suelto que se encuentre en la cota de cimentación adoptada, debiendo alcanzarse los niveles adecuados por medio de concreto ciclópeo o mediante un relleno de ingeniería debidamente compactado hasta alcanzar el 100 % de la Máxima Densidad Seca obtenida en el Proctor de Laboratorio, en caso de ser necesario. Para este componente se calculó el asentamiento para ambos casos de cimentación corrida y cuadrada teniendo en cuenta la relación mostrada en el Anexo 5.1.1.3-4 y dándonos como resultados asentamientos del orden de:

S = 0,10 cm o 1,0 mm para cimentación corrida

S = 0,20 cm o 2,0 mm para cimentación cuadrada

Sin embargo, es necesario mencionar que en todo análisis de cimentaciones, se distinguen dos clases de asentamientos: Asentamientos Totales y Diferenciales, de los cuales estos últimos son los que podrían comprometer la seguridad de la estructura. Esto debemos mencionarlo por la presencia de los suelos finos que forman parte del suelo de cimentación que aparecen en estado húmedo y parcialmente saturados, de compacidad medianamente denso, estas propiedades disminuirán o se perderán en el comportamiento mecánico de los suelos finos si se humedecen excesivamente o se saturan, por esta razón en ningún caso se debe permitir aniegos ni riegos incontrolados que afecten a los suelos recomendados como cimentación, ya que si se produce la saturación del suelo granular, los limos plásticos podrían sufrir un proceso de consolidación y aumentar las deformaciones por asentamiento calculados. Es así que recomendamos la necesidad de estabilizar las estructuras conectándolas con vigas de cimentación que controlen la posible falla por asentamiento diferencial mayores a los permisibles, las características de los Perfiles Estratigráfico 1-1’ y 2-2’, donde se cimentará los Campamentos, se muestra en el Anexo 5.1.1.3-1 (Planos 3.1 y 3.2).

B.3. Agresividad del suelo

Se realizó los ensayos químicos de sales solubles totales, contenido de sulfatos y contenido de ion cloruro a las muestras de los suelos encontrados en la calicata G-01 y G-07, obteniéndose los resultados que se indica en el Cuadro 5.1.1.3-19.

Cuadro 5.1.1.3-19 Resultados de ensayos químicos de sales solubles totales.

Calicata Muestra Profundidad(m) Sales solubles totales Sulfatos y Cloruros

(%) (ppm) (ppm) (ppm)

G-01 M-1 0,00-1,50 0,02 195,24 5,47 26,75

G-07 M-1 0,00-1,50 0,03 255,98 1,15 58,11


Debido a las condiciones actuales encontradas en el área investigada con respecto a las sales agresivas al concreto, se efectuó el análisis químico del suelo, considerando la ubicación del Campamento. En este sector específico se ha encontrado como resultados de contenido de Sales Solubles Totales (SST) valores menores a 300 partes por millón (ppm) en el estado de humedad


natural realizado al suelo granular y que estará adyacente a la cimentación. En el caso del contenido de sulfatos y cloruros del suelo, se ha encontrado valores menores a 60 partes por millón (ppm) en el estado de humedad natural realizado al suelo. Lo que significa valores de agresividad no perjudicial por el contenido de sulfatos y cloruros respectivamente.

C. Canteras

Dentro de estos componentes tenemos cuatro (4) Canteras CNT-2A-CA-088C-1, C.1 ACC-04, C.2 ACC-04 y C.3 ACC-04, Estas se ubican muy cercanas a los cauces del rio donde se acumulan los materiales fluviales con buenas características para proveer materiales para los procesos de construcción y como los procesos de inundación en estas zonas se da en periodos cíclicos la acumulación de estos materiales también se renovara después de unos periodos de lluvias.

5.1.1.3.5. Aspectos relevantes para las cimentaciones de los componentes

Entre los aspectos más relevantes alcanzadas para las cimentaciones de los componentes, cuyas estructuras se apoyarán directamente sobre el suelo subyacente son las siguientes:

Se realizó las excavaciones logrando definir los perfiles estratigráficos y sus respectivas clasificaciones SUCS.

Durante los trabajos de exploración y muestreo no se detectó la presencia de la napa freática ni agua de infiltración, sin embargo en algunos sectores específicos los suelos finos como arcillas y limos muestran alto grado de saturación, lo que determina suelos altamente compresibles, por lo que se recomienda un mejoramiento de estos suelos para ser empleados como suelo de cimentación.

De acuerdo con las características de los Perfiles Estratigráficos encontrados en las dos Zonas del subsuelo hasta la profundidad de 1,50 m se observa la predominancia de suelos granulares gruesos en estado húmedo y cuya compacidad promedio es medianamente denso, verificando estas condiciones conjuntamente con las auscultaciones con el DPL efectuadas in-situ y los resultados de los ensayos de laboratorio, se recomienda dos tipos de cimentación superficial posible, la primera mediante cimientos corridos y la segunda por zapatas.

La capacidad admisible de carga se presenta en todos los casos de puntos de exploración tanto para cimientos corridos como para zapatas, obteniéndose que para suelos granulares de cimentación un valor de capacidad admisible para cimientos corridos entre 0,73 kg/cm2 a 0,93 kg/cm2, mientras que para zapatas entre 0,82 kg/cm2 a 1,01 kg/cm2. Mientras que si el suelo de cimentación es suelos finos como limos encontrados en estado medianamente densos la capacidad admisible promedio para cimientos corridos es 0,34 kg/cm2, mientras que para zapatas la capacidad admisible promedio es de 0,36 kg/cm2, que podrán considerarse para cualquier estructura principal que requiera cimentación dentro del área de Estudio.

En todos los casos será recomendable proteger al suelo de cimentación de los aniegos o infiltración de agua de cualquier fuente, que origine pérdida de resistencia al cortante en el suelo de apoyo y aumente su capacidad de deformación.

Las condiciones de estabilidad de los materiales geotécnicos de cimentación han sido evaluada de acuerdo a su estado actual de compacidad y humedad, por lo que si no hay ningún cambio importante o alteración en ello, estas condiciones se mantendrán durante la vida útil de la obra.

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Debido a que existe una concentración promedio de sales solubles totales menores 400 ppm, así mismo en el caso de sulfatos y ion cloruro los valores promedios son menores a 120 ppm y 105 ppm respectivamente, que son considerado como agresividad incipiente o no perjudiciales, se recomienda emplear Cemento Portland Tipo I, en la fabricación del concreto que se emplee en la cimentación y en cualquier estructura que tenga contacto con los suelos estudiados.

Las recomendaciones para el diseño estructural con respecto a sismo y las correspondientes a diseño de cimentación elástica, se indican en el ítem correspondiente para ser utilizadas en caso necesario. Para el caso de la compactación de rellenos de ingeniería, deberán hacerse los ensayos de laboratorio necesarios al material a compactarse.

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