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GEOLOGÍA GEOLOGÍA yy GEOTECNIA GEOTECNIApara evaluar el almacenamientopara evaluar el almacenamiento
de agua en la presa de lade agua en la presa de laCCentral entral HHidroeléctricaidroeléctrica
El Cajón, El Cajón, NayaritNayaritPor: Juan Sánchez Pérez
Felipe García Villegas
y Madgaleno Martínez G.
Septiembre 2008DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA
Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil
Subdirección de Construcción
DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA
Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil
Subdirección de Construcción
EL
CAJÓN
La Yesca
Aguamilpa
L
O
C
A
L
I
Z
A
C
I
Ó
N
27 Proyectos
POTENCIAL HIDROELÉCTRICO = 4 300 MW
27 ProyectosPOTENCIAL HIDROELÉCTRICO = 4 300 MW
SISTEMAHIDROLÓGICO
SANTIAGO
RH-12
SISTEMAHIDROLÓGICO
SANTIAGO
RH-12
Desarrollo actual: 32%
OBJETIVOOBJETIVO
EEvaluar el almacenamientovaluar el almacenamientode agua en la presa de lade agua en la presa de la
CCentral entral HHidroeléctricaidroeléctricaEl Cajón, El Cajón, NayaritNayarit
P. H. EL CAJÓN
Segundo lugar en potencia ygeneración en el sistema,
después de la Central Hidro-EAguamilpa - Solidaridad.
Planta para Energía de PicosPotencia total inst. = 750 MW
2 Unidades Generación Gener. Media Anual = 1 243 GWh
OBRAS
1. Cortina - de materiales graduados ycara de concreto (186 m de altura).
2a. en el Mundo, después de Aguamilpa
2. Obra de Desvío2 Túneles y 2 Ataguías
(la mayor de 65 metros de altura máxima).3. Vertedor de Excedencias.
4. Casa de Máquinas Subterráneacon dos grupos turbo-generadores
(750 MW ).
Arreglo de Obras CH El Cajón, Nay.
MARCO GEOLÓGICOMARCO GEOLÓGICOFisiografíaFisiografía
Cuenca del Río Grande de Santiago. Porción Sur de la Sierra Madre
Occidental, cerca de su límite con el Graben Tepic-Zacoalco Montañas pequeñas separadas por
valles estrechos, compuestas por: 1)Andesitas; 2) Ignimbritas riolíticas-dacíticas en su mayor parte y 3)Basaltos.
. Cotas: Desde 220 metros (cauce) 1 100 m en la cima de las montañas.
Panorámica de la zona de la Boquilla del P. H. El Cajón y campamento de exploración.
Campamento
Modelo de
Elevación del Terreno
GEOLOGÍA REGIONAL
Ferrari et al, 2002
Estructuras geológicas regionales
C. H. El Cajón, Nayarit.
COLUMNA
Estratigráfica
en el área
del
Proyecto
El Cajón
Estado de Nayarit
COLUMNA
Estratigráfica
en el área
del
Proyecto
El Cajón
Estado de Nayarit
Ignimbrita (U TicU2) Crucero 5 del Socavón 2 Roca dura, de buena calidad, resistente,
masiva y bien soldada.
Unidad TicU3, área de
Casa de Máquinas (MD); su alto contenido vitreo le da un tono más
claro que a la U2, en la imagen se observan los planos de pseudo-
estratificación.
Unidad TicU3, área de
Casa de Máquinas (MD); su alto contenido vitreo le da un tono más
claro que a la U2, en la imagen se observan los planos de pseudo-
estratificación.
Conglomerado granular
y arenisca gruesa de la
secuencia
vulcanosedimentaria (Tvs).
Núcleo de 74,6 mm
(de diámetro ).
Intrusivo andesítico (Tda).
EmbalseEmbalse La mayor parte estará
encañonado Longitud = 60 km
Llega cerca de la confluencia de los ríos Bolaños y Santiago.
Cubrirá principalmenta: ignimbritas ácidas, andesitas y terrazas basálticas
Afectado por fallas NW-SE y N-S, inclinadas al E u W, forman horsts y
grabens.
Panorámica
Zona del Cauce
vista hacia
aguas arriba
Plano geológico de la zona de la boquilla
Punto de Verificación (geológica de detalle).
GEOLOGÍA Y GEOTECNIAGEOLOGÍA Y GEOTECNIA para evaluar el almacenamientopara evaluar el almacenamientode agua en la presa de lade agua en la presa de la C. C. H. H. El CajónEl Cajón
Se consideró que: La posición de las principales fallas
en dirección normal a la del flujo Su relleno arcilloso, y La presencia de diques diabásicos
perpendiculares al río .................. Forman las principales barreras
impermeables al flujo del agua, lo que favorece el cierre hidráulico de la boquilla en ambas márgenes.
Cierre HidráulicoCierre Hidráulico (1995) (1995)
Antecedentes Antecedentes (1995)(1995)
Margen Izquierda - Nivel Freático con gradiente hidráulico de 2%,
entre el río y la ladera, en una distancia de 350 m.
A partir de ésta se produce un cambio de 23% hasta el piezómetro MI-23
Margen Derecha – Se hicieron menos barrenos exploratorios. La posición del nivel freático está influenciado por más estructuras geológicas.
PIEZOMETRÍA
Diseño general de los piezómetros.BCHI-1
Figura 7 Hidrogramas de margen izquierda - P. H. El Cajón, Nay.
220.00
240.00
260.00
280.00
300.00
320.00
340.00
360.00
15/0
2/02
01/0
3/02
15/0
3/02
29/0
3/02
12/0
4/02
26/0
4/02
10/0
5/02
24/0
5/02
07/0
6/02
21/0
6/02
05/0
7/02
19/0
7/02
02/0
8/02
16/0
8/02
30/0
8/02
13/0
9/02
FECHA DE MEDICIÓN
EL
EV
AC
IÓN
DE
L N
IVE
L E
ST
ÁT
ICO
MI-4
MI-5
MI-8
MI-10
MI-18
PMI-7
PMI-17
PMI-20
PMI-21
PMI-23
PMI-36
MI-36
MI-38
SD-5
SD-17
BTS-2
BCHI-3
BCHI-5
PMI-22 bis
SONDEOS
34
Figura 8 Hidrogramas de margen derecha, P. H. El Cajón, Nay.
220.00
240.00
260.00
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320.00
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380.00
400.00
420.0015
/02/
02
01/0
3/02
15/0
3/02
29/0
3/02
12/0
4/02
26/0
4/02
10/0
5/02
24/0
5/02
07/0
6/02
21/0
6/02
05/0
7/02
19/0
7/02
02/0
8/02
16/0
8/02
30/0
8/02
13/0
9/02
FECHA DE MEDICIÓN
EL
EV
AC
IÓN
DE
L N
IVE
L E
ST
ÁT
ICO
SD-8
BC-1
BCA-1
BTO-2
BPD-1
BPD-2
PMD-13
BCHI-1
BCHI-2
SONDEOS
Configuración del nivel estático (julio de 2002).
Configuración de niveles estáticos colgados (julio de 2002).
Geología de detalle en la zona del P. H. El Cajón, Gro.
Sección 2 en margen izquierda
Sección geológica general (ambas márgenes).
Modelo de elevación del terreno con curvas y de la superficie piezométrica.
Análisis químicos Análisis químicos
• Agua en el subsuelo:BICARBONATADA SÓDICA, ocasionalmente bicarbonatada cálcica y sódica-cálcica en menor proporción.
El agua de la Laguna de Santa María del Oro es bicarbonatada clorurada- sódica, lo que denota que circula por medio geológico diferente.
y la del Río Santiago es del tipo
bicarbonatada sódica, pero presenta mayor contenido de metales pesados, lo cual se atribuye al agua residual que transporta.
CENTRAL HIDROE. Aguamilpa El Cajón
Altura Cortina 187 m 189 m
Longitud de la corona
642,00 m 640,00 m
Capacidad de almacenamiento al NAME
6 950 x106 m3
1 875 x106 m3
El 27% que Aguamilpa
Roca del empotramiento
Ignimbrita predomina Toba lítica riodacítica, U. Aguamilpa y una porción mínima U. Colorín.
Ignimbrita Predomina Toba cristalina riodacítica, TicU-2 y TicU3 (en menor proporción).
Estado de esfuerzos
DistensivoNE-SW
Distensivo NE-SW a ENE-WSW
COMPARACIÓN
Aguamilpa El Cajón
Fallas Locales:
El Rosario: L = 5 km; distancia a la cortina 3,5 km; Magnitud 5,5;Acelera ción esperada 0,15 g
Sobaco: L = 2 km; distancia a la cortina 500 m; M = 4,5. Aceleración esperada = 0,18 g
El Sauz: L = 5 km; dist. 3,2 km; mag. 5,4; ac. 0,15 g.
Palmillas: Long. 3 km; distancia = 2 km;M = 5,2; Aceleración = 0,17 g
Retardo aproximado
20 días 250 días
COMPARACIÓN
Correlación entre la geología estructural yCorrelación entre la geología estructural y
los epicentroslos epicentros del 12 y 14 mayo 2007del 12 y 14 mayo 2007CH El Cajón, Nay.CH El Cajón, Nay.
Falla Palmilla
45°
MECANISMOS FOCALESMECANISMOS FOCALESdel 12 y 14 de mayo 2007del 12 y 14 de mayo 2007
CH El Cajón, Nay.CH El Cajón, Nay.
Localización de
los epicentros
registrados en
la Falla Palmillas
Localización de
los epicentros
registrados en
la Falla Palmillas
Magnitud 4.5Cortina
SISMICIDAD Y NIVEL DEL EMBALSE
Junio 2006 – Mayo 2007
ETAPA DE PRIMER LLENADO
Piezometría – Galerías en Margen Izquierda
254,11
376,58 m
07 Nov 200607 Nov 2006
ConclusionesConclusionesy recomendacionesy recomendaciones
1.- Margen Izquierda:Vulcano-sedimentos Tvsbien consolidados;seudo–estratificados .Recuperaciones: > 96% yRQD: 65 a 90% (a profundidad);Impermeables aPoco Permeables (0,8 a 5,25 UL)
ConclusionesConclusiones
2. Ignimbrita TicU2 Ambas márgenes hasta la elevación 300 (porción media del plinto).Recuperación > 94%;
RQD = 58 - 87%.Calidad = Regular a Buena, Predominan tramos: poco permeables
= 3,0 a 9,80 UL; con algunos impermeables y otros permeables
< 15,20 UL.
ConclusionesConclusiones
3. La unidad TicU3:Ambas márgenesHasta la Corona (cota 396).Calidad Buena a Regular; Recuperación = 100% y RQD = 50 a 92%.Predominan tramos: Poco Permeables3,08 a 9,81 UL; con algunos Permeables =11,79 a 13,16 UL y otros impermeables.
4. En general, tienen permeabilidad secundaria, por la presencia de fallas, fracturas y contactos litológicos.
ConclusionesConclusiones
5.- Posición baja del Nivel Freático (NF) en ambas márgenes.
M Izq. : A 250 m de distancia se registróa la cota 224,4 a sólo 4 m sobre el niveldel cauce.A 800 m del río sube de 4,5 a 12 m.
M. Derecha: A 290 m el NF está a sólo 8,5 m sobre el nivel del río.A 650 m de la parte alta de la corona,está muy alto, a más de 100 m por arriba del nivel del río.
ConclusionesConclusiones
6. Hay niveles colgados, debido a:
• Variaciones texturales y estructurales en la ignimbrita,
• Arreglo en bloques del macizo rocoso y
• Material arcilloso en las fracturas.
7. Hay condiciones favorables para el cierre hidráulico,
estructuralmente, la disposición de los sistemas de fracturas, forman un escalonamiento de los bloques con inclinación hacia aguas arriba, lo que reduce el posible flujo de agua.
El contacto TicU3 y Tvs (c/Buzamiento aguas abajo), puede tener puntos locales de vías de flujo.
ConclusionesConclusiones
8. FALLAS IMPORTANTES
Margen Derecha - Falla Crucero – Lagarto. Atraviesa el plano de la pantalla impermeable en la zona de estructuras del Canal Vertedor.
Margen Izquierda - Falla Puertecitos. Es paralela al río.
Se considera una frontera importante en la calidad del macizo rocoso.
9. Con la pantalla de inyección se mejorarán las condiciones de permeabilidad del macizo rocoso; se propuso extender la pantalla en la margen izquierda, hasta la zona de afectación de la Falla Puertecitos, mientras que en la M. Derecha será suficiente cubrir la Obra de Excedencias.
10. - Los estudios geológicos y geológicos y geotécnicos realizados permitieron geotécnicos realizados permitieron programar una buena pantalla de programar una buena pantalla de impermeabilización, para contribuirimpermeabilización, para contribuir aal l cierre hidraúlico y cierre hidraúlico y para para el el almacenamientoalmacenamiento de agua en la presade agua en la presa..
11. - A pesar de los sismos de M = 4,5 en 11. - A pesar de los sismos de M = 4,5 en el 2007 hubo a sólo 2 km de distancia, no el 2007 hubo a sólo 2 km de distancia, no se tuvieron aumentos en las filtraciones se tuvieron aumentos en las filtraciones de la cortinade la cortina..
ConclusionesConclusiones
11. Es importante continuar con los registros de medición del comportamiento del agua del subsuelo y considerar algunas líneas de instrumentación de piezómetros con bulbos de registro en la cima de la unidad TicU3 y en la base del Tvs.
RecomendacionesRecomendaciones
NOTA: Esta recomendación se atendió y durante
el 2007 se registraron las variaciones
del nivel freático, así como su actual estabilización
NOTA: Esta recomendación se atendió y durante
el 2007 se registraron las variaciones
del nivel freático, así como su actual estabilización
Después de los trabajos geotécnicos realizados (pantallas de impermeabilización), las filtraciones se redujeron a menos de 100 litros/s. El nivel del agua subterránea bajó
casi 50 m y se estabilizó en la cota 254m. Un año después del llenado del embalse, las
galerías de drenaje tenían filtraciones de 50 l/s. Actualmente, son < 30 l/s y los niveles
registrados en los piezómetros se estabilizaron a 250 msnm, con variaciones
asociadas con las lluvias estacionales.
Comentarios finalesComentarios finales
El conocimiento adquirido durante la exploración y construcción de la presa El
Cajón, ha sido muy valioso para la construcción de la presa La Yesca, Jalisco.
Además, como en la Sierra Madre Occidental hay mucha actividad minera, consideramos que la experiencia adquirida durante la construcción
de esta presa, puede ser muy útil para otras obras de infraestructura y para la construcción
de presas de jales en rocas del mismo tipo o en litología similar.
Comentarios finalesComentarios finales
FLORA Y FAUNA
en el área de la
CH El Cajón, Nay.
