Informe Geotécnico de Presa Tampush

INFORME GEOTÉCNICOPRESA TAMPUSH

INFORME GEOTECNICOPRESA TAMPUSH

PRIMERT INFORME DE TRABAJO

1.0 GENERALIDADES

1.1 Ubicación

El proyecto se encuentra en la Laguna Tampush, en el Distrito de Huacchis, Provincia de Huari, Departamento de Ancash. El Distrito de Huacchis se encuentra aproximadamente a 260 km de la ciudad del Huaraz y a 3482 m.s.n.m.

1.2 Accesibilidad

El área de la presa se encuentra ubicada al oeste de la Localidad de Huacchis, y el acceso es a través de un camino de herradura en toda su extensión.

Se deberá ampliar el camino de herradura a un nivel de trocha carrozable, para poder acceder la laguna y las obras que se plantean realizar, en una extensión de xxx Km desde la ciudad de Huacchis

1.3 Finalidad del Estudio

La presente investigación tiene por finalidad realizar el estudio geológico y geotécnico con fines de evaluación del subsuelo como parte del proyecto “Ampliación del Servicio de Riego en el sector Jahuan, Distrito de Huacchis, Provincia de Huari, Región Ancash” ubicado en el Distrito de Huacchis, Provincia de Huari y Departamento de Ancash, el mismo que se ha efectuado a través de trabajos de exploración de campo y ensayos de laboratorio necesarios para definir el perfil estratigráfico del área de estudio, así como determinar los parámetros de resistencia, y de esta forma poder proporcionar las características físico mecánicas del sub suelo; y las recomendaciones necesarias para el funcionamiento adecuado durante la vida útil de las instalaciones.

Específicamente, se tiene la finalidad de investigar las características geológicas y geotécnicas del área de emplazamiento de la Presa Tampush, y servir de base para la elaboración de los diseños definitivos de la presa de retención de agua.

1.4 Metodología de la Investigación

El estudio ha sido desarrollado de acuerdo con las Normas Técnicas establecidas para el caso, además de los Términos de Referencia emitidos por la Institución y ha seguido la siguiente pauta metodológica:

• Evaluación de los estudios anteriores y recopilación de los aportes geológicos y geotécnicos significativos.

• Programación y ejecución de los diferentes aspectos que comprende el estudio, tales como sondajes diamantinos, apertura y muestreo de las calicatas.

• Pruebas de campo y ensayos de laboratorio de Mecánica de Suelos, in situ y en el laboratorio de Mecánica de Suelos de la Facultad de Ingeniería Agrícola de la Universidad Nacional Agraria La Molina.

• Evaluación de resultados y tipificación de las características geotécnicas de los materiales de la cimentación del vaso, boquilla, aliviadero, y otros compartimientos de la presa.

• Elaboración de los perfiles geotécnicos al detalle a escala adecuada.

1.5 Investigaciones Geológicas Anteriores

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No se ha encontrado investigaciones geológicas geotécnicas anteriores que aporten significativamente a la evaluación de las propiedades que se encuentran dentro de la cimentación de la presa de concreto que está actualmente en operación.

2.0 GEOLOGIA REGIONAL

La geología regional puede caracterizarse en términos de rocas sedimentarias que se encuentran en los flancos de la Cuenca y por las rocas predominantemente volcánicas e intrusivas.

Formaciones Geológicas

Las rocas sedimentarias ubicadas en la zona de transición entre la Cuenca Chavín (miogeosinclinal) y la cuenca del Marañón (geoanticlinal) dominan la geología regional de la cuenca de nuestra zona de estudio. Se disponen de mapas geológicos del área, preparado y/o publicados por el Instituto Geológico Minero y Metalúrgico de Perú. A continuación se describen las diferentes formaciones reconocidas en el área del emplazamiento de la mina propuesta, desde las más recientes hasta la más antigua, (también están representadas en la Tabla):

Formación Celendín, (Ks-ce): Margas calcáreas nodulares, pobremente estratificadas, de color amarillo plomizo, con intercalaciones de caliza, esquistos de barro plomo y margas. La formación tiene un grosor de aproximadamente 500 m y se observa como un centro de sinclinales con rumbo noroeste-sureste. La Formación Celendín es concordante con respecto a la Formación Jumasha.

Formación Jumasha, (Ks-j): Caliza gris masiva compuesta por estratos de aproximadamente 1 a 2 m de grosor. Esta formación resistente al intemperismo tiene un grosor menor que 700 m y se presenta como cadenas sobresalientes y elevadas. La Formación Jumasha es cárstica, contiene numerosas cuevas y sumideros, y es concordante con la Formación Pariatambo.

Formación Pariatambo, (Ki-pt): Margas de color marrón oscuro con intercalaciones de caliza con esquistos de color marrón. La formación tiene aproximadamente 100 m de grosor y es concordante con la Formación Pariahuanca.

Formación Pariahuanca, (Ki-ph): Caliza masiva de color plomo azulado, con estratos de 1 a 2 m de grosor. La formación tiene aproximadamente 100 m de rosor y sobreyace en concordancia con la Formación Carhuaz.

Grupo Goyarisquizga no diferenciado: Areniscas friables de color blanquecino, con estratificaciones transversales de 2 m de grosor o menos en ciertos casos, con intercalación de esquistos y lodolitas interestratificadas. Este grupo es el equivalente de las tres formaciones mencionadas a continuación que no podrían mapearse individualmente en una escala regional.

Formación Carhuaz, (Ki-ca): Se observan lutitas litificadas de color gris a gris verdoso, con algunos inter estratos de areniscas. La formación es de aproximadamente 600 m de espesor y es concordante con la Formación Santa.

Formación Santa, (Ki-s): Se puede observar caliza de color azul grisáceo, con estratos de 0.1 a 1 m de espesor, con nódulos horstenos grises a blancos. La formación tiene aproximadamente entre 100 y 150 m de espesor y es concordante con la Formación Chimú.

Formación Chimú, (Ki,ch): Arenisca de color blanco a blanco rojizo en láminas de aproximadamente 1 a 3 m de grosor. La formación tiene un grosor aproximado de 100 m.

Formación Oyón, (Ki-o): Arenisca parda y basáltica de fino grano y de color gris oscuro, con inserciones de esquistos de barro y carbón (lignita).

Formación Chicama, (Js-ch): Esquistos grises y areniscas.

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Tabla 1 Secuencia de las Unidades Lito estratigráficas

Tanto los contactos geológicos como las estratificaciones regionales tienen rumbo noreoeste-sureste. El plegamiento, fallamiento y erosión dieron como resultado la variación del grosor de las unidades geológicas en todo el lugar. Como resultado del plegamiento y fallamiento a gran escala, el buzamiento de los niveles de estratificación es de 15º a 75º. Se registró tanto el buzamiento hacia el noreste como el buzamiento al suroeste.

Se propuso un sinclinal regional para el área (<biblio>). Una sinclinal regional es consistente con los cambios en buzamiento de la Formación Celendín. Una consecuencia de la sinclinal regional es que Jumasha subyace a toda la cuenca. Por otro lado, Palomino (1997) postuló una serie de fallas inversas y buzamientos en dirección opuesta, lo que explicaría el afloramiento descendente de antiguas formaciones.

La evidencia de la actividad tectónica se muestra mediante plegamientos y fallamientos que alteran la roca madre y están preferencialmente orientadas en dirección surestenoreste. La zona de transición entre las cuencas de Chavín y del Marañón se caracteriza por una fuerte imbricación6 que consiste en una serie de capas de roca sedimentarias del Cretáceo que se recubren unas a otras debido al sobreescurrimiento, dando lugar a una repetición de la secuencia del Cretáceo. La secuencia cretácea se repite hasta cuatro veces en una distancia de 20 km.

La monzonitas han intruido estas formaciones sedimentarias desde el período Terciario Inferior, originando un metamorfismo de contacto.

Los depósitos cuaternarios se esparcen en toda el área. Dichos depósitos se han originado por procesos glaciales, fluvioglaciales, aluviales y coluviales y han cubierto parcialmente la roca madre. En el valle Tucush, se descubrió que este depósito normalmente tenía un grosor de 4 m y localmente hasta 10 m.

Fisiografía

La fisiografía de la zona de la influye sobre la corriente de aire y el flujo de agua, y juega un papel importante en los ecosistemas y tipos de suelos. Además, la fisiografía del lugar afecta el desarrollo del Proyecto principalmente en lo que se refiere a cómo y dónde depositar el desmonte.

La fisiografía ha sido determinada mediante la revisión de mapas topográficos, visitas al lugar y la revisión de la bibliografía existente.

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La zona se caracteriza por su topografía abrupta entre las cotas 3,800 m y 4,300 m. La morfología actual es el resultado de procesos glaciares del Pleistoceno, los cuales dieron como resultado los característicos valles en “U” (es decir, fondo plano y flancos empinados).

Tanto las crestas como los flancos empinados de los valles están constituidos por las calizas masivas de la Formación Jumasha. Los valles están conformados por pizarras y margas de la Formación Celendín, las cuales son más susceptibles a la meteorización y la erosión.

Las lagunas de la zona son relativamente pequeñas, están formadas en depresiones producto de erosión glaciar y valles, en los que el drenaje natural ha sido bloqueado por morrenas o material coluvial. La principal laguna ubicada cerca al proyecto es la laguna de Pariña.

3.0 ESTUDIO GEOTECNICO DE LA PRESA

3.1 Generalidades

En la ejecución de los estudios geotécnicos de la Presa Tampush, se han tenido en cuenta los Términos de Referencia establecidos por la Entidad Contratante y además se han seguido las Normas Técnicas existentes para este tipo de estudios.

3.2 Sistema de Trabajo

El sistema de trabajo seguido consiste en el desarrollo de los siguientes aspectos:

- Revisión de los estudios anteriores.- Ejecución de los trabajos de campo.- La excavación de calicatas en la zona del vaso y eje de la presa.- El mapeo geológico y geotécnico en la zona del vaso y eje de presa.- Perforaciones diamantinas realizadas en el eje de la presa: uno en cada estribo y

otro en el cauce del río, en total 3 sondajes.- Trabajos de gabinete y elaboración del informe final.

3.3 Criterio de Evaluación Geomecánica

En la evaluación de los materiales rocosos encontrados en los sondajes y de las perforaciones, se utilizaran los criterios de evaluación Geomecánica propuesta por Bienawsky, que se basa principalmente sobre una serie de factores de observación directa, como son:

a) Índice R.Q.D.

Es un índice cuantitativo, basado en la recuperación obtenida en sondeos realizados con diámetro no inferior al NQ.En el siguiente cuadro se presenta una clasificación del macizo rocoso en función del R.Q.D.

R.Q.D. Calidad de la Roca90-100 Excelente75-90 Buena50-75 Mediana25-50 Mala0-25 Muy mala

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b) Resistencia.-

El criterio para determinar la resistencia a la compresión no confinada de la roca, se muestra en la escala siguiente:

- Roca muy competente (Tipo A) que al golpearla con el martillo da un sonido muy limpio y es muy difícil de romper (2500< qu).

- Roca competente (Tipo B) que se rompe con el martillo y en la que esta produce una raya superficial sonora y da un sonido limpio (1000<qu<2500).

- Roca media (Tipo C) que se pueda rayar fácilmente con el martillo y no da sonido limpio (500<qu<1000).

- Roca poco competente (Tipo D) que se puede marcar fácilmente con el martillo, no es posible romper a mano secciones de 10 cms (100<qu<500).

- Roca muy poco competente (Tipo E) con aspectos de suelo pero en la que se puede reconocer la estructura de roca original. Un impacto de la punta del martillo deja huella y puede romperse a mano (qu<100).

c) Espaciamiento entre discontinuidades

CLASES ESPACIAMIENTO A 2.00 m B 0.60 - 2.00 m C 200 - 600 mm D 60 - 200 mm E 60 mm.

d) Condiciones de las juntas.

- Superficies muy rugosas.- las juntas son continuas. No hay separación entre las paredes de las juntas. Roca resistente en las paredes de las Juntas.

- Superficies ligeramente rugosas. Separación menor de 1 mm. Roca resistente en las paredes de las Juntas.

- Superficies ligeramente rugosas. Separación menor de 1mm. Roca alterada y/o blanda en las paredes de las Juntas.

- Superficies deslizadas o relleno con espesor menor de 5 mm o Juntas abiertas 1 a 5 mm.

- Relleno con espesor mayor de 5 mm o Juntas abiertas más de 5 mm.

e) Condiciones de la Napa

- Completamente seco.- Húmedo.- Baja presión.- Mediana presión.- Alta presión.

f) Grado de Alteración

Este parámetro, no integrado en la clasificación de Bienawsky, se contemplará en los cortes de sondeos.

• Bastantes Meteorizadas:

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a) La meteorización se extiende a través de toda la masa rocosa pero conserva suficiente resistencia para no ser desmenuzable con la mano.

b) Menos de la mitad de la roca esta desintegrada y/o descompuesta en forma de suelo. Se presentan zonas de roca sana o ligeramente decolorada, bien formando un marco continuo o bien como bloques o núcleos sanos.

• Muy Meteorizadas:

a) La meteorización se extiende a través de toda la masa rocosa, que puede desmenuzarse a mano.

b) Más de la mitad de la roca esta desintegrada y/o descompuesta en forma de suelo. c) Pueden presentarse zonas de roca sana o ligeramente decolorada formando bloques o

núcleos sanos.

• Completamente Meteorizada.

Toda la masa de roca esta desintegrada y/o descompuesta en forma de suelo en el cual se puede reconocer la estructura de la roca original.

• Suelo Residual

Suelo donde no aparece la textura, ni la estructura, ni la mineralogía de la roca original. El suelo no ha sido transportado en modo significativo.

Evaluación Geotécnica.- (Según Bienawsky)

La consideración de estos diferentes parámetros permite efectuar una clasificación según el cuadro de clasificación Geomecánica.

Ver cuadro clasificación geomecánica en el anexo tablas.

g) Permeabilidad.

Con la finalidad de investigar las características hidráulicas del subsuelo de la zona de estudio, se han efectuado pruebas de permeabilidad in situ; cuya metodología ha sido ya descrita en forma resumida en los puntos anteriores del presente informe, los resultados se exponen en los registros de perforación de cada sondaje y su evaluación se dilucida en el ítem correspondiente (Acápite de Trabajos de Campo). Cabe indicar que los métodos empleados en la ejecución de las pruebas de agua en el campo y los cálculos en gabinete, coinciden estrictamente con los descritos en el manual del Bureau Of Reclamation. Este parámetro no esta integrado a la clasificación de Bienawsky y se aplica en suelos y rocas.

3.4 Evaluación Geotécnica del eje de presa

3.4.1 Trabajos de Campo

3.4.1.1 Calicatas

Con la finalidad de determinar el perfil estratigráfico del área de estudio fueron extraídas muestras para el posterior ensayo de laboratorio y determinar las propiedades físicas y mecánicas del suelo en la zona. En esta investigación, se ha realizado en total seis (02) calicatas a cielo abierto, distribuidas convenientemente en el área de estudio. El cuadro N° 3.1 describe la ubicación y profundidad de calicatas.

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CUADRO N° 3.1

CALICATA N° PROF. (m.) N- FREATICO (m)

C-1 1.00 --C-2 1.30 1.20

La profundidad de la calicata C-1 fue mínima dado que se encontró roca bastante dura, mientras que en la calicata C-2, se encontró nivel freático a 1.20m de profundidad.

Con el objeto de determinar las características físico-mecánicas de los materiales del terreno de fundación se llevaron para el detalle del proyecto a cabo investigaciones mediante la ejecución de calicatas y trincheras a “cielo abierto” de 2.0m de profundidad mínima. De los materiales encontrados en las calicatas se obtuvieron muestras disturbadas, que fueron descritas e identificadas con la ubicación, número de muestra y profundidad; luego fueron colocadas en bolsas de polietileno para su traslado al laboratorio. Durante la ejecución de los estudios de campo se llevó el registro de los espesores de cada una de las capas del sub-suelo, sus características de gradación y su estado de compacidad.

Las muestras de suelos fueron clasificadas y seleccionadas siguiendo el procedimiento descrito en ASTM D-2488 “Práctica Recomendada para la Descripción de Suelos”.

Se ejecutaron para la zona del eje de la presa un total de cuatro (02) calicatas y tres (03) perforaciones en roca.

Para la zona del vaso de la presa se ejecutaron un total de dos (02) calicatas, mientras que para aguas abajo de la presa se ejecuto una (01) calicata y para el aliviadero una (01) calicata.

CUADRO N° 3.2

CALICATA N°

PROF. (m.)

N.F. (m)

UBICACION TIPO DE SUELO

C-1 1.00 -- Eje de la presa

Material rocoso fragmentado, bastante alterado por la presencia de agua. Se aprecia en su parte superior una delgada cada de materia orgánica y en la base un cimiento rocoso de mayor resistencia.

C-2 1.30 1.20 Eje de la presa

Material arcilloso de color amarillo, proveniente de la meteorización de la roca del lado izquierdo de la laguna, el nivel freático alto y la base en material rocoso.

C-3 1.60 -- Pie de la Presa – Aguas Abajo

Material rocoso fragmentado por la presencia de agua en el estrato superior, cantos de 15” en la capa inferior.

C-4 1.30 1.20 Pie del Aliviadero – Aguas Abajo

Material gravoso de color negro, proveniente de la saturación superficial del suelo. Presencia de material rocoso de 8” y en la base un cimiento rocoso de mayor resistencia

C-5 1.60 -- Estribo Derecho Material gravoso de color marrón, se aprecia en su parte superior una delgada capa de materia orgánica, material rocoso de 8” y en la base un

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cimiento rocoso de mayor resistencia

C-6 1.50 1.40 Estribo IzquierdoMaterial arcilloso de color amarillo, muy húmedo, roca fragmentada y cantos de 20”y la base en material rocoso

3.4.1.2 Ensayos de densidad de campo

Se tomaron ensayos de campo para verificar la densidad natural en campo de los estratos representativos, resultados que nos permitirán remoldear las muestras para la ejecución de los ensayos mecánicos de laboratorio.El cuadro N° 4.4 muestran los resultados de dichos ensayos:

Cuadro N° 3.3

CALICATA MUESTRA PROF. t d

C-1 M-1 1.00 2.20 1.92C-2 M-1 1.30 1.79 1.57C-3 M-1 1.60 1.75 1.54C-4 M-1 1.20 1.88 1.65C-5 M-1 1.60 1.82 1.60C-6 M-1 1.50 1.74 1.53

3.4.1.3 Muestreo inalterado y disturbado

Se tomaron muestras de cada uno de los tipos de suelos encontrados en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de clasificación y de identificación de los suelos. Se extrajo además, muestras representativas para el ensayo de corte directo, ensayo de compresión triaxial, sobre las muestras correspondientes, el mismo que nos permitirá realizar el cálculo de la capacidad portante, de resistencia cortante y evaluar los valores de empuje activo y pasivo para el diseño de muros (si estos son necesarios, así como los asentamientos por acción de la carga aplicada.

3.4.1.4 Registro de excavaciones

Paralelamente al muestreo se realizó el registro de cada una de las calicatas, anotándose las principales características de los tipos de suelos encontrados, tales como: espesor, humedad, tipo de grano, plasticidad, consistencia, granulometría, textura, color, etc.

3.4.1.5 Registro de perforaciones

3.4.1.5.1 Perforación en Roca DM – 1 (Estribo Derecho)

Tramo de 0.00 a 5.00m.:

Tufo Volcánico, tipo sillar, de coloración anaranjada con lentes de tufos rosáceos, de baja resistencia a la compresión uniaxial, se rompe con un solo golpe de martillo. Presenta un RQD de 80 en promedio y una recuperación de 85%. Presenta reducido intemperismo.

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3.4.1.5.2 Sondaje diamantino DM – 2 (Centro de la Presa)

Tramo 0.00 a 10.00m :

En la parte superficial de este tramo, (de 0.00 a 4.50m) se presentan: Gravas bien graduadas a pobremente graduada, de matriz limosa, limpias, de partículas redondeadas, medianamente compactas. Geológicamente el material es transportado depósitos fluvialuviales emplazadas en el centro del cauce del río.

3.4.1.5.3 Sondaje diamantino DM – 3 : (Estribo Izquierdo)

Tramo de 0.00 a 5.00 m. :

Material de arena limosa con intercalaciones de grava, las partículas de grava son de bajo paso volumétrico y de composición de tufos volcánicos, de densidad semi compacta.

3.4.2 Ensayos de Laboratorio

Los ensayos estándar y físico mecánicos se vienen realizando en Laboratorios Especializados, los ensayos especiales como ensayo de compresión triaxial, ensayo para determinar la permeabilidad de los suelos y el material de relleno para el cuerpo de la presa según a los estándares de la ASTM, tales como:

- Análisis granulométrico por tamizado ASTM D-422- Contenido de humedad ASTM D-2216- Limite Liquido ASTM D-423- Limite Plástico ASTM D-424- Corte Directo con muestras Remoldeados ASTM D-3080- Densidad Máxima y Mínima ASTM D-4254 y D-4253- Ensayo de compresión triaxial tipo UU ASTM D-2850- Ensayo de compresión triaxial tipo CU ASTM D-2851- Ensayo de permeabilidad de pared flexible ASTM D-5084

4.0 EVALUACION DEL PELIGRO SISMICO

4.1 Introducción

Uno de los componentes del estudio es la evaluación del peligro sísmico a que estaría sometido el talud de la PRESA TAMPUSH y que es parte importante del estudio de estabilidad.

El peligro de terremotos en el proceso de planificación de proyectos con las características de la Presa Tampush en cuestión, requiere de dos tipos de evaluaciones para estimar el peligro sísmico. La primera evaluación, es referida a la severidad potencial de un terremoto; y la segunda evaluación, corresponde a la probabilidad de que ocurra un terremoto destructivo, durante el periodo de la vida útil del proyecto.

La severidad potencial usualmente es definida históricamente, es decir, el terremoto más grande que puede ocurrir o que ha ocurrido en determinada área. Se toma como el terremoto más grande, el que probablemente ocurrirá en ese lugar. La severidad de un terremoto se puede medir en términos de intensidad con la escala de Mercalli Modificada (MM) o en términos de magnitud con la escala Ritcher (Ms) que esta relacionada con la cantidad de energía liberada en

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el lugar de origen. Una intensidad MM VI o mayor, y una magnitud MS 4 o mayor se toman como índices de un peligro significativo.

En este informe se ha estimado el peligro sísmico de la Presa Tampush, utilizando el enfoque probabilística desarrollado por McGuire (1976) y empleando la base de datos y las fuentes sismo genéticas definidas por J. Alva (2005).

4.2 Objetivo

El Objetivo principal del presente ítem consiste en realizar la evaluación del Peligro sísmico del área de emplazamiento de la Presa Tampush.

Para alcanzar este objetivo serán necesarios los siguientes objetivos secundarios:

Identificación y delimitación de las fuentes sismo genéticas Análisis de recurrencia y aplicación de la adecuada ley de atenuación Estimación del peligro sísmico (aceleraciones máximas) en el área de estudio para

distintos periodos de exposición (50 años, 100 años y 500 años).

4.3 Metodología

La metodología empleada ha sido la siguiente:

Revisión de la Información Geológica y Geofísica del área de influencia del presente estudio

Revisión de la Información sísmica disponible para conocer la ocurrencia de terremotos históricos y sus características. Estos son: Catalogo sísmico publicado por CERESIS (1985) con su Mapa Sismotectónico de la zona Sur del Perú.

Revisión de la Información sismo tectónica para conocer los indicadores de la actividad sísmica. Para ello se recurrió al Mapa Neotectónico Preliminar de América del Sur publicado por CERESIS (1985), donde se muestran indicadores sísmicos como fallas, volcanes, fuentes termales, bloques tectónicos que se han levantado o hundido y otras características relevantes asociadas al sismo tectónico del área de estudio.

Revisión de la información disponible sobre peligros sísmicos para contar con datos de los efectos de los terremotos. En el presente Estudio se contó con el Mapa de Máximas Intensidades de América del Sur, publicado por CERESIS (1985) y el Mapa de Máximas Intensidades Sísmicas según Alva Hurtado (1984).

Como medida de la severidad del movimiento sísmico se empleará la aceleración máxima o pico del terremoto.

Para evaluar el peligro sísmico se empleo la teoría desarrollada por Cornell (1968 y 1971) y Merz y Cornell (1973).

Para el cálculo del Peligro sísmico, se empleo las fuentes sismo genéticas propuestas por Alva (2005) para el Sur y Sur- Este del Perú. Para el análisis de la recurrencia de terremotos se ha empleado la expresión de Richter (1958). Aquí también se aplicó las leyes de atenuación de aceleración de Vargas (1979) y Casa verde y Vargas (1980).

5.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En base a los trabajos de campo y ensayos de laboratorio realizados; así como el análisis efectuado, se puede concluir lo siguiente:

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- El área en estudio se encuentra ubicado en las cercanías y en la periferia del Distrito de Huacchis, Provincia de Huari, Departamento de Ancash.

- Se ha ejecutado tres perforación con recuperación de testigos hasta una profundidad de 15m, ubicadas una en cada estribo y la otra en el centro de la presa, estas perforaciones nos ha permitido identificar a los materiales presentes así como su estructura y calidad, así mismo se han ejecutado ensayos de permeabilidad en estas perforaciones.

- En la margen derecha según las perforaciones se ha encontrado aflorando el macizo rocoso, obteniéndose una alta recuperación de muestras en toda la profundidad de la perforación, en esta el valor de RQD es del orden de 80, en la perforación ubicada en el cauce del río, se encontró el macizo rocoso a partir de 4.50 a 5.00m de profundidad, macizo compuesto por tufo volcánico de bajo peso volumétrico y baja resistencia a la compresión uniaxial, en la perforación de la margen izquierda superficialmente se ha encontrado material cuaternario de origen coluvial cuya clasificación SUCS es de GM a SM, debajo de esta capa se presenta el tufo volcánico de bajo peso volumétrico.

- Durante la evaluación en campo no se ha evidenciado la presencia de riesgo asociados a la geodinamica externa como deslizamientos, desprendimientos, hundimientos, cárcavas o inundaciones en la zona del proyecta.

- Según las exploraciones de campo como son excavación de calicatas, perforación de diamantina, se ha confeccionado los perfiles estratigráficos en el eje de la presa de tierra, según estas trabajos indican que en la margen derecha existe afloramiento de tufo volcánico de color anaranjado con manchas rosadas, en el cauce del ríos se ha encontrado material fluvioaluvional hasta una profundidad de 4.5m, los tipos de suelos encontrados son de grava bien graduada a pobremente graduada (GW a GP), y en la margen izquierda se ha encontrado dos capas de material geológico, superficialmente se ha encontrado arena limosa con grava angulosas de origen coluvial, el espesor de esta capa es de 3.0m de potencia debajo de esta capa se ha encontrado el material de tufo volcánico algo alterado mejorando de calidad con la profundidad.

- Se ha encontrado nivel freático en la margen derecha a partir de 3.0m de profundidad, según la perforación diamantina, en el cauce de la quebrada el nivel freático aflora superficialmente y en la margen izquierda se ha encontrado a partir de 3.5m.

- Se han ejecutado ensayos in-situ como determinación de la densidad del terreno mediante el método de cono de arena, ensayos de permeabilidad con el método de Hvorslev (1951), así también como el método de presión (Método Lugeon), se ha ejecutado ensayos de penetración con penetrometo portátil, para evaluar la resistencia a la penetración.

- Según los datos de densidad de campo se puede decir que los materiales que conforman las laderas de la zona del proyecto presenta baja densidad, debido a la presencia del tufo volcánico, el material del cauce del río presenta una densidad dentro de los límites de los materiales de grava bien graduada.

- Se ha evaluado la estabilidad de los taludes proyectados de la presa de tierra Tampush, el talud aguas arriba presenta una relación de 2.5(H):1.0(V), y el talud aguas abajo presenta la relación de 2.0(H):1.0(V), el tipo de presa es homogénea con cuerpo de presa de Grava Limosa a Arcillosa, con pantalla impermeable aguas arriba y un filtro debajo de la pantalla impermeable, una estructura plinto que se proyecta hasta el macizo rocoso de tufo volcánico y un pantalla impermeable de inyección de lechada de cemento adicional hasta 5.0m de profundidad debajo del plinton, la profundidad de la cimentación de la presa será a 4.0m de profundidad en promedio, en la zona mas profunda y empotrada en los estribos hasta 0.50m debajo de la roca.

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- Con la configuración antes mencionada la base presenta un ancho de mas de 60m aproximadamente, según la evaluación de la infiltración el caudal que atravesara en el pie de la presa será de 0.013lt/seg, considerando la implementación de la pantalla impermeable en la cara aguas arriba de la presa de agua y la inyección de la pantalla adicional debajo del plinto.

- Según la evaluación de campo se recomienda cimentar a una profundidad no menor de 4.00m. según las estructuras del proyecto y apoyando los cimientos sobre el material de roca de tufo volcanico o material de grava bien graduada a mal graduada.

- Con este valor de capacidad de servicio los asentamientos producidos por la carga de material cuaternario estará debajo de los 30cm. Este valor esta dentro de los asentamientos permisibles para este tipo de estructura.

- Según la evaluación de riesgo y vulnerabilidad, debido a las características de la presa, la zona del proyecto, los fenómenos de geodinámica, el riesgo de potencial de daño de la estructura es mínimo.

- Se empleará cemento Portland tipo I o similar, en las zonas donde la presencia de sales y sulfatos es bajo, según lo ha demostrado los ensayos químicos.

- El estudio probabilístico proporciona valores máximos de aceleración, que pueden ser usados en la determinación de espectros sísmicos del diseño de la PRESA TAMPUSH.

- En el sitio de la PRESA TAMPUSH, los valores de aceleraciones máximas para tiempos de exposición de 50 años, 100 años y 500 años son de 0.16g, 0.23g y 0.30g respectivamente.

- El nivel del Peligro sísmico evaluado en los sitios de emplazamiento de la PRESA TAMPUSH se considera moderado.

- Se recomienda incluir puntos de monitoreo de nivel freático en la cresta y talud aguas debajo de la presa es decir instalación de piezómetros de observación, así mismo se recomienda la inspección visual durante la operación de la presa, la frecuencia de monitoreo será mensualmente durante el primer año de operación y cada tres meses en los años siguientes, así mismo se monitoreara después de cada evento sísmico y de alta precipitación.

- El presente informe es solo aplicable a la zona estudiada no garantiza su validez en otras zonas.

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INFORME HIDROLOGICOPRESA TAMPUSH

1.0 ANTECEDENTES

La Microcuenca Tampush se encuentra ubicada en la Vertiente del Pacífico, en la sierra del departamento de Ancash.

Actualmente, la laguna de Tampush cuenta con pequeño dique de piedra asentado con concreto y barro, y una longitud promedio de 35 metros lineales con ancho variable, y un ancho de corona de 0.50 m. Esta estructura, permite realizar pequeños almacenamientos durante las épocas de lluvia, lo cual resulta insuficiente y permite que las aguas en exceso se pierdan a lo largo de una quebrada.

El Proyecto consiste en mejorar el represamiento de la laguna Tampush, que tiene por finalidad abastecer de agua para riego a los sembríos en el sector de Jahuan, cuyos agricultores se encuentran representados por el comité de Riego de Huacchis. La presa funcionará como un regulador de las necesidades hídricas, que requieren los cultivos en los diferentes períodos de su crecimiento vegetativo.

2.0 UBICACIÓN

El proyecto se encuentra ubicado en la comunidad de Jahuan, distrito de Huacchis, provincia de Huari, departamento de Ancash.

Figura N°01: Ubicación del Proyecto a nivel departamental y provincial.

La laguna Tampush se localiza en las coordenadas UTM Este 300350 y Sur 8982400 (Sistema WGS 84 Sur), a una altitud de 4025 msnm, según la Carta Nacional Geográfica del Perú.

El área de estudio, está ubicada en la sierra noreste de Ancash, aproximadamente a 260 km de la ciudad de Huaraz. Ver figura N°02.

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Figura N°02: Ubicación del Proyecto a nivel departamental y provincial.

3.0 MICROCUENCA TAMPUSH

La microcuenca Tampush, es parte de la cuenca del río Champanario, que hacia aguas abajo llega a ser parte de uno de los afluentes del río Marañon. La microcuenca tiene una variación altimétrica de 4350 a 4025 msnm, desde la zona de descarga natural de la laguna; esta presenta un área de cuenca de 0.55 Km2.

Figura N°03: Área de delimitación de la microcuenca Tampush.

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En el cuadro N°01, se muestran los parámetros de la cuenca:

Cuadro N°01: Parámetros Geomorfológicos de la Microcuenca Tampush

Parámetro Unidad Valor

Área de la Cuenca (A) Km2 0.55

Perímetro de la Cuenca (P) Km 3.22

Coeficiente de Compacidad (KC) * 1.22

Radio de Circularidad (RC) * 0.67

Rectángulo EquivalenteLado Mayor Km 1.12Lado Menor Km 0.49

Cota Máxima de la Cuenca msnm 4350Cota Mínima de la Cuenca msnm 4025

Desnivel Total de la Cuenca m 325Pendiente Media de la Cuenca % 29%

4.0 LAGUNA TAMPUSH

Actualmente la laguna, mantiene un espejo de agua sobre un nivel altitudinal de 4025 msnm, con un área de 1.53 ha y un perímetro mojado de 531.83 m. Según informes, mantiene en época de estiaje un caudal de ingreso promedio de 2 l/s, producto de las filtraciones y aporte de la cuenca; con el aforo en la zona de descarga se ha podido estimar un caudal de salida de 10 l/s. La zona de salida, presenta una excavación de corte del tipo canal, que ha sido habilitada por los agricultores para derivar las reducidas aguas almacenadas en la laguna.

Figura N°04: Laguna Tampush.

5.0 HIDROLOGÍA

5.1 Información Pluviométrica:

Se realizó un mapeo de las estaciones hidrometeorológicas más cercanas al área del proyecto, haciendo uso de un programa SIG, como lo es el Arcgis 10, los resultados son mostrados en el cuadro N°02. A partir de un análisis minucioso de dichas estaciones, se elegirá a posteriori las estaciones hidrometeorológicas de las cuáles se extraerá la información pluviométrica necesaria para determinar la precipitación en la zona del proyecto.

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Cuadro N°02: Estaciones Hidrometeorológicas CercanasNombre Corrdenadas UTM

AltitudTipo

de la WGS 84 - Sur de

Estación Este (m) Norte (m) (msnm) Estación

Cahuish 253084 8928752 4550 MeteorológicaChavin 253012 8939817 3160 MeteorológicaChavin 253012 8939817 3210 MeteorológicaChavin 261222 8939569 3210 Meteorológica

Dos De Mayo 306177 8927253 3360 MeteorológicaHuallanca 286143 8906831 3260 Meteorológica

Huari 262002 8965690 3149 MeteorológicaHuarin I 317268 8897783 3450 HidrológicaHuarin II 317268 8897783 3450 HidrológicaLa Union 302557 8914298 3201 Meteorológica

Llata 304231 8943804 3429 MeteorológicaPiscobamba 239663 9020873 3281 MeteorológicaTingo Chico 311597 8934624 2950 Hidrológica

Cabe mencionar que a nivel de perfil del proyecto se consideró aparte otras estaciones, las cuáles son mostradas en el cuadro N°03.

Cuadro N°03: Otras Estaciones Hidrometeorológicasque fueron consideradas en el Perfil del Proyecto

Nombre Corrdenadas UTMAltitud

Tipo

de la WGS 84 - Sur deEstació

n Este (m) Norte (m) (msnm) Estación

Chiquian 264396 8877193 3350 MeteorológicaMilpo 255061 8906636 4400 Meteorológica

5.2 Precipitación Media Anual:

Una vez escogidas las estaciones con datos pluviométricos cercanas, estas nos permitirán estimar los parámetros pluviométricos de nuestra zona del proyecto.

Obtención de las Variables Climatológicas para el Área de Estudio A efectos de realizar la estimación de la precipitación promedio anual en la zona de la Laguna de Tampush se realizará un modelo de correlación de regresión lineal simple.

Regresión Lineal Simple

En hidrología el modelo más simple y común, está basado en la suposición de que dos variables se relacionan en forma lineal. En general, el objetivo de un modelo de esta naturaleza es poder estimar el valor de una variable, que se denomina variable dependiente, a partir del valor de la otra, que se llama variable independiente. Como ejemplo se puede mencionar, lo siguiente:

Precipitaciones de una misma cuenca. Precipitación de una estación, con precipitación de otra estación. Precipitación con la altitud de una cuenca.

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Este hecho, permite correlacionar estas variables para completar datos o extender un registro. La ecuación general de regresión lineal simple, es la siguiente:

Y = a + bX

Donde:X = Variable independiente, variable conocida.Y = Variable dependiente, variable que se trata de predecir. a = Intercepto, punto donde la línea de regresión cruza el eje Y, es decir valor de Y cuando X = 0.b = Pendiente de la línea o coeficiente de regresión, es decir, es la cantidad de cambio de Y asociado a un cambio unitario de X. a ; b = Son parámetros de la ecuación de regresión.

Estimación de Parámetros

El método más utilizado para la estimación de los parámetros a y b es el de mínimos cuadrados, utilizando las siguientes relaciones:

La ecuación para el cálculo del coeficiente de correlación de dos variables de una muestra, es la siguiente:

Dónde:

r = Coeficiente de Correlación.Y = Variable Dependiente.X = Variable Independiente. n = número de datos de la muestra.

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ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS

Los valores de r varían entre -1 y +1 describiendo varios grados de asociación. Si las variables X e Y son independientes, el valor del coeficiente de r será igual a 0, resultando una correlación no aceptable.

Para obtener la serie hidrológica representativa en el área de estudio, se dispuso de registros pluviométricos de las estaciones ubicadas en la cuenca del río Pativilca y sus afluentes, así como de cuencas vecinas, obtenidas del SENAMHI y de estudios realizados en el área de estudio.

Precipitación Media del Área de Estudio

De acuerdo a la ecuación de regresión mencionada en el párrafo anterior, se determinará la precipitación media en la cuenca, considerando una altitud media de 4,104 msnm, obteniéndose así la lámina media anual de la microcuenca Tampush.

5.2 Oferta Hídrica Aprovechable:

Una vez obtenida la precipitación media de la microcuenca Tampush, podremos obtener la oferta hídrica total de la misma. No obstante debemos realizar un balance hídrico adecuado, que considere pérdidas por infiltración, respeto del el caudal ecológico y del caudal de demanda de usuarios aguas abajo de la laguna Tampush.También se procederá a calcular la curva duración de caudales y se diseñará en base a un caudal con 75% de persistencia, lo cual es usual para proyectos de riego.

5.3 Estimación de Caudales Máximos:

Para el cálculo de caudales se realizará un análisis de frecuencias de eventos hidrológicos máximos, aplicables a caudales de avenida y precipitación máxima. Al no contar con registros de aforo en el área de estudio, se considerará el siguiente procedimiento:

Uso de valores de precipitaciones máximas en 24 horas. Procesamiento de las distribuciones de frecuencia más usuales y obtención de la

distribución de mejor ajuste a la data histórica. Análisis estadístico de precipitaciones máximas para períodos de retorno de 20, 50 y 100

años.

Pruebas de Bondad de Ajuste

Las pruebas de bondad de ajuste se aplicarán sobre las diferentes distribuciones de frecuencia usadas en el análisis de eventos hidrológicos máximos. Las distribuciones de frecuencia más usuales en el caso de eventos máximos son:

a) Distribución Normal. b) Distribución Gumbel. c) Distribución Log – Normal. d) Distribución Log – Pearson III.

a) Distribución Normal

La distribución normal, es simétrica con respecto a la media y no ha sido muy usada en análisis de frecuencias de avenidas, puesto que la mayoría de las series de avenidas tiene un sesgo positivo. Sin embargo se ha encontrado apropiada para ciertas series de eventos de descargas y niveles de agua. La función de distribución de probabilidades está dada por:

Dónde: µ: Media de la Muestra. σ: Desviación Estándar de la Muestra.

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Considerando la variable estandarizada:

b) Distribución Gumbel

La distribución de valores tipo 1 conocida como distribución Gumbel, es aplicada tanto a precipitaciones máximas como avenidas máximas.La función de distribución de probabilidades está dada por:

c) Distribución Log Normal

Es muy usada por su consistencia y facilidad de aplicación e interpretación. La función de distribución de probabilidades está dada por:

La variable estandarizada está dada por:

Dónde µ y σ, son la media y desviación estándar de los logaritmos de las precipitaciones o caudales.

d) Distribución Log Normal de 3 Parámetros

Esta variante de la distribución Log Normal, podrá ser usada cuando la transformada presenta un sesgo significativo.

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La función de distribución de probabilidades está dada por:

La variable estandarizada está dada por:

e) Distribución Log Pearson III

Es una distribución muy usada en el análisis de avenidas con buenos resultados sobre todo en Canadá y Estados Unidos de Norteamérica.La función de distribución de probabilidades está dada por:

En este caso se tienen las relaciones adicionales:

Siendo γ el sesgo.

Precipitación Máxima en 24 Horas

Como ya se mencionó antes, por falta de aforos en la zona, se realizarán las pruebas de bondad de ajuste sobre los datos de precipitaciones máximas en 24 horas y se determinarán diversos valores, correspondientes a periodos de retorno de 20, 50 y 100 años respectivamente.

Intensidades Máximas

En base a los valores obtenidos de las precipitaciones, se generarán las intensidades máximas mediante la expresión del Soil Conservation Service (SCS). La intensidad de las lluvias para diferentes períodos de retorno y tiempos de concentración se calcularán mediante la siguiente expresión, según consejo del Soil Conservation Service (SCS):

Donde: ITR : Intensidad de lluvia para un tiempo de retorno, en mm/h.PpTR : Precipitación máxima 24 horas para un Tr en mm.TC : Tiempo de concentración en horas.Caudal de Escorrentía SuperficialLos flujos máximos debidos a tormentas descendiendo desde las laderas adyacentes serán calculados utilizando el método racional, dada la poca extensión de las áreas de drenaje. El concepto básico del Método Racional asume que el máximo porcentaje de escurrimiento de una cuenca pequeña, ocurre cuando la intensidad de tal cuenca está contribuyendo al escurrimiento y que el citado porcentaje de escurrimiento es igual a un porcentaje de la intensidad de lluvia promedio. Lo anterior en forma de ecuación resulta:

Dónde:

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Q : Caudal de Diseño en m3/s. C : Coeficiente de Escorrentía. I : Intensidad de la Lluvia en mm/h. A : Área de la Cuenca en Km2.

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Documents

Informe Geotécnico de Presa Tampush