PE-AMP7-GT110-ZAP-D011-R2 Estudio de suelos.pdf

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DISTRIBUCIÓNDistribución electrónica para todo el personal de la división a través de la intranet

SIEMENS PTD-H: Javier Lecca, Alex Zapata, Oscar Sánchez, Juan Sánchez, Marco CamachoISA -REP: Luis Marañon, Alvarado Saravia, Ricardo Arias, Miguel Benites

DISTRIBUCIÓNNOMBRE/SIGLA FIRMA FECHA NOMBRE/SIGLA FIRMA FECHA

1. ISA - REP 2. SIEMENS E T HS FEB.2011

Energy Fecha emisión:

ET HS FEBRERO - 2011

Elaboró RUMI ING SAC Código Documento:

Revisó Alex Zapata

Aprobó Javier Lecca

Estudios de Geología y GeotecniaPE-AMP7-GT110-ZAP-D011

Formato base: F4206001.001 Página 1 de 1

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ESTUDIOS DE GEOLOGIA Y GEOTECNIA

SUBESTACIÓN ZAPALLAL 220 k VRevisión 02

ENERGY, TRANSMISSION AND DISTRIBUTIONE T HS

Proyecto:“ ADECUACION INTEGRAL DE LAS SUBESTACIONES DE

CHAVARRIA, SAN JUAN, SANTA ROSA, VENTANILLA YZAPALLAL”

Cliente:ISA - REP

CONTRATO:PE-AMP7-GT-110-2010


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PROYECTO:

ADECUACIÓN INTEGRAL DE LAS SUBESTACIONES CHAVARRIA, SAN JUAN,SANTA ROSA, VENTANILLA Y ZAPALLAL

PE-AMP7-GT110-ZAP-D011

SIEMENS SAC/RUMI INGENIEROS SAC Documento: PE-AMP7-GT110-ZAP-D011

Archivo: PE-AMP7-GT110-ZAP-D011 Página - 1 - de 32

INDICE

1 GENERALIDADES....................................................................................- 3 -

1.1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................. - 3 -

1.2 OBJETIVO....................................................................................................................... - 3 -

1.3 UBICACIÓN..................................................................................................................... - 5 -

1.4 ACCESO.......................................................................................................................... - 5 -

1.5 CLIMA.............................................................................................................................. - 5 -

2 GEOLOGÍA ................................................................................................- 5 -

2.2 GEOMORFOLOGÍA......................................................................................................... - 8 -

2.3 GEOLOGÍA LOCAL ......................................................................................................... - 8 -

2.4 GEODINÁMICA EXTERNA.............................................................................................. - 9 -

3 INVESTIGACIONES DE CAMPO .............................................................- 9 -

3.2 Evaluación Geotécnica............................................................................- 9 -

3.2.1 EXCAVACIÓN DE CALICATAS....................................................................................... - 9 -

3.2.2 ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA LIGERA (DPL) .......................................... - 11 -

3.2.3 ENSAYOS DE DENSIDAD IN SITU............................................................................... - 12 -

4 ENSAYOS DE LABORATORIO..............................................................- 13 -

ENSAYOS ESTÁNDAR............................................................................................................. - 13 -

ENSAYOS QUÍMICOS .............................................................................................................. - 14 -

Determinación del pH ................................................................................................................ - 15 -

ENSAYOS DE CORTE DIRECTO : ........................................................................................... - 16 -

5 PERFIL ESTRATIGRÁFICO ...................................................................- 17 -

6 PARÁMETROS DE RESISTENCIA AL CORTE.....................................- 18 - 7 CAPACIDAD ADMISIBLE.......................................................................- 21 -

7.1 CAPACIDAD ADMISIBLE POR RESISTENCIA............................................................. - 21 -

7.1.1 CAPACIDAD ADMISIBLE POR ASENTAMIENTO ........................................................ - 21 -

8 PARAMETROS DE DISEÑO SISMORESISTENTE ...............................- 24 -


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PROYECTO:





9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..........................................- 25 -

ANEXOS:

ANEXO A: ENSAYO DE CAMPO ANEXO B: ENSAYOS DE LABORATORIO ANEXO C: ANALISIS DE CAPACIDAD ADMISIBLE

PLANOS

PANEL FOTOGRAFICO


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PROYECTO:





ESTUDIOS DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN – S.E. ZAPALLAL

1 GENERALIDADES

1.1 Introducción

A solicitud de la empresa SIEMENS SAC, se presenta el Informe del estudio de suelos

con fines de cimentación de la S.E Zapallal, el mismo que pertenece al proyecto:

“Adecuación Integral de las Subestaciones: Chavarría, San Juan, Santa Rosa, Ventanilla

y Zapallal”.

El personal profesional y técnico de la empresa RUMI Ingenieros Geotécnicos S.A.C,

inicia los trabajos de campo en Enero del 2011. Los ensayos de campo, consistieron en

la ejecución de Excavación de calicatas utilizando entibados, ensayos de Penetración

Dinámica Ligera (DPL), así como Ensayos de Densidad. Las muestras extraídas se

llevaron al Laboratorio para realizar diversos ensayos con cuyos resultados y otros datos

obtenidos de los ensayos de campo, se procesa para obtener la información que se

alcanza a través del presente informe.

1.2 Objetivo

El objetivo del presente estudio, es brindar información geotécnica geológica con fines

de cimentación, para el proyecto de ampliación del S.E. Zapallal, que constituye parte del

proyecto denominado “Adecuación Integral de las Subestaciones Chavarría, San Juan,

Santa Rosa, Ventanilla y Zapallal”.

Para el estudio de suelos se han realizado las investigaciones Geológicas yGeotécnicas, en el área del proyecto en relación a la ampliación que van a ser

realizadas, con los objetivos siguientes:


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PROYECTO:





1. Determinación de las condiciones Geológicas – Geotécnicas del sitio investigado

donde se cimentarán las obras civiles.

2. Identificación de la presencia de procesos geológicos activos, dándosele especial

atención a los procesos de geodinámica externa, que puedan afectar a las obras

proyectadas.

3. Estudio de Geología de Superficie del área del proyecto.

Para la realización del estudio se ha realizado en el marco de lo establecido en lo

indicado las normas peruanas. (Norma Técnica E-050 –

Suelos y Cimentaciones delReglamento Nacional de Edificaciones).

La información que se alcanza, se ha obtenido como resultado de la ejecución de cada

uno de los ítems que se presenta a continuación:

Evaluación Visual Geológica-Geotécnica en campo.

Ensayos de Penetración Dinámica Ligera (DPL).

Excavación de Calicatas.

Ensayos de densidad

Ensayos de Laboratorio.

1. Análisis granulométrico por tamizado.2. Clasificación de Suelos SUCS.3. Límite líquido.4. Límite plástico.5. Contenido de humedad.6. Densidad Natural de Campo.7. Corte directo.

Análisis Químicos

1. pH (ASTM-D-1293);2. S04 (ASTM-D-516);3. S.S.T. (ASTM-D-1889) y4. Cl2 (ASTM-D- 512).

Análisis de Ingeniería.


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PROYECTO:





1.3 Ubicación

S.E. Zapallal 220 KV (02 calicatas)

Ubicada en las Lomas de Carabayllo, Mz 1, LT1-Distrito de Carabayllo, Provincia y

Departamento de Lima. Está en la costa centro de Perú, aproximadamente a 281

m.s.n.m., tiene coordenadas UTM 18L 8691697 Sur y 276861 Este, es de tipo Intemperie

y fue puesta en operación 1991.

1.4 AccesoLa zona de lomas de Carabayllo, se ubica al Norte de Lima Metropolitana, en el distrito

de Carabayllo, cuyo acceso general es por la panamericana Norte a la altura del Km. 34,

Para llegar a la subestación S.E Zapallal 220 kV, se ingresa en dirección del cementerio

de Puente Piedra. Luego se continúa camino a las Lomas de Carabayllo.

1.5 Clima

De acuerdo a su localización latitudinal subtropical, el área de estudio le corresponde un

clima calido y lluvioso (sub.-tropical húmedo), sin embargo existe condicionantes que

afectan el clima de lima ocasionando que sea templado, húmedo y con ausencia de

lluvias

2 GEOLOGÍA

2.1 Geología Regional

La historia geológica del área, refleja los acontecimientos más importantes de la orogenia

andina en el centro del país, la cual esta ligada a la evolución del geosinclinal andino. Seconsidera que durante casi todo el mesozoico la región habría constituido parte del

geosinclinal andino, que por ese entonces era un fondo marino, en el que se acumulaba

gruesa capas de sedimentos intercalados con emisiones volcánicas submarinas. El inicio

de la orogenia andina, a finales del cretácico, Selva a posiciones continentales los


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PROYECTO:





volúmenes volcánicos sedimentarios mesozoicos. Paralelamente y hasta periodos del

terciario, ocurrió la intrusión del gigantesco batolito costanero. La cuenca baja de los ríos

que cruzan el área, esta asentada sobre rocas del origen ígneo y sedimentario, cuyas

edades corresponde al jurasico y cretáceo inferior, en este periodo de tiempo ocurrieron

intensas actividades volcánicas, con levantamientos y hundimientos sucesivos del nivel

del mar, dando lugar a la deposición de cuerpos lávicos con intercalaciones de lutitas y

calizas, producto de dicha actividad resultaron las formaciones santa rosa, puente inga,

ventanilla, cerro blanco, entre otros. Consecutivamente en un ambiente de mar profundo,

se depositaron sedimentos calcáreos que dieron origen a las formaciones Marcavilca,

Pamplona y Atocongo. Durante el cretáceo superior, se inicia el levantamiento de la

Cordillera occidental de los andes, acompañado de intensa actividad magmática yvolcánica, que deformo las secuencia rocosa, formando la estructura conocida como el

anticlinal de lima. La secuencia de los eventos antes referidos, tuvo influencia drástica e

irreversible sobre la fisiografía, el clima y desarrollo de la flora y fauna, que genero la

inversión de la corriente de los ríos de oeste a este, a fines del terciario, al retirarse los

mares, emergen las áreas continentales, que constituyeron los primitivos suelos de lima,

durante el cuaternario, el retiro de los mares y el aporte de sedimentos por los principales

ríos, favorecieron a la formación de la terrazas aluviales sobre la cual se funda la ciudad

de Lima. En tiempos presentes se observa una etapa de aparente equilibrio ente

procesos erosivos ya cumulativos.

Lima se ubica sobre los abanicos de deyección cuaternarios de los ríos Rímac y Chillón,

enmarcados en rocas sedimentarias del Jurásico Superior al Cretáceo Inferior y rocas

intrusivas del Batolito Andino.-Tectónicamente se trata de una suave estructura anticlinal,

fallada por estructuras orientadas al N-S que condiciona espesores de 400-600 m. de

depósitos aluviales.-Los sedimentos del río Chillón son mas finos y las gravas son de

origen volcánico, en cambio los del río Rímac provienen de rocas intrusivas.-El material

aluvial se hace mas arcilloso en profundidad.


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PROYECTO:





LEYENDA


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PROYECTO:





2.2 Geomorfología

El área del proyecto se encuentra en el Distrito de Carabayllo, cuya superficie tiene unrelieve ondulado con una pendiente que varia entre 4º a 8º, limitado por cerros cuyas

estribaciones de sus flancos no son muy pronunciadas, topografía del lugar es típica de

las partes bajas de los valles costeros. El relieve topográfico es plano a ligeramente

ondulado, variando a abrupto en los cerros aislados. La vegetación de la zona del

proyecto es casi nula, muy escasa por presentar un suelo estéril y desértico, cubierto con

depósitos eólicos, depósitos aluviales y con afloramientos de calizas y arcillas de edad

cretácica inferior.

La altitud de 200 a 300 m.s.n.m. y los rasgos geomorfológicos son el resultado de

diversos episodios tectónicos que han dado lugar a los rasgos estructurales actuales

como bordes litorales, planicies costeras, lomas, valles y quebradas, circundados por

cerros de composición granítica de edad terciaria y por el margen inferior con un valle

agrícola de suelo cuaternario.

2.3 Geología Local

La zona de estudio, se encuentra ubicado al norte de la ciudad de Lima, en la margen

izquierda del valle del río chillón, en la localidad de Carabayllo, según la Carta geológica

nacional del cuadrángulo 24 -i, a escala 1/100000, del boletín 43 del INGEMME, esta

constituida por depósitos aluviales, cuya edad geológica pertenece al cuaternario

pleistoceno (Qp-al), y también por depósitos aluviales recientes (Qr-al).

Las Formaciones presentes en el área de Estudio son:

Formación Pamplona

Esta formada por una alternancia de Lutitas y calizas, en capas delgadas. Las rocas se

muestran bastante fracturadas y alteradas.


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PROYECTO:





Formación Atocongo

Esta formación esta constituida por calizas de tonalidades gris oscuras a azulinas

estratificadas en bancos gruesos, con buzamientos hacia el Norte. En los afloramientos

se observan regularmente fracturadas y poco alterada.

Depósitos Cuaternarios: los depósitos cuaternarios presentan una amplia propagación en

superficie, estos depósitos son los más importantes en el área. Entre estos están.

Depósitos Aluviales: están constituidos por cantos rodados y gravas heterométricas, con

matriz areno limoso, ocupan el actual cause de los ríos y terrazas anegadizas

2.4 Geodinámica Externa

En lo referente al riesgo geodinámico, esta zona no está propenso a sufrir daños a causa

de esta geodinámica externa; pero hay que tener presente que en sucesos como el

fenómeno del niño donde la lluvia, inundaciones y flujo de material se acentúa con mayor

intensidad, entonces el área de estudio de la subestación podría verse afectado por lo

que se recomienda tomar las previsiones del caso tales como diseñar buen sistema de

drenaje, construir sólidos muros perimétricos, etc.

3 INVESTIGACIONES DE CAMPO

3.1 Evaluación Geológica

Esta zona está conformada en su mayor parte por los depósitos de suelos finos y arenas

con presencia de gravas, bolones y bloques, de gran espesor. La evaluación geotécnica

de campo se efectúo en el mes de Enero del año 2011.

3.2 Evaluación Geotécnica

3.2.1 Excavación de Calicatas


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PROYECTO:





Con el objeto de identificar los diferentes estratos de suelo y su composición, se

ejecutaron: 02 excavaciones manuales a cielo abierto, denominadas calicatas C-1y C-2

Los registros de las excavaciones se realizaron de acuerdo a la norma ASTM D-2488,

extrayendo las muestras disturbadas para la ejecución de ensayos estándar de

clasificación de suelos, para lo cual la muestra fue identificada convenientemente y

embalada en bolsas de polietileno las que fueron remitidas al laboratorio.

El cuadro siguiente presenta un resumen del registro de las excavaciones y los ensayos

realizados.

Cuadro 1

Resumen de Excavaciones

Ensayos RealizadosCalicatas

Profundidadalcanzada (m)

Nº. F.

C-1 1.70 N.A.Registro de Calicata, DPL, Clasificación,

Contenido de humedad, Densidad InSitu y Químicos.

C-2 1.90 N.A.Registro de Calicata, DPL, Clasificación,

Contenido de humedad, Densidad InSitu y Químicos.

No se alcanzó las profundidades establecidas para las estructuras del presente

proyecto, debido a encontrarse a las profundidades de 1.70(C-1) y1.90 (C-2), estratos

compactos formados por gravas arenas, bolones y bloques indicadores de un estrato

adecuado para la cimentación. No se alcanzo nivel freático. En el Anexo A, sepresentan los registros de Trabajos de Campo.


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PROYECTO:





3.2.2 Ensayos de Penetración Dinámica Ligera (DPL)

Se realizaron 4 ensayos de penetración dinámica ligera (DPL), con la finalidad de

determinar los parámetros y condiciones de resistencia del terreno de fundación de las

estructuras proyectadas.

El ensayo DPL (DIN 4094), consiste en el hincado continuo en tramos de 10 cm de una

punta cónica de 60º utilizando la energía de un martillo de 10 Kg. de peso, que cae

libremente desde una altura de 50 cm. Este ensayo nos permite obtener un registro

continuo de resistencia del terreno a la penetración, existiendo correlaciones para

encontrar el valor N de resistencia a la penetración estándar en función del tipo de suelo

por cada 30 cm de hincado.

El cuadro 2 siguiente resume las profundidades alcanzadas en cada uno de los ensayos

de penetración dinámica ligera (DPL), realizados en él área del proyecto.

Cuadro 2

Resumen de ensayos DPL

DPL Coordenadas UTMProf. Alcanzada

(m)

DPL-1A 276898 E, 8691728 N 0.20

DPL-1B 276898 E, 8691728 N 0.30

DPL-2A 276879 E, 8691680 N 0.20

DPL-2B 276879 E, 8691680 N 0.10


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PROYECTO:





Las profundidades alcanzadas que se presentan en el cuadro N°2, corresponden a

las profundidades a las cuales ha llegado la varilla, no necesariamente por haber

llegado al estrato resistente, en este caso por las excavaciones realizadas se descarta

que a esas profundidades se encuentre el estrato resistente, pero por la cantidad de

golpes se obtiene información de las características del suelo a esa profundidad

( suelo compactado con material de préstamo) .Del ensayo de DPL y comprobado con

el registro de calicatas, se deduce que la varilla choco con grava. Los registros de los

ensayos de Penetración Dinámica Ligera (DPL), se presenta en el Anexo A, ensayos

de campo.

3.2.3 Ensayos de Densidad In Situ

Con el objeto de determinar la densidad del suelo, se ha realizado el ensayo de densidad

de campo por el método de Cono de Arena.

El ensayo de densidad se realizó en el estrato conformado por material fino (arena

limosa).

Los resultados del procesamiento de datos y los resultados se presentan en el Anexo A.

Cuadro 3

Resumen del Ensayo de Densidad In Situ

Ubicación Ensayos Profundidad(m)

Contenidode Humedad

(%)

Densidad Húmeda(g/cm³)

Densidad Seca(g/cm³)

C-1 D-1 1.70 - 2.13 -

C-2 D-2 1.90 - 2.104 -

Donde: C.H.= Contenido de Humedad


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PROYECTO:





4 ENSAYOS DE LABORATORIO

Ensayos Estándar

Con las muestras alteradas obtenidas de las calicatas, se realizaron ensayos estándar de

clasificación de suelos, consistente en análisis granulométrico por tamizado, límites de

Atterberg (líquido y plástico) y contenido de humedad.

Los ensayos se ejecutaron siguiendo las normas de la American Society For Testing and

Materials (ASTM), siendo estas las siguientes:

- Análisis granulométrico por tamizado ASTM D-422- Límites de Atterberg ASTM D-4318- Contenido de humedad ASTM D-2216

Cuadro 4

Resumen de Resultados de Laboratorio

Características del material (%)

GranulometríaCalicata Nº deMuestra

Profundidad(m) Gra

va Arena Fino

ContenidoHumedad

LímiteLiquido

LímitePlástico

Clasificación

SUCS

C-1 M-1 0.20-0.50 59.0 39.1 1.9 2.2 - NP GP

C-1 M-2 1.50-1.70 54.8 42.7 2.5 2.6 - NP GP

C-2 M-1 0.5-1.00 7.0 90.2 2.8 0.8 - NP GP

C-2 M-2 1.50-1.90 0.4 92.9 6.7 4.6 - NP GP

Nota:N.P. = No Presenta

Los certificados de los ensayos realizados, se adjuntan en el Anexo B. “Ensayos de

Laboratorio”.


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PROYECTO:





Ensayos Químicos

Con la finalidad de estimar el grado de agresividad del suelo hacia las estructuras de

concreto y acero proyectadas, se realizaron los ensayos químicos consistente en la

determinación en partes por millón de sales solubles totales, cloruros, sulfatos y pH

presentes en las muestras extraídas de campo.

Cuadro 5

Parámetros Permisib les

Presencia en elSuelo de

p.p.m Grado deAlteración

Observaciones

*Sulfatos

0-1000

1000-2000

2000-20,000

>20,000

Leve

Moderado

Severo

Muy Severo

Ocasiona un ataque químico al concreto de la

cimentación

**Cloruros >6,000 PerjudicialOcasiona problemas de corrosión de armaduras

o elementos metálicos.

***Sales Solubles

Totales>15,000 Perjudicial

Ocasiona problemas de pérdida de resistencia

mecánica por problema de lixiviación

Comité ACI 318-83

Cuadro Nº 6

Resumen de los Resultados de Ensayos Químicos

Ubicación MuestraProfundidad

(m)

Sales Solubles

Totales

(p.p.m)

Cloruros

(p.p.m)

Sulfatos

(p.p.m)

C-1 M-1 0.20-0.50 14880.00 1911.66 2599.96

C-2 M-1 0.50-1.0024900.00 2835.09 4494.15

o Las concentraciones de sales en algunas zonas supera los límites permisibles;

por lo tanto, se recomienda la protección de las obras de drenaje y el control

adecuado de las fugas de agua.


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PROYECTO:





o Las concentraciones de Sulfatos supera los límites permisibles y se encuentra

dentro del rango de moderado a severo ; por lo tanto, se recomienda el uso del

cemento Portland tipo V, para la preparación del concreto.

o Las concentraciones de los cloruros se encuentran dentro de los límites

permisibles; sin embargo los valores que presenta son altos, por lo tanto se

recomienda se recomienda usar en la preparación del concreto la relación de

agua cemento a/ c = 0.50 a su vez se recomienda la colocación de pintura

bituminosa en toda la estructura de concreto.

Los Registros de los ensayos se adjuntan en el Anexo B: “Ensayos de Laboratorio”.

Determinación del pH

Con la finalidad de conocer el grado de agresividad del suelo analizado y determinar

como puede afectar dichas concentraciones a las fundaciones de las estructuras, se

realizaron los ensayos químicos con el fin de determinar el potencial de hidrógeno (pH) y

así tomar las medidas necesarias para controlar y/o evitar que se produzcan daños por

corrosión a la cimentación de las estructuras.

La acción de los ácidos y bases se fundamenta en la participación del ión hidrógeno (H+),el cual es determinante en la acción de este frente al recubrimiento del material (acero de

estructura).

El siguiente cuadro resume los niveles del grado de agresividad del potencial de

hidrógeno (pH), así como la clasificación de los ácidos y bases.

Cuadro 7

Niveles de Agresividad del Potencial de Hidrógeno (pH)

Clasificación pH Grado de AgresividadÁcidos Fuertes 1-3 Destructora a ciertos metales

Ácidos Débiles 4-6Acción pasiva, no atacan a los metalestales como el hierro y el Zinc

Bases Débiles 7-10 Acción NeutralizanteBases Fuertes >10 Acción altamente Neutralizante


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PROYECTO:





Los ensayos para determinar el potencial de hidrogeno pH del suelo, se realizaron en

las muestras obtenidas de la calicata C-2.

Cuadro 8

Resumen de Resultados Ensayos Químicos (Potencial de Hidrógeno)

Ubicación MuestraProfundidad

(m)pH

C-1 M-1 0.20-0.50 8.30

C-2 M-1 0.50-1.00 8.18

Respecto a los valores altos de PH se concluye que es básico, por lo que tiene acción

neutralizante.

Ensayos de Corte Directo :

Los ensayos de corte directo se realizan para determinar los parámetros de resistenciacortante según el criterio de falla de Mohr Coulomb, para ello se obtuvieron muestras de

campo y se llevaron al Laboratorio de la Universidad Ricardo Palma, obteniéndose los

resultados mostrado

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