APPLICATION OF GEOPHYSICAL AND GEOCHEMICAL METHODS IN THE SOLUTION OF HYDROGEOMORPHOLOGICAL AND GEOTECHNICAL PROBLEMS OF SLOPE STABILITY: CASE MONTE BELLO - AV. LOS PROCERES, MERIDA - VENEZUELA
APLICACIÓN DE METODOS GEOFISICO Y GEOQUIMICO EN LA
SOLUCION DE PROBLEMAS HIDROGEOMORFOLOGICOS Y GEOTECNICOS DE ESTABILIDAD DE
TALUDES: CASO MONTE BELLO – AV. LOS PROCERES, MERIDA – VENEZUELA
APPLICATION OF GEOPHYSICAL AND GEOCHEMICAL METHODS IN
THE SOLUTION OF HYDROGEOMORPHOLOGICAL AND GEOTECHNICAL PROBLEMS OF SLOPE
STABILITY: CASE MONTE BELLO - AV. LOS PROCERES, MERIDA - VENEZUELA
Guerrero-Camargo, Omar (1);
Toro, Rosibeth (2); Guerrero, Omar (2); Sánchez, Jesús (2);
Fernández, Enrique (2); Uzcátegui, Anicsi (1); Prado, Leni
(3)
(1)
Escuela
de Ingeniería Civil – ULA
(2)
Escuela
de Ingeniería Geológica – ULA. Grupo de investigaciones de Ciencias de la
Tierra “TERRA”
(3)
CIDIAT-
Facultad de Ingeniería – ULA.
RESUMEN
Se realizó el estudio geológico,
geofísico – hidrogeomorfológico y de comportamiento geomecánico de suelo en el
talud del sector Monte Bello (UTM N: 950300; E: 261085, altitud: 1540 msnm), avenida
Los Próceres, municipio Libertador del estado Mérida, con el objetivo de
evaluar las condiciones geológicas y geomecánicas de suelo para la fundación de las estructuras civiles, donde se
aplicaron técnicas de geología de superficie y métodos geofísicos (Sondeos
eléctricos verticales) y geoquímicos (análisis de isótopos estables de agua),
para conocer las condiciones hidrogeológicas del subsuelo. La geología dominante en la zona
corresponde con rocas del tipo filitas
arcillas y arenosas de la unidad
geológica Palmarito (Ppp); estas rocas al descomponerse forman arcillas, limos
y arenas de grano fino a muy fino, las cuales retienen aguas superficiales y
subterráneas, haciendo que la mesa de agua sea alta. Los niveles freáticos medidos (2 m),
corresponden con un estrato discontinuo de arena de grano fino a muy fino
saturada. El sitio de ubicación de la
obra se encuentra en antiguos depósitos de abanicos aluviales (Cuaternarios)
parcialmente estabilizados, con mezcla de suelos residuales gravo
arcillosos-limosos (GC), es de espesor mayor
a 15 m. A través de métodos geoquímicos se pudo conocer la distribución de
aguas subterráneas a través de determinación de relaciones entre los elementos
O18 y Deuterio de muestras obtenidas entre zonas de fuentes y manantiales y
determinar el diseño de los drenajes. Para efectos de establecer muros
de contención para la estabilidad del terreno se controló el deslizamiento
rotacional del estrato seco superior al nivel freático (2m), llevando el nivel
freáticos entre 2 m y 4,66 m., a 8 m y
+10 m en periodo seco (febrero), después de haber aplicado la captura de agua a
través de diseño de drenaje superficial y subterráneo. De esta manera, la
estabilidad del talud alcanzó valores de factor de seguridad superiores o
iguales a (FS = 1,5).
Palabras clave: Hidrogeomorfología, geoquímica de agua, geofísica,
estabilidad de taludes
Abstract
The geological, geophysical -
hydrogeomorphological and geomechanical soil behavior study was carried out in
the slope of the Monte Bello sector (UTM N: 950300; E: 261085, altitude: 1540msnm),
Los Próceres av., Libertador Municipality of Mérida state, with the objective
to evaluate the geological and geomechanical soil conditions for the foundation
of civil structures. Where surface geology techniques and geophysical methods
(vertical electrical probes) and geochemical (analysis of stable water
isotopes) were applied, to know the hydrogeological conditions of the subsoil.
The measured groundwater levels (2 m) correspond to a discontinuous layer of
fine to very fine saturated sand. The dominant geology in the area corresponds
to rocks filite and sandy type of the Palmarito geological unit (Ppp), these
rocks when decomposed form clays, silts and sands from fine to very fine
grains, which retain superficial and subterranean waters, making that the water
table is high. The location site of the work is in old deposits of alluvial
fans (quaternary) partially stabilized, with a mixture of gravel-silty gravel
residual soils (GC), it is thicker than 15 m. Through geochemical methods it
was possible to relate the distribution of groundwater through the
determination of relations between the O18 and Deuterium elements of
samples obtained between source areas and springs and determine the design of
the drainages. For the purposes of establishing retaining walls for the
stability of the land, the rotational sliding of the upper dry layer to the
water table (2m) was controlled, bringing the water level between 2 m and 4.66
m, to 8 m and + 10 m in the dry period (February), after having applied water
capture through surface and underground drainage design. In this way, the
stability of the slope reached safety factor values greater than or equal to
(FS = 1.5).
Keywords: Hydrogeomorphology, water geochemistry, geophysics, slope stability
INTRODUCCION
El área de estudio se encuentra ubicada en un depósito de abanico
aluvial con manto meteorizado residual, en posición geomorfológica media del
abanico, en zona de suelos espesos gravo arcillosos. El objetivo del estudio es
la determinación de la geología, geotécnica y la estabilidad geomecánica del
suelo y su capacidad de carga para edificaciones. Tomando en consideración lo
antes expuesto, se realizaron visitas de reconocimiento de campo, complementado
con la ejecución de calicatas ubicadas de tal forma que permitieran reflejar
las características sedimentológicas y geomecánica del suelo (Bowles,
1982):, Igualmente se realizaron sondeos eléctricos verticales (SEV) para
conocer profundidad de mesa de agua, extensión lateral y vertical de sedimentos
en el perfil del suelo, profundidad del
contacto suelo-roca y superficies de ruptura de deslizamientos rotacionales en profundidad.
Se partió del establecimiento de un diseño geológico-sedimentario que permitió
definir patrones de acomodación sedimentaria y procesos recientes de
sedimentación (Casteletti, 2000). Se
determinó la ubicación de los humedales (arroyos, tuberías de agua blancas y
servidas, drenajes urbanos) a través de la evaluación de sensores remotos
(imágenes satelitales, mapas y fotos aéreas), donde se logró reconocer
localidades de fuentes y manantiales de agua representativas, que fueron objeto de observaciones y mediciones, las
cuales están en función de las relaciones entre los factores antes mencionados
y los aspectos geológico-sedimentarios, al mismo tiempo se valoraron las condiciones de saturación o
sobresaturación que ocurre en o cerca de la superficie del suelo. Las zonas de fuente y manantiales fueron
evaluados geoquímicamente a través de la determinación de isótopos de agua
(Deuterio y O18).
AREA DE ESTUDIO
El área en estudio se ubica en terrenos aledaños a la avenida Los
Próceres, en el sector Monte Bello, en el municipio Libertador (Figura 1), entre las coordenadas UTM N:
950300; E: 261085, altitud: 1540 msnm., aproximados.
Figura 1. Localización del área de estudio y Distribución
de las pendientes (sectores de
pendientes; amarillo 0-20%; rojo 20%-35% y verde > 35%)
METODOLOGÍA
Las herramientas que se
utilizaron como base para el estudio de la microcuenca se enfocaron en las
características geológicas, geomorfológicas, hidrológicas y climatológicas. El
estudio de la cartografía disponible se inició ubicando el área de estudio, se
distinguieron las divisorias de agua, se delimitó la cuenca empleando imágenes
satelitales, aéreas y mapas topográficos.
Se estableció un conjunto
de mediciones directas sobre los humedales, que consistieron en determinar los
siguientes aspectos: morfometría a
través de mediciones indirectas de la microcuenca, para determinar su área
(m²), determinación de los caudales de
los arroyos/manantiales más representativos, a través del método del flotador;
obtención de muestras de sedimentos y rocas de las unidades aflorantes para
conocer las composiciones litológicas y las características granulométricas de
los depósitos sedimentarios y de los suelos, Aplicación de sondeos eléctricos
verticales (SEV): se empleó el arreglo de Wenner (en González, et al., 2015),
con la finalidad de determinar el nivel freático en el área de estudio, usando
el resistivímetro Nilson de 12V analógico.
El trabajo de laboratorio se basó en el estudio sedimentológico y
petrológico de las muestras obtenidas en campo, para ello se mantuvo las
texturas y fábricas originales de las mismas, para reconocer facies
sedimentarias, con el propósito de hacer más efectiva la evaluación. Dentro de
los procedimientos de laboratorio se realizaron los siguientes: análisis granulométrico
de los sedimentos, análisis petrológico, estimación del balance hídrico de la
microcuenca, aplicando el método de Thornwaithe (1974 en González, et al., 2017),
y de estimación de caudales (Naranjo, 2002).
Finalmente, se procedió realizar una toma de muestra de
agua de manantiales, quebradas y tuberías de las viviendas localizadas en las
zonas altas del sitio de estudio, con la finalidad de realizar los ensayos de
geoquímica de isótopos estables, necesarios para determinar la relación
fuente-manantial y localizar las zonas de fuga y migración de las aguas
subterráneas existentes en la localidad (Bécher,
et al., 2015). Las muestras de agua fueron
analizadas con respecto a Standard
Working de Los Gatos Research y con un espectrómetro láser para agua
líquida modelo DLT-100, la desviación máxima considerada para los resultados es
2,0‰ para deuterio y 0,3‰ para oxigeno-18 y los valores reportados es el
promedio de al menos dos mediciones realizadas es días no consecutivos
RESULTADOS DE LA EXPLORACIÓN
Topográficamente la zona se ubica sobre una superficie
ligeramente inclinada (5%) a inclinada
(35%), aproximadamente, correspondiendo con zonas de antiguos abanicos
aluviales ligeramente estabilizados de fondo de valle fluvial, el entorno hacia el NE-E (Sector Pie del Tiro) la pendiente es
mayor (35%) que alcanzan hasta un máximo del 45% (Figura 1), mientras que en dirección SE (Sector Los Pinos), las pendiente disminuye sustancialmente hasta
2%.
El terreno de Monte Bello tiene un drenaje con dirección el S-SW,
en el sentido de la pendiente natural, compuesta por tres quebradas, dos (2) de
régimen semipermanentes y una (1) permanente, esta última se encuentra
canalizada por cajones de concreto. Relativamente alejado del sitio del terreno
drena la quebrada La Gavidia, y arroyos secundarios semipermanentes. Para la
fecha de la elaboración de las calicatas (diciembre 2014) se visualizó un nivel freático entre los 2,10 y 3,30 m de
profundidad.
Las condiciones climáticas de la zona son fundamentales para la
construcción y preservación de la estructura proyectada, puesto que permite
reconocer las condiciones de agua disponible y las variaciones de los niveles
freáticos existentes en el sitio. Según
la estación climatológica de Mérida, se considera que la zona del proyecto
tiene un clima de tipo húmedo mesotérmico.
Siendo la precipitación media anual de 165,6 cm, temperatura de
19°C y la evapotranspiración de 85,3 cm. La precipitación tiene un
comportamiento bimodal con máximas en los meses de mayo y octubre, siendo el superávit estimado de 25 cm de columna
de agua para un área de 200 cm2, y
un promedio medio anual de 94,14 mm de medio anual, es de hacer notar, que debido
al comportamiento climático las precipitaciones son de alta intensidad y
frecuencia.
La vegetación natural del área ha sido totalmente intervenida
mediante métodos tradicionales de poda desarrollados en la zona. Por ello, se
presenta una vegetación tropical con especies arbóreas de gran desarrollo
vertical pero muy dispersas. Esta vegetación es más abundante a lo largo de las
quebradas existentes en el terreno, al igual que en los diques de la quebrada
La Gaviria. Se recomienda la siembra de especies de gramíneas tipo vetiver y
bambú a lo largo de las quebradas del terreno.
Figura 2. Dirección principal del
agua de escurrimiento superficial y puntos críticos de acumulación, se platea
realizar un diseño de drenaje.
GEOLOGÍA
SUPERFICIE Y GEOMORFOLOGÍA
Fisiográficamente el área de estudio se encuentra enmarcada en la
subcuenca media del río Chama y dentro de la parte baja de la microcuenca del
río Albarregas, formando parte del piedemonte del sistema Montañosos de la
Sierra de La Culata, dentro del valle
central de los Andes de Mérida.
El sitio donde está ubicado el proyecto residencial presenta tres
geoformas principales; las zonas de piedemonte de las vertientes de la Sierra
de La Culata, compuestas por: 1) Rocas
de la Formación Palmarito, que en esta localidad tienen meta-areniscas y
meta-lutitas que conforman el sistema de laderas; 2) Acumulaciones de pequeños
abanicos aluviales coalescentes y colinas bajas que bordean el conjunto
geomórfico donde se tiene proyectado la construcción (Figura 3) y Sistemas fluviales dispersos compuesto por quebradas y
arroyos permanentes y semipermanentes. Las
unidades geomorfológicas no ofrecen ningún riesgo geológico a la estructura,
pues consisten de relieves residuales, sin embargo, se considera necesario
debido a las altas intensidad y frecuencia de las precipitaciones, el desarrollo de un buen sistema de drenaje de
aguas de lluvias o meteóricas.
Figura 5.
Imagen de satélite (Google, 2013) y misión aérea 010480 (182, 1983), donde se
muestra la ubicación relativa del sitio de obra y su geomorfología local. Abajo;
El terreno se ubica sobre un depósito Cuaternario formado por una
mezcla de sedimentos de abanicos
aluvio-torrenciales con estabilidad morfo-estructural, asociado a sedimentos de
grano medio a grueso de los antiguos depósitos de canales fluviales menores no
estabilizados (Qaa6, Figura 5).
Dadas las características típicas de formación de estas unidad
geológica (Formación Palmarito-Ppp) se
forman depósitos residuales de rocas (manto alterado) con gran extensión
lateral donde se reconocen estratos de sedimentos con fragmentos de gravas de
filitas limos-arcillas y en la parte superior del terreno se reconocen
sedimentos de relleno obtenidos de sitios de préstamos cercanos contentivos de
arcillas y limos con gravas dispersas, no recomendadas para asentar fundaciones.
Sin embargo a profundidades promedio de 0,50-1,80 m se pueden reconocer niveles
de cantos rodados y angulosos tamaño gravas y peñones de hasta 35 cm de
diámetro (Figura 8), que corresponde a
fondos y diques de antiguos canales fluvio-aluvial, sitio donde se mejora la
granulometría y estabilidad geomecánica del suelo. Los aportes sedimentarios
finos provienen de las unidades geológicas expuestas en la zona de piedemonte
que contienen abundantes rocas de grano muy fino (lutitas-limolitas) y de grano
medio a grueso como areniscas., mientras que, las gravas (cantos rodados y
peñones) proviene de pequeños canales fluviales que arrastraban sedimentos Cuaternarios
de niveles superiores de las cuenca del río Albarregas.
DESCRIPCION
GEOLÓGICA LOCAL
Se excavo una calicata (Figura 6) de 1.5 m x 1.5 m x 3 m, donde
se reconocieron de manera general, espesores continuos y masivos de gravas
(cantos y peñones), arenas de grano medio a fino con importantes contenidos de
finos (limos y arcillas), dispuestos en estratos de al menos 1, m de espesor y
cubierto superficialmente por 80 cm de material de relleno gravo-arenosos con
escasa materia orgánica.
Figura 7. Descripción sedimentaria de los suelos en
la calicata C1. Se reconocen niveles de suelos gravo arcillosos mal gradados
(GC) y limo-areno arcillosos con gravas dispersas en la base (SP)
El perfil de la calicata en todos
los casos contiene material granular de
suelos del tipo grava areno-limosos con
abundantes contenidos de arenas limosas y gravas dispersas (clastos de hasta 30
cm de diámetro). Presentan de manera general las siguientes características (Figura 7); espesores de 0,10 m de
suelos arcilloso – mantillo orgánico (CL) con gravas dispersas, 0,70 m de suelo
gravo-arcilloso cuarzo-micáceas, aunque existe un dominio de fragmentos
(gravas) de filitas y menores de cuarzos, constituyen una mezcla de arcilla
arenosa finas con gravas dispersas (GC).
FORMAS ESPECTRALES Y ASPECTOS SISMICOS
Las Formas espectrales tipificada del terreno de fundación según
la norma (COVENIN 1756-1:2001) para zona sísmica 5, el factor de corrección para el coeficiente
de aceleración horizontal (φ) que depende de las características del perfil
geotécnico del terreno de fundación es la siguiente;
Tabla 1. Formas espectrales de la localidad de estudio
|
Vsp
(m/s)
|
H
(m)
|
Forma espectral
|
Coeficiente Aceleración
Horizontal
(φ)
|
|
|
Suelos blandos
sueltos de gravas mal clasificada
|
< 170
|
≤ 15
|
S2
|
0,90
|
Vsp:
velocidad promedio de las ondas de corte en el perfil geotécnico, para
espesores de los estratos blandos o sueltos Vsp (<170 m/s) debe ser mayor
que 0,1 H.
H
= profundidad promedio a la cual se consigue material cuya velocidad de las
ondas de corte (Vs) es mayor que 500
m/s.
φ = Factor de
corrección del coeficiente de aceleración horizontal.
El municipio Libertador del estado Mérida, al igual que buena parte
de la región andina, está sometido a los riesgos sísmicos. El área se
corresponde con la zonificación sísmica 5. A la zona se le asigna un valor de
coeficiente de aceleración (Ao) de 0.30 (intermedio), y el coeficiente de
aceleración vertical se tomara el 70% de la aceleración horizontal; se tomará
un coeficiente de reducción de 0,90 y perfil S2. (Normas Venezolanas. COVENIN
1756-1:2001. Edificaciones Sismo-resistentes en FUNVISIS – MINDUR 2002).
ASPECTOS GEOFISICOS (ENSAYOS ELECTRICOS
VERTICALES)
La
resistividad eléctrica (ρ) de un material describe la dificultad que encuentra
la corriente a su paso por él. De igual manera se puede definir la
conductividad (σ) como la facilidad que encuentra la corriente eléctrica al
atravesar el material. Este método se caracteriza por el estudio de las
variaciones de los parámetros físicos de las rocas o de los suelos y depende de
factores que afectan la resistividad de los materiales, como la porosidad, agua
en los poros, conductividad en los granos minerales, grado de compactación, etc
(González, et al., 2015). La resistividad y conductividad de los materiales
terrestres se basan en la aplicación de la Ley de Ohm (V = IR) donde V =
voltaje (Voltios), I = corriente (Amperios) y R = resistencia (Ohmios). En la práctica, lo que se mide es la
resistividad aparente.
Para
generar y registrar un SEV se requiere un circuito de emisión, integrado por
una fuente de energía, un amperímetro para medir la intensidad de la corriente,
puntos de emisión (A y B) consistentes en clavos metálicos de 0,5 a 1 m de
largo y 20 mm de diámetro y cables de transmisión. En sondeos normales se
utiliza una batería de 12 voltios en serie común convertidor de unos 250 W de
potencia. El amperímetro permite registrar hasta 10 A, con una precisión del 1%
y resolución de 0,1 mA. El cable de transmisión tiene una sección de 1 mm2
y para transportarlo y extenderlo se arrolla a un carrete de unos 500 m de
capacidad. Y un circuito
de recepción, compuesto por un milivoltímetro electrónico de alta impedancia y
dos electrodos para la medición del potencial (M y N) impolarizables,
constituidos por vasos con fondo poroso que contienen una solución saturada de
sulfato de cobre, en los que se sumerge una varilla de cobre que está conectada
al cable de medición del circuito. Los valores de resistividad en una roca están
determinados más que su por composición mineralógica, por el agua que contiene,
fundamentalmente por la porosidad y por la salinidad del agua (más salinidad
implica mayor conductividad). Todo esto hace que la resistividad de cada tipo
de roca presenta una gran variabilidad (Rodríguez-Betancourt,
et al., 2000; González, et al., 2.015).
Los resultados determinan profundidades de nivel freáticos entre 2
m y 4,66 m., en periodo de lluvias y llego a 8 m y +1 0m en periodo seco (febrero).
En general en campo encontraremos valores de este orden: rocas ígneas y metamórficas inalterada > 1000 ohm-m; rocas ígneas y metamórficas alterada, o fuertemente diaclasadas: 100 - 1000 ohm-m; Arcilla de 1 - 10 ohm-m; Limos de 10- 100 ohm-m; Arenas de 100 - 1000 ohm-m y gravas de 200 a más de 1000 ohm-m. Además es importante señalar que en materiales detríticos las resistividades aumentan con el tamaño del grano.
Se realizaron cinco (5) sondeos en periodos con lluvias esporádicas a finales de diciembre 2014, y dos (2) sondeos en periodo seco (febrero de 2015), para hacer la compensación y determinar profundidad real de los niveles freáticos. Los sondeos (SEV) realizados se muestran a continuación.
Tabla 2. Resultados de los sondeos
se muestra la interpretación de sedimentos del suelo y nivel freático (NF) para
cada punto de sondeo.
|
Espesores (mt)
|
SEV 1
|
SEV 2
|
SEV 3
|
SEV 4
|
SEV 5
|
|
0.67
|
arenas
de grano fino saturadas
|
arenas
|
grava
|
grava
|
arcillas
|
|
1
|
arenas
|
roca
|
arenas
de saturadas (nf)
|
limos
|
limos
|
|
1.33
|
limos
|
limos
|
limos
|
limos
|
limos
|
|
2
|
arenas
de grano fino saturadas (nf)
|
arenas
de grano fino saturadas (nf)
|
grava
|
limos
|
nf
|
|
2.66
|
roca
|
arenas
de grano fino saturadas (nf)
|
limos
|
limos
|
nf
|
|
3.33
|
arenas
de grano fino saturadas (nf)
|
gravas
|
limos
|
arenas
de grano fino saturadas (nf)
|
nf
|
|
4.66
|
limos
|
arenas
|
arenas
de grano fino saturadas (nf)
|
gravas
|
arenas
de grano fino saturadas (nf)
|
|
6.66
|
arenas
|
grava
|
roca
|
limos
|
arcillas
|
|
7.33
|
arenas
|
roca
|
arenas
|
limos
|
limos
|
Los resultados de la
geoquímica de isótopos de agua (Tabla 3) empleando los procedimientos metodológicos de Bécher,
et al., (2015), permitieron reconoce que los sitios de sumideros corresponden con los sistemas de arroyos
existentes en las adyacencias de la zona
de estudio y no con tuberías de aguas blancas
o servidas correspondientes a las
viviendas, debido a ello se procedió a la corrección de hidráulica de las zonas
de infiltración con el propósito de disminuir los tiempos de concentración y
por ende, incrementar la velocidad del tránsito del caudal
Tabla 3. Características isotópicas
de las muestras de agua de las zonas de fuentes (arroyos), viviendas y manantiales
|
ID MUESTRA
|
d2H‰
Valor reportable (por mil)
|
d2H‰
Desviación Estándar
|
d18O‰
Valor reportable (por mil)
|
d18O‰
Desviación Estándar
|
|
FUENTES ALTAS
|
-31,87
|
2,25
|
-6,75
|
0,40
|
|
FUENTES BAJAS (CASAS)
|
-37,37
|
0,38
|
-7,87
|
0,19
|
|
MANATIALES
|
-31,19
|
2, 8
|
-6,57
|
0,37
|
Finalmente, a través de la integración de los aspectos geofísicos,
geoquímicos y la hidrogeomorfología de la zona se elaboran los perfiles
hidrogeomorfológicos que muestran los valores de nivel freático y eventuales
zonas de desprendimiento de las masas de deslizamiento rotacional, necesarios
para proyectar las obras civiles que permitan su estabilización geotécnica (Figura 8)
Figura 8. Secciones
hidrogeomorfológicas longitudinales (línea negra) y profundidad del nivel
freático (línea discontinua azul), para el periodo húmedo (diciembre 2014),
para el periodo seco (febrero, 2015) los valores de nf > 7,33 en todo el
terreno.
ASPECTOS GEOTECNICOS DE LOS
TALUDES
Para una mejor evaluación de los taludes
naturales se procedió a dividir el terreno en tres secciones de taludes (Figura
18), el primero (PF1) corresponde con la sección sur del terreno, el segundo (PF2) corresponde con la sección
central y el tercero (PF3) con la sección norte del terreno, debido a que las
tres secciones presentan comportamientos geomorfológicos y geotécnicos
diferentes y se aplicó un software libre de evaluación de taludes (slide).
Respuesta geotécnica del talud sección sur del terreno (PF1): las condiciones de talud natural, bajo las condiciones de nivel freático en 2,10 y 4,66 m, el talud se mantiene estable sin carga y con la topografía natural, alcanza valores de FS de 1,1. Si bajamos el nivel freático a valores entre 4 m en cabecera de talud y 6 m en la base se obtiene FS: 1.236, sin aplicarle carga portante.
Figura 9. Valoración del factor de seguridad geotécnica del
talud sur (PF1) bajo condiciones de nivel freático y perfil topográfico actual,
sin modificar y sin carga.
Respuesta
geotécnica del talud sección central del terreno (PF2): para
la sección central del terreno corte topográfico PF2, sin modificaciones
topográficas y niveles freáticos de 2,10 m y 3, 33 m, sin aplicar carga
portante, el FS es de 1,130 (Figura 18), cuando realizamos una profundización
de la mesa de agua a 4 m cabecera y 6 m a pie de talud, sin modificaciones de
la topografía el FS es de 1.207.
Respuesta
geotécnica del talud sección norte del terreno (PF3): este
perfil de talud resulta más estable que los anteriores, obteniendo en
condiciones naturales de topografía y
mesa de agua a 3,10 m y 3,33 m (medidos en campo), factor de seguridad
geotécnica de 1.432, si aplicación de carga portante. Si disminuimos la mesa de
agua a 4 m en cabecera y 6 m a pie de talud en condiciones topográficas
normales, el factor de seguridad geotécnica FS: 2.225.
A partir de la integración de los resultados
geotécnicos, ensayos de geoquímica de
agua en la búsqueda de la relación
fuente-manantial y el procedimiento de sondeos
eléctricos verticales (SEV), se logró determinar los niveles freáticos a
profundidades mayores de 4 m, así como la dirección preferencial de dicho drenaje subterráneo, se plantea un
modelo para el diseño de drenaje superficial y subsuperficial del terreno para estabilizar
los procesos hidrogeomorfológicos de la zona (Figura 10), especialmente la
reptación y deslizamientos de masa rotacionales. Y la propuesta de realizar
pilotes a profundidades de 15 m., en la base de las masas deslizadas.
Figura 10.
Esquema de las condiciones hidrogeomorfológicas de los taludes evaluados y
propuesta de diseño de drenaje-
CONCLUSIONES
1.- La zona
de estudio evaluada corresponde a depósitos de abanicos aluviales (Cuaternarios)
parcialmente estabilizados, con mezcla de suelos residuales gravo
arcillosos-limosos (GC), con espesor mayores a 15 m.
2.- La
geología dominante en la zona corresponde con rocas del tipo filitas arcillosas y arenosas con lentejones
de calizas que pertenecen a la unidad geológica denominada Palmarito, estas
rocas al descomponerse acumulan arcillas, limos y arenas de grano fino a muy
fino, las cuales retienen aguas superficiales y subterráneas, haciendo que la
mesa de agua sea alta.
3.- Las
estructuras geológicas y geomorfológicas ofrecen riesgos parciales a la
infraestructura, si no son controlados los niveles freáticos, los cuales deben
permanecer por debajo de los 4 a 6 m de profundidad, en todo el terreno. Se considera
necesario debido a la elevada intensidad y frecuencia de las precipitaciones,
el desarrollo de un buen sistema de
drenaje de aguas de lluvias.
4. Los
valores de los factores de seguridad se incrementan por encima de FS: 1, cuando
se establece bermas con inclinación de 30º, y se mantienen los niveles
freáticos a valores de 4 m en la cabecera y 6 m a pie de los taludes medidos,
con cargas portantes de 2 ton/m. La posibilidad de incrementar esta carga está
sujeta al diseño de los muros de contención y a la profundidad del mismo, así
como al diseño de los drenajes.
5. Se
propone estabilizar las zonas de topes de bermas y taludes de cortes no
proyectados con protecciones ecológicas (implantes de gramíneas de Vetiver), la
cual mejora la resistencia del suelo y disminuye sustancialmente el agua
existente en los poros de los mismo.
REFERENCIAS CONUSLTADAS
Bécher Q., F., Blarasin, M.
T. y Panarello, H. O. (2015). Modelado geoquímico e isotópico de las relaciones
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