8/10/2019 Evaluacin Geotcnico-Ambiental Del Probable Deslizamiento Ronquillo en La Ciudad de Cajamarca
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
FACULTAD DE INGENIERA
ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA GEOLGICA
TRABAJO DE INVESTIGACIN
EVALUACIN GEOTCNICO-AMBIENTAL DEL DESLIZAMIENTO
RONQUILLO EN LA CIUDAD DE CAJAMARCA
Para el curso de:
Geotecnia Ambiental
Presentado Por:
Alumnos:
-Elvis Rubn Alcntara Quispe
-Nora Melissa Arteaga Fernndez-Danny Lili Torres Lucano
Docente:
Ing. Reinaldo Rodrguez Cruzado
CajamarcaPer
2014
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DEDICATORIA
Este trabajo de investigacin
est dedicado a nuestros padres,
quienes nos brindan su apoyo da a da;
y quienes nos motivan a seguir adelante.
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AGRADECIMIENTO
Agradecemos a nuestra alma mater,
la Universidad Nacional de
Cajamarca y a los docentes
de la Escuela Acadmico Profesional de
Ingeniera Geolgica, por brindarnos sus
conocimientos y por ayudarnos
en nuestra formacin profesional.
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RESUMEN
El deslizamiento Ronquillo se encuentra en el cerro de mismo nombre al NW de la
Ciudad de Cajamarca y presenta actualmente un peligro latente para la poblacin y para los
proyectos de desarrollo urbano que se pretenden implementar en sus alrededores, as que
este trabajo se centr en el anlisis Geotcnico-Ambiental de metodologas para su
remediacin. La complicada historia geolgica del lugar ha generado que los macizos
encontrados en el deslizamiento Ronquillo sean de muy baja resistencia, adems sumado a
su gran envergadura, dificultan la implementacin de metodologas convencionales de
remediacin; pero segn el anlisis de elementos finitos muestra que una combinacin de
mtodos de drenaje, subdrenaje y bio-ingeniera de reforestacin de laderas; puede elevar
el factor de seguridad del deslizamiento Ronquillo hasta hacerlo seguro incluso frente a
terremotos de gran magnitud. Cuando se implementen las medidas propuestas en este
trabajo, se lograr que el desarrollo urbano de la ciudad de Cajamarca este seguro, juntocon su propios habitantes.
Palabras claves: Deslizamiento, talud, riesgo Sistema de Hoek y Brown, Modelamento
MAtemtico
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ABSTRACT
The Ronquillo slip , on the hill of the same name, is placed in the northwest of the
city of Cajamarca and currently has a latent danger over population and urban development
projects that are to be implemented in around, so this work focused on the Geotechnical-
Environmental remediation methodologies for its analysis. The complicated geological
history of the place has generated clumps found in slip Ronquillo very low resistance are
also added to its large, difficult to implement remediation conventional methodologies; but
according to the finite element analysis shows that a combination of drainage, sub-drainage
sub-drainage and bio-engineering reforestation of slopes methods; can raise the safety
factor of sliding Ronquillo until it safe even against large earthquakes. If the measures
proposed in this paper are implemented, it will ensure the urban development of the city
and the safety of its inhabitants.
Key Words:Landslide, batter, risk System Hoek and Brown, Modelamento mathematical
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CONTENIDO
DEDICATORIA ..................................................................................................................... i
AGRADECIMIENTO ........................................................................................................... ii
RESUMEN ........................................................................................................................... iiiABSTRACT ......................................................................................................................... iv
CONTENIDO ........................................................................................................................ v
FIGURAS ........................................................................................................................... viii
FOTOS ................................................................................................................................. ix
TABLAS ................................................................................................................................ x
CAPTULO I. INTRODUCCIN ......................................................................................... 1
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................ 1
1.1.1 DEFINICIN DEL PROBLEMA ................................................................................ 1
1.1.2 FORMULACIN DEL PROBLEMA ......................................................................... 1
1.1.3 JUSTIFICACIN ......................................................................................................... 1
1.1.4 ALCANCES O DELIMITACIN DEL PROBLEMA................................................ 1
1.1.5 LIMITACIONES .......................................................................................................... 2
1.2 OBJETIVOS .................................................................................................................... 2
1.2.1. GENERAL .................................................................................................................. 2
1.2.2. ESPECFICOS ............................................................................................................ 2
1.3 FORMULACIN DE LA HIPTESIS .......................................................................... 2
CAPTULO II. MARCO TERICO ..................................................................................... 3
2.1 ANTECEDENTES .......................................................................................................... 3
1.2.1 BOLETN N 31 IMGEMMET ................................................................................... 3
1.2.2 CARACTERIZACIN GEOLGICA Y ESTRUCTURAL DE LA ZONA DE
URUBAMBA, CAJAMARCA-PER .................................................................................. 3
1.2.3 RIESGO GEOLGICO EN LA REGIN CAJAMARCA ......................................... 3
1.2.4 MAPAS GEOLGICOS DEL DE CAJAMARCA HOJA 15-f-1-III Y DE SAN
MARCOS HOJA 15-g-iV A ESCALA 1:50 000 .................................................................. 3
1.2.5 ESTUDIO ESTRATIGRFICO DEL CRETCEO SUPERIOR EN LOS
ALREDEDORES DE LA CIUDAD DE CAJAMARCA ..................................................... 4
1.2.6 INFORMES DE MECNICA DE ROCAS Y DE GEOTECNIA DE LOS
ESTUDIANTES DE LA ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA
DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ................................................. 4
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1.2.7 ANLISIS GEOLGICO, GEOTCNICO Y DE PELIGROS DE LA ZONA
URUBAMBA - TRES ROS 2013...................................................................................... 4
2.2 BASES TERICAS ........................................................................................................ 4
2.2.1 EL MODELAMIENTO GEOLGICO ....................................................................... 4
2.2.2 EL SISTEMA HOEK Y BROWN ............................................................................... 7
2.2.3 PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO ................................................................ 8
2.2.4 MTODOS DE MANEJO Y ESTABILIZACIN ................................................... 14
2.2.5 OBRAS DE DRENAJE Y SUBDRENAJE ............................................................... 19
2.2.6 LA VEGETACIN Y LOS DESLIZAMIENTOS .................................................... 23
2.3 DEFINICIN DE TRMINOS BSICOS ................................................................... 25
CAPTULO III. MATERIALES Y MTODOS ................................................................. 27
3.1 UBICACIN ................................................................................................................. 27
3.2 ACCESIBILIDAD ........................................................................................................ 28
3.3 CLIMA ......................................................................................................................... 28
3.4 METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN ............................................................. 28
3.4.1 TIPO Y MTODO DE LA INVESTIGACIN......................................................... 29
3.4.2 POBLACIN DE ESTUDIO ..................................................................................... 29
3.4.3 MUESTRA ................................................................................................................. 29
3.4.4 UNIDAD DE ANLISIS ........................................................................................... 29
3.5 TCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN ............................................. 29
3.5.1 TCNICAS ................................................................................................................. 29
3.5.2 INSTRUMENTOS Y MATERIALES ...................................................................... 29
3.6 PROCEDIMIENTO Y TCNICA DE RECOLECCIN DE DATOS. ....................... 30
3.6.1 PROCEDIMIENTO ................................................................................................... 30
3.6 TRATAMIENTO Y ANLISIS DE DATOS Y PRESENTACIN DE
RESULTADOS ................................................................................................................... 32CAPTULO IV. EL DESLIZAMIENTO RONQUILLO .................................................... 34
4.1 ASPECTOS GEOLGICOS ......................................................................................... 34
4.1.1 DISTRIBUCIN DE PENDIENTES ........................................................................ 34
4.1.1 GEOMORFOLOGA ................................................................................................. 34
4.1.3 GEOLOGA LOCAL ................................................................................................. 35
4.1.4 GEOLOGA ESTRUCTURAL .................................................................................. 43
4.1.5 HIDROGEOLOGA ................................................................................................... 474.1.6 GEODINMICA ....................................................................................................... 49
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4.2 ANLISIS HISTRICO LOCAL ................................................................................ 50
4.2.1 SECTOR MOYOPATA ............................................................................................. 50
4.2.2 DESLIZAMIENTO RONQUILLO NORTE ............................................................. 51
4.2.3 DESLIZAMIENTO URUBAMBA II ........................................................................ 53
4.3 ANLISIS DE ESTABILIDAD DEL DESLIZAMIENTO RONQUILLO ................. 54
4.3.1 PROPIEDADES GEOMECNICAS DE LAS UNIDADES INGENIERILES ........ 55
4.3.2 GEOMETRA DE ENTRADA .................................................................................. 59
4.3.3 ANLISIS DE ELEMENTOS FINITOS .................................................................. 60
4.4 PROPUESTA GEOTCNICO-AMBIENTAL ............................................................. 62
4.4.1 FASES DEL DISEO, CONSTRUCCIN Y MONITOREO DE LA
REMEDIACIN DEL DESLIZAMIENTO. ...................................................................... 63
4.4.2 FASE DE PLANEACIN ......................................................................................... 65
4.4.3 NUEVO ANLISIS CON LAS MEDIDAS PLANTEADA ..................................... 71
CAPTULO V. ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS ...................................... 73
5.1 TRATAMIENTO ESTADSTICO ............................................................................... 73
5.2 CONTRASTACIN CON LA HIPTESIS ................................................................. 75
5.3 CONSIDERACIONES FINALES ................................................................................ 75
CAPTULO VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................... 76
6.1 CONCLUSIONES ......................................................................................................... 76
6.2 RECOMENDACIONES ............................................................................................... 76
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................ 77
ANEXOS ............................................................................................................................. 79
A. DATOS DE CAMPO ..................................................................................................... 80
B. RESMEN DE DATOS DE CAMPO ........................................................................... 81
C. GEOMECNICA DE LAS UNIDADES INGENIERILES .......................................... 82
D. PERFILES ...................................................................................................................... 83E. ANLISIS DE ESTABILIDAD DEL DESLIZAMIENTO RONQUILLO ANTES DE
IMPLEMENTACIN DE LAS MEDIDAS DE REMEDIACIN .................................... 84
F. ANLISIS DE ESTABILIDAD DEL DESLIZAMIENTO RONQUILLO DESPUS
DE LA IMPLEMENTACIN DE LAS MEDIDAS DE REMEDIACIN ....................... 85
G. PLANOS ......................................................................................................................... 86
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FIGURAS
Figura 1: Flujo de informacin en el sistema Hoek y Brown ................................................ 8
Figura 2: Diagrama idealizado mostrando la transicin de un macizo rocoso intacto a uno
muy fracturadocon mientras crece el tamao de la muestra. Fuente: Hoek (2007). ........... 10Figura 3: Grfico de las envolventes de rotura para el criterio generalizado de Hoek y
Brown y del criterio de Mohr Coulomb asociado. La resistencia a la compresin uniaxial y
la resistencia global del macizo rocoso son definidas en este grfico. ................................ 13
Figura 4: Problemas y soluciones de estabilidad de taludes en las carreteras secundarias. 15
Figura 5: Esquema en planta de canales colectores Espina de Pescado. (Suarez, J. 2009) . 20
Figura 6: Mquinas tuneleadoras para microtneles (TMBM) ........................................... 22
Figura 7: Estabilizacin de taludes utilizando vegetacin. (Suarez, J. 2009) ..................... 24
Figura 8: Ubicacin de la zona de investigacin. ................................................................ 27
Figura 9: Cuadro de clima de Cajamarca (fuente:
http://wiki.sumaqperu.com/es/Archivo:Clima_Cajamarca_cuadro) ................................... 28
Figura 10: Interfaz del programa RocData V4. ................................................................... 32
Figura 11: Porcentaje de rea de las unidades geomorfolgicas. ........................................ 35
Figura 12: Porcentaje de rea de las unidades estratigrficas. ............................................ 36
Figura 13: Falla inversa inferida Capillana NW-SE........................................................... 44
Figura 14: Falla dextral inferida Manzano y fallas inversas inferidas Manzano 1, 2 y 3.... 46
Figura 15: Escarpe de deslizamiento Ronquillo Norte y Ronquillo 2. ................................ 46
Figura 16: Porcentajes de reas de los acuferos de la zona. ............................................... 47
Figura 17: Plano geodinmico de la zona de investigacin................................................. 49
Figura 18: Perfil geolgico Del sector Moyopata. .............................................................. 51
Figura 19: Perfil geolgico del paleodeslizamiento Ronquillo. .......................................... 52
Figura 20: Perfil geolgico del deslizamiento Urubamba II. .............................................. 54
Figura 21: Extracto del plan N6, mostrando la ubicacin del perfil D-D........................ 59
Figura 22: Perfil D-D, el cual corta a la zona crtica del deslizamiento Ronquillo. .......... 60
Figura 23: Geometra global del perfil a analizar. ............................................................... 60
Figura 24: Perfil del deslizamiento Ronquillo diseado en el Programa Phase2 y listo para
ser analizado. ....................................................................................................................... 61
Figura 25: Grfico de desplazamientos totales, calculado con el programa Phase2, adems
se muestra el factor de seguridad de 0.8. ............................................................................. 61
Figura 26: Tcnicas de remediacin (Suarez, J. 2009) ........................................................ 62
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Figura 27: Fases en el diseo, construccin y monitoreo de la remediacin de un
deslizamiento (Popescu, 2001). ........................................................................................... 64
Figura 28: Plano mostrando las medidas de remediacin elegidas en este informe. ........... 66
Figura 29: Sistema de bosques radiales (Surez, J. 2009) recomendados para el
deslizamiento Ronquillo ...................................................................................................... 68
Figura 30: Estilo en el que una galera de drenaje cambia los regmenes de flujos
subterrneos en zonas de moderada pendiente, como en el cerro Ronquillo. Suarez, J.
(2007) .................................................................................................................................. 70
Figura 31: Evolucin de la lnea de nivel fretico al construir una galera de drenaje, por lo
que invertir en una obra como esta sera la mejor solucin para remediar el deslizamiento
Ronquillo. Suarez, J. (2007). ............................................................................................... 70
Figura 32: Geometra del Deslizamiento Ronquillo con la disminucin del nivel fretico
prevista con la implementacin de las medidas antes mencionadas. .................................. 71
Figura 33: Modelo final de resistencia con los cambios del nivel fretico realizados,
mostrando un factor SRF de 1.21 ........................................................................................ 72
Figura 34: Relacin entre el GSI Directo y el Cuantificado................................................ 73
FOTOSFoto 1: Cerro Ronquillo, ejemplo de una unidad de Montaas y Colinas, del tipo fluvio-
erosional (Izquierda). Depsito cuaternario, ejemplo de una unidad Agradacional-
Deposicional del tipo de pie de monte aluvial (Derecha). ................................................... 35
Foto 2: Formacin Carhuaz en el Sector de Moyopata ....................................................... 37
Foto 3: Areniscas de la formacin Farrat, miembro superior. ............................................. 37
Foto 4: Intercalaciones de areniscas y lutitas de la formacin Inca. ................................... 38
Foto 5: Intercalacin de Calizas arenosas y lutitas calcreas en la formacin Chlec. ....... 38Foto 6: Intercalacin de lutitas y calizas de la Formacin Pariatambo. .............................. 39
Foto 7: Calizas de la Formacin Yumagual. ....................................................................... 39
Foto 8: Afloramiento del volcnico San Jose. ..................................................................... 40
Foto 9: Fangolita .................................................................................................................. 40
Foto 10: Depsitos fluviales en el cauce del Ro Tres Ros. ............................................... 41
Foto 11: Depsitos coluviales de zona. ............................................................................... 41
Foto 12: Depsitos coluvio-aluviales de un deslizamiento. ................................................ 42
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Foto 13: Depsito lagunar en el centro del valle de Cajamarca, sobre el cual se han
edificado diversas construcciones urbanas. ......................................................................... 42
Foto 14: Sinclinal Capillana. .............................................................................................. 43
Foto 15: Falla sinestral inferida Urubamba ......................................................................... 44
Foto 16: Falla dextral inferida Ronquillo. ........................................................................... 45
Foto 17: Falla dextral inferida Tres Ros. ............................................................................ 45
Foto 18: Acuferos fisurados en un depsito cuaternario de la zona. .................................. 47
Foto 19: Evidencias de acuferos fisurados en la formacin Pariatambo. ........................... 48
Foto 20: Tobas del volcnico Huambos. ............................................................................. 48
Foto 21: Calizas de la formacin Chlec, las cuales tienen baja porosidad y baja
fracturacin por lo que forman acuitardos. .......................................................................... 49
Foto 22: Vista panormica del Valle de Moyopata. ............................................................ 51
Foto 23: Vista del Cerro ronquillo desde el cerro Corisorgona. .......................................... 52
Foto 24: Vista del deslizamiento Urubamba II. ................................................................... 53
Foto 25: Fracturamiento por traccin de una fangolita consolidada (Noviembre del 2014),
seal de la actividad del deslizamiento Ronquillo............................................................... 54
Foto 26: Torrenteras recomendadas (Surez, 2009) prefabricadas (izquierda) o de concreto
(derecha). ............................................................................................................................. 65
Foto 27: Sistema de torrenteras actual en el cerro Ronquillo, sistema que ayuda a la
filtracin en lugar de mitigarla ............................................................................................ 67
Foto 28: Lugar sobre el deslizamiento Ronquillo apto para el sembro de Eucaliptos. ...... 68
Foto 29: Tnel de drenaje para estabilizar el deslizamiento del estribo de un viaducto en la
va a Acapulco en Mxico, el cual podra ser ejemplo para aplicarlo en el deslizamiento
Ronquillo. ............................................................................................................................ 69
Foto 30: Vista desde el deslizamiento Ronquillo de la ciudad de Cajamarca, una dualidad
que se puede remediar con las metodologas correctas. ...................................................... 72
TABLAS
Tabla 1: Geoformas de carcter. Villota. H. (2005) .............................................................. 5
Tabla 2: Clasificacin de los procesos agradacionales, segn agente responsable. Villota.
H. (2005) ................................................................................................................................ 5
Tabla 3: Criterios generales para seleccionar un factor de seguridad para el diseo detaludes. ................................................................................................................................. 17
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Tabla 4: Listado de algunos mtodos de remediacin de las amenazas por deslizamiento. 18
Tabla 5: Delimitacin del rea de estudio. .......................................................................... 27
Tabla 6: Principales accesos a la zona de estudio: .............................................................. 28
Tabla 7: Factor D, Resis. Comp. Un. y Constante mi de la estacin geomecnica S0-H1-
P1 ......................................................................................................................................... 31
Tabla 8: Clculo del GSI directo de la estacin geomecnica S0-H1-P1 ........................... 31
Tabla 9: Clculo del GSI cuantificado de la estacin geomecnica S0-H1-P1 ................... 32
Tabla 10: Distribucin de pendientes dentro del rea de estudio. ....................................... 34
Tabla 11: Distribucin de geoformas en el rea de estudio. ................................................ 34
Tabla 12: Unidades Estratigrficas de la zona de investigacin. ........................................ 36
Tabla 13: Acuferos de la zona de investigacin. ................................................................ 47
Tabla 14: rea de deslizamiento de Ronquillo y de la zona de riesgo. ............................... 50
Tabla 15: Datos generales de las estaciones geomecnicas. ............................................... 55
Tabla 16: Datos de entrada del mtodo de Hoek-Brown..................................................... 56
Tabla 17: Unidades Ingenieriles analizadas en el presente estudio. .................................... 57
Tabla 18: Promedio de datos de entrada para el mtodo de Hoek-Brown por unidad
Ingenieril. ............................................................................................................................. 57
Tabla 19: Parmetros del tipo de roca y de macizo de las unidades ingenieriles ................ 57
Tabla 20: Parmetros de los criterios de rotura de Hoek-Brown y Mohr-Coulomb de las
unidades ingenieriles. .......................................................................................................... 58
Tabla 21: Parmetros Ingenieriles de los macizos rocosos de las unidades analizadas. ..... 59
Tabla 22: Mtodos de estabilidad de deslizamientos y su disponibilidad en el deslizamiento
Ronquillo ............................................................................................................................. 63
Tabla 23: Propiedades de las reas a reforestas propuestas ............................................... 68
Tabla 24: Caractersticas de las galeras propuestas. ........................................................... 69
Tabla 25: Coordanadas y caractersticas propuetas para la instalacin de inclinmetros, .. 71Tabla 26: Porcentaje de reduccin de resistencias de las Unidades ingenieriles. ............... 74
Tabla 27: Porcentaje de reduccin del mdulo de deformacin de las Unidades
ingenieriles. ......................................................................................................................... 74
Tabla 28: Variacin del Factor de Seguridad, ..................................................................... 75
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CAPTULO I. INTRODUCCIN
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1.1 DEFINICIN DEL PROBLEMA
Los riesgos geolgicos son muy comunes a lo largo de todos los Andes y han
causado la prdida de millones de vidas a lo largo del tiempo, la interrogante siempre
ha sido como prevenir o mitigar los daos que puedan causar.
En la ciudad de Cajamarca los riesgos geolgicos incluyen los causados por
movimientos de masa adems de las inundaciones debido a los drenajes juveniles einestables, de todos ellos el que se estudiar en la presente investigacin es el
deslizamiento del Ronquillo.
1.1.2 FORMULACIN DEL PROBLEMA
Cules son las implicancias Geotcnico-Ambientales del deslizamiento
Ronquillo en la ciudad de Cajamarca?
1.1.3 JUSTIFICACIN
El deslizamiento Ronquillo ser el ms grande movimiento de masa en miles
de aos visto en la ciudad de Cajamarca y al encontrarse en una parte elevada, ser
catastrfica para las edificaciones y vidas que se encuentren en su camino hasta
estabilizarse.
Las medidas de mitigacin que se puedan llevar a cabo deben ser estudiadas
desde una perspectiva geotcnico-ambiental para as poder tener un sustento
cientfico adecuado para realizar las inversiones necesarias.
1.1.4 ALCANCES O DELIMITACIN DEL PROBLEMA
1.1.4.1 Del imitacin Espacial
El Cerro Ronquillo y la ciudad de Cajamarca
1.1.4.2 Delimi tacin Temporal
La investigacin tendr una duracin de 4 meses (SeptiembreDiciembre 2014).
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1.1.4.3 Del imitacin de la I nvestigacin
Se centrar en la evaluacin geotcnico-ambiental del deslizamiento Ronquillo.
1.1.5 LIMITACIONES
Las pruebas de laboratorio son costosas y sern remplazadas por pruebas en
campo, adems el tiempo de investigacin limitarn los estudios que se puedan
realizar.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1. GENERAL
Evaluar geotcnicamente y ambientalmente el deslizamiento Ronquillo en la
ciudad de Cajamarca.
1.2.2. ESPECFICOS
Describirla geologa del Cerro Ronquillo.
Estudiar los factores condicionantes y desencadenantes del deslizamiento Ronquillo.
Estudiar los posibles mtodos de mitigacin del deslizamiento Ronquillo.
1.3 FORMULACIN DE LA HIPTESIS
El deslizamiento Ronquillo tendr un gran impacto negativo en la ciudad de
Cajamarca adems de afectar el desarrollo urbano en la zona Ronquillo por varias
dcadas. Por lo que es fundamental realizar mtodos de remediacin en la zona del
deslizamiento para evitar las futuras prdidas humanas, econmicas y de
infraestructura. Los mtodos para mitigar los efectos del deslizamiento son los de
reforestacin y drenaje superficial y subterrneo. Los cuales tiene un costo aceptable,
y que ser muy til para la poblacin de Ronquillo y de la ciudad de Cajamarca.
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CAPTULO II. MARCO TERICO
2.1 ANTECEDENTES
1.2.1 BOLETN N 31 IMGEMMET
REYES, L. (1980) Realiz para el INGEMMET el estudio geolgico de los
cuadrngulos de Cajamarca, San Marcos y Cajabamba, hojas 15-f, 15-g y 16-g.
Realiz un cartografiado a escala 1:100 000 en base a un estudio estratigrfico y
estructural, teniendo nfasis en la importancia econmica de los yacimientos
relacionados a dichos estudios. Concluyendo que la geodinmica actual es el
resultado de la tectnica y de los procesos metericos, generando as diversosgeoambientes cada uno con caractersticas especiales.
1.2.2 CARACTERIZACIN GEOLGICA Y ESTRUCTURAL DE LA ZONA DE
URUBAMBA, CAJAMARCA-PER
LAGOS, A. (2012) Estudi la relacin existente entre los eventos tectnicos y
las manifestaciones gneas en el rea de Urubamba-Cajamarca. Desarrollando un
cartografiado de estructuras para determinar las componentes el comportamiento de
los esfuerzos actuantes en la zona. Concluyendo en que las zonas de dilatacin por
donde emergieron los cuerpos intrusivos tienen una direccin mayor NE-SW.
1.2.3 RIESGO GEOLGICO EN LA REGIN CAJAMARCA
ZAVALA, V. y MALENA, R. (2011) Evaluaron la ocurrencia de peligros
geolgicos (movimientos e masa) y geohidrolgico (inundaciones y erosin fluvial),
en trminos de susceptibilidad, as como de sus factores detonantes (precipitaciones
y sismicidad) para as determinar el grado de peligrosidad.
1.2.4 MAPAS GEOLGICOS DEL DE CAJAMARCA HOJA 15-f-1-III Y DE SAN
MARCOS HOJA 15-g-iV A ESCALA 1:50 000
Se tomaron los criterios de divisin de unidades volcnicas realizadas por Navarro,
P. (2007) quien cartografi las hojas de Cajamarca 15-f-I y de San Marcos 15-g-IV a
escala 1:50 000 para el INGEMMET.
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1.2.5 ESTUDIO ESTRATIGRFICO DEL CRETCEO SUPERIOR EN LOS
ALREDEDORES DE LA CIUDAD DE CAJAMARCA
Herrera, E (2012) realiz una tesis sobre las formaciones sedimentarias del
Cretceo Superior en los alrededores de Cajamarca, realizando e interpretando
diversas columnas Estratigrficas de dichas unidades.
1.2.6 INFORMES DE MECNICA DE ROCAS Y DE GEOTECNIA DE LOS
ESTUDIANTES DE LA ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE
INGENIERA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
Estos informes de zonas se realizaron en los curos de Mecnica de Rocas y deGeotecnia I, tomando de ellos principalmente sus criterios de cartografiado e
interpretacin, destacamos los estudios de BAZN, O. et al (2011, 2012), VIGO, L.
et al (2010) y DVILA, W. (2011) entre otros.
1.2.7 ANLISIS GEOLGICO, GEOTCNICO Y DE PELIGROS DE LA ZONA
URUBAMBA - TRES ROS 2013
Este informe se realiz para el curso de Geotecnia I, para el cual se
Caracteriz la inestabilidad de la zona Urubamba Tres Ros a travs de sus
variables geolgicas, geotcnicas y de peligro. ALCNTARA, E., ARTEAGA N.,
EUGENIO M., RODRIGO R., TORRES D. (2013).
2.2 BASES TERICAS
2.2.1 EL MODELAMIENTO GEOLGICO
A) Geomor fologa
Para el estudio geomorfolgico se tom los conceptos de las siguientes obras:
I) Villota. H. (2005) ha propuesto tres aspectos esenciales de la geomorfologa
La geomorfologa tiene por objeto:
a. La descripcin de las formas del terreno.
b. La explicacin de su gnesis, o sea, de su origen y evolucin a travs del
tiempo geolgico.
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c. La definicin de la naturaleza y distribucin de los materiales que
constituyen las geoformas.
d.
La clasificacin de los paisajes, principalmente con base en su morfologa,origen, edad y composicin.
e. La explicacin y descripcin de los agentes modeladores.
Adems clasifica a las geoformas de la siguiente manera:
GEOFORMAS DE CARCTER TECTNICO-DEGRADACIONAL Y DENUDACIONAL
GEOFORMAS DE LASCADENAS
MONTAOSAS YCOLINADAS
Relieve montaoso o colinado estructular-
erosional y relieve montaoso glacio-estructural
Relieve Complejo volcano-glaciario yvolcano-erosional
Relieves Modelados por procesosdenudaciones.
GEOFORMAS DE LASALTIPLANICIES,
SUPERFICIESCOLINADAS,
ALOMADAS YONDULADAS
Altiplanura o Altiplanicies
Superficie de Aplanamiento (Planation
Surface)
Tabla 1: Geoformas de carcter. Villota. H. (2005)
Proceso geomorfolgico Fuerza o agenteSedimentacin coluvial Gravedad, lluvia, escurrimiento difusoSedimentacin deluvial Gravedad y agua del sueloSedimentacin aluvial
(costero, marino, lacustre)Agua de escorrenta
Corrientes de deriva litoral y corrientes de mareaSedimentacin elica Viento
Sedimentacin glacirica Glaciares
Sedimentacin mixta Combinacin de los anteriores
Tabla 2: Clasificacin de los procesos agradacionales, segn agente responsable. Villota. H.
(2005)
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B) Geologa Regional
La geologa regional es una rama de las ciencias geolgicas que se ocupa de la
configuracin geolgica de cada continente, pas, regin o de zonas determinadas de la
Tierra.
C) Geologa Estructural
Para el estudio de la geologa estructural se tom en cuenta las obras la orbra de
Belousov, V. (1974) quien define:
La geologa estructural es una parte de la geotectnica, es decir, de esa
asignatura geolgica que estudia las particularidades de la estructura y desarrollo de la
corteza terrestre relacionada con los procesos mecnicos, movimientos y deformaciones
que en ella tienen lugar.
La corteza terrestre se compone de rocas que constituyen cuerpos de formas
diversas. As, por ejemplo, las rocas sedimentarias yacen en forma de estratos. Estos
pueden ser horizontales, tambin inclinados o encorvados en pliegues. Las rocas
magmticas intrusivas forman cuerpos en forma de domos., cilindros, filones
ramificados, etc. Toda la corteza terrestre se compone de cuerpos adyacentes formados
por rocas diferentes.
Semejantes cuerpos se denominan formas de yacimiento de las rocas, formas
estructurales, o simplemente, estructuras. El objetivo de la geologa estructural estriba,
precisamente, en el estudio de las formas de yacimiento de las rocas, o de las formas
estructurales.
Ante todo, se estudia el aspecto exterior, o morfologa, de las formasestructurales. El resultado de dicho estudio puede ser clasificacin de estas ltimas de
acuerdo a sus indicios morfolgicos. Por ejemplo, los pliegues, en semejante
clasificacin, pueden dividirse en lineales, cupuliformes, rectos, inclinados, etc.
El objetivo siguiente consiste en estudiar la cinemtica o mecanismo de la
formacin de estructuras, en este caso se estudian aquellos desplazamientos del material
de la corteza terrestre que motivaron directamente el origen de formas estructurales
concretas.
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D) H idrogeologa
La hidrogeologa es una rama de las ciencias geolgicas (dentro de la
Geodinmica Externa), que estudia las aguas subterrneas en lo relacionado con su
circulacin, sus condicionamientos geolgicos y su captacin, as su definicin dice La
hidrogeologa es la ciencia que estudia el origen y la formacin de las aguas
subterrneas, las formas de yacimiento, su difusin, movimiento, rgimen y reservas, su
interaccin con los suelos y rocas, su estado (lquido, slido y gaseoso) y propiedades
(fsicas, qumicas, bacteriolgicas y radiactivas); as como las condiciones que
determinan las medidas de su aprovechamiento, regulacin y evacuacin (Mijailov, L.
1985. Hidrogeologa. Editorial Mir. Mosc, Rusia. 285 p)
De acurdo al punto de vista hidrogeolgico las formaciones pueden clasificarse en:
1. Acuferos: Capaces de recibir y transmitir el agua (gravas, arenas, calizos, etc.) con
capacidad de drenaje alta. Y por su textura se pueden clasificar en: porosos (gravas,
arenas, arcosas, etc.); acuferos krsticos y fisurados (debido a grietas y fisuras de
origen mecnico o disolucin). Por sus circunstancias hidrulicas y estructurales
pueden ser: acuferos libres, acuferos cautivos o confinados y acuferos
semiconfinados.
2. Acuitardos: Capaces de almacenar el agua en cantidades, pero lo transmiten con
dificultad (limos, arenas limosas, arenas arcillosas, etc.) con capacidad de drenaje
medio a baja.
3. Acuicludos: pueden almacenar el agua en grandes cantidades, pero tienen la
posibilidad de transmitirle, y se drenan con mucha dificultad el agua se encuentra
en los poros de la formacin y no puede ser liberada (arcillas, arcillas plsticas,
limos arcillosos, etc.)
4. Acuifugos: formaciones incapaces de almacenar y transmitir el agua, estn
representadas por las rocas compactas, como granitos y gneis, y a veces incluso
calizas muy compactas sin karstificar.
2.2.2 EL SISTEMA HOEK Y BROWN
El criterio de rotura de Hoek y Brown utiliza como datos de entrada de la roca
intacta (la constante , el GSI y el factor de disturbacin D) adems de la
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Resistencia a la Compresin Uniaxial , se puede determinar los parmetros delcriterio de Hoek y Brown (la constantes , y ) requeridos para el clculo de los
parmetros ingenieriles del Macizo Rocoso (La Resistencia Tensional (), laResistencia a la Compresin Uniaxial (), la Resistencia Global () y el Mdulode Deformacin ()), que se utilizan en cualquier anlisis numrico de clculo desobrecargas, estabilizacin y diseo de Taludes y Tneles; adicionalmente se han
desarrollado frmulas empricas para determinar los parmetros del criterio de Mohr-
Coulomb (la cohesin y el ngulo de friccin ) y el Mdulo de Deformacin ().
Figura 1: Flujo de informacin en el sistema Hoek y Brown
2.2.3 PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO
2.2.3.1 El Criter io General izado de Hoek-Brown
Hoek, E. (2007) define el criterio de rotura generalizado de Hoek y Brownpara macizos rocosos fracturados se define por:
Ecuacin 1:
y son el mximo y mnimo esfuerzo principal efectivo en la fractura es el valor de la constante m de Hoek y Brown para el macizo rocoso y son las constantes que dependen de las caractersticas del macizo rocoso y
es el esfuerzo de compresin uniaxial para las piezas de roca intacta
En orden de usar el criterio de Hoek y Brown para estimar la resistencia y
deformabilidad de los macizos rocosos fracturados, se requieren tres propiedades
del macizo rocoso :
La resistencia a la compresin uniaxial de las piezas de roca intacta El valor de la constante de Hoek y Brown para estas piezas de roca intacta y El valor del ndice de Resistencia Geolgica GSI para el macizo rocoso.
MACIZOROCOSO
PROPIEDADESDE LA ROCA
INTACTA
PARMETROS
DEL CRITERIODE ROTURA DE
HOEK YBROWN
PARMETROSINGENIERILESDEL MACIZO
ROCOSO
ANLISIS DEPRE-DISEO,DISEO Y
POST-DISEO.
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2.2.3.2 Propiedades de la Roca Intacta
Segn Hoek, E. (2007), para las piezas de roca intacta del macizo rocoso, la
Ecuacin 1 se simplifica a:
Ecuacin 2:
La relacin entre los esfuerzos principales de rotura de una roca dada se
define por dos constantes, la resistencia a la compresin uniaxial y una constante. Siempre que sea posible los valores de estas constantes deben ser determinados
por anlisis estadstico de resultados de ensayos triaxiales (Para el clculo del
y
a partir de pruebas triaxiales, ver Hoek 2007 utilizar el programa RocDatadescargable dewww.rocscience.com)
2.2.3.3 I nf luencia del Tamao de la Roca
Hoek y Brown 1980 han sugerido que la resistencia a la compresin uniaxial
de de una muestra de roca con un dimetro de d mm est relacionada con laresistencia a la compresin uniaxial de una muestra de 50 mm de dimetro porla siguiente relacin:
Ecuacin 3:
La reduccin de la resistencia se debe a la mayor oportunidad para el
fracturamiento a travs y alrededor de los granos ("bloques" de la roca intacta) a
medida que ms granos son incluidos en el ensayo, y eventualmente la resistencia
alcanzar un valor constante.
El criterio de rotura de Hoek-Brown slo debe aplicarse a los macizos
rocosos en los que hay un nmero suficiente de discontinuidades muy prximas entre
s, con caractersticas superficiales similares, para asumir al comportamiento de
fractura como isotrpico.
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Figura 2: Diagrama idealizado mostrando la transicin de un macizo rocoso intacto a uno muyfracturadocon mientras crece el tamao de la muestra. Fuente: Hoek (2007).
En laFigura 2,que muestra la transicin de un espcimen isotrpico de roca
intacta, pasando por un macizo rocoso muy anisotrpo en el cual el fallamiento es
controlado por una o dos discontinuidades, llegando a un macizo rocoso isotrpicomuy fracturado.
2.2.3.4 El ndice de Resistenci a Geolgica
La resistencia de macizo rocoso fracturado depende de las propiedades de
las piezas de roca intacta y tambin de la libertad de estas piezas para deslizar y
girar en diferentes condiciones tensionales. Esta libertad es controlada por la forma
geomtrica de las piezas de roca intacta, as como del estado de las superficies que
separan las piezas. Hoek, E. (2007).
El ndice de Resistencia Geolgica (GSI), proporciona un nmero que,
cuando se combina con las propiedades de las rocas intactas, se puede utilizar para
estimar la reduccin de la resistencia del macizo rocoso para diferentes condiciones
geolgicas. Este sistema se presenta en la Tabla B-3, para las macizos rocosos
blocosos.
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2.2.3.5 El Factor de Disturbacin D
Hoek, E. (2007), define a D como un factor que depende del grado de
perturbacin debido a los daos por voladura y relajacin tensional, y es utilizado
cuando no se presenta un macizo inalterado. Este vara desde 0 para macizos
rocosos sin disturbacin in situ, a 1 para macizos rocosos muy perturbados.
Algunas directrices para la seleccin de D.
2.2.3.6 La Resistencia a l a compresin uniaxial y tensional del macizo rocoso
La resistencia a la compresin uniaxial del macizo rocoso se obtiene
mediante el la suposicin de en la ecuacin 1, dando como resultado:Ecuacin 4:
Y, la resistencia tensional del macizo rocoso como:
Ecuacin 5:
La Ecuacin 5 se obtiene suponiendo en la Ecuacin 1.
Esto representa una condicin de tensin biaxial. Hoek (1983) mostr que, paramateriales quebradizos, la resistencia a la traccin uniaxial es igual a la resistencia a
la traccin biaxial.
2.2.3.7 Los Parmetros de Mohr -Coulomb
Dado que muchos software geotcnicos estn programados en trminos del
criterio de rotura de Mohr-Coulomb, a veces es necesario determinar el equivalente
ngulo de friccin y fuerza de cohesin cada macizo rocoso y rango de tensiones.
(Hoek, E. 2007), El proceso de ajuste implica equilibrar las reas por encima y por
debajo de la grfica de Mohr-Coulomb, resultando:
Ecuacin 6: * ()
()()()+
Ecuacin 7: [()()]()
()()(())(()())
Cuando
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Tenga en cuenta que el valor de , el lmite superior de la tensinconfinante sobre la que se considera la relacin entre el los criterios de Mohr-
Coulomb y Hoek-Brown, tiene que ser determinado para cada caso individual.
La resistencia cizallante de Mohr-Coulomb , para una tensin normal dada, se encuentra por sustitucin de valores de y en la ecuacin:
Ecuacin 8:
La grfica equivalente en trminos del esfuerzo principal mayor y menor, se
define por:
Ecuacin 9:
2.2.3.8 Resistencia del Macizo Rocoso
La resistencia a la compresin uniaxial del macizo rocoso est dada porla Ecuacin 4.El fallamiento inicia en el lmite de una excavacin cuando essuperada por la tensin inducida en ese lmite y se propaga desde este punto de
iniciacin en un campo de tensin biaxial y con el tiempo se estabiliza cuando la
fuerza local, definida por la Ecuacin 1, es mayor que las tensiones y inducidas. La mayora de los modelos numricos pueden seguir este proceso de
propagacin de la fractura y este nivel de anlisis detallado es muy importante
cuando se considera la estabilidad de las excavaciones en la roca y de los sistemas
de apoyo a la hora del diseo (Hoek, E. 2007).
Sin embargo, hay ocasiones en que es til considerar el comportamiento
global de un macizo rocoso en lugar de detallar el proceso de propagacin delfallamiento descrito anteriormente. Esto lleva al concepto de "resistencia del
macizo rocoso" global:
Ecuacin 10: Con y determinados por los rangos de tenciones dando:
Ecuacin 11: (())()
()()
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Figura 3: Grfico de las envolventes de rotura para el criterio generalizado de Hoek y Brown y delcriterio de Mohr Coulomb asociado. La resistencia a la compresin uniaxial y la resistencia global
del macizo rocoso son definidas en este grfico.
Fuente: Hoek (2007)
2.2.3.9 Determinacin del
La cuestin de determinar el valor apropiado de para su uso en laEcuacin 6 yEcuacin 7 depende de su aplicacin especfica:
Tneles: donde el valor de resulta de las curvas caractersticas equivalentespara los dos criterios de fractura para tneles profundos o poco profundos.
Ecuacin 12:
Taludes: aqu el factor de seguridad calculado y la forma y ubicacin de la superficie
de falla tienen que ser equivalentes.
Ecuacin 13:
Dnde: es el peso especfico de la roca intacta y es la profundidad del tnel o altura del talud.
Para usos generales (criterio generalizado de Hoek y Brown) el Rango para
la Envoltura de Rotura es igual a:
Ecuacin 14:
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Esta ecuacin est basada en la observacin emprica que el rango de
tensiones asociado con la fractura frgil ocurre cuando es menor a un cuarto
de
2.2.3.10 El Mdulo de Deformacin
La siguiente ecuacin derivada es la que mejor se ajusta para el clculo del
mdulo de deformacin (Hoek, 2007):
Ecuacin 15: () (())
Usando la relacin del mdulo MR propuesta en 1968 por Deere(modificado por Hoek, 2007) es posible estimar el mdulo de la roca intacta de:
Ecuacin 16:
Esta relacin es muy til cuando no se encuentran valores directos del
mdulo intacto () disponibles o cuando es difcil encontrar muestras sindisturbaciones, concluyendo en:
Ecuacin 17: (())
2.2.4 MTODOS DE MANEJO Y ESTABILIZACIN
El objetivo principal de un estudio de estabilidad de taludes o laderas, es
disear medidas de prevencin, control, remediacin y/o estabilizacin para reducir
los niveles de amenaza y riesgo. Se han desarrollado gran cantidad de tcnicas
probadas para el manejo de los taludes inestables o los deslizamientos).
Generalmente, los beneficios ms significativos desde el punto de vista dereduccin de amenazas y riesgos, se obtienen con las medidas de prevencin
(Suarez, J. 2009).
Schuster y Kockelman (1996) proponen una serie de principios y
metodologas para la reduccin de amenazas de deslizamiento, utilizando sistemas
de prevencin, los cuales requieren de polticas del Estado, la colaboracin y toma
de conciencia por parte de las comunidades.
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La estabilizacin de los deslizamientos en actividad o potencialmente
inestables, es un trabajo relativamente complejo que requiere de metodologas
especializadas de diseo y construccin. Cada sistema tiene su base terica y susprocedimientos constructivos. En el presente captulo se indican algunos de los
sistemas de remediacin que se han utilizado en el mundo, pero en otros captulos
del libro, se explican con mayor detalle (Suarez, J. 2009).
Figura 4: Problemas y soluciones de estabilidad de taludes en las carreteras secundarias.
2.2.4.1 Escogencia del F actor De Segur idad
La remediacin de un deslizamiento o de un talud inestable, generalmente
no es una estabilizacin total y definitiva, sino relativa y en ciertas condiciones,
provisional (Suarez, J. 2009). Ante esta realidad, es importante determinar hasta
donde se debe llegar en el proceso de remediacin. Cornforth (2005) explica que
los factores de seguridad razonables y la magnitud de la estabilizacin deben
determinarse teniendo en cuenta los siguientes factores:
El tamao del deslizamiento. Teniendo en cuenta que es mucho ms difcil
modelar en forma precisa un deslizamiento pequeo que uno de gran magnitud, el
factor de seguridad para remediacin de un deslizamiento pequeo, debe ser
superior al de un deslizamiento de gran tamao. Igualmente, el costo para subir el
factor de seguridad en un deslizamiento grande, puede ser muy alto, lo cual en
ocasiones, conduce a conclusiones incorrectas acerca de que los deslizamientos
grandes no se pueden estabilizar.
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El tipo de movimiento.En los movimientos masivos de masas rgidas, las tcnicas
de estabilizacin son ms efectivas que en los movimientos blandos tipo flujo de
lodos, etc. En los movimientos de suelos rgidos se pueden consideran factores deseguridad menores que en movimientos de flujo.
La magnitud de los estudios realizados. Si la informacin recolectada en los
estudios es muy completa y confiable, se pueden permitir factores de seguridad
menores que en los casos en los cuales la informacin es escasa y la incertidumbre
es mayor.
El potencial de consecuencias.En los casos en los cuales las consecuencias del
deslizamiento involucran un riesgo grande de vidas humanas o propiedades, serequieren factores de seguridad mayores, por ejemplo, si est involucrado un
hospital o una escuela, los factores de seguridad deben ser mayores que en el caso
de un campo deportivo.
La experiencia del profesional con los suelos del sitio. Cuando se tiene
experiencia previa confiable del comportamiento real de los suelos, se pueden
permitir factores de seguridad menores que cuando se desconoce el
comportamiento real de los materiales. Posibilidad de ocurrencia de eventos extremos. Si en el anlisis no se tuvieron en
cuenta los eventos extremos, se deben incluir factores de seguridad mayores ante la
ocurrencia de estos fenmenos.
A continuacin, se presenta la tabla, que puede servir como base general
para la toma de decisiones sobre factores de seguridad. Con frecuencia, al aumentar
el factor de seguridad tambin aumentan los costos requeridos para la construccin
del talud. En ocasiones, la construccin de taludes estables podra resultar no slocostosa sino poco prctica y se deben asumir los riesgos inherentes a la
construccin de un talud relativamente inestable.
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Tabla 3: Criterios generales para seleccionar un factor de seguridad para el diseo de taludes.
2.2.4.2 Metodologas De Remediacin
Una vez analizado el talud, definidos los niveles de amenaza y riesgo, el
mecanismo de falla y analizados los factores de equilibrio, se puede pasar alobjetivo final que es el diseo del sistema de prevencin, control o
estabilizacin.Existen varias formas de enfocar y resolver cada problema especfico
y la metodologa que se requiere emplear en cada caso, depende de una serie de
factores tcnicos, sociales, econmicos y polticos, con una gran cantidad de
variables en el espacio y en el tiempo (Suarez, J. 2009).
Existen varias formas de enfocar y resolver cada problema especfico y la
metodologa que se requiere emplear en cada caso, depende de una serie de factorestcnicos, sociales, econmicos y polticos, con una gran cantidad de variables en el
espacio y en el tiempo.
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Tabla 4: Listado de algunos mtodos de remediacin de las amenazas por deslizamiento.
Las tcnicas de remediacin comprenden las siguientes alternativas
generales (Suarez, J. 2009):
Prevencin para evitar que ocurra la amenaza o el riesgo.
Elusin de la amenaza para evitar que sta genere riesgos.
Control de los movimientos para disminuir la vulnerabilidad. Estabilizacin para disminuir la probabilidad de ocurrencia de la amenaza
aumentando el factor de seguridad.
Los mtodos de mitigacin o prevencin de la amenaza pueden reducir de
forma significativa, la ocurrencia de deslizamientos. La prevencin permite el
manejo de las reas relativamente grandes, teniendo en cuenta que los procesos
naturales pueden ocurrir en diversos sectores dentro de un rea de susceptibilidad
similar, de forma repetitiva o mltiple.
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2.2.5 OBRAS DE DRENAJE Y SUBDRENAJE
El drenaje y el subdrenaje son metodologas de remediacin o prevencin de
deslizamientos muy eficientes; su utilizacin es muy frecuente y existen mtodos de
anlisis y diseo que se basan en el flujo de agua tanto superficial como subterrneo
(Suarez, J. 2009).
Los mtodos de estabilizacin de deslizamientos que contemplan el control
del agua tanto superficial como subterrnea, son muy efectivos y son generalmente
ms econmicos que la construccin de grandes obras de contencin, en cuanto
tienden a desactivar la presin de poros, considerada como el principal elemento
desestabilizante de los taludes.
Existen varias metodologas de drenaje superficial y profundo. El objetivo
principal de estos mtodos es disminuir la presin de poros y de esa forma, aumentar
la resistencia al corte, eliminar las fuerzas hidrostticas desestabilizantes y mejorar el
factor de seguridad de las superficies de falla por debajo del nivel de agua.
2.2.5.1 Dr enaje Super fi cial
Su objetivo principal es mejorar la estabilidad del talud reduciendo la
infiltracin y evitando la erosin. El sistema de recoleccin de aguas superficiales
debe captar la escorrenta, tanto del talud como de la cuenca de drenaje arriba del
talud y llevar el agua a un sitio seguro, lejos del talud que se va a proteger .
Tipos De Obra De Drenaje Superficial
Las obras de drenaje generalmente consisten en:
Canales para redireccionar el agua de escorrenta. Se debe impedir que el agua de
escorrenta se dirija hacia la zona inestable.
Zanjas de corona. Son zanjas interceptoras de la escorrenta en la parte alta del
talud.
Diques en la corona del talud. Son diques en relleno, colocados arriba de la
corona, con el objeto de desviar hacia los lados las aguas de escorrenta.
Drenes Franceses. Son zanjas rellenas de material granular grueso que tienen por
objetivo captar y conducir las aguas de escorrenta.
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Trinchos o Cortacorrientes. Consisten en diques a travs del talud para desviar
lateralmente, las aguas de escorrenta.
Torrenteras. Son estructuras que recogen las aguas de los canales, diques ocortacorrientes y las conducen hacia abajo del talud. Generalmente, incluyen
elementos para disipar la energa del flujo del agua.
Sellado de grietas con arcilla o mortero. El objeto es impedir la infiltracin de
agua hacia el deslizamiento.
Imprimacin del talud con asfalto o impermeabilizacin con mortero. La
impermeabilizacin tiene por objeto evitar los cambios de humedad en el suelo.
Recubrimiento con plsticos. Aunque el recubrimiento no impide la infiltracin, sprotege contra el impacto de las gotas de lluvia, disminuye los volmenes de agua
infiltrada y mantiene la humedad natural.
Conformacin y nivelacin del terreno. El objetivo es evitar o eliminar las
depresiones y empozamientos de agua superficiales para disminuir los volmenes
de infiltracin.
Canales Interceptores a Mitad Del Talud
En los taludes de gran altura y en los suelos susceptibles a la erosin, se
recomienda construir canales transversales de drenaje a mitad de talud, as como
canales interceptores en todas y cada una de las bermas intermedias de un talud.
Figura 5: Esquema en planta de canales colectores Espina de Pescado. (Suarez, J. 2009)
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Estos canales deben revestirse apropiadamente y las aguas deben
conducirse a torrenteras de disipacin de energa. Generalmente, los canales de los
taludes se construyen en tamaos y configuraciones estndar. El ingeniero debecomprobar que el tamao estndar es suficiente para cada caso en particular y si
es necesario disear canales de mayor capacidad.
Es muy comn que estos canales se construyan con pendientes muy bajas
y al taponarse, se desborden y se produzcan crcavas de erosin localizadas. Los
canales en la mitad del talud, deben tener una pendiente que impida la
sedimentacin de materiales.
Se recomienda que la pendiente sea superior al 2% y si es posible, mayor
al 5%. Las bermas junto a los canales, deben ser lo suficientemente anchas para
que exista un sobreancho de proteccin para los canales, en el caso de producirse
derrumbes de las coronas de los taludes resultantes.
2.2.5.2 Galeras De Drenaje
La galera de drenaje es un tnel cuyo objetivo especfico es disminuir las
presiones de poros y controlar las corrientes profundas de agua subterrnea en untalud (Suarez, J. 2009). El uso de galeras de drenaje es para mejorar las
condiciones de estabilidad de los taludes, para el caso de presiones muy altas de
poros y es comn para la estabilizacin de los grandes deslizamientos (Valore,
1996).
Los tneles de drenaje para la remediacin de deslizamientos normalmente
se excavan por mtodos manuales, iniciando en la salida inferior del tnel, de
forma similar como se hacen los tneles para los proyectos de minera. Si el
material del talud es autoportante, no se requieren entibados, pero es comn que
se coloquen travesaos y apoyos de madera, en las zonas donde se presentan
problemas para la estabilidad del tnel.
Ocasionalmente, se puede necesitar elementos de soporte en concreto
armado o una estructura metlica. Cuando una galera es construida en materiales
meteorizados, hay que colocar un soporte permanente, en forma de concreto
lanzado reforzado.
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En este caso, la pantalla de concreto debe estar colocada sobre un sistema
de drenaje diseado con sus respectivos lloraderos para facilitar el proceso de
salida del agua que se va a drenar. Generalmente, los tneles para la estabilizacinde los deslizamientos se dejan expuestos a la atmosfera. Sin embargo, en
ocasiones los tneles se rellenan con grava que acta como filtro y elemento de
contencin interna (Suarez, J. 2009).
En algunos pases las medidas de seguridad exigidas por los cdigos
dificultan o imposibilitan la construccin de tneles para la estabilizacin de los
deslizamientos. Como alternativa a la excavacin manual, se pueden utilizar
mquinas tuneleadoras para microtneles (MTBM), las cuales se manejan
generalmente a control remoto.
Figura 6: Mquinas tuneleadoras para microtneles (TMBM)
Estas mquinas son similares a las grandes mquinas tuneleadoras con una
cabeza que corta y un sistema de excavacin y retiro de los materiales. Las
microtuneleadoras presentan muchos problemas cuando se encuentran grandes
bloques de roca dura, o cuando aparecen mantos blandos de limo, arena o grava.
A. Criterios para el Diseo de Galeras de Drenaje
La fijacin de su ubicacin requiere un estudio geotcnico detallado.
La seccin del tnel se hace de un tamao lo suficientemente grande para acomodar
los trabajadores, facilitar su construccin y para el paso de carretillas o de carros
manuales sobre rieles. Una seccin tpica es de 1.5 m de ancho por 2.2 m de altura
(dimetro equivalente de 2 m), con pendiente entre 1% y 3%.
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Generalmente, se recomiendan dimetros equivalentes de tnel de 1/20 de altura
del talud. Si se requieren tericamente dimetros muy grandes, este efecto se puede
suplir colocando pozos verticales y drenes de penetracin dentro de la galera. Las galeras de drenaje se colocan generalmente, por debajo de la posible zona de
falla y en la parte inferior del acufero que se desea controlar.
Los tneles de drenaje deben disearse de forma que intercepten las zonas de alta
permeabilidad o de recarga, para disminuir los niveles de agua subterrnea de un
deslizamiento.
Los tneles de drenaje deben ser diseados para que drenen por gravedad.
Cuando la permeabilidad de los materiales en sentido vertical es mayor debido a laorientacin de las discontinuidades, el agua fluye fcilmente hacia la galera, pero
cuando la orientacin de los estratos es horizontal, el agua puede pasar por la
galera sin fluir hacia ella.
En estos casos, hay que construir pozos verticales o subdrenes inclinados desde la
galera, para interceptar las zonas de flujo. Entre ms alto el pozo vertical, su efecto
es mayor.
2.2.6 LA VEGETACIN Y LOS DESLIZAMIENTOS
El efecto de la vegetacin sobre la estabilidad de los taludes ha sido muy
debatido en los ltimos aos. El estado del arte actual deja muchas dudas e
inquietudes y la cuantificacin de los efectos de estabilizacin de las plantas sobre el
suelo no ha tenido una explicacin universalmente aceptada (Suarez, J. 2009).
Sin embargo, la experiencia ha demostrado el efecto positivo de la
vegetacin, para evitar problemas de erosin, reptacin y fallas subsuperficiales(Suarez, J. 2009). Los rboles y arbustos de raz profunda le aportan una resistencia
cohesiva significativa a los mantos de suelo ms superficiales y al mismo tiempo,
facilitan el drenaje subterrneo, reduciendo en esta forma la probabilidad de
deslizamientos poco profundos; pero su efecto no es el mismo en deslizamientos
profundos.
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Figura 7: Estabilizacin de taludes utilizando vegetacin. (Suarez, J. 2009)
El objetivo principal de un estudio de estabilidad de taludes o laderas en
zonas urbanas, es disear medidas de prevencin, control, remediacin y/o
estabilizacin para reducir los niveles de amenaza y riesgo. Se han desarrollado gran
cantidad de tcnicas probadas para el manejo de los taludes inestables o los
deslizamientos. Generalmente, los beneficios ms significativos desde el punto de
vista de reduccin de amenazas y riesgos, se obtienen con las medidas de prevencin
(Surez 2009).
2.2.6.1 Efectos De La Vegetacin Sobre El Talud
Para analizar los fenmenos del efecto de la vegetacin sobre el suelo, se
requiere investigar las caractersticas especficas de la vegetacin en el ambiente
natural que se est estudiando (Suarez, J. 2009).
Entre los factores importantes se sugiere analizar los siguientes: volumen y
densidad de follaje, tamao, ngulo de inclinacin y aspereza de las hojas, altura
total de la cobertura vegetal, presencia de varias capas diferentes de cobertura
vegetal, tipo, forma, profundidad, dimetro, densidad, cubrimiento y resistencia del
sistema de races.
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El tipo de vegetacin tanto en el talud como en el rea arriba del talud es un
parmetro importante para su estabilidad. La vegetacin cumple dos funciones
principales: en primer lugar tiende a determinar el contenido de agua en lasuperficie y adems da consistencia por el entramado mecnico de sus races.
2.2.6.2 Factores Ms Impor tantes
Intercepta la lluvia
Aumenta la capacidad de infiltracin
Extrae la humedad del suelo
Grietas por desecacin Races refuerzan el suelo, aumentando resistencia al cortante
Anclan el suelo superficial a mantos ms profundos
Aumentan el peso sobre el talud
Transmiten al suelo fuerza del viento
Retienen las partculas del suelo, disminuyendo susceptibilidad a la erosin
La deforestacin puede afectar la estabilidad de un talud de varias formas:
Disminuyen las tensiones capilares de la humedad superficial
Se elimina el factor de refuerzo de las races
Se facilita la infiltracin masiva de agua
2.3 DEFINICIN DE TRMINOS BSICOS
DESLIZAMIENTO
Los deslizamientos (Landslides) consisten en movimientos de masas de
roca, residuos o tierra, hacia abajo de un talud. En el trmino deslizamiento se
incluyen tanto los procesos de erosin como los procesos denudacionales. (Suarez
J. 2007).
TALUD
Un talud o ladera es una masa de tierra que no es plana sino que presenta
una pendiente o cambios significativos de altura. En la literatura tcnica se define
como ladera cuando su conformacin actual tuvo como origen un proceso natural
y talud cuando se conform artificialmente. (Suarez J. 2007)
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RIESGO
Riesgo es la vulnerabilidad ante un potencial perjuicio o dao para las
unidades, personas, organizaciones o entidades. Cuanto mayor es la vulnerabilidad
mayor es el riesgo, pero cuanto ms factible es el perjuicio o dao, mayor es el
peligro (Suarez J. 2007).
SISTEMA HOEK Y BROWN
Sistema geomecnico que permite calcular las propiedades de los macizos
rocosos necesarias para los anlisis geotcnicos de pre-diseo, diseo y post-diseo
de obras ingenieriles (Hoek, E. 2007).
MODELAMIENTO MATEMTICO
Permite un clculo tanto de las tensiones como de las deformaciones
(anlisis tenso-deformacional) de un cuerpo sometido a fuerzas externas, una vez
satisfechas las condiciones de contorno del problema, las ecuaciones de equilibrio y
las ecuaciones constitutivas del material (Gavilanes, H; Andrade, B. 2004).
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CAPTULO III. MATERIALES Y MTODOS
3.1 UBICACIN
El valle de Cajamarca se encuentra localizada al NW de los andes del Per;
tiene un rea de 3600 Has.
Las coordenadas UTM, Datum WGS 84 se especifican a continuacin:
Tabla 5: Delimitacin del rea de estudio.
VRTICE LATITUD LONGITUD
V1 9212000 776000V2 9206000 776000
V3 9206000 770000
V4 9212000 770000
Polticamente la zona de investigacin se encuentra ubicada en:
Pas: : Per
Regin : Cajamarca
Departamento : Cajamarca Provincia : Cajamarca
Distritos : Cajamarca, Los Baos del Inca.
Figura 8: Ubicacin de la zona de investigacin.
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3.2 ACCESIBILIDAD
La zona de investigacin presenta diversos accesos a las zonas de investivacin
a partir de la ciudad de Cajamarca, los principales accesos (rutas asfaltadas y/o
afirmadas) a las zonas de estudio se describen en la siguiente tabla:
Tabla 6: Principales accesos a la zona de estudio:
Acceso Estado
Cajamarca - Urubamba Carreteras afirmada
Cajamarca - Ronquillo Carreteras afirmada
CajamarcaChamis Carreteras afirmada
3.3 CLIMA
En la ciudad de Cajamarca el clima es seco y templado; con precipitaciones en
los meses de Diciembre - Abril y un clima soleado, la temperatura mxima media es
de 21.5 C y la temperatura mnima media es de 5,5 C.
El estudio de la zona se hizo en los meses de Setiembre Noviembre del
presente ao, en los cuales hay ausencia de precipitaciones, y en el da es un clima
soleado con temperaturas mxima de 22 C, mientras que en las noches la temperatura
mnima es de 3C
Figura 9: Cuadro de clima de Cajamarca (fuente: http://wiki.sumaqperu.com/es/Archivo:Clima_Cajamarca_cuadro)
3.4 METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN
Para poder plantear las tcnicas y mtodos a utilizar en la investigacin, es
necesario realizar la operacionalizacin de las variables.
http://wiki.sumaqperu.com/es/Archivo:Clima_Cajamarca_cuadrohttp://wiki.sumaqperu.com/es/Archivo:Clima_Cajamarca_cuadrohttp://wiki.sumaqperu.com/es/Archivo:Clima_Cajamarca_cuadro8/10/2019 Evaluacin Geotcnico-Ambiental Del Probable Deslizamiento Ronquillo en La Ciudad de Cajamarca
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3.4.1 TIPO Y MTODO DE LA INVESTIGACIN
El problema investigado tiene caractersticas descriptivas, comparativas,
explicativas y relacionantes. Los mtodos de investigacin sern: Descriptivo,
analtico, comparativo, deductivo y explicativo.
3.4.2 POBLACIN DE ESTUDIO
Deslizamiento Ronquillo.
3.4.3 MUESTRA
Estaciones geomecnicas en el rea del Ronquillo.
3.4.4 UNIDAD DE ANLISIS
Caractersticas geotcnico- ambientales del deslizamiento Ronquillo.
3.5 TCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN
3.5.1 TCNICAS
Observacin y tomas fotogrficas. Pruebas geomecnicas de campo.
Documentacin por medio de tablas geomecnicas.
Uso de Software para el anlisis e interpretacin de resultados.
3.5.2 INSTRUMENTOS Y MATERIALES
Picota marca estwing mango corto.
Lpiz rayador 88CM General Tools
Lupa de 10x Baush & Lamp.
Lpices y lapiceros.
Cmara digital Cannon PowerShot.
Protactor Escala 1/1000
Brjula Brunton mod. 5006.
GPS Garmin eTrex 20.
Tablas geomecnicas y de registro.
Laptop Compac.
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Software RocData v4.
Software ArcGIS v10.2.
Software Phase2 V8 Wincha.
3.6 PROCEDIMIENTO Y TCNICA DE RECOLECCIN DE DATOS.
3.6.1 PROCEDIMIENTO
El procedimiento de recoleccin de datos utilizado para cada una de las
variables independientes se muestra a continuacin.
3.6.1.1 Litol oga
Para la recoleccin de datos del tipo y clase de roca se utilizaron los criterios
de Hoek (2007), este tem de litologa est incluido en el Registro Geotcnico
General Para Los Datos de Entrada Del Sistema Hoek Y Brown.
3.6.1.2 Tectoni smo
Para la recoleccin de datos del grado de fracturamiento se utilizaron elndice de trabazn de la tabla GSI para macizos homogneos o segn el tipo de
macizo para macizos heterogneos.
3.6.1.3 Propiedades de la Roca Intacta
En esta etapa se utiliz la tabla de registro tablas geomecnicas para
documentar las propiedades de la roca intacta. Los datos utilizados en estas tablas
son los siguientes:
a. Data GPS: El sistema utilizado es UTM, datum WGS-84, se tomaron de cada
punto sus coordenadas tanto este y norte como tambin su cota respectiva.
b. Se identific las propiedades geomecnicas de la roca intacta para estimar los
parmetros del macizo rocoso del sistema Hoek-Brown necesarios en los
anlisis numricos.
Factor de disturbacin (D): El cual solo ser aplicado para el anlisis de
taludes.
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Resistencia a la compresin uniaxial: Este parmetro se determinar segn
la clasificacin emprica de Brown (1981)
Constante de Hoek- Brown (mi): Se utilizar los ndices, de acuerdo al tipode roca encontrada en campo.
Tabla 7: Factor D, Resis. Comp. Un. y Constante mi de la estacin geomecnica S0-H1-P1
1. Factor D (Anexo 6) 2. Resis. Comp. Un. (ci) (Anexo5)
3. Constante "mi"(Anexo 4)
PARA: 1=Talud, 2=Tnel,3=Discont.
V
ALOR
Calidad Valor medio (Mpa) Tipo de roca mi
1 0 R4 75 Arenisca 12
ndice de resistencia geolgica (GSI): se determinar de dos formas:
Directa:Utilizando las sugerencias del asignando un valor de GSI de acuerdo si el
macizo rocosos es homogneo (cuando se tiene un slo tipo de roca con la misma
resistencia) o heterogneo (Cuando se tienen 2 o ms tipos de roca con diferente
resistencia)Tabla 8: Clculo del GSI directo de la estacin geomecnica S0-H1-P1
DIRECTO (Anexo 1 y 2)Macizo Tipo
VALO
RDELGSI
1 = Homogneo.Anotar la estructura (In, Bl, MBl, Def,
Des, Lam/Ciz) y Las condiciones de lasdisc. (MB, B, R, M, MM)
2 = Heterogneo.Anotar el tipo de Estructura y
Composicin.
1 MBl-MB 68
Cuantificado:Se hallar el RQD (se calculara el nmero de discontinuidades por
metro ), como tambin se describir las condiciones de lasdiscontinuidades segn Bieniawski (1989), el cual toma en cuenta 5 parmetros
como son la persistencia, abertura, rugosidad, relleno, alteracin.
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Tabla 9: Clculo del GSI cuantificado de la estacin geomecnica S0-H1-P1
CUANTIFICADO, GSI = (RQD/2)+(Jcond.*1.5)
RQD Cond. de las Disc. Bieniawski (1989) "Jcond."
GSICALCULADORQD=100*(e^(-
0.1*))*(0.1*+1)
Persist.(m)
Abertura(mm)
Rugosidad Relleno Alteracin
SUMATORIA6 = < 1 6 = Nada 6=Muy Rug 6=Ninguno 6=Inalterada
Long."L"(m)
Nmerode
Disc."ND"
=
ND/L
RQD
4 = 1-3 5 = 5 0=Suave 0=Suave>5mm 0=Descomp.
2.4 25 10.4 72 6 5 6 6 1 24 72
3.6 TRATAMIENTO Y ANLISIS DE DATOS Y PRESENTACIN DE
RESULTADOS
Se utiliz el Programa RocData V4, el cual cuenta con las ecuaciones del
sistema de Hoek y Brown para procesar los datos de campo y hallar las propiedades
ingenierles de los macizos rocosos.
Los datos de entrada fueron los tomados en campo, siendo solo necesario
indicar los valores de la Resistencia a la compresin uniaxial, del GSI (el cual ser elpromedio aritmtico entre el GSI directo y de cuantificado) y del mi, (el valor D se
deja en 0).
Figura 10: Interfaz del programa RocData V4.
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Los resultados obtenidos de cada estacin fueron agrupados en una base de
datos e introducidos en el programa ArcGIS V10.2 para poder realizar la zonificacin
de los macizos rocosos segn sus propiedades encontradas.
Estas propiedades ingenieriles se relacionaron para cada unidad ingenieril
definida para as generalizarlas a cada afloramiento rocoso.
El diseo final fue analizado con el Phase2 V8, porque es el mejor software
disponible para analizar movimientos complejos, como el que se generara en el
deslizamiento Ronquillo.
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CAPTULO IV. EL DESLIZAMIENTO RONQUILLO
Antes de entrar a analizar el deslizamiento Ronquillo, en necesario conocer los
aspectos geolgicos de la zona adems de estudiar algunos antecedentes histricos
ocurridos en dicha zona, tambin se requiere dar a conocer propuestas geotcnico-
ambientales que puedan ayudar a remediar este fenmeno.
4.1 ASPECTOS G