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8/13/2019 Trabajo de Investigacion Mecanica de Rocas
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MAPEO GEOTCNICO DEL CERRO CALLACPUMA Y ANLISIS DE ESTABILIDAD DE
TALUDES UPN
MECNICA DE ROCAS I 1
DEDICATORIA
Dedicado a nuestros padres, por sus
consejos, su perseverancia, por el valor
mostrado para salir adelante y la
motivacin constante que nos ha permitido
ser personas de bien y a todos aquellos
que ayudaron directa o indirectamente a
realizar este proyecto de investigacin.
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AGRADECIMIENTO
Agradecemos muy cordialmente a
nuestra alma mater la Universidad Privada
Del Norte a nuestra Escuela Acadmico
Profesional de Ingeniera de Minas, por
brindarnos la oportunidad y facilitarnos los
equipos para Llegar a nuestra meta
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RESUMEN
La zona de investigacin est ubicada en el cerro Callacpuma en las que se
observ un moderado ndice de deslizamiento e inestabilidad en los taludes
debido a la litologa y geomorfologa que presenta, la cual se encuentra
conformada principalmente por areniscas cuarzosas de la Fm. Farrat, areniscas
pardo amarillentas intercaladas con lutitas grises de la Fm. Carhuaz, adems por
las variables de contorno como la precipitacin, sismicidad, etc.
Se analiz el tipo de macizo rocoso segn su calidad; la pendiente de la superficie;
una zona de Deslizamiento planar caracterizada por estratos de areniscas de la
formacin farrat que tienen un buzamiento a favor de la de la pendiente de las
laderas por lo que es una zona de inestabilidad media. Otra zona de derrumbes, en
macizos rocosos de buena calidad pero la pendiente de la superficie muy inclinada
por lo que posee una inestabilidad media.
PALABRAS CLAVE: fallas, discontinuidad, malla estereogrfica, rumbo,
acimut, talud, buzamiento, deslizamiento, desprendimiento de roca.
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ABSTRACT
The research area is located on the hill where Callacpuma moderate slip rate and slope
instability due to lithology and geomorphology presented, which is mainly composed of
quartz sandstone Fm was observed. Farrat, yellowish brown sandstones interbedded with
gray shale Fm. Carhuaz also by the boundary variables such as precipitation, seismicity,
etc.
The type of rock mass quality was analyzed by, the slope of the surface, an area
characterized by planar glide sandstone strata of the formation Farrat having a dip for the
gradient of the slopes which is a average area of instability. Another area of landslides,
rock mass quality but the surface slope so steep has a mean instability.
KEY WORDS: failure, interruption stereographic grid, bearing, azimuth, slope, dip, slide,
rock fall.
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INDICE GENERAL
DEDICATORIA ...............................................................................................................1
AGRADECIMIENTO ......................................................................................................2
RESUMEN ....................................................................................................................... 3
ABSTRACT .....................................................................................................................4
NDICE GENERAL ...................................................................... ................................ 5
INTRODUCCIN...............................................................................................................8
OBJETIVOS...................... 9
OBJETIVO GENERAL..9 OBJETIVOS ESPECFICOS..9
EQUIPO Y MATERIALES9
PROCEDIMIENTO ...9
ROCK MASS RATING (RMR) ..10
TALUD Y LADERAS..11 ANLISIS DE ESTABILIDAD EN ROTURA PLANAR....11
ROTURAS POR CUAS .....12 GEOMETRA DE LA ROTURA POR CUAS.13
UBICACION.....14
ACCESIBILIDAD....16
CLIMA Y VEGETACION ...17
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MODELO GEOLOGICO .....18
GEOMORFOLOGIA...20
TOPOGRAFIA.. ..21
.
FORMACIN FARRAT..22
FORMACIN CARHUAZ..22
COLUMNA ESTRATIGRAFICA...23
GEOLOGIA ESTRUCTURAL24
PARMETROS DE CLASIFICACIN CON SUS VALORES
METEORIZACIN.24 RESISTENCIA DE LA ROCA INTACTA.24 DETERMINACIN DE RQD.25 ESPACIADO DE LAS DISCONTINUIDADES.26 CONDICIN DE JUNTAS..26 AGUA SUBTERRNEA.....27 CLASIFICACIN GEOMECNICA RMR (BIENIAWSKI 1989)...27
ANLISIS DE DATOS DE CAMPO..28
CONSTRUCCIN DE MALLAS ESTEREOGRFICAS..29
SOFTWARE (DIPS)
.....29
ENSAYO DE CARGA PUNTUAL..32
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MECNICA DE ROCAS I 7
RESULTADOS.33
DISCUSIN.....33
CONCLUSIONES....35
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS..36
ANEXOS...37
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I. INTRODUCCIN
Se entiende bajo el nombre genrico de taludes a cualquier superficie inclinada
respecto a la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las
estructuras, bien sea en forma natural o como consecuencia de la intervencin
humana en una obra de ingeniera. Desde este primer punto de vista los taludes
se dividen en naturales (laderas) o artificiales (cortes y terraplenes).
Las laderas naturales pueden causar problemas de inestabilidad que comprometen
directamente a los pobladores de la zona, desde prdidas materiales hasta prdidas
humanas, es as que el presente trabajo de investigacin est orientado a el anlisis
tanto de taludes como tambin de deslizamientos en las pendientes, en la zonas del
cerro callacpuma en las cuales estn presentes las formaciones Carhuaz, Farrat.
Nuestro anlisis tiene como finalidad determinar el factor de seguridad de los
taludes, determinando su geometra, su composicin litolgica y sus parmetros
geomecnicos. Con lo que posteriormente determinaremos los riesgos que puede
causar el deslizamiento de estos taludes, y tambin determinar una solucin
geotcnica para mitigar este riesgo e incrementar su factor de seguridad.
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II. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL Evaluar la estabilidad de taludes en la zona comprendida en el cerro
callacpuma en base a la caracterizacin geomecnica.
OBJETIVOS ESPECFICOS Analizar y diferenciar las caractersticas litolgicas y estratigrafas de
la zona de estudio.
Identificar la geomorfologa presente en la zona, as como losposibles factores causantes de la misma.
Identificar las estructuras presentes en la zona y realizar el anlisiscinemtico utilizando el software Dips.
Realizar la caracterizacin geomecnica teniendo en cuenta losparmetros del RMR de Bieniawski, RQD, condicin de juntas, aguas
subterrneasIII. EQUIPO Y MATERIALES
Libreta de campo. Picota Brjula. Cmara fotogrfica. Gps
IV. PROCEDIMIENTOS
Consisti en la toma de datos tales como; rumbo, buzamiento y longitudes de las
diferentes fallas y fracturas encontradas en la zona. Esto se efectu por medio de
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RMR = (1) + (2) + (3) + (4) + (5)
1. TALUDES Y LADERASSe entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la
horizontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra.
No hay duda que el talud constituye una estructura compleja de analizar
debido a que en su estudio coinciden los problemas de mecnica de
suelos y de mecnica de rocas, sin olvidar el papel bsico que la
geologa aplicada desempea en la formulacin de cualquier criterio
aceptable.
Cuando el talud se produce en forma natural, sin intervencin humana, se
denomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son
hechos por el hombre se denominan cortes o taludes artificiales, segn sea
la gnesis de su formacin; en el corte, se realiza una excavacin en una
formacin trrea natural (desmontes), en tanto que los taludes artificiales
son los lados inclinados de los terraplenes.
Anlisis de estabilidad en rotura planarEn el caso de rotura planar el factor de seguridad FS se obtiene de
forma directa como cociente entre las fuerzas que tienden a producir el
movimiento y las fuerzas resistentes del terreno que se oponen al mismo,
proyectadas todas segn la direccin del plano de rotura. Al calcular FS
de esta manera, se supone implcitamente constante a lo largo de toda lasuperficie de rotura, lo cual se acepta a pesar de no ser estrictamente cierto.
En el caso ms general, se considera que el plano de deslizamiento se
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encuentra limitado en su parte superior por una grieta de traccin,
que se puede suponer plana, total o parcialmente llena de agua. En el
plano de rotura aparecen unas presiones intersticiales que dependen de la
situacin de la lnea de saturacin y de las caractersticas del terreno.
Grietas de traccin en taludes
2. ROTURAS POR CUAS
Se denomina rotura por cua, aquella que se produce a travs de dos
discontinuidades oblicuamente a la superficie del talud, con la lnea de
interseccin de ambas aflorando en la superficie del mismo y buzando en
sentido desfavorable.
Este tipo de rotura se origina preferentemente en macizos rocosos en los
que se da una disposicin adecuada, en orientacin y buzamiento de las
diaclasas.
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Representacin de deslizamiento por cua en un talud
Geometra de la rotura por cuasSi proyectamos el plano del talud y las discontinuidades en una
proyeccin semiesfrica equiareal de Schmidt, la disposicin tpica de los
casos en que es posible este tipo de rotura, es como el que aparece en la
figura adjunta. En ella se aprecian dos familias de discontinuidades de
rumbos oblicuos respecto al del talud, quedando el rumbo de ste
comprendido entre los de las familias de discontinuidades. La direccin de
deslizamiento es la de la interseccin de las dos familias de discontinuidades
y ha de tener menos inclinacin que el talud.
Proyeccin estereogrfica de deslizamiento por cua
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V. UBICACIN
El cerro Callacpuma se encuentra ubicado en el Centro Poblado Shaullo Chico,
distrito de Baos del Inca, provincia y regin de Cajamarca. A unos 2839 m.s.n.m.
con coordenadas UTM 701677 Este y 9004575 Norte. Nuestra zona de referencia
fue la cara noroeste del cerro.
Ubicacin poltica
Departamento Cajamarca
ProvinciaDistrito
Centro poblado
CajamarcaBaos del Inca
Shaullo Chico
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CLIMA Y VEGETACIN CLIMA
En la ciudad de Cajamarca y alrededores el clima es seco, templado y
soleado durante el da, refrigerando en la noche. Temperatura media anual:
13C (mxima media: 21.4 C y mnima media: 6C). Estacin de lluvias
intensas: diciembre a marzo. Las lluvias determinan durante el ao dos
estaciones: La seca, que corresponde al otoo e invierno en el hemisferio sur
y en la costa peruana, de intenso sol, bastante templado durante el da y
refrigerado en las noches, se presenta durante los meses de mayo a
septiembre; mientras que la temporada de lluvias, pertenece al verano costeo
y del mismo hemisferio, se da en los meses de julio y agosto.
TEMPERATURA
La temperatura de estas reas, est alrededor de los 10 C. En promedio, aun
cuando en pocas secas la temperatura desciende a menos 4 C. Sobre todo
en las madrugadas; las temperaturas mximas pueden llegar de 14 a 16 C.
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VEGETACIONDurante el recorrido por la zona se observ que la vegetacin de eucaliptos,
pinos, Sauces, entre otros esta principalmente en la parte del valle tanto al lado
izquierdo como derecho de las cuencas del Rio Cajamarquino y Shaullo y una
vegetacin silvestre conformada principalmente por pencas, ichu, y flores
silvestres, este tipo de vegetacin lo encontramos en la parte alta de los cerros.
En la Foto de la izquierda observamos cipreses y eucaliptos en el margen izquierdo del riocajamarquino. En la Foto de la derecha observamos icho caracterstico de la parte msaltas de la zona de estudio
a) MODELO GEOLGICO
El modelo geolgico del rea donde se construir cualquier estructura de ingeniera,
significa la expresin geolgica real del lugar con todas sus caractersticas
litolgicas, estratigrficas, geomorfolgicas, estructurales e hidrogeolgicas. Para
poder desarrollar un modelo geolgico con claridad se tiene en cuenta las
siguientes condiciones fundamentales:
Claridad y precisin de los contactos litolgicos y estratigrficos. Caracterizar adecuadamente las estructuras. Utilizar escalas que permitan resaltar los dominios
estructurales delimitados por las discontinuidades.
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Describir y caracterizar claramente las discontinuidades. Definir correctamente las propiedades fsicas de la matriz y macizo
rocoso.
Las descripciones geolgicas deben contener detalles cualitativos y
cuantitativos de las rocas, discontinuidades y del macizo rocoso. Para las
descripciones se utilizaran las clasificaciones litolgicas, sondajes de
perforacin y principalmente la informacin de campo. Los procedimientos
importantes que se deben tener en cuenta son:
Recopilar la informacin geolgica de campo. Realizar los cortes geolgicos y su interpretacin en profundidad. Tener incidencia en las estructuras geolgicas para
cimentaciones, estructuras de contencin.
Es fundamental delimitar lo ms correctamente loselementos estructurales del macizo rocoso como:
Fallas Pliegues Cruceros Esquistosidad
Estratificacin
Diaclasas
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b) GEOMORFOLOGIA
La zona de investigacin presenta un relieve variado, dependiendo de la
formacin donde nos encontremos, con una pendiente de 30 - 35 de noreste
al sureste. Se aprecian valles del tipo U, con algunas laderas empinadas cuyos
estratos estn cortando perpendicularmente al plano de las laderas, ycubriendo el basamento rocoso la presencia de suelos orgnicos y algunos
depsitos cuaternarios, productos de la erosin.
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Arenisca de grano fino de la formacin Farrat
FORMACIN FARRATEsta formacin representa el nivel superior de la parte clstica del Cretceo
inferior. Consta de cuarcitas y areniscas blancas de grano medio a grueso, tiene
un grosor promedio de 500 m.
Edad de la formacin: Se le asigna una edadaptiana.
Ambiente de depositacin: Deltaico playero. Relacin estratigrfica: Suprayace con aparente concordancia
a la formacin Carhuaz y subyace, con la misma relacin, a la
formacin Inca.
FORMACIN CARHUAZDicha formacin est conformada Litolgicamente de una alternancia de
areniscas con lutitas grises. Hacia la parte superior contiene bancos de
cuarcitas blancas que se intercalan con lutitas y areniscas. Consta de una
potencia aproximada de 500m.
Edad y Correlacin: Probablemente las edades, Valanginianosuperior, Hauteriviano y Barremiano corresponden a esta
formacin. (Benavides V., 1956).
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MECNICA DE ROCAS I 23
Ambiente de depositacin: Deltaico playero. Relacin estratigrfica: Suprayace con suave discordancia
sobre la formacin Santa e infrayace, concordantemente, a la
formacin Farrat.
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d) GEOLOGIA ESTRUCTURAL
La zona de estudio pertenece a una zona paratectnica, siendo la unidad
principal el anticlinal Baos del Inca, consiguiente a l, tenemos la falla
Cajamarca paralela al eje del pliegue y otras fallas de direccin que disecan el
eje del anticlinal. Muchas de estas unidades estructurales son las que controlan
el drenaje de la zona.
VI. PARMETROS DE CLASIFICACIN CON SUS VALORES
Para arenisca de la formacin Farrat.
a) MeteorizacinEl macizo presenta una meteorizacin leve, donde se observa en la parte media deltalud.
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b)Resistencia de la roca intacta Resistencia a la comprensin uniaxiaSe encuentra dentro del rango de resistencia a la compresin R5; perode acuerdo a sus propiedades fsicas; se podra valorar como: ci = 140
MPa
Puntaje= 12
c) Determinacin de RQD
Basndose en los rangos de los valores del RQD, el macizo rocoso puede sercaracterizado segn la valoracin siguiente:
Puntaje= 13
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d) Espaciado de las discontinuidades
Las discontinuidades son espaciadas y se encuentra entre valores de200mm y 600mm por lo que le corresponde un ndice de valoracin:
Puntaje = 8
e) Condicin de juntas
Condicin de
juntas
Muy rugosas
sin
continuidad,
cerradas,
paredes de roca
dura
Ligeramente
rugosa
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f) Agua Subterrnea
Agua
subterrnea
Cant. De infiltracin
10m de tnel
Ninguna 25 lt/min 25 -125 lt/min
Presin de agua
esfuerzo principal
Cero 0.0 0.2 0.2 0.5
Condicin general Totalmente
seco
Solo hmedo
agua
intersticial
Ligera presin
de agua
Valor 10 7 4
g) Clasificacin geomecnica RMR (Bieniawski 1989)
RMR= 12 + 13 + 8 +12 +4 +17 = 66
tipos de macizo rocosos a partir de la evaluacin total
Segn la Clasificacin Geomecnica RMR (Bieniawski) la calidad del macizocorresponde a la Clase II, definida como buena.
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VII. ANLISIS DE DATOS DE CAMPO
DATOS Azimut Rumbo Dips Dips Direction Numero de Juntas
FALLA I N 204 S24W S80E N294
estrato 1 N102 S78E N30E N192 26
estrato 2 N103 S77E N29E N193 14
estrato 3 N104 S76E N28E N194 9
estrato 4 N100 S80E N29E N190 15
estrato 5 N101 S79E N27E N191 6
FALLA II N193 S13W S76E N283
estrato 1 N104 S76E N36E N194 18
estrato 2 N106 S74E N38E N196 10
estrato 3 N105 S75E N39E N195 8
estrato 4 N103 S77E N37E N193 15
estrato 5 N104 S76E N38E N194 12
FALLA III N102 S61E N61E N192
estrato 1 N96 S84E N26E N186 16
estrato 2 N98 S82E N29E N188 19
estrato 3 N94 S86E N28E N184 20
estrato 4 N96 S84E N30E N186 7
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CONSTRUCCIN DE MALLAS ESTEREOGRFICAS
SOFTWARE (DIPS)
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ENSAYO DE CARGA PUNTUALEste proceso nos sirve para determinar la dureza de la roca, en nuestro ensayo
de carga puntual determinamos que la dureza de la Arenisca fue de 7.42KN
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Imgenes de laboratorio: ensayo de carga puntual
VIII. RESULTADOS
Los resultados obtenidos mediante la malla estereogrfica y el anlisis se
pudo determinar que la falla 1, 2 es de tipo cua y la falla 3 de tipo normal,
tambin obtuvimos un tipo de roca regular a buena.
IX. DISCUSIN
El talud ubicado en la formacin Farrat, debido a sus condiciones geolgicas y
geomecnicas presenta un tipo de roca, de regular a buena el talud esinestable. Para darle una mejor estabilidad a nuestro Talud de deben colocar
pernos de anclaje, con lo cual que evitamos un probable deslizamiento.
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X. CONCLUSIONES
La zona de investigacin est constituida litolgicamente por areniscas degrano medio de la formacin Farrat, areniscas ferruginosas y lutitas grisesde la formacin Carhuaz, las cuales son rocas entre moderadamente aaltamente duras, un RMR entre 60- 72, que nos indica macizos de calidadbuena y muestra que los macizos rocosos se encuentran en una calidadbuena.
La zona de investigacin presenta un relieve variado, est influenciadopor el tipo de roca que poseen estas formaciones existentes en la zona,en donde la formacin farrat presenta una topografa ms escarpada que
la formacin Carhuaz por su composicin litolgica que son areniscas y
son ms resistentes a la erosin
El rea de investigacin est controlada por estructuras principales comoes el anticlinal de los baos del inca y la falla Cajamarca lo cual
han influido en el comportamiento geomecnico de los taludes
existentes en esta rea.
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XI. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
CARACTERIZACIN DE MACIZOS ROCOSOS, M.FERRER y L. GONZLEZ DE VALLEJO (1999). Manual decampo para la descripcin y caracterizacin de macizos rocosos enafloramientos. IGME, Madrid, 107 p. 2.- L. GONZLEZ DEVALLEJO, M. FERRER, L. ORTUO y C. OTEO (2002).Ingeniera geolgica. Prentice Hall. Madrid, 715 p.
Anlisis de Estabilidad en Macizos Rocosos Aplicando el Criterio deRotura de Hoek y Brown - Prof. ROJAS G., Silvio H. - Universidad
de Los Andes Facultad de Ingeniera Escuela de Civil.
Fundamentos de Ingeniera Geotecnia - Braja & M. Das.
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XI. ANEXOS
Zona de estudio (cerro Callacpuma)
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Zona de fallas
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En esta imagen podemos apreciar la medicin del nmero de juntas
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Medicin de la longitud de talud
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