Proyecto Sistema dePronóstica Hidrológico de lasLaderas del Pichincha y Area Metropolitana de Quito "SISIDLAD"

Convenio EMAAP-Quito, INAMIll, ORSTOM

Ruchu Pichincha4627msnm•.~:..~

Ciudad deQuito

ESTUDIO DE LOS MOVIMIENTOS DETIERRAS EN LAS LADERAS DEL PICHINCHA.

INFORME DEL AÑo 1996

Dr V. Risser Misión ORSTOM en el Ecuadory

Egdo. D. Gallegos EMAAP-Quito

Quito, Enero de 1997

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1. Introducción.

El presente informe tiene como finalidad resumir los resultados que han sido obtenidos por el proyecto SISHILAD, en el Area de Deslizamientos, desde el informe preliminar de mayo 1996 [16]. Se realizó un estudio de fotografias aéreas de varios vuelos , lo que permitó seguir la dinámica de los movi.mjento~ de terreno en las dos cuencas. La red de observación y vigilancia por distanciometría actualmente esta bien d.esarollada y se dispone ya de 15 meses de observaciones. Por primera vez se efectuó un trabajo importante de prospección geofisica de electricidad, con el apoyo del laboratorio de geofisica de la ORSTOM en Paris ( Francia). Se realizaron mediciones de campo durante todo el verano de 1996, lo que amplió el conocimiento de la

geología y geotecnía de las cuencas hidrográficas de las quebradas Rumipamba y Rumihurcu. Se continuó con los labores de reconocimiento de campo lo cual permitió detectar y estudiar dos deslizamientos recientes de bastante importancia. Se inició un trabajo sistemático de cálculos de estabilidad de pendientes y sus resultados han sido resumidos en mapas de coeficiente de seguridad, los mismos que presentan una buena estimación de los riesgos vinculados con los movimientos de tierras. De este modo los objetivos iniciales del afio 1996: implementación de la red de observaciones geodesicas, estimación de la profundidad de la roca, definición de la presencia de agua en el subsuelo y varios estudios de mecánica de suelos, fueron alcanzados. Actualmente se tiene ya una buena concepción de la dinámica del terreno en las dos quebradas y se puede afirmar que la probabilidad de un evento importante no es muy alta, no obstante esa probabilidad no es nula y los trabajos futuros mejorarán el diagnóstico.

2. FOTOGRAFIA AÉREA.

Los trabajos de fotointerpretación fueron realizados con la colaboración del Dr. Claude Zebrowski de la ORSTOM. Los analisis de las fotografias aéreas de cuatro vuelos (1956, 1963, 1966 y 1989 ) a diferentes escalas permitieron observar los cambios acaecidos en los taludes de las dos cuencas estudiadas. Se utilizaron principalmente las fotografias de los tres últimos vuelos, donde no perturba la presencia de nubes. Allí se puede observar que los movimientos son pocos y de pequeña magnitud, los cuales se deben ante todo a la erosión regresiva en la partes alta de las quebradas (fig 1 ).

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Rucho Pichincha

• • •

3

Deslizamientos observables en fotografias aéreas de los años

• 1963 - 1989

1963 y 1966

desde 1966

1 solo en 1966

1 desde 1989

Fig l. Deslizamientos observados en las fotografias aéreas de los vuelos realizados en los años 1963, 1966 y 1989

La figura 1 presenta la ubicación aproximada de los deslizamientos observables en las fotografias aéreas. Todos los símbolos son de igual tamaño, ya que es dificil estimar la cantidad de tierra que se ha movido, no obstante se puede observar la variación del número de eventos a lo largo del tiempo. La mayor parte de los deslizamientos han estado presentes desde 1966; luego se han producido cuatro nuevos deslizamientos (tres de ellos en las dos cuencas estudiadas) que son pequeños y donde se observa la roca desnuda. En las partes medias y bajas de las cuencas estudidas cuatro eventos fueron cubiertos por la vegetación despues de 1966. En base a trabajos de campo se ha constatado que el volumen de los deslizamientos varía desde de unos 100 m3 hasta 2000 m3.

La mayor parte de los eventos se ubica en las partes altas de quebradas afluentes (ver foto 1 ). Allí con frecuencia se pueden observar afloramientos rocosos con presencia de agua (la cual está presente en estos fenómenos, ver foto 2); y las pendientes son superiores a 30 grados en casi la totalidad de Jos casos.

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Foto 1 . Cuenca alta de la quebrada Rumipamba (las elipses rojas señalan los restos de deslizamientos).

En las partes medias y bajas de las cuencas la vegetación cubre rápidamente los restos de los deslizamientos. En conclusión, se puede constatar que existe una actividad dinámica en las dos cuencas estudiadas, la misma que se manifiesta mediante pequeños deslizamientos que resultan principalmente de la erosión regresiva. Esa actividad es característica de los sitios con pendientes fuertes y de concavidades (drenajes) vinculados con la circulación de aguas subterráneas. No se han observado grandes deslizamientos; el mayor que tiene un volumen menor a los 2000m3, está ubicado en la parte alta en la márgen derecha de la quebrada Rumipamba (4150 m) y fue detectado en las fotografias aéreas de 1956. En la actualidad está parcialmente cubierto por pajonal como se puede observar en la foto 3.

Circulación de agua subterránea

Foto 2. Presencia de agua sobre la roca

3. RECONOCIMIENTO DE CAMPO.

Colonización de pajonal

Foto 3. Deslizamiento antiguo cubierto por pajonal.

La prosecución de las campañas de reconocimiento geológico-geotécnico, ha permitido cubrir toda el aréa de estudio, y definir nuevos sitios con indicios o potencial inestabilidad [16] para luego incrementar si es necesario la red de monitoreo y vigilancia. Este trabajo de campo es indispensable también para observar la dinámica de las cuencas. Ademas se inició un estudio de la fracturación de las rocas en los afloramientos , que permitirá conocer las discontinuidades del " bed-rock"(substrato de roca) y estimar la potencialidad de deslizamientos vinculados con la zona de contacto roca-suelo. Este tema de investigación será la tésis de ingeniería del Egdo. David Gallegos.

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4. ESTUDIOS DE GEODESIA.

El funcionamento de la red de monitoreo geodésico es adecuado y se efectúa con Ja ayuda de mediciones mensuales de las distancias desde puntos fijos a cada mojón. Los movimientos detectados son menores a un cm, lo cual está dentro del rango de precisión del equipo de medición utilizado(+ o - 5mm). Los resultados de las medidas para algunos mojones están representados en la fig 2 (dos corresponden a Ja quebrada Rumipamba y Jos dos restantes a la quebrada Rumihurcu); mayor información consta en el primer informe [16].

Distancia inclinada

(m)

Ra-3

917.630 • ,, ~ .....

I" - ~ ....... ... • ...

917.590

917.550 '

9/8/95 11127/95 2/15/96 515196 7 /24/96 10/12 /96 12/31/96

Tiempo [dla,mes,a~o]

Ra7 858.130 ! )

• ••• • • • • 1

858.100

858.070 l

918195 1 I/27195 2/15/96 515196 7 /24/96 10/ 12/96 12/31 /96

Ru7 548.690 -,----,---...,...,...--...,---...,---..,-----,

548.675 +----·--+-~.----~-+--·- --+-----+-~--+--·----;

• • 548.660 -1-----1----+---+---+----+----------J

9/28 /95 12/17 /95 316196 5125196 8/13/96 1 1/1/96 1/20/97

Ru12

565.930

• • • •• • • •• • 565 .890 --

565.850

9/1 8/95 1217195 2125196 5/15196 8/3/96 1 0/22/96 l /I 0/97

Figura 2. Distancias inclinadas [m] de algunos mojones, medidas desde puntos fijos. (Ra - quebrada Rumopamba, Ru - quebrada Rumihurcu)

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Para ampliar la red de mediciones geodésicas y conocer posibles movimentos en lugares con pendientes fuertes, y donde el acceso es dificil, se instalaron 16 miras que constan de un soporte de metal de 2m de altura, fijo en el suelo, en cuyo extremo superior se ha colocado una pantalla cuadrada dividida en 4 partes iguales de colores rojo y blanco (foto 4).

Foto 4. Una mira colocada en la Rumihurcu.

Durante las mediciones se miden los ángulos horizontales (H) y verticales (V) para cada mira y luego se calculan los ángulos entre ellas. La comparación entre los valores registradas en varias fechas permite detectar si existe movimiento alguno. En el caso de que se detectaren indicios suficientes se habrá de instrumentar el sitio con otros equipos. Debido a que cada mira es ftja , no se requiere la presencia de un trabajador en todo sitio a diferencia de las mediciones con mojones que exijen la colocación de un prisma sobre cada mojón [16]. La ubicación de las miras se describe en el plano 1 y el cuadro 2. Las primeras mediciones de ángulos entre ellas aún no permiten elucidar si hay algún movimiento de los sitios (el cuadro 3 resume los resultados de algunas mediciones).

Código de Quebrada Altura Norte Este la mira en

msnm Mal Rumipamba 3750 998 1870 774 4200 Ma2 Rumipamba 3760 998 1720 775 100 Ma3 Rumipamba 3780 998 1660 775 5550 Ma4 Rumipamba previsto previsto

MaS Rumipamba previsto previsto

Ma6 Rumipamba previsto previsto

Ma7 Rumipamba 4070 998 1530 773 130 Ma8 Rwnipamba 3960 998 1360 773 360 Ma9 Rumipamba 3960 998 1185 773 450

Mal O Rumipamba 3950 998 0950 773 780 Mul Rumihurcu 3590 998 5225 774 365 Mu2 Rumihurcu 3780 998 4482 774 300 Mu3 Rumihurcu 3870 998 4550 774 230 Mu4 Rwnihurcu 3880 998 4350 774 000 Mus Rwnihurcu 3900 998 3800 773 650 Mu6 Rwnihurcu 4020 998 3520 772 850 Mu7 Rumihurcu 4025 998 3800 772 920 Mu8 Rwnihurcu 4020 998 4250 773 020 Mu9 Rwnihurcu 3970 998 4700 773 250 Mulo Rumihurcu previsto previsto

Cuadro 2. Coordenadas UTM de las miras ubicadas en las Laderas del Pichincha

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Punto de Angulo U Angulo U hlguloH observación E 04/09/96 27109/96 16/11196

Mul 43° 50' 35" 43° 50' 31" o 32' 15" 1

Mu2 49° 06' 48" 49° 06' 42" 109° 48' 26" Mu3 54° 26' 09" 54° i6' 11" 115° 07' 56" Mu4 57° 57' 32" 57° 57' 23" 118° 39' 15"

Mu2-Mul 5 °16' 08" 5° 16' 11" 5° 16' 11" Mu3-Mu2 5° 19' 21" 5° 19' 29" 5° 13' 30" Mu4-Mu3 3°31' IS" 3° 31' 13" 3° 31' 19" Mu4-Mu2 8° 50' 44" 8° 50' 41" 8° 40' 49" Mu4-Mul 14 °06' 57" 14° 06' 53" 14° 07' 00" Mu3-Mul 10° 35' 34" 10 35' 40" 10 35' 41"

Cuadro 3. Angulo horizontal medido del punto de observación E y variación de ángulo entre cada mira.

Las miras enumeradas en el cuadro anterior están ubicadas en la vertiente izquierda de la quebrada Rumihurcu, y las mediciones se realizan desde el punto de observación E ( plano l ). La parte superior del cuadro presenta los ángulos horizontales, mientras que la parte inferior proporciona la diferencia de ángulos entre cada mira. Las variaciones registradas son de algunos segundos lo que es un poco superior al rango de precisión del distanciometro. Actualmente no se dispone de muchos mediciones y se debe esperar 5 ó 6 meses adicionales para interpretaciones confiables. Una dificuldad que influye en la precisión de las mediciones , proviene del viento fuerte que produce un ligero movimiento del distanciometro y de las miras, así como la evaporación en días de sol que impide distinguir con claridad las miras o mojones.

5. PROSPECCIÓN GEOFISICA ELECTRICA.

A) Generalidades. Los principales factores responsables de los movimientos de tierra (deslizamientos) son la presencia de aguas superficial y subterránea así como la potencia de las capas suceptibles a moverse. Un método que permite dilucidar estos aspectos es la prospección geoflsica eléctrica cuya explicación mas precisa (de los trabajos realizados) consta en el trabajo que hemos realizado con la lng. M. H. Ardisson en el laboratorio de geofísica de la ORSTOM en París [17].

En un primer informe [ 16], se señaló ya la divergencia que existe entre diferentes estudios sobre la magnitud de los volúmenes de tierra que son suceptibles de moverse. Para mejorar esa información se ha realizado una campaña intensiva (5 semanas de campo) de prospección eléctrica entre los meses de julio y agosto de 1996, utilizando equipos de la EMAAP-Quito y otros traídos desde Francia. Para trabajos de campo se contó con la participación de la Jng. M.H. Ardisson. Los sondeos efectuados anteriormente (en 1995 e inicios de 1996), sirvieron para desarollar el procedimiento de investigación.

Como no es posible hacer prospección en todos los lugares de las dos cuencas, se realizaron númerosos sondeos y perfiles en sitios representativos de diversas unidades topográficas en las partes altas, medias y bajas: pendientes fuertes, zonas pantanosas y de deslizamientos antiguos etc. ( plano 1) .

El método consistió en introducir corriente eléctrica en el subsuelo, y medir la reducción del potencial eléctrico, la misma que dependerá de las propiedades de las capas atravezadas (conductividad o resistencia) por el flujo eléctrico. El equipo de prospección (foto 5 ) tiene una fuente de energía eléctrica y dispositivos para la medición de la diferencia de potencial, así como un juego de electrodos (2 para enviar la corriente, y 2 para recibirla). Mientras más grande es la distancia entre los 2 tipos de electrodos, mayor es la profundidad investigada.

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Foto 5. Dispositivo de la prospección geofisica de electricidad

Se utilizaron dos métodos que emplean el dispositivo de corriente continua:

• la exploración vertical: el sondeo eléctrico (Schlumberger).

• la exploración horizontal: el "perfilaje" (Wenner).

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Electrodo de ootencial

El sondeo eléctrico vertical, por la ampliación de las dimensiones geométricas del dispositivo, permite medir la resistividade del suelo a profundidades crecientes, mientras que el "perfilaje", mide la resistividad a una profundidad constante y proporciona datos para la elaboración de perfiles y mapas de resistividad.

La profundidad de investigación depende de Ja distancia entre los electrodos. Si la penetración es igual tanto en el método de Schlumberger y en el de Wenner, la profundidad de investigación de todos modos es diferente; 0. l 25L para la primera y 0.11 L para Ja segunda, L corresponde a la distancia del centro del dispositivo hasta el electrodo exterior, (ver fig. 24 en el anexo 1) .

La topografia modifica la distribución de las líneas de corriente en el subsuelo y ello constituyó la mayor dificuldad de nuesto trabajo. Por ese motivo se seleccionaron esquemas geométricos desde 80 metros hasta 1200 metros (distancia entre los electrodos de corriente A y B en la fig 24 ), que respetaban la topografia. Los datos de diferencia de potencial obtenidos fueron tranformados en valores de resistividad aparente (ver anexo 1 ). El procesamiento de los resultados (resistividad aparente) se efectuó en Francia en el laboratorio de geofisica de la ORSTOM en Paris, con programas informáticos del Centro Nacional de la Investigación Cientifica de Francia ( CNRS). El trabajo lo llevó a cabo una estudiante de postgrado [17].

En Ja interpretación de Jos datos, se respetaron dos principios:

• El criterio de equivalencia, según el cual se ha constatado, que capas de resistividad y espesor diferente, pero con resistividad transversal idéntica, pueden tener la misma repuesta eléctrica; así en nuestros interpretaciones una capa de 0.43 m con 16350 Ohms.m tiene la misma curva (señal) que una capa de 2.30m con 3500 Ohms.m.

• El criterio de supresión, según el cual no es posible detectar la existencia de capas intermedias de espesor débil .

Por las razones expuestas y para interpretar los resultados fue indispensable calibrar modelos geológicos mediante la observación de los estratos en los pozos efectuados por el aréa de edafología y en afloramientos. Además, es necesario confirmar estos datos mediante perforaciones de investigación.

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En total se realizaron mas de 50 sondeos (entre Schlumberger y "perfilages" Wenner), de los cuales 41 se efectuaron el verano de 1996 (cuadro 3 ). La ubicación de estos sondeos se indica también en el plano 1.

Número del Nombre del Altura [msnm) Latitud Longitud sondeo sondeo fNorte) fEste)

1 RUMIMED 3690 N 9' 985 650 E 773 910 2 RUMILA 3500 N 9' 985200 E 775 520 3 TRCU4000 4000 N 9' 983 260 E 772 750 4 JRCUHORI 4010 N 9' 983 090 E 772 900 5 URCUVERT 4010 N 9' 983 090 E 772 900 6 RUMIBAS2 4010 N 9' 982 930 E 772 750 7 ANTENNEl 3980 N 9' 970920 E 774 240 8 ANTENNE3 3950 N 9' 979650 E 774000 9 ANTENNE2 3950 N 9' 979 650 E 774 000 10 JRCUGLISS 4100 N 9' 983 180 E 772 590 11 URCUROUT 4080 N 9' 983 400 E 772 680 12 RUMIMED2 3700 :: N 9' 985 920 E 773 940 i 13 HACIENDA 3379 N 9' 986400 E 775 190 14 PUITJANO 4050 N 9' 983 090 E 772 560 1

15 ACESCHLU 4060 :: N 9' 982 920 E 773 070 16 URCUBAS 4100 N 9' 982470 E 772 330 :

17 PAMBACRE 4210 N 9' 981440 E 772 870 18 PAMBAPENTE 4150 N 9' 981530 E 772 860 19 AMGLISH 4050 N 9' 981440 E 773 340 20 PAMBAGLlB 4000 N 9' 981530 E 773 340 21 RUMIMED3 3210 N 9' 985 980 E 775 520 22 RU21 3480 N 9' 985 710 E 775100 1

23 SENORAl 3680 N 9'984 500 E 774680 24 ENORA2 ---1670 N 9' 984 320 E 774 720 25 PAMBABAS 100 N 9' 981 700 E 772 740 26 AMBAFAC 4100 N 9' 981 700 E 772 920 i

27 SONDBAS 3010 N 9' 987 090 E 776 830 ¡ 28 IHACIENMED 3600 N 9' 986 350 E 774 850 29 PlJIT.JAN 4010 N 9' 983 070 E 772 640 30 PlJIT2.JAN 3950 N 9' 983100 E 772 750 31 WRAFLORES 3140 N 9' 978000 E 776060 32 RUBAJO 3270 N 9' 986 340 E 775 840 33 NORITAl 3530 N 9' 984 870 E 775000 34 NORITA2 3527 N 9' 984 872 E 775 000 35 RUMARECA 3990 N 9' 983 010 E 773 420 36 RUMICOL 4080 N 9' 982650 E 773 310 37 fOMAGUA 3340 N 9' 980900 E 775000 38 RUMIPAR 3 N 9' 983 100 E 772 750 39 RUMIBAS 4010 N 9' 983 090 E 772 900 40 WEN2.PSW 4000 N 9' 982 910 E 772 460 41 WEN3.PSW 4010 N 9' 982 940 E 772410 42 RUMIMED4 3210 N 9' 985 980 E 775 520 43 EOUATl 4100 N 9' 983 220 E 772 550 44 60UAT2 4200 N 9' 983 300 E 772 360 45 EOUAT3 4070 N 9' 983 200 E 772 580 46 EC1UAT4 4170 N 9'983 280 E 772 410 47 EOUAT5 4135 N 9' 983 250 E 772460 48 60UAT6 4000 N 9' 983 150 E 772680 49 EOUAT7 4035 N 9' 983 170 E 772630

Cuadro 3. Coordenadas geograficas UTM de los centros de los sondeos

B) Procesamiento de los datos obtenidos por el método de Scblumberger (sondeos).

De acuerdo a los resultados obtenidos en la prospección geofisica de resistivad eléctrica y observaciones geológicas y geotécnicas, se dividió las cuencas en tres partes: alta, media y baja.

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1) Partes altas (entre los 4500 y los 3800 msnm): interpretación del sondeo típico de esta zona.

Entre las diversas prospecciones efectuadas en las cuencas, se distinguen dos sondeos característicos de esas zonas: uno en Ja parte alta de la cuenca de la quebrada Rumipamba (26-pambafac) y el otro, correspondiente a la Rumihurcu (6-rumibas) fig (4 y 5 página 12). Estos sondeos se caracterizan por una misma forma de curva. Para explicar los resultados de geofísica se empleó un modelo geológico de 5 capas, que parece concordar totalmente con las observaciones de campo (foto 6).

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Foto 6. Modelo estratigráfico de las partes altas (la última capa 5 no consta en esta fotografia y se encuentra bajo la capa 4 ).

Descendiendo desde Ja superficie hasta la roca se encontraron las siguientes capas:

1. suelo negro cubierto por el pajonal de 0.30 metros de espesor con resistividad de 450 Ohms.m. 2. de piedra pómez de 0.50 metros de espesor con resistividad alta entre 14.000 y 24600 Ohms .m (la

variación depende de la humedad), que contiene aire entre los granos debido a su forma de depositación.

3. una zona de 3.30 hasta 4 metros de espesor con resistividad más baja (entre 500 et 1000 Ohms.m), que corresponde a una alternación de capas arenosas y limosas .

4. una segunda capa de piedra pomez de 0.40 hasta 0.60 metros de espesor, con resistividad de 8.000 Ohms.m, (pero menor que la anterior), debido a que tiene mayor porcentaje de humedad.

5. La zona de contacto entre la ceniza y la roca, que está totalmente saturada,con resistividad de 100 a 200 Ohms.m y cuya roca parece contener mucha agua por su grado de fracturación por el glaciar y la erosión.

Este modelo geológico será aplicado a todas las partes altas de las cuencas (ver foto 6).

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11

Para comparar los resultados de Jos diferentes sondeos se utilizó el programa IPI-1 O de V. Shevnin de Moscú, este programa permite colocar en una mismo gráfico las interpretaciones de diversos sondeos para estudiar la variación lateral e identificar los sondeos que pertenecen a una misma familia de curvas. El conjunto de Jos sondeos presentados de esta manera se denomino paquete, uno los cuales consta a continuación para la quebrada Rumihurcu (fig 1 O) y otro para la quebrada Rumipamba (fig 11 ).

Cada figura consta de dos graficos (fig l O), el superior presenta las resistividades aparentes registrados en cada sondeo y el segundo, da una interpretación del sondeo con las resistividades reales estimadas y el espesor de cada capa. Ello permite observar la homogenidad o heterogenidad de la variación lateral de los sondeos.

Distancia en

metros

Espesor en

metros

0.4 11..115

1 L6 2.5

4 8.5

ID

~ I

~ • :1 ...

¡; .e :1 u 3

P.lllm] 21113 2154

Iª 599 46.4

359 218

p (lllll]

6500 4000 2500

1600

UIOO 650 .QJJ

250 l60

Fig 10. Paquete correspondiente a la parte alta de la quebrada Rumihurcu. pa - resistividad aparente, p - resistividad real estimada.

En la figura 10 la "cross section" (modelos estratigráficos calculados), está constituida de 8 sondeos, y allí se destacan la capa de piedra pomez (zona roja) con alta resistividad y una zona conductora (colores verde y azul).

.. '!l :!' ;:í D

" ....

' ' ' r r 8. 8. 8. 8. 8.

P.lllml 37211

21183 1931 1389 HlOO 7211 518

373 21111

p lll•] li500 4000 2500 UIOO 1000

400 250 160

Fig 11. Paquete dos que corresponde a las partes altas de la Rumiparnba.

La figura 11, conformada por 5 sondeos, es muy parecida a la anterior y se distingue por la uniformidad de los sondeos, así como por la presencia de una capa de piedra pómez que está seguida luego por una zona de mayor conductividad.

11

10000.

1000.

10000.

1000.

1000.

100.

•_nm111ad

llO.l

5 TDll.AIMS z:eia. paia. IU,O .30 11000 .so

1014 .o l.l< 7166.0 .SI 2U.o

1. 100. AIJ/2

Fig 4. Resistividades aparentes y interpretación del sondeo"6 _rumibas"

1. 10.

• 'l"DIU'.INS u11. p111.

'ºº·º .so 5000.0 .17 uo.o 7.40 340.0

100.

Fig 6. Resistividades aparentes y

interpretación del sondeo " l _ rumimed "

27 •ondbsa er;•u~ .lOS 4 TIMAINS

ni•~ paia. un.J .so 2U.1 .U 91.25 15.00

JOOO.O

1.

l. 10. 100.

Fig 8. Resistividades aparentes y AIJ/2

interpretación del sondeo "27 _sondbas"

12 H ........... tac

S TIUU\AIHS

10000.

1000.

10000.

1000.

10000.

llQA

rala,. paia. 157.0 2HOO su.o

nu.o 100.0

'· 10. 100.

Fig 5. Resistividades aparentes y

interpretación del sondeo "26 _pambafac"

.21

.$0 4.00

.15

111112

21 hacien1111 ui°•ur .021 4 T'IJ\JU.l'NS

roa. pd1. 379.2 .J2

4772.0 .22 95.00 12.00 418.1

1. 10. 100.

Fig 7. Resistividades aparentes y AIJ/2

interpretación del sondeo "28 _ hacienme''

5 T&NtAIMS uh. pah. H0.4 .54

uo.o '·'' 211.1 4,QJ 90.16 25.0J 171.1

1000.

l. 10. 100.

Fig 9. Resistividades aparentes interpretación del sondeo "37 _tomagua"

13

2) Partes medias (desde los 3800 hasta los 3400 msnm): interpretación del sondeo típico de esta zona.

Se efectuaron varios sondeos de prospección eléctrica en Ja cuenca de la quebrada Rumihurcu, de los cuales a continuación se presentan dos sondeos característicos (28-hacienme y 1-rumimed) fig (6 y 7). La forma de las curvas que se observa en las figuras indicadas es similar para todos los sondeos de esta zona medida. El modelo geológico que se tomó como referencia, estuvo constituido por cuatro capas. Descendiendo de la superficie hasta la profundidad de investigación se determinó la siguiente secuencia:

1. Una capa de suelo dedicado al pastoreo, cubierto de vegetación, con un espesor de 0.30 metros, y una resistividad baja ( 400 Ohms.m), allí existe bastante agua.

2. Una capa de lápilli mezclada con otros materiales, de 0.20 metros de espesor y resistividad alta (5.000 Ohms.m), tambien contiene bastante agua.

3. Una zona muy conductiva saturada de agua, con resistividad es muy baja (100 Ohms.m) y cuyo espesor estimado hasta el contacto con la roca, está entre los 6 o 7 metros.

4. La interfase ceniza-roca que está totalmente saturada de agua , con resistividad muy baja (100 Ohms.m) y cuya profundidad se ha estimado en 8 metros.

Este modelo geológico se está aplicando a las partes medias de las cuencas.

El paquete de 4 sondeos, tomados en la zona media de la cuenca de la quebrada Rumihurcu (figl2 ) permite distinguir una primera zona de resistividad fuerte y luego una zona de resistividad muy baja, el contraste es súbito y parece ser característico de las zonas medias. Se puede concluir también que hay presencia de agua en el suelo cerca de la superficie.

l! .~ ! " ~ " j

! ::l L L

•92 •12 3411 289 Z..2 203 110 1"3

p [~) ll89

03 11.3 1000 0.5 D.5 120 0.7 0.7 518

1 1 L4 l.• 373

1 2 268 3 3 193

5 139 1 100

18 72 14

Fig 12. Paquete de sondeos correspondiente a las partes medias .

3) Partes bajas (desde los 3400 hasta los 2800 msrun): interpretación de 2 sondeos.

Se llevaron a cabo diversos sondeos, en las partes bajas de las quebradas Rumihurcu, Rumipamba y Miraflores. Allí no se constató Ja presencia de una curva típica ya que todas son diferentes en el espesor y la resistividad (fig 8 y 9), pero con una tendencia a una resistividad baja respecto a las partes medias y altas. A pesar de ello se determinó un espesor aproximado de 20 metros que corresponde a "cangagua"(cenizas endurecidas de más de 12000 años de antiguedad).Para tener mayor seguridad sobre estos resultados, se necesita efectuar perforaciones con recuperación de testigos lo cual ayudará en la calibración del modelo.

13

14

C) Procesamiento de los datos obtenidos por el método de Wenner: Perfilaje y Cartografia de una capa.

Se han efectuado estudios de prospección geofisica utilizando el dispositivo Wenner para lo cual se realizaron 6 perfiles en la parte alta de la quebrada Rumihurcu, lo que permitió elaborar el mapa de resistividades (fig 14). El perfilaje se efectuó en un rectángulo de 240 metros de longitud por 120 metros de ancho, en cuyo interior se realizó una medición cada 40 metros y con una separación de 20 metros entre perfiles. Esta malla fue determinada por un sondeo Schlumberger que se efectuó en la parte superior del rectangulo 1-A ( fig 13).

lA B e D E

2 20 metros

3 40 metros

4

5

6 Fig 13. Malla de la prospección eléctrica Wenner en la parte alta de la cuenca Rumihurcu

Con la ayuda de programas informáticos adecuados, se calculó Ja variación espacial correspondiente a la tercera capa. El pico de resistividad observado sobre la figura 14 corresponde a una pequeña convexidad de la superficie y es propab1emente amplificado (a partir de la segunda línea) por la presencia de una acequia con agua permanente. Ello genera más humedad en las depresiones.

5900.00

5600.00 5300.00

6000.00

4700.00

1 4400.00

4100.00

j 3800.00 3500.00

~ 3200.00 ~~~ 2900.0Ó

1 2600.00

1 2300.00

i 2000.00

.. 1700.00

! 1400.00

1100.00 800.00

500.00

Fig 14. Mapa de la variación de la resistividad real estimada en Ohms.m, de la tercera capa definida mediante perfilaje Wenner en la parte alta de la Quebrada Rumihurcu (cada valor de 1000 unidades en los ejes horizontales corresponde a 40 metros sobre el campo).

14

15

D) Síntesis del conjunto de sondeos y conclusiones.

Al representar juntos los resultados de las resistividades de las partes altas, medias y bajas de las cuencas hidrograficas mediante la utilización del programa IPI-1 D, se pueden distinguir dos tipos de terrenos (fig.15):

• El primer tipo ubicado a 0.50m de profundidad que está conformado por capas de piedra pómez cuya resistividad es muy alta (lo cual indica que debe comportarse como un drenaje natural no totalmente saturado de agua). Se observa también la presencia de capas saturadas (lavas fracturadas ) que se ubican a partir de los 4 y 6 m de profundidad. Este primer tipo corresponde a las partes altas.

• El segundo tipo, que se presenta en las partes medias, no posee una capa de lápilli de pómez importante y de alta resistividad. Allí los terrenos son mejores conductores y a pequeña profundidad (3 ó 4 m) hay presencia de agua.

0..4 0.65

l L6 2.5

4 6.5 10 16 25 40

~,· :;:¡ " ~ ~ ~ ¡ & ~ 2

f .. .,

0..4 0.65 l L6 2.5 4 6.5 10 16 25 40

.P.lSha] 2683 1931 1389 1000 720 518 373 268 193 139

p [Qn]

4000 2500 1600 1000 850 400 250 160 100 65

Fig 15. Resultados de sondeos característicos en sitios que van desde las partes altas (lado izquierdo del gráfico) hasta las partes bajas de las cuencas hidrográficas (extremo derecho del gráfico). En las líneas de cumbre (extremo izquierdo) no se encuentra agua, mientras que en las partes altas ya se destaca la presencia de una capa de piedra pómez de alta resistividad. Las partes medias tiene una capa de alta conductividad y un espesor importante. En las zonas bajas (extremo derecho) se observan grandes espesores de mollisuelos

(cangagua).

En conclusión, los estudios de prospección eléctrica muestran la homogenidad existente en la distribución de las capas en las dos cuencas. Confirman también la conveniencia de dividir a las cuencas en tres partes: alta, media y baja. Los modelos geológicos utilizados para calibrar los resultados de las prospecciones son satisfactorios y de ellos se desprende que tiene lugar también un aumento del espesor de las cenizas en las partes bajas de las vertientes. Los resultados indican que en las partes altas de las quebradas, la lava (bedrock) se encuentra a unos 3 ó 4 metros de profundidad mientras que en las partes bajas de esta zona se ubica a los 6 ó 7 m. Es muy característica la presencia de agua en la interface ceniza-lava, que debe estar fracturada (foto 6 ). En las partes medias el espesor total de cenizas es un poco más importante (de 5 a 8 metros). En sus partes bajas, las quebradas están constituidas por cangahua cuyo espesor varía entre los 15 y 20 metros. Se deben efectuar al inicio del proximo año perforaciones, que permitirán verificar estos primeros resultados y mejorar los modelos geológicos utilizados. Los resultados obtenidos sobre las capas existentes en las partes altas, podrían explicar en parte la razón por la cual, allí arriba, las crecidas no son elevadas y hay escorrentía en verano a pesar de que las cuencas

15

16

hidrográficas son muy pequeñas. La capa de piedra pómez y la zona de contacto entre cenizas y bed rock, son los factores que justifican los resultados obtenidos por las áreas de hidro logia y edafología del proyecto [ 18].

6. NUEVOS EVENTOS.

Durante el pasado período de lluvias (invierno de 1995 y 1996) se produjeron dos deslizamientos importantes en la quebrada Atacucho situada al sur de la quebrada Rumihurcu. El primero tuvo lugar entre los meses de abril y mayo, y el segundo en el mes de julio (foto 7). Este último es interesante ya que la masa de suelo (de color negro y sobresaturado) se deslizó sobre una capa de arena, con un volumen de aproximadamente 2000m3 (foto 8). En las cercanías de ese deslizamiento, en una cota inferior se produjo otro evento de similares características

con un volumén aproximado de 1500 m3. Allí la diferencia consistió en que la superficie de deslizamiento se ubicó sobre la roca que afloraba en el lugar y sobre una capa limosa de color "chocolate" (foto 9). En esta zona de deslizamientos se puede observar la presencia de muchos deslizamientos antiguos pero más pequeños que los descritos anteriomente (250 m3). Un aspecto importante que cabe destacar consiste que en sobre el escarpe de estos deslizamientos, existe siempre alguna acequia con agua y que carece de reventimiento y mantenimiento (foto 1 O). Esto permite concluir que existe una relación directa entre estas conducciones con Ja generación de deslizamientos. Se observa también que estos deslizamientos tienen un comportamiento bastante fluido y que el movimiento de Ja masa de tierra en forma de lengua se acerca al desplazamiento de los flujos de lodo ( foto 11 ).

En esta zona se realizaron prospecciones eléctricas, cuyos resultados difieren de los obtenidos en otros sitios a la misma altura [15]. Ello se debe posiblemente a diferencias en Jos materiales de la misma zona, lo cual debrá ser confirmado con futuros análisis de laboratorio.

50 metros de ancho y de longitud

Foto 7. Deslizamiento ocurido en julio de 1996 a 3700 msnm

Capa de arena húmeda

Foto 8. Detalle de la superficie de falla (capa de arena amarilla)

16

Acequia y fuga de agua

Foto 9. Deslizamiento ocurido entre mayo y junio de 1996 en la parte media (3550 msnm).

Rocas ---

Capa limosa

17

Foto 10. Detalle de la superficie de falla, se nota la presencia de rocas y de una capa limosa

Lengua del deslizamiento de 400 metros --­de longitud

Foto 11. Deslizamiento de tipo circular con lengua muy fluida (ver también foto 7)

17

18

7. ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS.

Considerando que en base a los reconocimientos de campo y otros estudios efectuado no se han detectado sitios con algún movimiento activo, se ha realizado un estudio sobre el coeficiente de seguridad potencial de las vertientes en las dos cuencas. El trabajo consistió en tomar muestras de suelo en algunos lugares de las quebradas (foto 12), más o menos representativos de un sector homogéneo a fin de extrapolar luego los resultados a toda la quebrada. Los resultados de la prospección eléctrica indican que a las cuencas se le puede dividir en 3 zonas : alta, media y

baja. El estudio de todos los movimientos de terreno observados, señalan que en la parte superior de las cuencas se han producidos deslizamientos de 200 m. de longitud y de forma triangular (foto 13). Estos son probablemente los más grandes y característicos de la zona. En las partes medias se observa también deslizamientos semicirculares de 50 m. de longitud (foto 7), el último ocurrió en julio de 1996. En las partes bajas no se encontraron evidencias de grandes deslizamientos naturales y por esta razón se asumió la hipótesis de que allí pueden ocurrir fenómenos semejantes a los que se presentan en la parte media.

Foto 12. Toma de muestras para analisis de mecanica de suelos.

Foto 13. Deslizamiento típico de las partes altas de las cuencas.

Se tomaron algunas muestras de suelo en diferentes lugares para realizar los respectivos análisis fisicos y

mecánicos. Por el momento no se dispone de suficientes datos para las partes bajas; por esta razón se dividió las cuencas en dos zonas: alta y media-baja.

Las muestras fueron tomadas en sitios con afloramientos naturales y se aprovecharon los pozos realizados por el área de edafología. Se realizaron excavaciones para tomar muestras no alteradas a diferentes profundidades; una primera zona superficial (alrededor de 1-1.50 m), una segunda zona intermedia (entre 1.50-3 m) y una tercera de más de 3 m de profundidad. Cada muestra tuvo un peso entre 25 a 35 kg. El criterio utilizado consistió en muestrear las mismas capas en diversos sitios, lo cual en algunos lugares fue dificil de alcanzar por

18

19

problemas de identificación; sin embargo se respetó en lo posible este principio. Estos labores permitieron efectuar un estudio de la variación espacial y temporal de las propiedades de las capas (toposecuencia y cronosecuencia) [18 ].

Cada toma de muestra es un trabajo delicado y necesita mucho esfuerzo ya que, en varias ocasiones a pesar de haber tomado las precauciones debidas, éstas llegaron alteradas al laboratorio. Las muestras fueron analizadas en el laboratorio de Mecánica de Suelos de la Universidad Central de Quito (l 3 muestras más cuatro que actualmente están bloqueadas por el paro) y en el laboratorio de Mecánica de Suelos de la Escuela Politécnica Nacional (3 muestras). Se determinaron los pesos seco y húmedo, la densidad, el ángulo de fricción debido a la resistencia al corte. Los resultados están resumidos en el cuadro 4 .

RESULTADO DE ENSAYOS TRIAXIALES ruu-1(s1 Sat.)]

MUESTRA COORDENADAS U.T.M. ALTURA PROFUNDIDA[ DENSIDAD 1Jictn3 SATURACION ANGULO DE FRICCION COHESION Cocigo NORTE ESTE m.s.n.m. m. NATURAL(Ol]' SECA(o) DE SOLIDOS "' INTERNA(+) (c)Kg/an2

RUMIHURCU Ru 01 9983500 772850 4120 1.5 1.54 1.05 2.50 84.7 8.35 0.24 Ru 02 9983500 772850 4120 2.4 1.49 1.11 2.50 87.4 11.00 0.18 Ru 03 9983500 772850 4120 3.5 1.55 1.05 2.50 85.7 14.50 0.40

Ru 04 9985700 773970 3640 1.1 1.66 1.25 2.50 81.6 0.00 0.33 Ru 05 9985700 773970 3640 2.6 1.75 1.31 2.50 91.7 0.00 0.24 Ru 06 9985700 773970 3640 3.6 1.68 1.24 2.50 87.9 16.40 0.27

Ru 11 9983150 772700 4000 1.1 1.47 0.97 2.50 82.0 3.82 0.06 Ru 12 9983200 772750 4000 1.0 1.78 1.36 2.50 91.6 43.75 0.05 Ru 13 9983150 772700 4000 2.0 1.52 0.96 2.50 91.4 5.60 0.35 Ru 52 9985700 773970 3640 1.3 1.65 1.27 2.50 76.7 12.80 0.23 Ru 62 9985700 773970 3640 3.5 1.76 1.35 2.50 89.7 36.45 0.28 Medio 9985700 773970 3700 2.4 1.66 1.24 31.00 0.07

Hda. Sra. M1 9984300 774750 3650 1.5 1.64 1.14 18.30 0.45 M2 9984300 774750 3650 2.8 2.01 1.59 6.30 0.47

RUMILOMA RL 01 9985250 775550 3345 0.8 1.67 1.19 2.50 90.8 11.30 0.00 RL 02 9985250 775550 3345 1.7 1.72 1.15 2.50 105.8 4.20 1.90

RUMIPAMBA Rm 01 9981900 772650 2.0 . 1.26 0.67 2.50 80.6 7.50 0.33

Cuadro 4. Resultados de los ensayos triaxiales realizados con las muestras tomadas en las dos quebradas.

Hay una variación bastante fuerte entre los resultados de los diversos análisis, por esta razón se ha previsto efectuar para el próximo año análisis de 15 muestras que permitirán verificar los datos actuales, y mejorar el estudio de la variación espacial

De todas maneras se conocen ya algunas características de las capas estudiadas. Se utilizaron dos afloramientos típicos: uno en la parte alta de la cuenca de la quebrada Rumihurco (testigo de la zona alta), y otro en la misma cuenca a 3.700 m (testigo de la zona media y baja).

Se constató una elevación del ángulo de fricción con la profundidad, y también a medida que se desciende por la cuenca. Ello indica que la probabilidad de ocurrencia de un deslizamiento profundo es menor que la de un deslizamiento superficial (esto será confirmado cuando se posea los análisis de las nuevas muestras).

Con los los resultados de los analisis se calcularon los mecanismos de falla en el caso de un deslizamiento, y que presuponen la separación de una parte de suelo (en movimiento) respecto a la parte ftja. Se asume que el terreno se comporta como un sólido rígido-plástico y que obedece a las leyes clásicas de la ruptura por cizallamiento, en lo cual el analisis de estabilidad se analiza como un problema de equilibrio límite [l, 2]: • Se define una superficie de falla y se estudia la estabilidad de la masa de terreno en relación con la parte fija.

19

20

• Se calcula la fuerza de corte del suelo sobre esta superficie a partir de los valores conocidos (o estimados) de las fuerzas que actúan sobre la masa, y se la compara con la resistencia del suelo que es estimada a partir de sus características mecánicas .

• Se obtiene un coeficiente de seguridad a la ruptura para una superficie conocida . • Se define el mínimo coeficiente de seguridad y su respectivo volumen crítico en base a cálculos de un alto

número de posibles superficies de falla (círculos de deslizamiento) [2 y 1 ].

En los cálculos se utilizó el programa "Stab" de la empresa francesa "Sol Engineering" cuyo director autorizó su uso [4]; los coeficientes de seguridad fueron calculados con el método de Bishop para pendientes de 20 grados hasta 45 grados en condiciones normales de humedad ( fin de invierno) así como en los casos cuando hay una napa freática a 3 metros de profundidad respecto a la superficie. También se consideraron casos cuando el suelo estaba saturado hasta la superficie. El objetivo de los cálculos consistió en establecer una relación entre el coeficiente de seguridad y la pendiente del terreno para luego poder interpolar los resultados.

Como en la actualidad no existen deslizamientos activos evidentes, se realizaron cálculos de coeficiente de "seguridad potencial", es decir se utilizaron los resultados del cálculo hecho en condiciones estáticas y se aplicaron a cada sitio de la cuenca. Por esta razón no es necesario digitalizar con gran precisión la topografia de los deslizamientos típicos, sino que sólo se consideraron una superficie lineal y capas lineales, lo cual se correlaciona batante bien con este tipo de pendientes regulares. Los criterios utilizados en los cálculos de cada zona son los siguientes:

• Partes altas. De acuerdo a las observaciones y según los resultados de la prospección geofisica se tiene un modelo de 5 capas de diferentes características. No obstante todas las observaciones de campo en antiguos deslizamientos (márgén derecha alta de la quebrada Rumipamba y márgen izquierda alta de la quebrada Rumihurcu) muestran que la superficie de falla se encuentra entre 1.50 y 3.5 metros de profundidad. Por esta razón se dividió este espacio en tres partes, es decir entre 1.50 y 3.50 m. Los cálculos fueron realizados para un tipo de deslizamiento circular, de 200 m. de longitud que corresponde al de mayor ocurrencia en el campo. Se consideraron capas paralelas a la superficie (de O a J .50m. , de 1.50 a 3 m., de 3 a 5 m.) sobre el bed-rock. También se analizaron capas de espesor variable en la parte alta (de O a lm., de 1 a 2 m., y de 2 a 4m. ) y en la parte inferior y ( de O a l .50m., de 1.5 a 3 m., de 3 a 6m) del mismo deslizamiento, sobre un substrato . Se considera que el último caso corresponde mucho a la realidad.

• Partes medias y bajas. Para el cálculo de los coeficientes de seguridad en las partes medias y bajas, se utilizó la misma metodología que para las partes altas. Los coeficientes se calcularon para un deslizamiento circular típico de 50 m. de longitud. Actualmente faltan datos para descomponer el terreno en tres capas, y en consecuencia se consideraron sólo dos capas. Los cálculos se hicieron para capas paralelas a la superficie, de espesor constante y variable, en la parte superior del deslizamiento (de O a 1.5m, de 1.50 a 3 m, de 3 a 5m) y para la parte inferior (de O a 2m.,de 2 a 4m., de 4 a 7 m.) del mismo terreno, sobre un substrato . Los resultados constan en el cuadro 4.

Parametros: Condiciones de Napa freática a Napa freática Suelo humedad normal 3mde a 1.5 mde saturado

profundidad profundidad Pendiente de 20 grados: 9 9 9 9 (a) Número del círculo* (a) Radio del círculo [m] 710 710 710 710

(a) Coeficiente de 3.796 3.144 2.783 2.408 se2Uridad (Bishop)

20

Pendiente de 40 grados: Número del circulo

(b) Radio del circulo (b) Coeficiente de

ridad isho )

9 9

1068 1068 1.641 1.641

*Según metodologia descrita en las referencias [1 y 2)

21

4 4

2398 2398 1.307 l.063

Cuadro 4. Valores del coeficiente de seguridad y radio de los círculos de deslizamiento en función de la pendiente (deslizamiento de 200 metros de longitud).

En la ejecución de estos estudios se varió la pendiente del terreno, desde 20 grados hasta 45 grados para buscar la relación entre el coeficiente de seguridad y la pendiente del terreno. Como se podía esperar, el coeficiente de correlación encontrado es muy fuerte R > 0.98 (fig 17). También se hizo variar la posición de la napa freática en el subsuelo, la cual es un buen indicador del grado de saturación del terreno ya que con frecuencia es el responsable de los deslizamientos. Se realizaron cálculos en condiciones de humedad normal ( humedad del suelo obtenida en el análisis de las muestras, cuadro 4), y con una napa freática a 3 m.; 1.50 y O m. de profundidad. Así se pudo analizar la variación de los coeficientes de seguridad en dependencia del grado de saturación (cuadro No 5). Finalmente se determinaron los parámetros de las ecuaciones de regresión lineal entre el coeficiente de seguridad y la pendiente para cada grado de humedad considerada (cuadro 6).

Pendiente Coeficiente de Coeficientes de Coeficientes de Coeficientes de en seguridad en seguridad con seguridad con seguridad con

grados condiciones de napa freática a 3 m. napa freática a 1.5 m. napa freática a O m humedad normal de profundidad de profundidad de profundidad

20 3.568 3.017 2.617 2.094 30 2.375 2.001 1.746 1.403 40 1.593 1.283 1.138 0.921

Cuadro 5. Valores del coeficiente de seguridad en función de la pendiente y la humedad (deslizamiento circular de 50 metros de longitud).

Coeficientes de Condiciones de Napa freática a 3 m Napa freática a 1.5 m Napa freática a O m las ecuaciones humedad normal de profundidad de profundidad de profundidad

de regresión lineal a (pendiente) -0.0988 -0.0867 -0.074 -0.0587 b (ordenada) 5.4745 4.7013 4.0522 3.2322

r (correlación) -0.9929 -0.9951 -0.9948 -0.9948 Cuadro 6. Coeficientes de la linea de regresión entre el coeficiente de seguridad de los taludes y la humedad del suelo, (deslizamiento de 50 metros de longitud).

En conclusión, el cálculo de los coeficientes de seguridad permiten cuantificar el riesgo de deslizamientos, debidos a la variación de la pendiente del terreno y de la humedad en el suelo. Estos cálculos y sus resultados amplían y mejoran el conocimiento actual que se tiene de la zona, la cual deberá ser completado en los siguientes etapas del trabajo que proporcionarán información precisa sobre los volúmenes que pueden deslizarse.

21

~ 4 ~ 3.5 i 3 .. "' 2.5 .. ,, 2 .. e 1.5 ·~ 1 :.¡¡ 0.5

8 o

· i-........ ...........

20 25

22

... --........_

------ ---..... ... -.........__

30 35 40 45

Peodieole eo grados

Figura 17. Variación del coeficiente de seguridad en función de la pendiente para un deslizamiento de 200m. de longitud y un suelo en condiciones de humedad normal

8. MAPAS DE COEFICIENTE DE SEGURIDAD.

El proyecto SISHILAD dispone ya del Modelo Numérico de Terreno (MNT) de las 2 quebradas con una resolución de 20 metros, el cual fue realizado con programas de la ORSTOM y está integrado al Sistema de Información Geografica IDRISI. A partir del mapa de pendientes (fig 18) se han introducido las ecuaciones de los coeficientes de seguridad en función de la pendiente y la humedad. Como resultado de estos procesamientos se han elaborado 4 mapas de coeficiente de seguridad (fig 19 a 22) que resumen por el momento nuestro conocimiento sobre la "peligrosidad" de las quebradas en lo referente a movimientos de terrenos.

En un MNT las paredes verticales (o casi verticales) no aparecen, por ello se ha considerado que las pendientes superiores a 50 grados son rocas. Es evidente que en estos casos existe una cierta incertidumbre, lo cual se puede observar en los mapas (fig 19 a 22). Allí las rocas son representadas con color negro y alrededor de ellas existe siempre una pequeña zona roja que indica un coeficiente de seguridad inferior a 1.

La lectura de esos mapas indica, que en condiciones de humedad normal hay un 1.5 % de la superficie que posee un coeficiente de seguridad inferior a 1 (porcentaje que tiene cierta incertidumbre por la presencia de las rocas). Si se considera que las pendientes superiores a 47 grados están conformadas por roca, se tiene que sólo el 0.7 % de la superficie tiene un coeficiente de seguridad inferior a 1, (es decir, se puede considerar que casi la totalidad de los taludes de las cuencas son estables, en condiciones normales de humedad del suelo). Este porcentaje sube al 1 O % ( cuadro 7) para una situación extrema cuando el suelo esté totalmente saturado, lo cual es poco probable, ya que la presencia de capas de drenaje (lapilli pómez etc.) impiden una saturación completa.

Coeficiente de Humedad normal Napa a 3 m de Napa a 1.50 m de Suelo saturado ~uri~ad profundidad profundidad

<l 1.5 % 3.4 % 4.9% 10.1 % >ly < 2 20.3 % 29.5 % 41 % 50.6% >2y<3 31.9 % 38 % 35.5 % 35.4 % >3y < 4 26.7 % 25 % 17.8 % 3.2%

>4 19 % 3.5 % rocas 0.7 % 0.7 % 0.7% 0.7 %

cuadro 7. Variación del porcentaje del area en función del coeficiente de seguridad y del grado de humedad.

Es evidente que con las nuevas muestras, a ser tomadas el próximo año, y los resultados de las perforaciones, se podrá afinar estos trabajos y proponer un módelo más completo para las partes medias, así como un modelo específico para las partes bajas de las cuencas.

22

~z A...,. . f 1. .... Pendientes en grados

- 0-15 grados

CJ 15-25 grados

CJ 25-35 grados

35 -45 grados

- 45-50 grados

- >a 50 grados

escala : 1/47500

Fig 18. Mapa de las pendientes de las quebradas Rumipamba y Rumihurcu

~z Coeficiente de seguridad

- <1 - 1y<2 i==J 2 y <3

3y<4

- >4

- Rocas

escala : 1/4 7500

Fig 19. Mapa del coeficiente de seguridad para un terreno en condiciones normales de humedad( fin de invierno 1996)

~z Coeficiente de seguridad

- <1 - ly<2 c:=i 2 y <3

3y<4

- >4

- Rocas

escala: 1/47500

. ' Fig 22. Mapa del coeficiente de seguridad para un terreno con napa freática

a O m. de la superficie

Fig 21.

Coeficiente de seguridad ~z

- <l - •y<2 i==:J 2 y <3

3 y<4

- >4

- Rocas

\"- escala: 1/47500

Mapa del coeficiente de seguridad para un terreno con napa freática a 1.5 metros de la superficie

·-· , . Coeficiente de seguridad

~%

Fig 20 Mapa del coeficiente de seguridad para un terreno con napa freatica a 3 metros de la superficie

- <1 - •y<2

2y<3 3y<4

- >4

- Rocas

escala: 1/47500

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9. CONCLUSIÓN.

Los primeros resultados del presente estudio, permiten concluir actualmente que los deslizamientos naturales actuales son pocos. El mayor deslizamiento observado no supera los 2000 m3. La ausencia de indicios predecesores permite suponer que los movimientos se producen de manera intempestiva y en bloque. Pocos eventos se han producido y cada vez que tuvo lugar un deslizamiento, se ha observado que la superficie de falla se ubicó sobre una discontinuidad de capa (contacto de capa limosa con capa de arena, o capa más arcillosa). Esta superficie de falla se encuentra a una profundidad entre 1.50 y 3.50 m.

Las prospecciones geofisicas de eléctricidad permiten cuantificar el espesor de las cenizas que cubren la roca, y establecer una zonificación de las cuencas. La roca se encuentra a una profundidad de 3 m en las partes altas y desciende hasta los 8 ó 9 m en las partes medias. En las partes bajas existe un espesor importante de cangagua, que estaría cubriendo la roca. Las crestas de las dos cuencas constituyen un esqueleto de roca donde la acumulación de cenizas es variable, en dependencia de las condiciones de deposición y los movimientos antiguos que han tenido lugar. En todo caso, la prospección eléctrica revela siempre la presencia de una capa saturada de agua que debe corresponder a la zona de contacto entre la ceniza y la roca. Las perforaciones a realizarse en el futuro, permitirán verificar estos resultados.

El estudio de mecánica de suelos realizado, ha permitido establecer los coeficientes de seguridad correspondientes a deslizamientos observados. El coeficiente de seguridad indica que estamos en condiciones de estabilidad mientras no se rompa el equilibrio. Esa rotura puede producirse por sobresaturación debida a la presencia de acequias mal manejadas y lluvias importantes. A partir de esta información se elaboraron mapas del coeficiente de seguridad que consideran los cambios de la humedad y sus resultados dan una estimación espacial del peligro de inestabilidad en las dos cuencas.

Para el próximo año (1997) se ha previsto, ampliar la red de mojones y miras en algunos sitios de interés y realizar una campaña de perforaciones en los sitios donde se ejecutaron las prospecciones eléctricas. Ello permitirá verificar los resultados obtenidos y mejorar los modelos geológicos Seran necesarias otras prospecciones geofisicas con métodos nuevos (electricidad multi electrodos y V .L.F.) para estudiar la variación de la humedad, en dos dimensiones, especialmente alrededor de las acequias (ello dependará de los recursos existentes y de la disponibilidad de instrumentos del ORSTOM que actualmente se encuentran en Africa). Se requiere también tomar unas 15 muestras de suelo suplementarias para mejorar los datos en los calculos de coeficientes de seguridad, realizar mapas más detallados y estimar los volúmenes de tierra que pueden moverse. Finalmente con los resultados proporcionados por las otras áreas del proyecto: edafología y hidrología, se ha previsto elaborar mapas de peligrosidad con información probabilística.

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AGRADECIMIENTOS:

Agradezco el apoyo de las cuatro instituciones: EMAAP-Quito, INAMHI, ORSTOM, DEFENSA CIVIL y en especial a las personas que han participado de manera puntual en este trabajo. Al Ingeniero Magno Rivera por sus númerosos consejos y por la asistencia en la redacción de este trabajo, al Dr. Edgar Ayabaca por la revisión general de este documento y a todo el equipo del proyecto SISHILAD.

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Anexo 1: Resistividad aparente.

La emisión de una corriente eléctrica en el suelo engendra potenciales. Las líneas equipotenciales y las líneas de corriente son perpendiculares entre si. Si se asume en una primera hipótesis que el terreno es homogéneo, un juego de electrodos fijados en el suelo permite medir la resistividad aparente del terreno (foto 5). Un ohmiómetro unido a dos electrodos de corriente y dos electrodos de medición de tensión da una resistencia igual a: R=AV{[, donde R: resistencia en Q, AV: diferencia de potencial y 1: intensidad en amperios.

La resistividad aparente del terreno está dada por la relación: p= K*R. donde K es un coeficiente de configuración (dispositivo geométrico), y p la resistividad aparente.

2;r K=---------

1 1 1 1 --------+-AM AN BM BN

Si se toma L = AB/2 y l = MN/2, en el caso de la configuración Schlumberger entonces el coeficiente K es:

(L2 -/2) K=;rx---

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El potencial de un punto M a una distancia de A, electrodo de inyección de corriente es: Vm p*l/21t * lid.

donde 1: intensidad en amperios, p: resistividad en Q.m d: distancia en metros, V potencial en Voltios.

En una configuracion de tetrapolar A, B, M, N se obtiene la diferencia de potencial entre M y N.

AV= Vm-Vn = p l/2Il (l/AM - l/AN - l/BM + l/BN) que se puede reescribir como AV=p l. l/K, con l/k l/2Il (1/AM-l/AN-1/BM+l/BN).

K representa el factor del dispositivo, y la expresión de 1a resistividad será entonces : A V/1.K La resistividad medida así es la resistividad aparente p

0, sin embargo si se encuentra sobre un terreno

homogéneo y isotrópico, la resistividad aparente p0

dependará del dispositivo utilizado, es decir de K. El valor de esta resistividad será valido únicamente con mediciones realizadas en condiciones semejantes.

En el tetrapolo Wenner

A M o N B 1 1 + 1 J

<-------> <,.--------,> <----> a a a

Fig 23. Dispositivo de Wenner utilim.do.

AM=MN=NB=a

K=2TI.a

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La ventaja de este dispositivo es la conservación de una distancia MN bastante grande y lo cual proporciona una diferencia de potencial suficientemente importante y por supuesto más facil de medir.

Dispositivo Scblumberger: MN es pequeño respecto a AB.

A M o N 1 1 + 1 <------><-> <-> <----->

L 1 l L Fig 24. Dispositivo de Schlumberger utili7.ado.

OA = OB = L OM = ON 1

B 1

1/K = 1 /{L-1) - 1/{L+I) - 1 /{L+l) + 1 /{L-1) y Pa = IJ( L2 -12) I 21 x .1 VII

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