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ACADEMIA MEXICANA DE INGENIERA, A.C.

ESTUDIO GEOLGICO DE LA BOQUILLA PARA LA PRESA EL PURGATORIO SOBRE EL RO VERDE, PARA EL

ABASTECIMIENTO DE AGUA DE LA CIUDAD DE GUADALAJARA, JALISCO

ng. Rolando de la Llata Romero

FEBRERO DE 2000

ESTUDIO GEOLGICO DE LA BOQUILLA PARA LA PRESA EL PURGATORIO SOBRE EL RO VERDE, PARA EL ABASTECIMIENTO DE AGUA DE LA CIUDAD

DE GUADALAJARA, JALISCO

CONTENIDO pgina

INDICE

1 INTRODUCCIN 1

1.1 Localizacin 2 1.2 Objetivo y Mtodo de Trabajo 4

1.3 Antecedentes 6

2. GEOLOGA DE LA BOQUILLA DEL PURGATORIO 11

2.1 Geomorfologa 11

2.2 Estratigrafa 15

Tobas Brechoides (Taa) 16

Basalto Andestico (Ba) 17 Tobas Pumticas (Bb) 17

Tobas y Brechas Vtreas (Tvn) 17 Andesitas y Traquiandesitas (Ra) 18

2.3 Geologa Estructural 18 2.4 Condiciones Generales del Subsuelo 23

3. INTEGRACIN GEOLGICA GEOFSICA 25

Clasificacin Geomecnica del macizo rocoso 27 Margen Izquierda 29

Cauce del ro 31

Margen derecha 32 Clasificacin geomecnica (sistema Q) 34 Clasificacin geomecnica (sistema RMR 35 Correlacin de las clasificaciones geomecnicas 36

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 39

RECONOCIMIENTOS 41

BIBLIOGRAFA 42

e e e e e e e e e e e e

INDICE DE TABLAS

TABLA 1. Columna geolgica del Can "El Purgatorio", Jal.

TABLA 2. Propiedades ndice y mecnicas de la roca intacta en la cortina

TABLA 3. Clasificacin de la roca intacta en la cortina

TABLA 4. Velocidad y clasificacin de RQD en la zona de la cortina

TABLA 5. Clasificacin del macizo rocoso en la cortina segn el valor Q

TABLA 6. Clasificacin del macizo rocoso en la cortina segn RMR

TABLA 7. Correlacin entre RQD y Mdulo de Reduccin (Em EL)

TABLA 8. Correlacin entre Em y RMR

TABLA 9. Mdulo de deformacin, Cohesin y ngulo de friccin

INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Croquis general del sistema de bombeo "El Purgatorio"

Figura 2. Plano de localizacin general

Figura 3. Secciones geotcnicas del eje 1 y III del can de la Zurda

Figura 4. Diagramas estereogrficos de las discontinuidades en la cortina

Figura 5. Clasificacin ingenieril de la roca intacta

Figura 6. Correlacin entre RQD e ndice de velocidad

Figura 7. Correlacin entre RQD y mdulo de reduccin

Figura 8. Mdulo de deformacin "in situ"

INDICE DE FOTOGRAFIAS

Fotografa 1. Vista area del proyecto Sistema de Bombeo "El Purgatorio", Jal.

Fotografa 2. Vista area del Ro Verde en la zona de la boquilla en "El Purgatorio"

Fotografa 3. Vista de los Caones de "Oblatos" y "Purgatorio"

Fotografa 4. Vista panormica aguas abajo del Valle del Ro Verde

Fotografa 5. Afloramiento de las unidades de roca (Ra), (Bb) Y (Ba)

Fotografa 6 Panormica del Can del Ro Verde, desde su margen izquierda

Fotografa 7. Panormica de la margen izquierda del Ro Verde mostrando la Falla Fi

Fotografa 8. Ro Santiago donde se muestran las fallas F3 y F4

Fotografa 9 Escarpe de la Falla Fi ,margen izquierda del Ro Verde

INDICE DE PLANOS

Mapa Geolgico

Seccin Geolgica - Geotcnica

Perfiles Geotcnicos

pgina

16

26

29

33

34

35

37

37

38

3

5

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24

28

36

36

38

4

4

14

15

16

18

20

21

22

.

.

e ESTUDIO GEOLOGICO DE LA BOQUILLA PARA LA PRESA EL

PURGA TORIO SOBRE EL RO VERDE, PARA ABASTECIMIENTO DE A GUA e DE LA CIUDAD DE GUADALAJARA, JALISCO

1. INTRODUCCIN e

Como es de esperarse, el crecimiento de la poblacin en las grandes urbes, generan

una serie de necesidades y la ciudad de Guadalajara no es la excepcin. Para el ao 2010

se prev un dficit de abastecimiento de agua, por lo que se intensific la exploracin de

nuevas fuentes y alternativas para subsanar la demanda creciente de agua. Durante muchos

e aos se haba considerado la construccin de una presa de almacenamiento en el Can de "La Zurda" localizada aproximadamente a 100 Km. al NE de la ciudad de Guadalajara. Se

consider como un sitio ideal, ya que podra almacenar un volumen de agua de alrededor de C 750 millones de metros cbicos con el fin de generar electricidad y adems derivar 10 m 3j a C travs de un acueducto que condujera las aguas por gravedad.

En este trabajo se pretende enfatizar la importancia de la geologa para definir el

emplazamiento de una obra de ingeniera civil como es la de una presa, tambin se har

mencin de las razones geolgicas que obligaron a abandonar el sitio denominado "La

C

Zurda" y se presentarn en forma resumida los aspectos geolgicos-geotcnicos de la

boquilla de la Presa "El Purgatorio" sobre el Ro Verde, afluente del Ro Santiago, la que C podra suministrar de agua a la Ciudad de Guadalajara.

Actualmente la ciudad de Guadalajara se surte de agua, tanto para uso potable como

industrial de diferentes fuentes. Una parte proviene de la explotacin del acufero ubicado en

el Valle Tesistn- Atemajac, otra del Lago de Chapala y recientemente por las puestas en

operacin de las Presas de Caldern y del Salto. A mediano plazo estas fuentes sern

insuficientes, teniendo que recurrir a otra alternativa como la del Ro Verde.

En 1989 se inici una exhaustiva exploracin geolgica regional a lo largo del Ro

Verde a partir del poblado de Temacapulin, Jalisco; 2 Km. aguas abajo del Can de "La

Zurda", hasta la confluencia con el Ro Santiago en las cercanas de Guadalajara, con el

objetivo de localizar estrechamientos adecuados para la construccin de una presa y

C aprovechar los escurrimientos de este ro.

e

e e 1

.

.

El acercamiento a la zona de suministro y la existencia de rocas de mejor calidad que

"La Zurda" reducira el costo y aumentara la seguridad de la obra, no obstante que se

C tendra la desventaja de un embalse de menor capacidad, adems de la necesidad de

e bombear el agua a una planta de tratamiento. En las exploraciones realizadas sobre el Ro Verde se localizaron varias boquillas,

quedando las denominadas como: "Los Sandovales", "Acatic" y "El Purgatorio" con mejores

caractersticas. Despus de estudiar las geolgicamente cada una de estas alternativas, se e seleccion finalmente "El Purgatorio" como el sitio con mejores posibilidades.

e La Comisin Nacional del Agua (CNA) en 1992, solicit el desarrollo del proyecto

Sistema de Bombeo "El Purgatorio", con el objetivo de suministrar agua potable a la Ciudad C de Guadalajara. Dentro de este proyecto se tiene contemplado la construccin de una presa

derivadora sobre el Ro Verde, con una cortina de 30 m de altura; la excavacin sobre la

margen derecha de un tnel de desvo de 412 m de longitud; una planta de bombeo (PB-O)

sobre la margen izquierda; un tnel de conduccin de 1562 m de longitud, que conduzca las

aguas y cruce una zona montaosa entre los cauces de los Ros Verde y Santiago; un sifn

para atravesar este ltimo; una planta de bombeo (PB-1) subterrnea en la margen izquierda

del Ro Santiago para elevar las aguas y conducirlas en una lumbrera de 218 m de altura

hasta la planta de bombeo PB-2, donde finalmente se llevara superficialmente por medio de

un tubo en rampa, hasta el tanque de almacenamiento a la planta potabilizadora en San

Gaspar; barrio que se localiza al NE de la Ciudad de Guadalajara (figura 1 y fotografas 1 y C

2). El proyecto es importante, no slo por su carcter social sino tambin ingenieril, ya que adems de todas estas obras, conducir un caudal mediante bombeo de 10 m 3/seg. que se

e elevar a ms de 550 m. 1.1 Localizacin

El Ro Verde fluye de Norte a Sur, desde el estado de Aguascalientes y se interna por el

Norte del estado de Jalisco, hasta un sitio denominado Las Adjuntas; al Norte de la Ciudad

de Guadalajara, donde se une con el Ro Santiago.

C La boquilla de la Presa del Purgatorio se ubica sobre el Ro Verde al Noreste de la Ciudad de

c. Guadalajara. El proyecto abarca ambas mrgenes de los ros Verde y Santiago. En la figura 2, se presenta la ubicacin de las boquillas de "La Zurda" 90 Km., "Los Sandovales" 63 Km.,

"Acatic" 35 Km. y "El Purgatorio" a 3 Km.

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CROQUIS GENERAL DEL SISTEMA DE BOMBEO EL PURGATORIO, JAL.

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FIG. 1.

1 Fotografa 1. Vista area del proyecto Sistema

de bombeo El Purgatorio, Jal.

Fotografia 2. Vista area del Ro Verde en la zona de la boquilla del sitio conocido como Tl Purgatorio.

1.2 Objetivo y Mtodo de trabajo

La finalidad del estudio fue definir la viabilidad geolgica de la boquilla. Para tal fin, se 1 realiz la integracin y anlisis de los trabajos previos de geologa regional y local

(Exyco,S.A., 1989; 1990; Geomeca,S.A. 1991); se prosigui con una fotointerpretacin del

sitio, seguido por los estudios de geologa superficial de detalle; las unidades identificadas se

I cartografiaron en el plano geolgico. La descripcin de campo relativa al macizo rocoso y las

discontinuidades se realiz siguiendo las normas de la Sociedad Internacional de Mecnica

de Rocas, 1981.

Tambin se llevo a cabo estudios detallados de la geologa del subsuelo, utilizando

geofsica y perforaciones con recuperacin continua de ncleos en dimetros NQ y pruebas

de permeabilidad Lugeon; las perforaciones y tendidos geofsicos se localizaron con base en

la geologa superficial con la finalidad de conocer las condiciones de las rocas del subsuelo.

En el eje de la boquilla se realizaron 4 perforaciones (195.00 m), de un total de 14 (931

Dm) que se realizaron en el cauce del ro. De los ncleos recuperados se efectu una descripcin geotcnica, se calcul porcentaje de recuperacin y el RQD; se realizaron estudios de laboratorio a los ncleos recuperados (petrografa y pruebas mecnicas) con el objetivo de conocer el tipo de roca, sus caractersticas microscpicas; as como de algunas propiedades ndices como resistencia y deformabilidad.

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4

PLANO DE LOCALIZACIN GENERAL

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PROYECTO

PURGATORIO TSPA1TLAN ARANDAS

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FIGURA 2

De los ncleos de perforacin, tambin se obtuvieron las velocidades de transmisin

de, las ondas primarias y secundarias, por medio del mtodo snico. Con estos valores se

calcularon los mdulos de elasticidad dinmica (Edin), rigidez (G) y relacin de Poisson (jt).

Asimismo, con el fin de complementar y conocer la distribucin de los materiales y la calidad

geotcnica del macizo rocoso del subsuelo se realizaron estudios de geofsica por el mtodo

de ssmica de refraccin en la zona de las obras.

Se proces, analiz e integr toda la informacin geolgica obtenida en campo, se

clasific al macizo rocoso geotcnicamente conforme a las clasificaciones de Deere (RQD) (1967), Deere y Miller (1967) (roca intacta); Barton (1974) (Q), Bieniawski, 1979 (RMR), Coon y Merrit (1970) (mdulo de velocidad y factor del macizo rocoso).

Para fines prcticos, slo se presentarn los estudios relacionados con la zona de la

boquilla omitiendo detalles de los dems sitios que constituyeron el proyecto "El Purgatorio".

1.3. ANTECEDENTES

Durante varias dcadas se realizaron estudios para definir la factibilidad de

construccin de una presa en el can de "La Zurda". Pareca una excelente alternativa, ya

que formara un extenso embalse y las agua podra llegar por gravedad mediante un

acueducto a la Ciudad de Guadalajara.

De manera muy resumida y por considerase de inters, se hace mencin de algunos de

los problemas geolgicos que despus, de una intensa campaa de exploracin geolgica

durante los aos de 1985 a 1989, (Exyco, S.A., 1985, 1990. Garca, Herrera 1985. SARH)

quedaron claros y fueron factores fundamentales para decidir abandonar y buscar otras

alternativas aguas abajo del Ro Verde.

lo Los materiales que se presentan en el can de La Zurda planteaban problemas geotcnicos para la construccin y operacin de la presa, ya que estn formados por rocas

blandas situadas en los lmites permisibles para la construccin de grandes presas, por lo

que era necesario definir la viabilidad geolgica; las ventajas y desventajas que se 1 traduciran en implicaciones de construccin, seguridad y econmicas.

1

6

c El sitio se haba estudiado desde el ao de 1946 (Ortiz del Campo, 1949); incluso a fines de los aos cincuenta se empezaron trabajos de excavacin, regularizacin y

construccin del vertedor de demasas y del tnel de desvo, pero en 1959 al parecer, por

motivos econmicos se suspendieron las obras, con la fortuna, de que en 1958, el Lago de

C. Chapala haba recuperado su nivel medio normal (Sancen, 1984). En 1970, este sitio volvi a ser de inters y se reanudaron los estudios. Desde el primer informe tcnico hasta 1984, se

haban propuesto cinco ejes y se haban identificado tres unidades litolgicas constituidas

principalmente por:

(Unidad 1)

Basaltos fracturados con un espesor de 25m (de la O Carreo, 1955) que afloran sobre

el nivel del embalse.

(Unidad II)

Rocas volcanoclsticas estratificadas donde parte de la construccin de la cortina y el

embalse quedaran emplazados. En esta unidad se reportaban alternancias de estratos

delgados de areniscas finas, tobas, arcillas, margas y calizas de agua dulce, as como de C horizontes de slice amorfo; de un espesor entre 60 y 100 m (Marsal, 1955; Silva, 1982; y

Garca, 1982). Carbajal (1956) las describi como arcillas de poca resistencia entre tobas

calcreas resistentes. Las arcillas se consideraron bentonita expansiva (de la O Carreo,

e

1955; y Lesser, 1955) y su presencia al funcionar el embalse, podran provocar deslizamientos en las laderas, inclusive la propia destruccin de la presa. Se consider que

C los deslizamientos podran ser ms intensos en las zonas donde afloran los basaltos, (. cercanos a las paredes del can (a esta situacin se le denomin problema 1).

C (Unidad III)

C Se describi como la unidad mas antigua de la zona del proyecto y sobre la que se

cimentara la cortina. Se consider como toba arenosa (Lesser 1955; de la O. Carreo,

t 1955), toba lacustre (lvarez, 1956; Escobar, 1974; Garca, 1985); y arena pumtica (Marsal

1955). Se consideraba como una unidad masiva, de un espesor estimado de 120 m; con

e seudo estratos locales, de textura fina y consolidada moderadamente. De la O. Carreo, (1955) consider que estaba formada por 70% de arena y 30% de arcilla.

e 7

e

Se pensaba que en algunos ejes se encontraba ms compacta e impermeable que en

otros, pero que pudieran existir dentro de ella, zonas deleznables que no soportaran la

carga hidrulica proyectada (8 kg1cm 2); asimismo se presuma la posibilidad de horizontes

que pudieran sufrir tubificacin durante la operacin del embalse, poniendo en peligro la

estabilidad de la cortina. De la zona ms superficial se obtuvieron resistencia al corte muy

bajas, sin saber si esta propiedad era homognea dentro del macizo rocoso (a esta otra

situacin se le denomin problema 2).

Con base en los estudios realizados hasta esa fecha, (geologa, excavaciones,

perforaciones y pruebas de permeabilidad), se tena una idea general del modelo

estratigrfico, adems de contar con algunas caractersticas geotcnica de las unidades

litolgicas que conformaban el can, pero exista mucha incertidumbre y dudas; se

desconoca con precisin la distribucin y caractersticas geolgicas - geotcnicas de las

unidades litolgicas identificadas, en especial de los materiales arcillosos de las unidades II y

III; se desconoca el tipo de arcillas y si francamente eran expansivas, adems de, en que

cantidad volumen afectaran a los taludes y obras una vez hmedos o saturados; as como

de la distribucin, homogeneidad y comportamiento de la Unidad III bajo carga.

J Por tal motivo, se emprendi una campaa integral de estudios con el fin de tener un

modelo geolgico-geotcnico confiable de las unidades de roca, principalmente de los ejes,

que permitieran definir con objetividad los problemas geotcnicos que se planteaban y de

esta manera proponer soluciones, as como determinar la boquilla ms favorable para la

construccin de la presa.

1 1 1 1 o o o o o

Durante las exploraciones iniciales de 1985 se estudi toda la informacin disponible; y

se comenz con un estudio de geologa superficial, tanto regional, como local del can y de

detalle de los ejes, con el fin de conocer la distribucin de las unidades y en especial de los

horizontes arcillosos; se midieron ms de 30 secciones estratigrficas a detalle.

Se realizaron estudios petrogrficos y geoqumicos y se identific el tipo y el volumen

involucrado de las arcillas, as como estudios de las propiedades mecnicas y dinmicas de

las rocas; adems, se realizaron estudios geofsicos de ssmica de refraccin (tendidos

uphole, cross hole y geoelctrica, as como perforaciones exploratorias con pruebas de

permeabilidad para complementar la informacin obtenida y conocer la calidad de las rocas

de la unidad III en el subsuelo.

8

El .

e Los estudios permitieron conocer con mayor detalle la distribucin, caractersticas

estratigrficas - estructurales y geotcnicas de las diferentes unidades litolgicas; permitieron

cuantificar los problemas de fallamiento en las laderas, por expansin de las capas de arcilla

(problema 1); as como, la tubificacin y fracturamiento de la roca por subpresiones;

problema 2, (Exyco, S.A.,1990).

- Se corroboraron las tres unidades litolgicas definidas inicialmente que constituy el

modelo geolgico del can, pero se subdividieron en 6 subunidades.

( - La "Unidad 1" se caracteriz como una andesita muy compacta, resistente y de buena

c calidad geomecnica; con pequeos problemas de estabilidad debido a las fracturas columnares, que en algunos cortes para las obras auxiliares dara lugar a cadas de bloques

aislados, por lo que sera necesario la estabilizacin.

- La "Unidad II" se subdividi en 4 subunidades litolgicas, con base en su litologa,

estructura y resistencia (Ulla, Ullb, Ullc y UlId). En general, estas unidades estn formadas

por una interestratificacin de materiales muy blandos (limos y arcillas) interestratificada con

rocas compactas (calizas, pedernal y arenisca) pero deformable, y las cuales quedarn

inundada por el vaso.

- El problema de la presin por expansin de las arcillas en las unidades II y III se

minimiz; ya que slo exista un 27% de arcilla y esta se restringa a las unidades Ulla y U lic,

adems, que slo la primera quedara inundada. Con estudios de Difraccin y Fluorescencia

de Rayos X se determin que exclusivamente el 8% de las arcillas era de tipo

montmorillontico, y el resto de un grupo de menor potencial expansivo. De los estudios

t

estratigrficos se determin que, los espesores de arcilla no eran tan potentes como originalmente se haba pensado, siendo de 20 a 40 cm e intercalados con rocas compactas.

C - La Unidad III formada por una arenisca pumtica masiva y compacta, dbilmente

e cementada; fue caracterizada como una roca blanda, de muy baja resistencia, de calidad geomecnica regular y de permeable a poco permeable en la porcin intemperizada e

C impermeable a mayor profundidad. Parte del problema de tubificacin fue evaluado por C medio de pruebas de permeabilidad Lugeon y Lefranc, de donde se determin que

C solamente los primeros 10 a 15 m de la Unidad III eran potenciales de tubificarse por la dbil cementacin de las areniscas; sin embargo, a mayor profundidad, la roca se consider

impermeable y ms compacta, sin riesgo que se desarrollara este problema.

11 9

e

e - De los anlisis y estudios realizados se descartaron todos los ejes, a excepcin del 1 y

3 que se consideraron con mejores posibilidades. En la boquilla, las rocas se zonificaron

geotcnicamente en dos unidades con caractersticas geomecnicas contrastantes (A y B).

( La unidad A correspondi a los materiales ms superficiales del terreno, constituidos por

materiales sueltos que cubren a la toba arenosa; se subdividi en dos subunidades Al, que

C comprenda suelos, y A2, que integra acarreos, materiales de talud y terrazas aluviales

(Figura 3).

(

c - La unidad B comprende a la toba arenosa Unidad III, la que se subdividi

geotcnicamente en tres subunidades, BI constituida por una toba arenosa intensamente

C descomprimida, la B2 en lentes poco compactos descubiertos por la campaa de geofsica y las perforaciones posteriores, ya que se consideraba como una roca masiva muy compacta y

sin heterogeneidad y la B3 que comprenda a la toba arenosa, sana y compacta (Figura 3).

C - Las subunidades Al y A2 por su constitucin presentaba altas permeabilidades. De la

e misma manera, las subunidades Bi y B2 de la toba arenosa resultaron ser permeables a poco permeables y de baja compacidad, resultando potencialmente tubificables. La

subunidad B3 present las mejores condiciones geotcnicas que las otras subunidades pero

C de resistencia muy baja (unos 25 kg/cm 2), deformable (con mdulo esttico tangente entre 17 ( y 34 ton/cm 2), y con una matriz esencialmente arenosa fina, no cementada, porosa y poco

permeable (con 1 a 1 O cm/s en pruebas Lefranc). Cabe destacar que en la mayora de los

sitios de la unidad III, no fue posible realizar las pruebas Lugeon ya que fue imposible

levantar la presin critica.

- De las condiciones anteriores se lleg a la conclusin de que el desplante de la cortina C tendra que ser, sobre la subunidad 63, que presentaba las mejores caractersticas

geotcnicas, pero deformable y de baja resistencia.

Las subunidades Al y A2, por encontrarse en estado suelto se tendran que remover

totalmente. Esta remocin se llevara hasta encontrar a la toba compacta (B3), es decir hasta

C 18menelEje1ohasta21menelEje3.

De la misma manera, la subunidad BI del Eje 1, por encontrarse superficialmente del

( lado de la margen izquierda estaba fuertemente descomprimida y permeable a poco

permeable, por lo cual tambin debera removerse completamente. El espesor de limpia en

esta margen variara de 5 a 12 m.

lo e

c C

Las subunidades B2 y 133 requerira de impermeabilizacin, en especial la primera de

stas, que result ser poco compacta, permeable y, por lo mismo, ms susceptible de ser

e afectada por tubificacin (figura 3). Tambin se consider poco factible un tratamiento a partir de inyecciones, ya que la

granulometra fina y distribucin errtica de la compacidad en la toba no permitiran una

aplicacin adecuada del tratamiento. En estas condiciones una opcin de impermeabilizacin

sera la construccin de una pantalla impermeable, de espesor y profundidad que garantizar

la impermeabilidad del macizo rocoso.

- Dado que las condiciones geotcnicas de ambas boquillas eran similares, los

C tratamientos al macizo rocoso que se recomendaban para cada alternativa seran

semejantes.

El vertedor de demasas se alojara en la Unidad II, considerada poco resistente, e mientras que la Unidad III recibira la descarga de las aguas, la estructura, e independientemente del eje seleccionado, debera de protegerse adecuadamente de la e descarga, por el fenmeno de erosin regresiva. e Aun cuando se minimiz el problema de las arcillas montmorilloniticas, los problemas

de limpia del grueso espesor de los materiales aluviales y descomprimidos, que seran

e necesario remover; la heterogeneidad de la unidad III, la permeabilidad y susceptibilidad a C

ser afectada por el fenmeno de tubificacin en las subunidades BI y B2; adems de la poca

permeabilidad, baja resistencia y deformabilidad de la unidad 133; aun mas de las dificultades

1 de impermeabilizacin por inyeccin y de los procesos constructivos a travs de una pantalla ( impermeable, se opt por no recomendar la construccin de la presa en el can de "La

Zurda".

2. GEOLOGIA EN LA BOQUILLA DEL PURGATORIO

2.1 Geomorfologa

La zona de estudio se localiza en los lmites de dos provincias volcnicas, que

t. conforman gran parte del pas; la Sierra Madre Occidental y el Eje Neovolcnico (Mahood A.

e 1981; Nieto, et. al., 1980, 1981 y 1985) de edad Cenozoica. En el can del Purgatorio, afloran en la porcin superior una secuencia de rocas bsicas asociadas al Eje Volcnico t Transmexicano, mientras que la inferior, otra secuencia mas antigua de composicin e intermedia a cida, se relacionan a la Sierra Madre Occidental. e

11

e

TRATAMIENTO AL MACIZO ftOCOSO IDS GEOIECNICAS 1 1'RATAMENT0IEIXMN0APQI

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UI! UY PERMEABLE 632-1049 COPERMEaE

-

12l.i 474-830 13.6 32(pobre)

6.39.0L6'iriaI)

CO FRM IMP 1017 2478 716 1676 315625 17 I3 6 8S (muy buena) 75 (buena)

UNIbADSETECNICAS TRTAMET Rb Al A2 LIMPIA

B2, B3 MPA8IIJZAkDN

1 La base de sta segunda sucesin est formada por derrames baslticos, tobas, e

ignimbritas andesticas del Mioceno Tardo (9 M.a.), mientras que la superior por productos

piroclsticos y derrames de basalto de edad Plioceno (5.4-3.5 M.a.) que han sido descritos

por Watkins (1955; 1968); Walker (1981).

Inicialmente esta zona formaba una extensa meseta donde haba continuidad entre las

rocas de la margen izquierda del Ro Santiago con las de la margen derecha del Ro Verde.

Actualmente se presenta una topografa abrupta, resultado de la erosin de esta meseta

volcnica y otras emisiones posteriores, formando dos profundos caones; "El Purgatorio" y 1 "Oblatos", disectados por los Ros Verde y Santiago respectivamente de mas de 700 m de 1 desnivel (fotografa 3) donde se plantea la construccin del Proyecto Sistema de Bombeo "El

Purgatorio".

El valle, del Ro Verde en la zona de inters tiene una forma asimtrica con una

pendiente mas fuerte en la margen derecha que en la izquierda, con cantiles semi-verticales

en ambas mrgenes, que obedecen a cambios litolgicos y accidentes estructurales

(fotografa 4). Para conducir las aguas de la zona de la boquilla a la zona de entrega, ser 1 necesario construir un tnel de conduccin que cruzar un ncleo montaoso de 1 aproximadamente 1200 m de ancho en la zona ms estrecha, que separa a los ros Verde y

Santiago (fotografa 3).

Es interesante mencionar que el Ro Verde en esta zona no continua de frente para unirse

con el Ro Santiago como sera de suponerse, sino que sufre una flexin entre el rea donde

se pretende ubicar el portal de entrada del tnel de desvo y la cortina, prosiguiendo su curso

sensiblemente paralelo al Ro Santiago unos 6 km. aguas abajo para finalmente unirse en el

sitio conocido como "Las Adjuntas".

Este cambio de direccin se presume a un control estructural asociado a fallas y diques que 1 presentan direcciones sensiblemente paralelas al cauce del ro. Tambin, es interesante 1 comentar que a lo largo del trazo de proyecto, el cauce del Ro Verde esta cerca de 100 m

ms bajo que la del Santiago.

1 1 1 1

13

1

o o

Fotografa 3. Vista de los Caones de Oblatos (izquierda) y Purgatorio (derecha), donde fluyen los Ros Santiago y Verde respectivamente. En el centro se observa la zona de parteaguas que separa a ambos ros y donde se deber cruzar el tnel de conduccin. A la izquierda y el fondo se encuentra la Ciudad de Guadalajara.

1

1 1 1 1

1 1 Fotografa 4. Vista panormica aguas abajo del Valle del Ro Verde. Ntese la pronunciada pendiente de la

margen derecha respecto de la izquierda. Al fondo y al centro, se observa el can de Oblatos formado por el Ro Santiago y en el segundo plano la Ciudad de Guadalajara.

2.2 Estratigrafa

En el rea de estudio se logr definir, por medio de levantamientos de geologa

I superficial y del subsuelo la secuencia estratigrfica conformada por 12 unidades, las que se

subdividieron en 30 subunidades litolgicas (tabla 1); seis corresponden a la secuencia

1 inferior, la que se consider como transicional o de composicin intermedia a cida y cinco a la superior de composicin bsica y una adicional a los materiales recientes. El contacto est

representado por una discordancia litolgica y erosional donde basaltos y tobas descansan 1 sobre cuerpos dmicos y pseudoestratos piroclsticos.

En la zona de la boquilla, afloran las rocas ms antiguas, constituidas por 3 unidades y 4 subunidades (tabla 1) que corresponden a basaltos andesticos (fotografa 5) (ver mapas

geolgicos). Le sobreyace un paquete de tobas pumticas arenosas (Bb) y toba y brecha vtrea (Tvn) sobre las cuales se deposit una potente subunidad traquiandestica (Ra),

brechoide y vtrea en la base, masiva a fluidal en el centro y cima formando estructuras

dm ica . *

Esta unidad debi estar sujeta a una intensa erosin y alteracin pues en diferentes sitios se observ que la porcin superior se encontraba alterada e intemperizada. Por otra parte descansa sobre la Ra una brecha andestica (Bw) seudo estratificada discordante pero que afloran muy por encima de lo que sera la cortina, por lo que no se considera de inters para este trabajo. Tambin por tres perforaciones (13-3, P-9 y T-11) la dos ltimas fuera del rea, se descubri la existencia de otra unidad ms antigua y que subyace a los basaltos andesticos (BA), formada por tobas brechoides (Taa), de consistencia blanda; en las laderas y cauce del ro, tambin se presentan materiales aluviales (Qal) y de talud (Qal).

Nota: En la zona de la boquilla no aflora la unidad Bva

15

t e e e e e e e

e e 1' e c e e e e e e

e e e e e e e

COLUMNA GEOLOGICA DEL CAON DEL PURGATORIO, JAL.

EDAD SECUENCIA UNIDAD SUBUNIDAD

c U R Ds DEPOSITO SANITARIO A E E T p C Qs SUELOS E O i R S E Q QmI MATERIAL DE TALUD N 1 N A T T Qal MATERIAL ALINIAL R E

5 Op DEPOSITOSPIROCLASTICOS O

TOBAARENOSA al TT2 y TOBA VITREA

a 2 TOBA ARENO-GRAVILLENTA TB2 B 2 BASALTO

S E S

a 3 TOBAARENO-GRAVILLENTA

U TL3 1 TOBA LIMOSA

C '

a4 TOBAARENO-GRAVILLENTA U Ig IGNIMBRITALITICA

T N BASALTO TB3 53 c E I R le TOBAARENOSA

A b 1 BASALTO R TBvI br 1 BRECHAVOLCANICA BASICA

b 2 BASALTO C br2 BRECHA VOLCANICA BASICA

b 3 BASALTO

TOBA VITREA TTa Ta A 5v BRECHAVOLCANICA

R S

TOBAPUMITICA BVP Bvp

Bvv E I

N BRECHAANDESITICA C Tra Ra ANDESITAS YTRAQUIANDESITAS o U

E Tvn TOBAS Y BRECHAS VITREAS

c 1 R Bvb Bva BRECHAVOLCANICA

A Bb TOBA PUMITICA ARENOSA

BASALTOS ANDESITICOS BA BA

TOBA BRECHOIDE Taa Taa

TABLA 1

Fotografa 5. Afloramiento de la secuencia de bredias (base de la subunidad Ra), Tobas (Unidad Bb), sobre la margen derecha del Ro Verde, aguas abajo del sitio de la oortina (300 mebos aproxindamente).

La secuencia y distribucin de estas unidades se muestran en la columna (tabla 1) y el mapa geolgico anexo

A continuacin se presenta la descripcin de las unidades litolgicas que se encuentran

en la zona de la cortina; de ms antiguas, a ms joven.

Tobas Brechoides (Taa)

Esta unidad no aflora; esta a 63 m por debajo del cause del ro y esta constituida por 2

miembros; uno tobceo, pumtico de color blanco cremoso, y otro brechoide y compacto de

composicin basltica, de color blanco pardusco a caf rojizo. Tiene una textura piroclstica

arenosa y brechoide y presenta seudo estratos subhorizontales.

16

.

.

c En general esta unidad presenta una alteracin de leve a moderada; de resistencia baja

en las tobas y media en las brechas; de porosidad media a alta.

El espesor se desconoce pero en el barreno T-1 1 (fuera del rea), sobre el tnel de

conduccin se cortaron 14 m. Le sobreyace el Basalto Andestico (BA).

Basalto Andestico (BA)

Aflora al nivel del ro y a ambas mrgenes; es de composicin bsica, poco alterado, de

color gris oscuro, con tonos verdes azulados y de textura vesicular afantica. Consiste de

coladas masivas intercaladas con horizontales escorecios. Las fracturas son escasas a

C. moderadas. Presenta un intemperismo de leve a moderado. La resistencia es moderada a alta y porosidad baja a moderada; con permeabilidad muy baja. El espesor es variable, con

un mximo de 60 m. A esta unidad le sobreyace la unidad Bb.

Tobas Pumticas (Bb)

Consiste de una toba arenosa, en ocasiones brechoide, parcialmente alterada a arcilla,

con lticos pumticos de composicin bsica e intermedia, envueltos en una matriz pumtica

arcillosa que aflora en la porcin inferior de ambos mrgenes, prcticamente sobre el cause

del ro. Presenta seudo estratos ligeramente inclinados hacia el oeste y escasas fracturas. El 1 intemperismo es de moderado a intenso; la resistencia baja y porosidad media. El espesor de t esta unidad es de 2 a 4 m.

Tobas y Brechas Vtreas (Tvn)

t Esta subunidad forma parte de la base de la unidad Tra. Esta constituida de una toba

vtrea de color negro a gris oscuro y tonos pardos. En algunas zonas es mas vtrea que en

otros con bandas tenues. Tambin consiste de una brecha con grandes bloques lvicos de

C. matriz arenosa pumtica. En general presenta una textura piroclstica vtrea a vesicular, con seudo estratos, subhorizontales, no muy definidos, y con un fracturamiento moderado. El

intemperismo que presenta es leve a moderado, la resistencia es de baja a media y tiene un

espesor de 3 a 6 m. A la unidad Tvn, la sobreyace la subunidad Ra, ya que en la zona de la

C cortina no se extiende la subunidad Bva que aflora en la zona del ro Santiago. c

e c

17

c

.

e e

e

e e

Andesitas y Traquiandesita (Ra)

La subunidad Ra tambin forma parte de la unidad Tra; aflora tambin en ambas mrgenes del Ro Verde; consiste de andesitas y traquiandesitas bandeadas, de color caf rojizo a rosado o gris claro; presenta una textura vtrea , fluidal y bandeada con lticos piroclsticos; con una estructura masiva, compacta, ligeramente vesicular.

Se caracteriz por fracturas subverticales de moderadas a intensas. El intemperismo es leve pero en algunos sitios alto, sobre todo hacia sus partes superiores; de resistencia regular y porosidad baja.

El espesor es muy variable pues presenta una estructura dmica erosionada donde en algunas barrenos se cortaron mas de 165m de espesor. En la zona de la cortina en la margen izquierda, tiene un espesor de alrededor de 50, mientras que en la margen derecha es de unos 80 metros.

2.3 Geologa Estructural

Las rocas que afloran forman una meseta constituida de una alternancia de coladas y productos piroclsticos con seudo estratos, las cuales se inclinan ligeramente hacia el suroeste (fotografa 6). Estas rocas estn constituidas principalmente por tobas arenosas, en ocasiones brechoides, alternando con basaltos. Debido a esta intercalacin de rocas de baja y alta resistencia, la ladera forma una serie de terrazas bien definidas y escalonadas, donde se aprecian claramente los contactos entre las diferentes unidades de roca.

Existe en la porcin superior, entre los Ros Verde y Santiago un cono cinertico (fotografa 7),donde sus productos piroclsticos cubren en forma discordante las rocas ms antiguas. En la porcin media, la secuencia inferior forma varias estructuras de tipo dmico, que son representativas de diferentes eventos y episodios volcnicos de la regin en tanto que en la porcin inferior afloran basaltos andesticos intercalados con emisiones piroclsticas; en la zona de la cortina, donde aflora la secuencia litolgica inferior estn constituidas generalmente rocas de estructura masivas (unidad Ra); sin embargo, existen tambin unidades con seudo estratificacin (fotografa 5).

e e e

e 1 1

( Fotografa 6. Panormica del Can del Ro Verde, observada desde su margen izquierda,

ntese la inclinacin de los seudo estratos hacia el suroeste (izquierda).

e e e

18

.

.

c La unidad Ba consiste de una extensa colada basaltica andesitica, que afloran en el

cauce del ro y donde quedara desplantada parte la cortina. Se trata de una roca de buena

calidad y amplia distribucin que muestra una ligera ondulacin por la erosin que sufri

antes de que se depositaran las unidades piroclsticas Bb y Tvn que sobreyacen y que

( presentan pseudoestratificacin, con una ligera inclinacin hacia el suroeste.

1 La unidad Tra por las caractersticas texturales y estructurales se relacionan con una 1 estructura dmica, que se desconoce su punto de emisin. Es posible que se traten de varias

estructuras. Hacia la base y aguas arriba de la cortina se presenta brechoide y vtrea,

mientras que hacia la cima, con estructura fluidal y en ocasiones bandeada. La unidad Ra

presenta un fracturamiento semivertical importante.

1 En la margen izquierda del Ro Verde y derecha del Ro Santiago se definieron tres

fallas Fi, F3 y F4 de tipo normal, (fotografa 7 y 8), que forman un "horst" donde la cortina, el

1

tnel de desvo y la PB-O quedaran sobre el bloque que baj; el tnel de conduccin sobre el bloque subi y la PB-i en el otro bloque que baj (figura 1 y mapa geolgico).

La falla Fi se localiza al pie de un escarpe (mapa geolgico y fotografa 7 y 9) donde

se observaron estras de falla. El plano de fallas se inclina hacia el norte y por las

observaciones realizadas en las perforaciones se estima que presenta un desplazamiento

neto de 55 m . Se han observado, sobre todo aguas arriba de la cortina, numerosos diques

de composicin basltica con una orientacin semejante a las fallas Fi, F3, y F4 (estas dos

1 ultimas fuera del mapa geolgico de la cortina). Sin embargo, se observa otro dique, aguas abajo a unos 350 m en la margen izquierda del Ro Verde. Es de composicin basltica y

tiene un espesor de 1.5 m y presenta alteracin (ver mapa geolgico).

( Esta estructura tiene un alineamiento hacia el cauce del ro, sin embargo a partir del

c lecho del ro se pierde y queda cubierta con material de talud y aluvial. Se infiere que la traza pueda continuar debajo de los depsitos del ro, cruzando el eje de la cortina. Sin embargo,

no se observ en la margen derecha, y tampoco se detect en el cauce por la geofsica o las

1 perforaciones.

En el mapa y secciones geolgicas se puede apreciar la posicin, distribucin y orientacin

de las unidades litolgicas, as como de las estructuras que presentan.

.

e 1

19

o o

Fotografa 7. Panormica de la margen izquierda del Ro Verde donde se aprecia la Falla F 1 as como los contactos de las unidades litolgicas. En la parte superior izquierda se observa un cono ciriertico. Se indica tambin los sitios donde se realizaron perforaciones paraconocer las condiciones del subsuelo y llevar a cabo el tnel de conduccin

t') CD

e e e

e

e e e e e e 1 e e e e c e e e e e

e e

Fotografa 8. Vista panormica de la margen derecha del Ro Santiago donde se observa la

zona del portal de salida del tnel de conduccin. Tambin se observan los

contactos litolgicos de la fallas F3 Y F4.

21

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Anlisis de las Discontinuidades

El levantamiento de las discontinuidades se realiz minuciosamente. Este se estudi por

unidad litolgica y margen.

22

.

e

En los estudios se determin la orientacin preferencial, el nmero de familias adems de

obtener las caractersticas (figura 4) cuantitativas como continuidad, espaciamiento,

rugosidad y otras caractersticas, lo que ha permitido analizar la estabilidad de los taludes o

poder anticipar o disear las fracturas y excavaciones subterrneas y a cielo abierto.

Se observ que los sistemas de fracturamiento relacionados con las rocas competentes

como basaltos, andesitas, traquiandestas, tobas vtreas e ignimbritas, eran ms frecuentes,

persistentes y con espaciamiento cerrado a moderado. En las tobas y brechas arenosas,

arcillosas y pumticas la mayora presentaban fracturamiento escaso, con espaciamiento ( moderado a amplio, mayor a los 3m.

La unidad Ba presenta cinco familias de discontinuidades en la margen derecha (figura

4a)y tres en la izquierda (figura 4d); tres principales (A, C y D), y otras dos secundarias (E' y G).

En la unidad piroclsticas Bb presentan las mismas discontinuidades para las dos

( mrgenes; se distinguieron tres familias; A y D que se consideran principales y se asocian al

fracturamiento, mientras que F se considera secundaria asociada a la seudo estratificacin (figura 4bye).

En la unidad Ra (margen derecha), se identificaron tres familias de discontinuidades

(figura 4c) ; A y C se han considerado principales y D como secundarias (figura 4c). En la

margen izquierda, (Ra) tambin est afectada por tres familias (A, C y F), las cuales se C definen en el diagrama (figura 4f); A y C son comunes para ambas mrgenes.

Por lo tanto en la porcin de la boquilla se observaron seis familias de discontinuidades

donde A, C D y F tienen una concentracin mayor mientras que E' y G menos densa; las

C. caractersticas estas discontinuidades se presenta en la figura 4g.

24 Condiciones Generales del Subsuelo

Slo en los barrenos exploratorios localizados en o cerca de la cortina (P-2, P-3, P-5, P-C 7, P-8 y P-9, ver mapa geolgico), se realizaron pruebas de permeabilidad tipo Lugeon; en (. las otras perforaciones, el grado de permeabilidad se bas en el comportamiento del fluido

de perforacin por el grado de fracturamiento que se obtuvo de los anlisis de las

discontinuidades. e

c 23 e

FIGURA 4. DIAGRAMAS ESTEkOGRAFICOS DE LAS DISCONTINUIDADES EN LA ZONA DE LA CORTINA

E

FAMILIA ORIENTACIN 1 TIPO

w D 1 FAMILIA 1 ORIENTACION 1 TIPO 1

A 06O/90 PRINCIPAL

N TAL E : :

PIRN

1 TALUD 1 17DI8O D CONO DE FRICCION A 30-

(b) Unidad (Bb), Margen Derecha

o 1 FAMILIA 1 ORIENTACION 1 TIPO 1

A lO4i87 PRINCIPAL C IDY.TI87 PRINCIPAL

c E D 332I9O SECUNDARIA T 1 TALUD 1 I7OIUO 1

CONO DE FRICCION A 30

D

A5

(c) Unidad (Ra), Margen Derecha

QTALUD

A S9I/UO PRINCIPAL C O9I/9O PRINCIPAL o O9II9O PRINCIPAL F S91/9O SECUNDARLA

O O91IUO SECUNDARIA

1 TALUD 1 I70/BO

o o CONO DE FEICCION A 3O

s

(a) Unidad (Ba), Margen Derecha

1 ORIACION ATIPO

PRIN

AL WE

E

(e) Unidad (Tra), Margen Izquierda (e) Unidad (Bb), Margen Izquierda (d) Unidad (Ba), Margen Izquierda

(g) Caractersticas de las Discontinuidades FAMILIA ORIENTACION ESPACIAMIENTO CONTINUIDAD RUGOSIDAD ABERTURA RELLENO BLOQUES 1 FORMA DE BLOQUES

(cm) (m) 1 (mm) 1 Jv* 1 A 60 a 104 / 9O a 78 6-60 CERRADO A 10-20 ALTA ONDULADA RUGOSA 0.25 A 0.5 3110 COLUMNARES

MODERADO ABIERTA MEDIANOS C 352a000I90a 85 20-60 10-1ALTA ONDULADARUGOSA 025A2.5 3-10 COLUMNARES

MODERADO PARCILMENTE MEDIANOS EN RaY ABIERTA TABULARES EN Bb

D 332a34rI90 20-200 3-1ALTA ONDULADA LISA Y 0.25A050 SIN 3-10 TABULARES MODERADO ONDULADA RUGOSA PARCIALMENTE RELLENO MEDIANOS Y

A ABIERTA 10-30 AMPLIO BLOQUES

PEQUEOS E 245 a 229 / 07 10 0.25 A 0.5 3-10 COLUMNARES

6-200 PARCIALMENTE MEDIANOS CERRADO A ABIERTA

E 150125 AMPLIO 3-10 MEDIA ONDULADARUGOSA G 310 a 314 / 75A 90 20-60 10-10 ALTA ONDULADA RIGUROSA 0.25 A 2.5 3-10 COLUMNARES

MODERADO PARCIALMENTE MEDIANOS EN RaY ABIERTA TABULARES EN Bb

De las pruebas de permeabilidad practicadas en el eje, la unidad Basltica Andesitica (BA),

mostr una permeabilidad muy baja, con excepcin de los primeros 2 6 3 m de la parte

superior que llegan a estar fracturados y descomprimidos; la unidad Bb tambin present,

permeabilidades muy bajas, prcticamente impermeables, sin embargo la unidad de

traquiandesitas (Ra), por el contrario present un comportamiento diferente (ver perfil

geotcnico).

En los diferentes barrenos, la unidad Ra result permeable ( del orden de 15 UL.), en

tanto que en muchos no fue posible alcanzar la presin crtica; en otros, el agua de

perforacin se perda completamente, una vez que se penetraba esta unidad; por otro lado,

los valores de RQD de algunos sondeos fueron bajos, inferiores al 20%, que reflejan un

grado de fracturamiento e indirectamente la permeabilidad inducida o secundaria a travs de

los sistemas de fracturamiento que afectan al macizo rocoso en esta unidad. (ver perfiles

geotcnicos anexos)

En la base del escarpe vertical sobre la traza de la falla FI se encontr un pequeo

manantial en la roca traquiandestica (Ra), lo cual evidencia un cierto flujo de agua a travs

de esta roca. As mismo, se observaron sobre el Ro Santiago afloramientos de agua en

forma de veneros.

En la exploracin realizada en la zona del tnel de conduccin (T-9, T-II, T-12 y T-13,

( T-8; fuera del mapa de la Geologa de la Cortina) se instalaron piezmetros con tubera de

IL PVC de 2" con intervalos ranurados a nivel del tnel de conduccin mostrando ligeras variaciones del nivel de agua durante los perodos de lluvia, pero definiendo el nivel fretico

prximo a la cota del Ro Santiago, disminuyendo paulatinamente hacia el nivel Ro Verde t hacia el norte.

3. INTEGRACIN GEOLGICA GEOFSICA C. En este captulo se hace referencia a la integracin geolgica-geofsica y se plantean

C

las condiciones geotcnicas del sitio. Con base en los resultados de las exploraciones superficiales y de subsuelo se tuvo una idea clara de la distribucin y caractersticas de las

C unidades litolgicas y se logr zonificar geotcnicamente el macizo rocoso (mapa geolgico,

C. seccin geotcnica y perfiles geotecnicos). La zonificacin considera el tipo y distribucin litolgica, el porcentaje de recuperacin e ndice de calidad de roca (RQD), grado de

C. intemperismo y alteracin y velocidades de transmisin de ondas ssmicas en el macizo rocoso.

e e

25

1 1

Se realizarn 14 tendidos geofsicos en la zona de la cortina utilizando el mtodo

geofsico de refraccin; 2 paralelos a la margen izquierda, 5 paralelos al cauce del ro, 4 1 paralelos a la margen derecha sobre los escombros de talud de esta margen y 4 normales al 1 cauce.

Los estudios fueron definitivos pues se definieron con exactitud la calidad de la roca, la

distribucin y espesores de los materiales en el subsuelo que sern necesario remover. Se

corrobor la informacin geolgica de un potente espesor de material de talud sobre la

margen derecha. Se defini que en la margen izquierda sobre el eje el material de limpia

vara de O a 11 m de espesor; en el cauce de 10 a 14 m yen la margen derecha de 14 a 24

m en su espesor mas potente; con velocidades que varan de 335 a 1960 m/s (incluyendo

suelos, material aluvial, de talud y roca descomprimida). Por debajo de este material la roca

presenta velocidades que varan de 2240 a 4077 m/s, considerada compacta y de buena

calidad (ver mapa y seccin geotcnica). La informacin geolgica y geofsica se verific y

complement con 6 perforaciones realizadas en la zona de la cortina.

PROPIEDADES INDICE Y MECANICAS DE LA ROCA INTACTA EN LA ZONA DE LA CORTINA

MTA SONDEO 1 PROF ELEVACION 0610840 TIPO DE Vp 59 5 6595 On Ro Rtb Et50

(ml (meno,) DE ROCA ROCA nOs nOs Icm3 KgI 6812 KgumO Ke/cn,2 Kg/onO Kg/cm2

P-I 2.5 1053.85 R ,Rnd,sIls 3.970 1700 2.32 199,000 68,002 0.39 620 531,050

P-1 31.95 1,024.40 BA Bss9Io 4,910 1,900 289 271,000 56,002 0.41 975 489,003

P-1 44.4 1,011.95 BA Bm410

boh4d 2,740 1,100 2.43 81,802 2,900 0.41 203

P-2 4.7 1,052.58 54 95desita 3,970 122,005

1,700 2.37 194,000 70,000 0.39 560 47,680

PO 33 1,023.78 Bb Brnch 3,200 1,345 2.42 125,000 45,000 0.40 330 139,900

P-2 37.35 1,019.43 SA 54sSIo 2,080 770 2,12 37,000 13.000 0.42 55

P.3 14.5 1.006.17 SA Brsoh 2,950

24,000

1.325 2.54 125,000 46.000 0,37 190 125,000

P-3 20.1 1,000.57 SA SCs6to 5,000 1,915 2,65 249,000 87,000 0.41 3570 545,000

154

.3 24.8 995,87 SA Brsohs 2,700 2,11 60,000 21.000 0,42 165

P-4 3844 1,915.78 SA Bssto 9.200

214.

1.910 267 282,000 99,000 250

P-5 25.15 1.00897 SA Bosto 4,035 1,625 2,67 202,000 72,000 0,40 490

P-5 41.6 992.52 SA Baeto 2.675 1,060 2.25 72,390 26,000 0.40 115 140,00K

P.6 4 1,038,77 Tre Breche 4,80 02,300 235 330, 121,000 0,30 6 32

P6 6 1,537,23 Re Breche 161 175 37,000 .5 19.6 1,026,82 EA Bae4to 3,07 01,600 34,000

244 378,900 63,456 0.40 144

P.7 29.85 3,027.47 TRe .Sndesite 2.77 53,230 1,96 53302 30000 038 410

P.7 44,45 1,015.51 1 SA 1Se59lo 5,00

313,000

01,775 2,65 240,000 85,000 0,48 910 417,

Vp = Velocidad de ondas longitidinales Edin = Mdulo dinmico Rc = Resistenci a la compresin uniaxial VS Velocidad de ondas Itransceruales Gdin = Mdulo de corte dinmico Rtb =Resistencia a la compresin brasilea

6 = Peso volumtrico = Relacin de poisson E150 = Mdulo de deformabilidad esttico Tan al 50 %

* PETROGRAFICAMENTE LAS ROCAS CLASIFICADAS COMO ANDESITAS CORRESPONDEN A TRAQUIANDESITAS

TABLA 2

Adems, de los ncleos de perforacin, se obtuvieron algunas propiedades ndice de la roca intacta (peso volumtrico en estado natural (b); resistencia a la compresin simple (Rc); y mdulo de deformabilidad esttico (Et50). Tambin se obtuvieron, las velocidades de

propagacin de ondas snicas longitudinales (Vp) y transversales (Vs) as como los mdulos

de deformacin dinmica (Edin), la relacin de Poisson (p), el mdulo de rigidez dinmico (Gdin) (tabla 2).

26

Con base en todos los valores obtenidos, se estableci una clasificacin ingenieril de la

roca intacta (Deere y Miller, 1966), y del macizo rocoso (Deere, 1963; Barton et. al, 1974; y

Bieniawski, 1973, 1979 y 1989), adems de extrapolar estos valores con otros parmetros de

c. calidad de roca (Coon y Merrit, 1970) y la posibilidad de estimar el grado de fracturamiento del macizo rocoso comparando las velocidades y mdulos dinmicos obtenidos por la

geofsica con los de la roca intacta. c.

Como resultado, el macizo rocoso se agrup en unidades geotcnicas, con

caractersticas similares. En general se observ que las unidades tobceas y brechas eran

blandas (Taa y Bb y Tvn), mientras que las coladas o rocas afanticas y vtreas (BA y Ra)

(

eran de mayor resistencia, pero mostrando en ocasiones un fracturamiento o alteracin local.

La zonificacin del macizo rocoso se presenta en la seccin geotcnica.

C El modelo de la boquilla (mapa geolgico y seccin II'- II") est constituido por seis unidades litolgicas, que se concibi con base en los levantamiento de geologa superficial,

geofsica y siete perforaciones realizados en esta zona (P-1, P-2, P-3, P-8, P-5 y P-7) (ver

perfil geotcnico) adems se comptement con 5 barrenos realizados en las primeras etapas

de exploracin (B-1, B-2, B-3, B-4 y B-5) (DIGICSA,1991) sobre otro eje denominado B', a

(. 120 m. aguas abajo del propuesto (ver mapa geolgico y perfil geotcnico).

- La unidad litolgica ms antigua, corresponde a una toba areno-arcillosa pumtica (Taa)

C de consistencia blanda que no aflora; se localiza a una profundidad de 67 m (cota 954 msnm) ( de la superficie. A esta unidad le sobreyace el Basalto Andestico (Ba), de textura afantica, y

vesicular masivo; de resistencia regular a baja, con horizontes escoriceos de resistencia

baja. Le sobreyace la unidad Bb constituida por una toba y una brecha areno-arcillosa

pumtica de consistencia blanda; seguida de la Toba Vtrea de color negro (Tvn), seguida por

C

la Traquiandesita (Ra) de estructura bandeada de textura afantica y vtrea en la margen izquierda y brechoide en la margen derecha.

Existe una continuidad litolgica en ambas mrgenes del ro a excepcin de las

C unidades Tvn que tienden a adelgazarse hacia la margen derecha hacia el (NE) hasta desaparecer como ocurre entre los barrenos P4 a P-7 (mapa geolgico).

Clasificacin geomecnica de Macizo Rocoso

En las figuras 5, se presentan los valores obtenidos de la resistencia a la compresin simple y mdulo de Young (tangente al 50% de la falla), que se probaron en los ncleos de roca de las unidades BA, Bb, Tvn y Ra, de las perforaciones.

t

C 27

El Basalto (BA) presenta valores de resistencia con caracterstica bimodal con

resistencias altas a bajas y baja a muy baja pero con mdulos de deformacin principalmente

medios y altos (figura 5a).

En la Unidad Bb tambin se obtuvieron caractersticas bimodales con resistencias

bajas en promedio y mdulos relativos que varan de medios a bajos (figura 5b).

En la subunidad Tvn se present dispersin con valores de resistencia bajos a muy

bajos y mdulos relativos altos a medios (figura 5c) pero de las pruebas realizadas en otros

sitios del proyecto se obtuvieron valores de resistencia muy bajos con mdulos relativos

medios a bajos.

En la subunidad Ra existe una concentracin con valores de resistencia que varan

de baja a regular y mdulos relativos alto a medio (figura 5d). FIGURA 6. CLASIFICACION INGENIERIL DE LA ROCA INTACTA (seBn Deer.y NlIsr, 1966)

1 E D lC eIA

4

:

(a) RESISTEtIAALACOMPRESIONSIWLE BASALTO ANOESITICO (Be)

(b) RESISTENCIAALACOMPRESION SIMPLE (Kg/cm) TOBA PIJMITICAARENOSA (Eb)

1 E ID IC lEA 1 1 E 1 D IC 1 EA

L

1I L

(d) IA RESISTENC A LA COMPRESION SIMPLE (K g/crnc)

(c) RESISTENCIAA LA COMPRESION SIMPLE (Kg 1cm) ftADESITAS Y TRftULANDESITAS (Rs)

TOBAY BRECHAS VITREAS (Ten)

El = Mdulo tangente para el 50 % de la carga a la falla H = Mdulo de detomiacin relativo alto M = Mdulo de deforrrrecin re)ivo medio L = Mdulo de deformacin relativo bajo

Nota: En la Fig. 5 algunos valores se complementaron con valores obtenidos de etapas previas a este estudio

28

En la tabla 3 se presentan tos valores de resistencia y mdulo relativo (segn Deere y

Miller, 1996) indicando la calidad de las unidades litolgicas.

CLASIFICACION DE LA ROCA INTACTA EN LA ZONA DE LA CORTINA

MUESTRA 1 SONDEO UNIDAD O

SUBUNIDAD

UTOLOGIA RESISTENCIA (Rc MODULO DE

YOUNG (Ef 50) MODULO

RELATiVO (Ef 50)

MPa Kg/cm' DESCRIPCION

G.Pa 1 Kg/cm2

54 P-1 Ra Traquiandesita 61 620 Regular 52 531,259 alto 63 P-2 Ra Traquiandesita 55 560 Reg. a baja 4.7 47680 bajo 112 P-9 Ra Traquiandesita 104 1,060 Altaareg. 21.2 521000 medio 67 P-2 Bb Brecha pumica 32 330 Baja 13.6 139,000 medio 60 P-1 BA Basalto 95 970 Regula- 48 489,000 alto

60-A P-1 BA Basalto 20 200 Muy baja 12 122,000 alto 68 P-2 BA Basalto 8 85 Muy baja 2.3 24000 medio 71 P-3 BA Basalto brechde 19 190 Muy baja 12.3 125000 alto 71 P-3 BA Basalto 154 1,570 Alta 53.5 545000 medio 73 P-3 BA Basalto brechcde 16 165 Muy baja 21 241000 alto 85 P-5 BA Basalto 48 490 Baja 81.4 830000 alto 87 P-5 BA Basalto 11 115 Muy baja 13.7 140,000 alto 105 P-8 BA Basalto 40 1 410 1 Baja 15.4 157000 medio 106 P-8 BA Basalto 31 320 Baja 39.2 400000 bajo 113 P-9 BA Basalto brechcde 20 200 Muy baja 16.2 165000 alto 114 P-9 BA Basalto 123 1,250 Alta 58.8 60,000 medio-alto

TABLA 3

Margen Izquierda

En la porcin superior de la margen izquierda afloran las subunidades Ra, Tvn y Bb en

la porcin media e inferior; y Ba en la inferior. Sobre el eje de esta margen se realiz la

perforacin P-2 (ver plano geolgico y perfil geotcnico). En este barreno, Ra obtuvo una

recuperacin de casi el 100%, con un RQD del 70 % en promedio, y en algunos tramos

superior a 90%.

Slo en los primeros 8 m. de profundidad el RQD fue bajo, del orden de 30 a 50% y de

cero en los tramos de 17 a 18 y 20 a 21 m. de profundidad (1040 y 1036 msnm) indicando

una zona de mala calidad. Con base en el RQD, la subunidad se clasific como de calidad

regular (segn clasificacin de Deere, 1966). Al igual que en los otros sitios, la subunidad Ra

se consider como permeable; en muchos sitios fue imposible realizar las pruebas de

permeabilidad Lugeon, pues no era posible levantar la presin crtica (ver perfil geotcnico).

Por debajo de Ra, el RQD mejora; en las tobas vtreas negras (Tvn) el valor promedio

es de 75%, mnimos de 30% y mximos de 95%. Esta subunidad tambin se considera

permeable. Se clasific como rocas de calidad regular a buena con relacin al RQD pero

como unidad geotcnica IV dentro del macizo rocoso (seccin geotcnica).

FA

La unidad (Bb) presenta un espesor de unos 3 a 5 m, mostrando un RQD bueno, con

80% en promedio, mnimo de 30% y mximo de 94%, corroborando en subsuelo el escaso

fracturamiento que se observ superficialmente en esta unidad. Sin embargo, el RQD entre

los contactos superior e inferior es bajo del orden del 30%. (perfil geotcnico). Por los valores

registrados de permeabilidad del orden de 10 U.L. se consideraron como rocas poco

permeables.

Por debajo de la unidad Bb, se encuentra el basalto (BA) donde en los barrenos P-1 y P-2 se recuper casi el 100%, con un RQD de 75% en promedio. Sin embargo, el RQD vari

dependiendo del material de corte; en las coladas predominaron valores superiores al 60%,

mientras que en las zonas brechoides se reduca el 30%. Estas rocas se consider2n

impermeables o poco permeables, donde se obtuvieron valores menores de 1 U.L. Sin

embargo, hacia el fondo de la perforacin (cota 1000 msnm) se encontr un horizonte

brechoides y escoriaceo donde no levant la presin de prueba y donde tambin se observ

que el RQD disminuy.

Cabe sealar, que la porcin superior de esta margen presenta un espesor de material

de talud, suelo y zona descomprimida que vara de 5 a 8 m. de espesor, la cual se deber

remover.

La porcin superior de la subunidad Ra (2 m), se zonific como unidad VI, que

representa la zona alterada y zona IV asociada a la zona descomprimida (6m

aproximadamente, ver (perfiles geotcnicos) con velocidades de transmisin de ondas

ssmicas del orden de los 1500 m/s (seccin geotcnica).

Tanto Tvn como Bb, se han incluido dentro de la unidad geotcnica IV, que se considera de calidad regular a mala; por otra parte la unidad Ba, se ha clasificado como roca

1 de buena calidad dentro de la unidad geotcnica H. Con resistencias que varan de bajas a regulares, con velocidades de ondas P de 3700 m/s e impermeable dentro de la unidad geotcnica II (seccin geotcnica). En la tabla 4 se hace un resumen de la calidad del macizo

1 rocoso por unidad litolgica presentando una evaluacin general de RQD. 1 El estudio de las discontinuidades permiti evaluar la estabilidad de las laderas y de las

zonas de excavaciones, por el mtodo cinemtico utilizando la proyeccin estereogrfica. Una vez obtenida la orientacin preferencial de las discontinuidades se proyectaron en forma de grandes crculos para cada unidad litolgica utilizando un ngulo de friccin de 30 0 para tener una idea de cmo afectaran o que relacin tendran con los taludes y excavaciones.

1 1

o o o

En la figura 4d se muestra el diagrama estereogrfico de las discontinuidades para la

unidad BA. Se definieron tres familias (A, C y G). Se observa que no existe posibilidad de

falla plana o cua a travs de estos sistemas, a menos que el talud o corte rebase los 800, en

la cual pudieran generarse un mecanismo de falla plana a travs de la familia C; y cuas por

medio del sistema AG. La familia C tambin pudiera generar fallas por volteo pero no se

observaron bloques esbeltos que puedan generar esta situacin adems de que el o espaciamiento es moderado.

En la figura 4e se observa la distribucin de las discontinuidades de la Unidad Bb. Se

definieron tres familias asociadas a las familias A, D y F. Ninguna muestra posibilidad de

inestabilidad para esta margen.

Las unidades Tra (Ra y Tvn) presentan un fracturamiento donde se definieron las

familias A, C y F (figura 49, de donde las dos primeras se asocian al fracturamiento y la

tercera al bandeamiento. De acuerdo al anlisis, no se anticipan problemas de estabilidad de

taludes, a menos que se hagan cortes con pendientes mayores de 70, pues se tendra

salida a travs de la familia C por medio de falla plana o cuas entre C A.

Cauce del Ro

Sobre el cauce del Ro Verde, a lo largo del eje de la cortina, se perforaron los barrenos

P-3 y P-8; se identific un espesor de 14.50. y 17.50 m de material aluvial respectivamente,

el cual concord con la geossmica levantada en esta zona, y que se deber remover para

desplantar en roca sana. Por debajo de los materiales de acarreo subyacen los Basaltos

Andesticos (BA) con valores de RQD que varia de 50 a 75 % y promedio de 65 % (perfiles

geotcnicos) de calidad regular, i nterestratifi cado con algunos horizontes brechoides de

calidad mala a los 40 m de profundidad (ver seccin geotcnica).

Por debajo de los aluviones la recuperacin es casi del 100%; en los primeros 3.5 m,

present alteracin y resistencia baja. La informacin de los estudios geofsicos manifestaron

que por debajo de los aluviones, y zona descomprimida la calidad de la roca era buena,

compacta y con velocidades del orden de 4000 m/s.

En cuanto a los valores de permeabilidad, las pruebas realizadas en los Basaltos

Andesticos (Ba) arrojaron valores del orden de 0.6 a 8.3 U.L. por lo que se le consider

como roca impermeable.

31

UJ

.

c En la seccin geotcnica se presenta la zonificacin en el rea del cauce.

Margen Derecha

En esta margen el barreno P-5 perfor un potente espesor de material de talud; a los 24

metros de profundidad se localizo el basalto andestico (BA). En este sitio el barreno perforo

directamente sobre BA, ya que las unidades Ra, Tvn y Bb el ro las erosion. Este importante

espesor de material aluvial (Qal) y de talud (Qmt) se deposit directamente sobre el basalto

t Ba; tambin estos depsitos se debern remover para el desplante de la cortina. La porcin superior de BA tambin present un RQD bajo, del orden de 0 y 15% (primeros 2 a 3 m), lo

que corresponde a roca alterada y descomprimida que tambin deber removerse y o

tratarse. Por debajo de este nivel, la roca mejora de regular a buena. En este barreno se tuvo

una recuperacin menor que en los otros barrenos del eje de casi el 90% y un RQD del 86%

en la porcin superior de BA, pero disminuye entre las cotas 998 a 996 msnm (perfil

geotcnico) y despus aumenta a 75% en promedio. La resistencia a la compresin simple

C vari de 110 a 500 kg/cm2 , por lo que se clasific como roca de resistencia baja a muy baja.

Los valores mas bajos estn relacionados a horizontes escoriceos o brechoides del basalto

BA.

Con el fin de conocer las condiciones de empotramiento en esta margen se interpol la

informacin de la perforacin P-7 utilizada para el tnel de desvo, localizada fuera del eje a

60 m aguas abajo. En esta perforacin se inici en la unidad Ra y no se detect la Tvn; lo

que indica que se erosion, antes que se depositara esta unidad traquiandestica. Esta

perforacin fue inclinada (la mayora de las perforaciones inclinadas realizadas obtuvieron

recuperaciones y RQD bajos). A diferencia de la subunidad bandeada (Ra) de la margen

izquierda, donde se obtuvieron valores de recuperacin y RQD ms altos; en esta

C perforacin se tuvieron tramos con valores de RQD del 0%, lo que seala roca de muy mala calidad. En ese tramo, la recuperacin tambin fue mala hasta la elevacin de 1032 msnm, el

RQD de Ra aumenta al 40% hasta alcanzar el 85 %, y posteriormente al entrar en la unidad

Bb disminuye, con un 70%; tambin se observ que en el contacto inferior con el basalto

(BA), el RQD disminuye a 45%. La recuperacin se incrementa al casi 100% al cortar BA,

C con un RQD variable entre 50 a 75%. Existe asimismo, un nivel donde el RQD baja a 0% 1 (cota 1019 msnm) donde se cortan brechas baslticas.

o c

32

.

.

La geofsica arroj velocidades de 1000 m/s para el material de talud y de 1900 m/s

para la porcin descomprimida de la unidad BA.

En esta margen la resistencia de Ra fue de muy bajas a baja, con mdulos de

deformacin relativos alto. Los basaltos en esta margen varan de una resistencia media en

Ce promedio.

La unidad Ra mostr ser una roca permeable (16 U.L.); y en varios sitios donde se

perfor esta unidad no fue posible realizar las pruebas de permeabilidad Lugeon debido a la

( imposibilidad de levantar la presin crtica por el fracturamiento que presenta. Con base en la

geofsica, la unidad present velocidades de 3100 m/s que la caracterizan como una roca

masiva de calidad regular a buena (ver mapa geolgico y seccin geotcnico). A partir de

(Bb) y (Ba) la roca se considera impermeable del orden de 0.8 a 1.4 U.L, con velocidades

Ce que van de 1900 a 3700 m/s.

CLASIFICACIN DEL MACIZO ROCOSO EN LA ZONA DE LA CORTINA SEGN VALOR DEL RQD (Segn Deere, 1966)

UNIDAD 1 LITOLOGIA 1 MAXIMO %

MINIMO %

R. Q. D. PROMEDIO 1 CALIDAD

BARRENO Pl Ra

Tvn Tragruandenita

Tuba vitrea negra 94 L.

0 50

70 Regular 75 Regularabuena

Bb Toba pumtrea 94 90 92 Regular aeoc,lente BA Ranatto 95 50 75 Buena a regular

BARRENOP-2 C Ra Tragarrdenrta 95 0 65 Re9u1ar Tvn loba vitrea negra 95 30 75 Regular a buena Bb Tuba purnitica 90 80 85 Buena BA Raoallo 95 30 75 Buenaaregular

BARRENO P-3 0 . Aluural

1

0 O Muy mala SA

1 Bavulto 65 25 65 Regular

BARRENO PA

1 BA 1 Banalto 1 95 1 0 1 75 1 Regular a buena 1

C' BARRENO P-8 OB Aluvial 0 0 0 Muy mala BA Banalte 92 0 55 RegulBr

Ce BARRENOP.9 Ra Traguiardenira (e ana) 55 0 20 M an

uy mala BA Balto 98 0 30 Muy mala

C Zona de tulIa 35 0 10 Muy mala

1 Tau 1 loba purrritica 60 1 0 1 90 1 Regular 1

TABLA 4

En esta margen la unidad BA presenta cinco familias de discontinuidad A, C, D, F y G (figura

Ce 4a). De acuerdo a las direcciones del talud y de las discontinuidades se pueden anticipar ( problemas de estabilidad de taludes a travs de D G formando cuas con taludes de 80

grados.

En el caso de la familia C que es vertical y paralela al cauce del ro pudieran existir la

posibilidad que se formen bloques que fallaran por volteo, pero se considera remota ya que

el sistema de fracturamiento es espaciado y no se observaron bloques esbeltos.

Ce de 33

e Las subunidades ( Bb) estn afectadas por tres familias de discontinuidades (figura 4b),

donde F se asocia con un ligero echado a los pseudo-estratos, los cuales no afectan a la

e estabilidad a la de las laderas. Los conjuntos A y D se caracterizan por ser verticales, de ( espaciamiento moderado a amplio y de continuidad alta, formando bloques tabulares de

tamao mediano a grande. La familia D podra fallar por volteo pero tambin no se

observaron bloques esbeltos que pudieran provocar esta situacin.

La unidad Tra (Ra y Tvn) tambin presenta tres familias de discontinuidades (A, C y D)

(figura 4c) de las cuales C y D pudieran presentar problemas por volteo. El fracturamiento de

la unidad Ra es ms intenso que en la unidad BA, pero tambin se cree remota la posibilidad

de bloques esbeltos puedan ocasionar fallas por volteo ya que no se observaron estos en

campo, sin embrago es recomendable el tratamiento del macizo por medio del anclaje y

drenaje.

Clasificacin geomecnica (Sistema Q)

La cortina quedar desplantada en las unidades de basaltos andesticos y brechas (BA)

en el cauce, y brechas y tobas (Bb), tobas vtreas (Tvn) y traquiandesitas y brechas (Ra) en

las mrgenes. En la tabla 5 se presentan la calidad del macizo rocoso por unidad litolgica

segn los valores del parmetro Q (Barton, et. al.,1974) que se calcularon.

CLASIFICACIN DEL MACIZO ROCOSO EN LAS ZONAS DE LA CORTINA SEGN EL VALOR Q

IUNIDADI LITOLOGIA 1s0 N000 1 Q 1 CALIDAD ICALIDADGENERALI

Ra Andesitas y

traquiandestas

(alterada)

(sana)

________

Buena a regular

P-1 23 Buena

P-2 25 Buena

P-3 no se presentan

P-8 no se presentan

P-9 0.21 Muy mala

P-9

Bb Brecha

pumitica

P-5 no se presento

Buena

P-1

P-2

P-3

P-5

P-8

P-9

18 Buena

16 Buena

no se presentan

no se presentan

no se presentan

no se presentan

BA Basalto P-1 25 Buena

Regulara buena

regular

P-2 35 Buena

P-3 4 Regular a mala

P-5 4 regular a buena

21 buena

P-8 7 regular

P-9 5

Tea Breche

Toba pumitica

P-1 no se presentar

Regular

7 Regular

P-2 no se presentan

P-3 no se presentan

P-5 no se presentan

P-8 no se presentan

P-9

e TABLA 5

e e C.

e

w 34

Los valores de BA varan de 4 a 35 por lo que se clasifica al macizo rocoso de calidad

regular a buena.

La unidad de brechas y tobas pumiticas (Bb) se ha clasificado como una roca de

calidad Q buena; sin embargo, es importante mencionar que esta unidad presenta valores

bajos de resistencia del orden de 330 Kg/cm 2 .

La unidad (Ra) de Traquiandesita bandeada presenta valores de Q del orden de 23-25,

la que refleja una roca de buena calidad; se hace hincapi; sin embargo, que esta unidad

tiene un sistema de fracturamiento importante y se manifiesta tanto en los afloramientos, en

el RQD y en las pruebas de permeabilidad.

Clasificacin Geomecnica (Sistema RMR)

En la tabla 6 se presenta un resumen por unidad litolgica del RMR (Beniawski, 1973,

1979 y 1989) y una clasificacin de calidad general en la zona de la cortina. Estos varan de

clase II a clase III (buena a regular) y slo en un caso se consider roca de mala calidad.

Con relacin a la unidad BA, se ha clasificado como una roca de calidad buena a regular

(clase 111-II). Esta unidad ser la base de la cimentacin de la cortina y del tanque

amortiguador.

CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO EN LAS ZONA DE LA CORTINA SEGN EL VALOR RMR

UNIDAD LITOLOGIA SONDEO RMR CALIDAD 1 CALIDAD GENERAL

Ra Andesitas y traquiandesitas

(alterada) (sana)

P-1 70 Buena Buena a regular P-2 68 Buena P-3 -- No se presentan P-5 -- No se presentan P-8 -- No se presentan P-9 35 Mala P-9 62 Regular a buena

Bb Brecha pumitica P-1 55 Regular Regular P-2 50 Regular P-3 -- No se presentan P-5 - No se presentan P-8 - No se presentan P-9 - No_se_presentan

BA Basalto P-1 73 Bueno Buenas regular

Buena

P-2 60 Buena a reg. P-3 47 Regular P-5 54 Regular P-8 54 Regular

63

Taa Brechas y tobas pumiticas

P-1 - No se presentan Regular

Regular

P-2 -- No se presentan P-3 -- No se presentan P-5 -- No se presentan P-8 -- No se presentan P-9 59

35 TABLA 6

c

t t c

c (

c c c c c

a

L w a

e

t t e

e

La unidad Bb que aflora en ambas mrgenes se considera como una roca con una calidad

regular (clase III); sin embargo, la resistencia es muy baja y donde existe fragmentos

pumticos fcilmente alterable.

En la zona del empotramiento izquierdo de la cortina, la unidad traquiandestica (Ra) se

considera como roca de calidad buena (clase II).

La margen derecha, como mala aunque superficialmente se observa de mayor calidad.

Correlacin de las clasificaciones geomecnicas

En base a las figuras 6 y 7 se ha asociado el RQD con las velocidades ssmicas y el

mdulo de deformacin esttico del macizo rocoso (Em) por medio del ndice de velocidad

(VFNL) 2 y el mdulo de reduccin (EmIEt50) respectivamente. Los valores obtenidos se

presentan en la tabla 7 as como una clasificacin de la calidad del macizo rocoso con base

en el ndice de velocidad (VFNL) 2 y el factor del macizo rocoso (Ed/Et50).

FfGURA 6. CORRELACION ENTRE RQD E INDICE DE VELOCIDAD (segn Merrit,1972) FfGURA 7. CORRELACION ENTRE RQD Y MODULO DE REDUCCION (Em / EL) (segn eeniawski, 1978)

1 Vt=Velod ndad so ca Tris VveI, sisn ascendente en sondeo

VL=Velocidad sonica en laboratorio

)8iogy = 0.007 +Iog 21 -- UI

UI

z O o o a a UI o: UI a o -J a o o

20 40 en 80 loo ROD

(Esta correlacin est limitada para RQD

.

c CLASIFICACIN DE LAS ROCAS CON RELACIN AL NDICE DE VELOCIDAD

Y FACTOR DEL MACIZO ROCOSO EN LA ZONA DE LA CORTINA

UNIDAD TIPO R.Q.D. 1 VP 1 VL 1 (VFJVL)2 1 Ed 1 E650 1 FACTOR DEL CLASIFICACION DE PROMEDIO MACIZO ROCOSO

ROCA 1 MEDIDO Ed/E(50

0. IV

CAUCE

DA BasaRe 65 4.100 5,000 067 250,000 500,000 545 Buena 65 2,000 2,700 055 60. 214, 028 ReglUar 55 2,050 2.700 055 34,000 1 157,006 022 Reg4ao 55 2,300 3230 1 052 380.000 1 430.000 01 1 Regu9eramala

1 Tobe neg 1 75 1 2,00' 1 ~ 1 032 1 488.500 1 64,OW 1 075 r Regular ( 1 Bb 1 Breche pumEca 1 85 1 1.800' 3200 1 032 1 1MU00 1 140,300 1 032 ReCriar 80 BasaRe 75 4.100 5,000 067 277,000 430,000 055 Buena e reglAr

C 650.60 (breohadel 75

75

1,980' 2.700 052 82,000 123,000 067 Buena 1,500' 2. 096 23.000 24, 095 Buena

VALOR INTERPOLADO SE OTRO SITIO CERCANO

4 TABLA 7

En la tabla 8 se presenta la calidad de la roca con base en los valores de campo y de

C

laboratorio obtenidos. Ntese que los valores y clasificaciones calculados en funcin del

RQD son semejantes a los de la tabla 7.

VALORACION DE LA VELOCIDAD SISMICA PRIMARIA (Vf) Y MODULO DE DEFORMACIN (Em) DEL MACIZO ROCOSO EN FUNCION

( DEL RQD, VELOCIDAD SONICA DE LABORATORIO (VL) Y MODULO DE YOUNG (Et50) EN LA ZONA DE LA CORTINA

UNIDAD 1 LITOLOGIA SONDEOI R.Q.D. 1 OC E850 (VI/VL)2 CAUDAS 0m703R50 VE(RQO yVL.) ErRI(RQD y5550)

PROMEDICI re/e P810032 (eu'e) (kglcm2)

Re Traqui. P-1 70 4,080 530.000 06 Regule, 0.22 3,230 117.000 andesita P-2 60 4,080 48,300 0,55 Regular a n.6e 0.19 2,570 5,120 (brenha) P-3 NO SE PRESENTA

P-6 NO SE PRESENTA

PA 20 4,600 522,000 1 0.22 I MaURruy mala 1 0,05 1 2.430 1 26,100

Trer TBba- P'l 75 3.580' 127.000' 0.64 Buenaaregular 8,32 2,800 39,000 AIree P-2 75 3,580' 121.000' 0.64 Buenearogular 0.32 2,855 39.800

ne00a P-3 NOSE PRESENTA

P-5 SOSO PRESENTA PA SOSO PRESENTA 133,800

Bb Breshay P-1 92 3,200' 145.500' 0,8 Buena 0.78 2,980 710.000 tobe P-2 05 3,230 140,000' 0.72 Buena 0.6 2,700 84,800

punr'iboa P-3 NO SE PRESENTA

P-S NO SE PRESENTA P-9 NOSE PRESENTA

P-7 65 3,230' 140,000' 155 Mala 0.17 2,400 26,000

BA Basaho P-1 75 5.080 490,000 0.64 Boena'regolee 0.33 4,080 162,000 P-1 75 2,700 722,000 0.64 Suena-regular 0.33 2,280 40,300 P.2 73 2,000 24,800 0.64 Buena-negular 033 7,680 0,080

P-3 65 5,000 550,000 0.55 Regule, 0.19 3,730 105,000

(breche) P-3 05 2.700 214.000 055 Regular 019 2,003 40,300

Basaflo P-S 60 2,780 140,000 0,52 ReBular 0.18 7,950 25,200 PA 60 4,080 800,000 0.52 Regular 0.16 2,9100 144,000 P-8 55 2,700 157,500 0.5 Regular 0.16 3,900 25,200

PA 55 3.200 400,000 0,5 ReBular 0.16 2,262 64,800 P-9 30 5,130 500,000 032 Mala 01 2,900 60,000

(breoha) P-B 30 3,680 165,500 0.32 Mala 0.1 2,080 16,000

Taa Toba

porel6ca

P-9 60 3,280' 140,000 0,52 6603119, 0,18 2,305 25.800

e

TABLA 8

ce

c

c

c

c

c

37

Segn Bieniawski (1979) y Serafim et. al (1983). se establece una relacin emprica entre el

mdulo de deformacin del macizo rocoso (Em) (figura 8) y el RMR.

FIGURA 8. CORRELAON ENTRE Em y RMR

rs

o z w

E LJJ

1- cf)

z z o o

o u-w o uJ o o J

o o

40 50 60 70 80 90 100

RMR

Para RMR > 50; Em = 2RMR - 100 (Bieniawski, 1979)

Para RMR

e C

Con base en esta relacin propuesta por Bieniawski (1979 y 1989) y Serafim, et al

(1983) se han calculado con mdulos de deformacin de 85,000 a 460,000 kg/cm 2 en el e basalto andestico (Ba); 18,000 a 400,000 kg/cm 2 en la Traquiandesita (Ra); y 100,000 ( kg/cm2 en las tobas pumticas arenosa (Bb) (Tabla 9), as como valores de cohesin y

ngulos de friccin. Estos valores tambin coinciden con los de la tabla 3 por lo que no se

anticipan problemas por prdida de capacidad de carga de los materiales.

Con respecto a la estanqueidad del sitio y de acuerdo al modelo geolgico se plantea

que podran existir filtraciones en la unidad Tra, por el fracturamiento que presenta esta e unidad; a profundidad el basalto andestico Ba y toba pumticas arenosa (Bb) se consideran

( impermeables. r

N. CONCLUSIONES

An cuando se minimiz el problema de las arcillas montmorilloniticas en la boquilla del

e can de la Zurda, el grueso espesor de los materiales aluviales y descomprimidos por e remover, la heterogeneidad de la unidad III, la permeabilidad y susceptibilidad a ser afectada e por el fenmeno de tubificacin en las subunidades Bi y B2; adems de la poca e permeabilidad, baja resistencia y deformabilidad de la unidad B3; como la dificultad de ( impermeabilizacin por inyeccin y de los procesos constructivos a travs de una pantalla

impermeable, orill a la CNA por no recomendar la construccin de la presa en el sitio de (IP "La Zurda".

Con la finalidad de localizar otras posibles alternativas de boquilla se realizaron nuevas

exploraciones de carcter geolgico y geofsico aguas abajo del Can de "La Zurda" sobre

( Ro Verde, considerando la boquilla "El Purgatorio" como el sitio con mejores posibilidades,

con rocas para la cimentacin de mejor calidad y donde no se observaron problemas

importantes de inestabilidad de taludes y obras excavacin subterrneas y a cielo abierto.

El proyecto "El Purgatorio" contempla la construccin de una presa derivadora sobre el Ro

Verde con una cortina de 30 m de altura y obras auxiliares.

e

c 39

e C

4. En el can, afloran en la porcin superior una secuencia de rocas volcnicas bsicas,

mientras que en la inferior una secuencia ms antigua de composicin intermedia a cida.

C Las rocas de la secuencia inferior est formada por derrames baslticos, tobas, e ignimbritas ( andesticas del Mioceno Tardo (9 M.a.), mientras que la superior por productos piroclsticos

c. y derrames de basalto del Plioceno (5.4-3.5 Ma.). 5.En el fondo del can y en particular en la zona de la boquilla, afloran las rocas ms antiguas

C del rea estudiada, constituidas por 4 subunidades litolgicas que corresponden a basaltos

c andesticos (Ba), tobas pumticas arenosas (Bb), toba y brecha vtrea (Tvn) y, andesitas y traquiandestica (Ra) (mapa y secciones geolgicas).

En la zona de la cortina el macizo rocoso se agrup en cinco subunidades geotcnicas

(seccin geotcnica). En general se observ que las unidades tobaceas y brechas (Taa) y

(Bb), presentaron resistencia baja a muy baja, mientras que (Ra), (Tvn) y (Ba) fueron de

resistencia baja a alta, mostrando en ocasiones fracturamiento o alteracin local.

En l cause del ro existen de 14 a 17 metros en su parte ms profunda y de 10 metros en

promedio, de material aluvial y de talud; por debajo del aluvin, existen de 2 a 3 metros de

material alterado y descomprimido. En la margen izquierda se presentan de 5 a 8 m de

- I

material de talud y traquiandesitas (Ra) alteradas y descomprimidas, mientras que en la

margen derecha se encontr un volumen de aproximadamente 24 m de espesor de t depsitos de talud. Todos estos volmenes debern removerse para desplantar la cortina.

Las unidades (Bb) y (Tvn) que se extienden por debajo de la unidad (Ra) tienen un espesor

de 4 a 6 m con calidad regular a mala correspondiente a la unidad geotcnica IV. La unidad

BA se considera de buena calidad donde gran parte de la cortina se desplantar. Las

unidades (BA) y (Bb) se consideran impermeables (0.6 a 8.3 U.L.), mientras que (Tra), (Ra)

y (Tvn), permeables por fracturamiento (10 a 20 U.L).

La geofsica arroj velocidades de 248 a 1960 m/s para suelos, material de talud, acarreos y

roca descomprimida de las unidades (Ba) y (Ra).

c

e fl 40

10. Por debajo de los material de acarreo, de talud y roca descomprimida se encontr material

compacto y de calidad buena a regular donde se obtuvieron velocidades de transmisin de

ondas P de 2000 a 4500 m/s (unidades geotcnicas II y lii).

RECOMENDACIONES

La construccin de una presa derivadora en el sitio denominado "El Purgatorio, con una

cortina de 30 metros de altura es geolgicamente factible. En general no existirn problemas

importantes a excepcin de la permeabilidad de la unidad Tra, que ser el problema

principal al desplantar la cortina por lo que se recomienda la impermeabilizacin a travs de

inyecciones.

En las actividades de limpia del recinto, identificar sobre el cause, el dique basltico que

cruza la zona de la boquilla y definir las propiedades de este con el fin de conocer como podra

afectar a la cimentacin de la cortina o flujo del agua, en su caso deber realizarse un

tratamiento.

Anclaje y drenaje de la unidad Ra en su margen derecha para impedir la posibilidad de

1 desprendimientos por mecanismo por volteo.

Reconocimientos 1

Deseo expresar mi ms profundo reconocimiento y gratitud al Ing. Mariano Ruiz

Vzquez (qepd), por los innumerables consejos y enseanzas que recib durante varios aos

y en especial durante la ejecucin de este proyecto. Tambin agradezco a mis compaeros y

D

amigos Ingenieros, Jos Luis Rosas Lpez, Jorge Armando Rbago Martin y Salvador

Alvarez Prez por sus atinadas sugerencias en campo y gabinete. As mismo, me siento 1 comprometido y muy agradecido con los Ingenieros Oscar Vega Arguelles y Oscar Vega

Roldn, como con el Ing. Prospero Ortega por la gentileza para poder presentar parte de los

trabajos donde el autor particip en los Proyectos "El Purgatorio" y "La Zurda" en los Ros

Verde y Santiago, Jalisco de la Comisin Nacional del Agua. A los Ingenieros Alberto Arias

Paz, Carlos Garnica Hernndez y Emiliano Campos Madrigal, por su invaluable cooperacin

1 en la edicin del manuscrito.

1 41

C BIBLIOGRAFIA ALVAREZ C. M., 1956, Informe Preliminar acerca de las Condiciones Geolgicas del sitio inferior de "La Zurda", Ro Verde, Jalisco.

Informe indito, SARH.

c BARTON, N., Lien R. and. Lunde J, (1974). "Engineering Classification of Rock Masses for the Design of Tunnel Support". Rock Mechanics 6, p. 189-236.

BIENIEAWSKI, Z.T. (1973). "Engineering Classification of Jointed Rock Masses" Trans. S. Afr. lnst. Civ. Eng. 15, PP. 335-344.

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