geotecnia km16+0200 concepcion alejandria ver0

DISEÑOS VIAS Y PAVIMENTOS S.A.S.

SERVICIOS DE CONSULTORIA EN LA ELABORACION DE RECOMENDACIONES GEOTECNICAS KM 16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA

Diseños Vías y Pavimentos S.A.S. Carrera 82 A No. 34 – 34 telefax 444-2539 Medellín Página 1

CONTRATO No. 2013-OO-20-0023

“MEJORAMIENTO, REHABILITACIÓN, MANTENIMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DE OBRAS COMPLEMENTARIAS EN LA RED VIAL DE LA SUBREGIÓN

ORIENTE DEL DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA”

ESTUDIO Y DISEÑO GEOTECNICO PARA LA POSIBLE SOLUCION AL PUNTO CRÍTICO DEL KM16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA

ORI-DIS-GEO-CONCEPCION – ALEJANDRIA K16+0910-V0

MEDELLIN JUNIO DE 2015




ÍNDICE DE MODIFICACIONES

Índice de Revisión Fecha de Modificación Observaciones

REVISIÓN Y APROBACIÓN

Contrato No.: 2013-OO-20-0023

Título del documento:

ESTUDIO Y DISEÑO GEOTECNICO PARA LA POSIBLE SOLUCION AL PUNTO CRÍTICO DEL KM16+0910 DE LA VIA CONCEPCION - ALEJANDRIA

Fecha: Junio de 2015

Documento No.: ORI-DIS-GEO-CONCEPCION - ALEJANDRIA – K16+0910-V0

Control Interno

Especialista Coordinador

JOSE JOAQUIN LARA RUIZ

Vo. Bo. Director de Consultoría

Vo. Bo. Ingeniera de Calidad

LINA MARIA GUTIERREZ M.

Vo. Bo. Director de obra CARLOS MAURICIO ARANGO D.

Interventoría

Director de Interventoría

Especialista Interventoría




Contenido

1 INTRODUCCION 9

2 DESCRIPCION DEL PROBLEMA 10

2.1 CLIMA DE LA REGION 13

3 OBJETIVOS 15

3.1 OBJETIVO GENERAL 15

3.2 OBJETIVO ESPECIFICO 15

4 MARCO TEORICO 16

5 AMENAZAS, RIESGOS Y PLAN DE CONTIGENCIAS 18

5.1 PARAMETROS DE RIESGO Y VULNERABILIDAD 20

5.2 PLAN DE CONTIGENCIA 27

6 METODOLOGÍA O PLAN DE TRABAJO 28

6.1 FUENTES DE INFORMACIÓN 28

6.2 ENSAYOS 28

6.3 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN 30

7 DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO 32

7.1 Localización en Suramérica 32

7.2 Localización en Colombia 33

7.3 Localización en el Departamento 36

7.4 Municipio de Concepción 37

7.5 Municipio de Alejandría 38

8 MARCO GEOLOGICO ESTRUCTURAL 39

8.1 GEOLOGIA REGIONAL 39

8.2 FORMACIONES SUPERFICIALES 44

8.3 GEOLOGIA ESTRUCTURAL 47

8.4 GEOMORFOLOGÍA 48

8.5 MOVIMIENTOS EN MASA. 49

8.6 USOS DEL TERRENO 52




9 TRABAJOS DE CAMPO 55

9.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO 55

9.2 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA 56

10 ANALISIS DE LA SITUACION EXISTENTE 61

10.1 HIDROGEOLOGÍA 64

11 RESULTADO DE ESTUDIOS 65

11.1 METÓDO DE EXPLORACIÓN 65

11.2 CARACTERISTICAS TIPO DE SUELOS 65

11.2.1 ESTADO DEL MATERIAL 66

11.2.2 ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DE HUMEDADES 73

11.2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS 80

11.3 RESULTADOS DEL SPT 85

11.4 FACTOR DE CORRECCIÓN POR SOBRECARGA O CONFINAMIENTO 86

11.5 CORRELACIONES ENTRE N Y RESISTENCIA EFECTIVA DE LOS SUELOS 92

11.6 RELACIONES ENTRE EL NÚMERO DE GOLPES "N" DEL SPT, DENSIDAD RELATIVA

95

11.7 ESTIMACIÓN DEL MÓDULO DE DEFORMACIÓN EDOMÉTRICO 101

11.8 PARÁMETROS GEOMECÁNICOS (COMPRESION INCONFINADA) 102

11.9 PESO ESPECÍFICO SATURADO DE SUELOS ARENOSOS 104

11.10 COEFICIENTE DE BALASTO O MÓDULO DE REACCIÓN KS 107

11.11 ANGULO DE DILATANCIA 109

12 FUERZAS SISMICAS 114

13 CONSIDERACIONES GEOMETRICAS - LOCALIZACION 119

14 DESCRIPCION DE LA FALLA - MODELO GEOTECNICO 121

14.1 OBRAS HIDRAULICAS EXISTENTE 124

14.2 ESTABILIDAD DE LA LADERA 125

14.2.1 MODELOS 2D EQUILIBRIO LÍMITE Y ELEMENTOS FINITOS 129

14.2.2 MODELO GEOTECNICO SIN FUERZA SISMICA - RETROCALCULO 134




14.2.3 MODELO CON SOBRE CARGA VEHICULAR 134

14.2.4 CON EFECTO SISMICO – SITUACION CRITICA DE DISEÑO 137

14.3 SOLUCION DE ESTABILIDAD PROPUESTA 142

14.3.1 SOLUCION ESTRUCTURAL 142

14.3.2 SOLUCION BIOINGENIERIA - MITIGACION 142

14.3.3 SOLUCION HIDRAULICA - HIDROLOGICA 142

14.3.4 CHEQUEO ESTABILIDAD SOLUCION PROPUESTA 143

14.3.5 VALIDACION Y AJUSTE CON FUERZAS SISMICA 152

1.1 VALIDACION Y AJUSTE SOLUCION CON PROGRAMA DE ELEMENTOS FINITOS

PHASE 2. 154

2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 157

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Precipitación y temperatura mensual ................................................................................................ 14 Tabla 2 Parametro por inclinacion del talud .................................................................................................... 20 Tabla 3 Parámetro por fractura ....................................................................................................................... 22 Tabla 4 Parametro por vegetacion ................................................................................................................... 23 Tabla 5 Parámetro por volumen del movimiento ............................................................................................. 24 Tabla 6 Parámetro por afectación .................................................................................................................... 24 Tabla 7 Parametro por pablacion ..................................................................................................................... 25 Tabla 8 Estimación Susceptibilidad.................................................................................................................. 25 Tabla 9 Estimacion Vulnerabilidad .................................................................................................................. 26 Tabla 10 Estimación del Riesgo ........................................................................................................................ 26 Tabla 11 Calificación de grado de riesgo. ......................................................................................................... 26 Tabla 12 Composición porcentual de las diferentes rocas del batolito antioqueño ......................................... 41 Tabla 13 Uso del Suelo Municipio de Alejandría (Antioquia)............................................................................ 54 Tabla 14 registro sondeo No.1.......................................................................................................................... 58 Tabla 15 registro sondeo No.2.......................................................................................................................... 60 Tabla 16. Clasificación de suelos sondeo 1 ...................................................................................................... 68 Tabla 17 Clasificación de suelos sondeo 2 ....................................................................................................... 69 Tabla 18 Otros parámetros geotécnicos en base a las humedades sondeo 1 .................................................. 77 Tabla 19 Otros parámetros geotécnicos en base a las humedades sondeo 2 .................................................. 78 Tabla 20 Compresibilidad de los suelos ..................................................................................................... 79 Tabla 21 Plasticidad de los suelos ............................................................................................................... 79 Tabla 22 Característica del suelo de acuerdo a su plasticidad - complemento ..................................... 79 Tabla 23 Características de los suelos según clasificación U.S.C. ........................................................ 80 Tabla 24 Sondeo No 1 Guatapé – San Rafael PK16+0200 – compresión simple .............................. 81 Tabla 25 Sondeo No 2 Guatapé – San Rafael PK16+0200 – compresión simple ............................... 81 Tabla 26 Consistencia y Resistencia a la compresión inconfinada de los suelos ................................. 82




Tabla 27 Análisis cuantitativo suelos sondeo 1 ................................................................................................ 83 Tabla 28 Análisis cuantitativo suelos sondeo 2 ................................................................................................ 84 Tabla 29 Los factores de corrección comúnmente usados ..................................................................... 87 Tabla 30 Corrección por Energía (CE)......................................................................................................... 88 Tabla 31 Factor de corrección por longitud de barras CR ........................................................................ 89 Tabla 32 Factor de corrección por el diámetro de la perforación CB ...................................................... 89 Tabla 33 Modulo edométrico en arenas ......................................................................................................... 102 Tabla 34 Módulos edométrico ........................................................................................................................ 102 Tabla 35 Parámetros de Resistencia de acuerdo al NSPT ................................................................... 103 Tabla 36Compresion simple sondeos ............................................................................................................. 104 Tabla 37 Peso unitario seco sondeos .............................................................................................................. 106 Tabla 38 Coeficiente de balasto sondeos ....................................................................................................... 109 Tabla 39 Resumen caracterización sondeo 1 ................................................................................................. 112 Tabla 40 Resumen caracterización sondeo 2 ................................................................................................. 113 Tabla 41 Sección característica ...................................................................................................................... 114 Tabla 42 Coeficientes sísmico zona en estudio ............................................................................................... 115 Tabla 43 Factores de seguridad Básicos mínimos. ........................................................................................ 116 Tabla 44 Datos para constitución espectro de aceleración sísmica de diseño. .............................................. 118 Tabla 45 Coordenadas relativas replanteo ..................................................................................................... 119 Tabla 46 Valores parámetros geotécnicos retrocalculado. ............................................................................ 133 Tabla 47 Factor de seguridad y referencia ..................................................................................................... 140 Tabla 48 Coordenadas localización muro ....................................................................................................... 145

INDICE DE FOTOGRAFIAS

Fotografía 1 Estado del talud inferior por deslizamiento. ................................................................................ 10 Fotografía 2 Perdida de materiales en la corona de la banca vehicular por efecto del deslizamiento ............ 11 Fotografía 3 Reptación talud inferior. ........................................................................................................... 52 Fotografía 4 Zona fallada – desprendimiento de masa de suelo en el talud. ................................................... 61 Fotografía 5 Deslizamiento de estratos superiores sobre estrato mas competente ....................................... 62 Fotografía 6 Afectación en la banca vehicular ................................................................................................. 63 Fotografía 7 Ensayo compresión simple ......................................................................................................... 81 Fotografía 8 Característica típica de los anclajes ........................................................................................... 149

INDICE DE GRAFICAS

Gráfica 1Zona de influencia del proyecto ......................................................................................................... 12 Gráfica 2 Histograma de lluvias y temperaturas .............................................................................................. 13 Gráfica 3 Medios, máximos y mínimo de temperatura mensual ..................................................................... 14 Gráfica 4 Geometria tipca del talud – seccion transversal ............................................................................... 21 Gráfica 5 Señalización mínima para desvíos .................................................................................................... 27 Gráfica 6 Metodologia de diseño .................................................................................................................... 30 Gráfica 7 Colombia en Suramérica ............................................................................................................... 32 Gráfica 8 Localización de Antioquia en Colombia ...................................................................................... 33 Gráfica 9 Localización general del proyecto ..................................................................................................... 36




Gráfica 10 Marco Geológico Regional Zona de estudio. ........................................................................... 39 Gráfica 11 Mapa de Unidades de Rocas ........................................................................................................... 40 Gráfica 12 Contacto entre dos estratos superficiales ....................................................................................... 46 Gráfica 13 Mapa de material superficial Municipio Alejandria ................................................................. 47 Gráfica 14 Geomorfología típica de la zona del proyecto ................................................................................ 49 Gráfica 15 Tipos de movimiento de laderas (Tomado de Gonzáles de Vallejo, 2002) ......................... 50 Gráfica 16 Uso del suelo Municipio Alejandría ................................................................................................. 54 Gráfica 17 Levantamiento topográfico – descripción del problema ................................................................ 55 Gráfica 18 Exploración Roto Percusión ....................................................................................................... 65 Gráfica 19 Clasificación de suelos sondeo 1 ..................................................................................................... 70 Gráfica 20 Clasificación de suelos sondeo 2 ..................................................................................................... 70 Gráfica 21 Clasificación de suelos consolidado ................................................................................................ 71 Gráfica 22 Perfil de humedades en sondeo 1 ................................................................................................... 73 Gráfica 23 Perfil de humedades en sondeo 2 ................................................................................................... 74 Gráfica 24 Factor de corrección por energía .............................................................................................. 87 Gráfica 25 Factor de corrección por el uso de cuchara normal (CS) ..................................................... 89 Gráfica 26 NSPT corregido sondeo 1 ................................................................................................................ 90 Gráfica 27 NSPT corregido sondeo 2 ................................................................................................................ 91 Gráfica 28 Angulo de fricción sondeo 1 ............................................................................................................ 93 Gráfica 29 Angulo de fricción sondeo 2 ............................................................................................................ 94 Gráfica 30 Correlación Número de Golpes y Densidad relativa ....................... 96 Gráfica 31 Densidad relativa sondeo 1 ............................................................................................................. 98 Gráfica 32 Densidad relativa sondeo 2 ............................................................................................................. 99 Gráfica 33 Modulo de Young sondeo 1 ........................................................................................................... 100 Gráfica 34 Modulo de Young sondeo 2 ........................................................................................................... 101 Gráfica 35 Peso específico saturado de sondeo 1 .......................................................................................... 105 Gráfica 36 Peso específico saturado de sondeo 2 .......................................................................................... 105 Gráfica 37 Dilatancia en suelos granulares .................................................................................................... 110 Gráfica 38 Angulo dilatancia sondeo 1 ........................................................................................................... 110 Gráfica 39 Angulo dilatancia sondeo 2 ........................................................................................................... 111 Gráfica 40 Ubicación de zona sísmica. ........................................................................................................... 115 Gráfica 41 Ubicación de Región sísmica ......................................................................................................... 117 Gráfica 42 Espectro elástico de aceleración Alejandría. ................................................................................. 118 Gráfica 43 Localización del proyecto .............................................................................................................. 120 Gráfica 44 Detalle de la referencia topográfica ............................................................................................. 121 Gráfica 45 Alcantarilla 1 (lado Guatapé y referencia levantamiento) ............................................................ 124 Gráfica 46 Torrentera de disipación típica ..................................................................................................... 125 Gráfica 47 Zona topográfica, directamente afectada .................................................................................... 126 Gráfica 48 Modelo tridimensional sitio de la falla .......................................................................................... 127 Gráfica 49 Desplazamientos máximos modelo 3D ....................................................................................... 128 Gráfica 50 Potencial de falla tipo traslacional ................................................................................................ 128 Gráfica 51 Ejes de estudio .............................................................................................................................. 129 Gráfica 52 Sectores de estudio en perfil Eje 1................................................................................................. 130 Gráfica 53 Modelo geotécnico básico............................................................................................................ 131 Gráfica 54 Fallas típicas ejes 1........................................................................................................................ 132 Gráfica 55 Fallas típicas retrocálculo.............................................................................................................. 133 Gráfica 56. Efecto de carga puntual en talud ................................................................................................. 135




Gráfica 57. Simulación de carga vehicular en el talud. ............................................................................ 135 Gráfica 58 Sección con sobrecarga vehicular ................................................................................................. 136 Gráfica 59 Fallas tipos con sobrecarga vehicular .......................................................................................... 137 Gráfica 60 Modelo básico tramo típico con sismo y sobrecarga ................................................................... 138 Gráfica 61 Factor de seguridad y superficies de fallas en perfil típico con fuerzas sísmica ............................ 139 Gráfica 62 Modelo FEM con sobrecarga ........................................................................................................ 141 Gráfica 63 Cortantes máximos modelo geotécnico con sismo ....................................................................... 141 Gráfica 64 Muro sobre pilas ........................................................................................................................... 144 Gráfica 65 Líneas de falla FS< 1.50 ................................................................................................................. 144 Gráfica 66 Localización muro sobre pilas ....................................................................................................... 146 Gráfica 67 Esquema anclajes y micropilotes .................................................................................................. 147 Gráfica 68 Factor de seguridad solución complementaria anclajes y micropilotes ........................................ 148 Gráfica 69 Localización de sistema micropilotes - trinchos ............................................................................ 150 Gráfica 70 Secuencia construcción micropilotes. ........................................................................................... 151 Gráfica 71 Detalle configuración de micropilotes – trinchos .......................................................................... 152 Gráfica 72 Solución con fuerzas sísmicas. ...................................................................................................... 153 Gráfica 73 Superficies de fallas mínimas con fuerzas sísmicas ....................................................................... 154 Gráfica 74 Modelo FEM .................................................................................................................................. 155 Gráfica 75 Cortantes máximos. ...................................................................................................................... 156




1 INTRODUCCION

La Gobernación de Antioquia ha adjudicado el contrato de obra pública, a la

empresa PAVCOL S.A.S. cuyo objeto es el “MEJORAMIENTO,

REHABILITACIÓN, MANTENIMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DE OBRAS

COMPLEMENTARIAS EN LA RED VIAL DE LA SUBREGIÓN ORIENTE DEL

DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA” todo esto con el fin de garantizar corredores

viales estratégicos, con mejoramientos significativos en sus especificaciones

técnicas y un adecuado servicio hacia la población en general, para lo cual se

adelantarán las obras prioritarias que tengan mayor impacto en el mejoramiento

del servicio, acorde con el tráfico actual y proyectado que garantice una operación

segura, contribuyendo así a la generación de empleo y a la dinámica de

comercialización de los productos a través del transporte adecuado de los mismos

y en definitiva mejorar la calidad de vida de la población.

El objeto del contrato tiene como propósito atender de manera eficiente, la

mayoría de los sitios críticos de inestabilidad existentes dentro del corredor vial,

los cuales ponen en constante riesgo de cierres. Igualmente se pretende mejorar

la transitabilidad en dichos sitios críticos y la integración y competitividad de los

corredores mediante la mejora de la infraestructura de transporte y

comunicaciones, optimizando de esta forma la conectividad de los municipios con

la capital del departamento como con el resto del país para la distribución de los

diferentes productos agrícolas generados en el campo. PAVCOL SAS presenta

por intermedio de la Empresa Consultora Diseños Vías y Pavimentos SAS los

estudios en el ámbito geotécnico, hidrológico (si corresponde) y estructural de la

solución de ingeniería en el punto crítico del PK16+0910, de la vía CONCEPCION

– ALEJANDRIA, departamento de ANTIOQUIA.




2 DESCRIPCION DEL PROBLEMA En el sitio PK16+0910 de la vía CONCEPCION – ALEJANDRIA, muy próximo a la

cabecera municipal de Alejandría, se evidencia un deslizamiento en el talud

inferior y hacia el Rio Nare; esto genera situaciones de perdida de la

serviciabilidad y potencial situación de accidentabilidad.

Fotografía 1 Estado del talud inferior por deslizamiento.

FUENTE: PROPIA




El talud inferior de la vía presenta alta pendiente (transversal) y cerca de la zona

del deslizamiento se ubica una alcantarilla transversal de desagüe de las aguas de

escorrentía de la banca de la vía y la recolectada de la zona de influencia del talud

superior.

Fotografía 2 Perdida de materiales en la corona de la banca vehicular por efecto del deslizamiento

FUENTE: PROPIA

Normalmente, estos movimientos son retrogresivos y se van expandiendo o

creciendo a medida que la pérdida de soporte, en la superficie inferior, coadyuva a

la gravedad y a las fuerzas de arrastres, tanto hídricas como eólicas, a la




inestabilidad de la ladera. Se notan movimientos de reptación muy marcados en el

talud.

La localización general del proyecto se muestra en el siguiente gráfico.

Gráfica 1Zona de influencia del proyecto

FUENTE: GOOGLE MAP

La zona de influencia del proyecto es de mediana pluviografía, los suelos

corresponden a los típicos del batolito antioqueño, el uso del suelo corresponde a

zonas de pastoreo y agrícolas; el potencial turístico es alto, de ahí la importancia

de la preservación del patrimonio público, en este caso, representado por la vía

terrestre.




2.1 CLIMA DE LA REGION

El clima1 es tropical en Alejandría. Hay precipitaciones durante todo el año. Hasta

el mes más seco aún tiene mucha lluvia. La clasificación del clima de Köppen-

Geiger es Af. La temperatura media anual en Alejandría se encuentra a 20.3 °C.

Hay alrededor de precipitaciones de 3048 mm.

Gráfica 2 Histograma de lluvias y temperaturas

FUENTE: climate-data.org

El mes más seco es febrero, con 103 mm. El mes de octubre presenta una

precipitación de 392 mm y corresponde al mes con mayor precipitación en el año.

1 http://es.climate-data.org//location/34231//




Gráfica 3 Medios, máximos y mínimo de temperatura mensual


El mes más caluroso del año con un promedio de 20.7 °C de marzo. El mes más

frío del año es de 19.8 °C en el medio de diciembre.

Tabla 1 Precipitación y temperatura mensual





3 OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar el estudio geotécnico y geológico del punto crítico ubicado sobre el

PK16+0910 de la vía que comunica a Concepción con Alejandría (Antioquia).

Plantear medidas de mitigación a efecto de disminuir los adversos efectos del

movimiento de la ladera, particularmente sobre la circulación vehicular y sobre

el patrimonio directo de los propietarios de las zonas afectadas, considerando

los antecedentes y resultados de las exploraciones geotécnicas y modelos de

la situación.

Plantear soluciones a las situaciones descritas, inestabilidad o manejos

inadecuados de aguas, a efecto de mejorar las condiciones de transitabilidad

del sector.

3.2 OBJETIVO ESPECIFICO

Identificar las amenazas y los riesgos que presentan el punto crítico estipulado

para estudio partiendo para ello de la visión regional del problema.

Elaborar planes de contingencia para la prevención y la atención de cada uno

de los riesgos identificados en este tramo, bajo los principios de la mecánica

de suelos, estabilidad de taludes, la geología e hidrogeología, socavación y

resultados de modelación con software especializados.

Estudiar con detalle el punto crítico, para conocer a fondo la dinámica

geológica-geotécnica del área, utilizando para esto métodos basados en

programas de modelación de alto grado de confiabilidad y sobre todo que




genere bajo índice de error, elementos finitos, y algunos que proporcionan

información sobre las propiedades físicas y mecánicas de las rocas y suelos

según las características encontrada en los sondeos, así como sus

extensiones horizontales y verticales, identificación de los materiales

característicos presentes en el subsuelo, generando un modelo de falla que

sea concorde a lo presentado en la zona.

Plantear solución desde el punto de vista teórico en base a modelos de

comportamiento.

conclusiones y recomendaciones.

4 MARCO TEORICO

Considerando el alcance de los trabajos, que corresponden a obras de

emergencia en un contrato de mantenimiento y/o mejoramiento, con plazos y

términos definido, se presenta los estudio de un sitio inestable, en base a

auscultación directa con equipos convencionales, para recuperar muestras que

permitan caracterizar los diferentes estratos que conforman el subsuelos; en base

a la procedimientos aceptados por normas nacionales e internacionales se

realizan los ensayos correspondientes y su interpretación. Apoyado en concepto

de la literatura técnica se realiza la conceptualización de la falla, que se modela a

equilibrio límite y por elementos finitos a efecto de obtener una compresión del

fenómeno y plantear una solución que sea construible en el corto plazo y su

magnitud sea económicamente viable en el marco del tipo de contrato ya

mencionado.

A lo largo del estudio se van desarrollando conceptos, métodos y sistemas a fin de

lograr los objetivos propuestos.




Softwares licenciados básicos:

Slide de Rocscience

Phase 2 de Rocscience

Roclab de Rocscience

Spreat Footing de Bentley

Strater 4 de Golden Software

NovoSPT de Novo Tech

Midas GTS NX

Se considera como bibliografía básica, además de los códigos y normas

vigentes que aplican a este tipo de estudios los siguientes textos:

Suarez, J (1998) Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas

Tropicales. Ediciones UIS.

Bowles, J (1996) “Foundation Analysis and Desing” 5th Edition,

McGraw-Hill

Estabilidad de Taludes , E Hoek, 1980

Suarez, J (2009) Deslizamientos Análisis Geotécnico. División de

Publicaciones UIS.

Suarez, J (2009) Deslizamientos Técnicas de Remediación. División de

Publicaciones UIS.

Gonzales de Vallejo, L (2006) Ingeniería Geológica. Pearson Prentice

Hall.

Slope Stability Analysis and Stabilization (2008)– YM Cheng and CK

Lau, Routledge London.

Otras fuentes de información valoradas son páginas web técnicas e

información existente sobre problemas similares en la región.




5 AMENAZAS, RIESGOS Y PLAN DE CONTIGENCIAS

La situación actual presenta, de hecho una amenaza considerable para el

patrimonio vial de la nación y el patrimonio económico de los particulares.

El aumento en la frecuencia e intensidad de los fenómenos climáticos extremos,

producto de la variación en las condiciones atmosféricas, ha desencadenado la

ocurrencia de eventos tales como movimientos en masa y erosión generalizada

que afectan las vertientes y partes altas de las cuencas e inundaciones y avenidas

torrenciales que afectan los cauces y la cuenca en su conjunto. Estos eventos no

solo ponen en riesgo la vida de la población, sino que causan afectación grave a

los bienes y a la naturaleza, repercutiendo en la calidad de vida de la población2.

La amenaza, como un hecho que puede producir un daño provocado por un

evento natural o antrópico, estaría representado por eventos naturales como los

excesos de lluvias y/o eventos sísmicos que podrían generar variación en las

condiciones de estabilidad de los taludes, en el estado actual que es, en sí, un

estado de latente estabilidad dado la pendiente y las características propias de los

suelos constituyentes. Los agentes antrópicos serían las vibraciones producidas

por la movilidad vehicular, la malas prácticas de uso del suelos y la inadecuada

solución a situaciones de manejo de aguas superficiales y subterráneas. De

hecho, este último tópico es, tal vez, el de mayor influencia dado las velocidades

que adquieren las aguas superficiales por las altas pendientes longitudinales y

transversales y las muy escasas áreas o secciones para evacuar esas aguas en

2 EVALUACIÓN Y ZONIFICACIÓN DE RIESGOS Y DIMENSIONAMIENTO DE PROCESOS EROSIVOS EN LOS 26

MUNICIPIOS DE LA JURISDICCIÓN DE CORNARE. - 2011

http://es.wikipedia.org/wiki/Antr%C3%B3pico




forma adecuada. Estas amenazas podrían desencadenar la inestabilidad de la

ladera y la consiguiente pérdida de la banca.

El riesgo, normalmente, está definido como como el producto entre una amenaza

y una vulnerabilidad.

En este tipo de análisis no se hace caso a las llamadas vulnerabilidades de tipo

social. Siendo la vulnerabilidad la fragilidad del sistema. Una sociedad es

vulnerable cuando está o queda expuesta a los efectos de un fenómeno de origen

natural, socio - natural o humano, sin tener la capacidad de recuperarse por sí

misma de los efectos de éste. La vulnerabilidad, aquí, puede clasificarse en:

Vulnerabilidad económica. Tanto la ausencia de recursos económicos de

los miembros de la comunidad así como también la mala utilización de los

recursos disponibles por parte de las entidades responsables.

Vulnerabilidad física. Asociada a la ubicación física de los asentamientos y

la calidad de materiales y de los tipos de suelos.




5.1 PARAMETROS DE RIESGO Y VULNERABILIDAD

SUCEPTIBILIDAD AL DESLIZAMIENTO

PENDIENTE

La pendiente del talud la obtenemos a partir del ángulo de la ladera. Con el ángulo

de talud obtenido y teniendo en cuenta el tipo de cohesión de cada tipo de suelo

hemos dado parámetros según el razonamiento que aparece en la siguiente tabla.

Los parámetros van del 1 al 4 siendo los que tienen menor importancia por lo que

respecta al riesgo geológico aquellos que tengan una numeración menor. Se le ha

dado parámetros más elevados a los mayores valores de pendiente y a los suelos

menos cohesivos. Sabemos que un suelo cohesivo tiene menores probabilidades

a ser deslizado que los suelos no cohesivos. Igualmente el mayor riesgo a ser

deslizado un suelo existe en los taludes de mayor pendiente (mayor ángulo de

talud).

Tabla 2 Parametro por inclinacion del talud

FUENTE: Universidad Politécnica de Cataluña.




Gráfica 4 Geometria tipca del talud – seccion transversal

FUENTE: PROPIA

En este caso el valor del parámetro es 4 para el talud superior y 3 en el talud

inferior.

LITOLOGIA

Conociendo las propiedades geomecánicas de los materiales litológicos que

conforman cada talud a analizar se han dado parámetros a cada uno de los

taludes partiendo de que hay litologías más propensas a los deslizamientos que

otras. Los parámetros más elevados son aquellos que tienen mayor probabilidad a

deslizar. En este tópico se dan valores de 1 a 4 donde los suelos recientes (del

cuaternario o próximos) tendrían el mayor riesgo de deslizamiento y donde los

depósitos sedimentarios de zonas costeras presentan el menor riesgo; en este

caso se asumen un valor típico de 3, dadas las condiciones superficiales de los

suelos, y su estado de exposición.




FRACTURACION

La fracturación en los suelos es un indicador que define muy bien la probabilidad

de que un suelo pueda deslizar. Un suelo muy fracturado es más propenso a

caerse que un suelo no fracturado, por lo cual se han dado parámetros a todos los

taludes según el número y el tipo de fracturas que contenían. También se ha

tenido en cuenta el espaciado, largo y profundidad de las fracturas para poder

clasificarlas según están pocos o muy fracturadas.

Atendiendo a todo eso los parámetros fijados han sido los que refleja la tabla

siguiente.

Tabla 3 Parámetro por fractura


En este caso el valor del parámetro es 2, debido al bajo número de fracturas que

presenta en la banca vehicular.

VEGETACION

La vegetación es un elemento fundamental en los aspectos de conservación de

suelos, ya que al sustentarse sobre él ejerce con las raíces una acción de sujeción

importante. Por otra parte, la masa forestal actúa como amortiguador del agua de




las lluvias, disminuyendo su capacidad erosiva antes de llegar al suelo y

disminuyendo la escorrentía superficial.

Tabla 4 Parametro por vegetacion


En este caso el valor de los parámetros son 3, debido al carácter semidesnudo del

talud inferior.

VOLUMEN DEL TALUD

Un factor muy importante para valorar la magnitud de un desastre e incluso el

grado de riesgo que conlleva un talud susceptible a ser deslizado es su volumen.

Aquellos deslizamientos que comporten la caída de mayor masa serán los que

tengan el riesgo más elevado, por eso en la tabla se dan valores más elevados a

aquellos taludes que tengan mayor masa o volumen. El hecho que un talud sea

voluminoso comporta alcances a mayores distancias así que las afectaciones de

ese desprendimiento serán mayores.




Tabla 5 Parámetro por volumen del movimiento


En este caso el volumen previsto del deslizamiento potencia será

aproximadamente de 850 m3, por lo que el parámetro de vulnerabilidad por este

tópico tiene un valor de 3.

VULNERABILIDAD

AFECTACIONES

Un hecho a tener en cuenta para analizar el grado de riesgo que conlleva un

deslizamiento de un talud en una comunidad es el tipo de afectación que pueda

acarrear. Los tipos de afectaciones y que se les ha dado parámetros en la

siguiente tabla, se refieren a las comunicaciones y a las infraestructuras de

servicios que puedan ser dañadas en caso de desprendimiento. Según la menor o

mayor importancia de la afectación se le ha dado un valor distinto de parámetro.

Tabla 6 Parámetro por afectación


En este caso se afecta la vía secundaria que une Concepción y Alejandría en

zonas de alto valor económico como finca productoras, centros turísticos y




energéticos, además cualquier afectación a la vía se refleja directamente en el Rio

Nare, por lo que el valor de este parámetro es 4.

PROXIMIDAD RIESGOS – POBLACION

Los parámetros que aparecen en la tabla siguiente han sido dados según la

distancia a que se encuentran los taludes de cualquier vivienda o núcleo habitado.

La proximidad del riesgo a la población es un factor que hace incrementar la

vulnerabilidad de los que habitan cerca. Así los mayores parámetros reflejan

mayor vulnerabilidad o mayor riesgo.

Tabla 7 Parametro por pablacion


En este caso, existen en la proximidad del fallo, elementos patrimoniales a menor

de 1000m de la inestabilidad, por lo que el valor del parámetro es de 2.

.

Se determina, la susceptibilidad y vulnerabilidad del sistema.

Tabla 8 Estimación Susceptibilidad

UBICACIÓN COMUNIDAD

ID. T

ALU

D

PEN

DIE

NTE

VO

LUM

EN

FRA

CTU

RA

CIO

N

LITO

LOG

IA

TOTA

L P

AR

AM

ETR

OS

PR16+910LA CONCEPCION - ALEJANDRIA Concepcion - Alejandria 1 4 3 2 3 12

FUENTE: PROPIA




Tabla 9 Estimacion Vulnerabilidad


ID. T

ALU

D

AFEC

TACI

ON

PRO

XIM

IDAD

RIE

SGO

- PO

BLAC

ION

TOTA

L PAR

AMET

ROS

PR16+910LA CONCEPCION - ALEJANDRIA Concepcion - Alejandria 1 4 2 6 FUENTE: PROPIA

Tabla 10 Estimación del Riesgo


ID. T

ALU

D

SUSC

EPTI

BIL

IDA

D

VU

LNER

AB

ILID

AD

RIE

SGO

EST

IMA

DO

PR16+910LA CONCEPCION - ALEJANDRIAConcepcion - Alejandria 1 12 6 72 FUENTE: PROPIA

El valor máximo del riesgo es de 128, en este caso se obtiene un porcentaje de

riesgo del 52%, RIESGO ALTO, según la tabla de calificación.

Tabla 11 Calificación de grado de riesgo.

01FUENTE: Universidad Politécnica de Cataluña.




5.2 PLAN DE CONTIGENCIA

Los planes de contingencias, se deben desarrollar ampliamente por los

encargados del ámbito de la Seguridad Social y/o salud ocupacional; aquí el nivel

es II y III, dado el alto grado de hundimiento de la banca y afectación a la vía que

comunica a los Municipios de Guatapé – San Rafael.

Aquí se recomienda las siguientes acciones mínimas:

Señalización preventiva y obligatoria.

Trinchos en madera en el talud inferior para contención inmediata y no

ocurra perdida de la banca.

Gráfica 5 Señalización mínima para desvíos

FUENTE; FOVIAL




Como obra definitiva se plantea la restitución de la banca, construcción de muros

rígidos.

6 METODOLOGÍA O PLAN DE TRABAJO

Para la elaboración del proyecto y todas las recomendaciones que en él se

plantean se siguieron los siguientes puntos:

6.1 FUENTES DE INFORMACIÓN

En la elaboración de este plan se analizaron dos tipos de fuentes de

informaciones; información primaria y secundaria

PRIMARIA: Un reconocimiento directo de la zona por parte de los especialistas en

vía, geotecnia, geología, estructuras e Hidráulica, para estimar los problemas

presentes.

Hacen parte de esta información la obtenida directamente de ensayos,

exploraciones, topografías

SECUNDARIA: Todos los estudios realizados con anterioridad para apoyarnos en

conceptos, memorias de cálculos, estudio de suelos, estimaciones geológicas y

geotécnicas, bibliografía técnica numerada en a pie de página o como referencia

de citas, etc.

6.2 ENSAYOS

Elaboración de un programa de exploración en campo utilizando el equipo de

roto-percusión con profundidades hasta de 20 m, con el objeto de estipular y

realizar el respectivo análisis de muestras en laboratorio.

Implantar sistemas provisionales de lectura de movimientos de la masa en el

sitio, con el fin de conocer el tipo de movimiento presente, la falla que se




evidencia es latente y las condiciones podrían cambiar dependiendo de la

velocidad con que se desplaza.

Los ensayos se realizan cumpliendo la metodología descrita en las siguientes

normas colombianas, las cuales tienen su símil internacional, como se

menciona en las mismas:

Manual de diseño de cimentaciones superficiales y profundas para

carreteras INVIAS.

Normas de ensayo para materiales de carreteras de INVIAS.

Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes adoptado en 1996.

Reglamento colombiano de Construcciones Sismorresistente NSR-10.

Normas de la American Society for Testing and Materials” (ASTM)

Manual Para La Estabilización de Obras de Estabilización INVIAS –

2006

http://www.invias.gov.co/index.php/hechos-de-transparencia/informacion-financiera-y-contable/doc_download/1020-manual-de-diseno-de-comentaciones-superficiales-y-profundas-para-carreteras

http://www.invias.gov.co/index.php/hechos-de-transparencia/informacion-financiera-y-contable/doc_download/1020-manual-de-diseno-de-comentaciones-superficiales-y-profundas-para-carreteras

http://www.invias.gov.co/index.php/hechos-de-transparencia/informacion-financiera-y-contable/doc_download/2232-especificaciones-generales-de-construccion-de-carreteras-y-normas-de-ensayo-para-materiales-de-carreteras




En resumen la metodología aplicar se muestra esquemáticamente.

Gráfica 6 Metodologia de diseño

FUENTE: MANUAL DE INGENIERIA DE TALUDES IGME 1987

6.3 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN

Los datos se procesan en concordancia con los lineamientos y directrices

del proyecto para estimar en profundidad los agentes generados de todos los

problemas de la zona de estudio. Para todo esto se planeta el diagnóstico de

amenazas y riesgos, en referencia, movimientos de masas, los posibles planes

de contingencia. Aquí se incluyen la obtención de cada uno de los suelos que




conforman los estratos estudiados y el tipo de roca que yace en lo más profundo

de los estratos.

Modelación de taludes de todos los puntos críticos utilizando el software

Slide v6.0, Geostructural Analysis y NOVO SPT, para lo cual se incluye la

influencia de las presiones de poros presentes en las diferentes laderas, tipos de

suelo y roca, además del análisis pseudoestatico para determinar la criticidad del

sitio en un eventual movimiento telúrico o placas tectónicas, el análisis inicial en

3D se realiza con el programa Midas GTS NX los modelos básicos se realizan

con Slide con metodología de equilibrio límite y se realiza verificación y

comprobación en base a elementos finitos con el programa Phase 2.

Los modelos de cimentación se realizan con los programas de la casa

Bentley y se verifican con Plaxis 3D Foundation programa de elementos finitos.




7 DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO

7.1 Localización en Suramérica

En la gráfica No. 7 se muestra la

localización de Colombia en el ámbito

Suramericano.

Colombia, de 1.141.748 km2 de

extensión, está situada al Noroeste de

América del Sur, es el cuarto país en

tamaño de la región, limita al norte con

aguas jurisdiccionales de Honduras,

Jamaica y Haití, al este con Venezuela y

Brasil, al sur con Perú y Ecuador, al oeste

con aguas jurisdiccionales de Costa Rica

y Panamá, y al noroeste con Panamá.

Las coordenadas geográficas generales del País son: Latitud 4º 35’ 56” al Norte y

Longitud 72º 04’ 51.30” al Oeste.

Gráfica 7 Colombia en Suramérica

FUENTE: IGAC




7.2 Localización en Colombia

Gráfica 8 Localización de Antioquia en Colombia

FUENTE: IGAC

Ubicación y localización geográfica:

El Departamento de Antioquia está situado al noreste del país, localizado entre los

05º26’20’’ y 08º52’23’’ de latitud Norte, y los 73º53’11’’ y 77º07’16’’ de longitud

Oeste.

Extensión y límites:

Cuenta con una superficie de 63.612 km2 lo que representa el 5.6 % del territorio

nacional. Limita por el Norte con el mar Caribe y los departamentos de Córdoba

(franja de territorio en litigio) y Bolívar; por el Este con Bolívar, Santander y




Boyacá; por el Sur con Caldas y Risaralda y por el Oeste con el departamento

del Chocó.

Geografía física:

El territorio del departamento de Antioquia se caracteriza por un relieve variado,

representado por áreas planas localizadas en el valle del Magdalena y las zonas

próximas al Chocó y el Urabá y una extensa área montañosa que hace parte de

las cordilleras Central y Occidental, en donde se resaltan 202 altos importantes,

con alturas que oscilan entre los 1.000 y los 4.080 metros sobre el nivel del mar. El

mayor accidente es el Páramo de Frontino en el municipio de Urrao con 4.080

metros, también aquí encontramos el Morro Campana con 3.950 metros. En

Dabeiba encontramos el alto del Paramillo con 3.960 metros y en el municipio de

Andes tenemos el Cerro Caramanta que tiene 3.900 metros de altura.

Clima:

El clima del Departamento de Antioquia es muy variado, debido principalmente a

factores como la latitud, altitud, orientación de los relieves montañosos, los

vientos, etc. En la región de Urabá, al noroeste del departamento, las lluvias tienen

un régimen bimodal; existe un período seco de diciembre a marzo, refrescado por

los vientos del noreste, y una estación de lluvias de abril a noviembre, con

máximas en mayo y noviembre. En la parte norte, hacia los departamentos de

Córdoba, Sucre y Bolívar, los meses más secos son diciembre, enero y febrero, y

los de mayor precipitación agosto y septiembre.

En la región central del departamento se presenta un período seco dentro de la

estación lluviosa que va de junio a septiembre; los meses más lluviosos son los de




mayo y octubre; en el valle del río Magdalena se cumple la misma distribución de

lluvias, siendo los meses más secos diciembre, enero, febrero y julio. Sus pisos

térmicos se distribuyen en cálido (35.550 km2), templado (16.430 km2), frío (10.900

km2) y Páramo (732 km2).

Actividades Económicas:

La economía del departamento de Antioquia está sustentada en la prestación de

servicios, la industria, el comercio, la agricultura, la ganadería y la minería.

Actualmente el departamento ocupa el segundo renglón en el ámbito nacional en

cuanto a industria se refiere, la producción textil, de tejidos y la confección, junto

con la elaboración de productos químicos, farmacéuticos, maquinaria, cemento,

abonos, concentrados, metalmecánica y papel representan los mayores ingresos

al departamento.

El sector de servicios se especializa en la finca raíz, servicios bancarios,

transportes y comunicaciones. En cuanto a la agricultura, Antioquia ocupa el

primer lugar en la producción de café y banano tipo exportación, productos como

la caña, algunos cereales, cacao, yuca y tabaco junto a algunos frutales

contribuyen en menor proporción a la economía regional.

Durante las últimas décadas la ganadería ha presentado un importante desarrollo,

principalmente en el Magdalena Medio, el río Cauca y Urabá. La minería

representó el soporte de la economía durante el siglo XIX, producto de estos

ingresos se creó parte de la infraestructura industrial; actualmente produce oro,

plata, hierro, cobre y otros minerales.




7.3 Localización en el Departamento

Gráfica 9 Localización general del proyecto

FUENTE: www.alejandria-antioquia.gov.co

El proyecto se encuentra localizado entre el municipio de Concepción y Alejandría,

en el PK16+910 y próximo a la cabecera municipal de Alejandría.




La zona de estudio y de afectación por el deslizamiento comprende un área

aproximada de 1500m2, igualmente se hizo un recorrido alrededor de la zona de

aproximadamente 2500m2, para la identificación de las distintas unidades

geológicas.

Esta zona se encuentra localizada entre las coordenadas Geográficas:

Latitud: N 06° 22’ 26.71”

Longitud: W 75° 08’ 44.42”

Cota: 1,668 m.s.n.m

Coordenadas tomadas hacia la parte de mayor afectación, sobre la banca de la

vía la Concepción - Alejandría Imagen Google Earth 2014, alt. Ojo 3.44 Km.

7.4 Municipio de Concepción

Es un municipio de Colombia, localizado en la subregión Oriente del departamento

de Antioquia. Limita por el norte con los municipios de Barbosa y Santo Domingo,

por el este con los municipios de Santo Domingo y Alejandría, por el Sur con los

municipios de El Peñol y San Vicente, y por el oeste con los municipios de San

Vicente y Barbosa. Su cabecera dista 75 kilómetros de la ciudad de Medellín,

capital del departamento de Antioquia. El municipio posee una extensión de 167

kilómetros cuadrados.

Actualmente la economía del Municipio está basada en un limitado desarrollo

agropecuario, prácticamente de subsistencia familiar, con algunos excedentes

comercializables; y en el aprovechamiento temporal de bosques y rastrojos para

obtener madera para construcción, reposición de viviendas, leña, estacones y

https://es.wikipedia.org/wiki/Municipios_de_Colombia

https://es.wikipedia.org/wiki/Colombia

https://es.wikipedia.org/wiki/Oriente_antioque%C3%B1o

https://es.wikipedia.org/wiki/Antioquia

https://es.wikipedia.org/wiki/Barbosa_(Antioquia)

https://es.wikipedia.org/wiki/Santo_Domingo_(Colombia)

https://es.wikipedia.org/wiki/Santo_Domingo_(Antioquia)

https://es.wikipedia.org/wiki/Alejandr%C3%ADa_(Antioquia)

https://es.wikipedia.org/wiki/El_Pe%C3%B1ol

https://es.wikipedia.org/wiki/San_Vicente_(Antioquia)



https://es.wikipedia.org/wiki/Barbosa_(Antioquia)

https://es.wikipedia.org/wiki/Medell%C3%ADn_(Colombia)





envaradera para fríjol. En Concepción se cultiva o se tala bosque y se abren

potreros. (EOT. Diagnóstico. 2000). En el área agrícola se destaca el fríjol, la

papa, caña panelera y fique, en lo pecuario la ganadería de doble propósito y

especies menores. Concepción no siempre ha tenido un perfil agropecuario, pues

la actividad minera, que dio origen a su fundación, fue de gran importancia hasta

bien entrado el siglo XX; sin embargo se ha dedicado buena parte de sus tierras a

esta actividad.

7.5 Municipio de Alejandría

Alejandría es un municipio de Colombia, localizado en la subregión Oriente del

departamento de Antioquia en el conjunto de municipios de la zona de embalses.

Limita por el norte con los municipios de Concepción, Santo Domingo y San

Roque, por el este con el municipio de San Rafael, por el sur con los municipios

de San Rafael y Guatapé, y por el oeste con los municipios de El

Peñol y Concepción. Su cabecera se encuentra ubicada a una distancia

de 90 kilómetros de la ciudad de Medellín, capital del departamento de Antioquia.

El municipio posee una extensión de 149 km²

La economía de Alejandría se basa en la extracción de oro, la ganadería, la

explotación forestal y los cultivos de caña de azúcar y plátano. Las actividades que

ocupan la mayor parte de la población son: la agricultura (producción de panela,

café, fique, frijol y maíz) el comercio, la minería, la ganadería que es practicada

por parte de la población. La piscicultura se revela como una nueva fuente de

empleo; Alejandría también produce energía eléctrica.

https://es.wikipedia.org/wiki/Municipios_de_Colombia

https://es.wikipedia.org/wiki/Colombia

https://es.wikipedia.org/wiki/Oriente_antioque%C3%B1o


https://es.wikipedia.org/wiki/Concepci%C3%B3n_(Antioquia)

https://es.wikipedia.org/wiki/Santo_Domingo_(Colombia)

https://es.wikipedia.org/wiki/San_Roque_(Antioquia)

https://es.wikipedia.org/wiki/San_Roque_(Antioquia)

https://es.wikipedia.org/wiki/San_Rafael_(Antioquia)

https://es.wikipedia.org/wiki/San_Rafael_(Antioquia)

https://es.wikipedia.org/wiki/Guatap%C3%A9



https://es.wikipedia.org/wiki/Concepci%C3%B3n_(Antioquia)

https://es.wikipedia.org/wiki/Medell%C3%ADn


https://es.wikipedia.org/wiki/Km%C2%B2




8 MARCO GEOLOGICO ESTRUCTURAL

8.1 GEOLOGIA REGIONAL Gráfica 10 Marco Geológico Regional Zona de estudio.

FUENTE: MAPA GEOLOGICO DE ANTIOQUIA

La formación geológica predominante corresponde al batolito Antioqueño (Ksta),

en un estado medio de descomposición y fracturación de las rocas subyacente

entre 5 a 15 de profundidad con nivel de referencia la banca de la vía.

La zona está muy directamente influenciada por la falla Miraflores y un poco más

indirectamente por la falla biscocho, quedando en medio de las dos.




Gráfica 11 Mapa de Unidades de Rocas

FUENTE: ingeominas

De acuerdo al Mapa de Unidades de Rocas de Ingeominas, las principales

formaciones de la zona del Proyecto corresponden a Try: Dioritas, cuarzodioritas y

granodioritas; Kia: gabros; Ksg: Granitos y granodioritas.

8.1.1 Batolito Antioqueño

El nombre de esta unidad proviene del departamento de Antioquia (Botero

1940,1942) donde aflora sobre la parte axial de la Cordillera Central, cubriendo un

área aproximada de 7.800 km, sin incluir los cuerpos satélites, separados del

cuerpo principal por rocas metamórficas. En la plancha 147 Medellín Oriental, de

este cuerpo afloran 1.100 km2, un 14% de la extensión total; hacia la parte oriental

y aunque en gran parte presenta una meteorización profunda, se puedan observar

algunos afloramientos característicos en los cortes de las vías Santuario (H-6) –




río Cocorná (H-8), Marinilla (F-6) - El Peñol (F-7) – Guatapé (F-9), Guarne (C-3) -

San Vicente (C-6), Autopista Medellín – Guarne, entre el alto de Las Rosas (B-3) y

Guarne (C-3), en los ríos Cocorná (H-8), Rionegro (D-6, 7) y en varias de las

quebradas que drenan el área.

Tabla 12 Composición porcentual de las diferentes rocas del batolito antioqueño

FUENTE: Geoformas asociadas al Batolito Antioqueño

K2ta: Facies normal de composición predominante tonalítica - granodiorítica con

facies de borde más máficas y localmente más félsicas. Textura hipidiomórfica

granular con núcleos de piroxeno en hornblenda. Edad 58-100 Ma por K-Ar, Rb-Sr

y Ar-Ar.

De acuerdo a los testigos de perforación que fueron realizados en el sector por la

empresa Diseños de Vías y Pavimentos S.A.S, además de realizar pernoctado en

estribaciones del sector de las Brisas donde aflora esta unidad, presenta

microscópicamente La roca predominante en la facies normal es fanerítica de

grano medio a grueso, color moteado sal y pimienta con Índice de color entre 17 y

28 y contiene como minerales esenciales cuarzo – plagioclasa ± feldespato

potásico y como caracterizantes hornblenda y biotita variando su contenido entre

valores relativamente cercanos con una desviación estándar muy pequeña en

cada uno de las minerales, lo cual resalta la uniformidad petrográfica de esta

facies. Litológicamente corresponde a tonalita – granodiorita rara vez

cuarzomonzonita.




K2mg: Facies félsica de composición monzogranítica a cuarzo monzonítica con

textura hipidiomórfica equigranular de grano medio a fino localmente gráfica;

predominio de biotita sobre hornblenda.

8.1.2 Rocas de Dique K2d

Diques de composición andesítica y diabásica, extensión y espesor variable

relacionados tanto al Batolito Antioqueño como a las rocas encajantes.

8.1.3 Tonalita de Ovejas (K2to)

Cuerpo de composición tonalítica predominante y facies félsicas local. Edad

Cretácico Superior.

8.1.4 Dunita de Medellín

Las dunitas de este cuerpo son rocas macizas de color gris oscuro verdoso de

intensidad variable de acuerdo con el grado de serpentinización, factor que

también incide en la densidad, variando ésta entre 3,18 para rocas de menos del

20% de serpentina a 2,91, en rocas con un 60-65 % de serpentina y 2,52 en

serpentinitas. La estructura de la dunita es de carácter deformacional, con

intensidad variable con cristales de olivino, alargados fracturados y con un aspecto

transicional a textura de mosaico que resalta en muestra meteorizadas. En

general en muestras de mano expuestas a agentes atmosféricos, se observa o

resalta un bandeamiento con orientación de los cristales de olivino, marcada por

bandas de diferentes resistencias a la meteorización o de diferente color, debido a

variaciones mineralógicas con granos gruesos de cromo-espinela, tanto en

venillas alineadas paralelamente al bandeamiento como dispersas.

Microscópicamente la dunita presenta texturas subidiomórficas transicionales a

texturas de mosaico con cristales alargados y fracturados, con diferente




intensidad, de olivino y está constituida esencialmente por olivino y cromita (o

cromo-espinela). En ninguna de las muestras analizadas se encontró piroxeno y

como minerales de alteración serpentina, tremolita, talco, magnetita y carbonatos

en diferentes proporciones.

8.1.5 Anfibolitas (Pa)

Se caracterizan por presentar una textura granomatoblástica (gnéisica) en la cual

se observa una alternancia de niveles ricos en anfíboles cálcicos (edenita,

pargasita) y niveles constituidos por plagioclasa. Los anfíboles presentan forma

prismática, mostrando cierto grado de orientación en una dirección determinada,

mientras que en los cristales de plagioclasa su composición oscila desde andesina

a oligoclasa; se presentan en forma subidiomórfica y con maclas polisintéticas y

en cuña producto de los esfuerzos desviatorios.

8.1.6 Filitas y Esquistos (Pes)

Filitas y esquistos cuarzo-sericíticos y esquistos aluminicos. Localmente con

intercalaciones de esquistos verdes, compuestos esencialmente por albita,

epidota, clorita.

Al microscopio las granodioritas con variaciones a tonalitas, en facies normal

presentan una textura general predominante que es hipidiomórfica variando de

equigranular a inequigranular con algunas texturas particulares que dependen de

las condiciones de cristalización o de procesos posteriores de deformación que

modifican algunas de las características ópticas originales de los minerales

llegando, localmente a destruir totalmente la estructura original. Además se

evidencia el tipo de Meteorización esferoidal en rocas tonalíticas del Batolito

Antioqueño. Obsérvese la mayor esfericidad hacia el centro conformando bloques

en forma de “cebolla de huevo”.




8.1.7 Depósitos de Vertiente (Qa)

Este tipo de depósitos es común encontrarlos en la zona de estudio y se localiza

en el área, como una de las principales unidades litológicas, unidad reciente que

data de edad (mioceno), la cual consta de clastos tamaño desde guijos, guijarros

hasta bloques de aproximadamente 2 a 3 m. compuestos de principalmente de

rocas ígneas como granodioritas, metamórficas como anfibolitas y neis dioríticos,

acompañados de fuentes lodosas y arenosas de cenizas volcánicas; cuya

proveniencia pertenece a las partes más altas de las laderas de la zona del

altiplano, para este caso estos depósitos son poco consolidados ya que no tienen

una matriz que los contenga.

8.2 FORMACIONES SUPERFICIALES3

Material Superficial: El municipio de Alejandría diferencia tres unidades de material

superficial en su territorio: Depósitos Aluviales, Depósitos Coluviales y Saprolitos

de Roca Ígnea.

o Depósito Aluvial. Es una unidad que comprende

aproximadamente el 6% del territorio municipal y corresponde

fundamentalmente a franjas estrechas y alargadas que se disponen a lo

largo de las corrientes de agua. Este material superficial está asociado

principalmente a las áreas inundables localizadas en la cuenca del río Nare

y algunas subcuencas de quebradas afluentes, entre las cuales se

destacan El Popo, San Pedro, San José y Tocaima. Aparecen depósitos

aluviales significativos en las veredas Remolino y Respaldo asociados al río

Nare, en la vereda La Inmaculada asociados a la quebrada San José, en la

vereda El Popo en las márgenes de la quebrada del mismo nombre, en la

vereda Tocaima asociados a la quebrada Tocaima, y en la vereda San

3 PLAN MUNICIPAL PARA LA GESTIÓN DE RIESGO DE DESASTRES – MUNICIPIO DE ALEJANDRIA - CORNARE




Pedro en las márgenes de las quebradas Santa Gertrudis y San Pedro. Son

terrenos de pendiente suave que corresponden a zonas de acumulación de

material transportada por las corrientes (aluviones).

o Depósito Coluvial: Es una unidad que cubre

aproximadamente el 4% del territorio y aparece únicamente en 4 áreas

puntuales. Una de las áreas está localizada en el noroccidente del

municipio, específicamente en las veredas Remolino y El Popo, adyacente

a los depósitos aluviales del río Nare en límites con el municipio de Santo

Domingo; otra área ocurre en los límites de las veredas Cruces y San José,

y otras dos en sectores aislados de la vereda La Pava, en límites con el

municipio de San Rafael, una de ellas al suroccidente y otra en límites con

la vereda Piedras. La unidad está constituida por material de acumulación a

lo largo de la vertiente (coluviones), el cual probablemente fue producido

por diferentes eventos erosivos y movimientos en masa como flujos de

escombro y tierra. En general son materiales mal clasificados carentes de

estratificación, porosos, compresibles y altamente permeables.

o Saprolito de Roca Ígnea. Es una unidad que

comprende aproximadamente el 90% de la extensión total del municipio, sin

tener en cuenta las zonas de embalses. Está conformada por materiales

que se derivan de las rocas intrusivas que constituyen el Batolito

Antioqueño, las cuales corresponden principalmente a cuarzodioritas y

tonalitas. Los suelos generalmente son de textura areno limosa y en

algunos sitios contienen grandes bloques de roca de forma sub redondeada

y redondeada que provienen de los procesos de meteorización esferoidal,

característica de este tipo de roca. En esta unidad predomina el rango de

pendiente entre 12% y 35%, formando sistemas de colinas bajas y medias

particulares de esta unidad geológica. El saprolito de roca ígnea aparece en

la totalidad de las veredas del municipio, y además, prácticamente




constituye la totalidad de los territorios veredales, algunos sectores son

interrumpidos por áreas de menor extensión que corresponden a depósitos

coluviales y/o aluviales.

Gráfica 12 Contacto entre dos estratos superficiales

FUENTE: PROPIA




Gráfica 13 Mapa de material superficial Municipio Alejandría

FUENTE: CORNARE

8.3 GEOLOGIA ESTRUCTURAL

En el plano geológico de Antioquia, se identifican, en la zona muy próxima a la

zona de estudio, dos fallas de mediana importancia como son la Falla Miraflores y

la Falla Biscocho, en forma muy directa y en la región occidental también afecta la

Falla Balseadero y la Falla Nare y de todo el sistema de fallas de la zona sur –

oriental de Antioquia.




La región del Oriente antioqueño puede verse afectada por sismos moderados a

fuertes, que ocasionarían pérdidas tanto de infraestructura como en la economía

de la zona. Esta zona ha sido afectada en mayor o menor grado por sismos de

intensidad alta que fueron producidos en áreas distintas, localizadas tanto dentro

como fuera del departamento de Antioquia. Sin embargo puede decirse que la

sismicidad en la región es media a baja, pues desde 1595 han sido reportados 172

sismos de magnitud mayor e igual a tres, lo que es poco para la cantidad de años

registrados. Muchos de estos han causado daños en infraestructuras del oriente y

poblaciones cercanas de otros departamentos.

8.4 GEOMORFOLOGÍA

La zona del Punto crítico PR16+910 vía Concepción - Alejandría, Antioquia se

caracteriza por presentar un relieve de altiplano, Los principales relieves de

primer orden que conforman la zona de estudio son básicamente representados

por colinas altas semiredondeadas con pendientes cortas y suavizadas derivadas

de rocas ígneas (granodioritas - Tonalitas), cuyo espesor de la zona de saprolito

alcanza varios metros. Hacia el Norte puntualmente en el Rio Nare, se observan

niveles de terrazas colgadas dejando ver un gran valle con pendientes bajas,

además de llanuras aluviales generalmente inundables.

Se observan colinas bajas o superficies de erosión, más afectadas por la

meteorización y erosión, derivadas de rocas ígneas principalmente granodioritas y

tonalitas.

Se presentan patrones de drenaje de tipo dendrítico y subparalelo que modelan el

paisaje a lo largo del altiplano, divididos por líneas divisorias de agua, las cuales

forman microcuencas y sitios de escorrentía; estos son aprovechados por la

pendiente y los distintos procesos erosivos (agua de escorrentía), para el




transporte de material formando depósitos de vertiente, los cuales sepultan las

distintas unidades litológicas.

Gráfica 14 Geomorfología típica de la zona del proyecto

FUENTE: GOOGLE EARTH

En términos generales la región de la vía en el PK16+910 está constituida por un

sistema cordillerano estructurado en contacto con rocas ígneas, que han sido

transformados por distintos procesos denudativos.

8.5 MOVIMIENTOS EN MASA.

Son aquellos que desplazan grandes volúmenes de material a lo largo de las

pendientes, superficies de corte visible o inferido, con extensión y profundidad

variable, este fenómeno necesita de un agente externo que lo ponga en marcha,




como por ejemplo el agua, vibraciones dinámicas (tectónicos), etc. Generalmente

hay factores condicionantes (predisponen la inestabilidad) y desencadenantes

(detonan el movimiento o inestabilidad).

Gráfica 15 Tipos de movimiento de laderas (Tomado de Gonzáles de Vallejo, 2002)




8.5.1 Deslizamiento rotacional.

Fenómeno que ocurre en el área de estudio, se categoriza como un deslizamiento

de tipo rotacional, donde la superficie de falla es formada por una curva cuyo

centro de giro se encuentra por encima del centro de gravedad del cuerpo en

movimiento. Visto en planta el deslizamiento posee una serie de agrietamientos

concéntricos y cóncavos en la dirección del movimiento. Por lo general el

movimiento produce un área superior de hundimiento y otra inferior de

deslizamiento generándose, flujos de materiales por debajo del pie del

deslizamiento.

Estos deslizamientos se localizan sobre el suelo residual, algunas cenizas

volcánicas, depósitos de vertiente y saprolitos de rocas ígneas de composición

granodioritica, los cuales son causados por las altas pendientes en el sitio de

estudio, la alta pluviosidad anual y agentes antrópicos como la ganadería y la

deforestación; los cuales aceleran este proceso.

A lo largo del talud superior son evidentes las señales de procesos erosivos

rotacionales y/o traslacionales que han afectado la ladera en su vida reciente y

que mantiene variados grado de actividad.

8.5.2 Reptación.

Movimiento sumamente lento (unos pocos centímetros por año), asociado a una

deformación continua del terreno inconsolidado o relativamente suelto, sin rotura o

falla del mismo a lo largo de superficies de corte. Afecta principalmente a los

depósitos de vertiente y a los suelos residuales.




En el caso de suelos, abarca generalmente grandes extensiones y es difícil de

controlar, se asocia con zonas deforestadas o intervenidas de manera

inadecuada, características que son atribuidas a la zona de estudio.

Fotografía 3 Reptación talud inferior.

FUENTE: PROPIA

8.6 USOS DEL TERRENO

En el área de estudio se evidencia un alto porcentaje de procesos denudativos en

los suelos naturales, cambiando la vocación de la tierra a suelos de pastoreo o de

uso minero.




En general se dice que4: En la actualidad el municipio de Alejandría comprende

además de las áreas construidas, coberturas de Bosques plantados, Bosques

naturales, Cuerpos de agua, Embalses, Cultivos Transitorios, Instalaciones

recreativas, Pastos y Rastrojos. Los bosques naturales remanentes se localizan

en altos como el Combo, Remolino, el Carbón, La linda y San Lorenzo y en el área

circundante al embalse San Lorenzo, y su composición florística comprende

especies como cedro (Cedrelaodorata), sietecueros (Tibouchinalepidota),

guacamayo (Heliocarpuspopayanensis), guadua (Guadua angustifolia), chingalé

(Jacaranda copaia), fresno (Tapiriraguianensis) y dormilón (Vochysiaferruginea).

Existe un predomino de coberturas en cultivos transitorios (frijol, maíz, tomate,

lulo) y permanentes (mosaicos agrícolas con prevalencia de café, plátano, caña

panelera y fique), seguido por pastos y rastrojos, los bosques aparecen en los

sectores suroccidental y nororiental del municipio y están asociados a los

embalses El Peñol – Guatapé y San Lorenzo (al suroccidente y oriente del

municipio), y en el área de influencia del embalse El Peñol – Guatapé también se

diferencia caracteriza un sector destinado a instalaciones recreativas. En los

últimos años existe una tendencia gradual al incremento de cultivos transitorios y

permanentes y pastos, a merced principalmente de las coberturas de rastrojos. Se

presenta los usos actuales del suelo de Alejandría, según lo reportado.

4 PLAN MUNICIPAL PARA LA GESTIÓN DE RIESGO DE DESASTRES – MUNICIPIO DE ALEJANDRIA - CORNARE




Tabla 13 Uso del Suelo Municipio de Alejandría (Antioquia)

FUENTE: CORNARE

Gráfica 16 Uso del suelo Municipio Alejandría

FUENTE: CORNARE




Se resalta que la zona en estudio es muy propensa a sufrir deslizamientos de

acuerdo a sus características geomorfológicas, al inadecuado uso del suelo y a la

deforestación que se ha ocasionado en los últimos años lo que genera que el

suelo se sature debido a la gran pluviosidad de la zona lo cual ocasiona mayor

peso del suelo y por ende su deslizamiento.

9 TRABAJOS DE CAMPO

9.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO

A efecto de cartografiar geológica y geotécnicamente la zona se realizaron

trabajos de levantamiento topográfico, se muestra la ubicación de los sondeos.

Gráfica 17 Levantamiento topográfico – descripción del problema

FUENTE: PAVCOL

A Concepción

Sondeo 2

A Alejandría

Sondeo 1

Sondeo 3

Zona Fallada

PK16+910




9.2 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA

La exploración de campo fue programada para cubrir el área geotécnica a

muestrear con sondeos con profundidades hasta de 20m en dos (2) puntos, uno

localizado en la banca próxima al talud superior y otra próxima al talud inferior.

La altura de sondeo con respecto al nivel medio del mar es:

Sondeo 1: 1670.4m

Sondeo 2: 1671.7m

La localización de los sondeos y/o sondeo se determina con la finalidad de poder

establecer un perfil, en la zona de falla, que permitan realizar un modelo

geotécnico que se encuentre dentro de los parámetros aceptados en la Ingeniería

de Fundación, El Manual del INVIAS para cimentaciones establece en este tópico

(3.3.1.1.1. Profundidad de la exploración) “Para el caso de estructuras de

contención se puede seguir la siguiente pauta: Las perforaciones se sitúan a lo

largo de la alineación propuesta para la estructura de contención, tan cerca como

sea posible. Las perforaciones adicionales se realizan detrás del muro, procurando

ubicarlas dentro del área definida como derecho de vía, u otra área según lo

determine el ingeniero geotecnista, en una distancia suficiente para definir el perfil

del subsuelo, en dirección transversal al muro.”

Dado el carácter de muro vial las normas aplicables para el diseño son La Norma

Colombiana de Diseño de Puentes LRFD – CCP 14 en la Sección 10 y Sección 11

y el “Manual de Diseño de Cimentaciones Superficiales y Profundas para

Carreteras” de INVIAS del 2013.

Dada los prediseños, se estima muros de altura máxima de 3m y pilas de

aproximadamente 10m de profundidad para un total de aproximadamente 19m de




desplante de estructura total, considerando que el muro será tipo receptor a efecto

de disminuir la caída de material a la vía.

La profundidad recomendada de perforación está dada por la formula (Manual del

INVIAS)

Dónde:

Zmin: profundidad de perforación en m.

: diámetro del pilote (m)

L: Longitud del pilote (m).

Proponiendo un diámetro de pilas de 1.20m la profundidad mínima de perforación

es de 16m.

Para la recuperación de los materiales a utilizar en los ensayos se empleó tubos

de cuchara partida cada 1.5m en los estratos más blandos y para estratos más

densos se utilizó las barras NQ y el Muestreado: tipo NQ (Barreno).

Sobre las muestras recuperadas se realizaron ensayos de caracterización, y se

correlacionaron los datos geotécnicos y de respuestas estructurales con las

fórmulas aceptadas por la literatura especializada sobre el tipo de suelo

encontrado y la característica del equipo. Los ensayos se realizaron según las

Normas de Ensayo para Materiales de Carreteras del INVIAS del 2007.

Para los suelos encontrados dentro de las 2 perforaciones se realizaron los

siguientes ensayos:

Gradación o Granulometría

Límite líquido

Límite plástico




Humedad Natural

Compresión Inconfinada

Corte directo

Los resultados de los mismos se muestran en las siguientes tablas (se anexa

reporte de laboratorio).

Tabla 14 registro sondeo No.1

Pro

fun

did

ad

(m

)

Dia

metr

o I

nt.

Tu

bo

de

Perf

ora

cio

n

Mu

estr

a N

o

Mu

estr

ead

or

Go

lpe/N

sp

t

Mu

estr

ead

or

Dia

metr

o E

xt.

Tu

bo

de

Perf

ora

cio

n

Niv

el

de F

reati

co

(m)

Estr

ato

s

1

2

1.45 22

22.45 2

3

43.45 4

45

4.45 6

56

5.45 733

6.45 444

7.45 444

8.45 556

9.45 79

1110.45 12

1112

11.45 12

1213

12.45 14

Limo arcilloso Color café, zonas rojisas con

raices

AW Limo arcilloso

DESCRIPCIÓN OBSERVACIONES

AW 1 SPT AW

Color café, zonas rojisas

AW 3 SPT AW Limo arenosos Color café

AW 2 SPT

AW 4 SPT AW Limo arenosos

SPT AW Limo arenosos

AW

Color café


AW 6 Color café


8 SPT AW Limo arenosos Color café



Limo arenosos Color café


AW 12 SPT AW

FUENTE: PROPIA




Pro

fun

did

ad

(m

)

Dia

metr

o I

nt.

Tu

bo

de

Perf

ora

cio

n

Mu

estr

a N

o

Mu

estr

ead

or

Go

lpe/N

sp

t

Mu

estr

ead

or

Dia

metr

o E

xt.

Tu

bo

de

Perf

ora

cio

n

Niv

el

de F

reati

co

(m)

Estr

ato

s

10

10

13.45 1010

1114.45 12

13

1415.45 14

1415

16.45 17

1720

17.45 212123

18.45 242425

19.45 273137

20.45 3856

21.45 7

Limo arenoso color gris vetas

negras y blancas

20 SPT AWLimo arenoso color gris vetas

negras y blancas

AW 21 SPT AW

AW 19 SPT AWLimo arenoso color gris vetas

negras y blancas

AW 17 SPT AWLimo arenoso color gris vetas

negras y blancas

AW 18

AW 16 SPT AWArena limosa gris, con

particulas gruesas

SPT AWLimo arenoso color gris vetas

negras y blancas

AW

Color café


AW 14 SPT AW Limo arenosos



FUENTE: PROPIA




Tabla 15 registro sondeo No.2

Pro

fun

did

ad

(m

)

Dia

metr

o I

nt.

Tu

bo

de

Perf

ora

cio

n

Mu

estr

a N

o

Mu

estr

ead

or

Go

lpe/N

sp

t

Mu

estr

ead

or

Dia

metr

o E

xt.

Tu

bo

de

Perf

ora

cio

n

Niv

el

de F

reati

co

(m)

Estr

ato

s

1

2

1.45 32

22.45 4

4

43.45 8

44

4.45 8

44

5.45 968

6.45 1456

7.45 1155

8.45 1056

9.45 1178

10.45 159

11

11.45 12

1010

12.45 11

Limo arcilloso color café con

vetas negras y rojas

AWLimo arcilloso color café con



AW 1 SPT AW

AW 3 SPT AWLimo arenoso color amarillo

con vetas rojizas, negras y

blancas

AW 2 SPT

AW 4 SPT AW

Limo arenoso color amarillo


blancas

SPT AW

Limo arcillosos y arenoso

color negro con vetas rojas y

café

AW

AW 5 SPT AW

Limo arenoso color amarillo


blancas

AW 6

AW 7 SPT AWLimo arenoso color café con


8 SPT AWLimo arenoso color café con


AW 9 SPTLimo arenoso color café con

vetas blancas


vetas blancas

Limo arenoso color café con

vetas blancas


vetas blancas

AW 12 SPT

FUENTE: PROPIA




10 ANALISIS DE LA SITUACION EXISTENTE

Por consideraciones geométricas e hidrológicas la zona de la falla corresponde a

un desagüe de una alcantarilla transversal que recolecta un área aferente

importante sobre suelos poco apto para control de erosión y en donde la perdida

de la cobertura vegetal nativa o arbórea incrementan cualquier posibilidad de

erosión; esto sumado a la alta pendiente transversal del talud (más de 30º) y

posibles rellenos antrópicos hacen potencialmente el sector candidato a

movimientos de masas que con cualquier otro agente detonante (agua, vibración,

etc.) se activa fácilmente.

Los valores altos de pluviografía, se consideran como el principal agente

detonante de este tipo de movimientos.

Fotografía 4 Zona fallada – desprendimiento de masa de suelo en el talud.

FUENTE: PROPIA

Zona fallada

Presencia de

flujo de agua




Los suelos desprendidos migran por acción de la gravedad y la corriente incipiente

de agua, hacia la ribera del Rio Nare.

Es evidente que el estrato superior de aproximadamente 1.0m de espesor, se

desliza sobre el estrato subyacente de mayor capacidad modular y con mejores

condiciones de humedad, dado su gradación y menor nivel de meteorización.

Fotografía 5 Deslizamiento de estratos superiores sobre estrato más competente

FUENTE: PROPIA

Estrato meteorizado de

baja competencia de

carga y soporte




Fotografía 6 Afectación en la banca vehicular

FUENTE: PROPIA

La banca vehicular, aun cuando en superficie de rodadura en afirmados, presenta

deformaciones y grietas de tensión que señalan el fracturamiento del talud y el

potencial desprendimiento de un mayor volumen de masa de suelos.




10.1 HIDROGEOLOGÍA

En la zona, como fluente principal hídrica, se encuentra los afluentes al embalse

de Guatapé, se caracteriza por ser una corriente constante y de gran importancia

económica y ambiental para la región; La zona se sitúa en un cañón detrítico

cretácico con suelos propios del Batolito Antioqueño que litológicamente está

formado por aproximadamente más del 80% por granodiorita. Las rocas de esta

unidad contienen minerales esenciales de cuarzo–plagioclasa ± feldespato

potásico, hornblenda y biotita.

No se detectan acuíferos activos que produzcan afloramientos en el talud superior

e inferior.

De acuerdo a los tipos de suelos la permeabilidad es media y podría tener un valor

medio (determinado según Hazen) de 3.6E-04 cm/s.




11 RESULTADO DE ESTUDIOS

11.1 METÓDO DE EXPLORACIÓN

Gráfica 18 Exploración Roto Percusión

FUENTE: Mecánica de Suelos en Obras Viales y de Fundación -Espinace, R



formulas aceptadas por la literatura especializada sobre el tipo de suelo

encontrado y la característica del equipo.

11.2 CARACTERISTICAS TIPO DE SUELOS

La exploración de campo fue programada para cubrir el área geotécnica a

muestrear con sondeos con profundidades hasta de 18 m en dos puntos del área

en del estudio, en donde se definieron los distintos estratos constituyentes de las

estructuras actuales de soporte.




Para la recuperación de los suelos granulares a utilizar en los ensayos se empleó

tubos shelbys y de cuchara partida cada 1.0m y muestreador de barreno con

recuperador de material para el caso de las rocas.



formulas aceptadas por la literatura especializada sobre el tipo de suelo y rocas

De cada estrato se realizaron ensayos para clasificación de los suelos:

Gradación o Granulometría

Límite líquido

Límite plástico

Humedad Natural

Compresión Inconfinada de suelos.

Compresión simple en rocas

11.2.1 ESTADO DEL MATERIAL

La variable estado del material se define a partir de las correlaciones que existen

entre los diferentes ensayos de campo o parámetros conocidos del material y la

compacidad (densidad) para materiales granulares y la consistencia para el caso

de materiales finos. Las categorías contempladas dentro de la variable se

identifican según estos estados y se definen como de densidad media, densa y

muy densa para el caso de los materiales granulares, y de consistencia Muy floja,

floja y media para el caso de materiales finos.

El material en esta perforación se comporta de una manera regular y normal en

suelos residuales, aumentando la consistencia a medida que se gana en




profundidad, igual sucede con las características de los suelos en cuanto a los

parámetros geomecánicos.

Una vez ensayadas las muestras recuperadas en cada uno de los sondeos del

proyecto se presentan las tablas de resúmenes de sondeos dentro de las cuales

están los valores de humedad natural, gradaciones, límite líquido, limite plástico,

índice de plasticidad, el sistema unificado de clasificación de suelos (S.U.C.S.) y

clasificación de suelos por los métodos AASHTO. Las muestras se ensayaron

según las normas del Ensayos de Materiales del INVIAS o sus similares ASTM.




Tabla 16. Clasificación de suelos sondeo 1

Seccion ABSCISA PROFUNDIDAD (m)Humedad.

Natural (%)

%Pasa Tamiz

No 10

%Pasa

Tamiz No 40

%Pasa Tamiz

No 200

Limite

Liquido

Indice de

Plasticidad

SPT

CORREGIDO

NIVEL

FREATICO

Indice de

GrupoA.A.S.H.T.O U.S.C

1 16910 1.45 36.8 98.7 78.3 57.5 46.0 9.0 4 5 A-5 ML

2 16910 2.45 31.4 98.7 78.3 57.5 46.0 9.0 4 5 A-5 ML

3 16910 3.45 28.5 96.7 69.6 44.3 38.0 8.0 8 1 A-4 SM

4 16910 4.45 26.3 96.7 69.6 44.3 38.0 8.0 11 1 A-4 SM

5 16910 5.45 28.9 98.7 93.2 32.8 38.0 7.0 13 0 A-2-4 SM

6 16910 6.45 28.9 96.7 69.6 44.3 38.0 8.0 7 1 A-4 SM

7 16910 7.45 28.8 96.7 69.6 44.3 38.0 8.0 8 1 A-4 SM

8 16910 8.45 26.1 97.2 72.4 46.3 34.0 9.0 9 2 A-4 SM

9 16910 9.45 27.4 97.2 72.4 46.3 34.0 9.0 13 2 A-4 SM

10 16910 10.45 32.2 97.2 72.4 46.3 34.0 9.0 23 2 A-4 SM

11 16910 11.45 25.6 97.2 72.4 46.3 34.0 9.0 24 2 A-4 SM

12 K16+910 12.45 27.5 97.8 70.4 43.9 34.0 4.0 27 0 A-4 SM

13 K16+910 13.45 39.3 93.1 75.8 41.6 40.0 5.0 20 0 A-4 SM

14 K16+910 14.45 32.6 97.8 70.4 43.9 34.0 4.0 23 0 A-4 SM

15 K16+910 15.45 29.1 98.7 70.4 43.9 34.0 4.0 28 0 A-4 SM

16 K16+910 16.45 21.2 98.7 70.4 43.9 34.0 4.0 32 0 A-4 SM

17 K16+910 17.45 26.5 98.7 53.7 27.5 33.0 9.0 41 0 A-2-4 SM

18 K16+910 18.45 26.5 98.7 53.7 27.5 33.0 9.0 47 0 A-2-4 SM

19 K16+910 19.45 22.0 98.7 53.7 27.5 33.0 9.0 52 0 A-2-4 SM

20 K16+910 20.45 16.7 98.7 53.7 27.5 33.0 9.0 75 0 A-2-4 SM

LOCALIZACION CARACTERIZACION CLASIFICACION

DESCRIPCION

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

LIMO DE BAJA PLASTICIDAD

LIMO DE BAJA PLASTICIDAD

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

FUENTE: PROPIA




Tabla 17 Clasificación de suelos sondeo 2

SECCION

ABSCISA /

APIQUE

PROFUNDIDAD (m)Humedad.

Natural (%)

%Pasa Tamiz

No 10

%Pasa

Tamiz No 40

%Pasa Tamiz

No 200

Limite

Liquido

Indice de

Plasticidad

SPT

CORREGIDO

NEVEL

FREATICO

Indice de

GrupoA.A.S.H.T.O U.S.C

1 16+910 1.5 31.9 94.9 65.0 36.7 41.0 8.0 3 0 A-5 SM

2 16+910 2.5 30.1 94.9 65.0 36.7 41.0 8.0 4 0 A-5 SM

3 16+910 3.5 31.7 94.9 65.0 36.7 41.0 8.0 8 0 A-5 SM

4 16+910 4.5 30.8 92.1 54.1 18.9 37.0 7.0 8 0 A-2-4 SM

5 16+910 5.5 23.7 92.1 54.1 18.9 37.0 7.0 9 0 A-2-4 SM

6 16+910 6.5 25.3 92.1 54.1 18.9 37.0 7.0 14 0 A-2-4 SM

7 16+910 7.5 24.4 92.1 54.1 18.9 37.0 7.0 11 0 A-2-4 SM

8 16+910 8.5 25.6 92.1 54.1 18.9 37.0 7.0 10 0 A-2-4 SM

9 16+910 9.5 21.2 88.2 52.3 22.4 34.0 7.0 11 0 A-2-4 SM

10 16+910 10.5 20.0 88.2 52.3 22.4 34.0 7.0 15 0 A-2-4 SM

11 16+910 11.5 26.1 88.2 52.3 22.4 34.0 7.0 23 0 A-2-4 SM

12 16+910 12.5 28.3 88.2 52.3 22.4 34.0 7.0 21 0 A-2-4 SM

13 16+910 13.5 27.1 93.2 56.7 24.2 38.0 9.0 30 0 A-2-4 SM

14 16+910 14.5 31.1 93.2 56.7 24.2 38.0 9.0 29 0 A-2-4 SM

15 16+910 15.5 31.3 94.9 56.7 24.2 38.0 9.0 30 0 A-2-4 SM

16 16+910 16.5 27.8 94.9 41.9 10.7 NL NP 35 A-1-b SP SM

17 16+910 17.5 24.2 94.9 56.6 23.9 36.0 8.0 45 0 A-2-4 SM

18 16+910 18.5 26.5 94.9 56.6 23.9 36.0 8.0 44 0 A-2-4 SM

19 16+910 19.5 25.9 94.9 56.6 23.9 36.0 8.0 57 0 A-2-4 SM

20 16+910 20.5 21.4 94.9 56.6 23.9 36.0 8.0 66 0 A-2-4 SM

ARENA LIMOSA

LOCALIZACION CARACTERIZACION CLASIFICACION

DESCRIPCION

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

ARENA LIMOSA

FUENTE: PROPIA




Gráfica 19 Clasificación de suelos sondeo 1

FUENTE: PROPIA

Gráfica 20 Clasificación de suelos sondeo 2

FUENTE: PROPIA




Gráfica 21 Clasificación de suelos consolidado

FUENTE: PROPIA

Los suelos en un muy alto porcentaje son arenas limosas, correspondientes a

suelos de características poco cohesivas, altamente erodable y de mediana a baja

capacidad de soporte.

El estrato de este tipo de material es grueso y de más de 10m de espesor, en

profundidad se van encontrando suelos más aptos, debido principalmente a sus

condiciones de consolidación y dureza.




El límite líquido (LL) del suelo que se define como el contenido de humedad

expresado en por ciento con respecto al peso seco de la muestra, con el cual el

suelo cambia del estado líquido al plástico presenta las siguientes

consideraciones:

Baja plasticidad LL < 35%

Plasticidad intermedia LL = 35- 50%

Alta plasticidad LL = 50 – 70%

Plasticidad muy alta LL = 70 – 90%

Plasticidad extremadamente alta LL > 90%

Según Atterberg, cuando un suelo tiene un índice plástico (IP) igual a cero, el

suelo es no plástico, cuando el índice plástico es menor de 7, el suelo presenta

baja plasticidad, cuando el índice plástico está comprendido entre 7 y 17 se dice

que el suelo es medianamente plástico y cuando el suelo presenta un índice

plástico mayor que 17 se dice que es altamente plástico.




11.2.2 ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DE HUMEDADES

Gráfica 22 Perfil de humedades en sondeo 1

FUENTE: PROPIA




Gráfica 23 Perfil de humedades en sondeo 2

FUENTE: PROPIA

Las humedades naturales son medias a bajas y se encuentra ubicadas muy

próximas al límite plástico y por debajo del límite líquido, situación, en la época de

la medición, favorable a la estabilidad, pero no exenta de aumentos con periodos

de lluvias sucesivas.

De los parámetros indirectos de las humedades se tiene:

Índice de Consistencia




Indica la consistencia relativa de los suelos

Se espera que si Ic es próximo a 0 entonces qu está en el rango de 0.25 a 1.0

kg/cm2. Si Ic s próximo a 1, entonces qu está entre 1.0 y 5.0 kg/cm2.

Índice de Liquidez

Si IL es próximo a 0 el suelo es preconsolidado.

Si IL es próximo a 1.0 el suelo es normalmente consolidado

Si IL > 0.20 aun siendo el suelo altamente plástico tendrá poca expansión

Índice de Compresión

Si CC esta entre 0 y 0.19 la compresibilidad es baja

Si CC esta entre 0.20 y 0.39 la compresibilidad es media

Si CC es mayor a 0.40 la compresibilidad es alta

Índice de Contracción lineal

Si CL>9 se podría esperar una alta actividad en el sentido contracción –

expansión.




Se detalla el valor de algunos parámetros geotécnicos adicionales deducidos de la

clasificación de los mismos.




Tabla 18 Otros parámetros geotécnicos en base a las humedades sondeo 1

ID 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

ABSCISA 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00 16910.00

Sondeo / cata: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Profundidad inicial (m): 0.00 0.15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Profundidad final (m): 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45 11.45 12.45 13.45 14.45 15.45 16.45 17.45 18.45 19.45 20.45

Profundidad media (m): 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45 11.45 12.45 13.45 14.45 15.45 16.45 17.45 18.45 19.45 20.45

No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable

1.18 1.18 1.31 1.31 1.31 1.31 1.31 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.27 1.38 1.38 1.38 1.40 1.40 1.40 1.40

Marcador

Indice de consistencia

Ic (C.R.)= 1.020 1.623 1.184 1.468 1.307 1.143 1.154 0.873 0.737 0.201 0.934 1.623 0.148 0.345 1.220 3.198 0.726 0.718 1.222 1.813

Indice de liquidez

IL= -0.020 -0.623 -0.184 -0.468 -0.307 -0.143 -0.154 0.127 0.263 0.799 0.066 -0.623 0.852 0.655 -0.220 -2.198 0.274 0.282 -0.222 -0.813

Indice de compresión

Cc= 0.324 0.324 0.252 0.252 0.252 0.252 0.252 0.216 0.216 0.216 0.216 0.216 0.270 0.216 0.216 0.216 0.207 0.207 0.207 0.207

Contracción lineal

CL (%)= 4.225 4.225 3.756 3.756 3.286 3.756 3.756 4.225 4.225 4.225 4.225 1.878 2.347 1.878 1.878 1.878 4.225 4.225 4.225 4.225

Indice de Grupo 5 5 1 1 0 1 1 2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Clasificacion AASHTO A-5 A-5 A-4 A-4 A-2-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4

Clasificacion USCS ML ML SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM

Descripcion

Suelo de

partículas finas.

Suelo de

partículas

finas.

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Colapsabilidad

FUENTE: PROPIA




Tabla 19 Otros parámetros geotécnicos en base a las humedades sondeo 2 ID 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

ABSCISA 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910 16+910

Sondeo / cata: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Profundidad inicial (m): 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.15 0.00 0.00 0.00 0.00

Profundidad final (m): 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45 11.45 12.45 13.45 14.45 15.45 16.45 17.45 18.45 19.45 20.45

Profundidad media (m): 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45 10.45 11.45 12.45 13.45 14.45 15.45 16.45 17.45 18.45 19.45 20.45

No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable Suelo colapsable No colapsable No colapsable No colapsable No colapsable

1.26 1.26 1.26 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33 1.38 1.38 1.38 1.38 1.31 1.31 1.31 2.60 1.34 1.34 1.34 1.34

Marcador

Indice de consistencia

Ic (C.R.)= 1.140 1.360 1.161 0.890 1.307 1.669 1.794 1.630 1.823 1.996 1.124 0.817 1.217 0.764 0.749 1.473 1.189 1.263 1.825

Indice de liquidez

IL= -0.140 -0.360 -0.161 0.110 -0.307 -0.669 -0.794 -0.630 -0.823 -0.996 -0.124 0.183 -0.217 0.236 0.251 -0.473 -0.189 -0.263 -0.825

Indice de compresión

Cc= 0.279 0.279 0.279 0.243 0.243 0.243 0.243 0.243 0.216 0.216 0.216 0.216 0.252 0.252 0.252 -0.090 0.234 0.234 0.234 0.234

Contracción lineal

CL (%)= 3.756 3.756 3.756 3.286 3.286 3.286 3.286 3.286 3.286 3.286 3.286 3.286 4.225 4.225 4.225 0.000 3.756 3.756 3.756 3.756

Indice de Grupo 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Clasificacion AASHTO A-5 A-5 A-5 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-1-b A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4

Clasificacion USCS SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SM SP SM SM SM SM SM

Descripcion

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas.(

Nomenclatura

con símbolo

doble).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Suelo de

partículas

gruesas. Suelo

de partículas

gruesas con

finos (suelo

sucio).

Colapsabilidad

FUENTE: PROPIA




Teniendo en cuenta otras consideraciones tenemos:

Tabla 20 Compresibilidad de los suelos

Término utilizado Limite Liquido (LL)

Ligera a baja compresibilidad 0 a 30

Moderada a intermedia 31 a 50

Alta compresibilidad 51 y mayor FUENTE: MECANICA DE SUELOS EN LA INGENIERIA PRACTICA – K TERSAGHI

Igualmente se determina la plasticidad y resistencia en estado seco:

Tabla 21 Plasticidad de los suelos Término utilizado Índice de plasticidad (IP) Resistencia en estado seco

No plástico 0 - 3 Muy baja

Ligeramente plástico 4 -15 Ligera

Medianamente plástico 15 – 30 Mediana

Muy plástico 31 o mayor Alta FUENTE: MECANICA DE SUELOS EN LA INGENIERIA PRACTICA – K TERSAGHI

Otros términos utilizados comúnmente para determinar el grado de actividad del

suelo con respecto al contenido de arcillas, como se muestran en la tabla

siguiente:

Tabla 22 Característica del suelo de acuerdo a su plasticidad - complemento

FUENTE: MECANICA DE SUELOS EN LA INGENIERIA PRACTICA – K TERSAGHI




11.2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

Características cualitativas

Tabla 23 Características de los suelos según clasificación U.S.C.

FUENTE: INGENIERIA GEOLOGICA

Adicional se realizan los ensayos de compresión simple para suelos.

Todas las muestras de tubo shelby tomadas en el momento de realizar el ensayo

SPT, fueron manejadas con gran cuidado tanto en el campo como en el

laboratorio para evitar su alteración, cambios en la sección transversal o la pérdida

de humedad, es decir, muestras de forma inalteradas. Todas las relaciones de

altura - diámetro o al lado de la base se encuentran entre 2 a 2.5.

En casos donde se obtuvo arcillas no duras, cuando fue posible, tallamos la

muestra para eliminar las zonas alteradas próximas a las paredes del tubo. En

general, se desecharon las partes alteradas de la muestra. En últimas se siguieron




todos los procedimientos estipulados dentro de la norma de ensayo “Compresión

inconfinada en muestras de suelos” I.N.V. E – 152 – 07.

Para el Km9+400 Se obtuvo los siguientes resultados a ensayos de Compresión

Tabla 24 Sondeo No 1 Guatapé – San Rafael PK16+0200 – compresión simple

MUESTRA No PROFUNDIDAD ESFUERZO ÚLTIMO (kg/cm2)

3 3.5 0.812

7 7.5 0.93 FUENTE: PROPIA

Tabla 25 Sondeo No 2 Guatapé – San Rafael PK16+0200 – compresión simple

3 3.5 0.940

5 5.5 1.420 FUENTE: PROPIA

Fotografía 7 Ensayo compresión simple

FUENTE: PROPIA

De acuerdo a los resultados de la resistencia a la compresión inconfinada de los

suelos ensayados, se califica la consistencia del suelo como MEDIANA A FIRME.




Tabla 26 Consistencia y Resistencia a la compresión inconfinada de los suelos

FUENTE: INGENIERIA DE CIMENTACION - PECK




Tabla 27 Análisis cuantitativo suelos sondeo 1

ABSCISA

Profundidad

(m)

Indice de

GrupoA.A.S.H.T.O U.S.C Compresibilidad Plasticidad Consistencia Capacidad drenante

K16+910 1.5 6 5 A-5 ML 36.8 46.0 9.0 0.32 Media Poco arcillosos Dura Aceptable

K16+910 2.5 4 5 A-5 ML 31.4 46.0 9.0 0.32 Media Poco arcillosos Dura Aceptable

K16+910 3.5 8 1 A-4 SM 28.5 38.0 8.0 0.25 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala


K16+910 5.5 11 0 A-2-4 SM 28.9 38.0 7.0 0.25 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala











K16+910 16.5 32 0 A-4 SM 21.2 34.0 4.0 0.22 Media Poco arcillosos regular a buena Aceptable a mala

K16+910 17.5 41 4 A-2-4 SM 26.5 33.0 9.0 0.21 Moderada a Intermedia Poco arcillosos Mala Aceptable a mala

K16+910 18.5 47 8 A-2-4 SM 26.5 33.0 9.0 0.21 Moderada a Intermedia Poco arcillosos Mala Aceptable a mala

K16+910 19.5 52 17 A-2-4 SM 22.0 33.0 9.0 0.21 Alta Muy arcilloso Mala Aceptable a mala

K16+910 20.5 75 0 A-2-4 SM 16.7 33.0 9.0 0.21 Moderada a Intermedia Poco arcilloso Mala Aceptable a mala

Limite

Liquido (%)

Indice de

Compresibilidad

(Ic)

IP(%)

LOCALIZACION

NSPT

CLASIFICACION CUALIFICACION

Humedad

natural (%)

FUENTE: PROPIA




Tabla 28 Análisis cuantitativo suelos sondeo 2

ABSCISA

Profundidad

(m)

Indice de

GrupoA.A.S.H.T.O U.S.C Compresibilidad Plasticidad Consistencia Capacidad drenante

16+910 1.5 4 0 A-5 SM 31.9 41.0 8.0 0.28 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala



16+910 4.5 8 0 A-2-4 SM 30.8 37.0 7.0 0.24 Media Poco arcillosos Dura Aceptable a mala












16+910 16.5 35 A-1-b SP SM 27.8 NL NP - Baja No arcilloso Dura Aceptable a mala





Limite

Liquido (%)IP(%)

Indice de

Compresibilidad

(Ic)

CUALIFICACIONLOCALIZACION

NSPT

CLASIFICACION

Humedad

natural (%)

FUENTE: PROPIA




Las tablas anteriores nos indican que los suelos de los estratos presentan una

baja a media compresibilidad, son en su mayoría poco arcillosos y con una

resistencia en estado seco que se caracteriza en general firme en suelos

predominantemente limos arenosos.

En resumen se determina que se estaría ante suelos poco problemáticos en el

ámbito de sostenimiento vertical, permeabilidad, y plasticidad pero susceptibles a

erosiones y poco sostenimiento en laderas de altas pendientes.

11.3 RESULTADOS DEL SPT

A partir del ensayo del SPT se plantean todos los registros en base a este. Los

cálculos de los parámetros geotécnicos se realizaran en base a las correcciones

del NSPT considerando parámetros como el sistema de maniobra del equipo, por

presión efectiva del suelos y por ubicación del nivel freático, además se tomara el

valor correspondiente al 60% de la eficiencia de la energía de hinca.

El tubo se debe penetrar 45 cm donde los golpes de los primeros 15 cm (N1), no

se toman en cuenta para el ensayo. Los golpes correspondientes a los siguientes

30 cm, son los considerados como los representativos del ensayo, es decir N2 y

N3.

El SPT es la suma del número de golpes de N2 y N3

El resultado será Ninsitu = N2 + N3

Correcciones al ensayo.

Se modifican los valores reales de SPT mediante la aplicación de ciertos factores

de corrección de campo. Las variaciones o imprecisiones del valor de NSPT




tomado en campo (N), pueden ser parcialmente compensadas y transferidas a un

N60 corregido siguiendo las siguientes expresiones, de las cuales se toma la

menor:

1.

2.

Nmedido= Índice de Penetración medido

CN = factor corrector por confinamiento

CE= factor corrector por energía

CR= factor corrector por longitud de barras

CS= corrección por el uso de una Cuchara Normal sin tubo muestreador en su

interior (“liner”)

CB= corrección de acuerdo al diámetro de la perforación

CW = corrección por nivel freático

11.4 FACTOR DE CORRECCIÓN POR SOBRECARGA O CONFINAMIENTO

El factor de corrección del S.P.T. (CN) está definido como la relación entre la

resistencia medida del S.P.T. para una presión vertical efectiva dada (σv), a la

resistencia medida a un esfuerzo vertical standard (σv) REF, normalmente 1T/pie2 o

1Kg/cm2.

En la práctica el valor del número de golpes corregido (N1), se obtiene usando la

siguiente relación:

N1 = CN.N. Donde N representa el número de golpes medidos.




Tabla 29 Los factores de corrección comúnmente usados


En general se recomienda que Cn ≤ 2.0, por lo cual la formulación de Skempton

es la única que cumple exactamente esta recomendación para σv =0.

Gráfica 24 Factor de corrección por energía





En cualquier caso, para el cálculo de correlaciones de los otros parámetros

geotécnicos se aplica el 60% de la energía de la hinca.

Resulta pues evidente que, si los SPT modernos dan mayor energía, el golpeo N

resultante debe corregirse por un factor de energía, de manera que se obtenga un

valor SPT normalizado, denominado N60

De este modo: N60= N • Er/60,

Siendo Er el porcentaje de energía de golpeo obtenida con los métodos

automáticos y N el valor SPT medido en campo.

Tabla 30 Corrección por Energía (CE)


Siendo




Gráfica 25 Factor de corrección por el uso de cuchara normal (CS)


Tabla 31 Factor de corrección por longitud de barras CR


Tabla 32 Factor de corrección por el diámetro de la perforación CB


Los resultados de los ensayos realizados son.




Gráfica 26 NSPT corregido sondeo 1

FUENTE: PROPIA




Gráfica 27 NSPT corregido sondeo 2

FUENTE: PROPIA




11.5 CORRELACIONES ENTRE N Y RESISTENCIA EFECTIVA DE LOS

SUELOS

Existen numerosas correlaciones entre N y f', pero, antes de mencionar algunas

de ellas, es conveniente discutir cual valor de f' es el que se está obteniendo.

Dado que la mayor parte de estas correlaciones fueron obtenidas con materiales

granulares, para los cuales usualmente c' = 0, lo que realmente se obtiene es la

relación entre esfuerzos cortantes y esfuerzos normales efectivos, es decir:

Angulo de fricción real (ϕ') y equivalente (ϕ 'eq)

Con lo anterior, algunas de las relaciones entre ϕ'eq y N1, son las siguientes

Estas relaciones, para su uso en Colombia, se transforman a una energía e = 45%

con el anterior resultado.

Los resultados de la exploración realizada se muestran en las siguientes gráficas,

considerando para cálculo las formulaciones propuestas por Peck y Terzaghi.




Gráfica 28 Angulo de fricción sondeo 1

FUENTE: PROPIA




Gráfica 29 Angulo de fricción sondeo 2

FUENTE: PROPIA




11.6 RELACIONES ENTRE EL NÚMERO DE GOLPES "N" DEL SPT,

DENSIDAD RELATIVA

La densidad relativa es una de las maneras de indicar el grado de compacidad

(compactación) de un suelo y se puede emplear tanto para suelos en estado

natural como para rellenos compactados artificialmente. El uso de la densidad

relativa es importante en mecánica de suelos debido a la correlación directa que

ella tiene con otros parámetros como por ejemplo:

El ensayo Proctor, El ensayo C.B.R. Y otros. Relacionados con la capacidad de

soporte del suelo.

Conceptualmente la densidad relativa indica el estado de compacidad decualquier

tipo de suelo.

El ensaye es aplicable a suelos que contengan hasta un 12% de partículas finas y

un tamaño máximo nominal de 80 mm.

Los métodos más utilizados son los siguientes:

Una correlación muy utilizada que relaciona el, valor N, Dr., y sobrecarga efectiva,

es la familia de curvas desarrolladas y estudiadas por Gibbs y Holtz, (ref. 13, 23)

basadas en una serie de ensayos de laboratorio, según se indica en la Grafica 8.

Esta correlación la utilizaron muchos ingenieros en todo el mundo para estudios

de rutina in situ y otros lo hicieron para predecir la potencial licuefacción en suelos

no cohesivos.




La grafica 10 es un gráfico de doble alcance: por un lado se indican las curvas de

diversos autores que correlacionan los valores de N con Dr y por otro la que

relaciona N con los valores del ángulo de fricción interna (Φ).

Gráfica 30 Correlación Número de Golpes y Densidad relativa

FUENTE: Geología para Ingenieros Geotécnicos

Meyerhof En investigaciones realizadas entre 1953, 1954 y 1955 estableció una

correlación entre N, Dr y φ

Φ = 25 + 0.15 Dr (más de 5% de arena fina)

Φ = 30 + 0.15 Dr (menos de 5% de arena fina)

Otros autores estiman que para determinar la densidad relativa, es preciso tener

en cuenta la presión efectiva del suelo del ensayo. Es así como Schultze y

Menzenbach dan la relación siguiente:

LogeDr = 0.478 Loge N – 0.262 Loge p´o + 2.84

Donde p´o designa la presión efectiva expresada en barias




Aporte de Peck y Bazaraa Relacionan la densidad relativa de la arena con el índice de

penetración standard "N" y la presión de sobrecarga en el nivel donde se efectúa el ensayo, por

medio de las siguientes relaciones:

Skemoton, 1986:

α=0.92 para arenas finas

α=1.08 para arenas gruesas

α=1 para arenas con partículas de tamaño medio.

Marcuson y Bieganousky, proporcionaron la relación empírica para obtener la

densidad relativa.

Dónde:

Dr, Densidad relativa

NF Número de penetración estándar en el campo

σ′v Esfuerzo efectivo vertical

Cubrinovski e Ishihara, 1999:




[D50=1.25 mm] ≡ [α = 1]

De todas estas fórmulas se tomará la densidad relativa propuesta por Meyerhof

puesto que es más conservadora que las demás.

Gráfica 31 Densidad relativa sondeo 1

FUENTE: PROPIA




Gráfica 32 Densidad relativa sondeo 2

FUENTE: PROPIA

PARA EL MODULO ELÁSTICO DE YOUNG E, es usual utilizar la fórmula propuesta

por Tornaghi et al.

Donde Nspt es el número medio de golpes de la capa;




B es una constante igual a 7 MPa.

En este estudio se tomará la fórmula propuesta por Bowles5 para arenas

normalmente consolidados.

Dónde:

Cu: cohesión no drenada en suelos cohesivos

N: número de SPT en suelos no cohesivos.

Gráfica 33 Modulo de Young sondeo 1

FUENTE: PROPIA

5 A Realistic Way to Obtain Equivalent Young’s Modulus of Layered Soil - Brahma, P. et al - 2010




Gráfica 34 Modulo de Young sondeo 2

FUENTE: PROPIA

11.7 ESTIMACIÓN DEL MÓDULO DE DEFORMACIÓN EDOMÉTRICO

A través de correlaciones directas con los valores de Nspt:

Farrent

El método es válido para arenas generalmente se basa en el informe:

Eed (Kg / cm2) = 7.1x Nspt

Cuando Nspt es el número de golpes.




Menzebache y Malcev proponen las siguientes ecuaciones:

Tabla 33 Modulo edométrico en arenas Módulo Edométrico

(kg/m2)

Litología

e = 3.54NSPT +38 Arenas finas

e =4.46NSPT+38 Arenas medias

e = 10.46NSPT+38 Arena + grava

e =11.84NSPT+38 Arena gravosa

FUENTE: Prove SPT & Modulo Edométrico, Formule di correlazione

Tabla 34 Módulos edométrico

PROFUNDIDAD

(m)SONDEO 1 SONDEO 2

1.45 64.8 55.8

2.45 55.8 55.8

3.45 73.7 73.7

4.45 82.6 73.7

5.45 87.1 73.7

6.45 64.8 91.5

7.45 64.8 78.1

8.45 69.2 73.7

9.45 82.6 73.7

10.45 109.4 87.1

11.45 109.4 104.9

12.45 118.3 100.4

13.45 96.0 122.7

14.45 100.4 118.3

15.45 113.8 118.3

16.45 122.7 127.2

17.45 140.6 149.5

18.45 149.5 145.0

19.45 162.9 171.8

20.45 211.9 189.6

MODULO EDOMETRICO (kg/cm2)

FUENTE: PROPIA

11.8 PARÁMETROS GEOMECÁNICOS (COMPRESION INCONFINADA)

Parámetros de Resistencia

En suelos cohesivos la resistencia al corte no drenada fue obtenida a partir de

ensayos con penetrómetro manual, compresión inconfinada o por correlaciones




entre la resistencia a la penetración estándar (N) y la resistencia a la compresión.

Se utilizó la siguiente expresión:

qu = 0.162 * N (Bowles,1988)

Dónde:

qu = resistencia a la compresión inconfinada en kg/cm²

N = Número de golpes por pie (SPT)

También se acepta que:

qu (KPa)6 = 4.24 * N

qu (KPa) = 186.3-172.5LI+24.2LI2

Dónde:

LI: Índice de liquidez

= Humedad natura

p: humedad del límite líquido

IP: Índice de plasticidad.

qu (KPa) = 0.186IPxN

Algunos valores típicos se muestran en la tabla 41

Tabla 35 Parámetros de Resistencia de acuerdo al NSPT

FUENTE: Geología para Ingenieros Geotécnicos

6 Correlations between physical and mechanical properties of al-ammarah soil - Rana Mohammed Al-Kahdaar




En la siguiente tabla se muestran los valores medidos y correlacionados en el

proyecto.

Tabla 36Compresion simple sondeos

CUALITATIVO - TIPO DUREZA TIPO DE SUELO

PROFUNDIDAD (m) SONDEO 1 SONDEO 2 SONDEO 1 SONDEO 2

1.45 75.7 49.9 Muy flojo - Muy Blando Muy flojo - Muy Blando

2.45 49.9 49.9 Muy flojo - Muy Blando Flojo - Blando

3.45 101.5 101.5 Blando Blando



6.45 75.7 153.5 Muy flojo - Muy Blando Medio

7.45 75.7 114.5 Muy flojo - Muy Blando Blando



10.45 205.8 140.5 Medio Blando

11.45 205.8 192.7 Medio Medio

12.45 232.1 179.6 Medio Medio

13.45 166.6 245.2 Medio Medio

14.45 179.6 232.1 Medio Medio

15.45 218.9 232.1 Medio Medio

16.45 245.2 258.4 Medio Medio

17.45 298.1 324.6 Medio Compacto

18.45 324.6 311.3 Compacto Compacto

19.45 364.6 391.3 Compacto Compacto

20.45 512.6 445.0 Roca blanda Compacto

COMPRESION NO CONFINADA(kN/m2)

FUENTE: PROPIA

11.9 PESO ESPECÍFICO SATURADO DE SUELOS ARENOSOS

Se utiliza la ecuación de Kulhawy y Mayne (1990) para correlacionar los pesos

unitarios saturados (bajo el nivel freático) de los suelos en KN/m3




Gráfica 35 Peso específico saturado de sondeo 1

FUENTE: PROPIA

Gráfica 36 Peso específico saturado de sondeo 2

FUENTE: PROPIA




La relación de los pesos unitarios no saturado y saturados con respecto a la

densidad relativa se expresa, para arenas, como7:

Tabla 37 Peso unitario seco sondeos

PROFUNDIDAD

(m)SONDEO 1 SONDEO 2

1.45 16.6 16.5

2.45 16.5 16.6

3.45 17.0 17.0

4.45 17.2 16.9

5.45 17.2 16.9

6.45 16.6 17.3

7.45 16.6 17.0

8.45 16.6 16.8

9.45 16.9 16.9

10.45 17.4 17.1

11.45 17.4 17.6

12.45 17.4 17.4

13.45 17.0 17.8

14.45 17.1 17.7

15.45 17.3 17.7

16.45 17.4 17.9

17.45 17.6 18.2

18.45 17.7 18.1

19.45 17.8 18.5

20.45 18.3 18.7

PESO UNITARIO NO SATURADO(KN/m3)

FUENTE: PROPIA

7 Validation of empirical formulas to derive model parameters for sand R.B.J Brinkgreve et al - 2010




11.10 COEFICIENTE DE BALASTO O MÓDULO DE REACCIÓN KS

El coeficiente de balasto o módulo de reacción corresponde a la acción tipo

“resorte” que ejerce el suelo sobre la estructura; se consideran dos tipos de

módulo de reacción, uno vertical (Ks) para efecto de diseño de cimentaciones tipo

losas y otro horizontal (Kh) para el diseño de cimentaciones profundas sobre

caissons o pilotes.

COEFICIENTE DE BALASTO VERTICAL (Ks)

Para tal efecto se supone una zapata de 1.0x1.0 de superficie horizontal

Dado que los suelos reportados son todos granulares (SM) se puede aplicar la

fórmula propuesta por Terzaghi para plato de carga cuadrado de lado 30 cm.

Dónde:

N: varía entre 2 y 3

B: ancho de la fundación (cuadrada) (m)

D: profundidad del estrato de fundación (m)

E: Modulo elástico secante (Kg/cm2)




COEFICIENTE DE BALASTO HORIZONTAL (Kh)

Para la determinación del Kh, se utilizara la formula propuestas por Biot, dado los

parámetros que involucra.

Dónde:

Es: Modulo de elasticidad del suelo

: Coeficiente de Poisson del suelo

D: Diámetro o ancho del pilote

Ep: Modulo de elasticidad del pilote

Ip: Momento de inercia de la sección




Tabla 38 Coeficiente de balasto sondeos

Ks (kg/cm3) Kh(kg/cm3) Ks (kg/cm3) Kh(kg/cm3)

1.45 0.6 0.2 0.4 0.1

2.45 0.6 0.2 0.6 0.2

3.45 1.5 0.6 1.5 0.6

4.45 2.2 0.9 1.5 0.6

5.45 2.7 1.1 1.8 0.7

6.45 1.4 0.5 3.0 1.2

7.45 1.7 0.6 2.3 0.9

8.45 1.9 0.8 2.2 0.9

9.45 2.9 1.2 2.4 1.0

10.45 5.4 2.3 3.5 1.4

11.45 5.7 2.4 5.5 2.3

12.45 6.5 2.8 5.0 2.1

13.45 4.8 2.0 7.3 3.1

14.45 5.6 2.4 7.1 3.1

15.45 6.9 3.0 7.4 3.2

16.45 7.9 3.5 8.6 3.8

17.45 10.0 4.4 10.9 4.8

18.45 11.3 5.0 10.7 4.8

19.45 12.3 5.5 13.3 6.0

20.45 16.2 7.3 14.9 6.7

PROFUNDIDAD

(m)

SONDEO 1 SONDEO 2

FUENTE: PROPIA

11.11 ANGULO DE DILATANCIA

Es la variación del volumen cuando se aplican tensiones tangenciales, y tiene una

influencia significativa en la cómo se comportan los suelos granulares.

El suelo se expande al producirse la cizalla, pero el rozamiento entre partículas no

se produce según el ángulo de fricción del estado crítico φ’cs, sino según los

planos con inclinación ψ llamado ángulo de dilatancia.




Gráfica 37 Dilatancia en suelos granulares

MECANICA DE ROCAS- FUNDAMENTO DE ESTABILIDAD DE TALUDES-PEDRO RAMIRES ET AL

Gráfica 38 Angulo dilatancia sondeo 1

FUENTE: PROPIA




Gráfica 39 Angulo dilatancia sondeo 2

FUENTE: PROPIA




Tabla 39 Resumen caracterización sondeo 1

1 1.45 6 ML 36.8 46.0 9.0 29 7.8 0.0 16.65 19.7 75.7 5.7 0.6 0.2

2 2.45 4 ML 31.4 46.0 9.0 29 6 0.0 16.51 19.6 49.9 4.9 0.6 0.2

3 3.45 8 SM 28.5 38.0 8.0 30 10.1 5.7 16.98 19.8 101.5 6.6 1.5 0.6

4 4.45 10 SM 26.3 38.0 8.0 30.8 12.2 10.7 17.18 19.9 127.5 7.4 2.2 0.9

5 5.45 11 SM 28.9 38.0 7.0 31.2 13 12.8 17.24 19.9 140.5 7.7 2.7 1.1

6 6.45 6 SM 28.9 38.0 8.0 29.8 6.4 0.0 16.56 19.6 75.7 5.1 1.4 0.5

7 7.45 6 SM 28.8 38.0 8.0 30 6.8 0.0 16.59 19.6 75.7 5.3 1.7 0.6

8 8.45 7 SM 26.1 34.0 9.0 30.2 7.2 2.8 16.62 19.6 88.6 5.5 1.9 0.8

9 9.45 10 SM 27.4 34.0 9.0 31.2 9.9 10.7 16.87 19.7 127.5 6.6 2.9 1.2

10 10.45 16 SM 32.2 34.0 9.0 33.8 16.6 21.0 17.40 20.0 205.8 8.8 5.4 2.3

11 11.45 16 SM 25.6 34.0 9.0 34 16.6 21.0 17.36 19.9 205.8 8.8 5.7 2.4

12 12.45 18 SM 25.6 34.0 4.0 34.8 17.9 23.6 17.43 20.0 232.1 9.2 6.5 2.8

13 13.45 13 SM 27.5 40.0 5.0 33 12.7 16.4 17.03 19.8 166.6 7.6 4.8 2.0

14 14.45 14 SM 39.3 34.0 4.0 33.8 14.1 18.1 17.12 19.8 179.6 8 5.6 2.4

15 15.45 17 SM 32.6 34.0 4.0 35 16.6 22.3 17.27 19.9 218.9 8.8 6.9 3.0

16 16.45 19 SM 29.1 34.0 4.0 36 18.4 24.8 17.37 19.9 245.2 9.4 7.9 3.5

17 17.45 23 SM 21.2 33.0 9.0 38.2 22.9 29.0 17.62 20.0 298.1 10.6 10.0 4.4

18 18.45 25 SM 26.5 33.0 9.0 39.8 25.5 30.8 17.74 20.1 324.6 11.3 11.3 5.0

19 19.45 28 SM 12.8 33.0 9.0 41 27.5 33.3 17.82 20.1 364.6 11.8 12.3 5.5

20 20.45 39 SM 21.1 33.0 9.0 45 38.7 40.6 18.32 20.3 512.6 14.3 16.2 7.3

1

PROFUNDIDAD

(m)

NSP60

CLASIFICACION

USC

wnat(%) LL(%)

qu (comp.no

confinada)

(KN/m2)

Angulo

Dilatancia

(°)

Ks

(kg/cm3)

Kh

(kg/cm3)

IP(%) ° E (Mpa) C(kPa)

gunsat

(KN/m3)

gsat

(KN/m3)

FUENTE: PROPIA




Tabla 40 Resumen caracterización sondeo 2

1 1.45 4 SM 31.9 41.0 8.0 28.8 5.8 0.0 16.54 19.6 49.9 4.9 0.4 0.1

2 2.45 4 SM 30.1 41.0 8.0 29.7 6 0.0 16.56 19.6 49.9 4.9 0.6 0.2

3 3.45 8 SM 31.7 41.0 8.0 32.6 10.1 5.7 17.03 19.8 101.5 6.6 1.5 0.6

4 4.45 8 SM 30.8 37.0 7.0 32.6 8.9 5.7 16.90 19.8 101.5 6.2 1.5 0.6

5 5.45 8 SM 23.7 37.0 7.0 33.2 9 5.7 16.92 19.8 101.5 6.2 1.8 0.7

6 6.45 12 SM 25.3 37.0 7.0 35.8 12.9 14.7 17.30 19.9 153.5 7.6 3.0 1.2

7 7.45 9 SM 24.4 37.0 7.0 34.3 9.4 8.3 16.96 19.8 114.5 6.4 2.3 0.9

8 8.45 8 SM 25.6 37.0 7.0 33.8 8 5.7 16.82 19.7 101.5 5.8 2.2 0.9

9 9.45 8 SM 21.2 34.0 7.0 34.3 8.4 5.7 16.85 19.7 101.5 6 2.4 1.0

10 10.45 11 SM 20.0 34.0 7.0 36.2 10.8 12.8 17.11 19.8 140.5 6.9 3.5 1.4

11 11.45 15 SM 26.1 34.0 7.0 39.4 15.9 19.6 17.55 20.0 192.7 8.6 5.5 2.3

12 12.45 14 SM 28.3 34.0 7.0 38.7 13.9 18.1 17.39 20.0 179.6 8 5.0 2.1

13 13.45 19 SM 27.1 38.0 9.0 41.8 19.1 24.8 17.80 20.1 245.2 9.6 7.3 3.1

14 14.45 18 SM 31.1 38.0 9.0 41.5 17.8 23.6 17.70 20.1 232.1 9.2 7.1 3.1

15 15.45 18 SM 31.3 38.0 9.0 41.8 17.8 23.6 17.70 20.1 232.1 9.2 7.4 3.2

16 16.45 20 SP SM 27.8 NL NP 43.3 20.1 25.9 17.88 20.2 258.4 9.8 8.6 3.8

17 17.45 25 SM 24.2 36.0 8.0 45 25.1 30.8 18.21 20.3 324.6 11.2 10.9 4.8

18 18.45 24 SM 26.5 36.0 8.0 45 23.9 29.9 18.13 20.3 311.3 10.9 10.7 4.8

19 19.45 30 SM 25.9 36.0 8.0 45 30.2 34.8 18.52 20.4 391.3 12.4 13.3 6.0

20 20.45 34 SM 21.4 36.0 8.0 45 34.1 37.6 18.74 20.5 445.0 13.3 14.9 6.7

IP(%) ° E (Mpa) C(kPa)

gunsat

(KN/m3)

gsat

(KN/m3)

qu (comp.no

confinada)

(KN/m2)

Angulo

Dilatancia

(°)

Ks

(kg/cm3)

Kh

(kg/cm3)

LL(%)ID

PROFUNDIDAD

(m)

NSP60

CLASIFICACION

USC

wnat(%)

FUENTE: PROPIA




En base a las condiciones de comparación de los parámetros geotécnicos, a la

representatividad de los mismos, de tal manera que produzcan respuestas

confiables en los modelos, a condiciones de similitud en clasificación se obtiene

los estratos representativos a efecto de hacer el modelo geotécnico.

Tabla 41 Sección característica

1 9.45 7 SM 27.4 34.0 9.0 30.2 7.2 2.8 16.6 19.6 88.6 5.5 1.9 0.8

2 16.45 16 SM 29.1 34.0 4.0 34 16.6 21.0 17.4 19.9 205.8 8.8 5.7 2.4

3 18.45 23 SM 26.5 33.0 9.0 38.2 22.9 29.0 17.6 20.0 298.1 10.6 10.0 4.4

4 20.45 28 SM 21.1 33.0 9.0 41 27.5 33.3 17.8 20.1 364.6 11.8 12.3 5.5

5 30 - Roca Suave - - - 42.0 2500.0 40.0 25.0 25.5 50000.0 15.0 246.7 110.4

Ks

(kg/cm3)

Kh

(kg/cm3)

E (Mpa) C(kPa)

gunsat

(KN/m3)

gsat

(KN/m3)

qu (comp.no

confinada)

(KN/m2)

ID

PROFUNDIDAD

(m)

NSP60

CLASIFICACION

USC

wnat(%) LL(%) IP(%) °

Angulo

Dilatancia

(°)

FUENTE: PROPIA

12 FUERZAS SISMICAS

MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO

Los movimientos sísmicos de diseño se definen en función de la aceleración pico

efectiva, representada por el parámetro Aa, y de la velocidad pico efectiva,

representado por el parámetro Av., para una probabilidad del diez por ciento de ser

excedidos en un lapso de cincuenta años. Los valores de estos coeficientes, para

efectos de este Reglamento, deben determinarse de acuerdo con la tabla 51.

—Se determina el número de la región en donde está localizada la construcción

usando para Aa el mapa de la gráfica y el número de la región donde está

localizada la construcción para Av, en el mapa de la Grafica 42.


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Gráfica 40 Ubicación de zona sísmica.

FUENTE: MANUAL DE DISEÑOS DE ESTRUCTURAS SISMORESISTENTES

Tabla 42 Coeficientes sísmico zona en estudio

FUENTE: NSR-10

Según el código el coeficiente Aa, por la tabla donde se especifica la región y la,

se emplea una aceleración pico (Aa) de 0.15g, con este valor se analizara el

comportamiento de la contención, para efectos producidos por un sismo,

considerando que se permite utilizar la aceleración en un valor entre 1/3 y 2/3 de

la aceleración pico, en este estudios se asume un valor de 0.13g, basado en los




concepto de Elms y Martín (1979) que demostraron que este valor es adecuado

para la mayoría de los propósitos de diseño, debido a que la aceleración pico solo

se presenta en periodos de tiempo muy pequeños no suficientes para producir la

falla tal como lo han analizado investigadores del área sísmica como Seed y

Marcurson. El anterior concepto es válido si se tiene en cuenta que en los análisis

pseudoestatico que se hacen para simular el efecto de un sismo sobre el talud, se

utilizan parámetros geotécnicos estáticos, cuando Ishihara (1989) mostró que la

resistencia al corte se incrementaba en un sismo. La aceleración vertical tiene un

efecto menos importante en la estabilidad del talud, pero en el análisis de

sensibilidad se considera la misma, dada la capacidad de variación de dirección

de la aceleración sísmica tanto horizontal como vertical.

Por norma los factores de seguridad que se deben tener en cuenta, para la

estabilidad del terreno se presentan en la tabla siguiente.

Tabla 43 Factores de seguridad Básicos mínimos.

FUENTE: MANUAL DE DISEÑO DE PUENTES SISMORESISTENTES 1995




Para el presente proyecto tomares los valores relacionas en taludes, condición

pseudoestatico con agua subterránea normal y coeficiente sísmico de diseño, el

cual será de 1.05.

De acuerdo a estas características, tomadas de la Norma sismo Resistente

Colombiana NSR-10, se analiza el talud, con diferentes características, hasta

llegar a una estabilidad total del sitio.

Los valores para constituir el espectro de aceleración sísmica se muestran a

continuación.

Gráfica 41 Ubicación de Región sísmica

NSR -10




Tabla 44 Datos para constitución espectro de aceleración sísmica de diseño.

Datos Unidad Página

Ubicación de la Estructura Ciudad Guatape Planos

Número de la Región: 3 Título A Pag A-18

Zona de Amenaza Sísmica: Intermedia Título A Pag a-17

Coeficiente de Aceleracion (Aa): 0.15 Título A Pag A18

Coeficiente de Velocidad (Av): 0.2 Título A Pag A-19

Tipo de Perfil del Suelo: D Título A Pag A-22

Coeficiente de Amplificación de Sitio (Fa): 1.5 Título A Pag A-23

Coeficiente de Amplificación de Sitio (Fv): 2.2 Título A Pag A-24

Grupo de Uso Edificación: IV Título A Pag A-25

Coeficiente de Importancia (I): 1.5 Título A Pag A-26

Espectro de Diseño (Sa): Gráfico Título A

Período de Vibración Inicial (To): 0.20 seg Título A

Período de Vibración Corto (Tc): 0.94 seg Título A

Período de Vibración Largo (TL): 5.28 seg Título A

CÁLCULO DEL ESPECTRO ELASTICO DE ACELERACION DE DISEÑO (Sa) SEGÚN NSR-10

FUENTE: PROPIA

Gráfica 42 Espectro elástico de aceleración Alejandría.

FUENTE: PROPIA




13 CONSIDERACIONES GEOMETRICAS - LOCALIZACION

La vía corresponde a una calificación de secundaria, la sección trasversal a

reconstruir debe disponer mínimo de las siguientes características:

Ancho de banca: 6.30 m

Bermas cunetas: 0.60m

Pendiente máxima: 8%

Pendiente mínima: 0.6%

Radio mínimo: 40m

Longitud mínima de curva de 20m

LOCALIZACION

A efecto de localizar el proyecto se debe apoyar en la alcantarilla de acuerdo a las

siguientes coordenadas relativas.

Tabla 45 Coordenadas relativas replanteo

PUNTO X Y Z

1 1005.094 998.007 1500.06

2 1003.807 999.071 1500.03

FUENTE: PAVCOL

Coordenadas absolutas aproximadas

06°22’26.71” N

75°08’44.42 W

1668 m altura sobre el nivel medio del mar




Gráfica 43 Localización del proyecto

FUENTE: PROPIA

A Alejandría

Referencia: ALCANTARILLA

No. 1

A Concepción

PK16+908




Gráfica 44 Detalle de la referencia topográfica

FUENTE: PROPIA

14 DESCRIPCION DE LA FALLA - MODELO GEOTECNICO

La falla corresponde a deslizamientos tipo flujo no canalizado (descripción según

Cruden y Varnes), en donde la humedad o saturación de los suelos y la

configuración topográfica de la vaguada tuvieron incidencia en el movimiento.

Rf:1

Rf:2

PK16+908




“Estos son unos flujo muy rápido a extremadamente rápido de detritos (o suelos)

saturados, no plásticos (Índice de plasticidad menor o próximos al 5%), que

transcurre principalmente confinado a lo largo de un canal o cauce con pendiente

pronunciada. Se inician como uno o varios deslizamientos superficiales de detritos

en las cabeceras o por inestabilidad de segmentos del cauce en canales de

pendientes fuertes. Los flujos de detritos incorporan gran cantidad de material

saturado en su trayectoria al descender en el canal y finalmente los depositan en

abanicos de detritos




Este tipo de flujo, que es en sí un movimiento traslacional, ocasiona la desnudes

del talud e incrementa las pendientes, dejando en potencia estado de inestabilidad

la ladera superior o en este caso banca de la vía, lo que los hace progresivos en el

tiempo, situación que se ve agravada con incrementos en el los niveles de

humedad de los suelos, por efecto de periodos lluviosos o días de sucesivas

lluvias. Estos movimientos se dan en los estratos más meteorizados o sueltos y la

pista de deslizamiento son estratos más competentes o con mayor cohesión

interna.

Fenómenos vecinos a la falla principal reseñada, son las reptaciones

pronunciadas en el talud inferior. La reptación de suelos son importantes en la

contribución a la formación de delgadas capas de suelo coluvial a lo largo de

laderas de alta pendiente. Estas capas pueden ser subsecuentemente la fuente de

deslizamientos de detritos superficiales y de avalanchas de detritos o flujos de

suelos (como se puede intuir en este caso).

Se reseña las lluvias como el principal factor desencadénate de esta inestabilidad,

ella contribuye a aumentar la acción de diversos factores condicionantes:

meteorización, acción de las aguas subterráneas, etc. El impacto de las gota de

lluvia sobre los suelos produce salpicaduras que levantan y dejan caer las

partículas, tendiendo a transpórtalas hacia niveles inferiores de la vertiente.

Consecuentemente, se origina una removilización superficial de los suelos, que

puede disminuir la capacidad de infiltración del mismo, al taponar las partículas

movidas las aberturas naturales del suelo.




Cuando el régimen de lluvias es torrencial, el agua caída se canaliza en zonas

deprimidas causando acciones similares a las corrientes de agua. Aumenta las

subpresiones del terreno al infiltrase por discontinuidades y grietas, y produce una

sobrecarga debida a sus propio peso. Cuando se trata de materiales cohesivos, se

puede dar una absorción de agua por los minerales arcillosos y producirse un

hinchamiento de los mismos, incrementándose las presiones efectivas del

terreno8.

14.1 OBRAS HIDRAULICAS EXISTENTE

Se evidencia la existencia de una obra hidráulica tipo alcantarilla de diámetro

90cm, con poza de captación y estructura de salida tipo aletas; no se evidencia

estructura de disipación, situación que coadyuva a los procesos erosivos en el

talud inferior.

Gráfica 45 Alcantarilla 1 (lado Guatapé y referencia levantamiento)

FUENTE: GOOGLE EARTH

8 Manual de Taludes – Instituto Geológico y Minero de España.

Referencia:

Alcantarilla No. 1

PK16+908




Se debe recuperar la obra hidráulica y construcción de obras de disipación a

efecto de mejorar la condición de estabilidad de la ladera.

Esta obra se debe recuperar y complementar con la construcción de estructura de

disipación.

Gráfica 46 Torrentera de disipación típica

Control de erosion en taludes y obras de ingenieria - Suares

Esta torrenteras serán en concreto reforzado de resistencia mínima de 210 kg/cm2

a la compresión y deberán estar debidamente anclada al suelo por medio de llaves

de sujeción o por pilotes cortos, que eviten su volcamiento o desprendimiento.

14.2 ESTABILIDAD DE LA LADERA

En base a levantamiento topográfico, los ensayos de campo, a la geomorfología

del sector y a otras consideraciones particulares del movimiento, se hace el

modelo geotécnico que nos indique la falla probable del sistema. Inicialmente el




modelo general se realiza con Midas GTS NX a efecto de disponer información

global de la zona falla y finar con las secciones críticas del proyecto.

Gráfica 47 Zona topográfica, directamente afectada

FUENTE: PROPIA

A Alejandría




Gráfica 48 Modelo tridimensional sitio de la falla

FUENTE: PROPIA

El modelo geotécnico con el programa Midas GTS NX, se hace en las

consideraciones geomorfológicas de la región a estudiar y con los parámetros

geomecánicos establecidos en los diferentes estratos de suelos identificados en la

exploración de campo.

Banca de vía

Cárcava por

deslizamiento




Gráfica 49 Desplazamientos máximos modelo 3D

FUENTE: PROPIA.

Gráfica 50 Potencial de falla tipo traslacional

FUENTE: PROPIA.




Se observan elementos fallados por tensión tanto en el talud inferior y superior, en

el primer estrato característico del modelo. Una potencial falla tipo rotacional –

traslacional afecta el talud superior e inferior (en forma continua)

14.2.1 MODELOS 2D EQUILIBRIO LÍMITE Y ELEMENTOS FINITOS

A fin de evaluar en mayor detalle el talud y de tomar una sección representativa,

tomada en base o apoyo del modelo Midas GTS NX.

Gráfica 51 Ejes de estudio

FUENTE: PROPIA

Eje 1




Gráfica 52 Sectores de estudio en perfil Eje 1

FUENTE: PROPIA

En base a los ensayos de campo, a la geomorfología del sector y a otras

consideraciones particulares del movimiento, se hace el modelo geotécnico que

nos indique la falla probable del sistema. Esto utilizando programa de equilibrio

limite Slide.

Se aplican las características de los suelos y el nivel freático a la altura detectada;

este parámetro es estacional por lo que requiere de un análisis probabilístico de la

incidencia de la fluctuación del mismo.




Gráfica 53 Modelo geotécnico básico

FUENTE: PROPIA

Se muestra las características de las superficies de fallas típicas del modelo de

equilibrio límite propuesto.




Gráfica 54 Fallas típicas ejes 1

FUENTE: PROPIA

Existen potenciales líneas de fallas en el talud superior e inferior con factores de

seguridad inferior a 1.50, esto consecuente con el modelo tridimensional.

Dado que el estado actual de la falla es equilibrio latente, se retrocálcula a un

factor de seguridad mínimo de 1.0 los parámetros geomecánicos.




Gráfica 55 Fallas típicas retrocálculo

FUENTE: PROPIA

Tabla 46 Valores parámetros geotécnicos retrocalculado.

FUENTE: PROPIA

En el modelo retrocalculado se muestra líneas de fallas en el talud superior e

inferior, idénticas a las del modelo original.




14.2.2 MODELO GEOTECNICO SIN FUERZA SISMICA -

RETROCALCULO

Dado el estado real del talud, para efecto de los cálculos de estabilidad se

establece el factor de seguridad próximo a la falla con valor de 1.0. Se retrocálcula

las propiedades de capa a efecto de establecer el estado latente de falla, en la

zona critica.

En la gráfica 60 y tabla 50 se muestra el modelo retrocalculado y el valor de los

parámetros geotécnicos correspondientes.

14.2.3 MODELO CON SOBRE CARGA VEHICULAR

El Código Colombiano de Diseño de Puentes Sismo – Resistentes de Colombia

establece en el numeral A.5.7.2.1 literal b) Otras Cargas que “Cuando dentro de

una distancia igual a la mitad del muro se pueda presentar tráfico de vehículos, se

debe considerar un empuje adicional de tierra equivalente a una sobrecarga

uniforme de 0.60 m de suelo.

En el texto “Muros de Contención de Suelo Reforzado con Cintas Metálicas y

Geosintéticos” del Ing. Luciano Rivera Caicedo comenta: “El efecto del tráfico en

muros viales se lo considera semejante al de una carga repartida de ancho

infinito”.

Otro tipo de consideración y en el evento de que se modelara en tres dimensiones

es aplicar directamente en forma puntual o distribuida en el radio de carga; en el

caso de análisis en dos dimensiones se debe hacer algunos ajustes para

considerar el efecto de las llantas fuera del plano analizado, en el texto antes




mencionado se plantea la solución modificada de Boussinesq por NAVFAC en

1982.

Gráfica 56. Efecto de carga puntual en talud

FUENTE: PROPIA

En el caso de una configuración de carga vehicular tipo eje tándem, se tiene.

Gráfica 57. Simulación de carga vehicular en el talud.

FUENTE: PROPIA




La carga equivalente de Q1 y Q2 (en planta) seria:

Qeq= (Q1+Q2*cos2(1.1Ɵ))

En este ejercicio académico y siguiendo la recomendación de Código Colombiano

de Puentes se utilizara una sobre carga de:

q= 0.60*19.0 KN/m2 = 11.40 KN/m2.

Se muestra el comportamiento de la masa de suelo, con la sobrecarga vehicular.

Gráfica 58 Sección con sobrecarga vehicular

FUENTE: PROPIA




Gráfica 59 Fallas tipos con sobrecarga vehicular

FUENTE: PROPIA

14.2.4 CON EFECTO SISMICO – SITUACION CRITICA DE DISEÑO

La situación de mayor criticidad con respecto a la estabilidad, se da, normalmente,

una vez aplicado los efectos sísmicos; los códigos, además, permiten una

reducción del factor de seguridad a efecto de considerar tales efectos.




Gráfica 60 Modelo básico tramo típico con sismo y sobrecarga

FUENTE: PROPIA




Gráfica 61 Factor de seguridad y superficies de fallas en perfil típico con fuerzas sísmica

FUENTE: PROPIA

Se observa, en caso de evento sísmico, curvas potenciales de fallas con factor de

seguridad inferior al permitido con ese sistema de cargas (FSadm=1.05), esto en el

talud superior con mayor relevancia; En el talud superior se muestra fallas de poca

profundidad que podrían tener incidencia en la estabilidad global de toda la ladera;

es evidente la alta sensibilidad del estado actual de la banca, en donde se muestra

potencialidad de falla alta. En caso de no fuerza sísmica y factor de seguridad de

1.5m, las fallas potenciales en el talud inferior adquiere mucha relevancia.




Tabla 47 Factor de seguridad y referencia

MINIMO REFERENCIA

Con cargas geostaticas 1 1.5 66.67

Con sobrecarga Vehicular 0.987 1.5 65.80

Con sobrecarga Vehicular y sismo 0.787 1.05 74.95

CONDICIONFACTOR SEGURIDAD % DE LA

REFERENCIA

FUENTE: PROPIA

El modelo básico a analizar corresponde a la situación con sobrecarga vehicular y

el cumplimiento de un factor de seguridad de 1.5; se chequea, posteriormente, la

condición con carga sísmica.

Las situaciones descritas se analizan a efecto de proponer, en base a los

modelos, medidas correctivas que permitan recuperar la banca ya alterada,

utilizando la situación más representativa, que en este caso es con carga

geostáticos, dado el menor valor de cumplimiento del factor de seguridad mínimo.

Se chequean las otras condiciones.

En el modelo FEM con el programa Phase 2 se muestra situación similar, en

donde los movimientos más significativos se podrían dar en el talud superior, pero

la probabilidad de los eventos en el talud inferior son mayores y deben ser

tratados.




Gráfica 62 Modelo FEM con sobrecarga

FUENTE: PROPIA

Gráfica 63 Cortantes máximos modelo geotécnico con sismo

FUENTE: PROPIA




Se muestra zonas de máximos cortantes en el talud superior, banca y talud

inferior, configuración semicircular y transversal que vaticinan deslizamientos

complejos, sin superficie de falla definida o única.

14.3 SOLUCION DE ESTABILIDAD PROPUESTA

El diseño de solución contempla varios aspectos a consideras, en el ámbito

hidráulico, estructural, geométrico y de mitigación con prácticas de bioingeniería:

14.3.1 SOLUCION ESTRUCTURAL

(1) Construcción de muro cimentado sobre unas baterías de pilas en el talud

inferior cortando parte de las líneas potenciales de falla.

(2) Anclajes pasivos talud superior a efecto de cortar líneas de fallas no

resueltas con el muro de contención.

(3) Micropilotes en la parte intermedia del talud inferior a efecto de mejorar las

condiciones de estabilidad y recuperar geomorfológicamente la zona

14.3.2 SOLUCION BIOINGENIERIA - MITIGACION

(1) Empradizarían de todo el talud superior e inferior.

14.3.3 SOLUCION HIDRAULICA - HIDROLOGICA

(1) Reconstrucción de la alcantarilla de diámetro 90cm.

(2) Construcción de estructura de disipación según modelo propuesto en este

volumen, hasta una longitud de 15m.




(3) Colocar drenes longitudinales en el pie del talud inferior a efecto de evacuar

y cortar líneas de flujos a las alcantarillas existentes; estos filtros serán de

1.20m de profundidad y 0.60m de ancho, con geotextil no tejido y tubo

perforado de 10cm de diámetro.

14.3.4 CHEQUEO ESTABILIDAD SOLUCION PROPUESTA

Utilizando las técnicas de equilibrio límite y de elementos finitos se establece la

estabilidad de las obras propuesta, chequeando, además sus dimensiones de

tal manera que garanticen el adecuado comportamiento de la ladera y

principalmente dar estabilidad a la banca vial.

MURO SOBRE PILAS

A efecto de reconstruir la banca y generar condiciones de estabilidad. Dado

que la condición de carga más adversa corresponde a la geostáticas se analiza

esa situación chequeando la solución con cargas sísmicas posteriormente.

Muro de 2.50m de altura

Pilas de longitud 11.60m, separadas entre 2.5 y 2.90m eje a eje.

Ubicadas a 9.60m del borde de la cuneta interior.




Gráfica 64 Muro sobre pilas

FUENTE: PROPIA

Gráfica 65 Líneas de falla FS< 1.50

FUENTE: PROPIA




La inestabilidad en la banca vehicular es resuelta y en parte en el talud inferior,

persistiendo algunas fallas en la parte media del talud inferior. En el talud superior

se observan algunas líneas de fallas con factores de seguridad próximos a 1.0 y

que generarían desprendimientos cuando se active el deslizamiento.

Las características mínimas del muro son.

Altura del muro: 2.60m

Diámetro Pilas: 1.20m

Separación pilas eje a eje: 2.50m – 2.90m

Profundidad pilas: 11.60m

Longitud: 14.10m

Concreto pilas y muros: 210 kg/cm2 a la compresión medido a los 28 días.

Tabla 48 Coordenadas localización muro PUNTO X Y Z

1 1002.382 999.319 1499.5

2 998.107 1005.602 1499.5

3 999.48 1011.567 1499.5 FUENTE: PROPIA




Gráfica 66 Localización muro sobre pilas

FUENTE: PROPIA

En el talud superior se proponen anclajes pasivos y el talud inferior micropilotes de

diámetro 10 cm.

ANCLAJES MURO SUPERIOR

Dadas las condiciones de inestabilidad persistentes en el talud superior se plantea

la construcción de anclajes activos; por medio de la técnica de retrocálculo se

determina el valor de la tensión necesaria para estabilizar este talud.

A Alejandría

P1

P2

P3




Gráfica 67 Esquema anclajes y micropilotes

FUENTE: PROPIA




Gráfica 68 Factor de seguridad solución complementaria anclajes y micropilotes

FUENTE: PROPIA

Característica Anclajes Pasivos:

Longitud mínima de 7.5.0m

Separación transversal máxima de 2.5m

Separación longitudinal de 2.0m

Inclinación con la horizontal de entre 40°.

Diámetro barras: 32mm

Tipo de barra: Gewi o similar.

Límite elástico de la barra: 500 mPa.




Limite rotura de la barra: 550 mPa.

Diámetro perforación mínimo: 50mm

Longitud mínima anclada: 60% de la longitud total.

Fotografía 8 Característica típica de los anclajes

FUENTE: ANCLAJES AL TERRENO – TOMAS MURILLO.

MICROPILOTES

Longitud mínima de 11.50m

Diámetro mínimo de 120mm

Separación longitudinal de 100mm

Recubrimiento: tubería SCH 40 de diámetro 4 pul.

Límite elástico del recubrimiento: 275mPa.

Relleno: concreto 21 mPa.




Longitud de la pantalla en micropilotes: 18m.

Cota superior micropilotes: 1492.50.

Coordenadas de inicio: X:989.449; Y: 992.969

Coordenadas de final: X:988.006; Y: 1010.909

Gráfica 69 Localización de sistema micropilotes - trinchos





Gráfica 70 Secuencia construcción micropilotes.


La batería de micropilotes, en la zona deprimida, se utiliza como trincho a efecto

de reconstruir parcialmente la morfología de la zona, por lo tanto se colocara,

malla eslabonada como espaldar de soporte.




Gráfica 71 Detalle configuración de micropilotes – trinchos

FUENTE: PROPIA

14.3.5 VALIDACION Y AJUSTE CON FUERZAS SISMICA

Se chequea la solución con fuerza sísmica y teniendo como referencia un factor

de seguridad de 1.05, según la NSR -10.




Gráfica 72 Solución con fuerzas sísmicas.

FUENTE: PROPIA




Gráfica 73 Superficies de fallas mínimas con fuerzas sísmicas

FUENTE: PROPIA

La solución es aceptable dado que el factor de seguridad es superior al mínimo

aceptado.

1.1 VALIDACION Y AJUSTE SOLUCION CON PROGRAMA DE ELEMENTOS

FINITOS PHASE 2.

A efecto de validar y/o ajustar la solución se utilizara el programa Phase 2 de

Rocscience, para, si es del caso, hacer los ajustes necesarios.




Gráfica 74 Modelo FEM

FUENTE: PROPIA




Gráfica 75 Cortantes máximos.

FUENTE: PROPIA

Aun cuando se evidencia una superficie de máximo cortantes, con configuración

semicircular, entre el muro en pilas y la batería de micropilotes, la seguridad del

global del sistema es adecuada bajo las premisas aquí establecidas.




2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se presenta el diseño de solución geotécnica en el PK16+0910 de la vía La

Concepción - Alejandría, en donde se observa pérdida parcial de la banca

como efecto de un movimiento traslacional ocasionado por el flujo del

estrato superior de la formaciones que constituyen la obra vial.

Se realizaron inspección de campos por parte de personal especializado en

geología, geotecnia y estructural a fin de determinar las causas y proponer

soluciones conjuntas que tiendan a mitigar y solucionar el problema

planteado, que tiende a afectar la seguridad vial en el sector.

Se detectaron suelos de muy baja cohesión tipo arenas – limosas, las

cuales son susceptibles a movilizarse sobre estratos de mayor

competencia, principalmente cuando las condiciones de humedad son

propicias (próximos a la saturación), conjugada con las altas pendientes,

como efectivamente se presentan en el sector.

La pluviografía en la región es alta y en la parte baja del talud fluye una

importante corriente hídrica (Rio Nare) que afecta, la estabilidad global del

sistema cuando por aumento del nivel de las aguas, por encima del nivel de

inundación, satura las partes bajas de la ladera.

Se plantea una alternativa de solución que tiende a estabilizar el talud

superior e inferior, recuperar la banca: (1) de muro rígido de altura 2.5m

fundado sobre pilas de 1.20m de diámetro. (2) Construcción de unos

anclajes pasivos en el talud superior separados máximo 3.5m en dirección

vertical y 2.0m en dirección longitudinal. (3) Construcción de disipador de




energía hasta una longitud de desarrollo mínima de 20m en las obras

hidráulicas existente (4) Construcción de filtros longitudinales al pie del

talud superior de profundidad mínima de 1.20m y ancho de 0.60 (5)

Empradización talud inferior, previa reconstrucción geomorfológica entre el

trincho y el muro de hormigón.

Los modelos se realizaron con el programa Midas GTS NX, Slide (equilibrio

limite) y Phase 2 (elementos finitos) de Rocscience.

La fase de construcción apropiada seria (1) Construcción de muro

cimentado en baterías de pilas (2) Construcción de micropilotes (3)

Reconstrucción de obras hidráulicas transversales y disipadores (4)

Construcción de anclaje talud superior y empradización del talud.

Todos los materiales y procesos constructivos deben cumplir las normas y

especificaciones establecida en los pliegos, acá se recomienda seguir las

especificaciones INVIAS y controlados los materiales por las misma norma

de esta Entidad.

geotecnia km16+0200 concepcion alejandria ver0

Engineering