ACTUALIZACIÓN Y COMPLEMENTACIÓN DEL COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA DE LA CONEXIÓN VIAL ABURRÁ ORIENTE ANTONIO DEMATTEIS JUAN SILVA Secciones numéricas adicionales P_3 y P-4 Complemento del capítulo 10 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01 (TOMO I) CONSORCIO GEODATA 2014 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM CONTENIDO INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 7 1. MODELO NUMÉRICO DEL FLUJO DE AGUA .................................................... 9 1.1 MÉTODO DE MODELACIÓN .............................................................................. 12 1.2 CALIBRACIÓN DEL MODELO ........................................................................... 14 1.3 CONDICIONES DE CONTORNO ........................................................................ 16 1.4 CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA........................................................................ 18 1.5 RESULTADOS .................................................................................................... 22 1.5.1 Resultado de la modelación a lo largo de la sección P_3 (Anfibolitas de Medellín) .................................................................................................................. 24 1.5.2 Resultado de la modelación a lo largo de la sección P_4 (Falla costado occidental stock de samarcanda) ............................................................................ 29 1.6 1.5.3 Análisis de la fase 1a: Tubo 1, drenante ................................................... 34 1.5.4 Análisis fase 1b: Tubo 1, impermeabilizado .............................................. 37 1.5.5 Analisis fase 2a: Dos tubos drenantes ...................................................... 39 1.5.6 Análisis fase 2b: Túnel Impermeabilizado ................................................. 42 CONSIDERACIONES FINALES Y RECOMENDACIONES ................................ 45 1.6.1 Recomendaciones para la interpretación de los resultados de la simulación numérica. ................................................................................................................. 45 1.6.2 Interpretación de los resultados en los cursos de agua superficial (ASP). 46 1.6.3 Interpretación del caudal de los manantiales (AST) .................................. 47 1.6.4 Límite de caudal admisible al interior de la excavación ............................. 48 CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 2/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Valores de Permeabilidad Hidráulica............................................................... 18 Tabla 2. Resultado del modelo numérico a lo largo de la sección P_3: los valores de los caudales se reportan sea en términos absolutos (l/s/m) o teniendo en cuenta el espesor de la sección del modelo igual a 1 m y en términos relativos porcentuales referidos al valor calculado del modelo que simula las condiciones de flujo “antes de la excavación”. Los valores de caudal reportados en las columnas correspondientes a 1 y 2 tubos para los puntos de agua listados en la primera columna, deben entenderse como caudales residuales, es decir, el caudal que permanecería en el punto de agua en el caso de verificarse el impacto. ........................................................................ 24 Tabla 3. Resultado del modelo numérico a lo largo de la sección P_4. Los valores de los caudales se reportan sea en términos absolutos (l/s/m) o teniendo en cuenta el espesor de la sección del modelo igual a 1 m y en términos relativos porcentuales referidos al valor calculado del modelo que simula las condiciones de flujo “antes de la excavación”. Los valores de caudal reportados en las columnas correspondientes a 1 y 2 tubos con y sin impermeabilización para los puntos de agua listados en la primera columna, deben entenderse como caudales residuales, es decir, el caudal que permanecería en el punto de agua en el caso de verificarse el impacto (ver explicación mas detallada en la página siguiente)........................................... 29 CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 3/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Trazado de las cuatro secciones a lo largo de las cuales se realizaron los modelos numéricos verticales. ...................................................................... 11 Figura 2. Grilla utilizada para el modelo numérico a lo largo de la sección P_3. Se nota el mayor detalle de la grilla en correspondencia con la superficie topográfica y del sector en el cual será excavado el túnel para simulación en condiciones de flujo “post-operam”. .................................................................................. 13 Figura 3. Grilla utilizada para el modelo numérico a lo largo de la sección P_4. Se nota el mayor detalle de la grilla en correspondencia con la superficie topográfica y del sector en el cual será excavado el túnel para simulación en condiciones de flujo “post-operam”. .................................................................................. 13 Figura 4. Condiciones al contorno para simular la recarga por infiltración, así como los manantiales y cursos de agua a lo largo de la sección P_3 (Dadas las condiciones topográficas se consideró el valor medio de recarga evidenciado en el balance hidrogeológico descrito en el capítulo 5 del informe SGC-INGCON-INF-05-01, TOMO I). ............................................................................ 17 Figura 5. Condiciones al contorno para simular la recarga por infiltración, así como los manantiales y cursos de agua a lo largo de la sección P_4 (igual que en el caso anterior se considero el valor medio de recarga). ................................. 17 Figura 6. Campo de variación de la permeabilidad a lo largo de la sección P_3. La posición indicativa del túnel Santa Elena esta representado por los puntos negros (tubo 2 punto lado izquierdo). El color verde representa el complejo hidrogeológico 1 dominado por las Anfibolitas de Medellín (sin fallas importantes), mientras que los colores azul y naranja representan la transición entre roca de basamento, saprolito y suelo residual. .................... 20 Figura 7. Campo de variación de la permeabilidad a lo largo de la sección P_4. La posición indicativa del túnel Santa Elena esta representado por los puntos negros (tubo 2 punto lado izquierdo). El color amarillo representa el complejo hidrogeológico 4a dominado por las granodioritas compactas falladas, mientras que los colores rojo y cian representan los complejos hidrogeológicos 4b y Q4-Q5 respectivamente. .............................................. 20 Figura 8. Sección P_3, comportamiento de la superficie piezométrica en condiciones de flujo no perturbado antes de la excavación (ante operam). Los puntos de CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 4/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM color azul indican los manantiales y cursos de agua presentes a lo largo de la sección. ......................................................................................................... 21 Figura 9. Comportamiento de la superficie piezométrica en condiciones de flujo no perturbado “ante operam” (sección P_4). Los puntos de color azul indican los manantiales y cursos de agua presentes a lo largo de la sección. ................ 21 Figura 10. Comparación del caudal de los puntos de agua que se encuentran en correspondencia con la sección P_3 valorada en condiciones no perturbadas o “ante operam” (indicados en color azul). En color rojo se representa las condiciones drenantes del tubo 1 (sin pre-inyecciones), mientras que el color naranja representa el efecto de drenaje de los dos tubos (tubos 1 y 2, excavados sin pre-inyecciones)..................................................................... 27 Figura 11. Comparación del caudal residual de los puntos de agua que se encuentran en correspondencia con la sección P_4 valorada en condiciones no perturbadas o “ante operam” (indicados en color azul), con el tubo 1 en condiciones drenantes (sin pre-inyecciones, en rojo) y después de efectuadas las pre-inyecciones de impermeabilización del macizo rocoso en el contorno del túnel (en color lila). En color naranja se representa el efecto de drenaje de los dos tubos (tubos 1 y 2) excavados sin pre-inyecciones, mientras que el efecto valorado con intervenciones de impermeabilización del macizo (con pre-inyecciones) se representa en color verde.......................... 33 Figura 12. Sección P_3, comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje del primer tubo del túnel Santa Elena. Arriba de la sección se indica la extensión del cono de depresión valorado en aproximadamente 250 m hacia el N y aproximadamente 250 m hacia el S................................ 36 Figura 13. Sección P_4, comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje del primer tubo del túnel Santa Elena. .............................. 36 Figura 14. Comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje del tubo 1 del túnel Santa Elena y sucesiva impermeabilización del macizo rocoso en el contorno de los túneles (sección P_4). ......................... 38 Figura 15. Sección P_3, comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje de los dos tubos del túnel Santa Elena. Arriba de la sección se indica la extensión del cono de depresión valorado en aproximadamente 250 m hacia el N y aproximadamente 250 m hacia el S................................ 41 Figura 16. Sección P_4, comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje de los dos tubos del túnel Santa Elena. Arriba de la sección CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 5/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM se indica la extensión del cono de depresión valorado en aproximadamente 1400 m hacia el N y aproximadamente 1700 m hacia el S............................ 41 Figura 17. Comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje de los dos tubos del túnel Santa Elena y sucesiva impermeabilización del macizo rocoso en el contorno de los túneles (sección P_4). ................... 44 CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 6/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM INTRODUCCIÓN Una vez revisado el contenido del auto 112-0527-2013 emitido por CORNARE, a través del presente informe se da respuesta a la observación específica indicada en el párrafo siguiente, relacionada con el Numeral 1 – Aspectos Hidrogeológicos del referido auto. Requerimiento de la autoridad ambiental CORNARE: Debe analizarse un mayor porcentaje, con su debida justificación, los cuerpos de agua inventariados en la zona de influencia de los túneles para identificar la reducción del caudal natural generada por la excavación de las obras. Deben tenerse en cuenta los puntos más cercanos a los portales de los túneles, los sitios intermedios en donde se identificaron sistemas de fallas y los cuerpos de agua inventariados en la red hídrica de la quebrada la Yarumal, corriente localizada en el sector oriental del túnel Santa Elena, punto crítico del proyecto. Es pertinente además, adicionar los sitios aledaños al trazado del túnel y que están localizados en las reservas Nare, Mano de Oso y Sociedad Montevivo Este requerimiento se explica con más detalle en el informe técnico (página 42): El modelo numérico FEFLOW utilizado para las simulaciones en cuestión, representa las condiciones del modelo hidrogeológico conceptual requerido y arroja resultados importantes para considerar las posibles afectaciones generadas por la excavación del macizo rocoso en el recurso hídrico localizado en la zona. Sin embargo, estos análisis deben extenderse en toda la cobertura superficial del área de influencia para evaluar cada uno de los puntos de agua inventariados en campo. Esto puede lograrse trazando y simulando otras secciones transversales intermedias que involucren un mayor número de puntos de agua en el análisis. Con lo anterior se deduce que para el cumplimiento pleno del requerimiento, es necesario que se complementen algunos aspectos, ya que no se sustentan satisfactoriamente las cuestiones referidas al nivel de abatimiento y afectación del recurso hídrico, lo que se ha expuesto en el numeral 1 de las observaciones de este informe técnico. Deben efectuarse los análisis correspondientes a un mayor número mayor de cuerpos de agua localizados en la zona de influencia del proyecto. Comentarios al requerimiento de la autoridad ambiental CORNARE: Se hace notar que los puntos de agua identificados en la zona del proyecto cubren todas las zonas a las que hace referencia CORNARE y la valoración de afectación de cada uno de ellos se ha llevado a cabo mediante la aplicación de la metodología conocida como Drawdown Hazard Index (DHI, Dematteis et al., 2001, Torri & Dematteis, 2007), descrita en el capítulo 9 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01 (TOMO I). Del CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 7/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM mismo modo se indica que las zonas de reserva mencionadas han sido objeto de informes específicos en donde mediante la metodología DHI se ha valorado la probabilidad de afectación de los puntos de agua allí censados. Se aclara que mediante la aplicación del modelo numérico 2D (Feeflow), no es posible técnicamente involucrar todos los puntos de agua inventariados en campo. Como se ha indicado anteriormente, la probabilidad de afectación de los puntos inventariados ha sido valorada aplicando la metodología DHI y complementada mediante la aplicación de secciones numéricas 2D en los sectores más criticos y representativos del túnel Santa Elena, ya sea por sus características estructurales, topográficas e hídricas. Específicamente la sección numérica P_E intercepta un buen número de puntos de agua presentes en la red hídrica del curso de agua denominado Yarumal. Aunque las secciones numéricas P_W y P_E, presentadas en el estudio, se consideran suficientes para verificar el efecto drenante generado por los dos tubos que conforman el túnel Santa Elena; para dar claridad y cumplimiento a lo solicitado en el referido auto se llevaron a cabo dos simulaciones numéricas adicionales, tranversales al trazado del túnel Santa Elena (P_3 y P_4). Respuesta al requerimiento de la autoridad ambiental CORNARE: Tomando en cuenta las aclaraciones anteriores, mediante el presente informe se da respuesta al requerimiento específico de la autoridad ambiental. Con este fin se han incluido dos simulaciones numéricas adicionales identificadas como sección P_3 y sección P_4. La primera sección intercepta parte de la Reserva Civil Montevivo, mientras que la segunda cubre parte de la reserva del Nare y a través de ellas se simulan condiciones de flujo subterráneo y se analiza un mayor número de puntos de agua presentes en la zona de influencia de los túneles, incluidas las reservas antes mencionadas. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 8/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM 1. MODELO NUMÉRICO DEL FLUJO DE AGUA En el documento con código SGC-ING-CON-INF-05-01, correpondiente al TOMO I del estudio hidrogeológico complementario, se presentaron dos secciones verticales en correspondencia con los puntos más críticos del proyecto, es decir, a lo largo de las fallas principales con orientación aproximada N-S, transversales al trazado del túnel. Estas son las fallas localizadas en el sector occidental y oriental del túnel respectivamente. La falla localizada en el sector occidental representa las condiciones de mayor cobertura y pone en contacto las Anfibolitas de Medellín con el Gneis de Sajonia y se prevé interceptará el túnel en correspondencia con la progresiva aproximada PK 11+380, mientras que aquella ubicada en el sector oriental representa las condiciones de menor cobertura y pone en contacto el Stock de Samarcanda con la roca metamórfica encajante, cuya intersección con el túnel se prevé en inmediaciones de la PK 16+900. En atención a requerimientos específicos de la autoridad ambiental se han incluido en los análisis numéricos dos secciones adicionales, identificadas como tercera (P-3) y cuarta sección (P-4) respectivamente. La sección P_3 ha sido incluida con el fin de verificar la relación entre la excavación de los túneles y la circulación hídrica presente en el macizo rocoso en condiciones normales de fracturación. Con esta sección se intercepta la parte nororiental de la reserva natural de la sociedad civil Montevivo. Fue por lo tanto trazada una sección transversal a las obras subterráneas en un sector caracterizado por la presencia dominante del litotipo conocido como Anfibolitas de Medellín en condiciones relativamente sanas, es decir, sin la presencia de fallas principales que pudieran condicionar el flujo. Esta tercera sección intercepta el túnel Santa Elena aproximadamente en la P.K. 14+020. La sección P_4 ha sido incluida con el propósito de verificar la relación entre la excavación de los túneles y la circulación hídrica presente en el macizo rocoso que intercepta gran parte de la Reserva Natural del Nare. La sección ha sido trazada en sentido transversal a las obras subterráneas y en condiciones geológicas similares a la sección P_E, es decir, siguiendo el alineamiento de fallas principales. La sección P_3 representa una condición de alta cobertura en un macizo rocoso dominado por Anfibolitas poco fracturadas, mientras que la sección P_4 representa una condición de cobertura intermedia y se trazó sobre una zona de falla localizada en el costado occidental del Stock de Samarcanda cubriendo gran parte de la reserva del nare. Las trazas de las cuatro secciones se representan en la Figura 1. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 9/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Al igual que en el caso de las secciones P-W y P_E, previamente entregadas, las simulaciones fueron hechas en cinco (5) configuraciones diferentes, representativas de las siguientes condiciones de salida: I. II. III. IV. V. Condiciones antes de la construcción (ante-operam), en condiciones naturales, sin los túneles. Representa la fase de calibración del modelo (numeral 10.5). Condición transitoria en la cual se considera terminada la excavación de un solo tubo (tubo No. 1) y sin ningún tipo de tratamiento de impermeabilización de la excavación (Fase 1a – 1 tubo drenante). Condición transitoria con un solo tubo excavado pero considerando terminado el tratamiento de impermeabilización de la excavación a través de pre-inyecciones (Fase 1b - túnel 1 impermeabilizado). Esta condición representa la condición final para la sección P_3, a lo largo de la cual no se ha previsto realizar preinyecciones. Condiciones después de la construcción (post-operam), con los dos tubos sin impermeabilizar (Fase 2a - dos tubos drenantes). Representa la condición más crítica en la cual el túnel drena los flujos hídricos presentes a lo largo de las fajas de fracturación en ausencia de medidas de mitigación (p.e. pre-inyecciones). Condiciones después de la construcción (post-operam), con pre-inyecciones en los dos tubos (Fase 2b – dos tubos impermeabilizados). En esta configuración, la capacidad drenante del túnel se reduce drásticamente por efecto del tratamiento de impermeabilización del macizo rocos en el contorno de la excavación, que reduce la permeabilidad. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 10/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 1. Trazado de las cuatro secciones a lo largo de las cuales se realizaron los modelos numéricos verticales. Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 11/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. 1.1 SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM MÉTODO DE MODELACIÓN Los dos modelos numéricos fueron realizados en estado estacionario con condiciones de contorno coherentes con el modelo conceptual elaborado con base en los datos disponibles. El modelo numérico ha sido realizado utilizando el método de elementos finitos, código Feflow 5.3 (Wasy AG, Berlin) que aplica la ley de Darcy en todas las partes del modelo propio para medios fracturados. Las simulaciones numéricas han permitido verificar el efecto drenante generado por los dos tubos que conforman el túnel Santa Elena. Tal como indicado anteriormente, la tercera sección (P_3) ha sido realizada para simular las condiciones de flujo al interior de las Anfibolitas de Medellín en ausencia de fallas importantes. La cuarta sección (P_4) fue trazada en condiciones geológicas y estructurales similares a las existentes para la sección P_E, con el objeto de valorar la potencial afectación, por la excavación de los túneles, sobre un mayor número de puntos de agua localizados en la Reserva Natural del Nare. La discretización del dominio de simulación ha sido hecha aplicando una grilla triangular de 13.027 celdas para el perfil P_3, y de 19.704 para el perfil P_4. Se realizó un afinamiento de la grilla en inmediaciones del túnel y hacia la superficie topográfica con el fin de poder simular con mayor maniobrabilidad los flujos en correspondencia con aquellos sectores donde se prevé una mayor curvatura de las líneas de flujo. En la Figura 2 y Figura 3 se muestran las grillas a lo largo de las dos secciones. La extensión lateral de las secciones se ha considerado igual a 3.5 km a cada lado respecto al eje del túnel Santa Elena. A tal distancia, en las condiciones de flujo simulado, se verificó por vía analítica que la perturbación sobre los flujos subterráneos debido al efecto drenante de los túneles es nula. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 12/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 2. Grilla utilizada para el modelo numérico a lo largo de la sección P_3. Se nota el mayor detalle de la grilla en correspondencia con la superficie topográfica y del sector en el cual será excavado el túnel para simulación en condiciones de flujo “post-operam”. S N Fuente: Consorcio Geodata Figura 3. Grilla utilizada para el modelo numérico a lo largo de la sección P_4. Se nota el mayor detalle de la grilla en correspondencia con la superficie topográfica y del sector en el cual será excavado el túnel para simulación en condiciones de flujo “post-operam”. N S Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 13/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. 1.2 SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM CALIBRACIÓN DEL MODELO Los dos modelos fueron calibrados en dos (2) dimensiones (sección vertical) con el fin de simular las condiciones hidrodinámicas no perturbadas verificando las condiciones de contorno en modo tal de poder simular la presencia de los manantiales y cursos de agua superficiales que se encuentran alineados a lo largo de la zona de falla y por lo tanto a lo largo de la sección. En proximidad del trazado del túnel, los parámetros hidrodinámicos de los acuíferos (especialmente la permeabilidad), y la geometría y espesor del estrato cuaternario superficial fueron reconstruidas mediante investigaciones geológicas, exploración geofísica, sondeos y ensayos de permeabilidad (Lugeon, Lefranc), cuyos resultados se presentan en el Tomo I (capítulo 6) y Tomo II del estudio hidrogeológico complementario. La valoración de la recarga superficial (infiltración) se obtuvo mediante balance hidrogeológico, cuyos resultados se presentan en el capítulo 5 del Tomo I del mencionado estudio complementario. No obstante, a lo largo de la extensa zona de simulación 2D de cada sección (aproximadamente 3,5 km2 a cada lado del túnel), al no contarse con el mismo nivel de información fue necesario introducir variaciones en el espesor del estrato superficial, parámetro de permeabilidad y recarga superficial en la zonas más distante del eje del túnel en donde los ensayos directos son menores; todas ellas coherentes con el modelo geológico e hidrogeológico de referencia. Esto con el objeto de reproducir de la manera más fiel posible la superficie piezométrica observada durante la campaña de inventario de puntos de agua realizada en la zona de influencia del túnel. La fase de calibración del modelo ha sido hecha mediante un ajuste de a) los parámetros hidrodinámicos de los acuíferos (especialmente la permeabilidad), b) el espesor del estrato cuaternario superficial (geometría) y c) la recarga de la superficie (infiltración). La calibración se consideró aceptable una vez se logró la reproducción satisfactoria de la superficie piezométrica actual, reconstruida en condiciones naturales durante las campañas de campo, sin la construcción del Túnel. Los datos piezométricos disponibles en las áreas adyacentes a las zonas de fallas consideradas, indican una profundidad de la napa superficial siempre menor a 10 m, nunca superior a 20 metros. Por lo tanto, con el fin de calibrar el modelo se ha considerado que las condiciones de flujo simuladas deben permitir la verificación de la superficie piezométrica casi en correspondencia con la superficie topográfica. En esta situación, la calidad de la calibración se consideró satisfactoria. Durante la fase de calibración se han tenido en cuenta los valores piezométricos obtenidos en proximidad de las secciones P_3 y P_4. Si bien no hay piezómetros CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 14/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM disponibles a lo largo de toda la sección, se han tomado como referencia aquellos más próximos. En particular, la sección P_4 ha sido trazada a lo largo de una zona de falla, y por lo tanto toda la superficie de la sección ha sido considerada como una zona de falla. El modelo de referencia asume que la mayor circulación del agua en profundidad puede venir preferiblemente a lo largo de la zona de falla. La sección P_3, por el contrario, ha sido trazada en un sector desprovisto de fallas importantes a través del litotipo conocido como Anfibolitas de Medellín, con el objeto de simular el efecto del túnel en el macizo menos fracturado (sano). El caudal antes de la excavación o anteoperam simulado por el modelo numérico representa en este contexto la mejor simulación, teniendo en cuenta las limitaciones de calibración descritas en párrafos precedentes. Por esta razón la verificación formal que se ha tenido en cuenta ha sido aquella de obtener un caudal de salida del modelo en correspondencia con puntos de agua previamente censados. En lo que respecta a los cursos de agua superficial, esta asunción es soportada por el modelo hidrogeológico y la carta piezométrica, que muestran todos los cursos de agua superficial como ejes drenantes de la napa superficial, y por lo tanto en sección bidimensional en estos puntos se debe obtener un valor de salida de agua del modelo hacia la superficie. La comparación entre los valores medidos y aquellos simulados a lo largo de las dos secciones numéricas, considerando la escala del modelo, muestra como el modelo numérico reproduce las condiciones de flujo subterráneo deducido de las mediciones y del estudio hidrogeológico realizado. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 15/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. 1.3 SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM CONDICIONES DE CONTORNO En régimen permanente, los valores iniciales de potencial no ejercen ninguna influencia en el resultado final siendo este representativo de un estado de equilibrio final. Los potenciales iniciales constituyen el punto de partida del cálculo iterativo realizado por el programa. Los valores de potencial impuestos no cambian durante el cálculo. La geometría de los flujos hídricos subterráneos se reconstruyó imponiendo condiciones de flujo al contorno, con el fin de simular la recarga por infiltración desde superficie y para simular la presencia de los manantiales y cursos de agua superficial presentes a lo largo de la sección del modelo. Límites de flujo nulo En el modelo los límites laterales y aquellos de base fueron considerados a flujo nulo, es decir, comparables a los límites impermeables. Los límites laterales fueron fijados a una distancia más allá de la cual no existe alteraciones de los flujos debido al efecto drenante de la obra subterránea. El límite inferior a flujo nulo se justifica por la baja permeabilidad de la roca del basamento que disminuye con la profundidad. Límites de flujo impuestos A lo largo de la superficie topográfica se ha impuesto un flujo de ingreso en modo tal de poder simular la infiltración que recarga el acuífero. La presencia de manantiales y cursos de agua alimentados por la napa se ha simulado imponiendo a los nodos correspondientes una restricción adicional: la inversión del flujo (de adentro hacia afuera) a través del nodo en el que la cota de la superficie piezométrica supera la cota del nodo mismo. Los valores aplicados a los nodos individuales se presentan en la Figura 4 y Figura 5. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 16/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 4. Condiciones al contorno para simular la recarga por infiltración, así como los manantiales y cursos de agua a lo largo de la sección P_3 (Dadas las condiciones topográficas se consideró el valor medio de recarga evidenciado en el balance hidrogeológico descrito en el capítulo 5 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01, TOMO I). N S Fuente: Consorcio Geodata Figura 5. Condiciones al contorno para simular la recarga por infiltración, así como los manantiales y cursos de agua a lo largo de la sección P_4 (igual que en el caso anterior se considero el valor medio de recarga). N S Fu Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 17/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. 1.4 SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA La calibración del modelo se hizo atribuyendo valores de conductividad hidráulica diferentes a los distintos complejos hidrogeológicos que fueron identificados en el modelo hidrogeológico conceptual, obtenidos de las pruebas de permeabilidad realizadas en estudios previos (EIA 2009), así como durante el desarrollo del estudio complementario. Para los pocos complejos hidrogeológicos de los cuales no se dispone de medida directa, la caracterización hidrodinámica ha sido hecha mediante comparación con contextos hidrogeológicos similares y comparables. Para cada complejo se indica el rango de permeabilidad tomándose como referencia sus condiciones medias. En el caso en el cual es posible aumentar aún más el grado de permeabilidad, debido a la presencia de zonas de mayor fracturación del basamento, o de niveles con granulometría más gruesa y por lo tanto más permeable, especialmente en depósitos cuaternarios, se indica tal posibilidad mediante una flecha; los intervalos de permeabilidad característicos o representativos de los diferentes complejos hidrogeológicos son reportados en la Tabla 32 correspondiente al capítulo 6 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01 (TOMO I), que a su vez representa la leyenda hidrogeológica correspondiente a los perfiles y al mapa hidrogeológico mostrado en el Anexo 8 del mismo tomo. Para obtener la calibración del modelo se consideraron los valores de permeabilidad hidráulica indicados en la Tabla 1, los cuales se circunscriben en el rango de permeabilidades reportado en la Tabla 32 indicado en el párrafo anterior. Tabla 1. Valores de Permeabilidad Hidráulica. Formación K (m/s) Depósitos cuaternarios (Q) 1E-6 Suelo residual (Q3) - Limos y limos-arcillosos 1E-7 Saprolito (Q4) – Arena limosa y limos arenosos 5E-7 Transición suelo / roca (Q5) – Roca alterada y fracturada 5E-7 Falla (4b y 5) 3E-7 Anfibolitas de Medellín (1) 1E-8 Stock de Samarcanda (4b) 1E-6 Botolito Antioqueño (4a) 3E-7 Fuente: Consorcio Geodata En lo que respecta al perfil de alteración a lo largo de la tercera sección (P_3), este está constituido de arriba hacia abajo por un estrato de material limoso a limo arcilloso (Q3), CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 18/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM de espesor variable hasta aproximadamente 50 m, el cual se sobrepone a un estrato de transición entre el saprolito en superficie y la roca de basamento en profundidad. Esto limita al basamento rocoso en su parte superior, constituyendo un acuífero caracterizado por una importante extensión lateral y permeabilidad entorno a los 5E7 m/s. El basamento rocoso interceptado por la sección P_3, está constituida por las Anfibolitas de Medellín, desprovisto de fallas importantes, caracterizado por una permeabilidad entorno a los 1E-8 m/s. En lo que respecta a la sección P_4, tomando como referencia la estratigrafía evidenciada en el sondeo Pz13, el estrato superficial se encuentra constituido por arena, arena limosa y localmente arcillosa, seguido por una transición suelo-roca (Q4 y Q5), con permeabilidad media a baja, variable entre 1E-6 y 1E-7 m/s, hasta una profundidad media de 20 m. El estrato subyacente se encuentra constituido por el litotipo correspondendiente al Stock de Samarcanda alterado (4b), caracterizado por una permeabilidad media (k2 – k3), con un valor entorno a 1E-6 m/s y un espesor de aprox. 50 m. El tercer estrato se extiende hasta la base del modelo y se encuentra constituido por roca granodiorítica compacta (4a), caracterizado por una permeabilidad media a baja, con valores comprendidos entre 1E-7 y 1E-8 m/s. Los valores de permeabilidad atribuidos al modelo de las secciones P_3 y P_4 se representan en la Figura 6 y Figura 7, mientras que la Figura 8 y la Figura 9 representan las condiciones de la superficie piezométrica en condiciones no perturbadas (anteoperam). CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 19/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 6. Campo de variación de la permeabilidad a lo largo de la sección P_3. La posición indicativa del túnel Santa Elena esta representado por los puntos negros (tubo 2 punto lado izquierdo). El color verde representa el complejo hidrogeológico 1 dominado por las Anfibolitas de Medellín (sin fallas importantes), mientras que los colores azul y naranja representan la transición entre roca de basamento, saprolito y suelo residual. N S Fuente: Consorcio Geodata Figura 7. Campo de variación de la permeabilidad a lo largo de la sección P_4. La posición indicativa del túnel Santa Elena esta representado por los puntos negros (tubo 2 punto lado izquierdo). El color amarillo representa el complejo hidrogeológico 4a dominado por las granodioritas compactas falladas, mientras que los colores rojo y cian representan los complejos hidrogeológicos 4b y Q4-Q5 respectivamente. N S k=5 E-7 m/s k = 3 E-7 m/s k = 1E-6 m/s Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 20/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 8. Sección P_3, comportamiento de la superficie piezométrica en condiciones de flujo no perturbado antes de la excavación (ante operam). Los puntos de color azul indican los manantiales y cursos de agua presentes a lo largo de la sección. Superficie piezométrica Fuente: Consorcio Geodata Figura 9. Comportamiento de la superficie piezométrica en condiciones de flujo no perturbado “ante operam” (sección P_4). Los puntos de color azul indican los manantiales y cursos de agua presentes a lo largo de la sección. Superficie piezométrica Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 21/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. 1.5 SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM RESULTADOS Para las dos secciones adicionales se ha verificado el efecto drenante del túnel considerando dos etapas constructivas; una primera fase en la cual se excavará solamente el tubo 1 y una segunda fase en la cual se prevé la presencia de los dos tubos que conforman el túnel Santa Elena. Para los casos antes descritos, a lo largo de las zonas de falla, se ha verificado la influencia del tratamiento del macizo rocoso a través de pre-inyecciones en el contorno de la excavación. Por lo tanto, a lo largo del perfil P_4, en una primera fase de cálculo, ha sido posible verificar el efecto de drenaje sobre la napa localizada en la zona de falla, delimitar en superficie el cono de depresión y valorar el caudal esperado en el túnel en régimen estabilizado y en ausencia de cualquier tipo de medida de mitigación. Las secciones tipo del túnel ingresadas en el modelo son coherentes con las descritas en el capitulo 1 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01 (Tomo I). En particular, para la sección P_4, se consideró la aplicación de secciones tipo E que serán instaladas en las zonas de falla y para las cuales se prevé efectuar perforaciones para pre-inyecciones de consolidación e impermeabilización. Para la sección P-3, la sección tipo asumida en el modelo corresponde a la sección B. En la fase siguiente de cálculo se ha considerado el efecto de las pre-inyecciones realizadas con el objeto de impermeabilizar el contorno del túnel y en consecuencia obtener un caudal admisible de 0,5 l/s/100 m de túnel. Tal condición no ha sido considerada para la simulación a lo largo de la sección P-3. En este sector, de hecho, no se ha previsto la ejecución de pre-inyecciones para limitar el ingreso de agua, debido la baja permeabilidad del macizo rocoso y del escaso caudal esperado al interior del túnel. Las siguientes tablas, resumen los resultados principales obtenidos de la modelación a lo largo de las dos secciones P_3 y P_4. Ello permite verificar, ya sea en términos cualitativos como cuantitativos, el impacto del drenaje del túnel sobre el agua superficial en relación a su distancia al eje del túnel y distinguir la efectividad de la ejecución de pre-inyecciones en el contorno de la excavación con el fin de disminuir el caudal drenado y de este modo minimizar el impacto sobre los recursos hídricos presentes en superficie. Se precisa que la eficacia de las intervenciones de tratamiento de impermeabilización del macizo rocoso a través de las pre-inyecciones aplicadas en las zonas de falla y/o zonas fracturadas, ejecutadas a la regla del arte, es alta para reducir el caudal al interior de los túneles. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 22/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Los valores de caudal esperados en el túnel se refieren a la contribución unitaria relacionada con el espesor de la sección del modelo (1 m). El caudal indicado debe por lo tanto ser multiplicado por el espesor en metros de la zona de falla interceptada por el túnel para obtener el valor del caudal de ingreso de agua estabilizado esperado a lo largo de la misma zona de falla. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 23/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM 1.5.1 Resultado de la modelación a lo largo de la sección P_3 (Anfibolitas de Medellín) Tabla 2. Resultado del modelo numérico a lo largo de la sección P_3: los valores de los caudales se reportan sea en términos absolutos (l/s/m) o teniendo en cuenta el espesor de la sección del modelo igual a 1 m y en términos relativos porcentuales referidos al valor calculado del modelo que simula las condiciones de flujo “antes de la excavación”. Los valores de caudal reportados en las columnas correspondientes a 1 y 2 tubos para los puntos de agua listados en la primera columna, deben entenderse como caudales residuales, es decir, el caudal que permanecería en el punto de agua en el caso de verificarse el impacto. Fuente / Cursos de agua Distancia del eje del túnel m/dirección Curso de agua 1 Curso de agua 2 Curso de agua 3 Curso de agua 4 Curso de agua la Mina Cso. la Negra (AST 122) Curso de agua Gonina Cso. El Rinconcito AST 106 Cruso de agua 5 Curso de agua S. Elena AST 105 Cso. Espiritu Santu Curso de agua 6 Curso de agua 7 2480/N 2140/N 1610/N 1180/N 510/N 275/N 125/N 85/S 115/S 770/S 1080/S 1255/S 1930/S 2185/S 2780/S Antes de la excavación (ante operam) DHI Nivel de riesgo 2 - Un sólo Tubo excavado, sin impermeabilizar (Tubo 1) (drenante) Tubos 1 y 2 sin impermeabilizar (drenantes) l/s/m % l/s/m % l/s/m % 0.006 0.006 0.004 0.006 0.005 0.004 0.004 0.003 0.001 0.005 0.005 0.003 0.005 0.009 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 0.006 0.006 0.004 0.005 0.004 0.003 0.003 0.002 0.000 0.004 0.005 0.003 0.005 0.009 100% 98% 94% 94% 84% 81% 78% 57% 0% 85% 93% 93% 98% 100% 0.006 0.006 0.004 0.005 0.004 0.003 0.003 0.001 0.000 0.004 0.005 0.003 0.005 0.009 100% 98% 94% 92% 79% 76% 72% 52% 0% 82% 93% 93% 95% 100% 0.006 - 0.004 0.004 0.008 - Túnel 1 Túnel 2 Túnel 1+2 Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 24/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM En la Tabla 2 se indica el caudal medido en correspondencia con los puntos de agua localizados en superficie a lo largo de la sección del modelo mismo. Para un mejor entendimiento de los valores allí reportados se hacen las siguientes precisiones: En la primera columna se reporta el nombre asignado a los cursos de agua superficial y manantiales interceptados por la sección numérica. En la segunda columna se reporta la distancia de cada una de estos puntos de agua a lo largo de la sección y respecto al eje del túnel. En la tercera columna se reporta el valor de riesgo calculado en los puntos de agua de acuerdo a la metodología DHI descrita en el capítulo 9 del informe SGCING-CON-INF-05-01 (Tomo I), sin considerar el efecto de las pre-inyecciones. En la cuarta columna se reportan valores de caudal expresados también en términos porcentuales que representan condiciones naturales presentes en el territorio antes de la excavación de los túneles (anteoperam). En este caso los caudales de los manantiales o cursos de agua superficial fueron considerados iguales al 100% mientras el túnel tiene un caudal nulo (0 l/s/m o 0%). Los valores de caudal reportados deben entenderse como valores unitarios, los cuales fueron calculados mediante el modelo numérico teniendo en cuenta el espesor de la sección igual a 1m y el inventario de puntos de agua realizado en la zona de influencia de los túneles. En las columnas cuarta y quinta se reportan los valores de caudales unitarios arrojados por el modelo numérico cuando se simula la excavación del túnel. Esto con el objetivo de verificar la variación de los caudales de acuerdo con el tipo de drenaje inducido por la obra subterránea (1 o 2 tubos, en medios drenantes). En lo que respecta al caudal esperado en el túnel (ver últimas tres filas de la Tabla 3, anterior con celdas sombreadas), se observa que el caudal al interior de un único tubo sin impermeabilizar, o tubo drenante, es igual a 0,006 l/s/m. Cuando en el modelo se considera la presencia de dos tubos, el caudal total es igual a 0,008 l/s/m. El caudal interceptado por el tubo 1 es de 0,004 l/s/m y aquel correspondiente al tubo 2 es igual a 0,004 l/s/m (ver antepeúltima y penúltima fila de la tabla anterior). Para esta sección no se ha previsto ninguna intervención de impermeabilización. El resultado del modelo indica que el caudal drenado por los dos tubos del túnel se ubica en el orden de 0,75 l/s/100m. Se hace notar que este valor aunque es superior al límite de caudal admisible para las zonas de falla y zonas intensamente fracturadas, no evidencia cambios significativos en la superficie piezométrica (ver Figura 8 y Figura 15). Este hecho se explica por el carácter difuso del flujo al interior de la excavación representado generalmente en goteos. La variación del caudal calculado en correspondencia con los puntos de agua localizados en superficie es representada en forma de histograma en el gráfico siguiente (Figura 10). CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 25/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM En líneas generales, se observa como, en el momento en el cual se ingresa en el modelo la acción de drenaje debida a la presencia de uno o dos tubos del túnel en un medio no impermeabilizado, es decir, drenante (sin pre-inyecciones), el caudal residual calculado en correspondencia con los puntos de agua se reduce progresivamente acercándose al eje del túnel. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 26/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 10. Comparación del caudal de los puntos de agua que se encuentran en correspondencia con la sección P_3 valorada en condiciones no perturbadas o “ante operam” (indicados en color azul). En color rojo se representa las condiciones drenantes del tubo 1 (sin pre-inyecciones), mientras que el color naranja representa el efecto de drenaje de los dos tubos (tubos 1 y 2, excavados sin pre-inyecciones). 120% Ante Operam Tubo 1 drenante Tubos 1 y 2 drenantes 100% 80% 60% 40% 20% 0% Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 27/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM La figura 10 muestra el histograma del caudal de los manantiales y de los cursos de agua considerados a lo largo de la sección P_3 (sección trazada a lo largo del sector en el cual se interceptan las Anfibolitas de Medellín sin presencia de fallas importantes). Para los códigos de los puntos de agua y su posición en planta se remite a la cartografía hidrogeológica y la carta de impacto o afectación sobre los puntos de agua (Anexo 8 y 12 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01, Tomo I). En el gráfico se representa la variación porcentual (%) del caudal respecto al valor calculado en condiciones de flujo no perturbado, se muestran las condiciones naturales no perturbadas (ante operam) con las condiciones después de excavados los dos tubos con efecto drenante. En numerales sucesivos cuando se analizan los potenciales impactos debido a la excavación de uno y dos tubos con y sin impermabilización, se volverán a tratar y a explicar los resultados reportados en la Tabla 2 (ver numerales 1.5.3, 1.5.4, 1.5.5 y 1.5.6). CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 28/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM 1.5.2 Resultado de la modelación a lo largo de la sección P_4 (Falla costado occidental stock de samarcanda) Tabla 3. Resultado del modelo numérico a lo largo de la sección P_4. Los valores de los caudales se reportan sea en términos absolutos (l/s/m) o teniendo en cuenta el espesor de la sección del modelo igual a 1 m y en términos relativos porcentuales referidos al valor calculado del modelo que simula las condiciones de flujo “antes de la excavación”. Los valores de caudal reportados en las columnas correspondientes a 1 y 2 tubos con y sin impermeabilización para los puntos de agua listados en la primera columna, deben entenderse como caudales residuales, es decir, el caudal que permanecería en el punto de agua en el caso de verificarse el impacto (ver explicación mas detallada en la página siguiente). Fuente / cursos de agua Distancia del eje del túnel DHI m/dirección Nivel de riesgo ASP-054 1120/N 1 AST-156 940/N 2 AST-260 155/N 1 AST-261 120/N 1 AST-177 82/N 3 AST-191 94/S 3 ASP-064 140/S 1 Túnel 1 Túnel 2 Túnel 1+2 Antes de la excavación (ante operam) Un sólo Tubo excavado y sin impermeabilizar (Tubo 1) (drenante) Un sólo Tubo excavado e impermeabilizado Tubos 1 y 2 sin impermeabilizar (drenantes) Tubos 1 y 2 impermeabilizados l/s/m % l/s/m % l/s/m % l/s/m % l/s/m % 0.009 100% 0.0009 10% 0.0089 94% 0.0000 0% 0.0084 89% 0.008 100% 0.0000 0% 0.0078 92% 0.0000 0% 0.0072 85% 0.010 100% 0.0000 0% 0.0091 87% 0.0000 0% 0.0080 77% 0.004 100% 0.0000 0% 0.0029 73% 0.0000 0% 0.0021 52% 0.003 100% 0.0000 0% 0.0001 4% 0.0000 0% 0.0000 0% 0.003 100% 0.0000 0% 0.0016 57% 0.0000 0% 0.0007 26% 0.003 100% 0.0000 0% 0.0001 5% 0.0000 0% 0.00001 1% 0.000 - 0% - 0.061 - 100% - 0.012 - 19% - 0.033 0.030 0.063 100% 100% 100% 0.011 0.010 0.021 33% 32% 33% Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 29/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM En la Tabla 3 se indica el caudal medido en correspondencia con los puntos de agua localizados en superficie a lo largo de la sección del modelo mismo. Para un mejor entendimiento de los valores allí reportados se hacen las siguientes precisiones: En la primera columna se reporta el nombre asignado a los cursos de agua superficial y manantiales interceptados por la sección numérica. En la segunda columna se reporta la distancia de cada una de estos puntos de agua a lo largo de la sección y respecto al eje del túnel. En la tercera columna se reporta el valor de riesgo calculado en los puntos de agua de acuerdo a la metodología DHI descrita en el capítulo 9 del informe SGCING-CON-INF-05-01 (Tomo I), sin considerar el efecto de las pre-inyecciones. En la cuarta columna se reportan valores de caudal expresados también en términos porcentuales que representan condiciones naturales presentes en el territorio antes de la excavación de los túneles (anteoperam). En este caso los caudales de los manantiales o cursos de agua superficial fueron considerados iguales al 100% mientras el túnel tiene un caudal nulo (0 l/s/m o 0%). Los valores de caudal reportados deben entenderse como valores unitarios, los cuales fueron calculados mediante el modelo numérico teniendo en cuenta el espesor de la sección igual a 1m y el inventario de puntos de agua realizado en la zona de influencia de los túneles. En la quinta columna se reportan los valores de caudales unitarios arrojados por el modelo numérico cuando se simula la excavación de un solo tubo, sin impermeabilizar. Los valores allí indicados representan condiciones de flujo perturbado por el efecto de drenaje del primer tubo. En la sexta columna se reportan los valores de caudales unitarios arrojados por el modelo numérico cuando se simula la excavación de un solo tubo considerando el efecto de las pre-inyecciones en las zonas de falla y zonas intesamente fracturadas. De manera análoga a los dos últimos casos antes descritos deben interpretarse los valores reportados en las dos últimas columnas. En la columna relacionada con la simulación que toma en cuenta la presencia del túnel con uno o dos tubos construidos en medios drenantes (sin pre-inyecciones), o en medios impermeabilizados (con pre-inyecciones), se indica el caudal residual, es decir el caudal que permanecería en el curso de agua en el caso de verificarse el impacto. En relación con este potencial impacto se debe tener en cuenta que el caudal de salida simulado por el modelo en correspondencia con los cursos de agua superficial (código ASP), es el producto de la contribución de la infiltración a través de un espesor unitario de 1 m de la cuenca que alimenta el curso de agua medido en el punto en el cual la modelización numérica lo intercepta. Obviamente, los valores reportados corresponden siempre con valores muy pequeños que no deben entenderse como el caudal total del curso de agua, relacionado con el aporte total de la cuenca hidrográfica que lo alimenta, CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 30/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM el cual es siempre muy superior (para mayor claridad ver numeral 1.6 del presente informe). Para el caso de los cursos de agua superficial (códigos ASP, reportados en la Tabla 3), esto significa que la pérdida valorada por la sección numérica sobre el curso de agua equivale al valor simulado por el modelo numérico, multiplicado por la longitud de la zona de falla que se esté considerando. En términos prácticos esto significa que el resto del caudal del curso de agua aportado por la cuenca hidrográfica proveniente aguas arriba del sector en análisis, transita sobre la zona de falla sin infiltrarse. Por ejemplo, si se analiza el caso específico del curso de agua identificado en la Tabla 3 con código ASP-064 se indica un caudal residual del 1% (0,00001 l/s/m), esto significa que por las condiciones de saturación evidenciada en este cálculo del modelo, toda el agua que proviene aguas arriba pasa sobre la zona de falla sin infiltrarse y continua su curso aguas abajo. En la zona de falla la contribución del caudal proveniente de la cuenca (del orden de 0,003 l/s/m), en este caso se reduce a 0,00001 l/s/m, lo que no altera fundamentalmente su caudal original. Para este curso de agua específico (ASP_064) el caudal medido durante la campaña de inventario fue de 10,62 l/s en verano y de 14 l/s en invierno, mientras que la potencial reducción a lo largo de los 50 m de falla sería del orden de 0,15 l/s. También en este caso los valores se indican ya sea en términos de valores absolutos como en términos porcentuales. Por ejemplo, en el caso del punto sobre el curso de agua ASP-054, el caudal que permanecería en el curso de agua calculado por el modelo numérico considerando la presencia de un solo tubo no impermeabilizado (drenante), es igual a 0,0009 l/s/m o al 10% del caudal natural o caudal de referencia representativo de la condiciones presentes en la zona de influencia de los túneles antes de su excavación expresado también en l/s/m. Si se toma en cuenta la ejecución del tratamiento de impermeabilización de la excavación a través de pre-inyecciones de las zonas de falla y zonas fracturadas, éste caudal tiende a ser igual al caudal natural o caudal de referencia expresado en l/s/m (94%). Cuando en el modelo de cálculo se analiza el caso de dos tubos drenantes no impermeabilizados, sólo el punto ASP-054 localizado sobre un curso de agua superficial, permanece con un cierto caudal, del orden del 10% del flujo natural expresado en l/s/m. En todos los demás casos los puntos de agua son afectados totalmente por el drenaje del túnel. La situación mejora sustancialmente cuando se introduce en el modelo el efecto de la impermeabilización del túnel. El resultado de esta simulación evidencia que sólo dos puntos de agua registran afectación relevante de los caudales residuales, estos puntos son codificados como AST-177 y ASP-064; tales puntos corresponden a un manantial (AST) y a un punto localizado sobre un curso de agua superficial (ASP), los dos ya muestran caudales unitarios muy bajos en condiciones ante-operam, del orden de 0.003 CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 31/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM l/s/m. El punto con código ASP-064 ha sido analizado con detalle en párrafo precedente. En lo que respecta al caudal esperado en el túnel (ver últimas tres filas de la Tabla 3, con celdas sombreadas), se nota que la cantidad de agua que ingresa al túnel en condiciones drenantes, pasa del orden de 0.061 l/s/m en el caso de un sólo tubo, hasta 0.063 l/s/m en el caso de dos tubos excavados. Cuando se simula el efecto de la impermeabilización el agua que ingresa al túnel a través de los dos tubos se reduce a 0.021 l/s/m. Es decir, se evidencia una reducción del orden del 67% respecto a las condiciones de túnel drenante. Estas previsiones son coherentes con las previsiones de caudal esperado en el túnel realizado analíticamente y reportado en el capítulo 7 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01, Tomo I. La variación del caudal calculado en correspondencia con los puntos de agua localizados en superficie es representada en forma de histograma en el gráfico siguiente (Figura 11). Como en el caso precedente, se observa como, en el momento en el cual se ingresa en el modelo numérico la acción de drenaje debida a la presencia de uno o dos tubos del túnel en un medio no impermeabilizado, es decir, drenante (sin pre-inyecciones), el caudal residual calculado en correspondencia con los puntos de agua se reduce progresivamente a medida que se acerca al eje del túnel. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 32/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 11. Comparación del caudal residual de los puntos de agua que se encuentran en correspondencia con la sección P_4 valorada en condiciones no perturbadas o “ante operam” (indicados en color azul), con el tubo 1 en condiciones drenantes (sin preinyecciones, en rojo) y después de efectuadas las pre-inyecciones de impermeabilización del macizo rocoso en el contorno del túnel (en color lila). En color naranja se representa el efecto de drenaje de los dos tubos (tubos 1 y 2) excavados sin pre-inyecciones, mientras que el efecto valorado con intervenciones de impermeabilización del macizo (con pre-inyecciones) se representa en color verde. Antes de la costrucciòn Tubo 1 sin impermeabilizar Tubo 1 Impermeabilizado Tubo 1 y 2 sin impermeabilizar Tubo 1 y 2 impermeabilizado 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% ASP-054 AST-156 AST-260 AST-261 AST-177 AST-191 ASP-064 Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 33/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Para el caso del túnel Santa Elena, el gráfico anterior muestra el histograma del caudal de los manantiales y de los cursos de agua considerados a lo largo de la sección P_4. Para los códigos de los puntos de agua y su posición en planta se remite a la cartografía hidrogeológica y al mapa de afectación sobre los puntos de agua (Ver Anexo 8 y 12 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01, Tomo I). En el gráfico se representa la variación porcentual (%) del caudal respecto al valor calculado en condiciones de flujo no perturbado (expresados en l/s/m). Se comparan las condiciones naturales no perturbadas (ante operam) con las condiciones después de excavados los dos tubos del túnel, con efecto drenante y con pre-inyecciones (túnel impermeabilizado). En numerales sucesivos cuando se analizan los potenciales impactos debido a la excavación de uno y dos tubos con y sin impermabilización, se volverán a tratar los resultados reportados en la Tabla 2 (ver numerales 1.5.3, 1.5.4, 1.5.5 y 1.5.6). 1.5.3 Análisis de la fase 1a: Tubo 1, drenante El comportamiento de la superficie piezométrica perturbada por la presencia del primer tubo en las dos secciones adicionales P_3 y P_4, se representa en la Figura 12 y Figura 13 respectivamente. Se observa como los conos de abatimiento evidencian una criticidad de las fuentes de alimentación de los manantiales que se encuentran a una distancia muy reducida del eje del túnel, menor a la anchura del cono. En la sección P_3, el cono de abatimiento se extiende de una manera casi simétrica a lo largo de la zona de falla, con un abatimiento máximo en correspondencia del intereje de la excavación de 10 a 20 m. Para una distancia mayor de 250 m, los impactos son extremadamente reducidos; por lo que se ha considerado tal límite como el límite máximo de los potenciales impactos en superficie una vez sucedida la despresurización del acuífero en las Anfibolitas de Medellín. Solamente los puntos de agua que se encuentran sobre el eje del túnel son perturbados. En particular, el manantial AST 106, que se encuentra sobre el eje, siente significativamente el drenaje del túnel especialmente porque ya esta fuente hídrica presenta en condiciones anteoperam un caudal muy reducido, del orden de 0.001 l/s/m. Como se evidencia en la Tabla 44, Tabla 46 y Tabla 47 del capítulo 9 del informe SGCING-CON-INF-05-01 (Tomo I), los manantiales y cursos de agua que resultan con riesgo de afectación del estudio de la probabilidad de impacto, se ubican al interior del cono de depresión generado por el drenaje del túnel. A lo largo de la sección P_3 se ubica el manantial AST-122, al cual el estudio de impacto le atribuye un riesgo de bajo grado (nivel 2). Este manantial se encuentra a una distancia de aprox. 275 m del eje del túnel. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 34/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM En relación con la sección P_4, el cono de depresión relacionado con el drenaje dentro del túnel, se extiende de manera asimétrica por 900 m en dirección norte y 1500 m en dirección sur, con un abatimiento máximo en correspondencia del intereje de la excavación igual a 150 m. El caudal que ingresa al túnel resultante de la modelización es equivalente a 0.06 l/s/m, para el caso de un sólo tubo construido (ver últimas tres filas de la Tabla 2). Este resultado obtenido a través de la modelación numérica ha permitido una verificación y una calibración del método de previsión de los impactos sobre los puntos de agua ilustrados en el capítulo 9 (método DHI). CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (TorIno–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 35/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 12. Sección P_3, comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje del primer tubo del túnel Santa Elena. Arriba de la sección se indica la extensión del cono de depresión valorado en aproximadamente 250 m hacia el N y aproximadamente 250 m hacia el S. N Superficie piezométrica 250 m 250 m S Eje Túnel Fuente: Consorcio Geodata Figura 13. Sección P_4, comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje del primer tubo del túnel Santa Elena. N S 900 m Eje Túnel Superficie piezométrica 1500 m Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 36/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM 1.5.4 Análisis fase 1b: Tubo 1, impermeabilizado En la fase 1b de la modelación se ha considerado el efecto de impermeabilización una vez realizadas las pre-inyecciones en el contorno de la excavación del tubo 1. Se asumió que tal intervención conlleva a un cierre sustancial de las fracturas del macizo rocoso en una corona de aproximadamente 5 m entorno al tubo 1. Tal como indicado en el numeral 1.3 del capítulo 1 del informe SGC-ING-CON-INF-0501 (Tomo I), las pre-inyecciones previstas por el Concesionario, tienen como objetivo principal obtener una reducción de permeabilidad en las zonas de falla y zonas intesamente fracturadas de forma tal que el caudal de infiltración al interior del túnel no sea mayor a 0,5 l/s/100m de túnel. Este límite de permeabilidad ha sido analizado y verificado durante el presente estudio, encontrándose que esto conlleva a una reducción de la permeabilidad en las zonas de falla hasta de un orden de magnitud de máximo 1E-8 m/s (fórmula de Goodman despejada en función de K), es decir, una permeabilidad semejante a la que presentan los principales litotipos que serán interceptados por la excavación del túnel Santa Elena en condiciones sanas o poco fracturadas. La magnitud de la reducción de caudal del túnel impermeabilizado respecto a aquel sin impermeabilizar es del orden del 80% en el caso de la sección P_4 (sección localizada a lo largo de la zona de falla ubicada en el sector occidental del Stock de Samarcanda). El caudal entrante en el tubo 1 pasa de 0.061 l/s/m a 0.012 l/s/m (ver últimas tres filas de la Tabla 3). El efecto de la impermeabilización del túnel en correspondencia con las zonas de falla determina un ascenso de la superficie piezométrica con consecuente aumento del potencial hidráulico a lo largo de la zona de falla. El nivel piezométrico retorna a posiciones semejante, aunque no iguales, a aquellas calculadas en condiciones previas a la excavación o “ante-operam” (Ver Figura 14). Este hecho es más evidente si se compara la Figuras 9, que representa la superficie piezométrica antes de la excavación, con la Figura 14, que representa la superficie piezométrica una vez realizada la excavación. De la comparación de estas dos figuras se puede observar como la superficie piezométrica en los dos casos se ubica cerca al nivel topográfico. Esto conlleva a la posibilidad que se de una realimentación de las zonas donde antes se verificaron puntos de agua con riesgo de afectación en la fase 1a del modelo numérico, descrito en el numeral 1.5.3. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 37/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 14. Comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje del tubo 1 del túnel Santa Elena y sucesiva impermeabilización del macizo rocoso en el contorno de los túneles (sección P_4). N S Superficie piezométrica Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 38/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM 1.5.5 Analisis fase 2a: Dos tubos drenantes El comportamiento de la superficie piezométrica perturbada por la presencia de los dos tubos en las dos secciones consideradas se representa en la Figura 15 y Figura 16. Se observa como los conos de abatimiento evidencian una criticidad de las fuentes de alimentación de los manantiales que se encuentran a una distancia del eje del túnel menor a la anchura del cono. En la sección P_4, el cono de abatimiento se extiende de manera asimétrica a lo largo de la línea de falla, extendiendose por aproximadamente 1700 m hacia el norte y 1400 m hacia el sur, con una profundidad respecto a las condiciones piezométricas existentes antes de la excavación igual a 210 m, en correspondencia con el eje de los dos tubos. El caudal que ingresa al tubo 1, resultante de la modelización, es equivalente a 0,033 l/s/m; mientras que para el tubo 2, el caudal que ingresa es equivalente a 0,03 l/s/m; lo que suma un caudal total para los dos tubos de 0,063 l/s/m (ver Tabla 3). Los valores indicados en el modelo 2D realizado en el presente estudio complementario se han valorado en régimen estabilizado. El caudal estabilizado drenado por los dos túneles a lo largo de las dos secciones consideradas varia entre 0,08 y 0,63 l/s/10m en función de la carga y conductividad hidráulica. Como se evidencia en la Tabla 44, Tabla 46 y Tabla 47 del capítulo 9 del informe SGCING-CON-INF-05-01 (Tomo I), los manantiales y cursos de agua que resultan con riesgo de afectación del estudio de la probabilidad de impacto se ubican al interior del cono de depresión generado por el drenaje del túnel. En lo que respecta a la sección P_3, la introducción en el modelo del segundo tubo, no determina un cambio sustancial de las condiciones de flujo y de drenaje del acuífero; de hecho, el caudal drenado en el túnel, producto de los dos tubos, determina un aumento modesto del caudal total, pasando de 0,65 l/s a 0,75 l/s por cada 100 m de túnel; tal diferencia no determina, en superficie, una variación significativa del radio de influencia del drenaje de los dos tubos. Por lo tanto se considera que la extensión de 250 m por cada lado respecto al eje del túnel, valorado para un sólo tubo, pueda ser considerada válida también para los dos tubos (ver Figura 12 y Figura 15). En la Figura 12 y Figura 15, se puede corroborar que no es evidente ninguna variación apreciable de la piezometría. En el paso de las condiciones de flujo de 1 y 2 tubos drenantes, se observa una débil despresurización del acuifero en profundidad, sin efecto importante en superficie. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 39/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Este resultado obtenido a través de la modelación numérica ha permitido una verificación y una calibración del método de previsión de los impactos sobre los puntos de agua ilustrados en el capítulo 9 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01, Tomo I (método DHI). CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 40/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 15. Sección P_3, comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje de los dos tubos del túnel Santa Elena. Arriba de la sección se indica la extensión del cono de depresión valorado en aproximadamente 250 m hacia el N y aproximadamente 250 m hacia el S. N S 250 m 250 m Eje Túnel Fuente: Consorcio Geodata Figura 16. Sección P_4, comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje de los dos tubos del túnel Santa Elena. Arriba de la sección se indica la extensión del cono de depresión valorado en aproximadamente 1400 m hacia el N y aproximadamente 1700 m hacia el S. N S Eje del Túnel 1400m 1700m Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 41/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM 1.5.6 Análisis fase 2b: Túnel Impermeabilizado En la fase 2b de la modelación se ha considerado el efecto de impermeabilización una vez realizadas las pre-inyecciones en el contorno de la excavación. Se asumió que tal intervención conlleva a un cierre sustancial de las fracturas del macizo rocoso en una corona de aproximadamente 5 m entorno a los dos tubos paralelos con intereje de 15 m entre sí. Tal como indicado en el numeral 1.3 del capítulo 1 del informe SGC-ING-CON-INF-0501 (Tomo I), las pre-inyecciones previstas por el Concesionario, tienen como objetivo principal obtener una reducción de permeabilidad en las zonas de falla y zonas intesamente fracturadas de forma tal que el caudal de infiltración al interior del túnel no sea mayor a 0,5 l/s/100m de túnel. Este límite de permeabilidad ha sido analizado y verificado durante el presente estudio, encontrándose que esto conlleva a una reducción de la permeabilidad en las zonas de falla hasta de un orden de magnitud de máximo 1E-8 m/s (fórmula de Goodman despejada en función de K), es decir, una permeabilidad semejante a la que presentan los principales litotipos que serán interceptados por la excavación del túnel Santa Elena en condiciones sanas o poco fracturadas. La magnitud de la reducción de caudal del túnel impermeabilizado respecto a aquel sin impermeabilizar es del orden del 67% para la sección P_4 (sección a lo largo de la zona de falla localizada en el costado occidental del Stock de Samarcanda). El caudal que ingresa al tubo 1 pasa de 0.033 l/s/m (caso 2a, túnel drenante) a 0.011 l/s/m (caso 2b, túnel impermeabilizado), mientras que para el tubo 2 el caudal pasa de 0.03 l/s/m (caso 2a, túnel drenante) a 0.01 l/s/m (caso 2b, túnel impermeabilizado). El efecto de la impermeabilización del túnel en correspondencia con las zonas de falla determina un ascenso de la superficie piezométrica con consecuente aumento del potencial hidráulico a lo largo de la zona de falla. Al igual que en el caso de un solo tubo impermeabilizado, el nivel piezométrico en este caso retorna a posiciones semejante, aunque no iguales, a aquellas calculadas en condiciones previas a la excavación o “ante-operam” (Ver Figura 17). Este hecho es más evidente si se compara la Figuras 9, que representa la superficie piezométrica antes de la excavación, con la Figura 17, que representa la superficie piezométrica una vez realizada la excavación. De la comparación de estas dos figuras se puede observar como la superficie piezométrica en los dos casos se ubica cerca al nivel topográfico. Esto conlleva a la posibilidad que se de una realimentación de las zonas donde antes se verificaron puntos de agua con riesgo de afectación en la fase 1 del modelo numérico, descrito anteriormente. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 42/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM En todos los casos considerados para la valoración de los efectos de las impermeabilizaciones, se nota una despresurización o descenso de presión general de los acuíferos respecto a las condiciones valoradas en ausencia de los túneles. Tal despresurización se traduce en una variación métrica de las superficies equipotenciales. Éste fenómeno es responsable de la disminución de los caudales medidos en correspondencia con los puntos de agua en superficie y relacionados en el capítulo 9 del del informe SGC-ING-CON-INF-05-01, Tomo I (método DHI). CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 43/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM Figura 17. Comportamiento de la superficie piezométrica deformada por efecto de drenaje de los dos tubos del túnel Santa Elena y sucesiva impermeabilización del macizo rocoso en el contorno de los túneles (sección P_4). N S Fuente: Consorcio Geodata CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 44/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. 1.6 SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM CONSIDERACIONES FINALES Y RECOMENDACIONES 1.6.1 Recomendaciones para la interpretación de los resultados de la simulación numérica. En la Tabla 2 y Tabla 3 se muestran los valores de caudal simulados por el modelo en los puntos de agua representados por cursos de agua y manantiales presentes a lo largo de las secciones P_3 y P_4. El caudal unitario “anteoperam” indica valores coherentes con aquellos encontrados en el terreno antes de la excavación del túnel. Los caudales reportados en las columnas siguientes representan caudales unitarios simulados considerando la presencia del túnel en sus diferentes escenarios constructivos (1 tubo, 2 tubos con y sin pre-inyecciones en zonas de falla y zonas fracturadas) Para una mejor comprensión en la interpretación de los resultados arrojados por el modelo, en fase previa a la excavación (anteoperam) y con la presencia del túnel, es necesario considerar dos aspectos fundamentales: el método de calibración adoptado (descrito en el numeral 1.2 de este informe) y la naturaleza bidimensional de la sección calculada. Acerca de la naturaleza bidimensional de las secciones numéricas se debe tener presente que en secciones bidimensionales se asume que los flujos y el caudal deben referirse a un espesor unitario del acuífero de 1 m. Para extrapolar los resultados de la sección a un contexto tridimensional, por ejemplo el flujo a lo largo de una zona de falla, es necesario referir los resultados al espesor real de la zona de falla, considerando la zona misma como homogénea en todo su espesor desde el punto de vista hidráulico (p.e. permeabilidad). Por ejemplo, una zona de falla con espesor de 20 m, producirá un flujo en su interior 20 veces superior a aquel valor derivado de la simulación 2D de la cual se extaen caudales unitarios. Adicionalmente, se debe tener presente que los resultados de la simulación numérica debe ser considerada como una indicación útil para definir el cuadro de previsiones de los potenciales efectos de la excavación sobre los acuíferos; sin atribuir a la simulación una valencia más “exacta” respecto a cuanto ha sido recabado con los otros métodos previsionales aplicados en este estudio complementario, como son el método DHI (Draward Hazard Index, descrito en informe SGC-ING-CON-INF-05-01, Tomo I) y el cálculo por vía analítica de la presencia de agua en el túnel (descrito en informe SGCING-CON-INF-05-01, Tomo I). El cálculo numérico efectuado, como se ha descrito en el numeral 1.2 de este informe, se ve afectado al igual que los otros métodos por un nivel significativo de incertidumbre, particularmente en lo que respecta a la geometría del estrato cuaternario superficial y valores de los parámetros hidrodinámicos (permeabilidad, coeficiente de almacenamiento, etc) a lo largo de toda la extensa zona de simulación 2D a cada lado del eje del túnel, estimada en aproximadamente 3,5 km2 por cada sección. No obstante, esta limitación, absolutamente típica para proyectos de CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 45/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM esta embergadura no sólo en Colombia sino también a nivel internacional, no impide formular previsiones útiles para enmarcar los posibles impactos. De hecho la comparación de los resultados obtenidos por los tres métodos mencionados, muy diferentes entre si por enfoque y desarrollo de cálculo, permite obtener un panorama general de la situación con indicaciones coherentes entre si; por este motivo la previsión finalmente reportada en las conclusiones de este estudio complementario son consideradas confiables. 1.6.2 Interpretación de los resultados en los cursos de agua superficial (ASP). Otra consideración importante que se debe tener en cuenta está relacionada con el caudal de salida simulado por el modelo en correspondencia con los cursos de agua superficial. Este caudal es el producto de la contribución de la infiltración a través de un espesor unitario de 1 m de la cuenca que alimenta el curso de agua medido en el punto en el cual la modelización numérica lo intercepta. Obviamente, los valores reportados corresponden siempre con valores de caudal muy pequeños que no deben entenderse como el caudal total del curso de agua relacionado con el aporte total de la cuenca hidrográfica que lo alimenta, el cual es siempre superior. En términos prácticos esto significa que todo el caudal del curso de agua proveniente aguas arriba transita sobre la zona de falla sin infiltrarse. La pérdida valorada por la sección numérica sobre el curso de agua equivale al valor simulado por el modelo numérico indicado en la Tabla 2 y Tabla 3 del presente informe, multiplicado por la longitud de la zona de falla que se esté considerando. Para los cursos de agua es importante verificar si la simulación numérica en presencia del túnel con pre-inyecciones indica un valor de cero para el caudal unitario que se infiltra, o si en su defecto se reporta un caudal residual mayor de cero, lo cual indica que permanece cierto flujo. En otras palabras, si en la Tabla 2 y Tabla 3 del presente informe se reportan en las columnas que valoran la presencia del túnel con preinyecciones, un porcentaje residual mayor de cero aunque sea con porcentajes bajos; esto significa que la superficie piezométrica en aquel punto permanece en una cota más alta que el curso de agua. En estas condiciones, considerando la saturación presente en aquel punto específico, no es posible que suceda una infiltración del flujo presente en el curso de agua hacia el macizo rocoso, con consecuente drenaje del curso de agua mismo, porque el gradiente hidraúlico en aquel punto es inverso, es decir, el flujo sucede desde el macizo hacia el curso de agua. Por ejemplo, para el caso específico del curso de agua identificado en la Tabla 3 con código ASP-064 se indica un caudal residual del 1% (0,00001 l/s/m), esto significa que en caso de verificarse el impacto, por las condiciones de saturación evidenciada en este cálculo del modelo, toda el agua que proviene aguas arriba pasa sobre la zona de falla sin infiltrarse y continua su curso aguas abajo. En la zona de falla la contribución del caudal proveniente de la cuenca que es del orden de 0,003 l/s/m, en este caso se CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 46/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM reduce a 0,00001 l/s/m, lo que no altera fundamentalmente su caudal original. Para este curso de agua específico (ASP_064) el caudal medido durante la campaña de inventario fue de 10,62 l/s en verano y de 14 l/s en invierno, mientras que la potencial reducción a lo largo de los 50 m de falla sería del orden de 0,15 l/s. En las cuatro secciones simuladas con dos tubos y presencia de pre-inyecciones (secciónes P_W, P_E, P_3 y P_4, se incluyen las secciones P_W y P_E reportadas en el informe SGC-ING-CON-INF-05-01, Tomo I), sólo en el curso de agua denominado La Catalana presente en la sección P_E se reporta un valor de cero para el caudal de ingreso (0% de caudal residual). En las demás secciones numéricas (P_3, P_4 y P_W), no se reporta ningún curso de agua con valor residual de caudal unitario igual a cero. Para las mismas condiciones de simulación descritas en el párrafo anterior (dos tubos, impermeabilizados), se tiene que sobre la sección P_W se reporta un porcentaje bajo en el curso de agua denominado Santa Elena del orden del 4% y sobre el curso de agua denominado Santa Lucia del orden del 25%. Para la sección P_E se reporta un porcentaje bajo en el curso de agua codificado como ASP_52 del orden del 1%. Del mismo modo para la sección P_4 se reporta un caudal bajo en el curso de agua codificado como ASP-064 del orden de 1% (ver ejemplo de este punto de agua descrito en párrafos anteriores). No obstante, todos ellos con caudales residuales mayores a cero (>0% caudal residual). Con base en estos resultados se concluye que en términos generales la simulación numérica del túnel impermeabilizado conlleva a prever impactos modestos o despreciables sobre los cursos de agua, del mismo modo como se prevé mediante la aplicación del método DHI descrito en el capítulo 9 del informe SGC-ING-CON-INF-0501 (Tomo I). Con excepción del punto localizado sobre el curso denominado La Catalana en la sección P_E, donde de acuerdo al modelo numérico es posible la infiltración de parte del caudal presente en el curso de agua. El monitoreo previsto deberá controlar esta hipótesis, la cual no resulta coherente con el cálculo realizado mediante el método DHI, que no evidencia fenómenos de drenaje en este punto. 1.6.3 Interpretación del caudal de los manantiales (AST) También en este caso, considerando la modelación numérica del túnel de dos tubos con pre-inyeccionees (túnel impermeabilizado), la mayor parte de los manantiales muestran impactos modestos o despreciable, tal como evidenciado también por el método DHI descrito en el capítulo 9 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01 (Tomo I). Las excepciones se encuentran en dos manantiales, uno codificado como AST 106 presente en la sección P_3 y el otro codificado como AST 177 presente en la sección P_4; estos manantiales de acuerdo con la modelación numérica muestran una posibilidad alta de impacto (0% de caudal residual). En estos dos casos los resultados de la simulación numérica no son coherentes con el cálculo realizado con el método DHI, donde se prevé sobre estos puntos un impacto despreciable. Por lo que al igual que el caso CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 47/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM precedente se recomienda incluir estos dos puntos en la red de monitoreo durante la fase de construcción, con el fin de verificar las hipótesis derivadas del modelo numérico más no evidenciados por el método DHI. 1.6.4 Límite de caudal admisible al interior de la excavación Tal como indicado en el numeral 1.3 del capítulo 1 del informe SGC-ING-CON-INF-0501 (Tomo I), las pre-inyecciones previstas por el Concesionario, tienen como objetivo principal obtener una reducción de permeabilidad en las zonas de falla y zonas intensamente fracturadas de forma tal que el caudal de infiltración al interior del túnel no sea mayor a 0,5 l/s/100m de túnel. Con el fin de desarrollar el cálculo numérico con Feflow a lo largo de las cuatro secciones bidimensionales utilizadas para valorar en sitios específicos los posibles impactos en superficie, ha sido necesario estimar la extensión de la zona tratada con pre-inyecciones, asi como el orden de magnitud de su permeabilidad. Con tal propósito se hace referencia al diseño elaborado por el Concesionario y presentado en el parágrafo 1.3 del informe SGC-ING-CON-INF-05-01, TOMO I. En particular, como se ha indicado en el contenido del parágrafo 1.3 antes mencionado, la extensión de la zona tratada en el contorno de la excavación ha sido considerada igual a 5 m, con base en la inclinación y longitud de las perforaciones a través de las cuales se llevarán a cabo las pre-inyecciones previstas en el proyecto. Esto significa que en el contorno del túnel se ha considerado una aureola de 5 m de espesor. Siempre haciendo referencia a lo indicado en el parágrafo 1.3 del informe SGC-INGCON-INF-05-01 (TOMO I), la permeabilidad asignada a esta aureola, ha sido calculada por vía analítica aplicando la fórmula de Goodman. En el cálculo se ha impuesto el límite del caudal específico previsto en el diseño igual a 0,5 l/s/100m y una carga hidráulica media igual a 400 m, que representa una condición conservadora dado que es mayor a lo esperado en zonas críticas del proyecto, como por ejemplo el sector dominado por el Stock de Samarcanda. De este cálculo se obtiene una permeabilidad igual a 10-8 m/s, la cual ha sido asignada a la aureola tratada. Es importante notar que asignar un valor igual a 10-8 m/s a la aureola de 5 m representa una medida de precaución en relación con los análisis de los posibles impactos en superficie, por los siguientes motivos: La permeabildiad calculada mediante la fórmula de Goodman considera un enfoque unidimensional en medio homogeneo. Esto significa que la permeabilidad recavada es referida a todo el macizo entorno a la excavación. La condición prevista en el proyecto, sin embargo, es tal que la permeabilidad reducida por el efecto de las pre-inyecciones es referida sólo a la aureola de 5m, CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 48/49 TOMO I: COMPONENTE HIDROGEOLÓGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA, CONCESIÓN TÚNEL ABURRÁ-ORIENTE S.A. SECCIONES P_4 y P_3 Versión: N.° 1 Elaboró: ING Aprobó: ADM más allá de la cual el macizo puede ser más permeable, como por ejemplo en zonas de falla (ver secciones numéricas P_W, P_E y P_4). Esta complejidad ha sido obviamente considerada por el cálculo desarrollado con el código Feflow, que simula un contexto más complejo, heterogeneo y limitado lateralmente. De este modo, el resultado de la simulación numérica sólo puede considerar flujos iguales o mayores al límite admisible en el proyecto (0,5 l/s/100m), analizando por lo tanto escenarios iguales o más desfavorables a aquellos que se tendrán durante la fase constructiva en lo que respecta a los posibles impactos en superficie. En este sentido es claro que durante la construcción del túnel Santa Elena se debe respetar la siguiente premisa de diseño: “en todas las zonas de falla y zonas intensamente fracturadas, la impermeabilización realizada a través de la pre-inyeccione debe garantizar que al túnel no ingrese un caudal mayor a 0,5 l/s/100m”. Esto debe hacerse extensivo a cualquier tramo de túnel en donde se identifiquen flujos puntuales. CONSORCIO GEODATA GEODATA ENGINEERING S.p.A. (Torino–Italia) GEODATA Colombia Ltda. (Bogotá–Colombia) SECCIONES NUMÉRICAS P_3 y P_4 49/49