TEXTO COMPLETO - Universidad Central de Venezuela
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TRABAJO ESPECIAL DE GRADO CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA Y ESTUDIO GEOLÓGICO DE UN ÁREA UBICADA ENTRE LOS SECTORES DE ARAGÜITA Y UNA ZONA CERCANA A LA QUEBRADA OBISPO A LO LARGO DE LA AUTOPISTA DE ORIENTE “GRAN MARISCAL DE AYACUCHO”, ESTADO MIRANDA Trabajo Especial de Grado presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezuela por el Br. Patricia Y. Varela G. para optar al título de Ingeniero Geólogo Caracas, febrero 2007 TRABAJO ESPECIAL DE GRADO CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA Y ESTUDIO GEOLÓGICO DE UN ÁREA UBICADA ENTRE LOS SECTORES DE ARAGÜITA Y UNA ZONA CERCANA A LA QUEBRADA OBISPO A LO LARGO DE LA AUTOPISTA DE ORIENTE “GRAN MARISCAL DE AYACUCHO”, ESTADO MIRANDA TUTOR ACADÉMICO: Feliciano De Santis COTUTOR: Ricardo Alezones Trabajo Especial de Grado presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezuela por el Br. Patricia Y. Varela G. para optar al título de Ingeniero Geólogo Caracas, febrero 2007 Caracas, febrero, 2007 Los abajo firmantes, miembros del Jurado calificador, designados por el Consejo de Escuela de Geología, Minas y Geofísica de la Facultad de Ingeniería, para evaluar el Trabajo Especial de Grado presentado por la Bachiller Patricia Y. Varela G., titulado: “CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA Y ESTUDIO GEOLÓGICO DE UN ÁREA UBICADA ENTRE LOS SECTORES DE ARAGÜITA Y UNA ZONA CERCANA A LA QUEBRADA OBISPO A LO LARGO DE LA AUTOPISTA DE ORIENTE “GRAN MARISCAL DE AYACUCHO”, ESTADO MIRANDA” Consideran que el mismo cumple con los requisitos exigidos por el plan de estudios conducente al Título de Ingeniero Geólogo, y sin que ello signifique que se hacen solidarios con las ideas expuestas por el (los) autor (es), lo declaran APROBADO. Prof. Rafael Falcón Jurado Prof. Pietro De Marco Jurado Prof. Feliciano De Santis Tutor Académico AGRADECIMIENTOS Principalmente a Dios. Al Prof. Feliciano De Santis, por darme la oportunidad de enriquecerme de experiencias y aprendizajes en Ingenieros De Santis C.A. Al Prof. Ricardo Alezones, quien ofreció ayuda que no puede ser contabilizada (fue mucha) y al Prof. Lennin González que dio su valioso aporte en mi estudio geológico. Al Prof. Rafael Falcón, que en su momento puso a mi disposición su ayuda y conocimientos y al Prof. Víctor Padrón que muy cordialmente me ayudó a revisar las muestras del lavado de lutita y me ahorró una semana de trabajo tras la lupa buscando microfósiles que nunca existieron. Al Ingeniero Jorge Cabrera, por ser mi primer maestro en la obra y quien me enseñó cada palabra técnica y cada procedimiento para el Control de Calidad, por su amistad y por sus valiosos consejos. A los Ingenieros Rafael Parababí y Elio Abreu por ofrecer su ayuda en la obra. Agradezco a los fiscales de campo de la Inspección, a los muchachos que me llevaron a cada lugar del que necesitaba obtener una muestra y soportaron sol y lluvia para lograr mi cometido, gracias Hittler, “Catire”, Pantoja, “Gordo-Flaco”, Daniel, Miguel Angel, Wister… en fin, a todos. Agradezco especialmente a mis compañeros de estudio Luis Novoa y Roigar López, quienes me acompañaron a hacer los levantamientos de campo y sin los cuales no hubiera logrado terminar a tiempo. ¡Espero retribuirles! IV A Daniel Azuarte y a todos los laboratoristas del galpón, fueron muchos meses de muestras interminables y repeticiones incontables que nos hicieron aprender a todos, gracias muchachos. A William González, quien tuvo la suficiente paciencia para ayudarme con los mapas, a plotear cada uno y esperar que cada imagen se tardara 10 minutos en regenerarse, además de aconsejarme y ayudarme en lo que pudo. A Eudo Villegas, mi compañero y crítico pana que siempre tenía una pregunta diferente que hacerme, gracias por tu ayuda. A los amigos que se interesaron y me acompañaron en mis preocupaciones, Grazziana Valleta, Desiree Alvarado, Chantal Miró, Arturo Mussari y especialmente a Luis Novoa, por las interminables colas y diligencias que sólo él podía ayudarme a hacer, además de su solidaridad, amor y compañía. Agradezco a los panas adquiridos en esta experiencia, a Deysa Hernandez, Rhandal Quintero, Vanesa Gómez, Daniel Dos Santos, Sairi Arocha, Leonard Bautista, Fanger Méndez y todos aquellos que hicieron la tertulia laboral más llevadera y divertida. A mi madre por ser aquel apoyo que nunca falla y que siempre está allí, a mi hermano por su confianza y por su entusiasmo por mis logros, por leerse toda la tesis y hacer cualquier maroma para acompañarme en los días especiales, realmente lo aprecio. A mi padre por haberme ayudado cuando era necesario y a mi hermana por estar allí. A la Escuela de Geología y a la gran Casa que vence la sombra, por haberme enseñado a ser estudiante, Ucevista y profesional, siempre llevaré conmigo mi boina azul. V Varela G., Patricia Y. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA Y ESTUDIO GEOLÓGICO DE UN ÁREA UBICADA ENTRE LOS SECTORES DE ARAGÜITA Y UNA ZONA CERCANA A LA QUEBRADA OBISPO LO LARGO DE LA AUTOPISTA DE ORIENTE “GRAN MARISCAL DE AYACUCHO”, ESTADO MIRANDA Tutor Académico: Prof. Feliciano De Santis. Cotutor: Prof. Ricardo Alezones. Tesis. Caracas, U.C.V. Facultad de Ingeniería. Escuela de Geología, Minas y Geofísica. Año 2007, 126 p. Resumen. En este trabajo se hizo un estudio geotécnico que permitió evaluar los materiales que se encuentran dispuestos en el último metro de los terraplenes de los Tramos 0, Sub-Tramo I y Sub-Tramo II de la Autopista de Oriente “Gran Mariscal de Ayacucho”. Para esta labor se desarrolló un muestreo que permitió reconocer los materiales que conforman los suelos a lo largo de todo el trazado de la vía, ya que las muestras fueron sometidas a diversos ensayos normalizados de laboratorio tales como Granulometría, Hidrometría, determinación de Límites de Consistencia, determinación de Peso Específico, Compactación, C.B.R. y Consolidación Unidimensional. Con la información obtenida en estos ensayos se pudieron generar mapas geotécnicos que permiten identificar en el cuerpo de la vía el tipo de suelo que conforma los terraplenes según el SUCS y el Método AASHTO. También se pudo generar un patrón en el que se puede observar en cada progresiva si los materiales presentan alta, media, baja o ninguna susceptibilidad a la deformación. Se pudo determinar que aproximadamente el 64% de los suelos ensayados son arcillas de baja plasticidad con porcentajes variables de arena (CL, (CL)s o s(CL)) y limos VI ((CL-ML), (ML)s o s(ML)). También se determinó que el 60% de los suelos clasifican como materiales tipo A-6 o A-7-6, en la clasificación AASHTO, lo que le confiere a estos suelos una pobre calidad para conformar los materiales dispuestos a nivel de subrasante de una vía. Los resultados de los ensayos de compactación y C.B.R. permitieron generar análisis en los que se discute la calidad de los suelos en sus funciones de materiales de subrasante y el ensayo de consolidación a suelos finos permitió determinar los asentamientos máximos a los que pueden estar sometidos estos suelos bajo condiciones de saturación. Adicionalmente a este trabajo geotécnico se hacen definiciones de facies sedimentarias a través de los levantamientos geológicos de campo desarrollados en los taludes de corte generados por esta obra constructiva, donde fueron descritas columnas estratigráficas que representan los afloramientos en los bordes de la autopista. Fueron definidas 14 facies sedimentarias, de las cuales 2 son conglomeráticas, 8 son arenosas, 2 son limosas o arcillosas y dos son carbonáticas. Las facies más frecuentes son las limosas arcillosas las cuales representan el 70,51% del espesor total levantado. Se desarrolló un mapa en el que sobre la base cartográfica se presenta la información geológica consultada en la bibliografía digitalizada de la zona de estudio y en la que se vació la información de campo recolectada en este trabajo, tal como planos de estratificación, diaclasas y fallas. También se pudo representar en este mapa las columnas estratigráficas desarrolladas en cada ubicación del levantamiento geológico al cual corresponden. Los afloramientos que fueron objeto de estudio en este trabajo comprenden esquistos feldespáticos cuarzosos epidóticos ubicados hacia el oeste pertenecientes a la unidad formal Filita de Muruguata, y una extensa secuencia sedimentaria de predominantemente arcillitas y limolitas con menor proporción de areniscas y escasas rocas carbonáticas pertenecientes a la Formación Aramina. VII ÍNDICE I.- INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………... 19 1.1.- Objetivos……………………………………………………………………………. 19 1.1.1.- Objetivo General………………………………………………………………. 19 1.1.2.- Objetivos Específicos…………………………………………...…………….. 20 1.2.- Ubicación……………………………………………………………………………. 20 1.3.- Justificación………………………………………………………………………… 21 1.4.- Metodología………………………………………………………………………… 22 1.4.1.- Investigación Bibliográfica………………………………..………………….. 22 1.4.2.- Etapa de Campo……………………………………………………………… 23 1.4.2.1.- Levantamiento Geológico de Superficie……………………………….. 23 1.4.2.2.- Muestreo Geotécnico…………………………………………………….. 23 1.4.3.- Etapa de Laboratorio…………………………………………………………. 24 1.4.3.1.- Contenido de Humedad Natural………………………………………… 24 1.4.3.2.- Granulometría por Tamizado……………………………………………. 25 1.4.3.3.- Granulometría por Lavado………………………………………………. 25 1.4.3.4.- Determinación de los Límites de Consistencia……………………….. 26 1.4.3.5.- Ensayo de Hidrometría…………………………………………………... 27 1.4.3.6.- Determinación del Peso Específico por Picnómetro…………………. 28 1.4.3.7.- Ensayo de Compactación a esfuerzo modificado…………………….. 28 1.4.3.8.- Ensayo de Penetración C.B.R………………………………………….. 29 1.4.3.9.- Ensayo de Consolidación Unidimensional…………………………….. 30 VII 1.4.4.- Etapa de Oficina………………………………………………………………. 31 II.- MARCO TEÓRICO..………………………………....…………………………………... 38 2.1.- Geografía Física…………………………………………………………………… 38 2.1.1.- Generalidades…………………………………………………………………. 38 2.1.2.- Clima…………………………………………………………………………… 38 2.1.3.- Vegetación…………………………………………………………………...... 39 2.1.4.- Drenaje…………………………………………………………………………. 40 2.2.- Consideraciones Geotécnicas……………………………………………………. 41 2.2.1.- Suelos Granulares……………………………………………………………. 42 2.2.2.- Suelos Finos…………………………………………………………………… 42 2.2.3.- Suelos Artificialmente Compactados……………………………………….. 42 2.2.4.- Capacidad de Soporte………………………………………………………... 44 2.2.5.- Consolidación de los Suelos………………………………………………… 46 2.3.- Geología Regional…………………………………………………………………. 49 2.3.1.- Generalidades…………………………………………………………………. 49 2.3.2.- Formación Aramina…………………………………………………………… 50 2.3.3.- Filita de Muruguata…………………………………………………………… 52 III.- RESULTADOS Y DISCUSIONES..……………………………………………………. 54 3.1.- Muestreo de Campo………………………………………………………………. 54 3.1.1.- Tramo 0………………………………………………………………………… 54 3.1.2.- Sub-Tramo I…………………………………………………………………… 55 3.1.3.- Sub-Tramo II…………………………………………………………………... 57 VIII 3.2.- Evaluación Geotécnica……………………………………………………………. 59 3.2.1.- Resultados Clasificación de Muestras……………………………………… 59 3.2.1.1.- Clasificación por Norma ASTM…………………………………………. 60 3.2.1.1.1.- Arcillas………………………………………………………………… 60 3.2.1.1.2.- Arenas………………………………………………………………… 63 3.2.1.1.3.- Limos………………………………………………………………….. 65 3.2.1.2. Clasificación por Método AASHTO……………………………………… 66 3.2.1.2.1. Suelo Tipo A-1………………………………………………………... 67 3.2.1.2.2. Suelo Tipo A-2-4……………………………………………………… 68 3.2.1.2.3. Suelo Tipo A-4………………………………………………………… 69 3.2.1.2.4. Suelo Tipo A-6………………………………………………………… 69 3.2.1.2.5. Suelo Tipo A-7-6……………………………………………………… 72 3.2.1.3.- Susceptibilidad a la Compresibilidad..…………………………………. 73 3.2.2.- Resultados Ensayos de Compactación…………………………………….. 76 3.2.3.- Resultados Ensayo C.B.R……………………………………………...……. 79 3.2.4.- Resultados Ensayo de Consolidación……………………………………… 86 3.3.- Geología Local……………………………………………………………………... 89 3.3.1.- Basamento Metamórfico……………………………………………………... 91 3.3.2.- Base de la Secuencia Sedimentaria………………………………………... 93 3.3.3.- Localidad Las Caballerizas…………………………………………………... 95 3.3.4.- Localidad Quebrada Seca…………………………………………………… 97 3.3.5.- Localidad Cholondrón………………………………………………………… 98 IX 3.3.6.- Localidad Merecure…………………………………………………………… 99 3.3.7.- Localidad Yaguapita………………………………………………………….. 100 3.3.8.- Localidad Urape……………………………………………………………….. 102 3.4.- Facies Sedimentarias……………………………………………………………... 107 3.4.1.- Facies Conglomeráticas……………………………………………………… 108 3.4.1.1.- Facies FC1………………………………………………………………... 108 3.4.1.2.- Facies FC2………………………………………………………………... 108 3.4.2.- Facies Arenosas………………………………………………………………. 108 3.4.2.1.- Facies FAr1……………………………………………………………….. 108 3.4.2.2.- Facies FAr2……………………………………………………………….. 109 3.4.2.3.- Facies FAr3……………………………………………………………….. 109 3.4.2.4.- Facies FAr4……………………………………………………………….. 110 3.4.2.5.- Facies FAr5……………………………………………………………….. 111 3.4.2.6.- Facies FAr6……………………………………………………………….. 111 3.4.2.7.- Facies FAr7……………………………………………………………….. 111 3.4.2.8.- Facies FAr8……………………………………………………………….. 112 3.4.3.- Facies Limosas – Arcillosas…………………………………………………. 112 3.4.3.1.- Facies FLAc1……………………………………………………………... 112 3.4.3.2.- Facies FLAc2……………………………………………………………... 113 3.4.4.- Facies Carbonáticas………………………………………………………….. 114 3.4.4.1.- Facies FCa1………………………………………………………………. 114 3.4.4.2.- Facies FCa2………………………………………………………………. 114 X IV.- CONCLUSIONES…………...…………………………………………………………… 116 V.- RECOMENDACIONES…………………………………………………………………... 121 VI.- BIBLIOGRAFÍA…………....……………………………………………………………. 122 VII.- ANEXOS………………………………………………………………………………… 123 XI ÍNDICE DE FIGURAS Figura Nº 1.1. Ubicación Relativa de la Zona de Estudio……………………………………….. 21 Figura Nº 1.2.a. Tamices con aberturas de distintos tamaños…………………………………. 25 Figura Nº 1.2.b. Muestra de peso conocido vertido sobre torre de tamices…………………... 25 Figura Nº 1.3.a. Límite Plástico…………………………………………………………………….. 27 Figura Nº 1.3.b. Límite Líquido..…………………………………………………………………… 27 Figura Nº 1.4. Hidrómetro y cilindro de sedimentación para ensayo de Hidrometría………... 27 Figura Nº 1.5.a. Edómetro compuesto por anillo indeformable y piedras porosas…………… 31 Figura Nº 1.5.b. Equipo completo para ensayo de Consolidación……………………………. 31 Figura Nº 1.6. Clasificación de las gravas de acuerdo al S.U.C.S. Norma ASTM D-2487-00. 31 Figura Nº 1.7. Clasificación de las arenas de acuerdo al S.U.C.S. Norma ASTM D2487-00. 32 Figura Nº 1.8. Clasificación de finos de baja plasticidad de acuerdo al S.U.C.S. Norma ASTM D-2487-00…………………………………………………………………………………...... 32 Figura Nº 1.9. Clasificación de finos de alta plasticidad de acuerdo al S.U.C.S. Norma ASTM D-2487-00…………………………………………………………………………................. 33 Figura Nº 1.10. Carta de plasticidad de acuerdo al S.U.C.S. Norma ASTM D-2487-00…….. 33 Figura Nº 2.1. Curva Típica de Compactación…………………………………………………… 43 Figura Nº 2.2. Curva Típica de Relación de Vacíos Vs. Log (p) o Carga……………………… 47 Figura Nº 2.3. Diseños propuestos para estructuras granulares de Base, Sub-base y concreto asfáltico…………………………………………………………………………………….. 48 Figura Nº 2.4. Correlación de la Unidades Litoestratigráficas planteadas por diferentes autores en la Cuenca de Barlovento……………………………………………………………….. XII 52 Figura Nº 3.1. Proporción de tamaño de partículas en total de muestras caracterizadas por Norma ASTM D-2487-00…………………………………………………………………………….. 60 Figura Nº 3.2. Proporción de contenido de arena en arcillas…………………………………… 62 Figura Nº 3.3. Proporción de tipo de finos en arenas……………………………………………. 65 Figura Nº 3.4. Proporción de tipos de limos………………………………………………………. 66 Figura Nº 3.5. Caracterización de muestras por Método AASHTO…………………………… 67 Figura Nº 3.6. Porcentaje de suelos finos con alta, media y baja Susceptibilidad a la Compresibilidad…..…………………………………………………………………………………... 75 Figura Nº 3.7. Afloramiento Paleocanal Prog. Reg. 61+500……………………………………. 92 Figura Nº 3.8. Detalle del Paleocanal……………………………………………………………… 92 Figura Nº 3.9. Contacto de Falla Basamento-Secuencia Sedimentaria Talud Norte Prog. Reg. 62+100…………………...……………………………………………………………………… 93 Figura Nº 3.10.a. Conglomerado Prog. Local 0+000……….………...…………………………. 94 Figura Nº 3.10.b. Conglomerado Prog. Local 0+380……….…………………………………… 94 Figura Nº 3.11.a. Bloque de Caliza en Talud Norte Prog. Reg. 62+100………………………. 95 Figura Nº 3.11.b. Muestra de mano con huellas fósiles de hojas en arenisca……………….. 95 Figura Nº 3.12.a. Afloramiento en excavación Talud Norte Prog. Local 0+740……………… 96 Figura Nº 3.12.b. Lente de Caliza impura diaclasada Talud Norte Prog. Local 1+000……… 96 Figura Nº 3.13. Intercalación de areniscas y arcillitas en Corte Norte Prog. Local 2+700…... 97 Figura Nº 3.14. Afloramiento de Talud Sur Prog. Local 3+600…………………………………. 99 Figura Nº 3.15.a. Nivel fosilífero embebido en matriz limo-arenosa en Talud Norte Prog. Local 4+900…………………………………………………………………………………………… XIII 100 Figura Nº 3.15.b. Bloque desplazado de nivel fosilífero en Talud Norte Prog. Local 5+120... 100 Figura Nº 3.16.a. Diaclasas en arenisca Talud Sur Prog. Local 9+000……………………….. 101 Figura Nº 3.16.b. Estrías carbonáticas de falla en Talud Sur Prog. Local 9+000……………. 101 Figura Nº 3.17. Discordancia en Talud Sur Prog. Local 11+440……………………………….. 104 Figura Nº 3.18. Falla y Discordancia en Talud Norte Prog. Local 11+500……………………. 104 Figura Nº 3.19. Discordancia en Talud Sur Prog. Local 11+900……………………………….. 106 Figura Nº 3.20. Conglomerado perteneciente a la FC1en Talud Norte Prog. Reg. 62+100… 108 Figura Nº 3.21. Arenisca conglomerática con estratificación cruzada perteneciente a FAr3 en Talud Sur Prog. Local11+440…………………………………………………………………… 110 Figura Nº 3.22. Bioturbaciones en arcillita perteneciente a la FLAc2 en Talud Norte Prog. Local 11+500………………………………………………………………………………………….. 114 Figura Nº 3.23. Nivel fosilífero perteneciente a la FCa2 en Talud Norte Prog. Local 4+900... 115 XIV ÍNDICE DE TABLAS Tabla Nº 1.1. Condiciones Granulométricas para en ensayo de Compactación……………… 28 Tabla Nº 1.2. Clasificación de suelos por Método AASHTO……………………………………. 34 Tabla Nº 1.3. Valores asignados para determinar susceptibilidad a la compresibilidad de los suelos………………………..…………………………………………………………………….. 35 Tabla Nº 1.4. Clasificación de Facies Sedimentarias……………………………………………. 37 Tabla Nº 2.1. Clasificación de suelos por C.B.R. para Infraestructura de Pavimentos………. 45 Tabla Nº 3.1. Ensayos geotécnicos Realizados………………………………………………….. 59 Tabla Nº 3.2. Resultados Clasificación SUCS y AASHTO………………………………………. 61 Tabla Nº 3.3. Arcillas Clasificación SUCS………………………………………………………… 63 Tabla Nº 3.4. Arenas Clasificación SUCS…………………………………………………………. 64 Tabla Nº 3.5. Limos Clasificación SUCS………………………………………………………….. 66 Tabla Nº 3.6. Suelos A-1 Clasificación Método AASHTO……………………………………….. 67 Tabla Nº 3.7. Suelos A-2-4 Clasificación Método AASHTO…………….……………………… 68 Tabla Nº 3.8. Suelos A-4 Clasificación Método AASHTO………………………………………. 69 Tabla Nº 3.9. Suelos A-6 Clasificación Método AASHTO………………………………………. 70 Tabla Nº 3.10. Suelos A-7-6 Clasificación Método AASHTO…………………………………... 72 Tabla Nº 3.11. Resultados Matriz de valoración para determinar Susceptibilidad a la Compresibilidad……………………………………………………………………………..……....... 74 Tabla Nº 3.12. Resultados Ensayo de Compactación…………………………………………… 77 Tabla Nº 3.13. Porcentajes de C.B.R., Hinchamiento y Absorción…………………………….. 80 Tabla Nº 3.14. Densidades y Longitudes de capas granulares………………………………… 87 XV Tabla Nº 3.15. Cargas aplicadas a suelos por estructura granular…………………………….. 87 Tabla Nº 3.16. Coeficiente de Compresibilidad y Asentamiento máximo……………………… 89 Tabla Nº 3.17. Ubicación y Rango en progresivas de los afloramientos descritos ..…………. 90 Tabla Nº 3.18. Orientación de Diaclasas en Esquisto…………………………………………… 93 Tabla Nº 3.19. Orientación de Diaclasas en Talud Norte Prog. Reg. 62+100………………… 95 Tabla Nº 3.20. Orientaciones de Planos de Estratificación y Diaclasas en Localidad Las Caballerizas…………………………………………………………………………………………… 96 Tabla Nº 3.21. Orientaciones de Planos de Estratificación en Localidad Quebrada Seca….. 98 Tabla Nº 3.22. Orientaciones de Planos de Estratificación y Diaclasas en Localidad Merecure……………………………………………………………………………………………..... 100 Tabla Nº 3.23. Orientación de Planos de Estratificación y Diaclasas en Localidad Yaguapita…………………………………………………………………………………………….... 102 Tabla Nº 3.24. Orientación de Planos de Estratificación y Diaclasas en Localidad Urape…...…………………………………………………………………………………………….... 106 Tabla Nº 3.25. Frecuencia y Nomenclatura de Facies Sedimentarias…………………………. 107 XVI LISTA DE ANEXOS ANEXO 1. Planillas de Ensayos Geotécnicos ANEXO 1.1. Planillas de Granulometría ANEXO 1.2. Planillas de Hidrometría ANEXO 1.3. Planillas de Límites de Consistencia ANEXO 1.4. Planillas de Peso Específico por Picnómetro ANEXO 1.5. Planillas de Compactación ANEXO 1.6. Planillas de C.B.R. ANEXO 1.7. Planillas de Consolidación ANEXO 2. Mapas Geotécnicos ANEXO 2.1. Mapa de Caracterización Geotécnica de suelos por Clasificación SUCS D2487-00 ANEXO 2.1. Mapa de Caracterización Geotécnica de suelos por Método AASHTO (1945) y Susceptibilidad a la Compresibilidad ANEXO 3. Columnas Estratigráficas ANEXO 3.1. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Reg. 62+100 ANEXO 3.2. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Local 0+000 ANEXO 3.3. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Local 0+380 ANEXO 3.4. Columna Estratigráfica Saque Colina Norte Prog. Local 0+500 ANEXO 3.5. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Local 0+710 ANEXO 3.6. Columna Estratigráfica Talud Sur Prog. Local 0+900 ANEXO 3.7. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Local 1+710 XVII ANEXO 3.8. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Local 1+800 ANEXO 3.9. Columna Estratigráfica Talud Sur Prog. Local 1+800 ANEXO 3.10. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Local 2+060 ANEXO 3.11. Columna Estratigráfica Corte Norte Prog. Local 2+700 ANEXO 3.12. Columna Estratigráfica Talud Sur Prog. Local 3+600 ANEXO 3.13. Columna Estratigráfica Talud Norte Progresiva Local 4+940 ANEXO 3.14. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Local 5+120 ANEXO 3.15. Columna Estratigráfica Talud Sur Prog. Local 5+400 ANEXO 3.16. Columna Estratigráfica Talud Sur Prog. Local 9+000 ANEXO 3.17. Columna Estratigráfica Talud Sur Prog. Local 9+860 ANEXO 3.18. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Local 10+160 ANEXO 3.19. Columna Estratigráfica Talud Norte Progresiva Local 10+560 ANEXO 3.20. Columna Estratigráfica Talud Sur Prog. Local 10+900 ANEXO 3.21. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Local 11+100 ANEXO 3.22. Columna Estratigráfica Talud Sur Prog. Local 11+140 ANEXO 3.23. Columna Estratigráfica Talud Norte Prog. Local 11+780 ANEXO 3.24. Columna Estratigráfica Talud Norte Progresiva Local 11+500 ANEXO 3.25. Columna Estratigráfica Talud Norte Progresiva Local 11+560 ANEXO 3.26. Columna Estratigráfica Talud Sur Progresiva Local 11+440 ANEXO 3.27. Columna Estratigráfica Talud Sur Progresiva Local 11+620 ANEXO 3.28. Columna Estratigráfica Talud Sur Progresiva Local 11+900 ANEXO 4. Mapa Geológico y de Ubicación de los Levantamientos XVIII CAPÍTULO I.- INTRODUCCIÓN La Autopista de Oriente “Gran Mariscal de Ayacucho” se encuentra en construcción desde hace muchos años, pero hasta el momento sólo se ha ejecutado y puesto en servicio hasta la localidad del Banqueo de lo que comprende la propuesta original desde Petare (Caracas) hasta Barcelona (estado Anzoátegui). La sección objeto de este estudio se encuentra entre el distribuidor Aragüita y una zona cercana a la Quebrada Obispo, comprendiendo doce kilómetros de obra en construcción que abarca una franja de aproximadamente 150 m de ancho, donde se están llevando a cabo actividades diversas, tales como deforestación, corte de taludes, relleno y conformación de terraplenes. Esta vía constituye un factor clave para la comunicación de la región oriental con el resto del país y su respectivo desarrollo económico, social y turístico. Está ubicado en su mayoría en una llanura aluvial con pocos desniveles topográficos, se observan pequeñas colinas compuestas por lutitas y limolitas terciarias-cuaternarias y sedimentos recientes, en su mayoría materiales finos y ocasionalmente algunos granulares. 1.1.- Objetivos 1.1.1.- Objetivo General Recolectar, analizar y caracterizar los materiales disponibles para su evaluación en base a sus características geomecánicas que permita evidenciar el comportamiento geotécnico de estos materiales dentro del cuerpo de los terraplenes a nivel de subrasante. Hacer un análisis sedimentológico y definir facies sedimentarias reconocidas en el área de estudio a través de la información recolectada en el levantamiento geológico de superficie. 19 1.1.2.- Objetivos Específicos • Integrar los datos geológicos y geotécnicos que se obtengan de trabajos realizados en el área de ubicación de la autopista. • Determinar características intrínsecas de los materiales que permitan definir su comportamiento mecánico, a través de diversos ensayos normalizados de laboratorio. • Caracterización de los materiales según el SUCS y método AASHTO y su representación en un par de mapas que permitan reconocer los materiales en el área de estudio. • Evaluación de la calidad de los suelos para ser utilizados como materiales de préstamos en la conformación de terraplenes. • Definición de facies sedimentarias en función de los levantamientos geológicos de superficie. • Representación gráfica de columnas estratigráficas representativas de los afloramientos estudiados y su ubicación en un mapa geológico obtenido en la revisión bibliográfica. 1.2.- Ubicación La zona de estudio se encuentra en el estado Miranda, ocupa 12 kilómetros a lo largo de una franja de aproximadamente 150 m de ancho en el borde septentrional del lado oeste de la cuenca de Higuerote; se ubica entre el Distribuidor Aragüita, al oeste, en las cercanías de Caucagüa y La Encrucijada (Coordenadas N 1.140350; E 785.000) hasta un sector cerca de la localidad de La Corcovada y la Quebrada Obispo, al este (Coordenadas N 1.143.735; E 20 797.345). Este sector forma parte de la cuenca de Higuerote y posee una orientación preferencial este – noreste (ENE) tal como puede observarse en la Figura Nº 1.1. Figura Nº 1.1. Ubicación Relativa de la Zona de estudio en el recuadro rojo. Tomado de GARRITY, C. et al, 2004. 1.3.- Justificación Este estudio busca determinar las propiedades intrínsecas de los materiales utilizados para la construcción de esta obra de vialidad, con la finalidad de ofrecer valores que permitan conocer el comportamiento y calidad de los materiales para la conformación de terraplenes. También se busca desarrollar un aporte geológico y sedimentológico de la franja que compone el trazado de la vía. 21 1.4.- Metodología Para la elaboración de este trabajo se desarrollaron diversas actividades de campo, laboratorio y oficina. Inicialmente se llevó a cabo una investigación bibliográfica. Seguidamente se procedió a hacer una labor de campo que consistió en recolectar muestras con el fin de someterlas a ensayos de laboratorio, además de la recolección de información geológica en los levantamientos de los taludes generados por las labores de corte en la autopista. Posteriormente se llevaron a cabo actividades de laboratorio, ensayando las muestras recolectadas en campo a través de diversos métodos normalizados y finalmente en la etapa de oficina se procesó toda la información obtenida durante las etapas anteriores clasificando las muestras, desarrollando mapas e interpretando los datos obtenidos. 1.4.1.- Investigación Bibliográfica Esta etapa inicial del proceso de investigación fue dedicada a la revisión bibliográfica de Boletines Geológicos, trabajos especiales de grado previas, publicaciones en internet y textos relacionados con la geología regional de la zona de interés y de procedimientos, hallazgos e investigaciones en el campo del comportamiento geomecánico de los suelos artificialmente compactados. También fueron revisados mapas topográficos y geológicos, donde las hojas utilizadas para la base cartográfica del estudio se identifican como las hojas 6946-IV-NE, 6946-IV-NO y 6947-III-SE a escala 1:25.000 elaborados por el Instituto Geográfico Venezolano Simón Bolívar. El mapa geológico utilizado para este estudio comprende las hojas 123; 142 y 145 (URBANI y RODRÍGUEZ, 2004). Para el reconocimiento de la zona de estudio fueron revisadas las misiones aerofotográficas Nº 0303207 las hojas 33; 34; 35; 36; 57; 58; 59; 60; 61; 62; 63 y 64 las cuales se encuentran a escala 1:20.000. 22 1.4.2.- Etapa de Campo 1.4.2.1.- Levantamiento Geológico de Superficie Como consecuencia del proceso de modificación del terreno por las labores de construcción de la autopista se generaron nuevos afloramientos que se encontraban anteriormente cubiertos por suelo reciente. Estos afloramientos fueron levantados y descritos con criterio geológico con el fin de determinar secuencias estratigráficas para la posterior definición de facies sedimentarias en la zona de estudio. En el levantamiento geológico de campo se hizo énfasis en la descripción de tipo de roca, mineralogía, color meteorizado, color fresco, grado de consolidación y meteorización, escogimiento, estructuras sedimentarias o de deformación, polaridad de capas, geometría, presencia de fósiles, su grado de preservación, distribución y diversidad y espesor de cada capa o paquete sedimentario. Además se hicieron mediciones de rumbo y buzamiento de planos de estratificación y de deformación como diaclasas y fallas para completar la información correspondiente a esta etapa. 1.4.2.2.- Muestreo Geotécnico: En esta etapa de campo se procedió a tomar muestras de suelo o roca en taludes de préstamo o directamente de los terraplenes que se estuvieran conformando en el momento. En la descripción visual se hizo énfasis en el reconocimiento de naturaleza del material (suelo o roca), tamaño de grano, procedencia de la muestra (talud o terraplén-pista-canal), ubicación (progresiva), contenido de humedad, color y la medida que faltaba para cortar o rellenar para llegar a la cota sub-rasante. Esta labor se hizo utilizando un criterio geotécnico, por lo que no se tomaron mediciones de rumbo, buzamiento, espesor u otra información que no posea relevancia para la determinación de las propiedades geomecánicas del material. 23 En algunos casos los materiales disponibles en un préstamo presentaban heterogeneidad en el tamaño de grano, por lo que se procedió a tomar muestras mezcladas de todos los tipos de material disponibles en el mismo, ya que de esa manera se obtendría una muestra representativa del préstamo a ser caracterizado. Cabe destacar que las muestras obtenidas fueron enumeradas y ubicadas por progresivas nacionales (Tramo 0) y locales (Sub-Tramo I y II), es decir, un sistema de ubicación métrico utilizado en las obras de vialidad donde es conocido el punto de partida (0+000) y las distancias se cuentan referenciadas a éste a través de la línea central de la vía, en este caso, de la autopista. En este método de ubicación se indica primero la distancia en kilómetros al punto de partida, seguido de un signo mas (+) y luego la cantidad de metros que existen desde el punto de medición al kilómetro entero anterior. Un ejemplo sería una muestra recolectada a 2700 m del punto de partida, se expresa como la progresiva 2+700. El punto de partida de las progresivas nacionales se encuentra en el distribuidor metropolitano de Caracas, y el de las progresivas locales se encuentra al norte del elevado de La Encrucijada de Caucagua (Coordenadas N 1.140.663; E 786.100). 1.4.3.- Etapa de Laboratorio En el Laboratorio de Suelos, Asfalto y Concreto de Ingenieros De Santis C.A. se desarrollaron diversos ensayos siguiendo la Norma ASTM en cada uno de ellos. Los ensayos geotécnicos llevados a cabo fueron: 1.4.3.1.- Contenido de humedad natural (ASTM D-2216-98): permite determinar el porcentaje de agua contenido en la muestra. Se realizó en todas las muestras. Consiste en el pesaje de la muestra antes y después de secar en el horno por 16 horas a 110º C, el porcentaje de pérdida de peso corresponde al porcentaje de agua contenido en la muestra. 24 1.4.3.2.- Granulometría por Tamizado (ASTM C-136-96a): consiste en separar y clasificar por tamaños las partículas que componen el material determinando el porcentaje, del peso total, la cantidad de granos de distintos tamaños a través de la utilización de tamices como los mostrados en la Figura 1.2.a. Se hizo en todas las muestras. Se lleva a cabo pesando la muestra seca y vertiéndola sobre una torre de tamices organizados de abajo hacia arriba con diámetros cada vez más grandes como se observa en la Figura 1.2.b. Luego se agita manual o mecánicamente durante no más de 10 minutos. Finalmente el retenido en cada tamiz es pesado individualmente, donde el total del pesaje acumulado final debe ser igual o presentar menos de 0,3% de diferencia al pesaje inicial. Figura Nº 1.2.a. Tamices con aberturas de distintos diámetros. Figura Nº 1.2.b. Muestra de peso conocido vertida sobre torre de tamices. 1.4.3.3.- Granulometría por Lavado (ASTM C117-95): permite conocer el porcentaje de la muestra total que pase por el tamiz # 200 para conocer el porcentaje de partículas finas. Se hizo en todas las muestras. Se hace tomando una porción de muestra pasante del tamiz # 10, secando y pesando la muestra, se coloca con agua y algún defloculante en un envase agitando vigorosamente con una varilla de vidrio hasta crear la suspensión de las partículas. Luego se tamiza repetidamente hasta que el agua pasante esté limpia y se determina el peso de la muestra retenido en cada tamiz. Finalmente se seca la muestra lavada y se determina la masa. El porcentaje de finos se obtiene a través de la ecuación c. % Pasa 200= 100*(M1+M2)/M1 25 c Donde Pasa 200: porcentaje de material pasante del tamiz #200 o menor de 75µ. M1: masa original seca. M2: masa seca después del lavado. 1.4.3.4.- Determinación de los límites de consistencia (ASTM D-4318-00): determina los valores de humedad en los que el material fino cambia de estado a plástico y a líquido, conocidos como límite plástico y límite líquido respectivamente. Se hizo en aquellas muestras con alto porcentaje de finos. Para determinar el límite plástico se amasa y se rueda en una superficie lisa cilindros uniformes de no más de 3,2 mm, hasta que la muestra se comience a agrietar o no se puedan formar los cilindros, tal como se observa en la Figura 1.3.a. Luego se determina su contenido de humedad. El límite líquido se obtiene utilizando la Cuchara Casagrande. Colocando la muestra humedecida enrasada se hace una ranura (Figura 1.3.b) y se gira la manivela de la cuchara dejando caer desde 1 cm de altura contando la cantidad de golpes (N) hasta que la ranura se cierre 13 mm. Este procedimiento se hace dos veces más con muestras con contenido de humedad diferente hasta que se obtengan muestras con contenido de humedad para 15-25 golpes (Muestra 1), 20-30 golpes (Muestra 2) y de 25-35 golpes (Muestra 3). Finalmente se determina el contenido de humedad de las muestras y se grafican estos valores en las ordenadas y el logN en las abscisas, generando una recta cuya correspondiente de humedad para 25 golpes representa el límite líquido. 26 Figura Nº 1.3.a. Límite Plástico. Cilindros agrietados de 3 mm de diámetro para determinación de Límite Plástico. Figura Nº 1.3.b. Límite Líquido. Cuchara Casagrande con muestra de suelo con surco para determinación de Límite Líquido. 1.4.3.5.- Ensayo de Hidrometría (ASTM 422-63-98): determina el porcentaje de material tamaño limo y tamaño arcilla en un material. Se hizo en aquellas muestras que contengan importantes porcentajes de finos. Se hace tomando una porción de muestra pasante del tamiz # 10 de 50 g para un material arcilloso y 100 g para un material arenoso. La muestra se dispersa sumergiéndola en un defloculante (Hexametafosato de sodio) removiéndola y dejándola reposar. Luego se le agrega agua destilada y desmineralizada y se agita durante 1 min. para posteriormente verterla en un cilindro de sedimentación (Figura 4) hasta alcanzar 100 ml. Luego se agita la muestra nuevamente por un minuto 60 veces aproximadamente y se comienzan las lecturas con el hidrómetro (Figura Nº 1.4) y el termómetro a los 2; 5; 15; 30; 60; 250 y 1440 min. Finalmente se lava la muestra sobre el tamiz # 200 y se seca en la estufa para determinar el peso del suelo seco para el retenido en este tamiz. Figura Nº 1.4. Hidrómetro y Cilindro de sedimentación para ensayo de Hidrometría 27 1.4.3.6.- Determinación del peso específico por picnómetro (ASTM D-856-93): es la relación entre el peso unitario de las partículas sólidas del suelo y el peso unitario del agua destilada a una temperatura de referencia. Se obtuvo en todas las muestras. El ensayo se lleva a cabo tomando 20 ó 100 g para materiales cohesivos o granulares respectivamente y dejándose secar para luego colocar en el picnómetro determinando la masa total y de la muestra. Se llena de agua el envase y se deja remojar por 12 horas evitando las burbujas de agua atrapada en la solución, luego se completa el aforo con agua destilada a temperatura ambiente para finalmente determinar el peso y temperatura del picnómetro con suelo y agua. El peso específico se calcula a través de la ecuación d para mediciones a 20ºC. G=Mo/(Mo+(Ma-Mb)) d Donde G: Peso Específico a 20ºC. Mo: peso de la muestra. Ma: peso del frasco + agua. Mb: peso del frasco + muestra + agua. 1.4.3.7.- Ensayo de compactación a esfuerzo modificado (ASTM D-1557-00): es un proceso que aumenta la densidad seca de un suelo por medios mecánicos. Este proceso está acompañado sólo por la expulsión de aire al aplicarse la carga dinámica. Se efectuó en todas las muestras. Para llevar a cabo este ensayo se debe tamizar la muestra y determinar el procedimiento a utilizar según lo indica la Tabla Nº 1.1. Tabla Nº 1.1. Condiciones granulométricas para ensayo de Compactación Método A Requerimiento ≤ 20% Ret. #4 Ø Molde Material Pasante Masa de la muestra de campo (kg) B C > 20% Ret. # 4 y > 20% Ret. 3/8” y ≤ 20% Ret. 3/8” < 30% Ret. 3/4” 4 4 6 #4 3/8” 3/4” 1 1 2 28 La muestra se compacta en un cilindro de peso conocido en 5 capas dejando caer libremente 56 veces para cada capa un pistón de 18” de diámetro y de 4,5 Kg. de peso en cuatro o cinco moldes diferentes a distintas humedades. Posteriormente se pesa la muestra y se determina la densidad húmeda de la muestra, luego se obtiene el porcentaje de humedad y finalmente se obtiene, a través de la expresión matemática e los valores para cada probeta de densidad seca. γd= γh/(1+ω) Donde e γd: Densidad seca γh: Densidad húmeda ω: Contenido de humedad en expresión decimal. Para determinar el valor de densidad máxima seca se grafican los resultados obtenidos de cada probeta con la humedad en las abscisas y la densidad seca en las ordenadas, resultando de esta manera una curva que muestra un comportamiento parabólico, donde el ápice de la curva corresponde a la densidad máxima seca y a la humedad óptima para un 100% de compactación. 1.4.3.8.- Ensayo de penetración C.B.R. (ASTM D-1883-94): permite determinar la resistencia a la penetración de un suelo compactado que expresa una relación de soporte porcentual entre la carga unitaria del suelo y la carga unitaria patrón de la piedra picada. Se hizo sólo en muestras que sean tomadas en aquellos lugares que se encuentren en subrasante. Compactar el suelo húmedo en el molde de acuerdo al Proctor con el fin de obtener la humedad óptima (ωop) y la densidad máxima (ﻻdmax). Generalmente se utilizan como mínimo 3 muestras con 56, 25 y 10 golpes. Se pesa el molde antes y después de contener la muestra y se determina la densidad del suelo compactado. Se colocan placas o pesos perforados sobre la probeta de suelo compactado y aplicar las cargas hasta producir una sobrecarga, redondeada en múltiplos de 2.27 kg y mayor o igual a 4.54 kg. Se coloca el molde con las cargas en agua, permitiendo el libre acceso del agua a la parte superior e inferior de la probeta. Tomar mediciones iniciales para la expansión o asentamiento y dejar la 29 probeta en remojo durante 96 hrs. Al término del periodo de inmersión tomar las mediciones finales de la expansión y calcularla como un porcentaje de la altura inicial de la probeta. Para drenar el agua libre se deja la muestra 15 min fuera del agua, y se pesa el conjunto para determinar la nueva densidad de la muestra. Posteriormente se aplica la carga del pistón de penetración de manera que la velocidad de penetración sea 1,25 (mm/min) y se toman anotaciones del esfuerzo de penetración para 0; 0,025; 0,05; 0,075; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 y 0,5 pulgadas. 1.4.3.9.- Ensayo de consolidación unidimensional (ASTM D 2435-96): determina la magnitud y la rata de deformación del suelo cuando es sometido a un incremento de carga. Se efectuó este ensayo a aquellas muestras que puedan ser tomadas imperturbadas en campo con abundantes finos y en muestras compactadas hasta alcanzar la densidad máxima seca y a la humedad óptima para generar las condiciones representativas dentro del terraplén. Después de compactada la muestra se talla con la forma cilíndrica del anillo de carga con una relación mínima diámetro-altura de 2,5; se mide el anillo, se pesa el conjunto anillo-muestra y se coloca el conjunto como se muestra en la Figura 1.5.a con las piedras porosas en el consolidómetro y luego en el dispositivo de cargas mostrado en la Figura 1.5.b garantizando condiciones de saturación. Las cargas se incrementan cada 24 horas comenzando con 0,5 Kg. y duplicándose en cada carga hasta alcanzar 4 Kg. para luego iniciar el decremento de carga con intervalos de tiempo menores ya que el proceso de expansión es más rápido que el de consolidación, tomando por lo menos 3 mediciones en esta etapa del procedimiento. Al final de la última descompresión se toma la muestra y se pesa antes y después de ser secada con la estufa para determinar su humedad final. Los ensayos de determinación de límites de consistencia, hidrometría y consolidación fueron hechos a aquellas muestras que poseen alto contenido de finos (material pasante tamiz #200) y el ensayo de lavado de lutita se hizo en muestras de roca que fueran identificadas en campo. 30 Figura Nº 1.5.a. Edómetro compuesto por anillo indeformable y piedras porosas. Figura Nº 1.5.a. Equipo completo para ensayo de consolidación. 1.4.4.- Etapa de Oficina En oficina se procedió a organizar la información recolectada en las etapas anteriores y a procesar los datos geotécnicos y geológicos. Las muestras recolectadas para el análisis geotécnico fueron caracterizadas a través del SUCS (Norma ASTM 2487-00) considerando los resultados de los ensayos de granulometría y de límites de consistencia. Cada muestra, dependiendo de su proporción granulométrica es caracterizada a través de los diagramas que se observan en las Figuras Nº 1.6; 1.7; 1.8 y 1.9 y dependiendo de su contendido de finos se determina su nivel de plasticidad a través de la Carta de Plasticidad mostrada en la Figura Nº 1.10. Figura Nº 1.6. Clasificación de las gravas de acuerdo al S.U.C.S., Norma ASTM D-2487-00 Tomado de DE SANTIS, F., 2006. 31 Cu ≥ 6 y 1 ≤ Cc ≤ 3 SW <15% grava ≥15% grava Arena bien gradada Arena bien gradada con grava SW (SW)g Cu <6 y/o 1>Cc>3 SP <15% grava ≥ 15% grava Arena mal gradada Arena mal gradada con grava SP (SP)g finos =ML ó MH SW-SM <15% grava ≥15% grava Arena bien gradada con limo Arena bien gradada con limo y grava SW-SM (SW-SM)g finos =CL ó CH SW-SC <15% grava ≥15% grava Arena bien gradada con arcilla Arena bien gradada con arcilla y grava SW-SC (SW-SC)g finos =ML ó MH SP-SM <15% grava ≥15% grava Arena mal gradada con limo Arena mal gradada con limo y grava SP-SM (SP-SM)g finos =CL ó CH SP-SC <15% grava ≥15% grava Arena mal gradada con arcilla Arena mal gradada con arcilla y grava SP-SC (SP-SC)g finos =ML ó MH SM <15% grava ≥ 15% grava Arena limosa Arena limosa con grava SM (SM)g finos =CL ó CH SC <15% grava ≥15% grava Arena arcillosa Arena arcillosa con grava SC (SC)g SM-SC <15% grava ≥15% grava Arena arcillosa limosa Arena arcillosa limosa con grava <5% de finos Cu ≥ 6 y 1 ≤ Cc ≤ 3 ARENAS (A) % arena ≥ % grava 5-12% de finos Cu <6 y/o 1>Cc>3 >12% de finos finos =ML CH SM-SC (SM-SC)g Figura Nº 1.7. Clasificación de las arenas de acuerdo al S.U.C.S., Norma ASTM D-2487-00 Tomado de DE SANTIS, F., 2006. Figura Nº 1.8. Clasificación de finos de baja plasticidad acuerdo al S.U.C.S., Norma ASTM D-2487-00 Tomado de DE SANTIS, F., 2006. 32 Figura Nº 1.9. Clasificación de finos de alta plasticidad acuerdo al S.U.C.S., Norma ASTM D-2487-00 Tomado de DE SANTIS, F., 2006. Figura Nº 1.10. Carta de Plasticidad acuerdo al S.U.C.S., Norma ASTM D-2487-00 Tomado de DE SANTIS, F., 2006. Las muestras igualmente fueron caracterizadas por el Método HRBC (AASHTO 1945), las cuales mediante la información obtenida en los ensayos de granulometría y límites de consistencia se determina el tipo de suelo utilizando la Tabla Nº 1.2. 33 Tabla Nº 1.2. Clasificación de suelos por método AASHTO (Tomado de DE SANTIS, F., 2006) Para la evaluación cualitativa de la conveniencia de un suelo como material para subrasante se desarrolló un número conocido como Índice de Grupo (IG), donde mientras mayor sea, menor será la calidad del suelo como subrasante. La fórmula para obtener el IG se observa en la ecuación f: IG= (F200-35)*(0,2+0,005*(Ll-40))+0,01*(F200-15)*(IP-10) Donde: IG: Índice de Grupo. F200: Porcentaje de material pasante del tamiz #200. Ll: Límite líquido. IP: Índice de Plasticidad. 34 f Con estas caracterizaciones se desarrollaron los mapas geotécnicos que muestran la distribución de los materiales en el último metro de relleno o corte hasta el nivel de subrasante. Por lo tanto se hicieron dos mapas geotécnicos, uno con la Clasificación SUCS y otro con la clasificación AASHTO, los cuales fueron completados con la información granulométrica, con los resultados de Densidad Máxima Seca, de Humedad Óptima y de C.B.R. Posteriormente se presenta una matriz de variables para determinar la susceptibilidad a la deformación de los suelos finos en los terraplenes, por lo que se asignan valores para rangos de porcentaje de Límite Líquido, porcentaje de Índice de Plasticidad y porcentaje de Pasa 200 tal como se observa en la Tabla Nº 1.3. Tabla Nº 1.3. Valores asignados para determinar susceptibilidad a la compresibilidad de los suelos Patrón Límite Líquido Índice de Plasticidad Pasa # 200 Rango Valoración ≥ 40% 1 25 – 39 % 3 < 25 % 5 ≥ 15 % 1 10 – 14 % 3 < 10 % 5 ≥ 20 % 1 12 – 20 % 3 5 – 12 % 5 Con resultados arrojados por el ensayo de consolidación y con la representación gráfica de la curva “Carga Vs Relación de Vacíos” se obtiene el Índice de Compresibilidad (Cc) el cual se puede utilizar para determinar el asentamiento según la ecuación g de TERZAGUI & PECK (1966) para un suelo saturado. S= Cc x H x Log10 (po +∆p) 1 + eo po 35 g Donde S: Asentamiento en condiciones de saturación Cc: Índice de Compresibilidad H: Altura del espesor de suelo po: Esfuerzo Vertical producido en cada estrato ∆p: Incremento de carga eo: Relación de vacíos inicial. Para utilizar esta ecuación se considera solo una altura de espesor del suelo de un metro, ya que los esfuerzos aplicados sobre los terraplenes se disipan superficialmente y las capas granulares de base y sub-base permiten absorber parte de estos esfuerzos. Con la información recolectada en los levantamientos geológicos de los taludes generados por el proceso de construcción de esta obra se generaron columnas estratigráficas que permiten definir las secuencias sedimentarias desarrolladas en la zona de estudio. Con estas columnas estratigráficas como herramienta fueron definidas facies sedimentarias considerando las propiedades de cada estrato, discriminando primordialmente el tipo de roca. Tal como se observa en la Tabla Nº 1.4 los conglomerados se discriminan por la naturaleza del cemento o matriz, las areniscas según su tamaño de grano y presencia o ausencia de estructuras sedimentarias o fósiles y/o bioturbaciones. Las limolitas y las arcillitas fueron agrupadas según su carácter calcáreo o la presencia o ausencia de fósiles y/o bioturbaciones y los carbonatos fueron discriminados en calizas puras o cristalinas o calizas impuras, fosilíferas o niveles densamente fosilíferos con matriz. 36 Tabla N° 1.4. Clasificación de Facies Sedimentarias Tipo de Roca Conglomerados Areniscas Limolitas y Arcillitas Carbonatos Descripción Con matriz o cemento no calcáreo Con matriz o cemento calcáreo Grano Grueso Grano Medio a Estructuras Fósiles y/o a Medio Fino sedimentarias Bioturbaciones X X X X X X X X X X X X X Con lentes de Caliza No calcárea, sin fósiles ni bioturbaciones Calcárea o con fósiles y/o bioturbaciones Calizas puras o cristalinas Calizas impuras, fosilíferas o niveles densamente fosilíferos con matriz Nombre de Facies FC1 FC2 FAr1 FAr2 FAr3 FAr4 FAr5 FAr6 FAr7 FAr8 FLAc1 FLAc2 FCa1 FCa2 Adicionalmente se vació la información de campo sobre un mapa que contiene la base cartográfica, el mapa geológico digitalizado y el trazado de la autopista, donde se puede observar la ubicación de los levantamientos y de las columnas estratigráficas levantadas. 37 CAPÍTULO II.- MARCO TEÓRICO 2.1.- Geografía Física 2.1.1.- Generalidades La cuenca de Barlovento, también conocida como Cuenca Baja del río Tuy, está ubicada en la región oriental del estado Miranda, y forma parte de los Municipios Acevedo, Brión y Páez. Esta cuenca sedimentaria constituye una unidad fisiográfica deprimida con un área aproximada de 2.400 Km2, delimitada al norte por la Cordillera de la Costa, al sur por la Serranía del interior, al oeste por las estribaciones del Parque Nacional Guatopo y al este por el Mar Caribe. 2.1.2.- Clima La clasificación adoptada internacionalmente es la de KOEPPEN (1.948) la cual fue fundamentada en los factores principales: las precipitaciones y la temperatura, que a su vez tienen una estrecha relación con la vegetación de una región en específico. ZAMBRANO (1.970), basada en la clasificación antes mencionada expone que la región de Barlovento se caracteriza por un clima lluvioso cálido (Tipo A), con dos tipos zonales principales, uno tipo Am (Monzónico) y el otro tipo Aw (lluvia en verano, sequía en invierno). En el tipo Am, se distingue el subtipo Amgi2, el cual se encuentra en los piedemontes de las estribaciones montañosas, donde las temperaturas medias anuales varían de 24 a 28°C. La precipitación media anual se encuentra entre los 1.500 a 2.000 mm. En cuantos a los tipos Aw, se presentan dos subtipos: Aw’(m)g’i0 y el Aw’’(m)g’i0. El primero de ellos cubre la llanura costera de Barlovento, donde se presentan temperaturas medias anuales de 26 a 28°C, oscilación media anual de 2°C y precipitación media anual de 38 700 a 1.000 mm con un solo máximo de precipitación al año. El otro subtipo abarca la zona inundable de la llanura de Barlovento, y al igual que el otro subtipo posee temperatura media anual de 26 a 28°C, con una oscilación media anual de 2 a 3°C, pero la precipitación media anual varía de 1200 a 1600 mm y se caracteriza por tener dos máximos de precipitación al año que corresponden con las posiciones solsticiales del sol. Por otra parte, en PDVSA (1.993) y basado en la clasificación de THORNTHWAITE (1.955), muestra que la región de Barlovento posee un tipo climático que corresponde al tipo tropical (temperaturas mayores a 24°C) y al tipo climático semi-húmedo (con precipitaciones comprenidas entre los 600 y 1.200 mm de precipitación). 2.1.3.- Vegetación La depresión de Barlovento al estar conformada por dos ambientes distintos, la llanura de Barlovento y la zona costera (ZAMBRANO, 1.970), presenta dos tipos principales de vegetación: a) bosques húmedos y sabanas y b) manglares. En base a la clasificación climática de KOEPPEN (1.948), en el sub-tipo zonal Amgi, que abarca los bordes de la cuenca, la vegetación que se observa es de bosques húmedos perennifolios tipo Monzónico (con selvas eupluviales tipo Monzónicas). En la parte media de la cuenca, la vegetación es de bosques sub-húmedos a semisecos tropófilos y sabanas tropófilas, con bosques de galería en las márgenes de los ríos. Se observa además, una gran heterogeneidad en composición florística y se presentan normalmente muchas variedades vegetales de diferentes fajas altitudinales (HUBER, 1.994). El cacao es uno de los principales cultivos que se presentan en esta zona, siendo ésta la principal actividad económica de la región junto con las cosechas de parchita, plátano, guanábano, cambur, toronja y mandarina. 39 Por otra parte, hacia el este de la cuenca, en una franja que bordea el límite de la depresión de Barlovento con el Mar Caribe, existe una gran variedad de manglares, herbazales y matorrales halófilos, y en algunas áreas sabanas y bosques sub-húmedos tropófilos. 2.1.4.- Drenaje El drenaje principal de la Cuenca de Barlovento está conformado por la parte baja del río Tuy, el cual nace cerca del Pico Codazzi a una altura de 2.400 m sobre el nivel del mar, al norte de la Colonia Tovar, Estado Aragua. La pendiente del río disminuye 1,5/1.000 al llegar a la llanura de Barlovento a través de la garganta de Aragüita. Debido a tan alta pendiente, es común observar a lo largo del cauce del río, zonas abnegadizas y lagunas. El río Tuy recorre la cuenca de Barlovento principalmente por su margen meridional en dirección oeste-este hasta llegar al poblado de La Soledad, donde su curso cambia a suroeste-noreste, para desembocar en el Mar Caribe por la Boca de Paparo. El Río Grande o Caucagüa es el principal afluente del río Tuy dentro de la cuenca en el margen septentrional. La depresión de Barlovento se divide en nueve sub-cuencas hidrográficas, las cuales son: caño Fraguota, caño Merecure, Qda. Urape u otras como Las Brisas, Quebrada Aramina, Curiepe, Macaira, río San José, El Guapo y Laguna de Tacarigua (ZAMBRANO, 1.970). Estas últimas son cuencas menores que no pertenecen a la cuenca hidrográfica del Tuy, sino que desembocan directamente al Mar Caribe. En el borde septentrional de la cuenca, los drenajes principales están conformados por los ríos Capaya y Curiepe, ambos caracterizados por ser meandriformes y con orientación general este-oeste. El río Merecure y las quebradas Aragüita, La Cumaca, Novillo, Urape, Aramina, Ganga y el caño San Blas representan los drenajes secundarios de este borde. Dichos drenajes poseen orientación preferencial NE-SW a ENE-WSW con patrones paralelos a sub- 40 paralelos y ocasionalmente erráticos. Estos drenajes son alimentados por afluentes de cauces intermitentes que nacen en el flanco sur de la Cordillera de la Costa, que son rectilíneos y con orientación NE-SW, exceptuando en la zona de Carenero donde tienen orientación N-S. 2.2.- Consideraciones Geotécnicas Para la elaboración de este estudio se procedió a desarrollar diversos ensayos geotécnicos, con la finalidad de determinar las propiedades geomecánicas de los materiales que fueron utilizados para la conformación de terraplenes en la Autopista de Oriente “Gran Mariscal de Ayacucho”. DE SANTIS (2.006) menciona que en suelos se dispone de dos clasificaciones fundamentales, la primera de amplio uso denominada Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (Casagrande, 1.942) vigente desde la Segunda Guerra Mundial y el sistema de clasificación muy usado en vialidad denominado Clasificación AASHTO (HRBC, 1.945). Ambos sistemas de clasificación tienen como datos de entrada las características granulométricas y de plasticidad de los suelos. El Sistema de Clasificación divide los suelos en: • Suelos Granulares • Suelos Finos • Suelos Orgánicos Descartando por ahora los suelos orgánicos, se establece como valor de separación entre los suelos granulares y finos el tamiz Nº 200 lo que equivale a un tamaño de grano de 0,075 mm. 41 2.2.1.- Suelos granulares Los suelos granulares se dividen en gravas y arenas, y el tamiz de separación entre ambos tipos de suelos lo constituye el tamiz 4, lo que equivale a 4,76 mm. En el caso de los suelos granulares, la propiedad ingenieril que condiciona la clasificación es la granulometría ya que permite definir las variaciones de las bandas granulométricas y la distribución de los tamaños de granos. 2.2.2.- Suelos Finos Los suelos finos se dividen en limos y arcillas siendo el tamaño límite de diferenciación 0,03 mm los cuales se pueden separar por análisis hidrométricos. En los suelos finos, pasantes tamiz 200, es muy importante la determinación del grado de plasticidad el cual se obtiene haciendo ensayos de límites de consistencia o límites de Atterberg. Los límites de consistencia consisten en hacer ensayos para determinar el límite plástico y el límite líquido. Estos ensayos indican los valores de humedad en los cuales los suelos finos cambian de estado; es decir, si el límite líquido de una arcilla es 40, ésto se interpreta que a una humedad por encima de 40% la arcilla cambia de estado plástico a estado líquido. (DE SANTIS, 2.006) 2.2.3.- Suelos Artificialmente Compactados En lo que se refiere a la compactación de suelos se puede definir como la densificación del suelo por medios mecánicos. El objetivo es mejorar la resistencia y estabilidad volumétrica, afectando la permeabilidad, como consecuencia del proceso de densificación de la masa. (DUQUE, E. & ESCOBAR, C., 2.002) SABELLI, A. (2.002, a) et al. mencionan que la densidad seca alcanzada depende fundamentalmente de la humedad del suelo durante la compactación. Cuando muestras de un mismo material son compactadas con una misma energía pero con diferentes contenidos 42 de humedad, pasan por distintos períodos de densificación como se puede observar en la Figura Nº 2.1. Compactando el suelo con incrementos en el contenido de agua, el efecto de lubricación continúa hasta el punto en el cual el contenido de humedad, combinado con el pequeño contenido de aire que el proceso de compactación no puede remover, se hace suficiente para llenar los vacíos cuando el proceso de compactación es completado. El suelo en ese momento tiene el mayor peso unitario seco que se puede obtener con un método de compactación (γdmax) para un cierto contenido de humedad (ωoptimo). Figura Nº 2.1. Curva típica de Compactación RICO, R. & DEL CASTILLO, M. (1.992) precisan que en el caso de los suelos granulares la compactación sobre una estructura simple original (análoga a la de un montón de canicas o a la de un común montón de grava) no puede producir más que otra estructura simple, más densa. Esta estructura es básicamente estable ante la absorción o pérdida de agua, presenta la compresibilidad típica de estos suelos (debida a simple acomodo por 43 pequeños colapsos ya ruptura de partículas o flujo plástico del material, en casos extremos de altos niveles de esfuerzo) y presenta una resistencia fundamentalmente dependiente de la compacidad alcanzada (aunque es también influenciada en forma apreciable por la angulosidad de los granos), la que para todos los efectos prácticos se mantiene en tanto no se modifique esa compacidad. De esta manera la compactación creciente de estos suelos suele conducir a formaciones cada vez menos compresibles y más resistentes; el carácter disgregado de la estructura no hace a estos suelos proclives al agrietamiento. Si fuera posible en temas de compactación hacer una afirmación de carácter tan general, casi podría decirse que en estos suelos cuanto mayor sea la compactación se obtienen mejores comportamientos. En los suelos arcillosos, la ruptura de las estructuras iniciales, generalmente muy complicadas especialmente si el banco de suelo original contiene suelos transportados, seguida del posterior reacomodo que da la compactación para lograr una estructura nueva más densa, produce de nuevo estructuras muy elaboradas, compresibles, tanto más inestables al absorber agua cuanto más densificadas y más rígidas a compactación creciente; la resistencia de estos suelos tiende a aumentar con la compactación (si bien esta no es regla sin importantes excepciones) , pero esa resistencia podrá perderse en gran medida si el suelo, a expensas del potencial de succión adquirido al ser compactado, toma agua y se expande. 2.2.4.- Capacidad de Soporte Según una publicación de la UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAISO (sf) la finalidad del ensayo es determinar la capacidad de soporte (CBR) de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad óptima y niveles de compactación variables. Es un método desarrollado por la división de carreteras del estado de California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos. El ensayo mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un (%) de la relación de soporte. El (%) CBR, 44 está definido como la fuerza requerida para que un pistón normalizado penetre a una profundidad determinada, expresada en porcentaje de fuerza necesaria para que el pistón penetre a esa misma profundidad y con igual velocidad, en una probeta normalizada constituida por una muestra patrón de material chancado. El número C.B.R. se obtiene como la relación de la carga unitaria necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón dentro de la muestra compactada de suelo con respecto a la carga unitaria patrón (piedra picada) requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturada, en ecuación, esto se expresa: C.B.R. = Carga unitaria de ensayo * 100 Carga unitaria patrón El ensayo de C.B.R. se utiliza para establecer una relación entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y subrasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, la siguiente tabla da una clasificación típica: Tabla Nº 2.1. Clasificación de suelos por C.B.R. para Infraestructura de Pavimentos C.B.R. Clasificación Usos 0–3 Muy pobre Sub-rasante 3–7 Pobre a Regular Sub-rasante 7 - 20 Regular Sub-base 20 – 50 Bueno Base, Sub-base > 50 Excelente Base La clasificación mostrada en esta Tabla Nº 2.1 es la que se utiliza en este informe para calificar la calidad de las muestras sometidas a este ensayo. 45 2.2.5.- Consolidación de los suelos SABELLI, A. (2.002, b) et al. indican que aquel proceso gradual que involucra una disminución de volumen y un escape del agua, provocado por un aumento de presión efectiva sobre el suelo y que tiene lugar a lo largo de un cierto lapso, se denomina consolidación. Según FUNDALANAVIAL (2.003) este ensayo tiene por objeto determinar la magnitud y la rata de deformación del suelo cuando es sometido a un incremento de carga. También menciona que la consolidación se produce en tres facetas, consolidación inicial como la reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo una carga aplicada debido principalmente a la expulsión y compresión del aire contenido en los vacíos del suelo; consolidación primaria como la reducción en el volumen de masa de un suelo causado por la aplicación de una carga permanente y debido principalmente a la expulsión del agua de los espacios vacíos de la masa y acompañado por una transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo; y consolidación secundaria como la reducción en el volumen de masa de un suelo causado por la aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa luego que la mayor parte de la carga del agua ha sido transferida a las partículas sólidas del suelo. En este trabajo las muestras fueron sometidas a incrementos constantes de esfuerzos totales y luego a decrementos de los mismos. Con este ensayo se puede obtener la relación de vacíos inicial y final de la muestra en cada estado de carga y la tasa de deformación de la muestra. Se pueden obtener diversos valores a través de las ecuaciones (1), (2), (3), (4) y (5) propuestas por FUNDALANAVIAL (2.003): Vs = Ws x γω Gs Hs = Vs A eo = Ho – Hs Hs ef = Hf – Hs Hs Volumen de Sólidos: Altura Equivalente de Sólidos: Relación de Vacíos inicial: Relación de Vacíos final: 46 (1) (2) (3) (4) ε = ∆H x 100 Ho Deformación (%): (5) Donde: Vs: Volumen de sólidos eo: Relación de vacíos inicial Ws: Peso de sólidos ef: Relación de vacíos final γω: Densidad del agua Ho: Altura inicial de la muestra Gs: Peso específico de los sólidos Hf: Altura final de la muestra Hs: Altura equivalente de sólidos ε: Deformación A: Área de la muestra ∆H: Variación de altura de la muestra UGAS (1.985) indica que con los valores calculados de relación de vacíos (e) se puede dibujar la curva de logaritmo de presiones (log p) contra relación de vacíos formando una curva como la mostrada en la Figura Nº 2.2, donde la parte recta de la curva se denomina rama virgen, siendo el Índice de Compresibilidad (Cc) la pendiente de esta recta. Relación de Vacios (e) 0.890 0.880 cC 0.870 0.860 0.850 0.840 0.830 0.10 1.00 10.00 Log(P) (Kg/cm^2) Curv a de Compresibilidad Figura Nº 2.2. Curva típica de Relación de Vacíos Vs. Log (p) o carga JUGO, A. (2.006) menciona que para estos tramos de la Autopista de Oriente se reconocen dos diseños de estructura de pavimento tal como se muestra en la Figura Nº 2.3 para 3 Unidades que fueron definidas de la siguiente manera: Unidad 1: Dist. Araguita y Prog. Local 0+000 hasta 6+000 47 Unidad 2: Prog. Local 6+000 hasta 7+000 Unidad 3: Prog. Local 7+000 hasta 12+000 (a) (b) Figura Nº 2.3. Diseños propuestos para estructuras granulares Base, Sub-base y Concreto Asfáltico. Estos diseños fueron propuestos de manera que en las Unidades 1 y 3 la estructura granular se disponga como se muestra en la Figura Nº 2.3.a y la Unidad 2 como se observa en la Figura Nº 2.3.b. Para calcular los asentamientos a partir de valores como la carga aplicada, Índice de Compresibilidad y Relación de Vacíos, TERZAGHI & PECK (1.966) proponen la ecuación (6) para suelos bajo condiciones de saturación. S= Cc x H x Log10 (po +∆p) 1 + eo po Donde S: Asentamiento en condiciones de saturación Cc: Índice de Compresibilidad H: Altura del espesor de suelo po: Esfuerzo Vertical producido en cada estrato ∆p: Incremento de carga 48 (6) eo: Relación de vacíos inicial. 2.3.- Geología Regional 2.3.1.- Generalidades OLLARVES et al. (2.002) mencionan que la Cuenca de Barlovento constituye una unidad fisiográfica deprimida en la región nor-oriental de Venezuela, que está delimitada al norte por la Cordillera de la Costa, al sur por la Serranía del Interior, al oeste por las estribaciones del Parque Nacional Guatopo y al este por el Mar Caribe. También sugieren que esta cuenca ha sido afectada por al menos dos fases de deformación frágil desde el Mioceno Tardío, las cuales han controlado los distintos ambientes sedimentarios que han existido en esta depresión: a) fase distensiva del Mioceno Tardío al Plioceno Tardío, y b) fase transpresiva desde el Pleistoceno medio al Reciente. Durante los procesos de hundimiento y levantamiento de la cuenca, se produce la depositación de las formaciones Aramina (Mioceno Tardío-Plioceno), Caucagua (Pleistoceno Medio) y Mamporal (Pleistoceno Tardío), las cuales conforman el relleno sedimentario de la cuenca que representan un proceso regresivo y transicional de ambientes marinos a continentales de edad entre Mioceno Tardío y el presente (OLLARVES et al. 2.002). Estas unidades estratigráficas están limitadas por el sistema de fallas de la Victoria para el margen septentrional de la cuenca. Este sistema coloca en contacto las unidades antes descritas con las siguientes unidades litodémicas: Filita de Paracotos (Cretácico Tardío), Filita de Urape (Cretácico), Esquisto de Chuspita (Cretácico Temprano), Anfibolita de Cabo Codera (Pre-Mesozóico) y la Asociación Meta-volcano-sedimentaria de Villa de Cura (Jurásico-Cretácico) (ESPINOLA & OLLARVES, 2.002). Estas tres formaciones sedimentarias y otras unidades metamórficas se encuentran aflorando en la cuenca de Barlovento, pero son la Formación Aramina y las Filitas de Urape 49 las que afloran en la franja que comprende la zona de estudio, además de algunos sedimentos cuaternarios recientes. 2.3.2.- Formación Aramina En las consideraciones históricas A. N. DUSENBURY y P. P. WOLCOTT (1.950) proponen este nombre y figuró en el cuadro de correlación de MENCHER et al. (1.951). BUCHER (1.952) describió la unidad muy someramente. DUSENBURY (1.956, Léxico Estratigráfico de Venezuela) suministró una descripción más amplia a base de informes inéditos. FEO-CODECIDO (1.962) resumió estos datos y mostró los afloramientos de la Formación Aramina y unidades vecinas en un mapa de Venezuela norte-central. BERMÚDEZ (1.966) añadió datos sobre la microfauna, y atribuyó la unidad al Mioceno superior, en contraste con la edad previamente postulada de Mioceno medio; además separó de la formación, con el nombre de Formación Carenero, a los estratos expuestos cerca del pueblo del mismo nombre. La localidad tipo se encuentra en la Quebrada Aramina, tributaria norte del río Tuy, que atraviesa la carretera Caucagua-Capaya, 7 kilómetros al suroeste de Capaya, estado Miranda. La sección tipo se extiende desde las rocas metamórficas al oeste "...hasta un punto que se encuentra aguas abajo, a un kilómetro más allá de Los Fernández...” (PETRÓLEOS DE VENEZUELA, 2006) DUSENBURY (1.950) mencionó 30 a 50 metros de conglomerados basales que incluyen algunas capas de calizas impuras con fragmentos angulares de esquistos, seguidos de lutitas arcillosas de color gris verdoso, arcillas, y areniscas, con escasas calizas limosas intercaladas en la parte inferior. Fueron reconocidos un máximo de 1.656 metros en la Quebrada Aramina. La unidad es discordante sobre rocas metamórficas, aunque por lo menos localmente, es posible que descanse sobre la Formación Carenero. En el mapa de FEO-CODECIDO 50 (1.962), el contacto superior se muestra cubierto por sedimentos no definidos del Terciario Superior, que se han llamado Formación Guatire. En el lado sur de la cuenca, la unidad se ha señalado como discordante sobre rocas del Cretáceo, Eoceno e ígneas básicas. Según DUSENBURY (1.956, Léxico Estratigráfico de Venezuela), la Formación Tuy se interpone entre las formaciones Aramina y Guatire en el subsuelo, sin llegar a aflorar. DUSENBURY (1.950) mencionó los moluscos Anadara (Larkinia) waringi, Chione cancellata, Turritella abrupta, T. gatunensis, T. mimetes y Oliva cylindrica, sin citar localidades. BERMUDEZ (1.966) mencionó siete especies de foraminíferos de aguas someras reconocidas cerca de Los Fernández, y señaló adicionalmente que algunos ostracódos son de distribución estratigráfica restringida, en especial Orionina fragilis, presente también en la parte superior de la Formación Cubagua y en unidades de edad semejante en Trinidad. MENCHER et al. (1.951) atribuyeron la unidad al Mioceno Temprano; BUCHER (1.952), DUSENBURY (1.956, Léxico Estratigráfico de Venezuela) y YOUNG et al. (1.956), al Mioceno Medio. BERMÚDEZ (1.966) la consideró Mioceno Tardío a base de su contenido de ostrácodos. La unidad se considera como equivalente lateral, de facies marina poco profunda, de la Formación Cumaca, presente también en la cuenca del bajo Tuy. BERMÚDEZ (1.966) sugirió otras correlaciones. OLLARVES et al. (2.002) mencionan que los ambientes de depositación de esta formación varían según la ubicación geográfica que se estudie. Para las secciones del extremo occidental de la cuenca la fauna es propia de ambientes sedimentarios lacustres con presencia de fragmentos de peces, moluscos y gasterópodos Tryonia vivasi y Ancylus sp. Al revisar las secciones ubicadas hacia el oriente, aparte de los fragmentos de moluscos y de peces, también se observan espinas de equinodermos, ostrácodos, foraminíferos y muy escasamente, briozoarios. De los moluscos que se identifican resaltan Caryocorbula sp., Trigoniocardia sp., Pitar sp. y Bulla striata. Todos característicos de ambientes marinos someros. 51 A continuación se muestra una tabla de correlación estratigráfica definida por diferentes autores de las unidades descritas en la Cuenca de Barlovento, donde se puede observar que la Formación Aramina se considera como equivalente lateral, de facies marina poco profunda, de la Formación Cumaca, presente también en la cuenca del bajo Tuy, además de poseer una correlación lateral con la Formación Guatire debido a que esta también es equivalente a la parte superior de la Formación Tuy. Figura Nº 2.4. Correlación de las unidades litoestratigráficas planteadas por diferentes autores en la Cuenca de Barlovento. Tomado de Ollarves et al., 2.002. 2.3.3.- Filita de Muruguata Este término, en la actualidad informal, se aplica para definir una faja de roca predominantemente filíticas, que aparece por encima de la Filita de Urape en la Quebrada Muruguata al noreste de Caucagua y que aflora además en el río Merecure y la quebrada Aragüita al noreste de Santa Lucía, ambas localidades en el estado Miranda (AZUARTE, 2.004) 52 SIEDERS (1.965) considera que consiste principalmente de filita oscura y no carbonática, con cantidades menores de filita de color verde claro y gris verdoso o mármol grafitoso finamente laminado, foliado de color gris oscuro a negro; metarenisca feldespática – calcárea de color gris claro, así como algunas rocas metavolcánicas intercaladas. Se considera que esta unidad es concordante en su base con la Filita de Urape, mientras que su contacto superior es de falla con otras unidades o cubierta discordantemente por sedimentos del Neógeno. 53 CAPÍTULO III.- RESULTADOS E INTERPRETACIONES La zona de estudio abarca un Tramo y dos Sub-Tramos de la Autopista de Oriente “Gran Mariscal de Ayacucho”. El Tramo 0 corresponde a lo que es denominado “Distribuidor Aragüita” el cual está aproximadamente entre las Progresivas Regionales 61+100 y 62+187,377. En este punto se encuentra el empalme de éste con el Tramo I el cual se encuentra dividido en Sub-Tramos, de los cuales se estudian en este trabajo los Sub-Tramos I y II. El Sub-Tramo I se extiende desde la Progresiva Local 0+000 (equivalente a la progresiva regional del empalme) hasta la Progresiva Local 4+580 ubicado en la localidad Merecure, donde comienza el Sub-Tramo II que llega hasta la Progresiva Local 12+000. 3.1. Muestreo Geotécnico de Campo: La labor de campo consistió en tomar muestras en terraplenes y préstamos para caracterizar el suelo que comprende el relleno de la autopista. Fueron recolectadas 45 muestras en total de las cuales seis de ellas corresponden materiales del Tramo 0, veinte fueron obtenidas del Sub-Tramo I y diecinueve del Sub-Tramo II. Las muestras se encuentran identificadas por las progresivas locales (Sub-Tramo I y II) o nacionales (Tramo 0) en las cuales fueron tomadas, y su descripción de campo se muestra a continuación: 3.1.1. Tramo 0: • Prog. Nacional 61+540: muestra recolectada al norte de la Troncal 9, es un material muy heterogéneo, proveniente de un paleocanal encontrado en esta progresiva. Contiene importantes porcentajes de arena y finos, además de fragmentos de rocas redondeadas. • Prog. Nacional 61+860: material proveniente del préstamo ubicado al norte de la progresiva local 0+500 en el Sub-Tramo I. Corresponde a un material arenoso limoarcilloso con algunos clastos redondeados de cuarzo. 54 • Prog. Nacional 62+000: muestra recolectada del coluvión del talud ubicado en esta progresiva, comprende un material suelto arenoso-gravoso de color marrón amarillento con escasas partículas de arcilla. • Prog. Nacional 62+100: material recolectado del talud que se encuentra al norte del trazado de la vía en esta progresiva, observándose heterogeneidad de materiales. Se reconoce un material arenoso-gravoso sostenido por un material fino. • Prog. Nacional 62+120: material proveniente del préstamo ubicado al norte de la progresiva local 0+500 en el Sub-Tramo I. Corresponde a un material arenoso arcilloso de color naranja. • Prog. Nacional 62+140: material de préstamo ubicado a lo ancho de la autopista, el cual está conformado por una intercalación de areniscas y lutitas. La muestra recolectada es una mezcla de los materiales encontrados en este préstamo. 3.1.2. Sub-Tramo I: • Prog. Local 0+340: fue tomada dentro del terraplén en un pequeño desnivel topográfico positivo, donde se observa un material arcilloso-limoso color amarillo ocre. • Prog. Local 0+420: arcilla color amarillo verduzco tomada del terraplén en la pista sur. • Prog. Local 0+500: corresponde a tres muestras identificadas con esta progresiva ya que se refiere a un préstamo que se encuentra al norte de la autopista alrededor de esta progresiva donde, por sus dimensiones, fueron tomadas tres muestras diferenciadas entre sí por las letras “A”, “B” y “C”. Comprenden materiales arenosos de color naranja con eventuales cantos tamaño grava de cuarzo y otros fragmentos de roca. • Prog. Local 0+740: esta muestra fue tomada 5 m al oeste de una torre de alta tensión que se encuentra en el talud norte de esta progresiva. Comprende una lutita abigarrada poco consolidada. • Prog. Local 1+000: corresponde a un material de préstamo que se encuentra en el borde de la autopista en los alrededores de esta progresiva. • Prog. Local 1+300: tomada del cuerpo del terraplén en el canal lento de la pista sur. Se reconoce un material arcilloso limoso con fragmentos de lutitas grises. 55 • Prog. Local 1+940: material tomado de los alrededores de una torre de alta tensión ubicada en el talud norte de esta progresiva local. Es un suelo arcilloso color naranja con fragmentos de lutita color marrón oscuro con abundante óxido de hierro. • Prog. Local 2+300: material obtenido de un corte dentro del trazado de la autopista en la pista norte. Comprende un suelo arcilloso color ocre. • Prog. Local 2+500: muestra extraída del préstamo disponible al norte del trazado de la vía comprendido por un material arenoso con algunos fragmentos de roca de color naranja. • Prog. Local 3+060: recolectado del terraplén, en el canal lento de la pista sur. Es un suelo arenoso-arcilloso con grava de color marrón con abundantes fragmentos de lutita gris y algunos fragmentos de roca redondeados. • Prog. Local 3+220: muestra tomada del talud sur, préstamo para el terraplén en conformación. Comprende una mezcla de los materiales presentes en esta progresiva, una lutita gris muy bien consolidada y una lutita marrón con arenas y pequeños fragmentos de roca. • Prog. Local 3+480: proveniente del terraplén conformado, del canal rápido de la pista norte. Comprende un material arcilloso de alta plasticidad con fragmentos de lutitas grises. • Prog. Local 3+630: tomado del talud sur que comprendió parte del préstamo utilizado para rellenar en este sector. Está compuesto por el material coluvional de una lutita fosilífera color gris. • Prog. Local 3+660: tomado del talud sur que comprendió parte del préstamo utilizado para rellenar en este sector. Comprende también el material coluvional de una lutita color marrón. • Prog. Local 3+640: comprende una mezcla del material proveniente del talud sur que se encuentra en esta progresiva que comprende 50% del material identificado como 3+620 y 50% con el material identificado como 3+660. • Prog. Local 3+940: corresponde a un material extraído del terraplén en esta progresiva en el canal lento de la pista sur. Se reconoció un material arcilloso con fragmentos de cuarzo, fragmentos fósiles y de lutita gris y roja. 56 • Prog. Local 4+400: material obtenido del sector Merecure, en centro del terraplén conformado con material arcilloso con escasos fragmentos fósiles de braquiópodos, cuarzo y lutitas grises. 3.1.3. Sub-Tramo II: • Prog. Local 4+760: recolectado de un préstamo rocoso ubicado al norte de esta progresiva utilizado para conformar el cuerpo del terraplén entre las progresivas ≈ 4+600 y ≈ 4+900. Las rocas son limolitas marrón oscuro diaclasado y bien consolidada. • Prog. Local 5+120: muestra recolectada de un talud y préstamo ubicado al norte de la pista alrededor de esta progresiva. Está compuesto por un suelo arcilloso con arena de color marrón rojizo. • Prog. Local 5+900: suelo recolectado del préstamo ubicado al norte de esta progresiva. El talud comprende un material heterogéneo, granodecreciente, de color rojizo, predominantemente arenoso-arcilloso con cantos rodados y algunos angulares de cuarzo, esquistos y otros fragmentos de roca. • Prog. Local 5+940: material de préstamo recolectado al norte del trazado de la vía, conformando un material arenoso y gravoso de color rojizo. • Prog. Local 6+220: arena arcillosa color naranja con cantos de grava, recolectado del canal lento de la pista norte del terraplén. • Prog. Local 6+900: muestra extraída del canal lento de la pista norte del terraplén, el cual está conformado por un suelo arcilloso-arenoso de color marrón ocre y eventualmente rojizo. • Prog. Local 7+120: material de préstamo extraído del sur de la pista, arenoso con cantos tamaño grava redondeados y angulosos de cuarzo, fragmentos de esquisto, cuarcita y otros fragmentos de roca. Muestra buena gradación. • Prog. Local 7+620: muestra tomada del canal lento de la pista sur. Se observa un material arenoso-arcilloso color naranja con grandes fragmentos de roca. 57 • Prog. Local 8+400: muestra de suelo arcilloso-arenoso color amarillo con eventuales cantos tamaño grava obtenida de un corte al nivel del canal lento de la pista sur del terraplén. • Prog. Local 8+620: muestra de suelo arenoso-gravoso de color marrón, compuesto por cuarzo, diversos fragmentos de roca subredondeados y angulosos obtenido del corte desarrollado en esta progresiva. • Prog. Local 8+940: material de préstamo conformado por una lutita poco consolidada de color gris. • Prog. Local 9+070: muestra recolectada de un corte desarrollado en esta progresiva que comprende una lutita color marrón bien consolidada y poco meteorizada. • Prog. Local 9+400: material recopilado del terraplén en el canal lento de la pista sur comprendido por un limo de baja plasticidad de color marrón grisáceo. • Prog. Local 9+980: material de corte para rellenar en los alrededores de esta progresiva, corresponde a un suelo arcilloso de alta plasticidad color naranja. • Prog. Local 10+220: muestra recolectada del centro del terraplén, se observa un material limoso-arenoso de color marrón anaranjado con muy escasos fragmentos angulosos de cuarzo. • Prog. Local 10+660: préstamo localizado en el trazado y los márgenes de la vía comprendido por un suelo marrón arcilloso con algo de arena. • Prog. Local 10+900: muestra recolectada del centro del terraplén, comprendida por un material limoso arenoso de color marrón claro. • Prog. Local 11+180: muestra obtenida de un préstamo ubicado al sur de la pista. Es un suelo arcilloso y arenoso de color marrón claro. • Prog. Local 11+800: material proveniente de un corte desarrollado en este sector utilizado como préstamo para rellenar hasta la progresiva 12+000. Es una arcilla con algo de arena de color amarillo con muy escasos cantos de grava. 58 3.2. Evaluación Geotécnica Las muestras anteriormente descritas fueron sometidas a diversos ensayos de laboratorio los cuales se pueden observar en la Tabla Nº 3.1, donde se enumera por cada tipo de ensayo la cantidad de muestras procesadas. Tabla Nº 3.1. Ensayos geotécnicos realizados Nº Ensayo Nº de Muestras 1 Contenido de Humedad Natural 45 2 Granulometría por Tamizado 45 3 Granulometría por Lavado 45 4 Determinación de los límites de Consistencia 37 5 Ensayo de Hidrometría 42 6 Determinación de Peso Específico por Picnómetro 45 7 Ensayo de Compactación a Esfuerzo Modificado 43 8 Ensayo de Penetración C.B.R. 35 9 Ensayo de Consolidación Unidimensional 21 3.2.1. Resultados Clasificación de Muestras Las muestras tomadas en campo y ensayadas en el laboratorio fueron caracterizadas según dos métodos; el primero según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) regido por la Norma ASTM y el segundo que fue propuesto originalmente por el Highway Research Board’s Committee (HRBC) para la clasificación de materiales para subrasantes y caminos de tipo granular, conocido como el Método AASHTO. Para utilizar estos sistemas de clasificación se requieren hacer los ensayos de distribución granulométrica, hidrometría y determinación de los límites de Atterberg o de consistencia, cuyas planillas de ensayos se muestran en los Anexos 1.1; 1.2 y 1.3. Los resultados de estos ensayos desarrollados en las muestras se pueden observar en la Tabla Nº 3.2. 59 3.2.1.1. Clasificación por Norma ASTM: En la Tabla Nº 3.2 se puede observar que las muestras, en su mayoría son arcillas de baja plasticidad (CL), ocupando el 53,3% del universo muestral. Le siguen en frecuencia las arenas limosas y/o arcillosas (SM, SC, SM-SC) con un 35,6% de las muestras extraídas, y finalmente un porcentaje menor de limos arenosos mayormente de baja plasticidad (s(ML)) con 11,1% (ver Figura Nº 3.1). En el Anexo 2.1 se puede apreciar la disposición de los materiales en el último metro de terraplén a lo largo de toda la zona de estudio y su respectiva Clasificación por el SUCS D2487-00. 53% Arcilla 36% Arena 11% Lim o Figura Nº 3.1. Proporción de tamaño de partículas en total de muestras caracterizadas por norma ASTM D-2487-00. 3.2.1.1.1. Arcillas Las arcillas comprenden el tipo de suelo pasante del tamiz # 200 cuyo diámetro de partículas se encuentra comprendido entre 0,005 y 0,001 mm. Los suelos que clasifican como arcillas son aquellas que poseen más del 50% de material pasante del tamiz # 200 cuyo índice de plasticidad sea mayor que 7 si su Ll es menor de 50% o si se encuentra por encima de la línea A en la Carta de Plasticidad si su Ll es mayor o igual de 50%. 60 Progresiva Tabla Nº 3.2. Resultados Clasificación SUCS y AASHTO 61+540 61+860 62+000 62+100 62+120 62+140 0+340 0+420 0+500 0+500 0+500 0+740 1+000 1+300 1+940 2+300 2+500 3+060 3+220 3+480 3+630 3+640 3+660 3+940 4+400 4+760 5+120 5+900 5+940 6+220 6+900 7+120 7+620 8+400 8+620 8+940 9+070 9+400 9+980 10+000 10+220 10+660 10+900 11+180 11+800 Límites de Consistencia Granulometría Clasificación Ll Lp IP % Pasa 200 % Arena % Grava 26,16 22,07 ----25,53 25,55 24,76 32,67 22,17 ----32,24 24,35 24,61 40,69 31,39 34,33 46,46 37,54 54,04 31,44 34,98 33,48 37,36 35,26 32,28 38,55 24,76 29,90 30,89 38,75 --32,32 29,95 --35,79 37,18 --51,30 39,86 52,83 32,04 --32,65 33,70 19,93 16,13 ----16,95 19,51 18,07 17,94 14,97 ----19,78 17,05 17,75 22,39 17,73 22,15 28,09 23,71 25,11 21,41 19,59 19,76 18,81 19,91 18,48 19,51 18,67 21,27 19,89 24,31 --18,97 17,66 --21,72 20,12 --24,16 21,25 29,56 21,08 --20,46 19,91 6,23 5,95 ----8,58 6,04 6,70 14,73 7,20 ----12,46 7,30 6,85 18,30 13,66 12,18 18,37 13,83 28,92 10,03 15,39 13,72 18,55 15,35 13,80 19,04 6,09 8,63 11,01 14,44 --13,35 12,30 --14,07 17,05 --27,14 18,62 23,27 10,96 --12,19 13,79 39,57 36,07 25,91 26,40 43,22 40,53 63,33 87,31 29,74 25,10 25,10 83,64 67,75 52,18 62,41 97,78 41,94 73,75 73,94 94,66 95,45 97,26 98,96 81,10 87,29 81,50 84,26 38,29 14,29 39,15 71,79 21,68 38,94 75,81 16,94 80,30 88,48 69,30 86,98 90,07 82,43 83,03 57,30 80,77 79,94 38,16 51,65 41,86 62,22 45,34 55,51 33,83 11,55 51,59 60,31 59,69 16,24 30,87 39,74 31,33 2,22 40,79 17,63 20,51 4,99 2,54 2,51 0,94 15,71 11,65 9,33 13,86 49,44 43,19 40,92 27,34 50,02 32,91 22,14 56,67 19,29 10,57 30,44 11,37 8,50 14,93 13,78 42,70 15,67 18,88 22,27 12,28 32,23 11,38 11,44 3,96 2,84 1,14 18,67 14,59 15,21 0,12 1,38 8,08 6,26 0,00 17,27 8,62 5,55 0,35 2,01 0,23 0,10 3,19 1,06 9,17 1,88 12,27 42,52 19,93 0,87 28,30 28,15 2,05 26,39 0,41 0,95 0,26 1,65 1,43 2,64 3,19 0,00 3,56 1,18 61 %ω nat --11,36 5,29 11,58 10,3 14,97 16,49 15,17 8,91 8,94 9,50 16,93 17,97 14,52 22,45 16,90 12,37 12,74 12,28 32,7 30,16 11,86 16,47 14,84 21,65 6,56 27,43 11,59 7,04 11,25 15,82 7,15 13,93 17,06 7,04 13,64 10,45 50,97 23,51 16,98 18,36 11,53 15,37 11,65 8,56 SUCS (D 248700) (SM-SC)g SM-SC (SM)g SM SC SM-SC s(CL-ML) CL (SC)g SM (SM)g (CL)s s(CL) s(CL-ML) s(CL) CL (SC)g (CL)s (CL)s CH CL CL CL (CL)s CL (CL)s (CL)s SM-SC (SC)g (SC)g (CL)s (SM)g (SC)g (CL)s (SM)g (CL)s CL (ML)s CH CL (MH)s (CL)s s(ML) (CL)s (CL)s AASHTO (1945) IG A-4 A-4 A-2-4 A-2-4 A-4 A-4 A-4 A-6 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-6 A-4 A-4 A-7-6b A-6 A-6 A-7-6 A-6 A-7-6b A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-4 A-1-a A-6 A-6 A-1-b A-6 A-6 A-1-b A-6 A-6 A-4 A-7-6 A-6 A-7-6 A-6 A-4 A-6 A-6 (0) (0) (0) (0) (1) (0) (2) (12) (0) (0) (0) (10) (3) (1) (10) (13) (2) (14) (10) (31) (10) (15) (14) (14) (13) (10) (16) (0) (0) (1) (10) (0) (1) (8) (0) (11) (15) (0) (26) (17) (21) (8) (0) (9) (10) Comprenden el tipo de suelo más abundante en la conformación de terraplenes en la construcción de esta autopista llegando a 24 de 45 muestras ensayadas, poseen porcentajes variables de arena que van de 1 a 31% e índices de plasticidad que oscilan entre 7,30 y 28,92%. Estas se encuentran distribuidas mayormente en los primeros 5,5 Km de la autopista y luego a partir de ≈ 8+700 hasta el 12+000 intercaladas con arenas arcillosas y limosas. Estos resultados se pueden observar en la Tabla N° 3.3. Como se puede observar en la tabla anteriormente mencionada el 92% de las arcillas son de baja plasticidad cuyos índices se encuentran entre 7,3 y 19,04%, el 42% presenta menos del 15% de arena, 50% tienen entre 15 y 30% de arena (arcillas con arena) y 8% son arenosas con mas de 30% de arena. Esta proporción se puede observar en la Figura Nº 3.2, donde se puede reconocer que las muestras son mayoritariamente arcillas francas (CL) y con arena (CL)s. Sin Arena 42% Con Arena 50% Arenosa 8% Figura Nº 3.2. Proporción de contenido de arena en arcillas. 62 Tabla N° 3.3. Arcillas Clasificación SUCS Límites de Consistencia Progresiva 0+420 0+740 1+000 1+940 2+300 3+060 3+220 3+480 3+630 3+640 3+660 3+940 4+400 4+760 5+120 6+900 8+400 8+940 9+070 9+980 10+000 10+660 11+180 11+800 Granulometría Ll Lp IP % Pasa 200 % Arena % Grava %ω nat SUCS (D 2487-00) 32,67 32,24 24,35 40,69 31,39 46,46 37,54 54,04 31,44 34,98 33,48 37,36 35,26 32,28 38,55 38,75 29,95 35,79 37,18 51,30 39,86 32,04 32,65 33,70 17,94 19,78 17,05 22,39 17,73 28,09 23,71 25,11 21,41 19,59 19,76 18,81 19,91 18,48 19,51 24,31 17,66 21,72 20,12 24,16 21,25 21,08 20,46 19,91 14,73 12,46 7,30 18,30 13,66 18,37 13,83 28,92 10,03 15,39 13,72 18,55 15,35 13,80 19,04 14,44 12,30 14,07 17,05 27,14 18,62 10,96 12,19 13,79 87,31 83,64 67,75 62,41 97,78 73,75 73,94 94,66 95,45 97,26 98,96 81,10 87,29 81,50 84,26 71,79 75,81 80,30 88,48 86,98 90,07 83,03 80,77 79,94 11,55 16,24 30,87 31,33 2,22 17,63 20,51 4,99 2,54 2,51 0,94 15,71 11,65 9,33 13,86 27,34 22,14 19,29 10,57 11,37 8,50 13,78 15,67 18,88 1,14 0,12 1,38 6,26 0,00 8,62 5,55 0,35 2,01 0,23 0,10 3,19 1,06 9,17 1,88 0,87 2,05 0,41 0,95 1,65 1,43 3,19 3,56 1,18 15,17 16,93 17,97 22,45 16,90 12,74 12,28 32,7 30,16 11,86 16,47 14,84 21,65 6,56 27,43 15,82 17,06 13,64 10,45 23,51 16,98 11,53 11,65 8,56 CL (CL)s s(CL) s(CL) CL (CL)s (CL)s CH CL CL CL (CL)s CL (CL)s (CL)s (CL)s (CL)s (CL)s CL CH CL (CL)s (CL)s (CL)s 3.2.1.1.2. Arenas Este material comprende aquel cuyas partículas pasan por el tamiz Nº 4 y son retenidas en el tamiz # 200 que poseen un rango de diámetros que oscila entre 2 mm. y 0,074 mm. Se considera que una muestra es arena si en la relación granulométrica el porcentaje de arenas es mayor que el de gravas y si la cantidad de finos es menor del 50%. Las arenas muestreadas en este estudio se encuentran en la Tabla N° 3.4. 63 Tabla N° 3.4. Arenas Clasificación SUCS Límites de Consistencia Progresiva 61+540 61+860 62+000 62+100 62+120 62+140 0+500 0+500 0+500 2+500 5+900 5+940 6+220 7+120 7+620 8+620 Granulometría % ω nat Ll Lp IP % Pasa 200 26,16 22,07 ----25,53 25,55 22,17 ----34,33 19,93 16,13 ----16,95 19,51 14,97 ----22,15 6,23 5,95 ----8,58 6,04 7,20 ----12,18 39,57 36,07 25,91 26,40 43,22 40,53 29,74 25,10 25,10 41,94 38,16 51,65 41,86 62,22 45,34 55,51 51,59 60,31 59,69 40,79 22,27 12,28 32,23 11,38 11,44 3,96 18,67 14,59 15,21 17,27 --11,36 5,29 11,58 10,30 14,97 8,91 8,94 9,50 12,37 24,76 29,90 30,89 --32,32 --- 18,67 21,27 19,89 --18,97 --- 6,09 8,63 11,01 --13,35 --- 38,29 14,29 39,15 21,68 38,94 16,94 49,44 43,19 40,92 50,02 32,91 56,67 12,27 42,52 19,93 28,30 28,15 26,39 11,59 7,04 11,25 7,15 13,93 7,04 % Arena % Grava SUCS (D 248700) (SM-SC)g SM-SC (SM)g SM SC SM-SC (SC)g SM (SM)g (SC)g SM-SC (SC)g (SC)g (SM)g (SC)g (SM)g Las arenas representan el 35,6% de las muestras ensayadas y caracterizadas, comprenden 16 muestras y son el segundo grupo de suelos más frecuente después de las arcillas. Poseen cantidades variables de grava que van desde 4 hasta 43% de la proporción granulométrica, haciéndose más frecuentes las arenas con grava representando un 62,5% de arenas ensayadas. La mayor parte de ellas se encuentran intercaladas con arcillas (CL)s entre las progresivas ≈ 5+500 y ≈ 8+700 y en los terraplenes del Tramo 0 donde son arcillosas y/o limosas con grava, representadas por cantos rodados y angulares predominantemente de cuarzo, esquistos y diversos fragmentos de roca metamórfica y sedimentaria, incluyendo arcillitas y limolitas. Las arenas son 37,5% limosas (SM), 37,5% arcillosas (SC) y la cuarta parte restante es arcillosa-limosa (SM-SC), pudiéndose observar esta proporción en la Figura Nº 3.3. Los índices de plasticidad de estas arenas alcanzan un máximo en la progresiva local 7+620, aunque se mantienen regularmente por debajo de 10%. En el Tramo 0 los índices de plasticidad oscilan entre 0 y 8,58%, lo que permite afirmar que su capacidad de sufrir deformaciones por compresibilidad es muy baja. 64 Arcillosas 37,5% Lim osas 37,5% Lim osasArcillosas 25% Figura Nº 3.3. Proporción de tipo de finos en arenas. La mayoría de estas arenas están bien gradadas, ya que sus curvas granulométricas abarcan amplios rangos en las abscisas debido a que comprenden materiales granulares con abundantes finos. 3.2.1.1.3. Limos Los limos son aquellas partículas pasantes del tamiz # 200 cuyos diámetros oscilan entre 0,074 y 0,005 mm. Una muestra se considera limo si el ensayo granulométrico indica que posee más del 50% pasante del tamiz # 200 y su Índice de Plasticidad es menor de 4 (para Ll menor de 50%) o si se encuentra por debajo de la línea A en la Carta de Plasticidad (si Ll es mayor de 50%). Las muestras que clasificaron como arcillas limosas (CL-ML) fueron incluidas en este grupo de limos ya que poseen más porcentaje de partículas tamaño limo que arcilla según los datos arrojados por los ensayos de hidrometría. Este material corresponde al menos frecuente en los terraplenes y préstamos, ya que representan el 11,1% de las muestras caracterizadas, lo que es el equivalente a 5 de 45 muestras como se observa en la Tabla N° 3.5. Dos de ellas son arcillas limosas arenosas (s(CL-ML)) y el resto son ML o MH. Sólo una muestra es de alta plasticidad, con un Ll que asciende a 52,83% y los porcentajes de arena oscilan entre 15 y 43%, haciendo tres muestras arenosas y dos con arena. 65 Tabla N° 3.5. Limos Clasificación SUCS Límites de Consistencia Progresiva 0+340 1+300 9+400 10+220 10+900 Granulometría % ω nat Ll Lp IP % Pasa 200 % Arena % Grava 24,76 18,07 6,70 63,33 33,83 2,84 16,49 24,61 --52,83 --- 17,75 --29,56 --- 6,85 --23,27 --- 52,18 69,30 82,43 57,30 39,74 30,44 14,93 42,70 8,08 0,26 2,64 0,00 14,52 50,97 18,36 15,37 SUCS (D 2487-00) s(CL-ML) s(CL-ML) (ML)s (MH)s s(ML) En la Figura Nº 3.4 se muestran las variaciones de muestras limosas caracterizadas por el SUCS, donde los limos de baja plasticidad con arena y arenosos y los limos de alta plasticidad con arena representan el 20% c/u con una muestra, y los limos arcillosos arenosos representan el 40% del total de limos de todas las muestras caracterizadas. s(ML) 20% (MH)s 20% s(CL-ML) 40% (ML)s 20% Figura Nº 3.4. Proporción de tipos de Limos 3.2.1.2. Clasificación por Método AASHTO Las 45 muestras fueron clasificadas también por este método y se encuentran apropiadamente descritas en la Tabla Nº 3.2. En esta tabla se puede observar que se encuentran cinco clases de materiales, A-1; A-2-4; A-4; A-6 y A-7-6, donde se resalta la predominancia de los materiales A-6, los cuales representan casi la mitad de la población de muestras (ver Figura Nº 3.5) 66 48,9% A-6 11,1% A-7-6 22,2% A-4 6,7% A-1 11,1% A-2-4 Figura Nº 3.5. Caracterización de muestras por Método AASHTO En el Anexo 2.2 se puede apreciar la disposición de los materiales en el último metro de terraplén a lo largo de toda la zona de estudio y su correspondiente clasificación a través de Método AASHTO. 3.2.1.2.1. Suelo Tipo A-1 Sólo tres muestras de las 45 totales clasifican como A-1, representando el grupo menos frecuente con 6,7%. Corresponden a las muestras que menos proporción de finos contienen en su distribución granulométrica, y se encuentran intercaladas con materiales de tipo A-6 entre las progresivas ≈ 5+920 y ≈ 8+820. Este tipo de suelo, aunque no fue muestreado, también se puede encontrar en los canales de los ríos o quebradas que atraviesa la autopista, ya que comprende un material granular, gravoso y arenoso con baja proporción de finos característico de un depósito del canal principal de un drenaje juvenil. Los materiales clasificados como A-1 se encuentran representados en la Tabla Nº 3.6. Tabla Nº 3.6. Suelos A-1 Clasificación Método AASHTO Límites de Consistencia Progresiva 5+940 7+120 8+620 Granulometría % Pasa % % 200 Arena Grava Ll Lp IP 29,90 --- 21,27 --- 8,63 --- 14,29 21,68 43,19 50,02 42,52 28,30 --- --- --- 16,94 56,67 26,39 67 AASHTO (1945) A-1-a A-1-b A-1-b IG ( ( ( 0 0 0 ) ) ) En este muestreo se encontraron los dos tipos de suelos A-1, una muestra es tipo A1-a (33,3%) y dos son tipo A-1-b (66,7%). La primera de ellas corresponde a la muestra recolectada en la progresiva local 5+940 y presenta un 42,52% de grava. Las muestras tipo A-1-b fueron obtenidas de las progresivas locales 7+120 y 8+620, las cuales son más arenosas que gravosas con porcentajes de partículas tamaño arena de 50,02 y 56,67% respectivamente. 3.2.1.2.2. Suelo Tipo A-2-4 Este tipo de suelo comprende el 11,1% del universo muestral con 5 de 45 muestras (Tabla Nº 3.7). Estos materiales son provenientes del préstamo ubicado al norte de la progresiva local 0+500, de los taludes de corte que se producen entre las Progresivas Nacionales 61+680 y 61+800, 61+900 y 62+120 y de los taludes ubicados al norte del Enlace 7 entre las progresivas locales 0+400 y 0+680, los cuales son aprovechados para la conformación del cuerpo de los terraplenes casi la totalidad del Enlace 7 (Ver Anexo 2.2). Este tipo de suelo es el más conveniente para su utilización para obras de vialidad, ya que al ser compactado presenta la menor cantidad de espacios vacíos por encontrarse muy bien gradado, además de poseer bajos índices de plasticidad. Tabla Nº 3.7. Suelos A-2-4 Clasificación Método AASHTO Límites de Consistencia Progresiva 62+000 62+100 0+500 0+500 0+500 Granulometría % Pasa % % 200 Arena Grava Ll Lp IP --- --- --- 25,91 41,86 32,23 --22,17 --- --14,97 --- --7,20 --- 26,40 29,74 25,10 62,22 51,59 60,31 11,38 18,67 14,59 --- --- --- 25,10 59,69 15,21 AASHTO (1945) A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 A-2-4 IG ( ( ( ( ( 0 0 0 0 0 ) ) ) ) ) Estas muestras son todas arenas donde 4 de 5 muestras tienen un IP=0% y una cuenta con un IP=7,20%. Poseen una buena gradación al mostrar porcentajes representativos de cada tamaño de grano, por lo que presentan un comportamiento ideal en terraplenes. 68 3.2.1.2.3. Suelo Tipo A-4 Del total de muestras 10 de ellas obtuvieron esta clasificación, con un 22,2% de la población. Estas muestras se encuentran a lo largo de todo el terraplén de la autopista del Tramo 0, intercaladas con suelos tipo A-6 y A-7-6 en el Sub-Tramo I en los primeros 2 Km. de terraplén y entre las progresivas locales 5+500 y de la 11+000 del Sub-Tramo II. Los resultados de la clasificación de estos materiales se encuentran en la Tabla Nº 3.8. Tabla Nº 3.8. Suelos A-4 Clasificación Método AASHTO Límites de Consistencia Progresiva 61+540 61+860 62+120 62+140 0+340 1+000 1+300 5+900 9+400 10+900 Granulometría % Pasa % % 200 Arena Grava Ll Lp IP 26,16 22,07 25,53 25,55 24,76 24,35 24,61 24,76 --- 19,93 16,13 16,95 19,51 18,07 17,05 17,75 18,67 --- 6,23 5,95 8,58 6,04 6,70 7,30 6,85 6,09 --- 39,57 36,07 43,22 40,53 63,33 67,75 52,18 38,29 69,30 38,16 51,65 45,34 55,51 33,83 30,87 39,74 49,44 30,44 22,27 12,28 11,44 3,96 2,84 1,38 8,08 12,27 0,26 --- --- --- 57,30 42,70 0,00 AASHTO (1945) A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 A-4 IG ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( 0 0 1 0 2 3 1 0 0 0 ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Estos suelos poseen mayores proporciones de finos que los materiales de las clasificaciones anteriores, sin embargo presentan bajos índices de plasticidad, donde ninguno alcanza más de 9%. La mayoría de ellos presentan regulares a moderados porcentajes de arena (30-56%) e Índices de Grupo (IG) cero. La muestra 1+000 es la que presenta un mayor IG dado que es aquella con mayor contenido de finos después de la muestra 9+400, la cual presenta un IG=0 debido a su carácter limoso que no muestra índices de plasticidad. 3.2.1.2.4. Suelo Tipo A-6 Representan el tipo de suelo más abundante en la conformación de terraplenes, comprende 22 de 45 muestras, ocupando el 48,9% de la población muestral, cuyas 69 propiedades se encuentran en la Tabla Nº 3.9. Estas se encuentran exclusivamente en los Sub-Tramos I y II y abarcan la mayor proporción areal en la labor de relleno y conformación de terraplenes en subrasante. Tabla Nº 3.9. Suelos A-6 Clasificación Método AASHTO Límites de Consistencia Progresiva 0+420 0+740 2+300 2+500 3+220 3+630 3+640 3+660 3+940 4+400 4+760 5+120 6+220 6+900 7+620 8+400 8+940 9+070 10+000 10+660 11+180 11+800 Ll Lp IP 32,67 32,24 31,39 34,33 37,54 31,44 34,98 33,48 37,36 35,26 32,28 38,55 30,89 38,75 32,32 29,95 35,79 37,18 39,86 32,04 32,65 33,70 17,94 19,78 17,73 22,15 23,71 21,41 19,59 19,76 18,81 19,91 18,48 19,51 19,89 24,31 18,97 17,66 21,72 20,12 21,25 21,08 20,46 19,91 14,73 12,46 13,66 12,18 13,83 10,03 15,39 13,72 18,55 15,35 13,80 19,04 11,01 14,44 13,35 12,30 14,07 17,05 18,62 10,96 12,19 13,79 Granulometría % Pasa % % 200 Arena Grava 87,31 83,64 97,78 41,94 73,94 95,45 97,26 98,96 81,10 87,29 81,50 84,26 39,15 71,79 38,94 75,81 80,30 88,48 90,07 83,03 80,77 79,94 11,55 16,24 2,22 40,79 20,51 2,54 2,51 0,94 15,71 11,65 9,33 13,86 40,92 27,34 32,91 22,14 19,29 10,57 8,50 13,78 15,67 18,88 1,14 0,12 0,00 17,27 5,55 2,01 0,23 0,10 3,19 1,06 9,17 1,88 19,93 0,87 28,15 2,05 0,41 0,95 1,43 3,19 3,56 1,18 AASHTO (1945) A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 A-6 IG ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( 12 10 13 2 10 10 15 14 14 13 10 16 1 10 1 8 11 15 17 8 9 10 ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Los suelos A-6 se encuentran bien distribuidos en los Sub-Tramos I y II, de manera que en cada zona se encuentran ejemplares que responden a esta clasificación. En la localidad Las Caballerizas se encuentran intercalados con suelos tipo A-4 en el primer kilómetro con valores regulares a pobres de IG de 10 y 12, atribuidos al elevado contenido de finos en su proporción granulométrica que alcanza el 84 y 87%. Los suelos recolectados en las progresivas 2+300 y 2+500 también se encuentran dentro de esta clasificación pero la última presenta mejor comportamiento debido a que posee menor cantidad de finos que las muestras anteriores (40,79%) y mayor contenido de arena (40,79%), lo que permite que este material obtenga un IG=2. 70 En el sector Cholondrón fueron tomadas 4 muestras representativas del intervalo comprendido entre las progresivas locales 3+400 y 3+660, las cuales muestran un comportamiento bastante similar en lo que corresponde a un alto contenido de finos (74 a 99%), moderados índices de plasticidad (10-15%) y regulares a pobres IG (10-15). En el sector Merecure desde la progresiva 3+900 hasta la 5+500 se encuentran materiales tipo A-6 con características similares entre sí. Estas muestras presentan índices de plasticidad moderados que van de 13,8 a 19,04%, alta proporción de finos que comprende mas del 80% en todos los casos y con IG que oscilan entre 10 y 16, lo que los hace tener un comportamiento regular a pobre en los terraplenes. Entre las progresivas 6+200 y 6+900 se recolectaron dos muestras que corresponden con este tipo de suelos, pero presentan comportamientos diferentes. La muestra recolectada en la progresiva local 6+220 contiene un bajo índice de plasticidad de 11%, un moderado porcentaje de finos del 39% y un favorable IG de 1, debido principalmente a su proporción granulométrica lo cual la hace regularmente óptima para su aprovechamiento en los terraplenes. Por otro lado la muestra de suelo obtenida en la progresiva local 6+900 presenta un regular índice de plasticidad del 14,44% y un alto contenido de finos que alcanza el 71,79% lo que permite que la muestra alcance un IG de 10, considerándose una muestra pobre. Es en el sector Yaguapita donde se encuentra nuevamente este material, entre las progresivas locales 7+400 y 9+180 interrumpidos en un espacio de aproximadamente 400 m por un material de tipo A-1 (Muestra 8+620). Este espacio abarca 4 muestras que presentan comportamientos diversos. La primera de ellas fue recolectada en la progresiva local 7+620 y es la que se considera más óptima debido a su bajo IG de 1, su moderada cantidad de finos (38,94%) y su buena proporción granulométrica o gradación. La muestra obtenida en la progresiva local 8+400 se considera de regularmente buena calidad debido a que presenta el menor índice de plasticidad de este rango (12,30%) mostrando un IG de 8, mientras que los suelos obtenidos en las progresivas locales 8+940 y 9+070 son consideradas de calidad 71 regular a pobre debido a que poseen altos contenidos de finos, por lo que alcanzan IG de 11 y 15 respectivamente. Desde la progresiva local 10+000 hasta la 12+000 se encuentran estos materiales intercalados con otros de tipo A-4 y A-7-6. La muestra recolectada en la progresiva 10+000 es la que muestra el peor comportamiento dentro de este grupo de suelos con el IG más alto que alcanza un valor de 17. Esto es atribuido a su alto contenido de finos (90%) y a su elevado índice de plasticidad que alcanza un 18,62%. Sin embargo esta muestra es representativa de aproximadamente 100 m de terraplén. Las muestras restantes obtenidas en las progresivas 10+660; 11+180 y 11+800 presentan un comportamiento parecido ya que sus propiedades son similares, su índice de plasticidad se encuentra entre 10,96 y 13,79%, su granulometría comprende altos porcentajes (entre 80 y 83%) de finos y sus IG van de 8 a 10. Estos valores corresponden a materiales con un comportamiento de regular a pobre. 3.2.1.2.5. Suelo Tipo A-7-6 Comprende el tipo de suelo no orgánico de menor calidad en la clasificación AASTO. En el muestreo realizado en este estudio comprende el 11,1% del total de las caracterizaciones con 5 de 45 muestras (Tabla Nº 3-10). Se encuentran localizadas en los sectores de Las Caballerizas (≈ 0+820 y ≈ 2+200), Cholondrón (≈ 2+880-3+140 y ≈ 3+4003+550) y Urape aproximadamente entre las progresivas 9+900 y 10+400 alternada con materiales tipo A-6. Tabla Nº 3.10. Suelo A-7-6 Clasificación AASHTO Límites de Consistencia Progresiva 1+940 3+060 3+480 9+980 10+220 Granulometría % Pasa % % 200 Arena Grava Ll Lp IP 40,69 46,46 22,39 28,09 18,30 18,37 62,41 73,75 31,33 17,63 6,26 8,62 54,04 51,30 25,11 24,16 28,92 27,14 94,66 86,98 4,99 11,37 0,35 1,65 52,83 29,56 23,27 82,43 14,93 2,64 72 AASHTO (1945) A-7-6b A-7-6 A-7-6b A-7-6 A-7-6 IG ( ( ( ( ( 10 14 31 26 21 ) ) ) ) ) En el sector Las Caballerizas se observa este tipo de material representado por la muestra 1+940 que se caracteriza por presentar una fracción fina no tan elevada (62%) pero un índice de plasticidad moderadamente alto alcanzando un 18,30% y un Ll de 40,69%. Sin embargo, por ser un suelo arcilloso-arenoso posee un IG de 10, lo que permite reconocer esta muestra como regular para la conformación de terraplenes. En el sector Cholondrón este tipo de suelos se encuentra representado por las muestras 3+060 y 3+480. La primera de ellas es representativa del fragmento de terraplén que se encuentra entre las progresivas locales 2+880 y 3+140, y muestra altos valores de plasticidad en su fracción fina (IP=18,37% y Ll=46,46%) y un IG=14, lo que permite identificar este material como pobre para la conformación de terraplenes. La segunda muestra es representativa del material comprendido entre las progresivas locales 3+400 y 3+550, con un comportamiento muy desfavorable debido a su naturaleza altamente plástica con un 94,66% de finos que presenta un IP=28,32% y con un IG muy elevado de 31. Este material es considerado muy pobre debido a que sus propiedades plásticas pueden hacer de este un material altamente deformable en condiciones de aumento de humedad. No es sino hasta el sector Urape que se encuentra este tipo de suelo correspondiendo a aproximadamente 230 m de terraplén en dos partes (9+900 al 9+990 y 10+220 al 10+360). Ambos rangos están compuestos por suelos con significantes fracciones finas que están entre el 82 y 87% de finos con altos índices de plasticidad (23 y 27%) y muy altos valores de IG de 26 y 21. Estas características le atribuyen a este tipo de suelos una calidad muy pobre ya que son materiales altamente deformables. 3.2.1.3. Susceptibilidad a la Compresibilidad Los porcentajes de Límite Líquido, Índices de plasticidad y Pasa # 200 fueron valorados y colocados en una matriz que permite determinar la susceptibilidad a la compresibilidad de los suelos a nivel de subrasante en los terraplenes de la autopista. Los 73 valores obtenidos mediante este método se observan en la Tabla Nº 3.11 y se representan gráficamente a lo largo de los terraplenes en el Anexo 2.2. Tabla Nº 3.11. Resultados matriz de valoración para determinar Susceptibilidad a la Compresibilidad Progresiva Ll IP % Pasa 200 Valoración 0+420 0+740 1+000 1+300 1+940 2+300 3+060 3+220 3+480 3+630 3+640 3+660 3+940 4+400 4+760 5+120 6+900 8+400 8+940 9+070 9+400 9+980 10+000 10+220 10+660 10+900 11+180 11+800 33 32 24 25 41 31 46 38 54 31 35 33 37 35 32 39 39 30 36 37 --51 40 53 32 --33 34 15 12 7 7 18 14 18 14 29 10 15 14 19 15 14 19 14 12 14 17 --27 19 23 11 --12 14 87 84 68 52 62 98 74 74 95 95 97 99 81 87 82 84 72 76 80 88 69 87 90 82 83 57 81 80 5 7 11 9 3 7 3 7 3 7 5 7 5 5 7 5 7 7 7 5 11 3 3 3 7 11 7 7 Las muestras cuyos valores sean mayores de 10 presentan una baja capacidad para deformarse, o lo que corresponde a materiales de mayor calidad para la conformación de terraplenes. Aquellos que poseen valores que oscilan entre 5 y 9 son suelos que poseen una capacidad media para sufrir compresibilidad, y aquellos que cuenten con menos de 5 son muestras que se consideran altamente compresibles. En la Figura Nº 3.6 se puede observar el porcentaje dentro del universo de suelos finos que se presentan con alta, media y baja susceptibilidad a la compresibilidad. 74 67,9% Media 10,7% Baja 21,4% Alta Figura Nº 3.6. Porcentaje de suelos finos con alta, media y baja Susceptibilidad a la Compresibilidad En este estudio se observó que los suelos mayoritariamente comprenden materiales con una mediana o regular susceptibilidad a la compresibilidad, con 19 de 28 muestras de suelo fino cuya valoración se encuentra entre 5 y 9 representando un 67,9% de los suelos finos, los cuales se encuentran intercalados en las primeras progresivas con materiales que se consideran altamente compresibles, para luego comprender una continuidad de suelos de este tipo con otros suelos granulares no compresibles entre las Prog. Locales ≈ 3+680 y 9+180. Hacia los últimos kilómetros de la zona de estudio se pueden observar nuevamente este tipo de suelos de forma continua. Los suelos que poseen una alta susceptibilidad a la compresibilidad se encuentran intercalados en las primeras progresivas con materiales con una susceptibilidad media o regular hasta la Prog. Local ≈ 3+600. Estos materiales vuelven a hacerse presentes entre las Prog. Locales 9+880 y 10+370. Representan el 21,4% de los suelos finos con 6 muestras cuya valoración es menor de 5. Los suelos que poseen una baja susceptibilidad a la compresibilidad se encuentran aislados a lo largo de la zona de estudio, conformando rangos que van desde la Prog. Local 1+040 hasta 1+280, desde 9+180 hasta 9+860 y desde 10+800 hasta la Prog. Local 11+000. Estos suelos son los que presentan mejores propiedades en función a su compresibilidad, pero comprenden el grupo menos frecuente ya que sólo 3 muestras, que representan el 10,7% de los finos de estos terraplenes, poseen una valoración mayor de 10. 75 3.2.2. Resultados Ensayo de Compactación Los valores teóricos de densidad máxima seca (γmáx. seca) y humedad óptima (ωopt) fueron obtenidos a través del ensayo de compactación bajo esfuerzo modificado a 43 muestras de suelo, cuyos resultados se pueden observar en la Tabla Nº 3.12 y las planillas que muestran los resultados de cada ensayo se presentan en el Anexo 1.5. Los valores de γmáx. seca van desde 1.658,7 hasta 2.147,7 Kg/m3 y la ωopt oscila entre 6,80 y 16,83%. Los materiales son bastante heterogéneos en lo que se refiere a su capacidad de compactación. Aquellas muestras que presentan una alta densidad máxima seca muestran menor contenido de humedad óptimo y viceversa. Las arenas que se encuentran en el Tramo 0 muestran en general altas densidades y bajos contenidos óptimos de humedad que oscilan entre 1.842 y 2.118 kg/m3 para la densidad y entre 6,8 y 13,37% para la humedad, lo cual permite reconocer que son buenos materiales para la conformación de terraplenes. Esto se debe a que son materiales arenosos, con estructura granular cuyos espacios vacíos son fácilmente rellenados por un material fino (arcillas y limos) que permiten una mejor compactación. En el Sub-Tramo I existen diversos comportamientos en lo que se refiere a la densidad y humedad para 100% compactación. En el sector Las Caballerizas se observa un material que alcanza los 1.775 y 1.769 kg/m3 de densidad máxima seca y un 16,83 y 15,00% de humedad óptima en los primeros 800 m dentro del terraplén. Desde este nivel hasta la progresiva local 2+900 aproximadamente se observa un buen comportamiento de los materiales, llegando hasta los 1.948 kg/m3 de densidad máxima seca y bajando hasta alcanzar un 8,54% en su contenido de humedad óptima. 76 Tabla Nº 3.12. Resultados ensayo de Compactación Progresiva % ωopt γseca max (ton/m3) Peso Específico (c=100%) 61+540 61+860 62+000 62+100 62+120 62+140 0+340 0+420 0+500 0+500 0+500 1+000 1+300 2+300 2+500 3+060 3+220 3+480 3+630 3+640 3+660 3+940 4+400 4+760 5+120 5+900 5+940 6+220 6+900 7+120 7+620 8+400 8+620 8+940 9+070 9+400 9+980 10+000 10+220 10+660 10+900 11+180 11+800 13,37 6,80 11,00 10,28 7,86 12,05 16,83 15,00 7,19 7,90 8,29 10,04 13,00 12,14 8,54 14,37 13,37 16,48 7,76 11,82 9,41 15,07 12,96 9,06 14,62 11,40 10,20 13,80 13,68 7,19 10,60 12,10 9,44 11,53 9,29 9,12 11,06 14,79 13,58 9,59 11,64 10,00 10,20 1,8417 2,1177 1,9507 1,9248 2,0950 1,8540 1,7748 1,7689 2,1477 2,1271 2,1291 1,8112 1,8621 1,9482 1,8418 1,7658 1,8153 1,6587 1,9581 1,9247 1,9700 1,8013 1,8022 2,0600 1,7496 1,8731 2,0175 1,8778 1,8126 2,1132 2,0000 1,9562 2,0858 1,8250 2,0360 1,9950 1,8964 1,8445 1,8375 1,9720 1,8650 1,8919 1,9061 77 2,629 2,684 2,809 2,721 2,655 2,618 2,574 2,556 2,681 2,703 2,706 2,557 2,612 2,588 2,685 2,628 2,633 2,519 2,581 2,783 2,597 2,638 2,637 2,672 2,598 2,705 2,695 2,677 2,729 2,719 2,686 2,642 2,685 2,724 2,663 2,709 2,690 2,769 2,747 2,687 2,648 2,723 2,726 En el sector Cholondrón el suelo muestra un comportamiento variable entre las progresivas locales 2+900 y 3+700 aproximadamente frente a los esfuerzos de compactación. Algunos materiales obtienen 1.659 kg/m3 de densidad máxima seca y 16,48% de humedad óptima (muestra 3+480), mientras que otros muestran mejores densidades llegando hasta 1.970 kg/m3 de γmáx. seca y 9,41% de contenido de humedad óptima. Este comportamiento se encuentra directamente relacionado con los límites de plasticidad de estos materiales ya que la muestra con menor densidad corresponde a una arcilla de alta plasticidad con un IP de 28,92%. Sin embargo, la muestra que alcanza una mejor densidad en este rango de la autopista (3+660) está comprendida por una lutita franca que por ser roca muestra un mejor comportamiento que las demás muestras de suelo. Esto último también ocurre con las muestras 3+630 y 3+640, las cuales muestran altas densidades a pesar de presentar índices de plasticidad entre 10 y 15% y contenidos de arena del 3%. La otra muestra de suelo que alcanza una alta densidad (1.815 kg/m3) y una baja humedad óptima (ωopt= 13,37%) es la obtenida en la progresiva local 3+220 debido a que contiene un porcentaje de arena de hasta 20%. Desde la progresiva local ≈ 3+700 hasta la ≈ 4+900, en el sector Merecure, se muestran materiales arcillosos predominantemente con arena que muestran densidades que van desde 1.800 kg/m3 de γmáx. seca y 15% de ωopt hasta los 2.060 kg/m3 de γmáx. seca y 9,06% de ωopt. Estas altas densidades son atribuidas al incremento del contenido de arena de los materiales que oscila entre 9 y 16% ya que los índices de plasticidad son similares a los del sector Cholondrón. En la progresiva 5+120 se recolectó una muestra representativa del intervalo aproximado 4+900 al 5+600, donde el suelo muestra un comportamiento pobre, ya que la misma alcanzó 1.750 kg/m3 de γmáx. seca y 15% de ωopt. Esto responde a que es una muestra de materiales predominantemente finos (84%) con poca capacidad de compactación. En el sector Yaguapita se observa una intercalación de arcillas y arenas que se observa desde la progresiva local ≈ 5+600 hasta la ≈ 8+700 donde el Proctor oscila entre 78 1.812 y 2.113 kg/m3 y la humedad óptima entre 7,19 y 13,80%. Estos valores son regularmente óptimos, ya que tanto las arenas como las arcillas alcanzan densidades deseables. Desde la progresiva local ≈ 8+700 hasta la 12+000 se encuentran materiales finos, predominantemente arcillas de baja plasticidad que muestran valores de densidad máxima seca moderadamente elevados, hasta en aquellas muestras con altos índices de plasticidad. La muestra que menor Proctor obtuvo corresponde a una arcilla de baja plasticidad con arena ((CL)s) con una γmáx. seca de 1.825 kg/m3 y una ωopt 11,53%, mientras que la muestra de suelo que posee mejores valores es una arcilla de baja plasticidad que alcanza los 2.036 kg/m3 de densidad máxima seca y 9.29% de humedad óptima. En este rango de terraplenes no se observa relación directa entre el comportamiento de las densidades máximas secas, la clasificación del material y sus índices de plasticidad. 3.2.3. Resultados Ensayo C.B.R. El ensayo C.B.R. permite conocer la capacidad de soporte de un material ante esfuerzos ejercidos por cargas puntuales. En el caso de materiales a ser sometidos a este tipo de carga a través de los vehículos que transiten por la autopista es necesario desarrollar este ensayo. En este estudio se hicieron 35 ensayos C.B.R. con el fin de determinar la capacidad de soporte de los materiales utilizados para la conformación de los terraplenes de la autopista, cuyos resultados se encuentran en la Tabla Nº 3.13, y las planillas de ensayos correspondientes se pueden observar en el Anexo 1.6. En esta tabla se encuentran representados los porcentajes de C.B.R., los porcentajes de hinchamiento de las muestras durante la inmersión en agua y el porcentaje de absorción de agua. Los resultados arrojados por este ensayo son bastante diversos, aunque ninguna muestra supera el 15,6% y la gran mayoría de ellos se encuentran entre 0 y 10% de C.B.R. Los porcentajes de hinchamiento van de -0,44 a 11,58% y los de absorción de agua van de 79 0,09 a 18,51%, lo que muestra un rango regularmente amplio para estas propiedades de los suelos. Progresiva C.B.R. (%) Hinchamiento (%) Absorción (%) Tabla Nº 3.13. Porcentajes de C.B.R., Hinchamiento y Absorción 61+540 61+860 62+000 62+100 62+140 0+340 0+420 1+000 1+300 2+500 3+060 3+220 3+480 3+630 3+660 3+940 4+400 4+760 5+120 5+940 6+220 6+900 7+120 8+400 8+620 8+940 9+070 9+400 9+980 10+000 10+220 10+660 10+900 11+180 4,01 15,60 5,60 11,20 10,00 4,96 6,65 3,00 1,60 2,98 1,04 2,37 0,96 2,97 3,38 1,61 2,48 3,06 1,00 5,49 14,10 2,55 7,60 2,20 3,00 1,77 1,89 1,35 2,43 2,65 4,08 1,59 4,70 4,17 1,16 1,19 4,89 1,23 1,04 1,86 2,35 3,32 1,99 4,19 2,56 3,01 11,58 4,24 1,7 4,43 5,82 4,13 5,77 0,19 -0,44 3,46 -0,38 0,91 0,32 4,54 5,25 6,95 6,98 2,87 4,89 -0,17 1,66 3,01 2,64 4,72 11,31 3,55 7,49 1,90 2,21 10,92 2,70 7,95 8,74 8,74 18,51 6,59 10,66 2,77 3,81 6,44 9,38 0,23 0,09 10,12 4,28 2,48 1,11 5,52 8,35 8,27 11,88 7,13 10,96 7,32 6,95 9,59 11+800 1,80 1,36 9,47 80 En el Tramo 0 se pueden observar capacidades que van de 4 a 16% de C.B.R. Las muestras 61+540 y 62+000 presentan una capacidad de 4,0 y 5,6% respectivamente lo que hace que se consideren muestras de pobre a regular calidad para la conformación de terraplenes en subrasante. Esto se debe a que son materiales granulares con alguna proporción de finos que permiten rellenar los vacíos y hacer una estructura densa soportada por granos tamaño grava. Los porcentajes de hinchamiento y absorción difieren bastante con 1,16 y 4,89% de hinchamiento y 2,64 y 11,31% respectivamente, donde la primera muestra mejor comportamiento que la segunda. Esto se puede atribuir al tipo de finos que se generan al descomponer el tipo de roca que comprende la muestra 62+000, formando arcillas que absorben más agua y deforman más la muestra. La muestra 61+860 es la que muestra una mejor resistencia de todas las que fueron sometidas a este ensayo y es el más utilizado para la conformación de terraplenes en el Tramo 0. Presenta un regular a buen valor de C.B.R. que asciende a 15,6% y bajos porcentajes de hinchamiento y absorción de 1,19 y 4,72% respectivamente. Las muestras 62+100 y 62+140 muestran valores similares de C.B.R., hinchamiento y de absorción. El C.B.R. es de 11,2 y 10,0% respectivamente para cada muestra, lo que las clasifica como muestras con un potencial regular para formar el material de sub-base en los terraplenes. Los porcentajes de hinchamiento son bajos con 1,23% para la muestra 62+100 y 1,04% para la muestra 62+140 y los valores obtenidos de absorción son también bajos, los cuales son de 3,55% para la primera muestra y de 7,49% para la segunda. Esta diferencia de absorción de agua se puede atribuir a que la segunda muestra tiene mayor cantidad de finos que la primera, por lo que las partículas de agua son atrapadas por este material. En el Sub-Tramo I se puede observar que los suelos no superan el 6,65% de C.B.R., mientras que los porcentajes de hinchamiento y absorción muestran un comportamiento regular a pobre ya que oscilan entre 1,70 y 11,58% para el hinchamiento y entre 1,90 y 18,51% para la absorción. 81 Las dos primeras muestras recolectadas en el sector Las Caballerizas en las progresivas 0+340 y 0+420 presentan propiedades similares en cuanto a C.B.R., hinchamiento y absorción, siendo estos de 4,96; 1,86 y 1,90% respectivamente para la primera muestra y de 6,65; 2,35 y 2,21% respectivamente para a segunda muestra. Estos resultados indican que los materiales disponibles en esta zona son de pobre a regular calidad para la conformación de terraplenes a nivel de subrasante ya que sus porcentajes de C.B.R. son bajos, aunque no sean sensibles al hinchamiento ni a la absorción de agua. La muestra de suelo recolectada en la progresiva 1+000 presenta un C.B.R. de 3,0%, un porcentaje de hinchamiento del 3,32% y un porcentaje de absorción del 10,91%. Estas características permiten reconocer que este material cuenta con una pobre calidad para ser utilizada en el relleno a nivel de subrasante, además de mostrar un elevado porcentaje de absorción de agua, lo cual empeora la calidad de este material. La muestra correspondiente a la progresiva 1+300 presenta un bajo C.B.R. (1,6%) a pesar de que sus porcentajes de hinchamiento y absorción comprenden uno de los menores de este tramo con 1,99 y 2,70% respectivamente. En las localidades de Quebrada Seca y Cholondrón fueron sometidas a este ensayo las muestras recolectadas en las progresivas locales 2+500; 3+060 y 3+220, las cuales arrojaron resultados similares en sus porcentajes de C.B.R., hinchamiento y absorción. En lo que respecta a su capacidad de soporte las muestras obtienen porcentajes de 2,98; 1,04 y 2,37% respectivamente, en su porcentaje de hinchamiento obtuvieron valores que oscilan en un rango pequeño entre 2,56 y 4,19%, mientras que la absorción fue de 7,95% para la primera muestra y de 8,74% para las otras dos. Estos resultados permiten reconocer que estas muestras son de calidad pobre para la conformación de terraplenes a nivel de subrasante ya que poseen muy bajos porcentajes de C.B.R., aunque sus capacidades de hinchamiento sean bajas. La muestra 2+500 es la que contiene menor cantidad de finos en su proporción granulométrica y mayor cantidad de gravas, razón por la cual alcanza la mayor capacidad de soporte y la menor absorción de agua de las tres, aunque la diferencia sea muy escasa. Las otras dos muestras tienen ese comportamiento pobre debido a que son muestras 82 predominantemente arcillosas (≈74% de finos) con regularmente altos valores de Índice de Grupo. La muestra 3+480 es la que muestra los valores más desfavorables, ya que posee el C.B.R. más bajo con 0,96%, y los porcentajes de hinchamiento y absorción más altos con 11,58 y 18,51% respectivamente. Esta muestra representa un material de calidad muy pobre para la conformación de terraplenes a nivel de subrasante, y se debe a que es una arcilla de alta plasticidad con el más desfavorable Índice de Grupo, la más baja densidad máxima seca y los más altos índices de plasticidad y humedad óptima de todas las muestras ensayadas. Es representativa del intervalo de terraplén aproximado constituido por las progresivas locales 3+400 y 3+550. Las muestras recolectadas en el talud sur en la progresiva local 3+600 son materiales diferentes, aunque parecidos, identificadas como 3+630 y 3+660. Estas muestras tienen bajos porcentajes de C.B.R. con 2,97 y 3,38% respectivamente, lo que las hace de muy baja a baja calidad para el relleno a nivel se subrasante. Sus porcentajes de hinchamiento son bajos a regulares (4,24 y 1,70%) mientras que los porcentajes de absorción de agua son regulares a altos (6,59 y 10,66%). Aunque estas muestras poseen un alto contenido de finos son muestras con regularmente bajos índices de plasticidad, además están comprendidas por limolitas, no por suelo, haciendo que sean algo más resistentes que muestras de material reciente. Las muestras correspondientes a las progresivas locales 3+940 y 4+400 poseen propiedades similares en lo que se refiere a granulometría, plasticidad, clasificación y Proctor, por lo que es natural que su comportamiento también sea similar en los resultados arrojados por el ensayo de penetración. El C.B.R. obtenido es de 1,61% para la muestra 3+940 y de 2,48% para la muestra 4+400, haciéndolas de muy pobre calidad para la conformación de terraplenes en subrasante. A pesar de su poca resistencia a la penetración, las muestras poseen regularmente bajos porcentajes de hinchamiento (4,43 y 5,82%) y absorción de agua 83 (2,77 y 3,81%). Los desfavorables valores obtenidos en este ensayo son atribuidos a la alta proporción de finos que comprende estas muestras que asciende a 81 y 87%. En el Sub-Tramo II se encuentran materiales muy variados. En la progresiva local 4+760 la muestra presenta un bajo C.B.R. de 3,06% con regulares porcentajes de hinchamiento y absorción de agua con 4,13 y 6,44% respectivamente, debido a que consta de un material arcilloso con 81,5% de pasa 200. La muestra recolectada en la progresiva local 5+120 presenta un comportamiento muy pobre para la conformación de terraplenes a nivel se subrasante ya que alcanza sólo un 1,00% de C.B.R. y regularmente altos porcentajes de hinchamiento (5,77%) y de absorción de agua (9,38%) debido a que está comprendido por un material predominantemente fino con un pobre Índice de Grupo de 16. Estas dos muestras aunque muestran poca diferencia en su proporción de finos, son los índices de plasticidad los que determinan esa diferencia del 2,06% de C.B.R. donde la muestra 4+760 posee un IP de 13,8% y la muestra 5+120 un IP de 19,04%. La muestra recolectada en la progresiva local 5+940 alcanzó un porcentaje de C.B.R. de 5,49%, un porcentaje del 0,19% de hinchamiento y 0,23% de absorción. Estos valores permiten reconocer que esta muestra es de pobre a regular calidad para la conformación de terraplenes a nivel de subrasante a pesar de poseer muy bajos y favorables porcentajes de hinchamiento y absorción. La muestra 6+220 posee un comportamiento óptimo ya que alcanza un 14,1% de C.B.R. lo que lo caracteriza como un material con una calidad buena para su aprovechamiento a nivel de subrasante, además de poseer unos muy bajos porcentajes de hinchamiento (-0,44%) y de absorción (0,09%). La muestra recolectada en la progresiva local 6+900 obtuvo un muy pobre C.B.R. de 2,55%, un bajo porcentaje de hinchamiento de 3,46% y un alto valor de absorción de agua que alcanza el 10,12%. Estos resultados responden a la naturaleza arcillosa del material que comprende esta muestra. La siguiente muestra sometida a este ensayo fue la obtenida en la progresiva local 7+120 la cual obtuvo un C.B.R. de 7,6% considerándose una muestra de calidad regular a buena para la conformación de terraplenes a nivel de subrasante. Su 84 porcentaje de hinchamiento es muy bajo, considerando que la muestra se compactó en lugar de hincharse, alcanzando un -0,38% de hinchamiento. Su porcentaje de absorción de agua fue bajo con 4,28%. Este óptimo comportamiento se atribuye a la granulometría arenosa del suelo con 50% de arena y a la cantidad de grava contenida en la proporción granulométrica con un 28%, haciendo que la estructura del suelo sea predominantemente granular y resistente a los esfuerzos punzonantes. Las muestras recolectadas en las progresivas locales 8+400 y 8+620 poseen muy pobres porcentajes de C.B.R. de 2,2 y 3,0%, bajos valores de hinchamiento de 0,91 y 0,32% y bajos valores de absorción con 2,48 y 1,11% respectivamente. Estos resultados son antagónicos si se considera que la primera muestra consiste en un A-6 y la segunda en un A1-b, pero sus comportamientos son bastante similares, incluso durante el ensayo de compactación donde obtienen densidades máximas secas bastante cercanas con 1.956 y 2.085 ton/m3. En las progresivas locales 8+940; 9+070 y 9+400 fueron recolectadas muestras cuyos C.B.R. van de 1,35 a 1,89%, lo que significa que son muestras que cuentan con una calidad muy pobre para la conformación de terraplenes a nivel de subrasante. Sus porcentajes de hinchamiento son bajos (4,54 – 6,95%) y presentan capacidades regulares de absorción, con porcentajes que oscilan entre 5,52 a 8,35%. Estos comportamientos son atribuibles a la pobre calidad de los materiales, ya que comprenden suelos arcillosos o limosos de baja plasticidad con altos valores de IG para las dos primeras muestras. El comportamiento de las muestras recolectadas en las progresivas locales 9+980 y 10+000 es bastante similar debido a su cercanía. Los resultados de C.B.R. indican que son suelos con una muy pobre calidad para ser utilizadas como material de relleno a nivel de subrasante, ya que no alcanzan el 3%. La primera muestra (prog. local 9+980) presenta porcentajes de hinchamiento (6,98%) y absorción (11,88%) moderadamente altos, mientras que la segunda (prog. local 10+000) arrojó mejores resultados ya que los porcentajes de hinchamiento y absorción son más bajos con 2,87% y 7,13% respectivamente. 85 Estos resultados son consistentes con el tipo de material de cada muestra, ya que la primera de ellas es una arcilla de alta plasticidad con un alto valor de IG mientras que la segunda es también un material pobre pero con menores índices de plasticidad. La muestra recolectada en la progresiva local 10+220 alcanza un pobre a regular comportamiento ya que su C.B.R. es de 4,08% y sus valores de hinchamiento y absorción son medios a elevados con 4,89 y 10,96% respectivamente debido a que este material consta de un limo de alta plasticidad (Ll=52,83% IP=23,27%) que alcanza un elevado valor de IG (21). El C.B.R. de la muestra correspondiente a la progresiva local 10+660 es muy pobre ya que alcanza un 1,59% y una absorción del 7,32%, aunque su valor de hinchamiento es muy bajo con un -0,17%. Las muestras representativas de las progresivas 10+900 y 11+180 poseen C.B.R. de pobre a regular calidad ya que son de 4,70 y 4,17% respectivamente, mientras que sus porcentajes de hinchamiento y absorción son bajos a moderados. La muestra 10+900 tiene mejores valores de hinchamiento y absorción que la 11+180 debido a que posee menor cantidad de finos en su proporción granulométrica mostrándose como un A-4 con un óptimo IG de 0. La última muestra sometida a este ensayo fue la recolectada en la progresiva local 11+800, la cual cuenta con una pobre calidad para la conformación del cuerpo del terraplén a nivel de subrasante, ya que cuenta con un C.B.R. muy bajo de 1,80%. Su porcentaje de hinchamiento es bajo con 1,36% pero el nivel de absorción de agua es regularmente elevado llegando a alcanzar un 9,47%. 3.2.4. Resultados Ensayo de Consolidación Este ensayo se lleva a cabo para definir tasas de deformación de muestras ante incrementos paulatinos de carga. Se llevaron a cabo en 21 muestras arcillosas que fueron 86 compactadas y llevadas hasta su densidad máxima seca y su humedad óptima, de manera que se encontrasen en condiciones similares a las que se encuentran dentro del cuerpo de los terraplenes. Las planillas de ensayos de estas muestras se pueden observar en el Anexo 1.7. Estos suelos se encuentran sometidos a cargas que son aplicadas por las capas suprayacentes de sub-base, base y concreto asfáltico que presentan una densidad determinada y un espesor especificado por el diseño tal como se muestra a continuación en la Tabla Nº 3.14. Tabla Nº 3.14. Densidades y longitudes de Capas granulares Capa Densidad (kg/m3) Espesor (cm) Concreto Asfáltico 2500 30 Base 2210 20 (a) ó 15 (b)* Sub-base 2230 25 * (a) para unidades 1 y 3 (b) para unidad 2 Es por eso que se pudo calcular el esfuerzo que ejercen estas capas sobre el suelo a nivel de subrasante de la manera siguiente: Densidad (kg/cm3) x Espesor (cm) = Presión (kg/cm2) (1) Utilizando la ecuación anterior (1) se obtuvieron los siguientes esfuerzos aplicados por esta estructura granular: Tabla Nº 3.15. Cargas aplicadas a suelos por estructura granular Material Carga en Unidades 1 y 3 Carga en Unidad 2 Cemento Asfáltico 0,0625 kg/cm2 0,0625 kg/cm2 Base 0,0442 kg/cm2 0,03315 kg/cm2 Sub-base 0,0669 kg/cm2 0,0669 kg/cm2 0,1736 kg/cm2 0,16255 kg/cm2 Total: 87 De esta manera se obtuvo que la carga aplicada al suelo que se encuentra conformando el terraplén a nivel de subrasante por medio de esta estructura granular es de 0,1736 kg/cm2 en las unidades 1 y 3 y de 0,16255 kg/cm2 en la unidad 2. Sin embargo esta no es toda energía a la que se encuentra sometido este material, ya que la carga vehicular también ejerce presión. Para calcular estos esfuerzos se hicieron las siguientes consideraciones: • La carga calculada proviene del esfuerzo transmitido por un camión de 6 ejes cuyo peso es de 60 toneladas. • Cada eje posee 4 neumáticos, los cuales poseen un área de contacto con el pavimento de 50 cm x 50 cm o 2500 cm2. Con estos valores se obtiene que cada eje soporta 10 ton., y cada neumático 2,5 ton. o 2500 kg. Este peso distribuido en un área de 2500 cm2 corresponde a una presión de 1 kg/cm2, la cual adicionada a la carga proporcionada por la estructura granular alcanza hasta 1,1736 kg/cm2 en las unidades 1 y 3 y de 0,16255 kg/cm2 en la unidad 2 que son las cargas máximas recibidas por el suelo que se encuentra a nivel de subrasante en el terraplén al momento del tránsito de un camión como el descrito en las consideraciones anteriores. El ensayo de consolidación fue hecho a 22 muestras con alto contenido de finos en su proporción granulométrica, comprendiendo arcillas y limos de alta y baja plasticidad. A través de las curvas de compresibilidad que se observan en las planillas de los ensayos de cada muestra en el Anexo 1, se determinó para cada muestra el Índice de Compresibilidad Volumétrica (Cc), el cual junto con otros valores obtenidos en este ensayo se determinó el posible asentamiento de estos suelos en condiciones de saturación con la ecuación de asentamiento para suelos saturados de Terzaghi. Estos valores se observan en la Tabla Nº 3.16. 88 Tabla Nº 3.16. Índice de Compresibilidad y Asentamiento máximo Progresiva Cc Densidad suelo (ton/m3) po (kg/cm2) eo ∆p (kg/cm2) Asentamiento (cm) (Terzaghi) 0+340 1+000 1+300 2+300 3+640 3+940 4+400 4+760 5+120 6+900 8+400 8+940 9+070 9+400 9+980 10+000 10+220 10+660 10+900 11+180 11+800 0,0147 0,0158 0,0107 0,0231 0,0081 0,0132 0,0144 0,0081 0,0138 0,0120 0,0149 0,0094 0,0209 0,0168 0,0120 0,0205 0,0166 0,0503 0,0363 0,0210 0,0152 1,960 1,837 1,905 1,884 1,899 1,802 1,931 1,905 1,866 1,971 1,956 1,931 2,016 1,946 1,871 1,841 1,905 1,919 1,879 1,899 1,906 0,001862 0,001745 0,001810 0,001790 0,001804 0,001712 0,001835 0,001810 0,001773 0,001872 0,001858 0,001834 0,001915 0,001848 0,001777 0,001749 0,001810 0,001823 0,001785 0,001804 0,001811 0,423 0,473 0,357 0,513 0,547 0,346 0,351 0,022 0,345 0,465 0,450 0,369 0,398 0,396 0,391 0,494 0,573 0,681 0,778 0,580 0,456 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1626 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 1,1736 2,89 3,03 2,22 4,30 1,48 2,79 2,99 2,24 2,90 2,28 2,88 1,93 4,18 3,37 2,44 3,87 2,96 8,41 5,76 3,75 2,99 En las gráficas de Carga Vs Relación de Vacíos que se encuentran en las planillas que se observan en el Anexo 1.7 se puede reconocer que durante el proceso de compactación al que fueron sometidas las muestras antes de ser ensayadas en el consolidómetro le confiere a las muestras un equivalente a una presión de preconsolidación de aproximadamente 2 Kg/cm2, nivel en el que la curva presenta un punto de flexión en el que se inicia la consolidación primaria. 3.3. Geología Local Durante los levantamientos geológicos de campo se hicieron descripciones de las rocas que afloran en los taludes presentes en los cortes generados para la construcción de la Autopista de Oriente “Gran Mariscal de Ayacucho”, haciendo énfasis en las características litológicas, contenido macrofaunal y en las orientaciones de los planos de estratificación, 89 diaclasas y fallas. Debido a la ubicación de los afloramientos los levantamientos fueron identificados y ubicados según las progresivas regionales o locales del trazado de la vía y su extensión se puede observar en la Tabla Nº 3.17. Con los datos recolectados durante este levantamiento fueron realizadas las columnas estratigráficas que pueden observarse en el Anexo 3. Las descripciones para efectos de la identificación en este capítulo son desarrolladas en función de la localidad que atraviesan estos afloramientos para los cuales se especifica el rango aproximado en progresivas que ocupa esta localidad. Es importante resaltar que estos límites son informales cuya utilidad se limita a identificar los afloramientos descritos para este capítulo. Sin embargo se hacen dos excepciones a este método de identificación descriptiva, ya que en los dos primeros casos se indica la descripción en función de la litología presente y no en la localidad. Tabla Nº 3.17. Ubicación y rango en progresivas de los afloramientos descritos Nombre Rango del afloramiento o Ubicación 61+560 Talud Norte Prog. Reg. 61+440 a 61+560 61+720 Talud Norte Prog. Reg. 61+660 a 61+800 61+980 Talud Norte Prog. Reg. 61+980 a 62+040 62+100 Talud Norte Prog. Reg. 62+060 a 62+120 0+000 Talud Norte Prog. Local 0+000 a 0+080 0+380 Talud Norte Prog. Local 0+380 a 0+420 0+500 Colina ubicada al Norte de esta progresiva local 0+740 Talud Norte Prog. Local 0+700 a 0+800 0+900 Talud Sur Prog. Local 0+860 a 1+120 1+710 Talud Norte Prog. Local 1+680 a 1+720 1+800 Talud Norte Prog. Local 1+800 a 1+960 1+800 Talud Sur Prog. Local 1+800 a 1+900 2+060 Talud Norte Prog. Local 2+000 a 2+130 2+700 Corte cubierto por terraplén en Prog. Local 2+700 3+600 Talud Sur Prog. Local 3+520 a 3+660 4+940 Talud Norte Prog. Local 5+940 a 5+120 5+120 Talud Norte Prog. Local 5+120 a 5+200 90 Tabla Nº 3.17. Ubicación y rango en progresivas de los afloramientos descritos. Continuación Nombre Rango del afloramiento o Ubicación 5+400 Talud Sur Prog. Local 5+380 a 5+540 9+000 Talud Sur Prog. Local 8+900 a 9+180 9+860 Talud Sur Prog. Local 9+860 a 9+900 10+160 Talud Norte Prog. Local 10+120 a 10+210 10+560 Talud Norte Prog. Local 10+560 a 10+800 10+900 Talud Sur Prog. Local 10+900 a 11+800 11+100 Talud Norte Prog. Local 11+060 a 11+160 11+140 Talud Sur Prog. Local 11+120 a 11+220 11+440 Talud Sur Prog. Local 11+420 a 11+470 11+500 Talud Norte Prog. Local 11+500 a 11+560 11+560 Talud Norte Prog. Local 11+560 a 11+760 11+620 Talud Sur Prog. Local 11+610 a 11+680 11+780 Talud Norte Prog. Local 11+780 a 11+880 11+900 Talud Sur Prog. Local 11+800 a 11+960 3.3.1. Basamento Metamórfico Los afloramientos que se encuentran en el Tramo 0 hasta la progresiva regional 62+100 comprenden rocas metamórficas del piedemonte sur de la Cordillera de la Costa, conformadas por esquistos feldespáticos, cuarzosos epidóticos con un alto grado de meteorización y en algunos casos descompuestos, los cuales son pertenecientes a la unidad formal Filita de Muruguata. En las cercanías de la progresiva regional 61+560 se observó un paleocanal que comprende un depósito conglomerático con cantos rodados depositados caóticamente embebido en una matriz limo-arenosa, el cual suprayace en contacto erosivo a un esquisto muy descompuesto que contiene vetas de yeso policristalino rellenando las discontinuidades. El conglomerado tiene forma lenticular, ya que se acuña hacia el este y hacia el oeste y se observa la disminución del tamaño de grano hacia el tope del depósito (ver Figura 3.8). Este depósito se puede observar en la Figura Nº 3.7. 91 Figura Nº 3.7. Afloramiento Paleocanal Prog. Reg. 61+500. La línea resalta el contacto erosivo entre el basamento metamórfico descompuesto y el depósito conglomerático (Orientación N35ºW) Figura 3.8. Detalle de Paleocanal. Se puede observar la gradación del tamaño de grano grueso hacia la base y cada vez mas fino hacia el tope. (Orientación N11ºW) Esta roca posee distintos niveles de meteorización en diferentes lugares. En aquellos en los que se pudo encontrar la roca menos descompuesta se tomaron mediciones de los patrones de diaclasamiento los cuales se pueden observar en la Tabla Nº 3.18. En el talud norte de la progresiva regional 62+100 se puede observar el esquisto menos meteorizado pero mucho más fracturado y diaclasado, mostrando una estructura llamada clivaje de lápiz (Figura Nº 3.9) que se genera en el contacto de estas rocas metamórficas con el inicio de la secuencia sedimentaria. Esta estructura fuertemente fracturada evidencia un contacto de falla con la base del depósito sedimentario encontrado en este afloramiento. 92 Tabla Nº 3.18. Orientación de Diaclasas en Esquisto Ubicación Orientación de la Diaclasa N5ºW80ºS N60ºW20ºN Talud Norte Prog Reg. 61+560 N80ºE70ºS N30ºE50ºS N20ºE60ºN N75ºW80ºS Talud Norte Prog. Reg. 61+720 N55ºE80ºN N30ºE70ºN N80ºW45ºS N85ºW45ºS N80ºE70ºS N15ºW80ºS Talud Norte Prog. Reg. 61+980 N5ºE70ºS N5ºW60ºN NS60ºW N20ºW50ºS Figura Nº 3.9. Contacto de Falla Basamento-Secuencia Sedimentaria Talud Norte Prog. Reg. 62+100. Debajo de la línea se aprecia el esquisto triturado y sobre él rocas sedimentarias. (Orientación N33ºW y N38ºE) 3.3.2. Base de la Secuencia Sedimentaria A partir de la progresiva regional 62+100 hacia el este comienzan a aflorar rocas sedimentarias que comprenden diversas litologías. En los afloramientos sedimentarios que se ubican hacia el extremo oeste de la zona de estudio (Prog Reg. 62+100, Prog. Local 0+000, 93 Prog Local 0+380 y al norte de la prog local 0+500) se reconocen unos conglomerados hacia la base de la secuencia sedimentaria que poseen clastos que van de redondeados a angulares, su tamaño varía desde tipo gránulo hasta tipo peñas (Ver Figura Nº 3.10.a y 3.10.b). Su mineralogía es muy variada, ya que poseen cuarzo, feldespatos y fragmentos de roca que comprenden esquistos y mármoles entre otros. Su disposición es isotrópica (en la mayoría de los casos), las partículas se encuentran depositadas caóticamente dentro de las capas y presentan una matriz limo-arenosa, la cual en algunos casos aislados se puede hacer calcárea o carbonosa. Estos conglomerados suelen estar acompañados por cuerpos arcillosos, arenosos y limosos, los cuales presentan por lo general un escogimiento muy pobre, gradan lateral y verticalmente de arcillitas a limolitas; las areniscas suelen ser conglomeráticas y eventualmente calcáreas. El plano de estratificación de estas rocas posee una orientación N55ºW5ºS. Las columnas estratigráficas de estos afloramientos se pueden observar en los Anexos 3.1; 3.2; 3.3 y 3.4. Figura Nº 3.10.a. Conglomerado Prog. Local 0+000. Se observa que los clastos generan estratificación cruzada planar en la arenisca suprayacente. (Orientación WE) Figura Nº 3.10.b. Conglomerado Prog. Local 0+380. Se reconocen partículas de tamaño variable y una abundante matriz limo-arenosa. (Orientación S19ºE) En la secuencia sedimentaria que se encuentra en la Prog. Reg. 62+100 fueron reconocidas tres patrones de diaclasas las cuales se pueden observar en la Tabla Nº 3.19. 94 Tabla Nº 3.19. Orientación de Diaclasas en Talud Norte Prog. Reg. 62+100 Ubicación Orientación de la Diaclasa N50ºEPV Talud Norte Prog Reg. 62+100 N80ºE80ºN N80ºE80ºS En estas rocas fueron encontrados bloques de calizas fosilíferas y huellas de hojas fósiles, tal como se observa en las Figuras 3.11.a y 3.11.b respectivamente. Figura Nº 3.11.a. Bloque de caliza en Talud Norte Prog. Reg. 62+100. Se observa un fragmento fósil de color marrón dentro del bloque gris azulado. (Orientación N44ºE) Figura Nº 3.11.b. Muestra de mano con huellas fósiles de hojas en arenisca. Muestra recolectada en Talud Norte Prog. Reg. 62+100. 3.3.3. Localidad Las Caballerizas En esta localidad se encuentran los afloramientos que comprenden desde la Prog. Local 0+500 hasta la 1+800. Fueron levantados 3 afloramientos ubicados en el Talud Norte 0+740 (Figura Nº 3.12.a), Talud Sur 0+900 y Talud Norte 1+710, los cuales se caracterizan por presentar mayores espesores de areniscas que de arcillitas o limolitas. Las columnas estratigráficas de estos afloramientos se encuentran en los Anexos 3.5; 3.6 y 3.7. Se pueden reconocer en estos afloramientos que las areniscas son mayoritariamente de grano fino, aunque se pueden también observar de grano grueso, ocasionalmente muestran laminación paralela o estratificación cruzada, en algunos casos se observa con abundante materia orgánica y en otros se presentan calcáreas con escasas bioturbaciones de 95 las ichnofacies skolitos. Los cuerpos limolíticos y arcillíticos son de poco espesor, se pueden encontrar calcáreos o con materia orgánica y frecuentemente son plásticas. En el afloramiento encontrado en la Prog. Local 0+740 se encuentra una delgada caliza fosilífera con abundantes fragmentos de conchas mal preservadas y otras calizas delgadas impuras de color crema. También se observa un lente de caliza impura fuertemente diaclasada en unas arcillitas ubicadas en el talud Norte de la Prog 1+000 que se encuentran infrayacentemente a la secuencia levantada en el talud sur de la misma progresiva local (ver Figura Nº 3.12.b) Figura Nº 3.12.a. Afloramiento en excavación Talud Norte Prog. Local 0+740. Capas delgadas de areniscas, limolitas y calizas. (Orientación N65ºE) Figura Nº 3.12.b. Lente de caliza impura diaclasada Talud Norte Prog. Local 1+000. (Orientación N42ºE) Foto: LÓPEZ, R., 2006. En esta localidad fueron tomadas mediciones de planos de estratificación y diaclasas, las cuales son mostradas en la Tabla Nº 3.20. Tabla Nº 3.20. Orientaciones de Planos de Estratificación y Diaclasas en Localidad Las Caballerizas Tipo de Discontinuidad Estratificación Diaclasa Ubicación Orientación Talud Norte Prog. Local 0+740 EW20ºS Talud Sur Prog. Local 0+900 N88ºW24ºS Talud Sur Prog. Local 0+900 N89ºE26ºS Talud Sur Prog. Local 0+900 EW23ºS Talud Norte Prog. Local 1+710 N60ºW24ºS Talud Norte Prog. Local 0+740 N30ºE75ºN 96 3.3.4. Localidad Quebrada Seca Esta localidad es atravesada por el trazado de la autopista y abarca desde la Prog. Local 1+800 hasta la 2+720, rango en el cual fueron levantados cuatro afloramientos ubicados en Talud Norte 1+800, Talud Sur 1+800, Talud Norte 2+060 y Corte Norte 2+700, los cuales se encuentran representados en columnas estratigráficas en los Anexos 3.8; 3.9; 3.10 y 3.11 respectivamente. En este sector las limolitas y arcillitas se hacen más frecuentes y espesas. Las areniscas son delgadas y escasas hacia el oeste y hacia el este más frecuentes y espesas. Se observan frecuentemente delgadas capas de caliza que en algunos casos se acuñan, las cuales pueden ser puras o impuras. En los afloramientos que se encuentran hacia el oeste de esta localidad las arcillitas y limolitas pueden encontrarse de color negro o gris y en algunos casos con estructuras oolíticas. En el resto de esta localidad este tipo de rocas se presentan de color marrón intercalado con otras de color gris, se pueden observar bien consolidadas, poco plásticas y con escasa presencia de óxido de hierro (Ver Figura Nº 3.13). Las areniscas son de color marrón de tamaño de grano predominantemente medio o fino, las cuales en casos aislados pueden gradar lateralmente a limolitas. La mayoría de estas areniscas muestran laminación paralela, son friables y se pueden encontrar con buen o pobre escogimiento. Figura Nº 3.13. Intercalación de areniscas y arcillitas en Corte Norte Prog. Local 2+700. Se observan areniscas marrones estrato-crecientes y arcillitas grises estrato-decrecientes de base a tope (Orientación N75ºW) 97 Las mediciones de rumbo y buzamiento de los planos de estratificación tomadas en esta localidad se pueden observar en la Tabla Nº 3.21. Tabla Nº 3.21. Orientaciones de Planos de Estratificación en Localidad Quebrada Seca Ubicación Orientación Talud Norte Prog. Local 2+060 N75ºE28ºS Corte Norte Prog. Local 2+700 N50ºE25ºS Corte Norte Prog. Local 2+700 N60ºE25ºS 3.3.5. Localidad Cholondrón El rango del trazado de la vía de la autopista que atraviesa esta localidad se encuentra entre las Progresivas Locales 2+720 y la 3+860. En esta localidad se encuentran dos taludes que poseen la misma litología, por lo que se levantó una columna estratigráfica que es representativa de los afloramientos presentes en la Localidad de Cholondrón (Anexo 3.12), el cual se encuentra identificado como Talud Sur Prog. Local 3+600. En esta secuencia posee una orientación de los planos de estratificación N70ºE25ºS, donde se puede observar que las limolitas y las arcillitas son dominantes, y los cuerpos arenosos son delgados con una geometría lenticular que permite observar cómo se acuñan hacia el este y hacia el oeste (Figura Nº 3.14). En la base de la secuencia se observan capas de limolita de color marrón acompañadas de arcillitas fosilíferas del mismo color. Suprayacentemente se encuentran otras limolitas y arcillitas de color gris a negro que suelen presentar un rico contenido macrofaunal, con abundantes gasterópodos bien preservados distribuidos en niveles. Hacia el tope los fósiles pierden el estado de preservación, haciéndose cada vez más pobre. Las areniscas poseen una geometría lenticular, suelen ser de grano fino a medio y pueden ser micáceas o presentar laminación paralela. Ocasionalmente también muestran contenido faunal pero con menor abundancia. 98 Figura Nº 3.14. Afloramiento en Talud Sur Prog. Local 3+600 (Orientación S10ºW) Foto: LÓPEZ, R., 2006 3.3.6. Localidad Merecure En esta localidad se encuentran los afloramientos que se presentan desde la Prog. Local 3+860 a la 6+000, los cuales comprenden tres levantamientos o columnas estratigráficas ubicadas en Talud Norte 4+940; Talud Norte 5+120 y Talud Sur 5+400 los cuales se encuentran en los Anexos 3.13; 3.14 y 3.15 respectivamente. En esta localidad se observa en los afloramientos que las capas son más espesas que en las secuencias anteriores, además de conformar afloramientos más continuos. En el Talud Norte de la Prog. Local 4+940 se observan inicialmente unas arcillitas algo plásticas, seguidas de una alternancia de areniscas y limolitas que se encuentran en contacto gradacional entre sí, donde estas últimas poseen mayores espesores. Las areniscas son de grano fino a medio y suelen estar bien escogidas. A lo largo de toda la secuencia conformada por este afloramiento se observan fragmentos fósiles distribuidos irregularmente en las limolitas y las areniscas, además de encontrarse dos niveles densamente fosilíferos, donde los bivalvos, ostreas y demás fragmentos de conchas se encuentran embebidos en una matriz limo-arenosa, tal como se observa en la Figura Nº 3.15.a. El afloramiento de la Prog. Local 5+120 es una continuidad de la secuencia descrita anteriormente, y está constituido por areniscas cuyo tamaño de grano aumenta en cada estrato y por espesas arcillitas y limolitas. En los primeros 5 m (en espesor verdadero) de este afloramiento las rocas son fosilíferas o calcáreas, se observan fragmentos dispersos de 99 conchas de bivalvos y gasterópodos, además de un bloque de un nivel densamente fosilífero de 2 m de ancho (Figura Nº 3.15.b). Desde allí la secuencia pierde el carácter calcáreo, las arcillitas y limolitas se hacen plásticas y las areniscas se enriquecen en matriz arcillosa. Luego, en el último estrato de este afloramiento y en el primero del Talud Sur de la Prog. Local 5+400 se pueden observar nuevamente que los fragmentos fósiles se hacen presentes de forma desordenada, mal distribuida y mal preservados. Figura Nº 3.15.a. Nivel fosilífero embebido en matriz limo-arenosa en Talud Norte Prog. Local 4+940 (Orientación N15ºW) Figura Nº 3.15.b. Bloque desplazado de nivel fosilífero en Talud Norte Prog. Local 5+120. (Orientación N42ºE) Foto: LÓPEZ, R., 2006. En esta localidad fueron hechas mediciones de rumbo y buzamiento de planos de estratificación y diaclasas, las cuales se encuentran representadas en la Tabla Nº 3.22. Tabla Nº 3.22. Orientaciones de Planos de Estratificación y Diaclasa en Localidad Merecure Tipo de Discontinuidad Estratificación Diaclasa Ubicación Orientación Talud Norte Prog. Local 4+940 N10ºE20ºS Talud Norte Prog. Local 5+120 N53ºE30ºS Talud Sur Prog. Local 5+440 N10ºE18ºS Talud Sur Prog. Local 5+360 N62ºE75ºN 3.3.7. Localidad Yaguapita El trazado de la autopista es circundada por esta localidad desde las cercanías de la Prog. Local 6+000 hasta la 10+300. En los primeros kilómetros de este rango los materiales 100 que componen los taludes de corte en la franja de la zona de estudio están compuestos por sedimentos cuaternarios recientes, y no es sino hasta la progresiva 8+900 donde se observa que la roca sedimentaria aflora nuevamente. En esta localidad fueron levantados tres afloramientos ubicados en el Talud Sur Prog. Local 9+000; 9+860 y en el Talud Norte Prog. Local 10+160. Estos afloramientos están compuestos por intercalaciones de limolitas o arcillitas con areniscas. En el afloramiento encontrado en el Talud Sur de la Prog. Local 9+000 se observan areniscas calcáreas de grano medio de color marrón claro, son friables y se encuentran fuertemente diaclasadas (ver Figura Nº 3.16.a) y falladas a través de planos pseudos-paralelos de orientación N65ºW65ºS. Las fallas son inversas y los desplazamientos que pudieron ser medidos son de 4 y 10,5 cm, aunque existen saltos mayores que no pudieron ser determinados debido a que aflora un solo bloque. Fueron encontrados en estos planos un material recristalizado calcáreo donde se marcan estrías de falla como los que se pueden observar en la Figura Nº 3.16.b que permiten inferir que las fallas poseen una componente transcurrente, pero la dimensión de este desplazamiento no pudo ser definido. Las arcillitas en este nivel son plásticas, muy poco competentes y pueden mostrar escasas bioturbaciones de la ichnofacies skolitos. Sobre una de estas arcillitas se observa en contacto discordante erosivo una arenisca de grano grueso de color naranja que muestra un escogimiento muy pobre ya que se enriquece en matriz limo-arcillosa. La columna estratigráfica representativa de este afloramiento se puede observar en el Anexo 3.16. Figura Nº 3.16.a. Diaclasas en Arenisca Talud Sur Prog. Local 9+000. (Orientación N45ºW) 101 Figura Nº 3.16.b. Estrías carbonáticas de falla en Talud Sur Prog. Local 9+000. (Orientación N35ºW) En el afloramiento que se encuentra en el Talud Sur de la Prog. Local 9+860 (Anexo 3.17) y en la secuencia del afloramiento encontrado en el Talud Norte 10+160 (Anexo 3.18) se observan arcillitas y limolitas de color crema micáceas, algo plásticas y eventualmente con presencia de óxido de hierro. Las areniscas son estrato-decrecientes, de grano grueso a medio, con un escogimiento regular, poca matriz y hacia el tope de la secuencia se puede encontrar una arenisca fosilífera con abundantes fragmentos de conchas de bivalvos mal preservados y distribuidos hacia la base de la capa. En esta localidad fueron medidos planos de estratificación, diaclasas, los cuales se observan en la Tabla Nº 3.23. Tabla Nº 3.23. Orientaciones de Planos de Estratificación y Diaclasas en Localidad Yaguapita Tipo de Discontinuidad Estratificación Diaclasas Ubicación Orientación Talud Sur Prog. Local 9+000 N80ºE35ºS Talud Sur Prog. Local 9+000 N85ºW40ºS Talud Sur Prog. Local 9+000 N65ºW60ºS Talud Sur Prog. Local 9+000 N63ºW70ºS 3.3.8. Localidad Urape En esta localidad se encuentran los afloramientos levantados en el trazado de la autopista ubicados desde la Prog. Local 10+300 hasta la 12+000, rango en el cual fueron levantadas 10 columnas estratigráficas. Estos levantamientos son descritos de oeste a este y de base a tope, donde se especifica el talud y la progresiva en la que se encuentran ubicados. Estos afloramientos comprenden por lo general alternancias de areniscas y arcillitas o limolitas. En el Talud Norte 10+560 (ver Anexo 3.19) se observa una espesa capa de arcillita que infrayace a unas areniscas micáceas de grano medio y grueso que presentan un bajo nivel de escogimiento ya que se muestran con abundante matriz arcillosa. Las arcillitas y limolitas son plásticas y presentan óxido de hierro. En el Talud Sur de la Prog. Local 10+900 102 se encuentran unas arcillitas calcáreas de color gris alternadas con areniscas que pueden presentar una matriz calcárea cuyo tamaño de grano es grueso hacia la base de la secuencia y de grano fino hacia el tope. Una arenisca muestra laminación paralela y bioturbaciones de la ichnofacies skolitos. La columna estratigráfica de este afloramiento se puede observar en el Anexo 3.20. El afloramiento que se encuentra en el Talud Norte de la Prog. Local 11+100 (ver Anexo 3.21) está conformado por el mismo patrón de alternancia de arcillitas, limolitas y areniscas, las cuales son calcáreas de color marrón y muy poco competentes. Sólo una arenisca, hacia el tope de esta secuencia no es calcárea, y muestra huellas fósiles de hojas con abundante óxido de hierro, mientras que todas las arcillitas y limolitas mantienen su carácter calcáreo o muestran lentes de caliza impura. Esta capa de arenisca que contiene estas huellas de hojas se puede reconocer en el Talud Sur de la Prog. Local 11+140, en el cual las arcillitas muestran una variación lateral donde se presentan bioturbaciones y fósiles de moluscos, lo cual se puede apreciar en el Anexo 3.22. El afloramiento ubicado en el Talud Norte de la Prog. Local 11+500 se puede observar en el Anexo 3.24, donde se puede apreciar una secuencia de areniscas y arcillitas o limolitas espesas que generalmente son calcáreas, o poseen lentes de calizas impuras, o muestran contenido fosilífero con conchas de moluscos. Las arcillitas pueden ser algo plásticas y las areniscas que se encuentran hacia la base de esta secuencia poseen un tamaño de grano mayor que el de aquellas ubicadas hacia el tope. En el tope de este afloramiento se encuentra una limolita fosilífera que posee un contacto superior erosivo discordante con una arenisca de grano grueso que se hace conglomerática hacia la base. La limolita que está infrayacente a la discordancia se acuña hacia el sur, ya que es imperceptible en el talud sur de esta misma progresiva. Esta superficie discordante se puede observar en el afloramiento identificado como Talud Sur Prog. Local 11+440 como se observa en la Figura Nº 3.17, la cual es contacto superior de una arenisca micácea que se hace conglomerática hacia la base. En la base de esta secuencia se observa una arcillita fosilífera muy similar a las observadas en el talud norte de esta progresiva. Sobre la superficie discordante se observa una arenisca conglomerática hacia su base, haciéndose granodecreciente con una matriz limosa y estratificación cruzada. Esta secuencia culmina con una limolita calcárea micácea de color 103 gris oscuro y marrón. Este afloramiento se puede observar representado en una columna estratigráfica en el Anexo 3.26. Figura Nº 3.17. Discordancia en Talud Sur Prog. Local 11+440. La línea punteada resalta la superficie discordante. (Orientación S5ºE) La secuencia descrita en el Talud Norte Prog. Local 11+500 se encuentra interrumpida por una falla normal cuya orientación es N45ºW60ºS, la cual presenta una componente transcurrente debido a la orientación de unas estrías de falla reconocidas en la superficie de deslizamiento las cuales poseen un carácter calcáreo. Esta falla corta la secuencia sedimentaria y la discordancia tal como se observa en la Figura Nº 3.18. Figura Nº 3.18. Falla y discordancia en Talud Norte Prog. Local 11+500. La línea discontinua naranja representa la discordancia y la de color rojo muestra la disposición de la falla. (Orientación N5ºW) La secuencia descrita en el Talud Norte de la Prog. Local 11+500 culmina abruptamente con la falla mencionada anteriormente, por lo que se describe una nueva secuencia a partir de esta estructura hacia el este, identificada como Talud Norte Prog. Local 11+560, la cual se puede apreciar en el Anexo 3.25. En esta secuencia se observa inicialmente una espesa arcillita de color gris con niveles de color gris claro calcáreos y algunas bioturbaciones. Luego se aprecia otra capa aún más espesa de arcillita calcárea que presenta lentes de arena y fósiles de moluscos hacia el tope. Esta capa se encuentra 104 infrayacente a una arenisca que contiene lentes de caliza impura y laminación paralela, la cual es seguida de una limolita fosilífera que posee un nivel en el cual las conchas de moluscos y ostreas se hacen más densas generando un nivel fosilífero de 10 cm de espesor. Esta secuencia culmina con una arenisca y una limolita fosilíferas y bioturbadas con huellas de la ichnofacies skolitos. La secuencia que se observa en el Talud Sur de la Prog. Local 11+620 se observa una arcillita algo plástica seguida de una arenisca calcárea que presenta un nivel fosilífero con conchas de moluscos y bioturbaciones que puede ser una variación lateral de una arenisca con lentes de caliza que se encuentra en el Talud Norte de la Prog. Local 11+500. La secuencia continúa con una limolita calcárea micácea y con una arenisca de grano medio con abundantes fragmentos mal preservados de moluscos y gasterópodos, la cual también muestra una estrecha similitud con otra arenisca fosilífera del afloramiento que se encuentra al norte de este. La columna estratigráfica representativa del afloramiento ubicado en el Talud Sur de la Prog. Local 11+620 se encuentra en el Anexo 3.27. En el Talud Sur ubicado en la Prog. Local 11+900 se encuentra una espesa arcillita donde hacia la base se pueden apreciar huellas fósiles de hojas con óxido de hierro y que luego cambia para mostrar bioturbaciones y lentes de arenisca micácea. Este espesor de arcillita presenta un contacto superior discordante y erosivo con una arenisca de grano grueso de color marrón con matriz limosa que muestra gradación inversa. Sobre esta arenisca se encuentra una secuencia arcillita-arenisca-arcillita plástica, poco competente y de color marrón. En la Figura Nº 3.19 se observa la discordancia que se reconoce en este afloramiento. La columna estratigráfica que representa este afloramiento se encuentra en el Anexo 3.28. 105 Figura Nº 3.19. Discordancia en Talud Sur Prog. Local 11+900. (Orientación S10ºE) En la localidad de Urape fueron tomadas mediciones de rumbo y buzamiento de planos de estratificación y diaclasas las cuales se pueden observar en la Tabla Nº 3.24. Tabla Nº 3.24. Orientaciones de Planos de Estratificación y Diaclasas en Localidad Urape Tipo de Discontinuidad Estratificación Diaclasas Ubicación Orientación Talud Norte Prog. Local 10+560 N45ºE10ºS Talud Norte Prog. Local 10+860 N38ºE20ºS Talud Norte Prog. Local 11+400 N65ºE30ºS Talud Norte Prog. Local 11+500 N60ºE35ºN Talud Norte Prog. Local 11+700 N10ºW15ºN Talud Norte Prog. Local 10+560 N65ºW70ºN Talud Norte Prog. Local 11+625 N40ºW85ºN Talud Norte Prog. Local 11+625 N47ºE85ºN Talud Norte Prog. Local 11+660 N56ºE80ºS En todos los afloramientos, exceptuando aquellos en los que se observó el basamento metamórfico, las rocas mostraban un bajo grado de meteorización por comprender taludes cortados recientemente, aunque en aquellas capas arcillíticas actúan efectos de meteorización ocasionando rápidamente cárcavas erosivas. También es común en casi todas las rocas que poseen un carácter muy poco competentes, ya que muchas arcillas son plásticas y la mayoría de las areniscas son friables, lo cual permite inferir que estas rocas fueron sometidas a unos estados diagenéticos de bajo grado. 106 Fueron levantados un total de 366,22 m de espesor sedimentario, comprendiendo el espesor acumulado de todos afloramientos estudiados. Las rocas estudiadas en este levantamiento geológico son correspondientes con la descripción consultada de la Formación Aramina, ya que la zona de estudio se encuentra dentro de la extensión geográfica mencionada y la descripción litológica de los conglomerados hacia la base de la secuencia sedimentaria, seguidas de arcillitas y areniscas con escasas capas carbonáticas coincide con las observaciones de este trabajo de campo. 3.4. Facies Sedimentarias Fueron reconocidas 14 facies sedimentarias, las cuales se distinguen primordialmente por el tamaño de grano reconocido en campo, luego por su contenido fósil y la presencia o ausencia de estructuras sedimentarias tales como estratificación o laminación paralela o cruzada. Las facies sedimentarias fueron identificadas con una determinada nomenclatura que consiste principalmente en reconocer el tipo de granulometría predominante o característico de dichas facies seguido de un número entero que permite diferenciar las facies con la misma predominancia granulométrica. De esta manera se muestra la frecuencia de las facies y la nomenclatura utilizada para identificar las mismas en la Tabla Nº 3.25. Tabla Nº 3.25. Frecuencia y Nomenclatura de Facies Sedimentarias Tipo de Facies Nomenclatura Cantidad Facies Conglomeráticas FC 2 Facies Arenosas FAr 8 Facies Limosas-Arcillosas FLAc 2 Facies Carbonáticas FCa 2 107 3.4.1. Facies Conglomeráticas 3.4.1.1. Facies FC1: conglomerados con abundantes cuarzos metamórficos, mármoles, esquistos grafitosos o micáceos soportados por una matriz limo-arcillosa de color naranja o marrón y diversos fragmentos de roca (ver Figura Nº 3.20). Se pueden encontrar hacia el oeste de a zona de estudio, cerca del basamento metamórfico. Los clastos son redondeados a subangulares con formas discoidales y alargadas. Están depositados caóticamente (orientación isotrópica) y las partículas poseen diámetros mayores variables que oscilan entre 2 mm y 15 cm que pueden presentar gradación normal o inversa. Su frecuencia es de 5 capas representativas de esta facies cuyo espesor alcanza un escaso 1,34% de todo el espesor sedimentario levantado. Figura Nº 3.20. Conglomerado perteneciente a la FC1 en Talud Norte Prog. Regional 62+100. (Orientación N58ºE). Foto: LÓPEZ, R., 2006. 3.4.1.2. Facies FC2: conglomerado con escasa matriz calcárea arenosa. Se encuentra cementada y con algo de óxido de hierro. Los granos son predominantemente de cuarzo y diversos fragmentos de roca de tamaño gránulo y guijarro con formas angulares a subangulares. Esta facies se encuentra representada por una sola capa con estas características, la cual representa un 0,04% de todo el levantamiento. 3.4.2. Facies Arenosas: 3.4.2.1. Facies FAr1: areniscas que van de grano medio a grueso, en algunos casos conglomerática, masiva y sin fauna visible. Su color varía entre marrón y anaranjado hasta 108 crema. Su mineralogía es predominantemente de cuarzo y fragmentos de roca, aunque también se puede observar mica muscovita y en casos aislados, lentes o estratos de la misma arenisca calcárea. Presentan de poco a abundante contenido de matriz limo-arcillosa, su escogimiento es predominantemente pobre y regular aunque se puede presentar bien escogida, con muy poca matriz y con cemento silíceo. Eventualmente se puede observar gradación normal o inversa del tamaño de grano y la mayoría es muy friable mostrando un bajo grado diagenético. Esta facies representa el 4,76% de los levantamientos hechos, cuya frecuencia es relativamente alta, ya que es la segunda facies que más se repite de aquellas definidas en este estudio. 3.4.2.2. Facies FAr2: areniscas con tamaños de grano que van de medio hasta hacerse conglomeráticos de color marrón y anaranjado. Son fosilíferas con predominancia a tener conchas fracturadas y algunas enteras distribuidas en niveles aunque persistentes en toda la capa. Son mayoritariamente fragmentos de bivalvos con menor frecuencia de especies como Oliva sp., Turritella sp., ostreas y otros gasterópodos que pueden alcanzar hasta 5 cm. Se observan también algunos nichos y bioturbaciones de la ichnofacies skolitos. La arenisca presenta una moderada cantidad de matriz limo-arcillosa y muestra un mal escogimiento. El grado diagenético alcanzado por estas areniscas es bajo aunque se observan menos friables que las pertenecientes a la FAr1 y con evidencias de disolución parcial en algunas partículas carbonáticas. Comprende una facies poco frecuente, ya que sólo 3 areniscas responden a estas características, las cuales comprenden un escaso 2,04% de los levantamientos de campo realizados. 3.4.2.3. Facies FAr3: areniscas conglomeráticas de grano grueso que eventualmente pueden gradar a grano medio con partículas de cuarzo, esquistos y fragmentos de roca redondeados a subredondeados soportados por una matriz limosa o arcillosa. Carecen de fauna visible y muestran laminación paralela o estratificación cruzada como es mostrado en la Figura Nº 3.21. Su escogimiento es pobre y en casos aislados pueden mostrar huellas fósiles de hojas con abundante óxido de hierro. El grado diagenético de estas areniscas es bajo debido a su carácter friable y a la inexistencia de procesos diagenéticos visibles. Las 109 areniscas que se encuentran caracterizadas por esta facies son 4, lo cual permite reconocer que su frecuencia es escasa y su espesor relativo, comprende un 1,23% lo cual también se considera muy bajo. Figura Nº 3.21. Arenisca conglomerática con estratificación cruzada perteneciente a FAr3 en Talud Sur Prog. Local 11+440 (Orientación S5ºE) 3.4.2.4. Facies FAr4: areniscas mayoritariamente de grano medio y otras de grano fino con abundantes cuarzos, en algunos casos mica muscovita y diversos fragmentos de roca. La proporción de areniscas calcáreas y no calcáreas es igual, es decir, 50% de las areniscas son calcáreas y 50% no lo son. El escogimiento va de bueno a pobre y el contenido de matriz varía de escaso a abundante con una textura arcillosa. Su color puede ser marrón, anaranjado, gris o verde, puede eventualmente mostrar vetas de calcita o yeso y gradar lateral o verticalmente a limonita. Su geometría es predominantemente tabular aunque en muchos casos estas capas se acuñan. Las areniscas pertenecientes a esta facies son estériles de fauna visible, pero se observa abundante materia orgánica en un caso particular y con restos de hojas fósiles con óxido de hierro en otro. Son por lo general estratos con un bajo grado diagenético además de ser, en su mayoría, bastante friables. Más de treinta areniscas pertenecen a esta facies sedimentaria comprendiendo el 8,87% de los levantamientos de campo realizados, lo que indica que es la más frecuente y espesa en la zona de estudio. 110 3.4.2.5. Facies FAr5: areniscas de grano medio a fino de color naranja o marrón pobremente escogidas con cantidades variables de matriz arcillosa que va de escasa a abundante. Las areniscas son masivas y poseen una geometría predominantemente tabular, aunque se encuentran acuñadas en algunos casos. Están compuestas por cuarzo, mica muscovita y diversos fragmentos de roca y en casos aislados pueden presentar vetas de yeso. Son fosilíferas, donde se muestran fragmentos de conchas de bivalvos y eventualmente de ejemplares como Pecten sp., aunque en algunos casos particulares se pueden encontrar conchas enteras y grandes, además de moldes internos y externos. Su distribución es irregular o pobre, aunque tienden a presentarse en niveles sin dejar de ser persistentes en todo el estrato. No se observan bioturbaciones en estas areniscas aunque se reconocen algunas pertenecientes a la ichnofacies skolitos en lentes de arcillita contenidos en una arenisca perteneciente a esta facies sedimentaria. Ocho areniscas pertenecen a esta facies sedimentaria, las cuales representan el 3,58% del espesor total levantado. 3.4.2.6. Facies FAr6: areniscas de grano fino, pocas veces de grano medio de color naranja o marrón. Poseen por lo general un buen escogimiento aunque se presentan casos aislados de areniscas pertenecientes a esta facies que poseen alto contenido de matriz limosa y hasta partículas tamaño grava de cuarzo. También se puede observar eventualmente cemento calcáreo soportando los granos. Por lo general poseen una geometría tabular aunque se encuentran algunas capas acuñadas generando lentes alargados de hasta 10 m de longitud de la misma arenisca pero calcárea. Los estratos pertenecientes a esta facies son friables, presentan laminación paralela y no poseen fauna visible, aunque en un caso particular se encuentran restos de hojas fósiles con abundante óxido de hierro. Son una facies poco frecuente y de poco espesor, ya que sólo 7 capas de todo el levantamiento pertenecen a ésta y equivale a un 1,27% del espesor total levantado. 3.4.2.7. Facies Far7: arenisca de grano medio a fino de color marrón o naranja. Eventualmente puede poseer niveles conglomeráticos localizados con cantos rodados de cuarzo soportados por matriz limosa, pero por lo general las areniscas presentan un buen escogimiento. Se pueden observar calcáreas o con cemento calcáreo y poseen estructuras 111 sedimentarias que comprenden laminación o estratificación paralela, y muy poco frecuentes con estratificación cruzada, además de presentarse escasos casos con estratificación gradada. La mayoría de estas areniscas se encuentran bioturbadas con huellas de la ichnofacies skolitos, los cuales se pueden hallar dispuestos en niveles, y en menor proporción persistentes en toda la capa. Un par de estratos son fosilíferos: en un caso se encuentran conchas enteras de bivalvos bien preservados distribuidas irregularmente en un nivel, y en otro caso se observan fragmentos, también de bivalvos pero retrabajados, poco abundantes y distribuidos regularmente. Estas areniscas son mayoritariamente friables, aunque en algunos casos se pueden observar bastante competente y bien consolidada. Su frecuencia es baja ya que se reconocen cinco areniscas que pertenecen a esta facies sedimentaria, las cuales representan el 2,42% del total sedimentario levantado. 3.4.2.8. Facies FAr8: areniscas que van de grano fino a grueso hasta hacerse conglomeráticas de color crema o anaranjado con cuarzo, mica muscovita, esquistos y otros fragmentos de roca, además de contar con una matriz arcillosa. Presentan mal escogimiento, en algunos casos son calcáreas y bioturbadas con huellas de la ichnofacies skolitos y predominan con laminación paralela. Presentan uno o más lentes de caliza impura que contienen partículas clásticas y no se reconocen fósiles. Las areniscas son friables y muestran bajo grado diagenético. Las areniscas que pertenecen a esta facies sedimentaria son tres, evidenciando la poca frecuencia de este tipo de rocas, aunque su espesor es relativamente mayor al de otras facies, ya que alcanza un 3,29% del espesor total levantado. 3.4.3. Facies Limosas-Arcillosas: 3.4.3.1. Facies FLAc1: arcillitas y limolitas de colores variables que van desde crema, naranja y marrón a verde, gris, morado y negro. Son mayoritariamente arcillitas, no presentan fauna visible, eventualmente pueden gradar de limolita a arcillita, se pueden encontrar algunas con abundante óxido de hierro y muy poco frecuentes con mica muscovita. Algunas muestran una textura plástica, húmeda y poco competente, mientras que otras se observan mejor consolidadas, más secas y frágiles, ambos tipos con proporciones similares. Algunas limolitas 112 pueden ser arenosas o arcillosas, mientras que en casos aislados se pueden observar restos de hojas fósiles en arcillitas. Esta facies sedimentaria comprende la más frecuente de todas las facies definidas en este estudio con más de 54 capas pertenecientes a FLAc1, la cual alcanza un 22,68% del espesor total que comprende el levantamiento geológico de campo. 3.4.3.2. Facies FLAc2: arcillitas y limolitas de colores diversos, predominantemente grises o marrones y algunos anaranjados, verde, crema o amarillo. Muchos de los estratos que componen esta facies son carbonáticas, de los cuales algunos pocos se muestran en niveles dentro de una capa no calcárea. Algunos son plásticos pero la mayoría están bien consolidados y secos. En pocos casos se pueden observar niveles con óxido de hierro, capas micáceas y eventuales vetas de yeso. Las arcillitas pueden gradar verticalmente a limolitas, y estás últimas pueden eventualmente mostrar laminación o estratificación paralela. Las arcillitas y limolitas pueden ser arenosas o poseer lentes de arenisca micácea en casos muy aislados, de la misma manera que se pueden encontrar arcillitas o limolitas conglomeráticas con pequeños cantos de cuarzo. La mayoría de las capas pertenecientes a esta facies son fosilíferas con abundantes fragmentos de conchas pobremente distribuidas y con grados de preservación que van de buenos a muy retrabajados y fracturados. En los casos en los que se encuentran conchas enteras se pueden reconocer bivalvos, ostreas y gasterópodos como Turritella sp. y Oliva sp. En algunos casos se pueden observar bioturbaciones, predominantemente poco abundantes y mal distribuidos que comprenden huellas de la ichnofacies skolitos, tal como se observa en la Figura Nº 3.22. En un caso particular se observan niveles con oolitas y en otro caso aislado, unas arcillitas abigarradas. Se pudo observar que esta facies sedimentaria es la segunda más frecuente (más de 51) y la más espesa, ya que representa el 47,83% del levantamiento total de campo realizado. 113 Figura Nº 3.22. Bioturbaciones en arcillita perteneciente a la FLAc2 en Talud Norte Prog. Local 11+500. En los óvalos naranja se observan las huellas pertenecientes a la ichnofacies skolitos. (Orientación NS) 3.4.4. Facies Carbonáticas 3.4.4.1. Facies FCa1: calizas cristalinas de color gris que meteorizan a morado muy delgadas que pueden acuñarse. No se reconoce aporte clástico en estas calizas por medio de la observación de campo. Las calizas que cumplen con esta descripción son 3, por lo que se puede afirmar que es la facies carbonática menos frecuente y menos espesa, ya que representan sólo un 0,16% del espesor total comprendido por la secuencia sedimentaria descrita en este estudio. 3.4.4.2. Facies FCa2: calizas impuras con partículas clásticas de cuarzo y mica moscovita de color crema. Se pueden encontrar calizas fosilíferas con pequeños fragmentos de conchas mal preservadas de color gris o verde. También se observan niveles densamente fosilíferos con bivalvos y ostreas, además de abundantes fragmentos de conchas embebidos en una matriz limosa de color marrón o negro tal como se puede apreciar en la Figura Nº 3.23. Las conchas pueden ser grandes o medianas y se encuentran predominantemente fracturadas. Casi la totalidad de los estratos pertenecientes a esta facies son capas delgadas con espesores que oscilan entre 10 y 30 cm. Ocho estratos pertenecen a esta facies sedimentaria, comprendiendo la facies carbonática más frecuente en la zona de estudio, 114 aunque sólo represente un escaso 0,49% de todo el espesor de roca levantado en este estudio. Figura Nº 3.23. Nivel fosilífero perteneciente a la FCa2 en Talud Norte Prog. Local 4+940 (Orientación N15ºW) Se pudo reconocer que las rocas en la zona de estudio están comprendidas por un 1,38% de conglomerados, 27,46% de areniscas, 70,51% de limolitas y arcillitas y un escaso 0,65% de carbonatos. En el Anexo 4 se puede observar el Mapa Geológico digitalizado sobre la base topográfica en el cual se ubicó el trazado de la autopista y fueron vaciados los datos recolectados por este estudio, tales como planos de estratificación, diaclasas y fallas, además de encontrarse representadas las columnas estratigráficas que muestran la ubicación de los levantamientos geológicos de superficie. En este mapa se puede reconocer que las rocas sedimentarias que se pueden observar aflorando en la zona de estudio pertenecen a la Unidad formal Formación Aramina, y el basamento metamórfico a la Filita de Muruguata. Se reconoce que el contacto entre estas dos unidades se encuentra desplazado aproximadamente 310 m hacia el este del lugar en el que fue reconocido este contacto en este estudio. Las mediciones de rumbo y buzamiento de los planos de estratificación son pseudos-paralelos a aquellos previamente representados en el mapa geológico original. 115 IV.- CONCLUSIONES Después de recolectar diversas muestras de suelo que comprenden el material que conforma los terraplenes de la Autopista de Oriente “Gran Mariscal de Ayacucho” en el Tramo 0, Sub-Tramo I y Sub-Tramo II, se sometieron a diversos ensayos normalizados de laboratorio. Se pudo observar que el 53% de las muestras caracterizadas por el SUCS resultaron ser arcillas de baja plasticidad con porcentajes variables de arena (CL, (CL)s y s(CL)), y el 64,4% de todas las muestras comprenden materiales finos (arcillas o limos), dejando sólo un escaso porcentaje de materiales arenosos. Por la frecuencia de estos materiales finos se entiende que la mayor parte de los terraplenes esté conformado por ellos. Las arenas contienen considerables porcentajes de finos que oscilan entre 22 y 43% mayoritariamente, generando materiales bien gradados. Estos materiales arenosos se hacen más frecuentes en el cuerpo del terraplén principalmente en el Tramo 0 y entre las Prog. Locales 5+600 y 7+700 aproximadamente. Estos materiales por su naturaleza granular son incompresibles, por lo que no se esperan mayores deformaciones potenciales en estos rangos. En la clasificación HRB el 48,9% de las muestras están comprendidas por suelos del tipo A-6, donde la mayoría de los IG oscilan entre 10 y 17, comprendiendo materiales de baja calidad o pobres para la conformación de terraplenes. A su vez existe un 11% de materiales que clasifican como A-7-6, los cuales con los mencionados anteriormente suman un 60% de muestras ensayadas que presentan esta calidad pobre debido a su alta proporción de finos y sus índices de plasticidad, que le dan a las muestras un carácter compresible si se encuentran en estado de saturación. Estos suelos se encuentran en el cuerpo de los terraplenes entre las Prog. Locales 1+800 hasta la 5+500, donde comienza a intercalarse en diversos rangos con materiales de tipo A-1 y A-4 hasta la Prog. Local 12+000. Sólo un 11% de las muestras ensayadas alcanzan la caracterización óptima comprendida por materiales tipo A-2-4, los cuales se encuentran en su totalidad 116 conformando los terraplenes del Tramo 0, por lo que no se esperan deformaciones por compresibilidad en estos suelos. En lo que se refiere a la susceptibilidad a la compresibilidad de los suelos finos que se encuentran en la subrasante de la vía, se puede decir que son en su mayoría materiales con una media o regular capacidad para deformarse, ya que un 68% de los suelos estudiados presentaron valoraciones que se encuentran entre 5 y 9. Este tipo de material, sumado con aquellos que poseen una alta susceptibilidad a la compresibilidad representan casi la totalidad del universo de materiales finos que fueron objeto de este estudio, siendo interrumpidos por escasos materiales de baja susceptibilidad ubicados entre las Prog. Locales 1+020 – 1+300; 9+180 – 9+900 y 10+800 y 11+000 y de los poco frecuentes cuerpos arenosos que son incompresibles. En base a la metodología empleada se pudo sectorizar el área de estudio ya que se desarrollaron mapas geotécnicos que permiten identificar el tipo de material que comprende cada progresiva, en los que se identificó que aproximadamente el 21% de los materiales finos que se encuentran en el último metro a partir del nivel de subrasante presentan mayor susceptibilidad a la deformación, mientras que el resto muestra una compresibilidad potencial regular a buena en la cual no se esperan mayores deformaciones considerando sus propiedades granulométricas e índices de plasticidad. Es importante destacar que estos materiales se encuentran bajo condiciones de densidad y humedad controladas y que las posibles deformaciones a las que pudieran estar sometidos los suelos dependen en gran medida de los incrementos de humedad en los terraplenes. Estos posibles incrementos de humedad son los que pudieran funcionar como detonantes para la generación de inestabilidad por deslizamiento en los taludes de relleno, además de la deformación por asentamiento mencionada anteriormente. Los suelos arenosos presentan una densidad máxima seca que va de 1.870 a 2.110 kg/m3 y una humedad óptima que oscila entre 7,19 a 13,8% comprendiendo materiales óptimos. Las arcillas y limos que se encuentran en los terraplenes presentan densidades variadas que van de 1.659 a 2.060 kg/m3 de densidad máxima seca y entre 117 7,76 y 16,48% de humedad óptima, lo que comprende un amplio rango de comportamientos frente a los esfuerzos de compactación. Sin embargo las densidades de estos suelos finos se encuentran predominantemente entre los 1.800 y 1.900 kg/m3 y la humedad óptima entre 10 y 13%. En los resultados correspondientes al ensayo de C.B.R. se pudo observar que la tendencia general es congruente con lo que se espera del comportamiento de un suelo: a mayor porcentaje de C.B.R. menores porcentajes de hinchamiento y absorción, aunque esta actuación no fue consistente con algunas muestras de suelo ensayados. Los C.B.R. son predominantemente pobres a regulares, ya que la mayoría se encuentran entre 0 y 5%. Algunos materiales que poseen una granulometría de materiales predominantemente de finos poseen altos o moderados valores de densidad máxima seca, humedad óptima y de C.B.R. debido a que no son suelos, sino rocas que ya poseen un determinado grado de pre-consolidación que le ofrece a los materiales un carácter mas denso y más competente. A pesar de que la mayoría de los suelos mostraron una baja o pobre capacidad de soporte a los esfuerzos punzonantes se puede decir que no se espera que estos suelos presenten mayores deformaciones por los esfuerzos aplicados por la carga vehicular, ya que estas presiones son disipadas en gran medida por la espesa estructura granular (base, sub-base y concreto asfáltico) diseñada en función de los resultados arrojados por este estudio de clasificación y caracterización. Los valores estudiados durante el ensayo de consolidación a suelos predominantemente finos muestran que son materiales con bajos asentamientos que van de 1,48 a 4,30 cm, a excepción de aquellos suelos ubicados entre las Progresivas Locales 10+400 y 11+000, los cuales poseen asentamientos que alcanzan hasta los 8,35 cm lo que se considera elevado. Sin embargo, es importante resaltar que estos asentamientos se alcanzan sólo bajo condiciones de saturación y bajo un esfuerzo máximo cuya aplicación se restringe al momento del tránsito de una carga máxima. 118 El ensayo de consolidación a muestras remoldeadas compactadas a su densidad máxima seca y humedad óptima bajo esfuerzos modificados permitió reconocer que estas presiones le conceden a los suelos compactados un equivalente de 2 Kg/cm2 de preconsolidación a las muestras antes de iniciarse el proceso de consolidación primaria. Los afloramientos ubicados en la zona de estudio comprenden rocas sedimentarias predominantemente clásticas que se intercalan entre areniscas, limolitas y arcillitas. En el Talud Norte de la Progresiva Regional 62+100 se reconoce un contacto de falla entre el basamento metamórfico compuesto por unos esquistos feldespáticos, cuarzosos, epidóticos con la base de la secuencia sedimentaria, en el cual se pudieron encontrar unos conglomerados hacia la base del depósito sedimentario que coinciden en su descripción con los conglomerados basales que se mencionan en la bibliografía estudiada de la Formación Aramina. Los esquistos reconocidos pueden presentar una variación de foliación menos densa de las filitas de color verde claro que se mencionan en la bibliografía para describir las rocas pertenecientes a la unidad formal Filita de Muruguata. Las rocas sedimentarias descritas en los afloramientos estudiados durante el levantamiento geológico de superficie comprenden areniscas friables cuyo tamaño de grano varía de fino a grueso conglomerático, de las cuales algunas son calcáreas, fosilíferas o infértiles. La mayoría de estas areniscas poseen matriz limosa o arcillosa que hace que estas rocas presenten un pobre escogimiento. Eventualmente presentan estructuras sedimentarias como estratificación cruzada o laminación paralela, y en algunos casos se pueden observar con una geometría lenticular. Aproximadamente el 48% de las limolitas y arcillitas son calcáreas o poseen fósiles o muestran bioturbaciones. Se definieron 14 facies sedimentarias, de las cuales 12 comprenden rocas de naturaleza detrítica y dos carbonáticas. Se definen dos facies conglomeráticas que se diferencian por el contenido de matriz calcárea y no calcárea, ocho facies arenosas que se diferencian por el tamaño de grano, presencia o ausencia de estructuras sedimentarias y de contenido fosilífero o bioturbaciones y dos facies limo-arcillosas que se discriminan por su contenido fosilífero, bioturbaciones o por ser calcáreas. También fueron definidas dos 119 facies carbonáticas las cuales son calizas puras (FCa1) o carbonatos de mezcla, calizas fosilíferas o niveles fosilíferos con matriz (FCa2). Se pudo determinar que las facies sedimentarias mas frecuentes y espesas son las Limosas-Arcillosas, las cuales representan el 70,51% del levantamiento geológico de superficie total. Como los taludes de corte comprendieron en la mayoría de los casos los préstamos para la elaboración de los terraplenes (corte y relleno) se puede comprender que estas arcillitas y limolitas representaran los materiales finos que se describen en las caracterizaciones geotécnicas como CL o ML, los cuales son los más abundantes en el muestreo geotécnico representando el 64,4% de los suelos caracterizados. Es importante destacar que este estudio comprende una descripción geológica de taludes que están planificados para ser reforestados y de algunos que ya se encuentran cubiertos por el cuerpo del terraplén, pantallas atirantadas o muros Cantiliever, lo que permite que se incremente el valor agregado de este estudio a la geología regional de la Cuenca de Barlovento ya que comprendió una oportunidad única de reconocer los afloramientos completos. 120 V. RECOMENDACIONES Después de analizar los materiales que fueron dispuestos en los terraplenes del Tramo 0 y Sub-Tramos I y II de la Autopista de Oriente “Gran Mariscal de Ayacucho” es conveniente mantener bajo observación aquellos lugares en los que la calidad de los suelos es pobre y presentan mayor vulnerabilidad potencial a la compresibilidad para poder atinar con un diagnóstico preliminar en caso de generarse algún tipo de deformación. Para mantener en buen estado el cuerpo de los terraplenes se recomienda hacer mantenimiento constante a los sistemas de prevención de erosión en los taludes de relleno generados por esta obra constructiva. Se espera que estos sistemas de prevención de erosión eviten que los materiales finos que se encuentran conformando estos terraplenes sufran deformaciones por absorber o adsorber agua. Es por esta razón que es importante generar planes de mantenimiento a estos taludes. El análisis de facies sedimentarias que fue desarrollado en este trabajo comprende un aporte geológico para la zona de estudio, el cual puede ser utilizado para desarrollar posteriores análisis más profundos y en un área más extensa de los paleoambientes sedimentarios que se presentaron en esta región durante el Mioceno Tardío y el Pleistoceno Medio, rango comprendido por la Formación Aramina. Para obtener resultados óptimos en este estudio se sugiere recolectar muestras para hacer un análisis paleontológico con un criterio que asegure que sean fértiles, bien sea cerca de capas fosilíferas o con abundantes bioturbaciones en las arcillitas definidas como pertenecientes a la FLAc2. También se recomienda tomar muestras para hacer secciones finas y estudios de minerales pesados para determinar la procedencia de los sedimentos que conforman estas rocas. Se sugiere hacer una detallada revisión y actualización de los mapas geológicos para que exista uniformidad en la información ofrecida por éstos, incluyendo la ubicación correcta de la línea de contacto geológico entre la Formación Aramina y la Filita de Muruguata. 121 VI.- BIBLIOGRAFÍA AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (2000). “Standard Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System)” ASTM D 248700. Anual Book of ASTM Standards, vol. 04.08, Soil and Rock (I):D420-4914. 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