Geología geotécnica
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E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA ANEJO Nº 5 CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO- GEOTÉCNICA ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA 8.2.1. Coeficiente de Poisson, módulo de Young, módulo de rigidez y módulo de deformación volumétrica dinámicos (din, Edin, Gdin, Kdin) 8.2.2. Módulo de Young, módulo de rigidez y módulo de deformación volumétrica estáticos (E, G, K) 8.2.3. Módulo de deformación en extensión para cálculo de subsidencias (Esub) 8.2.4. Coeficientes de balasto horizontal estático y dinámico para cálculo de pantallas (kh, kh,din) 8.2.5. Coeficientes de balasto radial y tangencial estáticos y dinámicos para cálculo de dovelas (kr, kr,din, kt, kt,din) 8.3. Consideración del empuje de agua en el cálculo de pantallas 8.4. Cortes estratigráficos tipo para el cálculo 8.5. Caracterización geotécnica 8.5.1. Cangahua limo-arcillosa (Cl) 8.5.2. Cangahua areno-limosa (Ca) 8.6. Cangahua coluvial (Co) 8.7. Unidad fluvio- lacustre el Pintado (CH, B, A, a) 8.8. Unidad volcanosedimentaria Guamaní (Tb) ÍNDICE 1. 2. 3. 4. 5. INTRODUCCIÓN OBJETO Y ALCANCE 1 ANTECEDENTES Y BASES DE PARTIDA 1 MARCO GEOLÓGICO REGIONAL 2 GEOLOGÍA DE LA CUENCA DE QUITO 5.1. 5.2. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.2.4. 5.3. 5.4. 5.4.1. 5.4.2. 5.4.3. 5.5. 5.5.1. 5.5.2. 5.5.3. 5.5.4. 5.5.5. 6. 1 3 Geomorfología Estratigrafía y litología Formación Machángara. Formación Cangahua Depósitos la Carolina Rellenos antrópicos (R) Tectónica y estructura Hidrogeología y permeabilidad Acuífero Centro-Norte Acuífero Sur Permeabilidad Riesgos geológicos Vulcanismo Sismicidad Riesgo por erosión y flujos de escombros Licuefacción Colapsabilidad 3 3 3 5 5 5 5 6 6 6 7 9 9 9 10 10 10 GEOLOGÍA DEL EMPLAZAMIENTO DE LA ESTACIÓN 10 6.1. 6.2. 6.2.1. 6.2.2. Geomorfología Estratigrafía y litología Unidad volcanosedimentaria Guamaní. Tobas (Tb) Unidad Fluviolacustre el Pintado. Arenas, brechas y limos (CH, B, A, a) 6.2.3. Formación Cangahua (Ca, Cl, Co) 6.3. Nivel de agua y permeabilidad 10 10 10 7. CONDICIONES SUPERFICIALES 12 8. GEOTECNIA 13 8.1. 8.2. 13 Datos de partida Criterios adoptados para la obtención de los parámetros geotécnicos 13 14 14 15 15 15 16 18 18 20 23 24 26 9. PARÁMETROS GEOTÉCNICOS RECOMENDADOS 29 10. OTRAS CONSIDERACIONES 32 10.1. 10.2. 10.3. 10.4. 10.5. 10.6. 32 32 33 34 34 34 Nivel de agua Agresividad del medio Tensiones admisibles en cimentaciones Taludes provisionales Excavabilidad Comportamiento del terreno frente a efectos sísmicos 11 11 11 APÉNDICES 13 APÉNDICE 1. PLANTA DE SITUACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA APÉNDICE 2. PERFIL GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE LA ESTACIÓN APÉNDICE 3. PERFILES TRANSVERSALES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS DE LA ESTACIÓN APÉNDICE 4. ESTUDIO DE EVALUACIÓN GEOTÉCNICA DEL METRO DE QUITO. HIGGECO. AGOSTO, 2011 APÉNDICE 5. ESTUDIO DE EVALUACIÓN GEOTÉCNICA DE DETALLE MEDIANTE SONDEOS A ROTACIÓN Y ENSAYOS DE LABORATORIO. HIGGECO. FEBRERO, 2012 ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA ANEJO Nº 5 3. ANTECEDENTES Y BASES DE PARTIDA CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA-GEOTÉCNICA 1. INTRODUCCIÓN El presente documento forma parte del “Diseño Definitivo de la Obra Civil de la Estación de la Magdalena” que constituye una de las estaciones de la primera línea de Metro de la ciudad de Quito. En el apartado 1 se realiza una breve introducción, siendo el objeto y alcance tratados en el apartado 2. Los antecedentes y bases de partida para la elaboración del proyecto son descritos en el apartado 3. En el apartado 4 se realiza un encuadre geológico regional. A continuación en el apartado 5 se incluye una síntesis de los datos geológicos, geotécnicos, hidrogeológicos, geomorfológicos y de los posibles riesgos geológicos correspondientes a la cuenca de Quito. En el apartado 6 se describen las condiciones geológicas de la zona de ubicación de la “Estación de la Magdalena”. A continuación en el apartado 7 se describen las condiciones superficiales de la zona de proyecto. En el apartado 8 se caracterizan geotécnicamente los materiales existentes. Los parámetros geotécnicos recomendados se resumen en el apartado 9. Finalmente, en el apartado 10 se describen otras consideraciones de índole geotécnica para el desarrollo del proyecto. 2. OBJETO Y ALCANCE El estudio ha tenido como objetivo determinar las características y condiciones geológicogeotécnicas del terreno en la zona e inmediaciones, para definir las condiciones de excavación, sistemas constructivos más adecuados, identificar empujes del terreno y del agua freática, así como definir las condiciones de cimentación en los emplazamientos de las estructuras. El objetivo del Anejo de Geología y Geotecnia es aportar la información necesaria para el conocimiento y la caracterización de los materiales atravesados por el tramo en estudio a nivel de proyecto constructivo. Además, incluye recomendaciones geotécnicas para el cálculo estructural y otras consideraciones constructivas y de diseño relacionadas con los condicionantes geológicos, hidrogeológicos y geotécnicos del emplazamiento. Para la elaboración del presente Anejo se han tomado como base de partida los siguientes documentos: - “Estudio de Evaluación Geotécnica del Metro de Quito”. Higgeco. Agosto de 2011 - “Estudio de Evaluación Geotécnica de detalle Mediante sondeos a rotación y ensayos de laboratorio”. Higgeco. Febrero de 2012 - “Estudio de caracterización de ruta con métodos geofísicos no invasivos, para la Primera Línea del Metro de Quito. Primer producto: Informe preliminar sobre trabajos de campo”, realizado por TRX Consulting C.A. en noviembre de 2011. - “Estudio de caracterización de ruta con métodos geofísicos no invasivos, para la Primera Línea del Metro de Quito. Segundo producto: Refracción por Micro Tremores – ReMi – sísmica pasiva”, realizado por TRX Consulting C.A. en diciembre de 2011. - ”Aplicación métodos geofísicos. Diagrafía de pozos. Métodos Geofísicos: Gamma Natural-Resistividad y Potencial Espontáneo. Proyecto del Metro de Quito. Informe Final V1.0”, realizado por TRX Consulting C.A. en febrero de 2011. - “Estudio de Climatología, Hidrología, Hidrogeología y Bombeo para el proyecto del metro de Quito”. Evren. 2011 Además, para la realización del documento se han consultado, entre otras las siguientes referencias bibliográficas: - “Norma Ecuatoriana de la Construcción”. Miduvi. 2011 - “Estudios para el diseño conceptual del sistema integrado del transporte masivo de Quito y factibilidad de la primera línea de metro de Quito”. Metro Madrid. 2010 - “Geología y Análisis del recurso hídrico subterráneo de la subcuenca del sur de Quito”. Escuela Politécnica Nacional. Lilia Angélica Peñafiel Aguiar. 2009 - “Variabilidad espacial del ensayo de penetración estándar en los sedimentos volcánicos del subsuelo del centro-norte de la ciudad de Quito”. L.P. Ludeña. 2007 - “Análisis comparativo de la vulnerabilidad del acuífero norte de Quito”. Escuela Politécnica Nacional. Washington Xavier Coello Rubio. 2002 - “Falla activa de Quito y fuentes sismogenéticas regionales; un estudio del riesgo sísmico de Quito con el análisis de los sedimentos cuaternarios”. C. Hibsch et al. 1996 - “Peligrosidad de terrenos inestables en Quito, detección y mitigación”. Hernan Orellana et al. 1993 - “Riesgos Naturales en Quito”. Colegio de Geógrafos del Ecuador. 1989 - Zonificación del subsuelo de la ciudad de Quito zona la Mariscal y zona la Pradera. Pfander Cazar. 1981 ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 1 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA 4. MARCO GEOLÓGICO REGIONAL Dentro del proyecto de la primera línea de metro de Quito, la empresa HIGGECO ha perforado hasta el momento de redacción del presente anejo 34 sondeos mecánicos a rotación con recuperación continua de testigo, con un total de 1.400 m de terreno. Para el tramo de la estación de la Magdalena, se ha dispuesto de 2 de los sondeos, con los que se ha realizado la interpretación geológico-geotécnica correspondiente. Durante la ejecución de los sondeos, se extrajeron muestras Shelby y toma de testigos parafinados para su posterior ensayo en laboratorio. Además, se realizaron ensayos de penetración estándar tipo SPT (Standard Penetration Test), con arreglo a las especificaciones de la Norma ATSM D1586. Durante la extracción de muestras inalteradas también se contabilizaron los golpeos. Se han tomado muestras de agua de los sondeos para su análisis químico. Adicionalmente se han realizado ensayos de permeabilidad, instalación de piezómetros, tomas de medidas del nivel freático, ensayos Down- Hole, diagrafías Gamma, Potencial espontaneo SP, resistividad SPR y ensayos presiométricos. Los sondeos efectuados por HIGGECO en el entorno del tramo en estudio se resumen en la Tabla 1, que incluye la siguiente información: • Denominación del sondeo. • Profundidad alcanzada (m). • Situación: PK, distancia de proyección perpendicular al eje en planta (m) y lado (izquierdo o derecho) en que se sitúa el sondeo respecto del eje proyectado según el sentido de avance del PK. • Coordenadas UTM. Tabla 1. Sondeos realizados Sondeo PK Profundidad X Y SMQ-25 18+700 45.0 497360 9973549 SMQ-26 18+870 45.0 497199 9973643 El Ecuador se divide en tres grandes regiones geográficas, la Costa, la Cuenca Oriente y el Valle Interandino donde se encuentra la zona en estudio. El Valle Interandino se formó por la convergencia de la placa de Nazca y la placa Sudamericana a partir del Oligoceno, provocando deformación, levantamiento y vulcanismo en la margen continental. Esta dinámica ha generado en Ecuador dos cadenas montañosas denominadas Cordillera Occidental y Cordillera Real, situadas al oeste y al este del Valle Interandino respectivamente. Por tanto el Valle interandino se sitúa en el medio de las dos cadenas montañosas, siendo una depresión tectónica-geomorfológica de dirección N-S a NNESSW, de 25 km de ancho y 300 km de largo, que está comprendida entre las poblaciones de Alausí y el Chota (Winkler et al, 2002). La Cordillera Occidental, está formada por rocas de origen oceánico, acrecionadas al continente durante el Cretácico tardío-Eoceno. Se dividen en las formaciones Pallatanga y Macuchi, las cuales están cubiertas por depósitos volcánicos y volcanoclásticos. La formación Macuchi está constituida por una secuencia volcanosedimentaria que incluye pillow lavas, hialoclastitas, turbiditas, areniscas y brechas volcánicas de composición basáltica a andesítica. La formación Pallatanga, está constituido por turbiditas y bloques fallados de rocas ultramáficas, basaltos y sedimentos marinos profundos. La Cordillera Real, está constituida por un conjunto de cinturones alargados de rumbo NNE, formados por rocas metamórficas de edad Paleozoica-Mesozoica, intruidas por granitoides, cubierto por depósitos volcánicos. Estos materiales están separados por sistemas de fallas regionales: Falla Peltetec, Frente Baños, Falla LLanganaters y Falla Cosanga-Mendez. El Valle Interandino sensu-estricto, es una depresión topográfica de dirección N-S a NNE-SSW, limitada por fallas asociadas a la génesis de las cordilleras Real y Occidental. Los materiales que llenan el Valle Interandino son depósitos volcánicos y volcanosedimentarios de edad PlioCuaternaria (Litherland et al., 1994). El basamento está formado por gabros pertenecientes al terreno Pallatanga (Villagómez, 2003; Spikings et al., 2005). ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 2 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Fotografía 1. Testigos del sondeo SMQ-31. Obsérvese la buena calidad que presenta la roca 5. GEOLOGÍA DE LA CUENCA DE QUITO Geomorfología 5.1. La ciudad de Quito se encuentra en un valle intermontano, rodeado por un relieve montañoso, conformado al oeste por los volcanes Ruco y Guagua Pichincha, con alturas máxima de 4675 msnm y al este las Lomas de lumbisí-Batán- La Bota, con alturas máximas de 3000 msnm, consideradas levantamientos de tipo tectónico. Se trata de un valle alargado en dirección N-S y estrecho en dirección E-W, con un ancho medio de unos 6 km. La pendiente dentro del valle es heterogénea, debido a la presencia de pequeñas elevaciones, quebradas y ríos. Estratigrafía y litología 5.2. En la cuenca de Quito se ha depositado material de origen volcánico a partir del Pleistoceno Medio, habiéndose diferenciado las siguientes formaciones y unidades geológicas definidas por Alvarado, 1996 y Villagómez, 2003. 5.2.1. - Formación Machángara. Esta formación se ha depositado exclusivamente en la Cuenca de Quito, de Edad Pleistoceno Medio y está constituida a su vez por dos miembros denominados Miembro Volcánicos Basales y Miembro Quito. 5.2.1.1. - Se trata de brechas soldadas de color rojizo, asociadas a los flujos de lava. - - Flujo de de lodo (lahares) Se presentan como tobas de color café moderadamente compactas que contienen gravas y cantos de andesita de diámetros entre 12 y 20 cm. Unidad de Basamento Está constituida por rocas andesíticas afaníticas provenientes de los flujos de lava. Forman el basamento de la ciudad de Quito y sólo han sido reconocidos en el sondeo SMQ-31 a unos 50 m de profundidad en la zona del Panecillo. Se trata de una roca volcánica de color gris claro con vidrio poco abundante, frecuentemente vesicular. Está formada por plagioclasas y minerales ferromagnesianos tipo anfíboles. Es una roca de gran dureza y resistencia. Avalanchas de escombros Las avalanchas se presentan como depósitos formados por bloques de andesita envueltos en una matriz limoarenosa de baja compactación. Se encuentran ampliamente distribuidos en la Subcuenca del sur de Quito y constituyen un estrato del acuífero inferior. Miembro Volcánicos Basales Está formado por la unidad de Basamento, formada por avalanchas de escombros, flujos de lodo, lahares y lavas de composición andesítica intercaladas con flujos piroclásticos, caídas pómez y ceniza, provenientes de los complejos volcánicos Ruco Pichincha y AtacazoNinahuilca. Son muy heterogéneos y de textura muy gruesa. Se sitúan geográficamente en el centro norte de Quito. Se ha subdivido en las siguientes unidades: Brechas volcánicas soldadas 5.2.1.2. Miembro Quito Este miembro en la zona norte de la cuenca de Quito, incluye depósitos fluviales y flujos de lodo más homogéneos que los anteriores y de menor tamaño de grano. Se subdivide en las siguientes unidades: - Unidad Volcanosedimentaria Guamaní Esta unidad está en discordancia erosiva sobre la unidad de Basamento. Está formada por depósitos volcánicos primarios que se subdividen en: ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 3 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Fotografía 3. Flujo “block and ash”. Arena gris con bloques del sondeo SMQ-19 Tobas Se trata de rocas formadas por depósitos piroclásticos soldados constituidas por fragmentos de lapillis y cenizas de naturaleza pumitica. Se trata de unas rocas muy porosas y de baja densidad. Contienen restos de plantas, las fracturas se presentan rellenas con óxidos y fragmentos líticos andesíticos de hasta 3 cm de diámetro. Fotografía 2.SMQ-30. Tobas Cenizas y oleadas piroclásticas. En el límite de la unidad volcanosedimentaria Guamaní, se encuentra una serie de cenizas y oleadas piroclásticas estratificadas que se superponen de forma concordante con el flujo piroclástico “block and ash”. Está formado por cenizas, limos, arcillas con gravas y bloques. Estos materiales muestran alteración de feldespatos a arcilla, por lo que presentan tonos de color verde, amarillo y rosado. Flujo piroclástico “block and ash”. Se trata de un flujo piroclástico poco compactado formado por bloques de dacita, dentro de una matriz de arena volcánica. El color de esta arena es gris, aunque se vuelve amarillo-rojizo hacia techo. La matriz está formada por arena gruesa compuesta por plagioclasa, hornblenda y cuarzo. Los bloques de dacita miden hasta 1 m de diámetro. La homogeneidad y composición monolitológica del depósito indican que el flujo es de tipo “block and ash”. Se trata de un depósito ampliamente distribuido en la subcuenca sur de Quito. Este depósito tiene buenas características hidrogeológicas. - Unidad fluvio-lacustre El Pintado. Se trata de depósitos sedimentarios de ambiente fluvial y lacustre. Mediante correlaciones estratigráficas, se ha determinado que se extienden desde el sector de Chillogallo y que a partir del sector de El Calzado, se hace más potentes hacia el norte. Se subdividen en las siguientes unidades: Brechas, arcillas y areniscas Esta subunidad se compone de brechas volcánicas intercaladas con estratos de areniscas finas y arcillas. Arenas, arcillas verdes y cenizas Por encima de la subunidad anterior se encuentra una serie de estratos de arcilla y arena de color verde. Presenta una gradación normal y fragmentos líticos subredondeados lo que confirma su origen fluvial. ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 4 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Turbas, paleosuelos y tobas (Tu) En el techo de la unidad “El Pintado”, se han identificado una serie de turbas, paleosuelos y tobas cubriendo la subunidad de arcillas y arenas verdes. La presencia de los niveles de turbas indica su origen lacustre. 5.2.2. Depósitos la Carolina Miembro aluvial Se encuentra formado por lahares, cenizas volcánicas primarias y niveles de suelos que presentan los principales abanicos que forman los principales drenajes de la subcuenca centronorte de quito (Mothes y otros, 2001). En la parte central de la subcuenca, se haya relacionado con los depósitos palustres y lacustres, así como con pequeños canales fluviales (El Ejido, La Carolina y La Jipijapa). 5.2.3.2. La cuenca de Quito se ha formado debido a la actividad del sistema de fallas inversas de Quito durante un régimen compresivo que se inició en el Pleistoceno medio y continúa en la actualidad (Villagómez, 2003), con la presencia de dos estructuras importantes: la Falla de Quito (FQ) y la Falla Botadero (FB). La Falla de Quito (FQ) se inicia al sur de Quito y sigue hacia el norte con una dirección hacia el este para luego cambiar a una dirección norte-sur y finaliza en la Falla Botadero. Entre el centro y norte de Quito. - Falla Pichincha 1, se extiende desde las elevaciones de Singaloma al sur y se prolonga hasta el sector de Potrerillo, tiene una dirección NNE y una longitud aproximada de 7 km. - Falla Pichincha 2, parte del sector occidental del Panecillo y llega hasta el barrio de San Carlos, tiene una dirección NNE hasta NNW y de una longitud aproximada de 10 km. - Falla la Carolina, ubicada en la parte occidental se extiende desde Chimbacalle hasta Chaupicruz. Tiene una dirección NNE y una longitud aproximada de 9 km, prolongándose hacia el sur en más de 11 km. - Falla el Inca, se encuentra en la parte oriental, se extiende desde la avenida Colón hasta el barrio de San Isidro, tiene una dirección NNE y una longitud de 6 km aproximadamente. - Falla Monjas 1, ubicada en la parte oriental, se extiende desde la cooperativa obrero Independiente hasta el sector del Guápulo, donde choca con la falla el Batán. Tiene una dirección NNE y una longitud aproximada de 4 km, extendiéndose hasta 5 km hacia el sur. - Falla Monjas 2, ubicada en el sector oriental, se extiende desde la Cooperativa San Isidro al sur (quebrada Janahuaicu) y la quebrada el Batán al norte donde choca con la falla del mismo nombre. Tiene una dirección NNE y una longitud de 7 km aproximadamente, prolongándose 2 km al sur. Miembro lacustre palustre. Este miembro son los depósitos La Carolina sensu-estricto. Se encuentra conformado por paquetes de limos y arcillas, intercalados con caídas de ceniza. 5.2.4. Tectónica y estructura 5.3. Este conjunto de fallas, genera levantamientos a lo largo de una dirección suroeste-noreste que se denominan; Ilumbisí-Puengasí, Batán–La Bota y Calderón–Catequilla e incluyen a su vez, los sistemas de fallas siguientes: Según Alvarado (1996), estos depósitos son de origen fluvio lacustre y se encuentran únicamente en la subcuenca centro-norte de Quito. Son sedimentos conformados por paquetes de limos, arcillas, arenas medias a gruesas, intercalados con cenizas y caídas pómez. Se subdividen en dos miembros (en el presente trabajo no se han diferenciado englobándose en una misma unidad): 5.2.3.1. Su composición es variada desde los propios materiales volcánicos que forman el substrato de la ciudad, hasta materia orgánica, materiales inertes procedentes de restos de obras, plásticos etc. Formación Cangahua Esta formación fue definida por Sawer como tobas alteradas de colores amarillentos a marrones, generalmente intercaladas con caídas de cenizas, pómez, paleosuelos, flujos de lodo y canales aluviales, pudiendo presentar además costras calcáreas y óxido de manganeso. La Cangahua se diferencia de las tobas litificadas porque estas son rocas compactas y resistentes. En el sector de la quebrada Saguanchi, la Cangahua se encuentra en discordancia erosiva sobre la unidad Volcanosedimentaria Guamaní. Se han incluido en la Formación Cangahua, los depósitos de conos aluviales que se desprenden de los flancos de los complejos volcánicos Atacazo-Ninahuilca y Pichincha. Están formados por bloques de andesita, dacita y pómez dentro de una matriz limo arenosa de color café. 5.2.3. hidrográfica, se realizó para ganar espacio y dar una continuidad urbana a los viales, lo que después ha derivado en una serie de hundimientos de las calzadas sobre las que se ubican y demás problemática asociada. Rellenos antrópicos (R) Se trata fundamentalmente de rellenos antrópicos heterogéneos de diversa índole y composición que se ha producido históricamente en las quebradas. Este relleno de la red ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 5 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA - - Falla Nayón, ubicada en la parte oriental, se extiende desde la quebrada Jurahuaycu al sur hasta el sector Cashaloma en el norte, tiene una dirección NNE a NNW con cambio de rumbo a la altura de la urbanización Miravalle, la longitud total es de unos 8 km. Falla Iumbisí. Se considera la discontinuidad regional de las paredes occidentales del graven interandino. Se extiende desde la quebrada El Catre al sur, hasta el sector de Zámbiza en el norte. La dirección es NNE a NNW con el cambio de rumbo en el sector del barrio Miravalle. La longitud total es de 18 km. Las fallas de dirección noreste son: - Falla Machángara. Se localiza en el sector de la urbanización Monjas. Tiene una dirección NE y una longitud de unos 4 km. - Falla Cumbayá. Localizada en la parte oriental, se extiende desde la loma Auquichico al sur hasta el río Tanda al norte. Tiene una dirección NE y una longitud aproximada de 5 km. Finalmente, dentro de los sistemas de fallas, con dirección noroeste solo se presenta la siguiente: - Falla el Batán. Trazada en la parte central desde la quebrada Ingapirca en el oeste, hasta aguas abajo de la unión de la quebrada Batán con el río Machángara. Tiene una dirección NNW y una longitud aproximada de 9 km. Dentro de la ciudad de Quito se consideran dos unidades hidrogeológicas: 5.4.1. La expresión morfológica del sistema de fallas de Quito, constituye la expresión IlumbisíPuengasí, de dirección aproximada N-NNE, que se extiende desde el sector de Tambillo al sur, hasta el río Machángara al norte. Este segmento se caracteriza por tener una importante componente inversa y buzamiento hacia el oeste (Villagómez, 2003). El primer conjunto de fallas tiene rumbo NNW y buzamiento de 60º hacia el sur, las cuales afectarían al basamento no cortando la formación Cangahua. El segundo conjunto de fallas, está formado por fallas normales con rumbo E-W y buzamiento 80º sur. El tercer conjunto de fallas normales en el sector Saguanchi, tiene un rumbo N45º a N55º buzando 40º hacia el SE y afecta a la formación Cangahua y suelos cuaternarios. Existen fallas transcurrentes que se localizan en el sector de Guápulo y afectan a la formación Machángara. Tienen una dirección aproximada E-W y un buzamiento vertical cortando a la falla de Quito. Según Villagómez, (2003) estas estructuras tiene una cinemática transcurrente sinestral. Hidrogeología y permeabilidad El área se encuentra definida dentro de la Cuenca del río Esmeraldas, y a su vez dentro de la subcuenca del Guayllabamba. Se evidencia que existe en el sector un drenaje dendrítico y Acuífero Centro-Norte Está limitado por el norte por la cuenca superior del río Monjas y drenado por la quebrada del Colegio y la quebrada del Batán y se une con el río Machángara, aunque es independiente de este y está separado por los relieves del Panecillo y de la loma Puengasi. Su límite sur, se encuentra en un eje Aeropuerto–barrio de Cotollao. El acuífero central, es un acuífero multicapa que consta de dos niveles de buenas características hidrogeológicas. El trazado afecta al acuífero centro en su totalidad y parte del norte desde el límite con el centro hasta el aeropuerto. La recarga del acuífero se realiza por precipitación directa de las precipitaciones sobre el valle y por la infiltración producida en la vertiente del Pichincha. La profundidad media del nivel piezométrico de las aguas oscila entre 5 y 17 m, llegando a 43 en la zona del aeropuerto del Mariscal Sucre. La dirección de flujo es oeste –este. 5.4.2. Las fallas al sur de la ciudad de Quito 5.4. permanente. El cauce del río Machángara divide la cuenca en dos partes y además existen importantes quebradas en el área como El Batán y La Vicentina que atraviesan la cuenca. Acuífero Sur Está constituido por la parte superior de la cuenca hidrográfica del río Machángara, que abandona la cuenca por un valle estrecho y profundo. El acuífero sur se compone de un acuitardo y de dos niveles de acuíferos, superior e inferior. Este acuífero es afectado por el trazado desde el sector de Quitumbe hasta zona central aproximadamente en el sector de Chimbacalle. Esta unidad se compone de dos niveles, un nivel superior formado por un acuífero multicapa semiconfinado y el inferior formado por acuífero semiconfinado surgente. El nivel del acuífero superior corresponde con la Unidad Fluvio-Lacustre el Pintado y la Unidad Volacanosedimentaria Guamaní de la Formación Machángara. El material de mejores características hidrogeológicas es el flujo piroclástico “block and ash” por su espesor y tamaño de grano (arena media a fina). El nivel piezométrico del acuífero superior en las cercanías de la estación de Quitumbe tiene una cota de 2.920 m.s.n.m. en el sur y una cota mínima de 2810 m.s.n.m. en el norte de la subcuenca en las proximidades de la estación de la Magdalena. La dirección de flujo es NNE-E. El espesor medio aproximado que se estima para este acuífero es de unos 50 m. El nivel del acuífero inferior corresponde a depósitos de avalancha de escombros de la unidad de basamento de la Formación Machángara y se sitúa a partir de los 70 m de profundidad aproximadamente. Según los datos de varios pozos podría tener un espesor de 50 m, llegando hasta los 120 m de profundidad. En estos pozos exploratorios, el nivel piezométrico alcanzó 2 ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 6 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA m de altura sobre el suelo, por lo que este nivel constituye un acuífero surgente, cuyo caudal artesiano es de 2 l/s aproximadamente. Figura 2. Mapa piezométrico del acuífero de Quito del “Estudio de Climatología, Hidrología, Hidrogeología, Drenaje y Bombeo para el Proyecto Metro de Quito”. EVREN 2012 Figura 1. Sectorización acuífero de Quito del “Estudio de Climatología, Hidrología, Hidrogeología, Drenaje y Bombeo para el Proyecto Metro de Quito”. EVREN 2012. (Fuente: EMAAP/Quito, 2009) 5.4.3. Permeabilidad Para la realización del presente anejo se ha dispuesto de 66 ensayos de permeabilidad realizados en los sondeos por HIGGECO a lo largo de todo el trazado de la primera línea de metro de Quito. En la siguiente gráfica se observan los valores obtenidos: ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 7 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Tabla 2. Resumen permeabilidades obtenidas Figura 3. Permeabilidad en función de la profundidad y de las formaciones geológicas Formación Permeabilidad media (m/s) Permeabilidad máxima (m/s) Permeabilidad mínima (m/s) Desv. estándar Depósitos la Carolina 8,97.10-7 1,55.10-6 2,44.10-7 9,23.10-7 Formación Cangahua 2,48.10-6 1,87.10-5 2,27.10-8 4,91.10-6 Unidad Volcanosedimentaria Guamaní 5,39.10-7 6,54.10-6 1,81.10-8 1,41.10-6 PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO ENSAYOS DE PERMEABILIDAD - log k (m/s) 4 5 6 7 8 9 0 10 Profundidad (m) 20 30 40 50 60 Los resultados obtenidos han dado unos valores de permeabilidad relativamente bajos y puntualmente muy bajos, muy similares en todos los casos, asimilables a arenas finas y limos. Existen algunos valores de permeabilidad muy baja debido al contenido en arcillas. En general, la formación Cangahua es ligeramente más permeable que las otras dos ensayadas, aunque el ensayo que ha dado un valor más impermeable también ha sido de esta formación. No obstante, se considera que debido a la heterogeneidad de las formaciones y a posibles variaciones laterales de facies, la permeabilidad global puede ser en general algo superior a los valores locales. 70 80 Fl-Ca Cangahua Guamani Del análisis de los valores obtenidos se extraen los siguientes datos: La permeabilidad media obtenida en los 37 ensayos realizados en la formación Cangahua es de k=2,48.10-6 m/s. En la siguiente tabla, se indican valores habituales de permeabilidad para materiales típicos, resaltándose los valores similares en la misma. La permeabilidad media obtenida en los dos ensayos realizados en los depósitos la Carolina es de k=8,97.10-7 m/s. La permeabilidad media obtenida en los 15 volcanosedimentaria Guamaní es de k=5,39.10-7 m/s. ensayos realizados en la unidad Los cuatro ensayos lugeon realizados en la unidad de basamento han resultado fallidos porque no han podido realizar todos los escalones de presión que requiere el ensayo. ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 8 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Tabla 3. Coeficiente de permeabilidad de materiales típicos 5.5. Tipo de suelo Permeabilidad Coeficiente de permeabilidad k(m/s) Grava limpia Alta 1.10-3 Arena limpia Media 1.10-5 Grava arenosa Media 1.10-5 Arena fina Baja 1.10-5 a 1.10-7 Limo Baja 1.10-5 a 1.10-7 Arena limo arcillosa Muy baja 1.10-6 a 1.10-9 Arcilla Muy baja a impermeable 1.10-9 Figura 4. Zonificación sísmica del Ecuador, de acuerdo a las normas NEC (2011) Riesgos geológicos 5.5.1. Vulcanismo Los procesos de vulcanismo del Cotopaxi, Antisana, Ninahuilca, Pululahua y del Guagua Pichincha, pueden generar fenómenos de caída de ceniza transportada por el viento, fenómenos de caída de material piroclástico y especialmente el paso de lahares con capacidad erosiva en el fondo y márgenes del cauce en los ríos y quebradas atravesados por el trazado. 5.5.2. Sismicidad La región donde se encuentra la ciudad de Quito, puede ser afectada por sismos que se generen tanto desde la zona de subducción, como por las fallas activas, con magnitudes Ms superiores a 7,0. En el anejo nº 6 “Efectos Sísmicos” del presente proyecto, se desarrolla extensamente este apartado. Por un lado, se encuentra en un contexto general de compresión N80ºE (Bonilla & Ruíz, 1992; Ego et al., 1995) debida a la subducción de la placa de Nazca bajo la placa Suramericana que genera sismos de subducción que afectan a la zona costera y que podrían afectar a la ciudad aunque con menor influencia que las fallas activas. Por otro lado, la falla de Quito o de Ilumbisi se extiende desde Pomasqui hasta Amaguaña se mueve con dirección N-S a una velocidad de 0,5 a 1 mm por año y tendría potencial para generar sismos de 6,9 a 7,5 Ms, que darían intensidades MKS superiores a los VII grados (muy fuerte) en la zona norte de Quito (Escuela Politécnica Nacional et al, 1995). En la siguiente figura, se muestra el mapa de Zonificación sísmica del Ecuador, de acuerdo a las normas NEC (2011): ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 9 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA 5.5.3. Riesgo por erosión y flujos de escombros 6. GEOLOGÍA DEL EMPLAZAMIENTO DE LA ESTACIÓN Corresponden a precipitaciones muy altas que generan inestabilidad morfológica en los cursos de zonas de drenajes naturales de suelos saturados, ocupados por escombros debido al poco caudal existente durante largos periodos sin lluvias, dando origen a crecientes aluviones con capacidad de arrastre y erosión de los cursos fluviales atravesados por el trazado, que originan aumentos de la presión hidráulica en las canalizaciones, lo que puede provocar la rotura y posterior erosión subterránea. 5.5.4. Licuefacción Este fenómeno se produce en suelos areno-limosos en estado saturado, al experimentar esfuerzos cortantes anómalos y rápidos (terremotos), permiten un aumento de las presiones intersticiales por falta de drenaje, hasta valores del orden de la presión total existente. En este caso, la resistencia al corte desaparece y el material se comporta como un líquido dando lugar a movimientos verticales y horizontales que puede generar deslizamientos, grandes asientos y el fallo de cimentaciones. Los suelos potencialmente licuefactables, son en general, arenas finas y limos mal graduados con el nivel freático alto muy cerca de la superficie y el grado de compactación bajo, equivalente a valores de N de SPT inferiores a 20 golpes. La estación de la Magdalena se ubica junto a la avenida Rodrígo de Chávez, en el límite norte de la subcuenca sur de Quito, estando muy próxima al domo El Panecillo que se encuentra a 1 km al noreste y al río Machángara que se queda 200 m al sureste de la misma. 6.1. Geomorfología La parcela donde se ha proyectado la estación, se encuentra en sentido sureste-noroeste, en una zona de pendiente suave, en el que la cota más baja se encuentra en el lado sureste de la parcela a 2809 m.s.n.m. y la cota más alta situada en el lado noroeste a la cota 2815. Dentro del entorno, la parcela se encuentra aproximadamente en la mitad sur de la cuenca de Quito, en una zona de confluencia de las estribaciones orientales del complejo volcánico Pichincha, de las estribaciones de la ladera sur del domo El Panecillo y en el sureste una zona de depresión formada por el río Machángara. 6.2. Estratigrafía y litología Las litologías que se han identificado en los sondeos realizados (SMQ-25 y SMQ-26) han sido las siguientes: Además, en zonas afectadas por licuefacción se han dado las siguientes características: 6.2.1. - Terremotos de magnitud igual o superior a 5,5 con aceleraciones superiores a 0,3g. Por debajo de 15 m de profundidad no se ha producido el fenómeno. Nivel freático inferior a 3 m. En el emplazamiento de la estación no se han detectado condiciones desfavorables en relación con este riesgo. 5.5.5. Unidad volcanosedimentaria Guamaní. Tobas (Tb) Se trata de rocas blandas formadas por depósitos piroclásticos soldados constituidas por fragmentos de lapillis y cenizas de naturaleza pumitica. Se trata de unas rocas muy porosas y de baja densidad. Contienen restos de plantas, las fracturas se presentan rellenas con óxidos y fragmentos líticos andesísticos de hasta 3 cm de diámetro. En el sondeo SMQ-25 situado al sureste de la parcela,se han detectado a partir de 41,40 m de profundidad, a la cota 2769 m.s.n.m. En el sondeo SMQ-26 situado al noroeste de la parcela se han detectado a partir de 18,60 m de profundidad a la cota 2799 m.s.n.m. Colapsabilidad Se trata de un fenómeno que se refiere a la disminución brusca del volumen en un suelo al inundarse. Algunos autores sugieren que la Cangahua tiene un comportamiento físicomecánico similar a los depósitos de loess, aunque su origen geológico es diferente. Este comportamiento geotécnico similar al loess se debe a la susceptibilidad a la erosión con la acción del agua. En el emplazamiento de la estación no se han detectado condiciones desfavorables en relación con este riesgo. ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 10 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Fotografía 4. Detalle de las tobas en el sondeo SMQ-25 6.2.2. Tabla 4. Nivel de agua medido (m) en los sondeos Unidad Fluviolacustre el Pintado. Arenas, brechas y limos (CH, B, A, a) Se trata de depósitos sedimentarios de ambiente fluvial y lacustre. Están compuestos por gravas, arenas, limos y bloques de andesita. Solamente se han detectado en el sondeo SMQ25 entre 32,3 y 41,4 m de profundidad entre las cotas 2769 y 2778 m.s.n.m. 6.2.3. Formación Cangahua (Ca, Cl, Co) Esta formación fue definida por Sawer como tobas alteradas de colores amarillentos a marrones. En los sondeos realizados se han detectado desde la superficie hasta 32,3 m y 18,6 m de profundidad respectivamente en el SMQ-25 y en el SMQ-26. Se presentan como limos y arcillas arenosas (Cl), arenas limosas (Ca) y como arenas con gravas y algo de limo (Co). Fotografía 5. Detalle del sondeo SMQ-25 6.3. FECHA SMQ-25 12-12-2011 SECO 13-12-2011 11,65 14-12-2011 11,90 15-12-2011 11,85 16-12-2011 11,90 17-12-2011 12,00 18-11-2011 11,30 19-11-2011 7,50 20-11-2012 8,00 SMQ-26 21-12-2011 SECO 22-12-2011 SECO 26-12-2011 10,40 27-12-2011 12,00 28-12-2011 12,10 29-12-2011 10,25 30-12-2011 11,70 02-01-2012 0,48 03-01-2012 11,25 04-01-2012 5,50 10-03-2012 5,93 10,35 28-03-2012 5,89 10,31 Nivel de agua y permeabilidad Los niveles medidos en los sondeos han sido: ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 11 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Como se observa en las medidas tomadas en el mes de marzo de 2012, el nivel de agua, especialmente en el sondeo SMQ-25 se sitúa relativamente cerca de la superficie, a unos 6 m de la misma, no descartándose que el nivel pueda variar a lo largo del año, dependiendo de las condiciones pluviométricas de la época. De hecho, este nivel de agua, está asociado a las líneas de flujo subsuperficial procedentes de las estribaciones orientales del Pichincha y de la ladera norte de el Panecillo, que se dirigen al área de descarga que forma el río Machángara al sureste de la parcela, atravesando el emplazamiento de la estación en una zona donde la ladera se suaviza, provocando una disminución de la velocidad de flujo y un aumento del caudal de escorrentía, provocando la subida del nivel freático local. 7. CONDICIONES SUPERFICIALES El recinto de estación de La Magdalena se encuentra situado en la Avenida Rodrigo de Chávez, en una zona ajardinada, en la que existen pequeñas edificaciones, que se deberán demoler cuando se realice la estación. Frente a la estación a proyectar se encuentran los edificios pertenecientes al Cuerpo de Ingenieros del Ejército. Son edificios de varias plantas, como el que se observa en la siguiente figura, que están alejados de las excavaciones de la estación. Dado que en los sondeos ejecutados no se ha realizado ningún ensayo de permeabilidad, en la siguiente tabla se resumen los valores obtenidos a partir de ensayos realizados en otros sondeos a lo largo del trazado de la primera línea de metro de Quito. Fotografía 6. Planta de situación de la Estación de la Magdalena Cuerpo de Ingenieros del ejército Avda.Rodrigo de Chavez Tabla 5. Permeabilidades obtenidas en los ensayos realizados Formación Permeabilidad media (m/s) Permeabilidad máxima (m/s) Permeabilidad mínima (m/s) Desv. estándar Formación Cangahua 2,48.10-6 1,87.10-5 2,27.10-8 4,91.10-6 Unidad Volcanosedimentaria Guamaní 5,39.10-7 6,54.10-6 1,81.10-8 1,41.10-6 Estación La Magdalena Rio Machángara ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 12 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA 8. GEOTECNIA - Ensayos SPT. El objeto del presente apartado es el de resumir los criterios que deben adoptarse para caracterizar geotécnicamente los materiales existentes en la estación de la Magdalena. - Ensayos presiométricos - Instalación de piezómetros en el interior de sondeos y monitoreo del nivel de agua. - Ensayos de laboratorio sobre muestras de terreno obtenidas de los sondeos Datos de partida 8.1. efectuados. La información de partida para la caracterización geotécnica, disponible a fecha de redacción del presente Informe, proviene fundamentalmente de las siguientes fuentes: • “Estudios para el Diseño conceptual del sistema integrado de transporte metropolitano de Quito y Factibilidad de la 1ª Línea del Metro de Quito”, realizados por Metro de Madrid, S.A. en junio de 2011. • “Estudio de evaluación geotécnica del Metro de Quito. Informe final”, elaborado por HIGGECO en agosto de 2011. • “Estudio de caracterización de ruta con métodos geofísicos no invasivos, para la Primera Línea del Metro de Quito. Primer producto: Informe preliminar sobre trabajos de campo”, realizado por TRX Consulting C.A. en noviembre de 2011. • “Estudio de caracterización de ruta con métodos geofísicos no invasivos, para la Primera Línea del Metro de Quito. Segundo producto: Refracción por Micro Tremores – ReMi – sísmica pasiva”, realizado por TRX Consulting C.A. en diciembre de 2011. • “Estudio de climatología, hidrología, hidrogeología, drenaje y bombeo para el Proyecto Metro de Quito. Entregable 1. Modelo conceptual”, redactado por EVREN en enero de 2012. • “Estudio de climatología, hidrología, hidrogeología, drenaje y bombeo para el Proyecto Metro de Quito. Entregable 2. Modelos de flujo subterráneo mediante métodos numéricos e impacto de obras sobre hidráulica subterránea”, redactado por EVREN en febrero de 2012. • 8.2. - Ensayos de laboratorio sobre muestras de agua recogidas de los sondeos efectuados. - Estudio geofísico de la traza por aplicación del método de sísmica pasiva ReMi. Criterios adoptados para la obtención de los parámetros geotécnicos A continuación se describen sucintamente los criterios adoptados para la obtención de los parámetros geotécnicos más significativos del apartado anterior: 8.2.1. Coeficiente de Poisson, módulo de Young, módulo de rigidez y módulo de deformación volumétrica dinámicos (din, Edin, Gdin, Kdin) Despreciando el efecto de las fuerzas volumétricas y considerando un régimen elástico asociado a pequeñas deformaciones, estos parámetros se obtienen a partir de las velocidades de propagación de las ondas mecánicas de acuerdo con las siguientes expresiones: 2 din ”Aplicación métodos geofísicos. Diagrafía de pozos. Métodos Geofísicos: Gamma Natural-Resistividad y Potencial Espontáneo. Proyecto del Metro de Quito. Informe Final V1.0”, realizado por TRX Consulting C.A. en febrero de 2011. • “Estudio de evaluación de detalle mediante sondeos a rotación y ensayos de laboratorio del Metro de Quito. Informe de avance fase I”, elaborado por HIGGECO en febrero de 2012. La campaña geotécnica en el entorno de la estación de la Magdalena, llevada a cabo por HIGGECO, ha consistido básicamente en la realización de: - 2 Sondeos mecánicos a rotación con recuperación continua de testigo. - Toma de muestras SPT, inalteradas y testigos parafinados en el interior de sondeos, así como muestras de agua. - Ensayos in situ realizados en el interior de sondeos: vP 2 v S2 v 2 P 1 vs Gdin vS2 Edin 2 vS2 1 din Edin 2 1 din K din Edin 3 1 2 din Siendo: din = coeficiente de Poisson dinámico. vp = velocidad de ondas P, obtenida a partir de ensayos Down-Hole realizados en el interior de sondeos. vs = velocidad de ondas S, obtenida a partir de ensayos Down-Hole realizados en el interior de sondeos. Edin = módulo de Young dinámico. = densidad aparente del terreno. Gdin = módulo de rigidez o de cortante dinámico. ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 13 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Figura 6. Relación entre E y Edin (Alpan y otros) Kdin = módulo de deformación volumétrica dinámico. Para la adopción del módulo de Young dinámico característico de una formación geotécnica, Edin, se tomará (del lado de la prudencia) el primer cuartil de los valores obtenidos para esa misma formación, una vez despreciados aquellos cuya dispersión es muy elevada con respecto al conjunto de datos. Módulo de Young, módulo de rigidez y módulo de deformación volumétrica estáticos (E, G, K) 8.2.2. Basado en la bibliografía de referencia, Alpan (1970) y otros, el módulo de Young estático se estima como la cuarta parte del módulo de Young dinámico: E E din 4 Siendo: • E = módulo de Young estático. • Edin = módulo de Young dinámico. Por otro lado, los módulos de rigidez y de deformación volumétrica estáticos se obtienen por las expresiones habituales de la teoría de elasticidad siguientes: G Figura 5. Relación entre E y Edin (Alpan, 1970) E 2 1 K E 3 1 2 Siendo: • G = módulo de rigidez o de cortante estático. • K = módulo de deformación volumétrica estático. • = coeficiente de Poisson estático. 8.2.3. Módulo de deformación en extensión para cálculo de subsidencias (Esub) El módulo de deformación en extensión (para cálculo de subsidencias por métodos semiempíricos) se estima del orden del doble del módulo de Young estático: Esub 2 E ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 14 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Siendo: • Esub = módulo de deformación en extensión (para cálculo de subsidencias por métodos semi-empíricos). • Coeficientes de balasto radial y tangencial estáticos y dinámicos para cálculo de dovelas (kr, kr,din, kt, kt,din) 8.2.5. E = módulo de Young estático. Siguiendo los criterios de la AFTES (Association Française des Tunnels et de l'Espace Souterrain), los coeficientes de balasto radial y tangencial se obtienen mediante las siguientes expresiones: Coeficientes de balasto horizontal estático y dinámico para cálculo de pantallas (kh, kh,din) 8.2.4. El coeficiente de balasto horizontal para cálculo de pantallas se obtendrá a partir de las siguientes expresiones: kh E h k h ,din E din h kr E R (1 ) k r ,din Edin R (1 din ) kt G R (1 ) kt ,din Gdin R (1 din ) Siendo: Siendo: • kr = coeficiente de balasto radial estático para cálculo de dovelas. • kh = coeficiente de balasto horizontal estático. • kr,din = coeficiente de balasto radial dinámico para cálculo de dovelas. • kh,din = coeficiente de balasto horizontal dinámico. • kt = coeficiente de balasto tangencial estático para cálculo de dovelas. • E = módulo de Young estático. • kt,din = coeficiente de balasto tangencial dinámico para cálculo de dovelas. • Edin = módulo de Young dinámico. • E = módulo de Young estático. • Edin = módulo de Young dinámico. • G = módulo de rigidez o de cortante estático. • Gdin = módulo de rigidez o de cortante dinámico. • R = radio de la excavación. • = coeficiente de Poisson estático. • din = coeficiente de Poisson dinámico. • h = longitud que puede adoptar un valor comprendido entre 1 y 5 m. Para limitar las flechas de las pantallas dentro del ámbito de las pequeñas deformaciones (del orden de 10-4, según figura adjunta), se adopta un valor de h = 2,5 m. Figura 7. Relación entre los módulos de rigidez y las deformaciones (Atkinson, 1991) 8.3. Consideración del empuje de agua en el cálculo de pantallas Como criterio general, el empuje de agua se considerará del tipo hidrostático hasta alcanzar con claridad los substratos tobáceos o andesíticos, en caso de que se presenten. Si se tienen configuraciones estratigráficas en las que se dé una clara alternancia de niveles granulares con escasos finos y niveles limo-arcillosos (con porcentajes de finos claramente superiores al 35-40%) y existen datos para considerar que puede asumirse una continuidad lateral suficiente en el entorno de la excavación, se podrá asumir una ley de empujes como la representada en la figura adjunta: ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 15 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Figura 8. Ley de presiones de agua en el caso de alternancia clara de niveles granulares con escasos finos y niveles limo-arcillosos Figura 9. Corte estratigráfico tipo en el extremo sur de la estación En cualquier caso, habrá que realizarse una comprobación con empuje hidrostático en situación definitiva. En caso de duda, se deberá considerar empuje hidrostático hasta alcanzar con claridad niveles tobáceos o andesíticos, en caso de presentarse. 8.4. Cortes estratigráficos tipo para el cálculo A partir de los sondeos SMQ-25 y SMQ-26 se ha realizado el perfil geotécnico de cálculo. Características geológicas del terreno: La estructura del extremo sur de la estación, se sitúa sobre intercalaciones de paquetes de limos arenosos y arenas limosas de espesor métrico pertenecientes a la formación Cangahua. Por debajo de la cota 2778 aparece un nivel de 9,2 m de la unidad fluvio-lacustre el Pintado compuesto por grava y bloques de andesitas. El substrato detectado está formado por tobas a partir de la cota 2769. En el extremo norte de la estación, aparecen desde superficie la formación Cangahua hasta los 18 m de profundidad (cota 2799). A partir de esa cota se han detectado tobas. Esquema geológico-geotécnico del terreno considerado: Para facilitar el diseño estructural de la estación, además del perfil geológico-geotécnico incluido en el APÉNDICE 2 al final del presente documento, se han considerado los esquemas geotécnicos siguientes: ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 16 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Figura 10. Corte estratigráfico tipo en el extremo norte de la estación ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Figura 11. Corte estratigráfico tipo longitudinal Página 17 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA 8.5. Figura 12. Carta de plasticidad para estos materiales Caracterización geotécnica Basado en un análisis detallado de toda la información de partida del “Estudio de Evaluación de detalle mediante sondeos a rotación y ensayos de laboratorio” realizado por Higgeco, se han distinguido y caracterizado geotécnicamente las siguientes formaciones: PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO CARTA DE PLASTICIDAD DE CASAGRANDE 70 60 Índice de Plasticidad Ip (%) 1) Cangahua limo-arcillosa (Cl) 2) Cangahua areno-limosa (Ca) 3) Cangahua coluvial (Co) 4) Unidad fluvio- lacustre el Pintado (CH,B, A, a) 5) Unidad volcanosedimentaria Guamaní (Tb) CL CH 50 40 30 20 MH-OH 10 De cara a la caracterización geotécnica se han tenido en cuenta todos los sondeos realizados en el estudio anterior. CL-ML ML-OL 0 0 8.5.1. 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Límite Líquido WL (%) Cangahua limo-arcillosa (Cl) Cl Se trata de suelos derivados de la alteración de las tobas pumíticas y dentro de los mismos, se ha denominado Cangahua limo-arcillosa a las intercalaciones de niveles de mayor contenido en finos (>40%). Fotografía 7. Sondeo SMQ-20. Cangahua limo-arcillosa Como se observa en la carta de plasticidad, la fracción fina de estos materiales presenta un valor del límite líquido que oscila entre 70 y 20, con un valor medio de 35, y un valor del índice de plasticidad situado entre 48 y 1, con un valor medio de 11. Se trata por tanto de materiales de plasticidad media - baja. La fracción granulométrica media de las muestras ensayadas en porcentaje de gravas/ arenas/ finos es 1/ 39/ 60%, por lo que se aprecia un claro predominio de la fracción fina frente a la arenosa. Por tanto se pueden clasificas según Casagrande como arcillas y limos arenosos, CL y ML. ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 18 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Figura 13. Porcentaje de finos en función de la profundidad. En cuanto a sus características resistentes, se trata de materiales muy variables en función de la profundidad, con un gran porcentaje de valores de golpeo NSPT inferiores a 10 hasta los 10 m. Generalmente se han obtenido valores de golpeo NSPT superiores a 15-20 a partir de 15 m. En algunos casos se ha obtenido valores de rechazo a partir de 10 m. PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO PORCENTAJE DE FINOS (0,08 mm pasa #200) % Pasa Tamiz 200 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 Figura 15. Variación del golpeo NSPT30 en función de la profundidad 10 Profundidad (m) 20 PRIMERA LÍNEA DE LÍNEA DE QUITO 30 VALORES DE GOLPEOS 40 50 0 10 20 30 40 Golpeo NSPT 30 50 60 70 80 90 100 0 60 70 10 80 20 Profundidad (m) 90 Cl 30 40 50 3 La densidad seca de estos materiales se sitúa entre 16,9 y 9,8 KN/m , con un valor medio de 13,5 KN/m3. La humedad natural de estos materiales varía entre 78 % y 15 %, con un valor medio de un 30 %. El grado de saturación de las muestras varía entre 92,6 % y 70,0 %, con un valor medio de 83,5 %. 60 70 Cl Figura 14. Variación de la densidad en función de la profundidad El valor medio de la resistencia a compresión simple obtenida en los ensayos de laboratorio es de 0,3 MPa, con un valor mínimo de 0,07 MPa y un valor máximo de 1,35 MPa. La desviación típica de los resultados es de 0,30 MPa. PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO DENSIDAD SECA Densidad seca (kN/m3) 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 10 Profundidad (m) 20 30 40 50 60 70 80 90 Cl ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 19 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Figura 16. Variación de la resistencia a compresión simple en función de la profundidad, Tabla 6. Resumen de los datos obtenidos con el ensayo presiométrico PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO COMPRESIÓN SIMPLE qu (MPa) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 0 Presión de fluencia pf (MPa) Presión límite pl (MPa) Módulo dilatométrico EM (MPa) hs (MPa) pl. (MPa) E/pl E/pl. 0,53 0,90 6,2 0,153 0,75 6,8 8,2 10 Profundidad (m) 20 30 40 50 60 70 8.5.2. Cangahua areno-limosa (Ca) 80 Se trata de suelos derivados de la alteración de las tobas pumíticas y dentro de los mismos, se ha denominado Cangahua areno-limosa a las intercalaciones de niveles con contenido en finos <40%. 90 Cl Fotografía 8. Sondeo SMQ-20. Cangahua areno-limosa Por otro lado, los ensayos de corte directo, sin consolidar ni drenar han arrojado un valor promedio de cohesión de 73 kPa y un ángulo de rozamiento interno de 19º. Figura 17. Variación de la cohesión con la profundidad PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO COHESIÓN TOTAL c (kPa) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0 10 Profundidad (m) 20 30 40 50 60 70 80 90 Cl Se ha realizado un ensayo presiométrico en esta formación en el sondeo SMQ-26, a 17 m de profundidad. Los resultados han sido los siguientes: ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 20 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Figura 18. Carta de plasticidad para estos materiales Figura 19. Porcentaje de finos en función de la profundidad. PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO CARTA DE PLASTICIDAD DE CASAGRANDE PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO PORCENTAJE DE FINOS (0,08 mm pasa #200) % Pasa Tamiz 200 70 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 CL CH 10 50 20 30 Profundidad (m) Índice de Plasticidad Ip (%) 10 0 60 40 40 30 50 60 20 70 MH-OH 10 80 CL-ML ML-OL 90 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ca Límite Líquido WL (%) Ca Un tercio de las muestras ensayadas no presentan plasticidad. Del resto de las muestras, la fracción fina de estos materiales presenta un valor del límite líquido que oscila entre 54 y 26, con un valor medio de 36, y un valor del índice de plasticidad situado entre 15 y 2, con un valor medio de 10. Se trata por tanto de materiales de plasticidad baja-nula. La densidad seca de estos materiales se sitúa entre 16,2 y 11,6 KN/m3, con un valor medio de 13,8 KN/m3. La humedad natural de estos materiales varía entre 62 % y 12 %, con un valor medio de un 29 %. Figura 20. Variación de la densidad en función de la profundidad PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO La fracción granulométrica media de las muestras ensayadas en porcentaje de gravas/ arenas/ finos es 4/ 58/ 37%, por lo que se aprecia un predominio de la fracción arena frente a la fina. Por tanto se pueden clasificas según Casagrande como arenas limosas y limoarcillosas SMSC. DENSIDAD SECA Densidad seca (kN/m3) 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 10 Profundidad (m) 20 30 40 50 60 70 80 90 Ca En cuanto a sus características resistentes, se trata de materiales muy variables en función de la profundidad, con algunos valores de golpeo NSPT inferiores a 10 hasta los 10 m. ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 21 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Figura 22. Variación de la resistencia a compresión simple en función de la profundidad Generalmente se han obtenido valores de golpeo NSPT superiores a 15-20 a partir de 10 m. En algunos casos se ha obtenido valores de rechazo antes de los 10 m. PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO COMPRESIÓN SIMPLE qu (MPa) 0.0 Figura 21. Variación del golpeo NSPT30 en función de la profundidad 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 0 10 PRIMERA LÍNEA DE LÍNEA DE QUITO 20 Profundidad (m) VALORES DE GOLPEOS Golpeo NSPT 30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 Profundidad (m) 10 30 40 50 60 70 20 80 30 90 Ca 40 50 Por otro lado, los ensayos de corte directo sin consolidar ni drenar han arrojado un valor promedio de cohesión de 54 kPa y un ángulo de rozamiento interno de 29º. 60 70 Ca Figura 23. Variación de la cohesión en función de la profundidad PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO COHESIÓN TOTAL c (kPa) El valor medio de la resistencia a compresión simple obtenida en los ensayos de laboratorio es de 0,34 MPa, con un valor mínimo de 0,09 MPa y un valor máximo de 1,01 MPa. La desviación típica de los resultados es de 0,35 MPa. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0 10 20 Profundidad (m) 30 40 50 60 70 80 90 Ca ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 22 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA 8.6. Figura 25. Porcentaje de finos en función de la profundidad. Cangahua coluvial (Co) Se trata de suelos derivados de la alteración de las tobas pumíticas y dentro de los mismos, se ha denominado Cangahua coluvial a las intercalaciones de niveles arenosos con cierto contenido en gravas y bloques. PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO PORCENTAJE DE FINOS (0,08 mm pasa #200) % Pasa Tamiz 200 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 Figura 24. Carta de plasticidad para estos materiales 20 Profundidad (m) PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO CARTA DE PLASTICIDAD DE CASAGRANDE 70 Índice de Plasticidad Ip (%) 60 CL CH 50 30 40 50 60 70 80 40 90 30 Co 20 MH-OH 10 CL-ML En cuanto a sus características resistentes, se trata de materiales muy variables en función de la profundidad, con algunos valores de golpeo NSPT superiores a 30 a partir de los 12 m. ML-OL 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Límite Líquido WL (%) Figura 26. Variación del golpeo NSPT30 en función de la profundidad Co PRIMERA LÍNEA DE LÍNEA DE QUITO VALORES DE GOLPEOS 0 La mitad de las muestras ensayadas no presentan plasticidad. Del resto de las muestras, la fracción fina de estos materiales presenta un valor del límite líquido que oscila entre 47 y 29, con un valor medio de 37, y un valor del índice de plasticidad situado entre 13 y 6, con un valor medio de 8. Se trata por tanto de materiales de plasticidad baja-nula. 20 30 40 Golpeo NSPT 30 50 60 70 80 90 100 0 10 20 Profundidad (m) La fracción granulométrica media de las muestras ensayadas en porcentaje de gravas/ arenas/ finos es 18/ 52/ 30%, por lo que se aprecia un predominio de la fracción arena frente a la fina y un porcentaje de gravas. Por tanto, se pueden clasificar según Casagrande como arenas limosas y limoarcillosas SM-SC con grava. 10 30 40 50 60 70 Co ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 23 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA 8.7. Figura 28. Porcentaje de finos en función de la profundidad. Unidad fluvio- lacustre el Pintado (CH, B, A, a) Se trata de depósitos sedimentarios de ambiente fluvial y lacustre, que están constituidos por brechas, arenas, arcillas y areniscas. También aparecen algunos niveles de turba. PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO 0 10 PORCENTAJE DE FINOS (0,08 mm pasa #200) % Pasa Tamiz 200 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 Figura 27. Carta de plasticidad para estos materiales 10 20 Profundidad (m) PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO CARTA DE PLASTICIDAD DE CASAGRANDE 70 Índice de Plasticidad Ip (%) 60 CL CH 50 30 40 50 60 70 80 40 90 30 Tu-CH-B, A, a 20 MH-OH 10 CL-ML ML-OL 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Límite Líquido WL (%) La densidad seca de estos materiales se sitúa entre 14 y 9,3 KN/m3, con un valor medio de 12,6 KN/m3. La humedad natural de estos materiales varía entre 62 % y 17 %, con un valor medio de un 34 %. Figura 29. Variación de la densidad en función de la profundidad Tu-CH-B, A, a PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO DENSIDAD SECA Densidad seca (kN/m3) La fracción fina de estos materiales presenta un valor del límite líquido que oscila entre 81 y 28, con un valor medio de 40, y un valor del índice de plasticidad situado entre 44 y 5, con un valor medio de 13. Se trata por tanto de materiales de plasticidad media-baja. 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 10 20 Profundidad (m) La fracción granulométrica media de las muestras ensayadas en porcentaje de gravas/ arenas/ finos es 4/ 46/ 50%, y aunque aparentemente se aprecia un predominio de la fracción fina frente a la fina, se trata de una unidad que engloba granulometrías muy variables. Por tanto, se pueden clasificar según Casagrande como limos y arcillas arenosas ML y SC aunque pueden derivar en SM y SC. 8 0 30 40 50 60 70 80 90 Tu-CH-B, A, a ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 24 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Figura 31. Variación de la resistencia a compresión simple en función de la profundidad En cuanto a sus características resistentes, se trata de materiales muy variables en función de la profundidad, con algunos valores de golpeo NSPT inferiores a 10 hasta los 20 m. Generalmente se han obtenido valores de golpeo NSPT superiores a 15-20 a partir de 10 m. En algunos casos se ha obtenido valores de rechazo antes de los 12 m. PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO COMPRESIÓN SIMPLE qu (MPa) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 0 10 Figura 30. Variación del golpeo NSPT30 en función de la profundidad 20 Profundidad (m) PRIMERA LÍNEA DE LÍNEA DE QUITO VALORES DE GOLPEOS Golpeo NSPT 30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 40 50 60 70 80 90 20 Profundidad (m) 30 Tu-CH-B, A, a 30 40 Por otro lado, los ensayos de corte directo sin consolidar ni drenar han arrojado un valor promedio de cohesión de 58 kPa y un ángulo de rozamiento interno de 13º. 50 60 Figura 32. Variación de la cohesión en función de la profundidad 70 Tu-CH-B, A, a PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO COHESIÓN TOTAL c (kPa) 0 El valor medio de la resistencia a compresión simple obtenida en los ensayos de laboratorio es de 0,19 MPa, con un valor mínimo de 0,06 MPa y un valor máximo de 0,33 MPa. La desviación típica de los resultados es de 0,09 MPa. 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0 10 Profundidad (m) 20 30 40 50 60 70 80 90 Tu-CH-B, A, a ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 25 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA 8.8. Figura 34. Porcentaje de finos en función de la profundidad. Unidad volcanosedimentaria Guamaní (Tb) Se trata de rocas formadas por depósitos piroclásticos soldados constituidas por fragmentos de lapillis y cenizas de naturaleza pumitica. Se trata de unas rocas muy porosas y de baja densidad. PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO 0 PORCENTAJE DE FINOS (0,08 mm pasa #200) % Pasa Tamiz 200 20 30 40 50 60 70 80 10 90 100 0 10 Figura 33. Carta de plasticidad para estos materiales Profundidad (m) 20 PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO CARTA DE PLASTICIDAD DE CASAGRANDE 70 Índice de Plasticidad Ip (%) 60 30 40 50 60 70 80 CL CH 90 50 Tb 40 La densidad seca de estos materiales se sitúa entre 18,8 y 9,8 KN/m3, con un valor medio de 13,7 KN/m3. La humedad natural de estos materiales varía entre 55 % y 20 %, con un valor medio de un 30 %. 30 20 MH-OH Figura 35. Variación de la densidad en función de la profundidad 10 CL-ML ML-OL 0 PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 DENSIDAD SECA Densidad seca (kN/m3) Límite Líquido WL (%) 8 Tb 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 10 La fracción granulométrica media de las muestras ensayadas en porcentaje de gravas/ arenas/ finos es 1/ 41/ 58%, por lo que se aprecia un predominio de la fracción fina. Por tanto se pueden clasificar según Casagrande como limos arenosos y arcillosos ML –CL, aunque pueden variar a arenas limosas SM y SC. Profundidad (m) 20 La fracción fina de estos materiales presenta un valor del límite líquido que oscila entre 63 y 26, con un valor medio de 37, y un valor del índice de plasticidad situado entre 30 y 3, con un valor medio de 11. Se trata por tanto de materiales de plasticidad baja. 30 40 50 60 70 80 90 Tb ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 26 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Figura 37. Variación de la resistencia a compresión simple en función de la profundidad En cuanto a sus características resistentes, se trata de materiales muy resistentes, generalmente con golpeos de rechazo. PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO 0.0 Figura 36. Variación del golpeo NSPT30 en función de la profundidad 0.5 1.0 COMPRESIÓN SIMPLE qu (MPa) 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0 10 PRIMERA LÍNEA DE LÍNEA DE QUITO 20 VALORES DE GOLPEOS 30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Profundidad (m) Golpeo NSPT 30 100 0 10 Profundidad (m) 20 40 50 60 70 80 90 30 Tb 40 50 Por otro lado, los ensayos de corte directo sin consolidar ni drenar han arrojado un valor promedio de cohesión de 63 kPa y un ángulo de rozamiento interno de 32º. 60 70 Tb Figura 38. Variación de la cohesión en función de la profundidad PRIMERA LÍNEA DE METRO DE QUITO COHESIÓN TOTAL El valor medio de la resistencia a compresión simple obtenida en los ensayos de laboratorio es de 1,01 MPa, con un valor mínimo de 0,1 MPa y un valor máximo de 3,46 MPa. La desviación típica de los resultados es de 0,97 MPa. c (kPa) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0 10 Profundidad (m) 20 30 40 50 60 70 80 90 Tb ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 27 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Se han realizado tres ensayos presiométricos en esta formación en el sondeo SMQ-26, a 20, 25 y 30 m de profundidad. Los resultados han sido los siguientes: Tabla 7. Resumen de los datos obtenidos con los ensayos presiométricos Profundidad Presión de fluencia pf (MPa) Presión límite pl (MPa) Módulo dilatométrico EM (MPa) hs (MPa) pl. (MPa) E/pl E/pl. 20 0,15 0,09 1,9 0,180 -0,09 21,8 -20,2 25 0,26 0,44 6,7 0,225 0,21 15,3 31,7 30 0,35 0,45 1,9 0,270 0,18 4,2 10,7 ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 28 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Tabla 8. Resumen de parámetros geotécnicos recomendados para el cálculo. 9. PARÁMETROS GEOTÉCNICOS RECOMENDADOS A partir de los datos de partida disponibles y de las referencias bibliográficas consultadas, se recomienda adoptar los parámetros geotécnicos siguientes para cada una de las formaciones identificadas en el emplazamiento de la estación de la Magdalena. Unidad geotécnica (síntesis) Descripción litológica general Densidad seca Densidad aparente Densidad saturada Densidad sumergida gs (kN/m ) gap (kN/m ) gsat (kN/m ) gsum (kN/m ) RELLENOS 3 RELLENOS ANTRÓPICOS LIMO ARCILLO-ARENOSO CON FRAGMENTOS DE LADRILLOS, BOLSAS, MADERA, PLÁSTICOS, ETC. 12,5 16 17 7 Fl-Ca DEPÓSITOS LA CAROLINA. PALUSTRE-LACUSTRE Y ALUVIAL CENIZAS, ARCILLAS, LIMOS Y CAÍDAS DE PÓMEZ 12,5 16 17 7 Cl CANGAHUA LIMO-ARCILLOSA LIMOS Y ARCILLAS ARENOSOS 13,5 17,5 18 8 Ca CANGAHUA ARENO-LIMOSA ARENAS LIMOSAS 13,5 17,5 18 8 Co CANGAHUA COLUVIAL ARENAS Y GRAVAS CON ALGO DE LIMOS 13,5 17,5 18 8 12,5 17 17,5 7,5 13,5 17,5 18 8 TOBAS BLANCAS 13,5 17,5 18 8 FLUJOS DE LODO CON GRAVAS Y BLOQUES CON CIERTO GRADO DE CEMENTACIÓN 13,5 17,5 18 8 BLOQUES DE ANDESITA EN MATRIZ LIMO-ARENOSA DE BAJA COMPACTACIÓN 23 23 23 13 BRECHAS ROJIZAS ASOCIADAS A FLUJOS DE LAVA 24 24 24 14 ROCA ANDESÍTICA AFANÍTICA 26 26 26 16 UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO UNIDAD VOLCANO-SEDIMENTARIA GUAMANÍ MIEMBRO QUITO Los parámetros geotécnicos recomendados se resumen en las siguientes tablas: Tu: TURBAS, PALEOSUELOS Y TOBAS Tu CH UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO B, A, a CH: ARENAS Y ARCILLAS VERDES Y CENIZAS B, A, a: BRECHAS, ARCILLAS Y ARENISCAS PRESENCIA DE MATERIA ORGÁNICA Ce Py Tb UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. CENIZAS Y OLEADAS PIROCLÁSTICAS. FLUJO PIROCLÁSTICO BLOCK AND ASH. UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. Ce: CENIZAS, LIMOS Y ARCILLAS CON GRAVAS Y BLOQUES Py: ARENAS GRUESAS GRISES NO CONSOLIDADAS CON GRAVAS Y BLOQUES DE DACITA TOBAS BLANCAS UNIDAD DE BASAMENTO. Fl UNIDAD DE BASAMENTO MIEMBRO VOLCÁNICOS BASALES FORMACIÓN MACHÁNGARA 3 R FORMACIÓN CANGAHUA En los APÉNDICES 1 y 2 incluidos al final del presente documento, se representan, respectivamente, la planta de investigación geotécnica y el perfil geológico-geotécnico del tramo comprendido entre los PK 18+676 y 18+885, aproximadamente. 3 DEPÓSITOS LA CAROLINA 3 FLUJOS DE LODO (LAHARES) UNIDAD DE BASAMENTO. Ae AVALANCHAS DE ESCOMBROS UNIDAD DE BASAMENTO. Bv BRECHAS VOLCÁNICAS SOLDADAS UNIDAD DE BASAMENTO. VB ANDESITAS ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 29 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Tabla 9. Resumen de parámetros geotécnicos recomendados para el cálculo. (Continuación) ARENAS Y GRAVAS CON ALGO DE LIMOS (0 - 0,40) 0,15 - 40 35 5 25 32 34 36 1,0E-05 2,00E-06 UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO B, A, a 40 32 39 7 22 Fl-Ca DEPÓSITOS LA CAROLINA. PALUSTRE-LACUSTRE Y ALUVIAL CENIZAS, ARCILLAS, LIMOS Y CAÍDAS DE PÓMEZ 0,32 28 56 11 26 Cl CANGAHUA LIMO-ARCILLOSA LIMOS Y ARCILLAS ARENOSOS 0,30 61 120 23 51 Ca CANGAHUA ARENO-LIMOSA ARENAS LIMOSAS 0,30 81 160 31 67 Co CANGAHUA COLUVIAL ARENAS Y GRAVAS CON ALGO DE LIMOS 0,30 175 350 67 145 0,30 88 175 34 74 0,30 145 290 56 120 TOBAS BLANCAS 0,28 270 540 105 205 FLUJOS DE LODO CON GRAVAS Y BLOQUES CON CIERTO GRADO DE CEMENTACIÓN 0,30 220 440 84 185 BLOQUES DE ANDESITA EN MATRIZ LIMO-ARENOSA DE BAJA COMPACTACIÓN 0,27 365 735 145 265 BRECHAS ROJIZAS ASOCIADAS A FLUJOS DE LAVA 0,27 860 1.725 340 625 ROCA ANDESÍTICA AFANÍTICA 0,25 3.660 7.315 1.465 2.440 6,00E-06 PRESENCIA DE MATERIA ORGÁNICA Ce Py Tb UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. CENIZAS Y OLEADAS PIROCLÁSTICAS. FLUJO PIROCLÁSTICO BLOCK AND ASH. UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. Ce: CENIZAS, LIMOS Y ARCILLAS CON GRAVAS Y BLOQUES Py: ARENAS GRUESAS GRISES NO CONSOLIDADAS CON GRAVAS Y BLOQUES DE DACITA TOBAS BLANCAS 0,5 1 20 50 28 37 3,00E-07 3,00E-07 TOBAS BLANCAS Fl UNIDAD DE BASAMENTO 19 3,00E-06 5,00E-07 FLUJOS DE LODO (LAHARES) UNIDAD DE BASAMENTO. Ae AVALANCHAS DE ESCOMBROS FLUJOS DE LODO CON GRAVAS Y BLOQUES CON CIERTO GRADO DE CEMENTACIÓN BLOQUES DE ANDESITA EN MATRIZ LIMO-ARENOSA DE BAJA COMPACTACIÓN 0,5 35 40 200 42 42 3,00E-07 1,00E-07 BRECHAS VOLCÁNICAS SOLDADAS Tu: TURBAS, PALEOSUELOS Y TOBAS Tu CH UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO B, A, a CH: ARENAS Y ARCILLAS VERDES Y CENIZAS B, A, a: BRECHAS, ARCILLAS Y ARENISCAS PRESENCIA DE MATERIA ORGÁNICA Ce Py Tb UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. CENIZAS Y OLEADAS PIROCLÁSTICAS. FLUJO PIROCLÁSTICO BLOCK AND ASH. UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. Ce: CENIZAS, LIMOS Y ARCILLAS CON GRAVAS Y BLOQUES Py: ARENAS GRUESAS GRISES NO CONSOLIDADAS CON GRAVAS Y BLOQUES DE DACITA TOBAS BLANCAS UNIDAD DE BASAMENTO. Fl FLUJOS DE LODO (LAHARES) UNIDAD DE BASAMENTO. Ae AVALANCHAS DE ESCOMBROS UNIDAD DE BASAMENTO. Bv BRECHAS VOLCÁNICAS SOLDADAS UNIDAD DE BASAMENTO. VB UNIDAD DE BASAMENTO. Bv K (MPa) 0,35 5,00E-07 B, A, a: BRECHAS, ARCILLAS Y ARENISCAS G (MPa) LIMO ARCILLO-ARENOSO CON FRAGMENTOS DE LADRILLOS, BOLSAS, MADERA, PLÁSTICOS, ETC. CH: ARENAS Y ARCILLAS VERDES Y CENIZAS 0,15 Esub (MPa) Módulo de deformación volumétrica estático RELLENOS ANTRÓPICOS MIEMBRO QUITO CH E (MPa) Módulo de rigidez o de cortante estático R Tu: TURBAS, PALEOSUELOS Y TOBAS Tu Módulo de deformación en extensión (para subsidencias) RELLENOS ARENAS LIMOSAS (0,05 - 0,50) 0,15 15 23 UNIDAD DE BASAMENTO CANGAHUA COLUVIAL LIMOS Y ARCILLAS ARENOSOS 0,05 5 FORMACIÓN MACHÁNGARA UNIDAD VOLCANO-SEDIMENTARIA GUAMANÍ UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO Co CANGAHUA ARENO-LIMOSA CENIZAS, ARCILLAS, LIMOS Y CAÍDAS DE PÓMEZ - Módulo de Young estático (elasticidad en carga) DEPÓSITOS LA CAROLINA Ca CANGAHUA LIMO-ARCILLOSA LIMO ARCILLO-ARENOSO CON FRAGMENTOS DE LADRILLOS, BOLSAS, MADERA, PLÁSTICOS, ETC. FORMACIÓN CANGAHUA Fl-Ca DEPÓSITOS LA CAROLINA. PALUSTRE-LACUSTRE Y ALUVIAL Cl FORMACIÓN CANGAHUA MIEMBRO QUITO RELLENOS ANTRÓPICOS UNIDAD DE BASAMENTO. MIEMBRO VOLCÁNICOS BASALES FORMACIÓN MACHÁNGARA R Descripción litológica general Coeficiente de Poisson estático MIEMBRO VOLCÁNICOS BASALES DEPÓSITOS LA CAROLINA RELLENOS qu (MPa) Unidad geotécnica (síntesis) UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO Descripción litológica general Ángulo de Coeficiente Cohesión rozamiento de interno efectiva permeabilidad efectivo c’ (kPa) k (m/s) f’ (º) UNIDAD VOLCANO-SEDIMENTARIA GUAMANÍ Unidad geotécnica (síntesis) Resistencia compresión simple Tabla 10. Resumen de parámetros geotécnicos recomendados para el cálculo. (Continuación) ANDESITAS BRECHAS ROJIZAS ASOCIADAS A FLUJOS DE LAVA 20 150 40 1,00E-07 ROCA ANDESÍTICA AFANÍTICA 150 400 55 1,00E-08 UNIDAD DE BASAMENTO. VB ANDESITAS ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 30 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Tabla 11. Resumen de parámetros geotécnicos recomendados para el cálculo. (Continuación) Ca CANGAHUA ARENO-LIMOSA ARENAS LIMOSAS ARENAS Y GRAVAS CON ALGO DE LIMOS 0,44 0,42 0,42 245 320 700 40 85 115 245 140 B, A, a 350 130 Py Tb CENIZAS Y OLEADAS PIROCLÁSTICAS. FLUJO PIROCLÁSTICO BLOCK AND ASH. UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. UNIDAD DE BASAMENTO. Fl UNIDAD DE BASAMENTO 155.000 Fl-Ca DEPÓSITOS LA CAROLINA. PALUSTRE-LACUSTRE Y ALUVIAL CENIZAS, ARCILLAS, LIMOS Y CAÍDAS DE PÓMEZ 11.200 44.800 56.000 225.000 Cl CANGAHUA LIMO-ARCILLOSA LIMOS Y ARCILLAS ARENOSOS 24.350 97.400 122.000 490.000 Ca CANGAHUA ARENO-LIMOSA ARENAS LIMOSAS 32.250 129.000 160.000 645.000 Co CANGAHUA COLUVIAL ARENAS Y GRAVAS CON ALGO DE LIMOS 70.000 280.000 350.000 1.400.000 35.300 141.000 175.000 705.000 58.000 232.000 290.000 1.160.000 TOBAS BLANCAS 108.000 430.000 540.000 2.150.000 FLUJOS DE LODO CON GRAVAS Y BLOQUES CON CIERTO GRADO DE CEMENTACIÓN 88.000 351.000 440.000 1.750.000 BLOQUES DE ANDESITA EN MATRIZ LIMO-ARENOSA DE BAJA COMPACTACIÓN 147.000 587.000 735.000 2.900.000 BRECHAS ROJIZAS ASOCIADAS A FLUJOS DE LAVA 345.000 1.380.000 1.725.000 6.900.000 ROCA ANDESÍTICA AFANÍTICA 1.465.000 5.850.000 7.300.000 29.000.000 1.510 460 Ce: CENIZAS, LIMOS Y ARCILLAS CON GRAVAS Y BLOQUES Py: ARENAS GRUESAS GRISES NO CONSOLIDADAS CON GRAVAS Y BLOQUES DE DACITA TOBAS BLANCAS 0,43 0,39 580 1.075 200 385 1.480 1.640 FLUJOS DE LODO (LAHARES) UNIDAD DE BASAMENTO. Ae AVALANCHAS DE ESCOMBROS FLUJOS DE LODO CON GRAVAS Y BLOQUES CON CIERTO GRADO DE CEMENTACIÓN 0,39 880 315 1.330 BLOQUES DE ANDESITA EN MATRIZ LIMO-ARENOSA DE BAJA COMPACTACIÓN 0,28 1.470 575 1.100 BRECHAS ROJIZAS ASOCIADAS A FLUJOS DE LAVA 0,28 3.450 1.350 2.575 ROCA ANDESÍTICA AFANÍTICA 0,25 14.600 5.850 9.775 UNIDAD DE BASAMENTO. Bv BRECHAS VOLCÁNICAS SOLDADAS FORMACIÓN MACHÁNGARA Ce UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. kv30,din (kN/m ) 38.500 645 PRESENCIA DE MATERIA ORGÁNICA kv30 (kN/m ) 31.000 CH: ARENAS Y ARCILLAS VERDES Y CENIZAS 0,37 kh,din (kN/m ) 7.750 650 B, A, a: BRECHAS, ARCILLAS Y ARENISCAS 3 kh (kN/m ) LIMO ARCILLO-ARENOSO CON FRAGMENTOS DE LADRILLOS, BOLSAS, MADERA, PLÁSTICOS, ETC. MIEMBRO QUITO CH UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO 3 Coeficiente de balasto vertical dinámico (placa circular) RELLENOS ANTRÓPICOS Tu: TURBAS, PALEOSUELOS Y TOBAS Tu 3 Coeficiente de balasto vertical estático (placa circular) R Tu: TURBAS, PALEOSUELOS Y TOBAS Tu CH UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO B, A, a CH: ARENAS Y ARCILLAS VERDES Y CENIZAS B, A, a: BRECHAS, ARCILLAS Y ARENISCAS PRESENCIA DE MATERIA ORGÁNICA Ce Py Tb UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. CENIZAS Y OLEADAS PIROCLÁSTICAS. FLUJO PIROCLÁSTICO BLOCK AND ASH. UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. Ce: CENIZAS, LIMOS Y ARCILLAS CON GRAVAS Y BLOQUES Py: ARENAS GRUESAS GRISES NO CONSOLIDADAS CON GRAVAS Y BLOQUES DE DACITA TOBAS BLANCAS UNIDAD DE BASAMENTO. MIEMBRO VOLCÁNICOS BASALES UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO CANGAHUA COLUVIAL LIMOS Y ARCILLAS ARENOSOS 110 190 Coeficiente de balasto horizontal dinámico para cálculo de pantallas RELLENOS Cl CANGAHUA LIMO-ARCILLOSA 0,37 25 3 Fl UNIDAD DE BASAMENTO CENIZAS, ARCILLAS, LIMOS Y CAÍDAS DE PÓMEZ 75 Kdin (MPa) Descripción litológica general Coeficiente de balasto horizontal estático para cálculo de pantallas DEPÓSITOS LA CAROLINA Fl-Ca DEPÓSITOS LA CAROLINA. PALUSTRE-LACUSTRE Y ALUVIAL 0,43 Gdin (MPa) Unidad geotécnica (síntesis) FORMACIÓN CANGAHUA LIMO ARCILLO-ARENOSO CON FRAGMENTOS DE LADRILLOS, BOLSAS, MADERA, PLÁSTICOS, ETC. Edin (MPa) Módulo de deformación volumétrica dinámico UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO RELLENOS ANTRÓPICOS din Módulo de rigidez o de cortante dinámico UNIDAD VOLCANO-SEDIMENTARIA GUAMANÍ R Co UNIDAD VOLCANO-SEDIMENTARIA GUAMANÍ Descripción litológica general Módulo de Young dinámico TOBAS BLANCAS MIEMBRO VOLCÁNICOS BASALES FORMACIÓN MACHÁNGARA MIEMBRO QUITO FORMACIÓN CANGAHUA DEPÓSITOS LA CAROLINA RELLENOS Unidad geotécnica (síntesis) Coeficiente de Poisson dinámico Tabla 12. Resumen de parámetros geotécnicos recomendados para el cálculo. (Continuación) FLUJOS DE LODO (LAHARES) UNIDAD DE BASAMENTO. Ae AVALANCHAS DE ESCOMBROS UNIDAD DE BASAMENTO. Bv BRECHAS VOLCÁNICAS SOLDADAS UNIDAD DE BASAMENTO. VB ANDESITAS UNIDAD DE BASAMENTO. VB ANDESITAS ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 31 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Tabla 13. Resumen de parámetros geotécnicos recomendados para el cálculo. (Continuación) Unidad geotécnica (síntesis) Descripción litológica general Coeficiente de balasto radial estático para cálculo de dovelas 3 3 Coeficiente de balasto tangencial estático para cálculo de dovelas 3 Coeficiente de balasto tangencial dinámico para cálculo de dovelas 10.1. Coeficiente de empuje al reposo ko 3 kt (kN/m ) kt,din (kN/m ) RELLENOS ANTRÓPICOS LIMO ARCILLO-ARENOSO CON FRAGMENTOS DE LADRILLOS, BOLSAS, MADERA, PLÁSTICOS, ETC. 3.000 11.500 1.100 4.000 0,609 Fl-Ca DEPÓSITOS LA CAROLINA. PALUSTRE-LACUSTRE Y ALUVIAL CENIZAS, ARCILLAS, LIMOS Y CAÍDAS DE PÓMEZ 4.500 17.500 1.700 6.400 0,577 Cl CANGAHUA LIMO-ARCILLOSA LIMOS Y ARCILLAS ARENOSOS 10.000 36.000 3.800 12.500 0,470 Ca CANGAHUA ARENO-LIMOSA ARENAS LIMOSAS 13.200 48.500 5.100 17.100 0,441 Co CANGAHUA COLUVIAL ARENAS Y GRAVAS CON ALGO DE LIMOS 28.700 105.000 11.000 37.000 0,412 14.500 55.000 5.500 20.000 0,470 23.750 86.000 9.100 30.000 0,531 TOBAS BLANCAS 44.700 164.500 17.500 59.000 0,398 FLUJOS DE LODO CON GRAVAS Y BLOQUES CON CIERTO GRADO DE CEMENTACIÓN 36.000 135.000 13.800 48.500 0,331 BLOQUES DE ANDESITA EN MATRIZ LIMO-ARENOSA DE BAJA COMPACTACIÓN 61.500 245.000 24.200 96.000 0,700 BRECHAS ROJIZAS ASOCIADAS A FLUJOS DE LAVA 144.500 575.000 56.800 225.000 0,700 ROCA ANDESÍTICA AFANÍTICA 623.000 2.490.000 249.000 995.000 0,700 UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO UNIDAD VOLCANO-SEDIMENTARIA GUAMANÍ MIEMBRO QUITO FORMACIÓN CANGAHUA RELLENOS kr,din (kN/m ) DEPÓSITOS LA CAROLINA kr (kN/m ) R Nivel de agua Se ha recomendado adoptar el nivel de agua a la cota 2806 en el extremo sur y 2809 en el extremo norte de la estación. 10.2. Agresividad del medio Se dispone de un análisis físico-químico de agua en el sondeo SMQ-25 con el fin de determinar la posible agresividad del medio. La siguiente tabla muestra los valores obtenidos: Tu: TURBAS, PALEOSUELOS Y TOBAS Tu CH UNIDAD FLUVIO-LACUSTRE EL PINTADO B, A, a CH: ARENAS Y ARCILLAS VERDES Y CENIZAS B, A, a: BRECHAS, ARCILLAS Y ARENISCAS PRESENCIA DE MATERIA ORGÁNICA Ce Py Tb UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. CENIZAS Y OLEADAS PIROCLÁSTICAS. FLUJO PIROCLÁSTICO BLOCK AND ASH. UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ. Ce: CENIZAS, LIMOS Y ARCILLAS CON GRAVAS Y BLOQUES Py: ARENAS GRUESAS GRISES NO CONSOLIDADAS CON GRAVAS Y BLOQUES DE DACITA TOBAS BLANCAS UNIDAD DE BASAMENTO. Fl UNIDAD DE BASAMENTO MIEMBRO VOLCÁNICOS BASALES FORMACIÓN MACHÁNGARA Coeficiente de balasto radial dinámico para cálculo de dovelas 10. OTRAS CONSIDERACIONES FLUJOS DE LODO (LAHARES) UNIDAD DE BASAMENTO. Ae AVALANCHAS DE ESCOMBROS UNIDAD DE BASAMENTO. Bv BRECHAS VOLCÁNICAS SOLDADAS UNIDAD DE BASAMENTO. VB ANDESITAS ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 32 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Tabla 14. Resultado del análisis físico-químico agua ANALISIS UNIDADES Conductividad Eléctrica mhos/cm 135 Color U. de Pt – Co 170 pH RESULTADOS N.T.U. 131 Sólidos suspendidos mg/L 237 Sólidos disueltos mg/L 130 Sólidos Totales mg/L 367 Alcalinidad F como (CaCO3) mg/L 0 Alcalinidad T como (CaCO3) mg/L 30 Calcio (Ca +2) mg/L 8 Cloruros (Cl -) mg/L 10,6 Dureza Total como (CaCO3) mg/L 40 Dureza Calcio como (CaCO3) mg/L 20 Fosfatos (PO4 – 3) mg/L 0,09 Hierro (Fe+ 3) soluble mg/L 2,07 Hierro (Fe+ 3) Total mg/L 27 Magnesio (Mg +2) mg/L 4,90 Manganeso (Mn +2) mg/L 0,20 N – Amoniacal (N-NH3) mg/L 0,28 N – Nitritos (N – NO2-) mg/L 0,002 N – Nitratos ( N – NO3-) mg/L 0,50 Potasio (K+) mg/L 5 Sodio (Na +) mg/L 7 Sulfatos (SO4-2) mg/L 19 Materia Orgánica mg/L 34 Índice de Langelier Tensiones admisibles en cimentaciones Para la cimentación de estructuras superficiales (muros, accesos, corredores superficiales, etc.) las cargas admisibles consideradas verifican las condiciones de hundimiento y asientos a partir de los parámetros de resistencia de los suelos identificados, a excepción de los rellenos antrópicos que recubren el sustrato en la superficie. 6,57 Turbidez Demanda Química de Oxígeno 10.3. mg/L Para suelos aluviales, lacustres, cangahuas muy alteradas, arcillas de alta plasticidad, turbas, suelos orgánicos y en general suelos blandos y/o flojos con NSPT30 <10 se recomienda la cimentación mediante pilotes. Para suelos, con NSPT30 10-15, Cangahua poco alterada, depósitos laharíticos, etc, se recomienda cimentación directa para una carga máxima admisible de 100 kPa. En cangahuas competentes y tobas y aglomerados volcánicos poco cementados, con NSPT30> 20, la carga máxima admisible será de 200-250 kPa. En rocas andesíticas y conglomerados volcánicos fuertemente comentados se admitirá una carga máxima admisible de 400-500 kPa. En rellenos y suelos de NSPT30 <10, en general, no se admitirá cimentación directa. En la siguiente tabla se indican los criterios adoptados para el diseño de las cimentaciones. Tabla 15. Criterios generales para cimentaciones 40 -1,65 Tipo de suelo o roca NSPT30 Relleno antrópico ( R ) NSPT30 <10 Suelos muy blandos y sueltos NSPT30 <10 Profunda mediante pilotes, pozos o elementos de pantallas Suelos semiblandos a duros o firmes o semidensos medianamente densos NSPT30 1015 Directa Suelos duros o firmes y densos NSPT30 >20 Roca andesítica o conglomerado cementado ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Tipología recomendada de cimentación Directa Directa Tensión máxima admisible (kPa) 100 200-250 400-500 Página 33 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA 10.4. Tabla 16. Tipo de terreno. Comportamiento de los materiales frente a acciones sísmicas Taludes provisionales Unidad geotécnica (síntesis) En aquellos casos en los que se requiera la excavación provisional de taludes, se recomiendan los siguientes: Rellenos antrópicos y aluviales: 1H:1V R RELLENOS F Cl CANGAHUA LIMOARCILLOSA (profundidad <6 m) E-F Cl CANGAHUA LIMOARCILLOSA (profundidad >6 m) E Ca CANGAHUA ARENOLIMOSA E Co CANGAHUA COLUVIAL D CH, B, A, a UNIDAD FLUVIOLACUSTRE EL PINTADO D Tb UNIDAD VOLCANOSEDIMENTARIA GUAMANÍ C (En excavaciones en rellenos que pudieran estar varios meses abiertas y altura superior a 5 m, considerar 2H:1V) Cangahua y otros suelos: 1H : 3V Estas recomendaciones son válidas para alturas de excavación inferiores a 5 m por encima del nivel freático y en las que los edificios del entorno se sitúen a distancias superiores a la altura máxima de excavación. En otros casos deberán analizarse las condiciones particulares teniendo en cuenta los parámetros geotécnicos considerados para en su caso suavizar estos taludes. 10.5. Excavabilidad La totalidad de los materiales que serán excavados durante la ejecución de la obra serán excavables por medios mecánicos. 10.6. Comportamiento del terreno frente a efectos sísmicos Para caracterizar el comportamiento de los materiales existentes frente a las acciones sísmicas, la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-11 (Peligro sísmico y Requisitos de Diseño Sismo Resistente) definen unos coeficientes de amplificación dinámica de perfiles de suelo Fa, Fd y Fs. cuyo valor depende del tipo de terreno. Tipo de perfil Las citada norma diferencia hasta seis tipo de perfiles de suelo, denominados A, B, C, D, E y F. De acuerdo con la investigación disponible y la caracterización geotécnica realizada de los distintos materiales, el terreno sobre el que discurre el tramo proyectado se clasifica según la Tabla 16: ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 34 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA Tabla 17. Clasificación de los tipos de suelos (Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-11) ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Página 35 Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA APÉNDICE 1 PLANTA DE SITUACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA APÉNDICE 2 PERFIL GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE LA ESTACIÓN ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA APÉNDICE 3 PERFILES TRANSVERSALES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE LA ESTACIÓN ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA APÉNDICE 4 ESTUDIO DE EVALUACIÓN GEOTÉCNICA DEL METRO DE QUITO. HIGGECO. AGOSTO, 2011 ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Document1 E.5.4. DISEÑO DEFINITIVO DE OBRA CIVIL DE LA ESTACIÓN LA MAGDALENA APÉNDICE 5 ESTUDIO DE EVALUACIÓN GEOTÉCNICA DE DETALLE MEDIANTE SONDEOS A ROTACIÓN Y ENSAYOS DE LABORATORIO. HIGGECO. FEBRERO, 2012 ANEJO Nº 5. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA Document1