Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA
La Universidad Católica de Loja
TITULACIÓN DE INGENIERO EN GEOLOGÍA Y MINAS
Caracterización geológico - geotécnica de los movimientos de
ladera de los sectores La Florida y Chontacruz, con aplicación
de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
.
Trabajo de fin de titulación.
AUTOR: Jara Guamán Diego Jamil
DIRECTOR: Soto Luzuriaga John Egverto, M.Sc.
LOJA – ECUADOR
2013
CERTIFICACION
M.Sc. John Egverto soto Luzuriaga
CERTIFICA:
Que la presente investigación “Caracterización geológico – geotécnica de los
movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz: con aplicación de
tomografía eléctrica y Técnicas GPS Diferencial”, previa la obtención del Título de
Ingeniero en Geología y Minas, realizado por el profesional en formación Diego
Jamil Jara Guamán, ha sido orientado minuciosamente y revisado durante su
ejecución; por lo tanto, autorizo su presentación.
Loja, Febrero de 2013
--------------------------------------------------------M.Sc. John Egverto Luzuriaga
DIRECTOR DE TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN
AUTORIA
Todas las opiniones, ideas, conceptos, procedimientos, resultados, conclusiones y
recomendaciones
vertidas
en
el
presente
trabajo,
responsabilidad del autor.
--------------------------------------------------Diego Jamil Jara Guamán
son
de
exclusiva
CESION DE DERECHOS
Diego Jamil Jara Guamán, declara ser el autor del presente trabajo y eximo
expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja, y a sus representantes
legales de posibles reclamos o acciones legales.
Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del Estatuto
Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja, que en su parte pertinente
dice: “Forman parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de
Investigaciones, trabajos científicos o técnicos y tesis de grado que se realicen a
través o con el apoyo financiero, académico o institucional (operativo), de la
Universidad”.
----------------------------------------------Diego Jamil Jara Guamán
AGRADECIMIENTO
Dejo constancia de mi más sincero agradecimiento a la Universidad Técnica
Particular de Loja en las personas de los ingenieros John Soto y José Tamay, por
su dirección, enseñanzas y amistad durante mi trayecto como su alumno, así
como a todos los profesores de la carrera de Geología y Minas por transmitirme
con gran generosidad sus conocimientos, . A mis familiares y amigos por ser el
motivo de mi constante superación, y en especial a Dios por darme salud y fuerzas
para estar en estos momentos culminar mi carrera universitaria.
Diego Jamil
DEDICATORIA
Con mucho cariño dedico este trabajo a mis amados padres Manuel y Bety,
quienes a pesar de todas sus limitaciones económicas siempre me han dado lo
mejor para que salga adelante y en estos momentos me encuentre cumpliendo
una de mis metas más anheladas; ni mil quintales de oro serían suficientes para
pagarles y ni un millón de palabras me alcanzarían para expresar cuanto los amo.
A mis hermanos, Dany, Edú y Karen por soportarme toda su vida, a mi abuelita
que está en cielo, a Martita, y de manera especial a mi hijo Diego Emanuel, quien
es mi inspiración para ser mejor cada día.
Diego Jamil
TABLA DE CONTENIDOS
RESUMEN EJECUTIVO ................................................................................................................... 9
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 10
ANTECEDENTES ........................................................................................................................... 12
OBJETIVOS…………………………………………………..…….……………………………………………………….13
CAPÍTULO I GENERALIDADES: ................................................................................................ 14
1.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA Y ACCESO ................................................................................... 15
1.2 RELIEVE E HIDROGRAFÍA ........................................................................................................ 18
1.3 GEOMORFOLOGÍA ..................................................................................................................... 20
1.4 GEOLOGÍA REGIONAL .............................................................................................................. 21
CAPÍTULO II MARCO CONCEPTUAL: ...................................................................................... 24
2.1 MOVIMIENTOS DE LADERA ..................................................................................................... 25
2.2 INVESTIGACIÓN DE DESLIZAMIENTOS ............................................................................. 29
2.2.1 Investigación Básica Geológica y Geotécnica…………………………………..………. 28
2.2.2 Sondeos y Muestreo……………………………………………………………………… 29
2.2.3 Ensayos Geofísicos ................................................................................................... 29
2.2.4 Ensayos de Laboratorio ............................................................................................ 31
2.2.5 Instrumentación y Control ........................................................................................ 32
CAPÍTULO III METODOLOGÍA DE TRABAJO: ........................................................................ 33
3.1 DOCUMENTACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA INFORMACIÓN EXISTENTE……………….. 34
3.2 INVESTIGACIÓN DE CAMPO ..…………………………………………………………………. 34
3.2.1 Levantamiento Topgráfico ....................................................................................... 34
3.2.2 Levantamiento Geológico Estructural .................................................................... 36
3.2.3 Monitoreo con Método GPS Diferencial ................................................................. 37
3.2.4 Muestreo de Suelos……………………………………………………………………………... 39
3.2.5 ensayo de Tomografía Eléctrica……………………………………………………….. 40
3.3 TRABAJOS DE GABINETE Y LABORATORIO ................................................................... 43
3.3.1 Ensayos Geotécnicos de Laboratorio .................................................................... 43
3.3.2 Trabajo de Gabinete ................................................................................................. 45
CAPÍTULO VI RESULTADOS: ..................................................................................................... 47
4.1 TOPOGRAFÍA ................................................................................................................................... 48
4.2 GEOLOGÍA........................................................................................................................................ 50
4.2.1 Geología ML-1 La Florida .................................................................................................. 50
4.2.2 Geología ML-2 Chontacruz ............................................................................................... 54
4.3 MONITOREO CON TÉCNICAS GPS DIFERENCIAL ................................................................... 57
4.3.1 Procesamiento Y Adquisición de Datos .......................................................................... 57
4.3.2 Presentación de Resultados ............................................................................................ 61
4.4 MUESTREO Y ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE SUELOS ........................................................... 64
4.5 ENSAYO DE TOMOGRAFÍA ELÉCTRICA .................................................................................... 68
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: ............................................................................... 76
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................. 80
ANEXO I ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE SUELOS ML-1 LA FLORIDA: ................................ 83
ANEXO II ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE SUELOS ML-2 CHONTACRUZ: ........................... 99
ANEXO III DESCRIPCIÓN DE AFLORAMIENTOS: ...............................................................110
ANEXO IV INVERSIÓN DE PSEUDOPERFILES SIN TOPOGRAFÍA ...................................117
ANEXO V FICHAS DE DESLIZAMIENTOS: .............................................................................121
ANEXO VI PROYECCIÓN EX POST MOVIMIENTO DEL VECTORZ (ELEVACIÓN………124
ANEXO VII MAPAS GEOLÓGICOS DEL ML-1 LA FLORIDA, Y ML-2 CHONTACRUZ: ...124
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
RESUMEN EJECUTIVO
La presente investigación impulsada por el departamento de Geología, Minas e
Ingeniería Civil de la Universidad Técnica Particular de Loja está orientada al
estudio de la problemática relacionada a los movimientos de ladera y los factores
que los generan, los cuales afectan a los barrios La Florida y Chontacruz. El
trabajo consta de dos etapas; primeramente el levantamiento de información de
campo que consiste en realizar el levantamiento topográfico de las zonas de
estudio, muestreo de suelos, monitoreo de puntos de control con técnicas GPS
Diferencial, y el ensayo de tomografía eléctrica; en la segunda etapa se presenta
la interpretación y análisis de los datos, para generar un mapa geológico de
deslizamientos con parámetros geotécnicos que sirva para el ordenamiento
territorial de la zona de estudio, así como para la planificación de obras para
mitigar los daños que se producen como resultado de los movimientos en masa de
estos sectores.
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo investigativo impulsado por el departamento de Geología,
Minas e Ingeniería Civil de la Universidad Técnica Particular de Loja
está
orientado al estudio de la problemática relacionada a los movimientos de ladera y
los factores que los generan, los cuales afectan a los barrios La Florida y
Chontacruz, denominados ML-1 y ML-2 respectivamente para el presente estudio.
El objetivo principal está enfocado a la adquisición de información técnica de
campo que sirva de sustento para la mitigación de daños derivados de la
existencia, presente o futura de problemas de tipo geológico en estas dos zonas
que actualmente son afectadas por movimientos de ladera en la ciudad de Loja.
La información recopilada y los resultados obtenidos se han distribuido en cuatro
capítulos. En el primero se presenta la ubicación geografía y acceso a las zonas
de estudio, también se menciona el relieve, la hidrografía y geomorfología,
parámetro muy importante dentro del alcance del estudio, y finalmente se describe
la geología regional para enfocar el contexto de las descripciones geológicas que
se realizan en capítulo de resultados de geología. En el segundo capítulo se
presenta una fundamentación teórica; en donde se explica conceptos, fórmulas y
principios que se aplican durante la investigación en cada etapa, en donde resalta
la configuración usada en el método e tomografía eléctrica, y las normas usadas
para la realización de ensayos geotécnicos de suelos.
En el tercer capítulo se presenta la metodología utilizada, tanto en campo, en
gabinete como en el laboratorio. Se inicia con la descripción del levantamiento
topográfico de campo y su procesamiento en software, que es la base en donde
se realizan los trabajos posteriores; se describe también la colocación estratégica
y el monitoreo de puntos de control con el equipo de doble frecuencia; se explica
la forma en que se toma de muestras y la realización de ensayos geotécnicos de
Diego Jamil Jara Guamán
10
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
suelos en el laboratorio; finalmente se describe la metodología usada para realizar
el ensayo de tomografía eléctrica y su posterior procesamiento de datos.
En el cuarto y último capítulo se muestran los resultados obtenidos en las dos
zonas de estudio. En base al mapa topográfico escala 1:750 para el ML-1 y 1:500
para el ML-2 se generan los mapas geológico-estructurales movimientos en masa.
A partir de las muestras alteradas subsuperficiales, se obtiene la clasificación
SUCS de 15 muestras en el ML-1, en donde se determina la existencia de gravas
arenas y arcillas en la zona del problema; y en el ML-2 se obtienen gravas bien
graduadas, arcillas, limos y arenas dentro del área deslizamiento. Los puntos de
control medidos con el método DGPS brindan resultados muy valederos, puesto
que proporcionan la velocidad y dirección de movimiento, esencial para
clasificarlos y determinar el tipo de movimiento. Por último se muestran y
describen los perfiles geoeléctricos que son el resultado de la realización del
ensayo de tomografía eléctrica en el campo que se correlacionan con el
levantamiento geológico y la clasificación de suelos para generar el mapa final.
Las conclusiones a las que se llega luego de interpretar los resultados; son que
ambos movimientos de ladera corresponden a deslizamientos rotacionales que se
mueven lentamente, en donde igualmente los factores condicionantes y
detonantes son similares, puesto en los dos deslizamientos existen construcciones
mal planificadas que son construidas sobre suelos finos inestables; y al no contar
alcantarillado sanitario provocan el aumento el nivel natural de humedad,
saturando estos suelos que generalmente son arcillosos, provocando su
desestabilización y posterior fallamiento.
Finalmente se presenta los anexos en donde se encuentra los procesos para la
obtención de datos, como las hojas de clasificación SUCS; fichas de
deslizamientos y afloramientos; el procesamiento de los perfiles geoeléctricos sin
corrección topográfica; y el mapa final en donde interactúan todos los resultados.
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
ANTECEDENTES
La actividad geodinámica, tectónica y los factores hidrometeorológicos y
antrópicos de la región Austral, han ido modificado su geomorfología y topografía,
dando como resultado una serie de movimientos en masa. La ciudad de Loja no
ha esta ajena a estos cambios, puesto que continuamente es afectada por
fenómenos de remoción en masa, mismos que aumentan en temporadas
invernales, afectando drásticamente la infraestructura; tal es el caso de los
barrios: La Florida y Chontacruz, en dónde se presentan deslizamientos como
producto de la inexistencia de plan de ordenamiento urbano, en los que se
considere parámetros técnico – ingenieriles de suelos, que son factores esenciales
para el desarrollo ordenado y seguro de una población.
En las zonas de estudio se ha construido infraestructura sin saber que el área está
expuesta a peligros de tipo geológico, lo que ha generado cuantiosas pérdidas
socio-económicas como producto de deslizamientos de tipo rotacional que se
desencadenan el 2 de marzo de 2011 en el ML-1, y el 15 de noviembre del mismo
año en
ML-2, siendo este último de gran magnitud, puesto que destruyó 30
viviendas. Por tal motivo en el proyecto se identifica las causas generadoras del
problema, para que sirva de base para la toma de decisiones respecto a obras de
mitigación. Además se contempla un estudio basado en el método de tomografía
eléctrica, mismo que es aplicable a estudios del subsuelo donde interese
identificar accidentes o discontinuidades que representen un contraste suficiente
en la distribución de resistividad del medio rocoso, encajando perfectamente en la
investigación de movimientos de ladera. Y se implementa técnicas de DGPS que
permite obtener datos de variación de puntos de control en tiempo y espacio, lo
cual permite
realizar proyecciones de lo que pasará en el futuro con los
deslizamientos. Por estas razones la factibilidad del estudio es altamente viable en
términos de investigación, pero principalmente servirá para la planificación de
obras de mitigación que mejore las condiciones de los habitantes de estas zonas.
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
OBJETIVOS
Para la realización del presente proyecto se plantearon los siguientes objetivos:
Objetivo general:

Caracterizar geotécnicamente los movimientos de ladera con aplicación de
tomografía eléctrica y GPS diferencial.
Objetivos específicos:

Realizar el levantamiento topográfico a detalle (escala 1: 1000) de las
zonas de estudio.

Generar el mapa geológico - estructural y parámetros geotécnicos a detalle
de las zonas de estudio.

Realizar monitoreo de los movimientos de ladera con GPS diferencial.

Determinar el valor de la resistividad eléctrica real y su distribución en el
subsuelo a partir de mediciones realizadas en superficie.

Determinar la profundidad de la zona inestable mediante la interpretación
de la sección eléctrica en 2D.

Establecer el tipo de movimiento, los mecanismos de rotura y los factores
que controlan la inestabilidad de los movimientos de ladera.
Diego Jamil Jara Guamán
13
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
CAPÍTULO I:
GENERALIDADES
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
1.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA Y ACCESO
Las zonas de estudio se ubican en la provincia y cantón Loja, en donde se ha
designado dos áreas de investigación correspondientes a zonas de movimientos
de ladera potencialmente activas.
Los dos movimientos de ladera se encuentran dentro del perímetro urbano de la
ciudad de Loja. El ML-1 se encuentra en el barrio La Florida al noroccidente de la
ciudad y el ML-2 se ubica en el barrio Chontacruz situado en la vía antigua a
Catamayo al suroccidente de la urbe.
En la Tabla 1 se especifica la ubicación exacta de los mismos.
MOVIMIENTO
DE
LADERA
ML-1
ML-2
LUGAR
Barrio La
Florida
Barrio
Chontacruz
OBSERVACION
Se ubica al NW de la ciudad de
Loja, 1 Km al oeste del
zoológico municipal, (Figura1)
Se encuentra en la vía antigua a
Catamayo, a 500m de la
intersección con la vía de
integración barrial. (Figura2)
COORDENADAS
Nro.
X
Y
Z
P1
696868
9562082
2078msnm
P2
696.763
9562010
2101msnm
P3
696.867
9561956
2095msnm
P4
696.986
9562033
2083msnm
P1
697334
9556327
2210msnm
P2
697296
9556167
2250msnm
P3
697434
9556105
2290msnm
P4
697453
9556212
2270msnm
Tabla Nro. 1.- Coordenadas de las áreas de estudio; Barrio La Florida (ML1) y Chontacruz (ML-2);
referenciados en el datum UTM WGS-84 Zona 17S.
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Figura Nro. 1.- Mapa de ubicación del ML-1, sector La Florida.
Diego Jamil Jara Guamán
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Técnicas GPS Diferencial.
Figura Nro. 2.- Mapa de ubicación del ML-2 sector Chontacruz
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
El área del ML-1 (La Florida) cubre una superficie de 15 hectáreas, y el acceso se
lo realiza desde el centro la ciudad de Loja dirigiéndose hacia el norte de la urbe
por la Av. 8 de diciembre hasta llegar al zoológico municipal, luego se ingresa a la
ciudadela La Banda, para tomar la vía que conduce al barrio La Florida,
avanzando por la misma 500 m se llega al sector del deslizamiento, mismo que es
evidente debido a la destrucción de la infraestructura que hay en el sector.
El ML-2 (Chontacruz) cubre un área de 9 hectáreas; el acceso se lo realiza por la
vía antigua a Catamayo en el suroccidente de la ciudad de Loja; siguiendo esta vía
se llega hasta la capilla del barrio Chontacruz, y junto a ella se encuentra una
cancha de hormigón parcialmente destruida como producto del movimiento de
ladera, evidenciándose también un hundimiento en la vía contigua.
1.2 RELIEVE E HIDROGRAFÍA
El valle de Loja en el periodo terciario fue una zona lacustre, conformada por un
pequeño lago, el cual se abrió cerca de Salapa para dar nacimiento al actual río
Zamora. Alrededor de este río y sus varios afluentes, se ha conformado el actual
valle, largo y angosto (20 km x 4 km), con declive no muy pronunciado hacia al
sector Norte, relieve colinado y abierto hacia el Oeste y cerrado y abrupto hacia el
Este. La topografía relativamente plana del valle se sitúa al centro y llega hasta el
barrio Motupe con una longitud de 10 Km, justo donde se asienta la actual ciudad
y sus barrios suburbanos. (Kernnely J.B., 1982)
Este valle se encuentra encerrado por ramales de la cordillera central de los
Andes ecuatorianos, donde no supera los 3.800 m.s.n.m. (Deflexión de
Huancabamba), el extremo sur de la cuenca, lo conforma el nudo de Cajanuma
(pequeña cordillera transversal que se constituye también en divisoria de aguas
hacia los océanos Pacífico y Atlántico), y los ramales oriental (eje central de la
cordillera Real) y el occidental del cerro del Villonaco. (Geo-Loja, 2007).
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
La cuenca superior del río Zamora u hoya de Loja donde se asienta la ciudad del
mismo nombre, es parte del gran sistema del río Santiago, afluente del Marañón–
Amazonas.
Del nudo de Cajanuma nace el sistema hídrico del valle a través de los ríos
Malacatos y Zamora Huayco. Estos ríos se unen al norte de la ciudad de Loja,
dando origen al río Zamora, el cual va aumentando su caudal recibiendo varios
afluentes. El afluente más importante del río Zamora, aguas abajo de la unión con
el Malacatos, es el río Jipiro, que se une al caudal principal desde el este. (GeoLoja, 2007). Los principales ríos de describen a continuación:
a) Rio Malacatos.- Constituye el eje principal de la cuenca. Su curso en la
parte baja del valle tiene una pendiente de 1,2 % y una longitud de 14 km
hasta la unión con el Zamora Huayco.
b) Río Zamora Huayco.- Aporta con más del 55 % del caudal de agua cruda
para la ciudad. Recorre aproximadamente 10 km hasta la unión con el
Malacatos, con una pendiente media de 1,35 % en la parte baja.
c) Río Jipiro.- Tiene un curso de montaña y pendiente media de 1,5 %, hasta
la unión con el Zamora.
d) Río Zamora.- Toma su nombre luego de la unión de los ríos Malacatos y
Zamora Huayco. Su caudal es importante porque al recibir el aporte de
varios afluentes, entre ellos el Jipiro, en época de lluvias torrenciales
desborda en la llanura al norte de la ciudad provocando daños a las áreas
contiguas.
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
1.3 GEOMORFOLOGÍA
El relieve geomorfológico de la ciudad de Loja es variado, teniendo algunas
geoformas que dan una vista paisajística agradable de la ciudad; en los márgenes
de la ciudad, tanto al este como al oeste resaltan relieves montañosos empinados
que forman parte de rocas metamórficas, basamento sobre la cual se asienta la
cuenca sedimentaria (Geo-Loja, 2007). Estos relieves presentan fuertes
pendientes por lo que están expuestos a procesos de movimientos de remoción en
masa, procesos gravitacionales y erosión. Factores que han esculpido a través
del tiempo geológico grandes escarpes en laderas que son fácilmente observados
en la cuenca.
Un poco más al centro de la cuenca los relieves están representaos por colinas
medianas y altas de carácter sedimentario conformados en su mayoría por
conglomerados y areniscas, dejando al pie de sus laderas depósitos coluviales. En
el centro de la cuenca se presentan relieves con pendientes suaves y planas de
hasta 5% conformados por terrazas aluviales medias y bajas, dejados por las
corrientes de los ríos Zamora Huayco y Malacatos, en donde actualmente se
asienta la ciudad de Loja.
La geomorfología en las zonas de estudio se caracteriza por un relieve tipo
vertiente convexa, En el ML-1 se presentan superficies moderadamente inclinadas
que alcanzan una pendiente de hasta el 50% con patrón de drenaje dendrítico
donde la superficie topográfica inclinada situada entre los puntos altos (crestas) y
los bajos (pie de vertientes o vaguadas) hacen de la ladera una zona con cierto
grado de inestabilidad. En el ML-2 se presenta un relieve con pendientes abruptas
que esta intercalado con superficies planas que son destinadas a la agricultura y
en donde los moradores edifican sus viviendas. En el pie del movimiento de ladera
geomorfológicamente se destacan lóbulos de acumulación de materiales.
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
1.4 GEOLOGÍA REGIONAL
La ciudad de Loja se encuentra ubicada sobre una cuenca sedimentaria de origen
lacustre de edad Miocénica (26 millones de años); las rocas más antiguas de
época Paleozoica (560 millones de años), están constituyendo el basamento de la
cuenca. Toda la serie terciaria, incluso los depósitos cuaternarios más recientes
de este valle han sido afectados por movimientos de compresión, que han
originado levantamientos o hundimientos. Así, han aparecido pliegues más suaves
en el lado occidental de la hoya y con pronunciada pendiente en la parte oriental.
(Kernnerley, 1982).
La cuenca sedimentaria de Loja presenta dos tipos de rocas bien diferenciadas:
sedimentarias y metamórficas.
A la unidad litológica sedimentaria pertenecen, arcillas, conglomerados, areniscas,
lutitas calizas, margas y los depósitos cuaternarios correspondientes a aluviales
(cantos, gravas, arenas, limos). Las arcillas, de tipo esquistoso y compacto,
afloran mayormente en el flanco Este de la ciudad. Los conglomerados afloran en
las pendientes orientales del Sur y en las colinas del Oeste de la ciudad, se
caracterizan por ser compactos desde el punto de vista físico–mecánico; las
areniscas se presentan en el NW de la cuenca. Las lutitas aparecen al NE de la
ciudad y originan suelos de buena calidad. Las rocas sedimentarias conforman la
zona de relieve bajo y erosionado de la cuenca de Loja.
Las rocas metamórficas, pertenecientes a la formación Chiguinda, afloran hacia el
borde de las dos cordilleras que limitan la cuenca de Loja, caracterizado por un
relieve alto cubierto de vegetación. Al interior del valle existen afloramientos de
poca magnitud de estas rocas, representados por cuarcitas y esquistos de tipo
cloríticos, arcillosos, micáceos y grafitosos.
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Las rocas metamórficas y las sedimentarias de origen lacustre de la cuenca de
Loja se presentan a continuación en orden cronológico:
a) Basamento:
Unidad Chiguinda (Paleozoico).- La formación está constituida por filitas, pizarras,
esquistos grafitosos, cuarcitas y metalimolitas, de edad devónica a pérmica y esta
intruída por granitos metasomáticos de edad triásica, que afloran muy cerca de la
cuenca y corresponden al basamento donde se deposita la serie sedimentaria, la
orientación de la foliación es N – NE a S – SE.
b) Serie sedimentaria:
Formación Trigal (Mioceno Medio).- Alvarado (1967), Kernnerley (1973).
Generalmente consiste de areniscas de grano grueso, con láminas finas de
conglomerados, y capas menores de limolitas. Los conglomerados están
compuestos por pequeños clastos volcánicos, y se encuentran en pequeñas capas
con estratificación paralela dentro de las areniscas. La formación descansa
discordantemente sobre la Unidad Chiguinda y está situado concordantemente
bajo la formación la Banda.
Formación La Banda (Mioceno Medio Tardío).- Hungerbuhler (2002). Está
constituida por intervalos de calizas blancas, con intercalaciones de lutitas y
calizas, capas de cherts y areniscas amarillas de grano fino, localmente se
encuentra yeso como relleno de pequeñas fracturas, la formación se dispone en
forma continua y estratificación paralela muy persistente con buzamiento suave
hacia el E. Se encuentra concordantemente sobre la formación Trigal.
Formación Belén (Mioceno Medio Tardío).- Se encuentra al oeste de la cuenca, y
está conformada por capas de areniscas gruesas con estratificaciones cruzadas
de escala métrica, que contienen lentes de conglomerados estratificados
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
paralelamente. Estas capas están intercaladas con otras de grano medio, capas
finas de arenisca y en menor proporción lutitas. La formación Belén descansa
concordantemente sobre la formación La Banda.
Figura Nro. 3.- Mapa Geológico de la Cuenca sedimentaria de Loja, tomado de la hoja Geológica de Loja y
Gonzanama. Base topográfica del Instituto Geográfico Militar referenciado en el Datum WGS 87 Zona 17 S
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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CAPÍTULO II:
MARCO CONCEPTUAL
Diego Jamil Jara Guamán
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
2.1 MOVIMIENTOS DE LADERA
Es el movimiento de una masa de roca, suelo o derrubios, de una ladera en
sentido descendente por efecto de la gravedad (Cruden, 1991). Se incluye
cualquier tipo de movimiento en masa, excluyéndose por tanto la erosión y
hundimientos de cavidades kársticas (Fernández, 2001). Los movimientos de
ladera son desplazamientos de materiales que se dan en laderas o escarpes
(Corominas y García Yagüe, 1997) para reajustar el terreno y conseguir el
equilibrio ante un cambio de condiciones (González de Vallejo, 2002).
2.1.2 Clasificación
Se ha resumido una clasificación de movimientos de ladera (Figura 4) en función
de los mecanismos de ruptura y el tipo de material, tomando como base las
clasificaciones de: Varnes 1984, Hutchinson 1988, EPOCH 1993 y Dikau 1996.
TIPOS DE MOVIMIENTO DE LADERA
DESLIZAMIENTOS
ROTACIONALES
SUELOS
ROCAS
SUELOS
ROCAS
DESLIZAMIENTOS
TRASLACIONALES
FLUJOS
SUELOS
DERRUBIOS
BLOQUES ROCOSOS
DESPRENDIMIENTOS
VUELCOS
ROCAS
SUELOS
AVALANCHAS
ROCAS
DERRUBIOS
SUELOS
BLOQUES ROCOSOS
DESPLAZAMIENTOS
LATERALES
Figura Nro. 4.- Clasificación de los movimientos de ladera (González de Vallejo 2002)
REPTACIÓN
Diego Jamil Jara Guamán
SUELOS
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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a. Deslizamientos.- Son movimientos en masa de suelo o roca, que se pueden
dar en una sola masa coherente que se mueve, o comprender varias
unidades o masas semiindependientes. Los deslizamientos pueden ser:
rotacionales cuando la masa se mueve a lo largo de una superficie de falla
plana u ondulada; o, traslacionales cuando la masa se mueve a lo largo de
una superficie de falla curva y cóncava (González de Vallejo, 2002).
b. Flujos.- Es un movimiento continuo, similar a un líquido viscoso, que no
preserva la estructura interna original del material desplazado sino que
adopta la morfología de la vertiente por la que discurre (Copons y Tallada,
2009)
c. Desprendimientos.- Son movimientos donde se produce la caída libre y
rápida de bloques o masas rocosas independizadas por planos de
discontinuidad preexistentes.
d. Avalanchas Rocosas.- Son desprendimientos que se producen en macizos
rocosos fracturados, diaclasados y con pendientes elevadas donde pude
sumarse además la falta de estructura y cohesión de los materiales
(González de Vallejo, 2002)
2.1.3 Mecanismos de Falla
Los factores que controlan la estabilidad de las laderas son aquellas capaces de
modificar las fuerzas internas y externas que actúen sobre el terreno.
2.1.3.1 Factores que Afectan la Estabilidad
Los procesos que ocurren en un talud son generalmente complejos y dependen de
gran cantidad de factores, los cuales interactúan entre ellos para definir un
comportamiento. A continuación se presenta una descripción de algunos de los
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
factores fundamentales, que afectan la estabilidad de los taludes (González de
Vallejo, 2002)
a.
La Litología.- Este factor determina la potencialidad de los movimientos en
los diferentes tipos de materiales, ya sea rocas o suelos, y la existencia de
planos de discontinuidad que pueden actuar como superficies de rotura
(González de Vallejo, 2002).
b.
Estructura Geológica y Fracturas.- Los deslizamientos ocurren a lo largo
de las superficies de debilidad existentes en suelo o roca. La estructura
está
conformada
por
las
discontinuidades,
fracturas,
planos
de
estratificación o superficies de debilidad del macizo o talud. Estas
estructuras son muy importantes cuando se encuentran abiertas o rellenas
con materiales de baja resistencia (González de Vallejo, 2002).
c.
Condiciones Hidrogeológicas.- La presencia de agua y la temperatura,
definen las condiciones para los procesos de meteorización física y
química. El agua juega un papel negativo en la resistencia de los
materiales, ya que, reduce la resistencia al corte por la generación de
presiones intersticiales y por la reducción de los parámetros resistentes en
determinado tipos de suelos, además aumenta los esfuerzos de corte por el
incremento del peso del terreno y por la generación de fuerzas
desestabilizadoras en grietas y discontinuidades (González de Vallejo,
2002).
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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d.
Estado de Meteorización.- La meteorización produce cambios físicos y
químicos, erosión externa e interna, lo que provoca zonas de debilidad. La
meteorización de rocas conduce a la formación de Montmorillonitas,
Aloysitas, óxidos de hierro y aluminio en etapas iniciales de la
meteorización y finalmente se pueden formar Caolinitas, Esmectitas y
Gibsitas (González y Jiménez, 1981). Algunas rocas que contienen sales
(NaCl), Cal (CaSO4) y Yeso (CaSO4-2H2O) se disuelven fácilmente en
agua, especialmente en presencia de CO2, acelerando los procesos de
meteorización.
e.
Pendiente y Relieve.- Al aumentar la pendiente, generalmente se
aumentan las fuerzas que tratan de desestabilizar el talud y disminuyen los
factores de seguridad al deslizamiento. Los taludes de alta pendiente son
muy susceptibles a la ocurrencia de inclinaciones, caídos y flujos de
residuos. Además de la pendiente la curvatura de la superficie es muy
importante. (González de Vallejo, 2002)
2.2 Investigación de Deslizamientos
2.2.1 investigación Básica Geológica y Geotécnica
El análisis de la geología regional es el primer paso en el estudio de los
movimientos de ladera. Generalmente, un caso de deslizamiento no se presenta
solo sino que es un evento dentro de una serie de eventos que han ocurrido, están
ocurriendo y ocurrirán en la misma formación geológica y topográfica. El Estudio
Geotécnico se realiza con el fin de obtener todos los parámetros para modelar los
procesos de inestabilidad y diseñar las obras de mitigación y remediación (Suarez,
2009).
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28
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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2.2.2 Sondeos y Muestreo
La exploración mediante sondeos, permite obtener información acerca los
materiales más débiles que pueden afectar el movimiento, así como localizar
niveles de agua subterránea, permite mediante la toma de muestras y su posterior
análisis para obtener las propiedades de los materiales. Los ensayos más
comunes en este tipo de estudios son los Ensayos de Penetración Estándar
(SPT), Apiques, Penetrómetros de cono y Sondeos a rotación (Suarez, 2009).
2.2.3 Ensayos Geofísicos
2.2.2.1 Tomografía de Resistividad Eléctrica
La Tomografía eléctrica es un método de resistividad multielectródico, basado en
la modelización 2-D y 3-D de la resistividad del terreno con el empleo de técnicas
numéricas. Su objetivo es obtener una sección 2-D y 3-D de resistividades reales
del subsuelo, modelo a partir del cual podremos determinar la presencia de niveles
freáticos y potencia de los diferentes estratos que conformen el subsuelo. La
Tomografía realiza una adquisición rápida de datos combinando automáticamente
un gran número de electrodos clavados en el terreno con separación equidistante
(Griffiths D.H. et al., 1990). Todos estos electrodos se conectan simultáneamente
al equipo de medida y, mediante un programa secuencial específico para cada
trabajo, el equipo “ordena” cuáles deben ser los conjuntos de cuatro electrodos
que funcionan en cada momento y con qué disposición (Figura 5).
El resultado final es una sección distancia - profundidad con la distribución de la
resistividad eléctrica real del subsuelo, fácilmente comprensible en térmicos
geológicos o geotécnicos.
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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Figura Nro. 5.- Esquema de conexión del equipo de Tomografía Eléctrica para un estudio de Resistividad en
2-D con configuración dipolo-dipolo. (ABEM 2009).
2.2.3.2 Resistividad de los Materiales Rocosos
La conductividad eléctrica, varía gradualmente según el tipo de roca o suelo. Los
parámetros que representan esta propiedad son la conductividad o su inversa, la
resistividad. La resistividad que es la resistencia de un cilindro de longitud y
sección unitaria que se expresa en la siguiente ecuación:
Donde:
,
,
,
La resistividad se expresa en ohm m2/m; el Ohm – m es una abreviación que se
emplea usualmente. La conductividad en las rocas puede ser metálica o
electrolítica. La metálica se da cuando los electrones son transportados en la
misma matriz de la roca y la electrolítica se debe al desplazamiento de los iones
contenidos en el agua de imbibición de la roca y es el tipo de conductividad que
presenta la mayoría de las rocas (J.L. Astiler, 1982). La tabla 2 muestra la
resistividad de algunos materiales.
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ROCAS O AGUA
Agua de mar
Agua de acuíferos aluviales
Agua de fuentes
Arenas y gravas secas
Arenas y gravas con agua dulce
Arenas y gravas con agua salada
Arcillas
Margas
Calizas
Areniscas Arcillosas
Areniscas cuarcitas
Cineritas, tobas volcánicas
Esquistos Grafitosos
Esquistos Arcillosos o alterados
Esquistos sanos
Gneis, granito alterados
Gneis, granito sanos
RESISTIVIDAD
(ohm – m)
0,2
10 – 30
50 – 100
1000 - 10000
50 – 500
0,5 – 5
0,5 – 5
2 – 20
2 – 20
50 - 300
300 - 10000
20 - 100
0,5 - 5
100- 300
300 - 3000
100 – 1000
1000 – 10000
Tabla Nro. 2.- Resistividad de los materiales más comunes durante una Tomografía eléctrica (J.L. Astiler,
1982).
2.2.4 Ensayos de Laboratorio
Estos permiten conocer las propiedades físicas de los suelos y así determinar los
mecanismos de falla que estos producen. En el presente estudio se realiza:
a. Humedad o contenido de agua.- Se requiere identificar los niveles de
humedad para explicar los cambios de volumen de los suelos y la cohesión.
b. Límites de Atterberg.- Nos permiten intuir la permeabilidad, la presencia
de arcillas plásticas y la posibilidad de ocurrencia de fenómenos de
expansión.
c. Distribución granulométrica.- Es importante, porque los tamaños de las
partículas y su distribución están relacionadas con la resistencia al cortante
y la permeabilidad.
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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2.2.5 Instrumentación y Control
El control de la velocidad de un movimiento de ladera permite conocer su
comportamiento en el tiempo-espacio, y tomar decisiones acertadas con respecto
a su estabilización. La instrumentación permite comprobar ese comportamiento y
verificar mediante modelos y análisis de estabilidad. Las magnitudes que
habitualmente se miden en los trabajos de exploración y los métodos y equipos
utilizados para su monitoreo se resumen en la siguiente tabla:
INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA
Magnitud medida
Desplazamiento
entre puntos
próximos
Métodos
Con sistema de lectura
mecánica
Desplazamientos
en profundidad
Presión intersticial
Cinta de convergencia
Cinta métrica
Fluxómetro
Potenciómetro
Con sistema de lectura eléctrico
Desplazamientos
superficiales
Equipos
Métodos geodésicos, nivelación
y colimación
Inclinómetro
Extensómetro
Piezómetros abiertos
Piezómetros cerrados
Tuberías piezométricas
ranuradas
Células de presión total
Presiones
Células de carga
LVDT
Cuerda vibrante
Topográficos, DGPS
Cuerda vibrante y otros
De hilos o varillas
De lectura mecánica o eléctrica
Tubería aislada
Cuerda vibrante y otros
Tubería abierta
Transductor de presión neumático
Transductor de presión hidráulico
Transductor de presión eléctrico
Mecánicas
Hidráulicas
Eléctricas
Tabla Nro. 3.- Instrumentación geotécnica, (Gonzales Vallejo 2002).
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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CAPÍTULO III:
METODOLOGÍA DE TRABAJO
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3.1 DOCUMENTACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA INFORMACIÓN EXISTENTE
Al realizar la planificación del proyecto, se inicia con recopilación de información
bibliográfica, mapas geológicos (Carta de Loja y Gonzanamá), mapas topográficos
a escala 1:50.000 y estudios geológicos-geotécnicos. Esto con el fin de obtener un
conocimiento general de las zonas de estudio, para establecer las técnicas y
metodologías que sean aplicables para la presente investigación.
La bibliografía recopilada en esta fase es de gran ayuda, brindando valiosa
información para el proyecto, pero la escala de la topografía existente no era la
adecuada para llevar a cabo los estudios posteriores, razón por la cual se planifica
el levantamiento topográfico a escala 1:1000, para tener una base precisa en
donde realizar la geología, y geofísica con sus respectivos perfiles.
3.2 INVESTIGACIÓN DE CAMPO
Como inicio de las investigaciones de campo se realiza una visita de
reconocimiento a los movimientos de ladera, delimitando visualmente las zonas de
influencia directa e indirecta, para establecer el área de estudio y planificar los
trabajos posteriores.
3.2.1 Levantamiento Topográfico
Se genera un mapa topográfico a detalle (escala 1:1000) como base fundamental
para cumplir con los objetivos del proyecto; para el efecto se utiliza la estación
total SOKKIA SET 600, colocando una estación georeferenciada con navegador
GPS en un punto que tenga la mayor visibilidad del deslizamiento para levantar
con el prisma los puntos de cambio de pendiente del terreno; en ambas zonas de
estudio se coloca más de una estación para realizar el levantamiento, puesto que
la vegetación y la infraestructura existente en el área restaban visibilidad. Para
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colocar y georeferenciar las estaciones auxiliares se usa la misma estación total,
aplicando el método de vista atrás. Por lo que las estaciones contiguas deben ser
visibles entre sí.
Foto Nro. 1.- Levantamiento topográfico con estación total SOKKIA SET 600
Una vez levantados los datos se procede a descargarlos al ordenador usando el
software propio del equipo topográfico, mismo que tiene la opción de convertir los
datos a formato EXEL. La información obtenida consiste en coordenadas en tres
planos (x,y,z). Obtenidos estos datos, se genera el mapa topográfico (Figura 6),
para lo cual se importa los datos de EXEL al software ArcGis 9.3. Para crear las
curvas de nivel se usó la herramienta: 3D Analyst Tools → RasterInterpolation →
Natural Neighbor, con lo cual se genera un raster de elevación; luego se usa la
herramienta 3D Analyst Tools → RasterSurface → Contour, y se establece el
intervalo de las curvas de nivel a cada metro. Finalmente se verifica que la
interpolación dada por software coincida con el relieve real, se dibuja las vías,
viviendas y drenajes, creando polígonos y polilíneas uniendo puntos levantados en
el trabajo de campo. En algunos casos la infraestructura no tiene la visibilidad
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suficiente para ser levantada en el campo, por lo que se optó por dibujarla en base
a ortofotos a escala 1:5000 proporcionadas por el Instituto Geográfico Militar (IGM)
publicadas en su página Web. De esta manera se concluye con la elaboración de
la topografía.
Figura Nro. 6.- Izquierda: Curvas de nivel principales y secundarias obtenidas a partir del raster de elevación.
Derecha: Modelo digital de elevación creado a partir de las curvas de nivel
3.2.2 Levantamiento Geológico Estructural
La siguiente fase del trabajo de campo consiste en realizar el levantamiento
geológico estructural e inventario de deslizamientos, para lo cual se ubica
geográficamente afloramientos mediante: senderos, caminos, vías, quebradas,
taludes y más factores naturales y antrópicos que permitan visualizar la geología
del sector, para luego realizar la descripción geológica detallada de cada
afloramiento y a la vez tomar datos estructurales de los estratos (Foto No 2).
Cada dato tomado ha sido colocado en la base topográfica diferenciando con
colores las diferentes litologías existentes en el sector. De la misma manera se
lleno la ficha de inventario de deslizamientos, clasificando cada movimiento de
acuerdo a las características geológico-estructurales que presente.
Todos los
datos adquiridos reposan en el mapa y libreta de campo, en donde se puede
encontrar la descripción geológica, datos estructurales coordenadas y criterios,
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mismos que han sido fundamentales para realizar el informe final y el mapa
geológico-estructural con los respectivos cortes para su interpretación, mediante la
ayuda del software ARC Gis 9.3.
.
Foto Nro. 2.- Descripción geológica de Afloramiento y toma de muestra en campo.
Los materiales necesarios en el campo durante esta fase han sido: martillo
geológico, GPS, cinta métrica, brújula, lupa, lápiz de dureza, navaja, lápices de
colores, HCl diluido al 10%, libreta de campo, cámara fotográfica, etc.
3.2.3 Monitoreo con Método GPS Diferencial
Para obtener datos de velocidad de movimiento de la masa de terreno desplazada
se lleva a cabo el monitoreo usando el método de posicionamiento global, el cual
se basa en la navegación y posicionamiento de los satélites, lo cual es viable para
el presente estudio, debido a que opera indistintamente de condiciones
meteorológicas, además de ser el método más recomendado para monitorear
movimientos de ladera debido a su precisión. Con el fin de obtener datos exactos,
se utiliza el procedimiento denominado DGPS (Differential GPS) que incluye el uso
simultáneo de dos receptores. Ubicando uno en un punto fijo denominado estación
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base, ubicado en la UTPL, y del cual se conocen las coordenadas precisas, y otro
receptor móvil también denominado “rovers” (Foto No 3), al cual se lo coloca sobre
los puntos de control a monitorear los cuales consisten en mojones de hormigón
de 50 cm profundidad y; en el extremo libre se colocó un tornillo donde se colocará
la punta del bastón de la antena móvil, lo que permite nivelarlo correctamente y de
esta manera obtener resultados fiables durante las mediciones. La posición de
estos puntos ha sido previamente analizada, con el fin de ubicarlos en lugares
estratégicos para que proporcionen la información requerida.
Foto Nro. 3.- Izquierda: Receptor móvil sobre punto de control ML-1 (La Florida)
Derecha: Receptor ubicado como estación base (UTPL)
El principio para establecer el tipo de movimiento con este método se basa en
obtener una variación matemática de las coordenadas en tres dimensiones de
cada uno de los puntos de control dentro de un rango determinado de tiempo. La
velocidad relativa con la cual se presentan los resultados finales del estudio se la
obtiene mediante la diferencia entre la última y la primera medición; este rango es
variable y puede ir desde días, meses a años (Zárate, 2011). Debido a la poca
disponibilidad de tiempo para el efecto se ha establecido un periodo de cinco
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meses con intervalos de 15 días para realizar el monitoreo en ambos movimientos
de ladera, iniciando en octubre de 2012 y finalizando en Febrero de 2013.
3.2.4 Muestreo de Suelos
Para conocer las propiedades básicas de los suelos que presentan inestabilidad,
tales como: contenido de humedad, granulometría y plasticidad, se recolectan
quince muestras en el ML-1 y diez muestras en el ML-2; y para realizar el mapa
geotécnico se considera realizar su clasificación utilizando el sistema unificado de
clasificación de suelos (SUCS).
Foto Nro. 4.- Toma de muestra alterada para clasificación de suelos ML-1 (Chontacruz)
La recolección de muestras alteradas se realiza sistemáticamente considerando la
geometría del terreno, litología existente y otras características de los movimientos
de ladera. Dicho muestreo se realiza mediante apiques de un metro de
profundidad pasando la capa vegetal que en los dos sectores estudiados no
sobrepasa los 25 cm de potencia, y en algunos casos es inexistente. Se guarda el
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material en fundas plásticas cerradas herméticamente para evitar que el material
pierda las condiciones de humedad naturales, y finalmente se las transporta al
laboratorio de suelos de la UTPL para realizar los ensayos correspondientes.
3.2.5 Ensayo de Tomografía Eléctrica
Se realiza el ensayo de tomografía eléctrica, con la finalidad de conocer la
estratigrafía del subsuelo. Primeramente se analiza la información existente del
área (mapas topográficos, mapas geológicos, informes, etc.), y se considera el
estudio de resistividad como método adecuado para el problema planteado,
puesto que nos permite conocer parámetros importantes en lo que se refiere a
longitud y profundidad de investigación, determinación de litologías, fracturas,
niveles freáticos y aguas subterráneas. Luego de comprobar la factibilidad del
ensayo se procede a seleccionar líneas para representar los respectivos perfiles.
La inducción de corriente y medición del potencial eléctrico resultante, se realiza a
través de electrodos clavados en el suelo. La manera en que se disponen los
electrodos recibe el nombre de configuración o dispositivo electródico. Existen
numerosas configuraciones, cada uno con sus ventajas y desventajas de acuerdo
al objetivo del estudio, siendo Wenner, Schlumberger y dipolo-dipolo los
mayormente utilizados. La configuración dipolo-dipolo proporciona una mayor
densidad de puntos de medición que a profundidades someras, nos brinda
resultados bien detallados, siendo esto ideal para el estudio evolutivo de la capa o
capas inestables; además muestra la posible infiltración de agua, subsidencia,
colapso, relación entre hidrología e hidrogeología, por tal razón se utiliza esta
configuración para la presente investigación.
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Figura Nro. 7.- Configuración dipolo – dipolo, usada en los movimientos de ladera.
Las mediciones se las realiza con el Terrámetro SAS 4000 de ABEM acoplado al
sistema LUND de alta resolución 2D y 3D, con batería de 12V, (foto No 4).
Foto Nro. 4.- Conexión del equipo de tomografía eléctrica en el campo
Una vez en el campo lo que primeramente se hace es ubicar el centro de la
configuración que se ha elegido que generalmente debe ser un lugar relativamente
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plano, para desde ahí extender los cables de los carretes. Para realizar el ensayo
se necesitan un mínimo de 6 personas capacitadas para colocar los electrodos de
forma correcta para que haya un contacto adecuado hacia el suelo y hacia el cable
Lund CVES, y para cuidar que animales o personas toquen los cables durante las
mediciones. Luego de realizar las conexiones se realiza la comprobación de
electrodos para verificar que todos tengan conductividad, si es así se inicia con la
medición que para la configuración dipolo-dipolo dura aproximadamente 20
minutos para el protocolo DIPDIP4L, Y 10 MINUTOS durante el protocolo DIPDIP
4S.
Foto Nro. 5.- Izquierda: Extensión de cable Lund CVES para conectarlo a los electrodos
Derecha: Conexión de electrodo al cable por medio de una pinza cocodrilo
Para llevar a cabo una medida de resistividad para tomografía eléctrica en el
campo se necesita los siguientes materiales y dispositivos:

Terrámetro SAS 4000, marca ABEM.
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
Sistema LUND ES463 multielectrodo.

4 Carretes de Cable Lund CVES de 110m

Fuente externa de corriente continúa a 12 V (Batería de automóvil).

80 Electrodos de acero inoxidable.

4 x 110 m de cable en carrete.

80 pinzas de cocodrilo.

Martillos de poliuretano (dos o más) para clavar los electrodos.
3.3 Trabajos de Gabinete y Laboratorio
3.3.1 Ensayos Geotécnicos de Laboratorio
Se realizan ensayos de suelos con la finalidad de conocer las características
geotécnicas, parámetros necesarios para la caracterización de los suelos. A
continuación se nombran los ensayos realizados en esta investigación de acuerdo
a las normas ASTM, lo que concluye en la clasificación de suelos SUCS.
a. Contenido de Humedad. (Norma ASTM 2216)
El ensayo de contenido de humedad consiste en determinar la cantidad de agua
presente en un suelo, realizando una relación entre la cantidad de agua y la
cantidad de suelo en la muestra expresada como porcentaje, dada por la siguiente
ecuación:
W
Mw
x100
Ms
Donde:
W=
contenido de humedad del suelo (%)
M w = cantidad de agua en la muestra de suelo
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43
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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M s = cantidad total de la muestra.
b. Análisis Granulométrico. (Norma ASTM D 422-00)
El ensayo geotécnico granulométrico consiste en gradar de partículas presentes en
una muestra de suelo. Este ensayo se realizó mediante tamizado por vía seca y
húmeda. La fracción fina se la realiza por la vía húmeda mediante una serie de
tamices cuya serie es:
#4, #10, #20, #40, #60, #100, #200, y fondo. La fracción
gruesa se la realiza por vía seca mediante una serie de tamices cuya gradación es;
tamices 2 ½ pulg., 2 pulg., 1 ½ pulg., 1 pulg., ¾ pulg., ½ pulg., 3/8 pulg., #4. En los
dos movimientos de ladera se utiliza las dos fracciones de tamices, puesto que se
tiene suelos granulares (coluvios, conglomerados, areniscas), y suelos finos (limos,
arcillas).
c. Límites de Atterberg. (Norma ASTM D 4318-00)
Los límites de Atterberg se realizan para conocer en cada muestra el contenido de
agua en el punto de transición de estado semisólido a plástico para encontrar el
límite plástico, y de estado plástico a líquido para saber el límite líquido.
Primeramente se procede a preparar las muestras secándolas al ambiente, para
luego chancarlas con un mazo de hule y finalmente pasarlas por el tamiz No 40,
para seguidamente proceder a realizar los ensayos.
El límite líquido se determina por medio de la copa de Casagrande, calculando el
contenido de humedad de una muestra con el cual esta se cierra una ranura de ½
in (12.7 mm) mediante 25 golpes.
En el límite plástico se encuentra el contenido de agua, en porcentaje, con el cual
el suelo se agrieta al formarse un rollito de 3.2 mm de diámetro.
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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Finalmente se calcula el índice de plasticidad restando el límite plástico del límite
líquido (IP = LL – LP).
Foto Nro. 6.- Izquierda: realización del ensayo de límite plástico Derecha: Cuchara de casa grande con
muestra lista para la realización el ensayo de límite líquido
3.3.2 Trabajo de Gabinete
El trabajo de oficina consiste en interpretar la información obtenida en el campo
conforme se ha desarrollado cada etapa del proyecto, iniciando con la realización
del mapa topográfico, generación del mapa geológico, procesamiento de datos del
monitoreo con DGPS, realización e interpretación de perfiles geoeléctricos y
finalmente redactar el presente informe, (Foto No 7).
Durante esta fase se utilizan diferentes programas dependiendo de la finalidad
del trabajo, facilidad de uso y de la precisión que nos brinde cada uno de ellos
para obtener datos valederos que nos permitan presentar resultados exactos.
Cabe recalcar que la universidad cuenta con licencia de los programas utilizados
en esta etapa, los cuales se detallan en la siguiente tabla:
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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ETAPA
FINALIDAD
Topografía
Obtener la base topográfica del sector para
Microsoft Office Excel,
realizar estudios posteriores
ArcGIS 9.3
Geología
Monitoreo
Geofísica
SOFTWARE UTILIZADO
Realizar el mapa geológico digital a partir de
los datos de campo
ArcGIS 9.3
Obtener las coordenadas de los puntos de
Microsoft Office Excel, Trimble
control en los movimientos de ladera
Business Center 2.2. ArcGIS 9.3
Obtener imágenes del subsuelo en 2D a partir
del ensayo de Tomografía
Clasificación
RES2DINV
Realizar la clasificación de suelos a partir de
de suelos
los datos obtenidos en el laboratorio
Microsoft Office Excel.
Informe y
Realizar el informe final y los respectivos
Microsoft Office Word, Microsoft
mapas para su presentación
Office Excel, ArcGIS 9.3
mapa Final
Tabla Nro. 4.- Programas utilizados en cada etapa del proyecto
.
Foto Nro. 7.- Interpretación de perfil geoeléctrico en el software RES2DINV
Diego Jamil Jara Guamán
46
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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CAPÍTULO IV:
RESULTADOS
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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4.1 TOPOGRAFÍA
Los resultados que se obtienen corresponden al levantamiento planimétrico y
altimétrico de los movimientos de ladera; la primera se refiere a la representación
de viviendas, vías, senderos, escarpes dejados por el continuo movimiento,
cuerpos de agua (muy comunes para ambos casos de estudio) y grietas de la
superficie del terreno; la segunda permite relacionar la topografía con la
morfología de la zona, tomando en consideración el factor pendiente, parámetro
importante en el estudio de movimientos de ladera. Mediante el método de
interpolación de puntos se obtuvo un mapa topográfico a escala 1:1000,
referenciado con un sistema de coordenadas con proyección UTM WGS 84, la
equidistancia entre curvas de nivel principales es de 5m y las secundarias a 1m.
Figura Nro. 8.- Mapa topográfico del ML-1 La Florida
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48
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Figura Nro. 9.- Mapa topográfico del ML-2 Chontacruz
La topografía permite además permite llevar a cabo la realización del mapa
geológico, así como la proyección y planeamiento de las tareas de control e
instrumentación. Es importante mencionar que en las zonas de estudio (ML-1 La
Florida y ML-2 Chontacruz), se realizan dos perfiles topográficos, uno en sentido
del movimiento y el otro transversal,
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49
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
4.2 GEOLOGÍA
Una vez recorrido el área de estudio y descrito todos los afloramientos
considerados como importantes y de ayuda para la realización del presente
trabajo, se puede describir lo siguiente:
4.2.1 Geología ML-1 La Florida
El polígono de estudio correspondiente al ML-1 sector La Florida está conformado
por cinco litologías: coluvios, arcillas, limos, conglomerados y areniscas de grano
fino y grueso; mismas que de acuerdo a sus características y revisando la
bibliografía (Hungerbühler 1997 y Kernnely 1982) se ha deducido que
corresponden a la formación Trigal.
En la parte basal se encuentran areniscas tobaceas de grano grueso color marrón
a blanco (Foto No 8), con clastos bien clasificados, principalmente de cuarzo y
feldespato, con diámetros de hasta 1.5cm. Presentan una estructura clastosoportada; la matriz que en porcentaje alcanza el 20% es limo-arcillosa lo que se
ha corroborado mediante la clasificación de suelos en laboratorio. El cemento es
calcáreo, puesto que reacciona a HCL en todas las muestras recogidas en el
flanco Sur del polígono; no así en las muestras del flanco norte, en donde el
cemento de las areniscas probablemente sea silíceo, y en donde las areniscas son
grano creciente, debido a que se observan granos gruesos en la parte basal y en
la parte superior de los taludes se observan areniscas de grano muy fino, siendo la
matriz igualmente limo arcillosa.
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50
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Foto Nro. 8.- Afloramiento de areniscas en afloramiento antrópico
Existen lentes de conglomerados de 2 a 4 metros de potencia que se intercalan
con las areniscas, mismos que solo afloran en el extremo suroeste del polígono,
pero que en el contexto geológico son de gran importancia, puesto que muestran
el buzamiento de estratos hacia el este, (Foto No 9).
Foto Nro. 9: Paquete de conglomerado intercalado con areniscas buzando al este.
Diego Jamil Jara Guamán
51
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Los conglomerados están compuestos por clastos bien clasificados, y bien
redondeados son de rocas metamórficas (cuarcitas y pizarras) y volcánicas, con
tamaños que van desde milimétricos hasta centimétricos; la matriz limo-arenosa
alcanza un porcentaje del 40%, presentando una relación entre clastos de tipo
matriz soportada
Sobre las areniscas se deposita una capa de arcillas que cerca a la superficie
están contaminadas con limos y arenas, (Foto No 10). Estas arcillas tienen
potencias muy variadas, que van desde 1 m en pendientes moderadamente
pronunciadas, y alcanzan los 15 metros en determinadas zonas (parámetros
estimados en base a geofísica). En la zona del deslizamiento estas arcillas se
encuentran saturadas debido a factores antrópicos y naturales, lo que produce que
los coluvios que se depositan sobre esta presenten inestabilidad y se
desencadene el movimiento de ladera.
Foto Nro 10: Contacto litológico entre la arenisca y la arcilla arenosa
En la coordenada (697069,9562172) encontramos arcillas compactas con
intercalación de yeso; estas arcillas son muy plásticas. En este afloramiento
encontramos los estratos buzando hacia el este, (Foto No 11).
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52
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Foto Nro 11: Afloramiento de arcillas compactas con laminaciones de yeso
En la parte más superficial y por ende el último material en depositarse
corresponde a coluvio, (Foto No 12), que principalmente aflora en la zona
inestable y en el norte el polígono en donde se encuentran bloques que destacan
geomorfológicamente en el terreno.
El coluvio de características anisótropas está compuesto de rocas metamórficas,
como: filitas, y esquisto grafitoso, con matriz limosa; los clastos muy angulosos
van desde centimétricos hasta bloques que llegan a medir algunos metros. Al
encontrarse estos coluvios sobre una capa de arcillas, y poseer una matriz limosa,
provoca que en temporadas lluviosas estos suelos se saturen aumentando la
presión de poros, y provocando condiciones ideales para que se produzca
inestabilidad del terreno y finalmente el movimiento de ladera.
Dadas las características mencionadas y las litologías descritas anteriormente se
deduce que la zona de estudio forma parte de
la Formación Trigal de edad
Mioceno medio.
Diego Jamil Jara Guamán
53
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
La inestabilidad se produce en el coluvio que
permeable de acuerdo a su
estructura desordenaa, el cual se desliza sobre una capa de arcillas saturadas. Lo
que se comprueba mediante la geofísica.
Foto Nro. 12.- Afloramiento antrópico de coluvio
4.2.2 Geología ML-2 Chontacruz
En el polígono de estudio del ML-2 Chontacruz
existen 4 litologías:
conglomerados, arcillas, arenas y limolitas, que según la bibliografía (Kernnerley
1982) y (Hungerbuhler 1997), se deduce que pertenecen a la formación
Quillollaco. Las rocas predominantes son los conglomerados de la formación
Quillollaco, la cual aflora en todos los taludes tanto naturales como antrópicos.
Este conglomerado presenta clastos sub-redondeados principalmente cuarzo con
tamaño de hasta 15 cm; también se presentan fragmentos de rocas compuestas
principalmente por feldespato, además de otros minerales como micas; y
fragmentos de rocas metamórficas como esquistos y pizarras con tamaños que en
algunos casos alcanzan los 10 cm de forma sub-redondeada.
Diego Jamil Jara Guamán
54
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Los clastos se encuentran mal clasificados de muy variada granulometría que
alcanzan gran tamaños grandes, lo que nos indica que en el momento de su
depositación la cordillera sufría un levantamiento brusco. Su relación es clasto
soportada con matriz limo-arenosa, lo que se comprobó con la clasificación de
suelos. La coloración de estos conglomerados va de gris a café amarillento. Esta
litología aflora en cortes de vía verticales y taludes naturales, destacando
geomorfológicamente en despeñaderos por su resistencia a la erosión,
Foto Nro. 13.- Estructura del conglomerado
Sobre estos conglomerados se deposita una capa de arcilla, (Foto No 14), con
una variada potencia que va de los 3 a los 15 metros de espesor que en la parte
baja del movimiento de ladera contiene clastos de roca probablemente como
producto del arrastre de los conglomerados. En las zonas en donde la pendiente
es suave las arcillas aumentan la potencia, la arcilla es masiva, al igual que en el
escarpe principal del deslizamiento en donde las arcillas son inorgánicas de alta
plasticidad, motivo por el cual se mueven debido a la saturación provocada tanto
por factores naturales como antrópicos.
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55
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Junto a la corriente intermitente de agua en el sector N-W del mapa geológico se
acumulan limos arenosos, los cuales alcanzan una potencia promedio de 2 m.
Probablemente en la zona el deslizamiento se encuentre un gran contenido de
montmorillonita, debido a que las arcillas presentan gran inestabilidad. En las
coordenadas (697438,9556242) se presenta un afloramiento
detrás de una
vivienda en el cual se evidencia un contacto entre arcillas, limolitas y
conglomerado el mismo que tiene dimensiones de 3 m por 12 m; las limolitas se
presentan en forma masiva y están muy fracturadas con un alto grado de
meteorización, al parecer solamente se trata de un lente que se encuentra dentro
del conglomerado, puesto que no aflora en ningún otro punto del polígono.
Foto No 14.- Depósito de arcillas sobre conglomerado
En este movimiento de ladera se evidencio que el factor condicionante para que
se produzca el movimiento en la ladera es la litología, puesto que las arcillas son
el material que se desliza. El principal detonante es factor hidrogeológico
generado por vertientes de aguas servidas originadas por actividad antrópica, esto
sumado a las cargas dinámicas producidas por el constante flujo vehicular provoca
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56
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
el hundimiento de la vía y el deterioro en toda la infraestructura del sector y
poniendo en riesgo a los habitantes.
4.3 MONITOREO CON TÉCNICAS GPS DIFERENCIAL
4.3.1 Procesamiento Y Adquisición de Datos
Las estaciones de monitoreo superficial consistieron de mojones de hormigón de
50 cm de profundidad y en cuyo extremo libre se coloca un tornillo de una pulgada
en donde se colocará la punta del bastón de la antena móvil, fueron ubicadas
dentro de la masa potencialmente deslizada, en los cuales se obtuvieron datos de
que efectivamente existe movimiento.
Con la finalidad de que los resultados sean representativos se realiza la
distribución de los puntos de control sobre el terreno como se indica en las figuras
10 y 11.
En La Florida (ML-1) se ubican 8 estaciones y En Chontacruz (ML-2) se colocan
un total de seis puntos de control. La distancia entre la estación base UTPL y los
puntos de control en las zonas de estudio alcanza los 5 Km para el ML.1; y 4 km
para El ML-2. Aceptable, dado que el radio de trabajo entre estación fija y móvil es
de 10km.
El equipo con el que se trabaja es el GPS Diferencial Trimble R6, el cual es
configurado en el modo fast static para almacenar las mediciones con un intervalo
de 15 segundos, durante 25 minutos en cada estación móvil con una máscara de
elevación de 10 grados, durante todos los monitoreos. Los datos adquiridos en
campo, son analizados y corregidos mediante el software Trimble Business Center
Versión 2.2 referenciados en el datum WGS 84. Con una corrección de post
procesamiento con indicador aceptable: 0,005m ± 0,5 ppm (ppm: partes por
millón) y para no aceptar la precisión: 0,015 m ± 0,5 ppm. (Zárate, 2011).
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Figura Nro. 10.- Disposición de los puntos de control en el ML-1 La Florida
Figura Nro. 11.- Disposición de los puntos de control en el ML-2 Chontacruz
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Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Luego de realizar el post procesamiento de los datos se obtuvieron las
coordenadas
exactas de cada uno de los puntos de monitoreo, para luego
calcular la variación entre coordenadas (x,y,z), que nos dará el desplazamiento tal
como se muestra en las tablas 5 y 6:
Fecha
Puntos
Base
FL-1
FL-2
FL-3
FL-4
FL-5
FL-6
FL-7
FL-8
Fecha
Puntos
Base
CH-1
CH-2
CH-3
CH-4
CH-5
CH-6
22 DE OCTUBRE DE 2012
Coordenadas iniciales
Este (m)
Norte (m) Altura (m)
7 DE FEBRERO DE 2013
DESPLAZAMIENTOS
Coordenadas finales
Altura
E(m) N (m)
Este (m)
Norte (m) Altura (m)
(m)
700001.853 9559073.979 2132.274 0.000 0.000 0.000
696985.465 9562055.941 2070.094 -0.009 -0.006 -0.052
696892.773 9562037.951 2080.311 -1.917 -1.486 -0.179
696878.188 9562012.890 2080.694 -1.444 -1.384 -0.248
696845.326 9562038.884 2081.262 -1.767 -1.535 -0.455
696797.361 9562014.906 2087.729 -0.227 -0.153 -0.026
696793.916 9561920.715 2085.304 -0.881 0.708 -0.425
696806.611 9561937.634 2091.38 -0.040 0.021 -0.080
696904.169 9561960.072 2082.32 0.021 -0.011 -0.017
700001.853 9559073.979 2132.274
696985.456 9562055.935 2070.042
696890.856 9562036.465 2080.132
696876.744 9562011.506 2080.446
696843.559 9562037.349 2080.807
696797.134 9562014.753 2087.703
696793.035 9561921.423 2084.879
696806.571 9561937.655 2091.300
696904.190 9561960.061 2082.303
Tabla Nro. 5.- Datos de monitoreo del ML-1 con los desplazamientos en (x,y,z)
15 DE OCTUBRE DE 2012
Coordenadas iniciales
Este (m)
Norte (m) Altura (m)
8 DE FEBRERO DE 2013
Coordenadas finales
Este (m)
Norte (m) Altura (m)
DESPLAZAMIENTOS
Altura
E (m) N (m)
(m)
700001.853 9559073.979 2109.051 700001.853 9559073.979 2109.051 0.000 0.000 0.000
697450.270 9556132.178 2298.085 697450.273 9556132.166 2298.050 -0.003 0.012 0.035
697430.782 9556136.887 2299.988 697431.697 9556136.043 2299.015 -0.915 0.844 0.973
697456.234 9556150.682 2297.254 697457.059 9556149.515 2297.055 -0.825 1.167 0.199
697420.844 9556190.320 2285.904 697422.239 9556189.619 2285.461 -1.395 0.701 0.443
697374.220 9556268.751 2244.926 697375.753 9556268.745 2244.300 -1.533 0.006 0.626
697347.825 9556232.887 2249.847 697349.462 9556232.513 2249.325 -1.637 0.374 0.522
Tabla Nro. 6.- Datos de monitoreo del ML-2 con los desplazamientos en (x,y,z)
Luego de esto se procede a realizar el cálculo del vector de desplazamiento E-N,
con los valores obtenidos de la diferencia de las coordenadas iníciales y las
coordenadas finales; .dicho valor viene dado por el resultado de la siguiente
ecuación:
; (1)
Donde: VR es el vector resultante,
y
la diferencia entre las coordenadas
Este y Norte.
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59
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Para tener un alto porcentaje a cuanto a la confiabilidad de los datos, se debe
establecer ciertas características, las cuales comprenden el método de estimación
de intervalos (Zarate, 2011) que consiste en:
Límite de confianza (1-α): 99%
Nivel de significación (α): 0,01
Valor crítico (Zα/2): 2,576
Los
parámetros
expuestos
sirven
para
realizar
el
cálculo
del
vector
desplazamiento máximo horizontal y vertical con un límite de confianza del 99%
∆maxE-N y ∆maxZ, las siguientes ecuaciones ayudaran para el cálculo del vector:
(2)
(3)
Donde EE, EN es el error estándar para deformaciones en la magnitud E-N que
para estudios relacionaos a movimients e ladera considerar 1,5 mm y EZ es el
error estándar para la deformación vertical cuyo valor considerado es 2 mm).
Aplicando las ecuaciones (2) y (3) se puede establecer que ∆maxE-N y ∆maxZ, son
0,005 y 0,007 m respectivamente.
La comprobación de la existencia, o no de movimiento se pude establecer,
mediante la siguiente condición:
Si, ∆E-N > ∆maxE-N, entonces existe movimiento
Si, ∆Z < ∆maxZ,
entonces no existe movimiento
Con la interpretación de la condición anterior, se pude definir la deformación
efectiva, cuyo valor será admitido como el desplazamiento efectivo del punto de
control en los movimientos de ladera. El cálculo de este vector será la diferencia
entre el vector resultante y el vector de desplazamiento máximo con el 99% de
Diego Jamil Jara Guamán
60
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Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
confianza; a continuación se muestra en las tablas 7 y 8. Los cálculos de los
vectores de desplazamiento máximo horizontal y vertical, así como la condición
antes mencionada, la cual debe cumplir.
DESPLAZAMIENTOS
VECTOR (m)
E (m) N (m)
Z (m)
N-E (m)
ANALISIS
Deformación Deformación Deformación efectiva (m)
Puntos
Vector E-N
Véctor Z
horizontal
vertical
No hay
No hay
Base
0.000
0.000 0.000
0.000
deformación deformación
0.000
0.000
UTPL
0.010 Deformación Deformación
0.005
-0.045
LF-1
-0.009 -0.006
-0.052
2.426 Deformación Deformación
2.421
-0.172
LF-2
-1.917 -1.486
-0.179
2.000 Deformación Deformación
1.995
-0.241
LF-3
-1.444 -1.384
-0.248
2.341 Deformación Deformación
2.336
-0.448
LF-4
-1.767 -1.535
-0.455
0.273 Deformación Deformación
0.268
-0.019
LF-5
-0.227 -0.153
-0.026
1.130
Deformación
Deformación
1.125
-0.418
LF-6
-0.881 -0.708
-0.425
0.045
Deformación Deformación
0.040
-0.073
LF-7
-0.040 0.021
-0.080
0.024 Deformación Deformación
0.019
-0.010
LF-8
0.021 -0.011
-0.017
Tabla Nro. 7.- Tabla de deformaciones efectivas de los puntos de control del ML-1
DESPLAZAMIENTOS
ANALISIS
VECTOR (m)
Deformación Deformación Deformación efectiva (m)
Puntos
E (m)
N (m)
Vector E-N
Véctor Z
Z (m) N-E (m) horizontal
vertical
No
hay
No
hay
Base
0.000
0.000
0.000
0.000
deformación deformación
0.000
0.000
UTPL
0.012 Deformación Deformación
0.007
0.028
CH-1
-0.003
0.012
0.035
1.245 Deformación Deformación
1.240
0.966
CH-2
-0.915
0.844
0.973
1.429 Deformación Deformación
1.424
0.192
CH-3
-0.825
1.167
0.199
1.561 Deformación Deformación
1.556
0.436
CH-4
-1.395
0.701
0.443
1.533 Deformación Deformación
1.528
0.619
CH-5
-1.533
0.006
0.626
1.679 Deformación Deformación
1.674
0.515
CH-6
-1.637
0.374
0.522
Tabla Nro. 8.- Tabla de deformaciones efectivas de los puntos de control del ML-1
4.3.2 Presentación de Resultados
En el ML-1 La Florida de acuerdo a los resultados obtenidos, luego de los
monitoreos y realizar el procesamiento de datos se obtiene que los puntos de
control ubicados dentro de la masa movida del movimiento de ladera (FL2, FL3,
FL4 y FL5), se mueven a una gran velocidad en comparación a los puntos FL1,
FL7 y FL8, que se mueven a velocidades inferiores a 10 cm al año
Se ha determinado mediante este proceso que la dirección del ML-1 La Florida
tiene una dirección N-E, lo que se puede observar en la figura 12.
Diego Jamil Jara Guamán
61
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Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Figura Nro. 12.- Esquema de movimiento de puntos de control con velocidades en el ML-1
Así mismo se ha determinado que un pequeño deslizamiento ubicado al S-W del
ML-1 se mueve en una dirección S-E a una velocidad de 3.75 (m/año). De acuerdo
a una escala de velocidad de movimientos de ladera (Cruden y Varnes, 1996) se
ha realizado una clasificación de los puntos de control del ML-1 de acuerdo a su
velocidad de movimiento, (Tabla 9). La velocidad de los puntos se la calcula con
las deformaciones efectivas
N-E,
y El periodo transcurrido entre la primera y última
medición que para el ML-1 es de 108 días. La ecuación utilizada es la siguiente:
; (4)
Donde V es velocidad; e, el espacio (deformación efectiva
N-E)
y t el tiempo
transcurrido durante el movimiento.
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62
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Puntos
LF-1
LF-2
LF-3
LF-4
LF-5
LF-6
LF-7
LF-8
Deformación
efectiva E-N
0.01
2.42
2.00
2.34
0.27
1.13
0.04
0.02
Periodo de monitoreos
Dias
Años
108.00
0.30
108.00
0.30
108.00
0.30
108.00
0.30
14.00
0.04
108.00
0.30
108.00
0.30
108.00
0.30
CLASIFICACIÓN
Velocidad
DESCRIPCIÓN
(m/año) CLASE
0.02
II
Muy Lento
8.07
III
Lento
6.65
III
Lento
7.79
III
Lento
6.89
III
Lento
3.75
III
Lento
0.13
II
Muy Lento
0.06
II
Muy Lento
Tabla Nro. 9.- Clasificación de movimiento en función de su velocidad ML-1
En el ML-2 Chontacruz el desplazamiento de los puntos de control se da muy
rápidamente con excepción del punto CH1 el cual presenta una velocidad de
movimiento mucho menor al resto de estaciones. Los valores obtenidos presentan
rangos relativamente bajos de movimiento, pero significativos a largo plazo, por lo
que serian aplicables medidas de mitigación para recuperar las estructuras
afectadas en el sector. Todos puntos se mueven a favor de la pendiente en una
dirección N-W, (Figura13). La clasificación de los movimientos en función de su
velocidad se da en la tabla 10. En donde se observa que los puntos CH-2, CH-3,
CH-4, CH-5 Y CH6 de acuerdo a (Cruden y Varnes, 1996), se ubican en una
categoría II es decir lento, por lo que se pueden aplicar medidas de mitigación
para proteger la infraestructura del sector. El punto CH-1 se mueve muy
lentamente (Clase I), sin embargo la capilla contigua ha sufrido daños
estructurales.
Puntos
CH-1
CH-2
CH-3
CH-4
CH-5
CH-6
Deformación
efectiva E-N
0.007
1.240
1.424
1.556
1.528
1.674
Periodo de monitoreos
Dias
Años
115
0.3194
115
0.3194
115
0.3194
115
0.3194
115
0.3194
115
0.3194
Velocidad
(m/año)
0.022
3.882
4.458
4.871
4.783
5.240
CLASIFICACIÓN
CLASE
DESCRIPCIÓN
II
Muy Lento
III
Lento
III
Lento
III
Lento
III
Lento
III
Lento
Tabla Nro. 10.- Clasificación de movimiento en función de su velocidad ML-2
Diego Jamil Jara Guamán
63
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Figura Nro. 13.- Esquema de movimiento de puntos de control con velocidades en el ML-2
En el Anexo VI se muestran las proyecciones en altitud de ambos movimientos de
ladera (ML1 y ML2), mismos que se realizan en base a información previa
recopilada y proyecciones en base a monitoreo de puntos en vector Z.
4.4 MUESTREO Y ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE SUELOS
Las campañas de muestreo de suelos se llevan a cabo en las dos zonas de
estudio; para el movimiento de ladera La Florida (ML1), se toman un total de 15
muestras, (Figura 14), a profundidades variadas (1-1,5m), en función de la
potencia de la capa de cobertura vegetal; para el movimiento de ladera de
Chontacruz (ML2), se obtienen 9 muestras a una profundidad de 1 m (Figura 15).
Diego Jamil Jara Guamán
64
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Figura Nro. 14.- Ubicación de los puntos de muestreo de suelos ML-1
Figura Nro. 15.- Ubicación de los puntos de muestreo de suelos ML-2
Diego Jamil Jara Guamán
65
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
En el ML-1 Sector La Florida existen arenas mezcladas con partículas finas de
limo-arcilla, en las cuales
se ha comprobado que no hay problemas de
inestabilidad, debido a que estas son semipermeables y por ende su contenido
de humedad bajo, descartándose nivel freático en estos estratos a profundidades
subsuperficiales;
además estas arenas limosas están bien graduadas lo que
indica que hay una homogeneidad de su estructura
mejorando su capacidad
portante, puesto que este factor, sumado a su semi-permeabilidad, aumenta su
resistencia a la erosión y resistencia al corte en estado compacto.
En la zona de estudio del movimiento de ladera la inestabilidad se produce en la
capa de
arcillas; mismas que se encuentran saturadas; sobre las cuales se
depositan gravas limosas mal graduadas (coluvio) que se mueven constantemente
ante los aportes naturales y antrópicos de humedad, estas gravas presentan una
estructura desordenada, esto sumado a un basamento inestabilizado produce el
movimiento de ladera. En la tabla 11 se muestran los resultados obtenidos de la
clasificación de suelos realizada de las muestras del Ml-1 La Florida.
Clasificación
SUCS
Descripción
MS 1
MS 2
MS 3
MS 4
MS 5
MS 6
Profundidad
(m)
1
1.5
1
1
1
1
CH
Arcillas inorgánicas de alta plasticidad
SC-SM
SM
CH
ML
MS 7
MS 8
MS 9
MS 10
MS 11
MS 12
1
1
1
1
1
2
GP-GM
CH
GW-GM
Arenas con limo y arcilla
Arenas limosas
Arcillas inorgánicas de alta plasticidad
Limos arcillosos ligeramente plásticos
Gravas limosas - mezclas mal graduadas de
grava, arena y limos
Arcillas inorgánicas de alta plasticidad
Grava bien graduada con limo y arena
SC-SM
Arenas con limo y arcilla
Muestra
MS 13
MS 14
MS 15
1
1
1
GP-GM
CH
Coordenadas
x
y
697081 9562137
697114 9562072
697007 9562072
697875 9562148
696855 9562061
696779 9562070
696763 9561989
696885 9562045
696824 956193
696697 9561891
696964 9561803
696800 9561847
Gravas limosas. Mezclas mal graduadadas de
697066 9561857 2081
grava arena y limos
697144 9561962 2074
Arcillas inorgánicas de alta plasticidad
696946 9561966 2086
Tabla Nro. 11.- Resumen de clasificación de suelos en el ML-1 La Florida
Diego Jamil Jara Guamán
z
2075
2069
2070
2085
2095
2085
2100
2086
2100
2100
2084
2098
66
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
En el ML-2 Chontacruz geológicamente esta sobre conglomerados Quillollaco que
en la clasificación SUCS da una grava arcillosa; a un metro de profundidad, este
suelo tiene una humedad de10% y es semi-impermeable. Las gravas que son bien
graduadas están mezcladas con partículas de menor granulometría (limos, arcillas
y arenas)
Sobre estas gravas se encuentran suelos finos en los cuales se presenta la
inestabilidad de movimiento de ladera.
Los suelos inestables son limos y arcillas con plasticidad variable que están
completamente saturados, motivo por el cual se mueven ladera abajo como
producto de la fuerte pendiente.
La tabla 12 muestra un resumen de la clasificación de suelos obtenida en el
laboratorio, en donde se puede observar dos tipos de suelos bien diferenciados,
las gravas compactas con una matriz arcillosa lo que la hace estable; y los suelos
inestables que lo componen limos, arcillas y arenas que se encuentran totalmente
saturados.
Coordenadas
x
y
z
697314 9556291 2075
MS 1
Profundidad
(m)
1
Clasificación
SUCS
SM
MS 2
1
ML
MS 3
1
CL
MS 4
MS 5
MS 6
1
1
1
SM
MS 7
1
ML
MS 8
MS 9
MS 10
1
697438 9556134 2293
CH
Arcillas inorgánicas de alta plasticidad
1
697426 9556120 2287
Limos
inorgánicos
1
MH
697485 9556132 2293
Tabla Nro. 12: Resumen de clasificación de suelos en el ML-1 La Florida
Muestra
GC
Diego Jamil Jara Guamán
Descripción
Arenas limosas
Limos arcillosos inorgánicos ligeramente
plásticos
Arcillas inorgánicas de media a baja
plasticidad, con grava y limos
Arenas limosas
Gravas arcillosas, mezclas de grava, arena y
limos
Limos arcillosos inorgánicos ligeramente
plásticos
697389 9556294 2230
697364 9556256 2235
697322 9556220 2237
697386 9556176 2274
697444 9556208 2268
697424 9556191 2275
67
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
4.5 ENSAYO DE TOMOGRAFÍA ELÉCTRICA
Después de haber realizado todos los estudios previos y conocer el contexto
geológico, geomorfológico y características geotécnicas de los materiales que
conforman las zonas de estudio de los movimientos de ladera se procede a
realizar la geofísica, iniciando en el ML-1 La Florida en donde se realizan tres
líneas de tomografía eléctrica, las cuales se ilustran en la figura 16.
La medida de resistividad aparente en las tres líneas se toma con el Terrámetro
SAS 4000, con una ordenación de electrodos de acuerdo a la configuración dipolodipolo. Los datos obtenidos el campo son procesados mediante el software
RES2DINV para ser invertidos y recalculados automáticamente hasta obtener la
medida de resistividad real del subsuelo. Los pseudoperfiles en los cuales se
realiza la inversión de datos sin corrección topográfica se muestran en Anexo IV.
Figura Nro. 16.- Distribución de líneas en la realización del ensayo de tomografía eléctrica ML-1
Diego Jamil Jara Guamán
68
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
En la línea A-A’ se colocaron 78 electrodos con un espaciamiento equidistante de
5 m, con orientación E-W;
mediante el software RES2 DINV se ingreso la
información topográfica, con lo cual el programa realiza un reajuste de acuerdo a
la pendiente del perfil topográfico. Proceso da como resultado un perfil
geoeléctrico con las resistividades reales del subsuelo, (Figura 17).
Figura Nro. 17.- Perfil geoeléctrico con resistividades reales de la línea A-A’ (ML-1)
En este perfil, (Figura 17), se observan 3 zonas bien diferenciadas. En la ZONA I
se muestran resistividades muy variadas con resistividades que van desde los 8 a
los 84 Ω.m que corresponden a materiales de tipo coluvial con matriz limoarcillosa, con potencia que va desde los 2 m hasta los 30 m de potencia; también
se observan bloques de materiales con resistividades de 84 Ω.m y 267 Ω.m que
corresponden a esquistos grafitosos y a areniscas respectivamente, mismos que
concuerdan con las observaciones geológicas de campo.
En la ZONA II se observa una capa que promedia los 20 m de potencia con
resistividades que van desde 1 a 4 Ω.m, un valor típico para arcillas-arenosas
saturadas, pudiendo ser este el factor determinante para que se produzca la
inestabilidad de ML-1. Puesto que el coluvio es una material con estructura mal
graduada, que al estar depositado sobre una capa saturada que se deforma
plásticamente, es altamente propenso a sufrir fenómenos de movimientos en
masa.
En la ZONA III que se encuentra a 50 m de profundidad se observan materiales
con resistividades que van de los 10 a los 250 Ω.m corresponden a arcillas no
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69
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
saturadas y capas de areniscas que se encuentran sub-horizontales con una leve
inclinación hacia el este.
En la línea B-B’ se colocan un total de 76 electrodos con un espaciamiento de 3.5
m y una orientación SW-NE. Los resultados de la medida de resistividad en este
perfil no son confiables, esto debido a que se obtienen valores que no se pueden
correlacionar con los resultados de las líneas A-A’ y C-C’, puesto que las
resistividades son muy elevadas en el perfil B-B’. Esto puede deber al terreno
superficial en el que se colocaron los electrodos que consiste en bloques colgados
de coluvio y areniscas. En la figura 18 se muestra el perfil geoeléctrico resultante,
en el cual se muestran 3 zonas de interpretación:
Figura Nro. 18.- Perfil geoeléctrico con resistividades reales de la línea B-B’ (ML-1)
La ZONA I corresponde a materiales .con una resistividad muy variada de 1 a 60
Ω.m, que se considera como coluvio con esquistos alterados y matriz limoarenosa, que llega a una profundidad una profundidad de 20 m.
En la ZONA II encontramos resistividades muy bajas menores a
1 Ω.m que
corresponden a arcillas saturadas que no tienen continuidad.
En la ZONA III se encuentran materiales con resistividades sumamente altas (5004500 Ω.m). En este rango se sitúan arenas-cuarcitas, lo cual se comoconsidera no
aceptable en la zona de estudio, puesto que no concuerda con la interpretación
geológica.
Diego Jamil Jara Guamán
70
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
La línea C-C’ tiene una dirección SE-NW, con una longitud de 160 metros en
donde se colocaron un total de 80 electrodos con una separación equidistante de
2 m. Los resultados de las resistividades reales obtenidas luego del procesamiento
de datos se observan en la figura 19.
Figura Nro. 19.- Perfil geoeléctrico con resistividades reales de la línea C-C’ (ML-1)
En la ZONA I se obtienen resistividades muy variables que van desde los 5 a los
300 Ω.m, valores típicos para esquistos grafitosos y otras rocas sedimentarias que
conforman la matriz del coluvio, mismo que alcanza los 25 m de potencia en la
parte más profunda. También se ha comprobado mediante este perfil que hay
grandes bloques de rocas metamórficas siendo los esquistos alterados los más
comunes, lo cual se puede apreciar en la figura 19 Donde se observan bloques
con resistividades
que van desde los 100 hasta los 300 300 Ω.m. Datos que se
verifican con las observaciones realizadas en el campo.
La ZONA II del perfil C-C’, (Figura 19), se correlaciona con la Zona II del Perfil AA’, (Figura 17). En donde se observa una capa de material con resistividades que
van de 1 a 4 C valores típicos para arcillas saturadas. Deduciéndose en base a
estos resultados que es a esta profundidad (20-40 m), en donde se produce la
inestabilidad del Movimiento de ladera.
La ZONA III se encuentra en la corona del deslizamiento, las resistividades
calculadas en esa zona van de los 40 a los 100 Ω.m, valores que corresponden a
areniscas levemente fracturadas.
Diego Jamil Jara Guamán
71
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
En el ML-2 Chontacruz se realiza una línea longitudinal y dos transversales con
respecto al movimiento de ladera, (Figura 20).
Figura Nro. 20.- Distribución de líneas en la realización del ensayo de tomografía eléctrica ML-2
La medida de resistividad aparente en las tres líneas se tomo con el Terrámetro
SAS 4000, con una ordenación de electrodos de acuerdo a la configuración dipolodipolo. Los datos obtenidos el campo son procesados mediante el software
RES2DINV en dónde son invertidos y recalculados automáticamente hasta
obtener la medida de resistividad real del subsuelo. Los pseudoperfiles en los
cuales se realiza la inversión de datos sin corrección topográfica se muestran en el
Anexo IV.
La línea A-A’ se dispuso en sentido SW-NE con un total de 76 electrodos mismos
que se colocaron a una equidistancia de 2 m. Los resultados obtenidos luego de la
Diego Jamil Jara Guamán
72
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
inversión y corrección de datos en el software RES2DINV y realizar la corrección
topográfica se obtuvo el perfil geoeléctrico que se muestra en la figura 21.
Figura Nro. 21.- Perfil geoeléctrico con resistividades reales de la línea A-A’ (ML-2)
En la línea A-A’ que se ubico transversalmente al movimiento de ladera, se
diferencian dos zonas geoeléctricas:
En la ZONA I se encuentra material de relleno sedimentario (Arcillas, limos y
arenas) con resistividades que van desde 2.5 hasta 19 Ω.m, con una potencia de
promedio de 15 m. Las zonas de color azul en la figura 21, con resistividad entre
2.5 a 4 Ω.m son arcillas saturadas, y en la superficie se observa la existencia de
materiales con resistividades entre 50 a 100 Ω.m, considerados como gravas que
se depositan por procesos gravitacionales, como producto de la meteorización del
conglomerado que se encuentra pendiente arriba.
En la zona II las resistividades están en un rango de 55 Ω.m a 110 Ω.m, valores
que corresponden a conglomerados fracturados, meteorizados o con alto
contenido de humedad. Esta zona se encuentra a partir de los 20 m de
profundidad, deduciéndose que a mayor profundidad la calidad de la roca mejora.
Encontrándose a 40 m las resistividades más altas que corresponden roca sana,
en este caso los conglomerados Quillollaco
En la línea B-B’ que se ubica longitudinalmente al movimiento de ladera tiene una
orientación SE-NW,en se diferencian tres zonas geoeléctricas. Los resultados se
muestran en el perfil geoeléctrico, (Figura 22).
Diego Jamil Jara Guamán
73
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Figura Nro. 22.- Perfil geoeléctrico con resistividades reales de la línea B-B’ (ML-2)
En la ZONA I se tienen resistividades del orden de los 7 a 210 Ω.m, que
corresponden a
conglomerados de
la formación
Quillollaco.
Según
las
resistividades se puede interpretar que la calidad de la roca es muy variable; en
las zonas donde los conglomerados bajan de resistividad (7 Ω.m) puede haber
fracturas o contenido de humedad alto (Nivel freático), y en las zonas donde la
resistividad es alta la roca se encuentra sana.
En la ZONA II la resistividad del subsuelo tiene valores de entre 2 y 22 Ω.m, que
correlacionando con la geología corresponden a materiales de relleno,
principalmente arcillas. En cota más alta de la figura 22 (corona del deslizamiento)
que es un pequeño deslizamiento rotacional, en según el perfil geoeléctrico se
observan arcillas completamente saturadas.
La ZONA III se ubica en el pie del movimiento de ladera, y está conformada por
material de acumulación, la resistividad en 7 Ω.m, corresponde a arcillas y limos
saturados, y la de 70Ω.m es de las gravas que se depositan gravitacionalmente
como producto de la meteorización del conglomerado.
La línea C-C’ se dispuso en sentido SE-NW con un total de 76 electrodos mismos
que se colocaron a una equidistancia de 2 m. Los resultados obtenidos luego de la
Diego Jamil Jara Guamán
74
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
inversión y corrección de datos en el software RES2DINV y realizar la corrección
topográfica se obtuvo el perfil geoeléctrico que se muestra en la (Figura 23).
Figura Nro. 23.- Perfil geoeléctrico con resistividades reales de la línea B-B’ (ML-2)
El perfil C-C’ se realizó sobre un afloramiento de conglomerado, el perfil
geoeléctrico se identifican 3 zonas que se describen a continuación:
La ZONA I está formada por roca sana de conglomerado el cual tiene una
resistividad de 300 a 900 Ω.m, esta zona se encuentra a una profundidad de 15 m.
La ZONA II es la capa superficial del perfil, que tiene 5 m de potencia, según la
caracterización geológica se la clasifica como conglomerado, las resistividades
obtenidas bajan en relación a la roca sana de la zona I, estos resultados se dan
porque en la superficie la roca está expuesta a la meteorización, por lo que reduce
sus condiciones geomecánicas.
LA ZONA III
Es una capa de conglomerado con lentes de limolitas saturadas,
este estrato tiene una potencia de 10 m con resistividades que van de 2 a 40 Ω.m.
Diego Jamil Jara Guamán
75
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
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CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
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76
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Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
CONCLUSIONES
En el ML-1 La Florida se concluye lo siguiente:

El movimiento de ladera se clasifica como deslizamiento de tipo rotacional
activo, cubriendo una superficie de 2 hectáreas con un volumen de masa
inestable de 400000 m3; se mueve a una velocidad promedio de 7. 35
m/año que se considera como lento.

Se determina que los factores condicionantes son: la litología y las
propiedades geomecánicas de los materiales; y los factores que
desencadenan el deslizamiento son:
las precipitaciones y aportes
antrópicos de agua, que provocan la saturación de los suelos, modificando
las presiones intersticiales de los materiales; esto, sumado a la aplicación
de carga estática de viviendas construidas en el sector provoca cambios en
el estado tensional de la ladera
produciéndose de esta manera la
inestabilidad del terreno.

Correlacionando el mapa geológico con los perfiles geoeléctricos y las
características geotécnicas de los materiales se concluye que la
inestabilidad se produce a 35 m de profundidad en un estrato de arcillas
saturadas de 15 m de potencia sobre la que se deposita material coluvial
de matriz limosa con comportamiento anisótropo que se que alcanza los 20
m de profundidad.
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77
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En el ML-2 Chontacruz se concluye lo siguiente

El ML-2 es un complejo sistema de movimientos que conforman la masa
inestabilizada de un deslizamiento rotacional largo y angosto (220×48) m,
cubriendo una superficie de 1.1 hectáreas con un volumen de material
deslizado de 110000 m3, y con velocidades que promedian los 4.63 m/año
categorizándose como un movimiento lento.

Se concluye que los factores condicionantes
para que se produzca el
movimiento son: primeramente la pronunciada pendiente (35
- 50 ); y el
segundo factor es la litología, puesto estrato subsuperficial está compuesto
por materiales de granulometría fina (arcillas preferentemente). El factor
detonante es producido por el agente hidrogeológico, debido a que el nivel
freático promedia los de 2 m de profundidad, y en muchas zonas llega a ser
superficial; esto se debe al aporte antrópico de aguas que se da ante la
inexistencia de alcantarillado sanitario, motivo por el cual los suelos están
en constante saturación lo cual aumenta su presión intersticial, y por ende
los materiales se vuelven vulnerables a movimientos de remoción en masa.

Correlacionando el mapa geológico con los perfiles geoeléctricos y las
características geotécnicas de los materiales se concluye que la
inestabilidad se produce a 10 m de profundidad, hasta donde se encuentra
el estrato de suelos finos saturados.
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78
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RECOMENDACIONES

El ensayo de tomografía eléctrica nos ha dado excelentes resultados en la
caracterización de ambos movimientos de ladera puesto que los resultados
obtenidos se han verificado con los datos geológicos y geotécnicos; sin
embargo se recomienda realizar perforaciones para comprobar la potencia
de los estratos.

En el ML-1 La Florida se recomienda delimitar una zona de riesgo indirecta,
puesto que los puntos de control ubicados alrededor del deslizamiento
presentan velocidades de movimiento que si bien son bajas, a mediano
plazo van a resultar catastróficas moradores de este sector.

En el ML-2 Chontacruz se recomienda realizar reforestación para tratar de
estabilizar el área deslizada; construir el alcantarillado sanitario, y canalizar
las aguas provenientes de la precipitaciones con el fin de disminuir el
contenido de agua que desestabiliza la ladera.
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79
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Colombia

Unidad de Geología y Minas e Ingeniería Civil, Programa de Certificación
Vial, 2009, UTPL, Loja, Ecuador.

Zárate T. Belizario A., Monitoreo de movimientos de ladera en el sector de
San Pedro de Vilcabamba mediante procedimientos GPS, MASKANA, Vol.
2, No. 2, (2011).
Diego Jamil Jara Guamán
82
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
ANEXO I:
ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE SUELOS
ML-1 LA FLORIDA
Diego Jamil Jara Guamán
83
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
84
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
85
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
86
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
87
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
88
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
89
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
90
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
91
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
92
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
93
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
94
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
95
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
96
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
97
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
98
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
ANEXO II:
ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE SUELOS
ML-2 CHONTACRUZ
Diego Jamil Jara Guamán
99
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
100
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
101
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
102
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
103
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
104
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
105
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
106
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
107
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
108
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
Diego Jamil Jara Guamán
109
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
ANEXO III:
DESCRIPCIÓN DE AFLORAMIENTOS
Diego Jamil Jara Guamán
110
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
AFLORAMIENTO No. 1 ML-1 LA FLORIDA
Coordenadas UTM
X:697060
Tipo de afloramiento
Grado de
meteorización:
Dimensiones (axh):
Datos estructurales:
Formación
Descripción geológica:
Y:9562034
Z: 2077msnm
Artificial
III Moderadamente meteorizado
15X4 m
Trigal
El afloramiento corresponde a areniscas masivas de
grano grueso con clastos de rocas metamórficas,
cuarzo, feldespatos mal clasificados e estructura
clasto-soportada, con matriz arcillosa y cemento
calcáreo
AFLORAMIENTO No. 2
Coordenadas UTM
ANEXO FOTOGRAFICO
X:697098
ML-1 LA FLORIDA
Y:9562060
ANEXO FOTOGRAFICO
Z: 2073msnm
Tipo de afloramiento
Grado de
meteorización:
V Completamente meteorizado
Dimensiones (axh):
1X3m
Datos estructurales:
115/16
Formación
Trigal
Descripción geológica:
Artificial
El afloramiento corresponde a un estrato de argilitas
que presenta estratificación con cambios de
coloración, presenta suavidad al tacto y pequeños
clastos de cuarcita y más clastos asociados con las
areniscas adyacentes
Diego Jamil Jara Guamán
111
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
AFLORAMIENTO No. 3
Coordenadas UTM
Tipo de afloramiento
Grado de
meteorización:
Dimensiones (axh):
Datos estructurales:
Formación
Descripción geológica:
X:697069
Descripción
geológica:
Y:9562172
ANEXO FOTOGRAFICO
Z: 2084msnm
Artificial
IV Muy meteorizado
7X2m
132/13
Trigal
El afloramiento corresponde a arcillas compactas que
prsentan oxidaiones, terrosidad y suavidad al tacto,
se observan láminas de yeso en las juntas de
estratificación
AFLORAMIENTO No. 4
Coordenadas UTM
Tipo de afloramiento
Grado de
meteorización:
Dimensiones (axh):
Datos estructurales:
Formación
ML-1 LA FLORIDA
X:697000
ML-1 LA FLORIDA
Y:9562194
Artificial
ANEXO FOTOGRAFICO
Z: 2098msnm
II Poco meteorizado
4 X 10 m
100/38
Trigal
El afloramiento corresponde a un contacto litológico
concordante entre conglomerado de grano medio de
estructura clasto soportado, y areniscas de grano fino,
el cual aflora en talud de vía.
Diego Jamil Jara Guamán
112
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
AFLORAMIENTO No. 5
Coordenadas UTM
Tipo de afloramiento
Grado de
meteorización:
Dimensiones (axh):
Datos estructurales:
Formación
X:696926
Y:9562084
Natural
ANEXO FOTOGRAFICO
Z: 2087msnm
IV Muy meteorizado
100 X 20m
El afloramiento corresponde a un deslizamiento que se
da sobre coluvio, limo y arcilla, el coluvio presenta
clastos de roca metamórfica, como: esquistos, cuarcitas,
filitas y pizarras, con una matriz limo- arcillosa.
Descripción
geológica:
AFLORAMIENTO No. 6
Coordenadas UTM
Tipo de afloramiento
Grado de
meteorización:
Dimensiones (axh):
Datos estructurales:
Formación
Descripción
geológica:
ML-1 LA FLORIDA
X:696327
ML-1 LA FLORIDA
Y:9562158
Artificial
ANEXO FOTOGRAFICO
Z: 2101msnm
III Moderadamente meteorizado
20 X 4 m
Trigal
El afloramiento corresponde a areniscas de grano muy
fino a grano medio en la parte basal (grano-creciente)
bien clasificadas de color blanco hueso, Estas areniscas
han sido explotadas parcialmente.
Diego Jamil Jara Guamán
113
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
AFLORAMIENTO No. 7 ML-1 LA FLORIDA
Coordenadas UTM
Tipo de afloramiento
Grado de
meteorización:
Dimensiones (axh):
Datos estructurales:
Formación
Descripción
geológica:
X:696728
Y:9561892
Natural
ANEXO FOTOGRAFICO
Z: 2105msnm
III Moderadamente meteorizado
20 X 4 m
105/13
Trigal
El afloramiento corresponde a conglomerado de grano
medio de clastos redondeados con matriz limo arenosa
que descansa sobre una capa de 20cm de arcillas y
tienen como basamento las areniscas de grano grueso
con cemento calcáreo
Diego Jamil Jara Guamán
114
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
AFLORAMIENTO No. 1
Coordenadas UTM
Tipo de afloramiento
Grado de
meteorización:
Dimensiones (axh):
Datos estructurales:
Formación
Descripción
geológica:
X:697408
Y:9556130
Descripción
geológica:
ANEXO FOTOGRAFICO
Z: 2285msnm
Artificial
III Moderadamente meteorizado
20 X 4 m
Quillollaco
El afloramiento corresponde a conglomerado de grano
medio de estructura matriz-soportada, de limo-arcilla,
que
destaca
geomorfológicamente,
los
clastos
redondeados provienen de rocas metamórficas como
cuarcita, esquisto y pizarra.
AFLORAMIENTO No. 2
Coordenadas UTM
Tipo de afloramiento
Grado de
meteorización:
Dimensiones (axh):
Datos estructurales:
Formación
ML-2 CHONTACRUZ
X:697416
ML-2 CHONTACRUZ
Y:9556116
ANEXO FOTOGRAFICO
Z: 2287msnm
Artificial
III Moderadamente meteorizado
10 X 3m
Quillollaco
El afloramiento corresponde a un contacto litológico entre
arcillas arenosas con clastos centimétricos y el
conglomerado Quillollaco, Las arcillas rellenan las
subsidencias del terreno que quedan como producto de la
meteorización
Diego Jamil Jara Guamán
115
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
AFLORAMIENTO No. 3
Coordenadas UTM
Tipo de afloramiento
Grado de
meteorización:
Dimensiones (axh):
Datos estructurales:
Formación
Descripción
geológica:
X:697408
Descripción
geológica:
Y:9556130
Artificial
ANEXO FOTOGRAFICO
Z: 2285msnm
IVMuy meteorizado
12 X 5 m
Quillollaco
El afloramiento corresponde a limolitas de grano muy fino
que se encuentran fracturadas en tres planos, las
mismas que no presentan continuidad más que en este
afloramiento por lo que se deduce que solamente se trata
de un lente dentro del conglomerado
AFLORAMIENTO No. 4
Coordenadas UTM
Tipo de
afloramiento
Grado de
meteorizacion:
Dimensiones
(axh):
Datos
estructurales:
ML-2 CHONTACRUZ
X:697327
ML-2 CHONTACRUZ
Y:9556224
ANEXO FOTOGRAFICO
Z: 2246msnm
Natural
VI Suelo
10 X 3 m
El afloramiento corresponde a un pequeño deslizamiento en
arcillas con un contenido mínimo de arenisca, las mismas
que presentan clastos de rocas metamórficas, los mismos
que han sido arrastrados de la parte más alta del talud, se
observa poca cohesión de la arcilla producto del contenido
arenoso
Diego Jamil Jara Guamán
116
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
ANEXO IV
INVERSIÓN DE PSEUDOPERFILES SIN
TOPOGRAFÍA
Diego Jamil Jara Guamán
117
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Línea A-A’ ML-1 LA FLORIDA
Línea B-B’ ML-1 LA FLORIDA
Diego Jamil Jara Guamán
118
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Línea C-C’ ML-1 LA FLORIDA
Línea A-A’ ML-2 CHONTACRUZ
Diego Jamil Jara Guamán
119
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
Línea B-B’ ML-2 CHONTACRUZ
Línea C-C’ ML-2 CHONTACRUZ
Diego Jamil Jara Guamán
120
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
ANEXO V
FICHAS DE DESLIZAMIENTOS
Diego Jamil Jara Guamán
121
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
FICHA DEL MOVIMIENTO DE LADERA DEL SECTOR LA FLORIDA ML-1
Diego Jamil Jara Guamán
122
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y
Técnicas GPS Diferencial.
FICHA DEL MOVIMIENTO DE LADERA DEL SECTOR CHONTACRUZ ML-2
Diego Jamil Jara Guamán
123
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
ANEXO VI
PROYECCIÓN DE LOS MOVIMIENTOS
DE LADERA EN VECTOR Z (ELEVACION)
Diego Jamil Jara Guamán
124
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
ML-1 La Florida. El perfil actual del suelo se representa en color verde; el color
azul representa el nivel del suelo en Noviembre de 2011, antes de producirse el
Movimiento de ladera, y el de color rojo es una proyección basada en los
monitoreos con el equipo de doble frecuencia aplicando técnicas de GPS
diferencial para octubre de 2013
ML-2 Chontacruz. El perfil actual del suelo se representa en color verde; el color
rojo representa el nivel del suelo en Marzo de 2011, antes de producirse el
Movimiento de ladera, y el de color azul es una proyección basada en los
monitoreos con el equipo de doble frecuencia aplicando técnicas de GPS
diferencial para octubre de 2013.
Diego Jamil Jara Guamán
125
Caracterización Geológica – Geotécnica de los movimientos de ladera de los sectores La Florida y
Chontacruz con aplicación de Tomografía Eléctrica y Técnicas GPS Diferencial.
ANEXO VII
MAPAS GEOLÓGICOS DEL ML-1 LA
FLORIDA, Y ML-2 CHONTACRUZ
Diego Jamil Jara Guamán
126