relevancia de la evaluación de los aspectos geológicos y

Relevancia de la evaluación de los aspectos geológicos y geomorfológicos para los estudios geotécnicos

de pequeñas presas - estudio de casos

Relevance of the evaluation of geological andgeomorphological aspects for geotechnical studies

of small dams - case studies

Balbis, Agustín 1 R - Pesci, Hugo E.1

Re su men

Este trabajo tiene como objetivo poner en relevancia la importancia que adquiere la evaluación de los aspectos geológicos ygeomorfológicos, como paso previo a la ejecución de los estudios geotécnicos en el desarrollo de los proyectos ejecutivos de obrasde pequeñas presas. El análisis de estos aspectos, además de permitir componer un adecuado contexto físico para elemplazamiento de la presa, posibilita definir preliminarmente los estudios geotécnicos, de campo y laboratorio, másapropiados a ejecutarse en cada caso. Sobre la base de estudios ya ejecutados, se detallan estudios de casos para una presa enzona de llanura (El Chañar) y otra en zona de montaña (La Calera). Las evaluaciones mencionadas han aportado valiosasherramientas de análisis para la definición de los estudios a realizar para el proyecto, como así también para la posteriordefinición de las obras a ejecutarse en el cierre de las presas y la búsqueda de materiales de préstamo. En los dos casos, serealizó una revisión detallada de la información geológica y geomorfológica en la bibliografía, como así también lacartografía existente en distintos organismos públicos, entre las que se destacan las cartas geológicas, topográficas, imágenessatelitales y fotografías aéreas. La revisión y análisis descriptos, junto con las recorridas de campo preliminares, permitieron conformar una cartografíageológica y geomorfológica adecuada. En ambos casos, los estudios geológicos y geomorfológicos, permitieron hacer unacorrecta aproximación y aportaron elementos para la ejecución de los estudios geotécnicos que, en términos generales,validaron los estudios previos y contribuyeron a la toma de decisiones con respecto a modificaciones de proyecto en el caso deEl Chañar y tipos de cierre de presa a construir en La Calera.

Palabras clave: Geología - Geomorfología - Geotecnia -Presas.

93

Revista de Geología Aplicada a la Ingeniería y al Ambiente • Nº 31 • 93 - 106 • 2013 • Buenos Aires

Recibido: 08 de Noviembre de 2012 • Aceptado: 13 de Julio de 2013

1. Geól. Agustín Balbis y Asoc.Cnel. Pringles 140 6º D - 5000 - Córdoba

R [email protected]

INTRODUCCIÓN

La presa de llanura, llamada El Chañar, ya construida yubicada en el límite entre las provincias de Córdoba y San Luís,aproximadamente cuatro mil metros aguas abajo del límite en-tre ambas, dentro de la provincia de Córdoba. Esta presa se en-cuentra localizada en la cuenca inferior del río Quinto, en lasinmediaciones de la estancia El Chañar en el DepartamentoRío Cuarto. Las coordenadas del centro del eje en la zona de sucierre se ubican a 65º 04’ 25” de longitud oeste y 33º 59’ 40”de latitud sur. El objetivo de esta presa es la regulación de cau-dales excedentes del río Popopis (Quinto). En el proyecto ori-ginal, el cierre de la presa estaba previsto construirlo con unterraplén conformado por materiales sueltos finos, compacta-dos en capas, protegido aguas arriba con una capa de suelo ce-mento y un enrocado. Dicho terraplén estaría conformado consus correspondientes drenes internos, estructuras de descarga ydemás obras complementarias y, para evitar las filtraciones sub-superficiales, se ejecutaría una pantalla horizontal construidaaguas abajo de la presa. Desde el punto de vista geotécnico, unaspecto relevante a determinar fue la ubicación espacial de cadauno de estos materiales y su vinculación con el cierre de la pre-sa. La evaluación geomorfológica, permitió diagnosticar lossectores por los que el río había transcurrido en el área de im-plantación de la presa, en los últimos períodos geológicos.Además de la coincidencia con la zona de cierre de la presa, estasituación determinó que los sondeos más profundos se realiza-ran en las zonas mencionadas.

La presa de montaña, llamada La Calera, que está en eta-pa de anteproyecto y se ubica en el Departamento Rosario VeraPeñaloza de la Provincia de La Rioja, aproximadamente docekilómetros al norte de la localidad de Chepes en la zona peri-serrana de la Sierra de Chepes Las coordenadas del centro deleje en la zona de su cierre se ubican a 66º 33’ 21” de longitudoeste y 31º 14’ 35” de latitud sur. El objetivo de esta presa seráel almacenamiento de agua para provisión de la localidad deChepes y en este caso, al encontrarse el proyecto en una fasemuy preliminar, se partió de la hipótesis que la presa a cons-truir podría ser ejecutada con alguno de los dos tipos de alter-nativas que se describen a continuación. La primera, una presa

de sección homogénea, donde toda o casi toda la sección tras-versal estará constituida por un mismo material, en este casoformado por tierras compactadas de baja permeabilidad. Paracontrolar posibles filtraciones y evitar procesos erosivos o de tu-bificación, se prevé construir una pantalla impermeable por de-bajo de las fundaciones de la presa, utilizar drenes de materialespermeables con distinto tipo de características y proteger los ta-ludes. La segunda alternativa es una presa de escollera, dondelos materiales del cierre serán fragmentos rocosos de diferentesgranulometrías, donde el núcleo de este tipo de presa, es eje-cutado con materiales impermeables, con métodos de controlde filtraciones similares a la de sección homogénea. Los estu-dios geotécnicos estuvieron orientados a determinar el com-portamiento de ambos materiales tanto desde el punto de vistade las fundaciones de la presa, como la posibilidad de ser usa-dos como materiales de cierre. En este contexto, además de lossondeos y ensayos en materiales sedimentarios, se realizaron es-tudios geofísicos, petrográficos y perforaciones en rocas, comoasí también, ensayos de mecánica de rocas y de absorción paraidentificar su permeabilidad.

MATERIALES Y MÉTODOS

Tareas de gabinete

Sobre la base de los trabajos realizados en campaña y la-boratorio, se procedió a compilar la información, se ejecutaronlos cálculos correspondientes, se confeccionaron las planillas ygráficos, y se procesaron los datos.

Para evaluar las características geomorfológicas y geoló-gicas de superficie, además de los reconocimientos de campo,el análisis de la bibliografía o mapas geológicos y la evaluaciónde los trabajos realizados en la zona, se interpretaron las imá-genes satelitales disponibles. Con esta interpretación y los an-tecedentes obtenidos, se realizó la descripción de las distintasunidades geológicas y geomorfológicas de la zona de emplaza-miento de las presas. Se vinculó la cartografía a las distintas es-calas existentes (carta topográfica, planialtimetría de la zona enestudio e interpretación de imágenes) con los antecedentes ybibliografía general. Esta vinculación permitió ubicar geográ-

94

Balbis, Agustín - Pesci, Hugo E.

Revista de Geología Aplicada a la Ingeniería y al Ambiente • Nº 31 • 93 - 106 • 2013

Abstract

This work aims to put the importance acquired relevance assessment of the geology, geomorphology, prior to the execution ofgeotechnical studies on the development of the final design of works of small dams. The analysis of these issues, allows composingan appropriate physical context for the dam site, and also allows defining preliminary geotechnical studies, field and laboratorybest suited to run in each case. Based on studies already implemented are detailed case studies for a dam in plain area (ElChañar) and another in mountain (La Calera). The above assessments have provided valuable tools for defining analysis of thestudies to be performed for the projects, as well as for the subsequent definition of the works to be executed at closing of dams andthe search for lending materials. In both cases, we performed a detailed review of geological and geomorphological informationin the literature, as well as existing maps in various public bodies, including the letters stand out geological, topographical,satellite images and aerial photographs.The review and analysis described, along preliminary field traveled, helped to establish an adequate geological andgeomorphological mapping. In both cases, the geological and geomorphological allowed to make a correct approach and providedinformation for the execution of geotechnical studies, broadly validated previous studies and contributed to making decisionsabout changes in the case of El Chañar project and types of closing dam to build in La Calera.Keywords: Geology - Geomorphology - Geotechnics - Dams.

Copia personal de los autores

ficamente las presas a los efectos de integrar la información ge-ológica, geomorfológica y geotécnica, para la confección de lasplanimetrías correspondientes.

Para la determinación de los principales parámetros ge-otécnicos de los materiales sedimentarios identificados, se tra-bajó con la información obtenida de los sondeos y calicatasejecutadas, como así también de las recorridas de campo. Losvalores de densidad, ángulo de fricción y cohesión fueron esti-mados en función de dichas características y de los ensayos delaboratorio realizados. La tensión admisible fue calculada sobrela base de la Fórmula General de Capacidad de Carga de Ter-zaghi con sus modificaciones. Además, en cada caso, se reali-zaron los cálculos correspondientes para el cálculo de asentamientos,colapsibilidad, dispersividad y compactación. Se evaluó la per-meabilidad de las muestras de laboratorio y la obtenida me-diante la aplicación de los Ensayos Lugeon en las zonas rocosasy de infiltración con carga variable (tipo Lefranc) en las zonascon materiales sedimentarios permeables.

En el caso de la presa La Calera, para calcular el volumende material fino sedimentario o rocoso disponible en los posi-bles yacimientos, a los efectos de la eventual construcción de lapresa con materiales finos compactados o escollera, se deter-minaron las áreas con dichos materiales en la planialtimetríaejecutada con el programa Autocad y se las multiplicaron porlas profundidades exploradas e identificadas. Los volúmenescalculados con la metodología antedicha, se compararon conlos volúmenes necesarios, considerando las dimensiones del te-rraplén de cierre de la presa a ejecutar. Estas dimensiones se de-terminaron con el programa Solidworks, en función la topografíadisponible y las posibles características de la presa (coronamientoe inclinación de taludes.

Por último, en esta presa y de manera indicativa, con losdatos obtenidos en laboratorio sobre el comportamiento de losmateriales analizados para la construcción de los posibles te-rraplenes de cierre de la presa, se realizaron cálculos de estabi-lidad de los taludes con distintos ángulos de inclinación. Estoscálculos se ejecutaron suponiendo que los materiales de cons-trucción de cuerpo de la presa fueran finos (limos arenosos oarenas limosas) compactados, para el caso de una presa de sec-ción homogénea, o fragmentos rocosos de diferentes granulo-metrías, para el caso de una presa de escollera. En ambos casosse trabajó con la hipótesis más desfavorable, considerando untalud de 3H:1V, cohesión nula y el talud completamente satu-rado por el pelo de agua de la presa. Para dichos cálculos se uti-lizó el Método de Bishop (1955) que aplica para los materialesanalizados y considera una superficie de rotura circular.

Tareas de campo y de laboratorio

En el caso de la presa El Chañar se realizó una primeraetapa de exploraciones en el año 2004, cuyo objetivo fue reali-zar el estudio geotécnico completo de la zona de cierre de lapresa y de las áreas de préstamo para la extracción de materia-les de ejecución de la misma. Antes de comenzar con las tareasde campo, se recorrió la zona de emplazamiento de la traza, seidentificaron los lugares de ejecución de sondeos y calicatas, sereconocieron las principales unidades geológicas y geomor-fológicas y se verificaron los suelos representativos y materialessedimentarios superficiales. En esta recorrida también se obtu-vo material fotográfico y se relevaron los puntos más significa-tivos (sondeos, vértices y otros) con GPS.

En primer lugar se desarrollaron siete sondeos explora-torios con Ensayos SPT de 10 m de profundidad y cuatro son-

deos exploratorios de 25 m de profundidad. Todos estos son-deos se realizaron sobre el eje de implante de la presa, de acuer-do a lo indicado por los proyectistas y a las característicasmorfológicas y geológicas del terreno en estudio. Posteriormentey sobre la base de la información obtenida con los primeros son-deos, se realizaron otros, que permitieron verificar y correla-cionar el perfil estratigráfico regional y profundizar la informaciónen aquellos lugares donde la misma, por necesidades de la obra(ubicación del vertedero) o anomalías en los perfiles, debió sermejorada. A tales efectos se ejecutaron cinco sondeos de 10 mde profundidad (aguas abajo del vertedero), otros de 15 m, de25 m (aguas arriba del vertedero) y dos más de 20 m de pro-fundidad. En algunos de estos sondeos se realizaron EnsayosLefranc en perforaciones para evaluar la permeabilidad in-situ.

Además, se realizaron 16 (dieciséis) calicatas de hasta 5m en las zonas de probables préstamos para investigación demateriales de rellenos y de fundación, y 13 (trece) calicatas dehasta 3 m de profundidad para la investigación de materialesde filtros y drenes, que permitirán definir áreas de préstamopara yacimientos. Estas calicatas también permitieron corro-borar la distribución y característica regional de los materialessubsuperficiales a los efectos de evaluar posibles cotas de fun-dación, tensiones admisibles y otros parámetros geotécnicos.De cada una de estas calicatas se extrajeron muestras para en-sayos de laboratorio.

En años posteriores se realizaron diversas campañas com-plementarias para verificar las zonas con materiales granularesgruesos, a los efectos de la conformación de la pantalla imper-meable proyectada y determinar las cotas de fundación de lasestructuras de cierre. También, una vez ejecutada la pantallacon una mezcla de suelo-cemento-bentonita, se extrajeron mues-tras de la misma para evaluar su impermeabilidad y se coloca-ron piezómetros en diversos lugares del coronamiento de lapresa.

En el caso de la presa la Calera las tareas se dividieron endos etapas secuenciadas. En la primera se ejecutaron dos pros-pecciones geosísmicas y cuatro prospecciones geoléctricas.Además, sobre la base de planialtimetría confeccionada, se re-levó la traza de emplazamiento del cierre de la presa y el vasode la misma, como así también las probables zonas de présta-mo y áreas aledañas de interés. Este relevamiento se realizó conel objetivo de reconocer y mapear las principales unidades ge-ológicas y geomorfológicas. Además, la recorrida de la zona delcierre y préstamos, permitió obtener muestras de rocas para suevaluación en laboratorio. En esta campaña se realizó un rele-vamiento geomorfológico, geológico y geotécnico de superfi-cie en detalle de las zonas de probable emplazamiento de lasobras. En el mismo se hizo el reconocimiento de estructuras ge-ológicas discontinuas, en direcciones y buzamientos, y de losprincipales lineamientos estructurales (esquistosidad, fracturasy fallas) en las zonas de las obras clasificadas según orden de im-portancia. El relevamiento geológico se realizó en la zona deemplazamiento del cierre y la totalidad de la zona a inundar porel embalse. Esto se ejecutó con especial énfasis para evaluar laposibilidad de existencia de sitios que puedan presentar dudasen cuanto a la estanqueidad del vaso, así como las áreas de po-tencial remoción en masa, siempre como consecuencia del in-cremento de cota inundación hídrica y los movimientos delnivel de embalse. El relevamiento geológico se apoyó en la pla-nialtimetría del embalse confeccionada para este fin y, sobreesta base, se elaboraron perfiles geológicos teóricos en la zonade emplazamiento de la presa y sus principales obras asociadas,

95

Relevancia de la evaluación de los aspectos geológicos y geomorfológicos...



indicando el nivel de superficie y las estimaciones de los dis-tintos estratos de interés para el Proyecto.

Se ejecutaron cinco sondeos con perforaciones rotativasen materiales rocosos y aluvionales gruesos con equipo rotati-vo y tres sondeos con Ensayos SPT en sectores donde se iden-tificó la presencia de materiales blandos o suelos. Este conjuntode perforaciones y sondeos permitieron definir la yacencia delos materiales litológicos que componen el cierre natural de lapresa. Para la definición del sitio y profundidad de cada uno deestos sondeos, se utilizaron como referencia principal resulta-dos de los estudios geofísicos realizados (sísmicos y geoeléctri-cos). En los probables sitios de ubicación de yacimientos demateriales finos, se ejecutaron veintiún sondeos con pala viz-cachera de tres metros de profundidad promedio, con toma demuestras cada un metro, se hicieron tres calicatas a cielo abier-to de tres metros de profundidad promedio con toma de mues-tras cada un metro y se extrajo muestras de una excavaciónabierta en la barranca derecha del río. En el caso de las zonascon materiales gruesos de aluvión, se procedió a realizar cuatrocalicatas a cielo abierto en el cauce del río, aguas arriba del cie-rre de la presa y ubicadas aproximadamente a cien metros unade la otra, con toma de muestras cada un metro. Además, endos puntos determinados previamente, se realizaron EnsayosLugeon y Lefranc. Estos ensayos se realizaron para determinarla permeabilidad in-situ de los materiales rocosos y sedimenta-rios implicados debajo del cierre de la presa, en las zonas máscríticas.

Tareas de laboratorio

Todas las muestras extraídas de los sondeos y calicatas delos posibles yacimientos de suelos, fueron identificadas me-diante el "Sistema de Clasificación Unificado de Suelos". Además,sobre algunas muestras específicas se realizaron los siguientesensayos especiales: Triaxiales No Consolidados y ConsolidadosNo Drenados, de Permeabilidad, Proctor Estándar y Modifi-cado, CBR para muestras de mezclas, de colapsabilidad, agre-sividad de muestras de suelo y agua, de Compresión Confinada(Consolidación), y de Dispersividad (Pin Hole).

Se procedió a procesar las muestras obtenidas en los tra-bajos de campo, procedentes de las perforaciones en roca y delos distintos tipos de sondeos y calicatas de los sectores de ya-cimientos. Esto se realizó, a los efectos de evaluar sus carac-terísticas físicas y geotécnicas. Las muestras de las perforacionesen roca, fueron lavadas y tamizadas para su identificación pe-trográfica, comparándolas con los resultados de los estudios pe-trográficos previamente ejecutados. En este caso, se trabajó conla información recopilada en el campo y en las planillas de logueo.

En el caso de la presa la Calera, en la primera etapa lostrabajos de laboratorio se circunscribieron a estudios petrográ-ficos y evaluación de parámetros físicos de las rocas cristalinasígneas que yacen en el sector que constituirá el cierre la presa.

CONSIDERACIONES GEOMORFOLÓGICAS Y GEOLÓGICAS

Presa El Chañar

La presa El Chañar se ubica dentro de la Provincia Ge-omorfológica Llanura Chacopampeana, que es una extensa pla-nicie donde los rasgos geomorfológicos responden principalmentea las estructuras dominantes, a la litología y a las oscilacionesclimáticas del Cuaternario. Utilizando como base las unidades

cartográficas propuestas por Cantú y Degiovanni (1984), el sec-tor de interés pertenece a la Región Eólica Arenosa Subhúme-da Transicional. A esta región se la incluye dentro de la AsociaciónGeomorfológica “Llanura Medanosa del Río Quinto”, corres-pondiéndose esta última con la Planicie Medanosa propuestapor Capitanelli (1979) y a la Pampa Medanosa propuesta en elManual “Los Suelos 1:500000” del Gobierno de la Provinciade Córdoba (2003).

El Río Quinto (Popopis), que tiene sus nacientes en laProvincia de San Luis y cuya cuenca de aporte y dinámica hidráu-lica está fuera del alcance de este trabajo, es la geoforma que de-termina los rasgos y procesos geomorfológicos dominantes delsector en estudio. Este río en la actualidad se encuentra regu-lado con una serie de embalses en la provincia antes mencio-nada, consecuentemente su dinámica hídrica está parcialmentecontrolada. No obstante a ello, presenta picos de caudales deconsiderable magnitud generados a partir de las descargas deestos embalses y aguas debajo de los mismos. En la zona en es-tudio las morfologías dominantes y gran parte de los suelosestán asociadas a la dinámica actual y pasada del río Quintoque, con sus formas y paleoformas, han definido el paisaje. Esasí que la Subunidad Geomorfológica dominante a analizar seala Faja Fluvial del río, donde se distinguen claramente de lasdemás, el lecho ordinario o canal de estiaje, el lecho extraordi-nario que comprende la llanura de inundación y las terrazas.

En el canal de estiaje de este río se reconocen áreas críti-cas de erosión lateral de márgenes por el desplazamiento de lacorriente y fenómenos de turbulencia que originan las salien-tes en las riberas. Además, se ven pequeñas islas móviles de se-dimentos limo arenosos sin vegetación, barras laterales y barrasen punta. Se observan sectores donde el brazo principal del ríose escapa del canal de estiaje y aborda las terrazas bajas gene-rando nuevos canales que luego se reconducen al canal princi-pal. Estos abandonos, que se deben a pérdidas locales de pendiente,embanques o estrechamientos de sección, son típicos en ríos dellanura. En la zona sur del área de interés se identifica clara-mente un brazo secundario alternativo (brazo sur) del río quese activa cuando el brazo principal presenta caudales elevados.Regularmente este brazo presenta un caudal muy bajo vincu-lado a los niveles freáticos que están asociados al río. La pre-sencia de este brazo secundario, que seguramente antes de laejecución de los embalses en San Luis, ha tenido una actividadmuy intensa, determina la existencia de un relicto de terrazacon características de isla que muestra cotas similares a las te-rrazas altas del río (360 msnm).

En el área estudiada se pudieron individualizar tres nive-les de terrazas. La inferior (T1) presenta características distintasa las dos restantes, por cuanto está sometida permanentementea las fluctuaciones del nivel del canal de estiaje y de los lechosordinarios y extraordinario. Está formada por los sedimentos de-jados por el curso, por lo cual presenta un perfil transversal on-dulado y en planta, un diseño en "espira". Desprovista de vegetacióno con vegetación acuática. Es muy inestable y está ligada a loscambios de posición del canal. Esta terraza se puede individua-lizar en ambos brazos del río y se encuentra encajonada juntocon el canal de estiaje. Los otros niveles de terrazas (T2 y T3),presentan características distintas que las del nivel inferior. Lasdiferencias están fundamentalmente dadas por las variacionesen sus cotas relativas y las características de los materiales de su-perficie. En las terrazas altas se observan materiales eólicos y eldesarrollo de suelos someros. En las mismas se desarrolla vege-tación diferente a la del nivel más bajo. En la terraza alta los

96




paleocauces están cubiertos por los mismos sedimentos moder-nos (arenas finas limosas o limos arenosos finos) que cubre todala planicie, que no representan cambios sedimentarios signifi-cativos con respecto con los materiales regionales descriptos. Lapendiente media en esta zona es muy baja, no observándose pro-cesos de erosión hídrica o de remoción en masa. Los niveles deterrazas están limitadas entre sí por un quiebre de pendiente obarranca. En la zona en estudio la altura de las barrancas varíaentre 1 m y 2 m. En tanto en algunos sectores del brazo sur seobserva barrancas que superan los 5 m de altura. Estas barran-cas se formaron a partir de cambios climáticos y de la morfo-logía fluvial.

Por las razones expuestas, la máxima variabilidad de ge-oformas y suelos asociados está en sentido transversal al río (nor-te – sur), que coincide con el cierre frontal de la presa. En laszonas alejadas de la faja aluvial descripta, particularmente en lazona norte (margen derecha) la erosión eólica es muy impor-tante. Desde el punto de vista sedimentario, de acuerdo con loobservado y analizado en los sondeos y, en coincidencia con lo

analizado geomorfológicamente, se pueden determinar tres áre-as claramente diferenciadas. Por un lado la terraza alta y la lla-nura arenosa (Sectores Altos), donde predominan los sedimentoslimo arenosos finos y arenosos finos limosos. Las terrazas bajasy llanura de inundación del río (Sectores Bajos), donde se dis-tingue un paquete sedimentario de profundidades variables (3m a 7 m) compuesto por arenas medias a gruesas, que está di-rectamente vinculado a la dinámica hídrica actual y pasada re-ciente del río. Por último, las áreas aledañas al cauce secundariodonde se identifican bancos laterales de arenas medias a grue-sas lavadas de escasa potencia.

El nivel freático en el área en estudio tiene una fuerte co-rrelación con el río, observándose que en los sectores bajos elmismo se encuentra a escasa profundidad (menos de 2,5 m) yen los altos la profundidad oscila entre 8 m y 10 m. En el sec-tor en estudio se puede decir que el río tiene un comporta-miento de tipo “influente” o “infiltrante”, es decir que no recibeninguna escorrentía subterránea, sino que pierde por infiltra-ción parte de su caudal.

97



Figura 1. Carta geológico-geomorfológica Presa El Chañar.


Presa la Calera

La presa La Calera estará emplazada en un valle mor-fológico ubicado en el extremo sur de la Sierra de Chepes. Estodetermina que la conformación geológica y geomorfológica delárea de emplazamiento de la misma esté directamente condi-cionada por las principales litologías, estructuras y rasgos geo-morfológicos de dichas sierras y su pie de monte aluvionalasociado. Las sierras de Chepes y de Los Llanos conforman elextremo sur occidental de las Sierras Pampeanas Occidentalesy constituyen una entidad geológica formada por un zócalo me-tamórfico, que se encuentra intruído por granitoides de edadpaleozoica. De acuerdo con la Carta Geológica elaborada porel SEGEMAR, en el área en estudio donde se emplazará la pre-sa, se distinguen las siguientes unidades geológicas: Depósitosde planicies aluviales pedemontanas, conformadas por gravas ygravas arenosas de edad holocena, Depósitos de pedimentos cu-biertos, conformados por conglomeradros de edad pleistocena,Complejo ígneo de Chepes no diferenciado, conformado porgranodioritas, granitos, migmatitas y tonalitas, de edad or-dovícica, Migmatita granito de dos micas, conformada por ungranito biotítico moscovítico 25-75%, de edad ordovícica yMigmatita con enclaves de litologías del Complejo Olta (Che-pes), conformada por granito biotítico moscovítico, pegmati-tas, aplitas, escasa granodiorita y tonalita, de edad ordovícica.

En el sector en estudio, la Sierra de Chepes presenta unamorfología accidentada, con mayores elevaciones y pendientesmás escarpadas al oeste del río La Calera y una morfología unpoco más aplanada y abochonada, con menores elevaciones re-lativas y pendientes menos accidentadas al este del río. Esto pro-bablemente se deba a una mayor competencia de las rocasaflorantes al oeste, una sobre elevación de la misma por activa-ción de fallas del sector o a una mayor juventud del encaja-miento ígneo. Como se mencionó, el complejo de rocas ígneasaflorantes se encuentra intensamente fracturado, determinan-do que en los lineamientos formados por este fracturamiento,se encajen pequeños valles con sedimentos aluvionales y eóli-cos, donde se desarrollan suelos. Además, estos lineamientos es-tructurales, determinan morfológicamente la red de drenaje entodos sus órdenes.

En la zona de la presa, el piedemonte de la Sierra de Che-pes tiene mayor expresión en la margen derecha del río La Ca-lera. En este sector se emplaza un abanico aluvial con sentidooste – este que tiene su ápice en la dicha sierra. Este abanicopresenta un emisario principal que desagua perpendicularmenteen el río y ha labrado los pedimentos y antiguos conos que seexpresan como serranías de escasa altura que bordean la Sierrade Chepes. Desde su ápice, hasta la margen derecha del río,donde se desarrollan las terrazas del mismo, el abanico tieneuna longitud aproximada de 2000 m, un ancho máximo en suzona distal de aproximadamente 1200 m y una pendiente lon-gitudinal del orden del 5 %. En superficie el abanico está con-formado por sedimentos gruesos (bloques, gravas y gravasarenosas) en su zona proximal y medios a finos (arenas, arenaslimosas, limos arenosos y limos arcillosos) en su zona distal.Dentro del abanico se observan algunas cerros relícticos (dor-sales serranas) que presentan afloramientos de conglomeradosy rocas ígneas.

La cuenca del río La Calera, tiene sus nacientes en la zonacentral sur de la Sierra de Chepes y presenta dos afluentes prin-cipales. Las subcuencas de estos afluentes son de característi-cas similares en cuanto a sus dimensiones, pero se observa quela subcuenca del río De los Chanchos, presenta mayores

superficies con afloramientos rocosos. Esta condición estaríadeterminando que la misma sea más dura y con característicashidrológicas diferentes, en cuanto a la generación de picos decaudales más elevados y rápidos, con respecto a la otra. Ambosafluentes son de carácter no permanentes o temporarios, debi-do a que se activan en la época estival con precipitaciones in-tensas. El cauce principal del río La Calera, aguas abajo de laconfluencia de los afluentes, presenta rumbo general norte –sur y, en la zona de emplazamiento de la presa, también es decarácter temporario. Presenta morfología recta con tramos anas-tomosados o trenzados y su cauce principal está conformadopor arenas y rodados de hasta un metro de diámetro. Como semencionó, en la zona de emplazamiento de la obra las morfo-logías dominantes están asociadas a la dinámica actual y pasa-da del río que, con sus formas y paleoformas, han definido lasubunidad geomorfológica que se destaca en la zona en estu-dio, que es la Faja Fluvial actual del río. En la Faja Fluvial sedistinguen claramente de las demás, el lecho ordinario o canalde estiaje, el lecho extraordinario que comprende la llanura deinundación, las terrazas bajas y las barrancas.

En la zona de emplazamiento del cierre y área de inun-dación de la presa se reconocen cuatro de las subunidades geo-morfológicos. Estas unidades son: la loma relíctica de conosantiguos en la margen derecha del cauce, la llanura de inunda-ción y cauce activo del río La Calera con sus subunidades aso-ciadas (cauces secundarios y barrancas), los niveles de terrazasT1 y T2 en la margen izquierda del cauce, y la sierra con rocasaflorantes del complejo ígneo. Todas estas unidades, al igualque otros niveles de terrazas y la zona distal del cono de deyec-ción activo, quedarán comprendidas dentro del vaso o zonainundable de la presa.

La loma relíctica, presenta una morfología alargada consentido de oeste a este y su área cumbral aplanada. Esta zonacumbral tiene una pendiente longitudinal media (4 %) y an-cho máximo en la parte superior aplanada de aproximadamente60 m a 70 m. La ladera norte de esta loma es corta, escarpaday empinada, con pendiente trasversal del orden del 35 %. Deacuerdo con lo que se ha podido observar y en los trabajos decampo realizados para este estudio, estas lomas están confor-madas por materiales sedimentarios de granulometrías variadas(conglomerados, limos arenosos y arenas limosas finas), queapoyan sobre rocas ígneas, que presentan distinto grado de al-teración. En la zona cumbral de esta loma se observa el aflora-miento en superficie de las rocas ígneas antes mencionadas, conescaso grado de alteración. En la barranca derecha del río LaCalera aflora dicha roca ígnea con un intenso grado de altera-ción. Debido a la diferencia de altura que esta loma presentacon respecto a su entorno, la misma constituirá el cierre mor-fológico del vaso de la presa y será utilizada como el estribo de-recho de su cierre. En la ladera norte de esta loma, que quedaráexpuesta a los movimientos hidráulicos de la presa, además delintenso grado de meteorización que presenta la roca que aflo-ra en la barranca del río, se observan procesos de erosión en sur-cos y cárcavas pequeñas, como así también incipientes procesosde remoción en masa y deslizamientos de ladera. Estos proce-sos, se desarrollan particularmente en los materiales sedimen-tarios menos consolidados o cementados, como los conglomeradosy limos arenosos con gravillas.

El complejo ígneo se encuentra intensamente fracturadoy esto queda claramente expuesto en la morfología general delrío, donde se puede ver que en la zona de emplazamiento delcierre de la presa, el mismo hace un quiebre pronunciado

98




hacia el sudeste, modificando abruptamente su rumbo originalque es nornoreste-sursuroeste. El nuevo rumbo (noroeste-su-deste) coincide con el lineamiento que presenta la loma relíc-tica antes descripta y con uno de los rumbos de fracturaciónpredominantes del complejo ígneo. En el flanco norte de laloma, a aproximadamente 600 m del río, se pudieron observarrocas ígneas intensamente milonitizadas. Estos procesos de al-teración probablemente estén asociados a la activación de losmecanismos de fallamiento ocurridos en el cuaternario. Tam-bién se pudo detectar un importante grado de fracturación enel espolón de roca aplítica que aflora en la margen izquierda delrío a aproximadamente 40m aguas arriba del cierre de la presa.Además de estar sometida a cíclicos procesos de humedeci-miento y secado, probablemente la intensa meteorización de laroca granitoide que se encuentra en la base de la barranca iz-quierda del río, esté asociada a estos fallamientos.

La llanura de inundación y el cauce activo del río La Ca-lera, son de carácter temporario y se activan con las intensasprecipitaciones de la época estival. Como se mencionó ante-riormente, el tramo del río implicado presenta una morfologíarecta, asociada al sistema de lineamientos de fracturación ge-neral de la zona. El río presenta un mediano a bajo grado deanamostosamiento de los canales principales, con activa movi-lidad del eje del cauce en cada crecida del río. En la zona de em-plazamiento del cierre de la presa, el río presenta un anchomáximo entre barrancas de aproximadamente los 50 m, unapendiente longitudinal del 0,7 % y una pendiente transversalen el lecho, prácticamente nula. Los materiales expuestos en ellecho del cauce del río y llanura de inundación en la zona decierre de la presa, son arenas de granulometrías medias a grue-sas, gravas redondeadas y cantos rodados de hasta 0,5 m de diá-metro. En el cauce se observan intensos procesos de erosiónlateral, erosión vertical y acumulación localizados, producto delos movimientos estacionales del cauce. El río presenta una ele-vada tasa de transporte y sedimentación, con predominio demateriales areno gravosos que se expresan en las característicassuperficiales del cauce.

Las barrancas del río son de carácter erosivo, predomi-nando la erosión lateral en los materiales sedimentarios, parti-cularmente en los tramos donde el río tiende a recostarse sobrelas márgenes. En algunas barrancas laterales del río se observanafloramientos de rocas ígneas intrusivas como granitos y apli-tas que, al presentar mayor competencia a la erosión hídrica, seexponen como salientes que producen desvíos puntuales delrío, funcionando como espolones. Las terrazas T1 y T2 que seencuentran en la margen izquierda del río, presentan una mor-fología semiplana a suavemente ondulada con una pendientelongitudinal en el sentido de la dirección del río del orden del1% y una pendiente transversal del orden del 1,5 %. En estasterrazas se observan algunos paleocauces y canales abandona-dos, muchos de los cuales se activan en la época estival, colec-tando los excedentes hídricos de los pequeños arroyos de caráctertemporario que tienen sus nacientes en la zona serrana aledaña.En estas terrazas los materiales sedimentarios predominantesson los limos arenosos y arenas limosas, que apoyan directa-mente sobre materiales fluvio aluviales (arenas y gravas) o so-bre las rocas ígneas con distinto grado de meteorización, antesmencionadas. En la parte superior y superficial de estos mate-riales sedimentarios modernos, se han desarrollado suelos orgá-nicos con distinto grado de evolución, característicos de lasterrazas fluviales. Con excepción de la erosión lateral del río enalgunos sectores puntuales y algunos procesos incipientes deerosión hídrica lateral y vertical en los canales colectores antes

mencionados, en las terrazas de la zona de emplazamiento deleje y vaso de la presa no se observan procesos geomorfológicosactivos e intensos.

La sierra que se encuentra en el extremo izquierdo del cie-rre de la presa, en la zona de su estribo, presenta una morfo-logía escarpada con farallones y quebradas abruptas, que permitenque se diferencien claramente de la zona de terraza antes des-criptas. Como se mencionó con anterioridad y se puede ver enel análisis petrográfico, las rocas aflorantes son ígneas, predo-minantemente de tipo tonalítico, granítico o granitoides, in-truídas por diques de aplitas y pegmatitas. Estas rocas son muycompetentes, pero se encuentran intensamente fracturadas conrumbos promedios predominantes N 125º, N 30º y N 110º.En general estas fracturas presentan buzamientos subverticales,con excepción de las de rumbo N 110º, que presentan buza-mientos de 35º a 45º. El grado de fracturación citado se pue-de observar claramente en las imágenes satelitales y determinalas características del paisaje y los estadíos de meteorización su-perficial de la roca. La meteorización y los procesos de erosiónposterior han determinado el paisaje abochonado que presen-tan las rocas aflorantes. De los análisis físicos realizados y lo quese desprende del estudio sísmico, cuando las rocas descriptas seencuentran escasamente alteradas son muy competentes. Estoes así, debido a que son muy densas, tienen baja absorción yelevada resistencia a la compresión, con valores superiores a1000 kg/cm2. Por lo tanto, presentan elevadas velocidades derefracción sísmica (valores superiores a 5000 m/s). Estas con-diciones determinan que estas rocas sean de buena calidad parael anclaje y fundación de las estructuras de cierre de la presa enla zona de estibo, vertedero y otras.

Por último, se describe la zona distal del cono de deyec-ción activo, que quedará comprendida dentro del vaso o zonainundable de la presa en la margen derecha del río. Esta zonapresenta una morfología plana a semi plana con una pendien-te longitudinal perpendicular a la dirección del río del ordendel 3 %. Como se mencionó con anterioridad en esta zona dis-tal del cono predominan los sedimentos de granulometrías fi-nas a medias como los limos arenosos, limos arcillosos y arenaslimosas de origen eólico o fluvioeólicos retransportados. Estosmateriales apoyan sobre sedimentos aluviales más gruesos delcono de deyección, fluvioaluviales de las antiguas terrazas delrío y rocosos del basamento ígneo. En la parte superficial de losmateriales sedimentarios finos, se observa el desarrollo de sue-los someros con escaso contenido de materia orgánica, aunquesuficientes para el crecimiento del monte serrano. Esta zona dis-tal del cono es atravesada, de oeste a este, por una serie de arro-yos de carácter temporario que se activan en la época estival. Elarroyo de la Quebrada del Tala es el emisario principal del cono,es el que presenta mayores dimensiones y funciona como afluen-te principal del río en la zona en estudio. La cuenca de aportede este arroyo se encuentra en las sierras del oeste del área deemplazamiento de la presa. En algunos de estos arroyos se de-sarrollan procesos de erosión vertical y lateral, en algunos casosintensos. Estos procesos tienen mayor expresión en los sectorescon materiales sedimentarios más finos (limos arenosos), en lazona transición hacia las barrancas del río, donde se produce elcambio de pendiente. Es así, que entre el camino y la barrancaderecha del río, dentro de lo que será la zona de inundación dela presa, se han identificado al menos cinco cárcavas con dis-tinto grado de desarrollo. Muchas de estas cárcavas están acti-vas y presentan barrancas laterales, con taludes verticales dehasta 3m de altura. En las barrancas se exponen los materialessedimentarios finos limosos de origen eólico o fluvioeólicos

99




antes descriptos. En el fondo de alguna de estas cárcavas, se pu-dieron identificar afloramientos rocosos.

Los materiales sedimentarios finos erosionados en las cár-cavas, son transportados hasta el río y forman parte de los se-dimentos que componen su cauce. Estos aspectos deberán sercontemplados en el proyecto ejecutivo de la presa, por cuantoen el embalsamiento y desembalsamiento de la misma, muchosde estos procesos de erosión, transporte y sedimentación sepondrán en funcionamiento, probablemente agudizando su ac-tividad. Esto aportará una mayor cantidad de material sedi-mentario al que ya transcurre por el río, agudizando los procesosde embancamiento en el sector de cierre de la presa.

CONSIDERACIONES GEOTÉCNICAS

Presa El Chañar

Las perforaciones y los Ensayos SPT, con toma de mues-tras y análisis de laboratorio, permitieron realizar una buenaidentificación de los distintos estratos sedimentarios, la identi-ficación de los niveles freáticos y la determinación de las prin-cipales variables físicas de los suelos. Los Ensayos SPT cadametro, arrojaron valores razonables para los tipos de suelos re-gionales estudiados (arenas finas limosas, limos arenosos finosy arenas limosas) ubicados en la zona alta y las arenas medias agruesas limosas ubicadas en la zona baja. La mayoría de los sue-los regionales son clasificados como “SM” (arenas limosas debaja cohesión y plasticidad) en el Sistema Unificado de Casa-grande, con excepción de algunos estratos de materiales limo-sos que son clasificadas como “ML” y otras de materiales arenosos

en la zona baja clasificados como “SP”, “SP-SM” o “GP”. Al-gunas capas puntuales de limos presentan plasticidades eleva-das, pudiéndoselos clasificar como “CL” o “CH”, pero estascapas son poco representativas.

Sobre la base de los resultados obtenidos en los distintosensayos, se pudieron obtener tensiones admisibles generaliza-das indicativas. Estas tensiones fueron calculadas sobre la basede los valores de número de golpe obtenidos del Ensayo SPT ylas Fórmula General de Capacidad de Carga de Terzaghi consus modificaciones, a las cuales se les aplicó un coeficiente deseguridad del orden de 3. En los sectores altos se utilizaron va-lores de fricción del orden de 15º y en el bajo del orden de 30º,siempre con cohesiones muy bajas o nulas.

Los Ensayos de Colapsabilidad realizados con el Métododel Doble Edómetro, permitieron definir que los suelos estu-diados no son Colapsables al humedecerse, ya que los valoresde Coeficiente de Colapso obtenidos son mayores a “1”. En loscasos ensayados, en términos generales, la saturación produceexpansión limitada a tensiones menores de 1 kg/cm2, las cur-vas son similares y redondeadas y en algunos casos no se ob-servan claramente presiones de fluencia. Solamente en algunoscasos, son Potencialmente Colapsables si se supera la presiónde “colapso” saturada, arrojando siempre valores de Coeficien-te de Colapso mayor a “0” y en muchos casos cercanos a “1”.No se puede indicar una “zona” con suelos potencialmente co-lapsibles, ya que se han identificado estratos aislados, pero losmismos están siempre ubicados en las zonas altas (margen iz-quierda) cercanas a la superficie o son limosos. Los Ensayos deDispersividad realizados con el Método Pinhole, permitieron

100



Figura 2. Carta geológico-geomorfológica Presa La Calera.


definir que los suelos estudiados son Dispersivos, observándo-se en la mayoría arrastre de material, con valores de turbidezdesde moderadamente oscura a muy oscura, diámetro de orifi-cio final superior a 2 mm, lo cual los encuadra en la clasifica-ción según el Método A de la Norma D 4647- ASTM, comoD1 (Altamente Dispersivos).

Estos resultados indican que los suelos regionales (arenafina limosa) pueden ser compactados a densidades aceptablescon humedades de compactación razonables, en tanto los sue-los de los sectores de yacimientos (limos pardos algo plásticoso con materia orgánica), en principio no alcanzan valores decompactación adecuados para ser utilizados en los terraplenes.Como se puede observar los suelos regionales (arena fina limo-sa y limos arenosos finos) son poco permeables y las arenas me-dianas a gruesas limosas con gravas de la zona del vertedero yzona de influencia (bajo del río Quinto) tienen permeabilidadbaja.

Presa la Calera

Como se puede ver en el perfil, las características geoló-gicas identificadas con las perforaciones coinciden con lo des-cripto en el apartado de geología y geomorfología y, en términosgenerales, con lo evaluado en la campaña geofísica. En el mis-mo se pueden distinguir tres sectores con morfologías y mate-riales sedimentarios o rocosos expuestos, de propiedades disímiles.Un primer sector (Zona I) en la margen derecha del río, deaproximadamente 500 m de longitud, que conformará el cie-rre morfológico natural de la presa y corresponde a la loma relíc-tica de los antiguos conos de deyección. Aquí se pudo establecer

una secuencia de sedimentos aluvionales modernos (conglo-merados polimícticos parcialmente cementados de matriz are-no limosa, arenas limosas y limo arenosos con gravas) que apoyansobre rocas del basamento ígneo (granitos y granitoides) muyalteradas. Estas últimas rocas, en algunos sectores se encuen-tran muy húmedas a saturadas, como por ejemplo en las in-mediaciones del río (SEV 1). Las mismas van gradando su estadode alteración en profundidad, hasta alcanzar las rocas ígneasfrescas del complejo granítico que se encuentran fracturadas yescasamente alteradas. Como se dijo anteriormente, en los sec-tores más alejados de la barranca del río, a aproximadamente350 m hacia el oeste de la misma, las rocas ígneas afloran en su-perficie en la zona cumbral de la loma. Estas rocas ígneas aflo-rantes presentan distinto grado de alteración y seguramente sonlas que conforman el núcleo litológico de la loma. En la lade-ra norte de la loma en análisis existen cortes antrópicos (taluddel camino y zanja de acueducto), como así también erosionesy pequeños procesos de remoción en masa, donde queda ex-puesta la secuencia de materiales conglomerádicos y aluviona-les mencionados anteriormente. En estas exposiciones se pudodeterminar que los conglomerados apoyan sobre sedimentos fi-nos de granulometrías areno limosos y limos arenosos con gra-vas, que son producto de la meteorización y descomposiciónde las rocas ígneas alteradas.

Con la perforación ejecutada en este sector, se corroboróy precisó con mayor detalle lo determinado con la geofísica. Allíse pudo observar que, por debajo de los cuatro metros de ma-teriales sedimentarios aluvionales, el paquete roca ígnea altera-da (granitoide) tiene un espesor de aproximadamente veinticinco

101



Figura 3. Perfil geológico-geotécnico Presa El Chañar.


metros. Esto hace que la roca sana se encuentre a veintinuevemetros de profundidad. La segunda perforación se ejecutó enun sector que actualmente es ocupado por el lecho del río, peroque fue ganado a la barranca del mismo con excavaciones antró-picas. Por lo tanto, la perforación mencionada comienza direc-tamente en materiales rocosos muy alterados que gradan a unatonalita en buen estado y resistente. Intercalada en la secuenciade la roca alterada, entre los cinco y los nueve metros de pro-fundidad, se pudo identificar una roca aplítica o pegmatíticamuy resistente y con baja alteración. La existencia de este tipode roca, probablemente explique los valores elevados que arrojóel ensayo de sísmica de refracción ejecutado en este punto.

El nivel freático mantiene relación con la cota del lechodel río y presenta algunas variaciones en su cota, que proba-blemente se deban al período del año en que se ha medido. Alestar vinculado a la cota del pelo del río, se presume que estenivel freático tiende a ascender cuando el mismo presenta cre-cidas estacionales. El propio cauce, al haber erosionado verti-calmente la llanura y profundizado su cota, funciona comodepresor del nivel freático en su área de influencia. En las te-rrazas de la margen izquierda del río, la cota del nivel freáticose encuentra un poco más elevada, lo cual estaría indicando queel río se comporta de manera influente y efluente, dependien-do de la época del año. El resultado del ensayo de permeabili-dad in-situ (Lugeon), indica que las rocas alteradas y en buenestado (sana), que se encuentran en profundidad por debajo dellecho del río, presentan permeabilidad muy baja. El resultadodel ensayo de permeabilidad in-situ, mediante el Ensayo Le-franc, indica que los materiales aluvionales del lecho del río,presentan permeabilidad media a alta.

En los sondeos y calicatas realizados en los sectores sedi-mentarios del pie de monte, se pudo ver que existen zonas cla-ramente definidas y con una marcada homogeneidad en losmateriales sedimentarios en cada una de ellas. Los sedimentosque predominan en los sectores distales del cono de deyecciónubicado en la margen derecha del río, son de granulometría fina(limos arenosos finos, arenas finas limosas y arcillas limosas).Hacia el oeste del área de estudio predeterminada, se observanbancos de arena media a gruesa con gravilla. Estos materialesfinos a medios son característicos de las zonas distales del piede monte y coinciden con los descriptos en la evaluación geo-morfológica realizada. En general, los suelos de la zona distaldel cono de deyección son clasificados en el Sistema Unificadode Casagrande como: “ML” (limos arenosos finos), “CL” o“CL-ML” (arcillas y arcillas limosas plásticas), “SM” (arenas li-mosas de baja cohesión y plasticidad) y “SP” o “SP-SM” (are-nas y arenas limosas). Los materiales que predominan en elcauce del río y en la terraza de la margen izquierda del mismoson de granulometría gruesa, en particular en el cauce, dondepredominan las arenas, gravas y rodados. En esta zona se iden-tificaron bancos o lentes de materiales con granulometrías grue-sas, clasificados como “SM” (arenas limosas de baja cohesión yplasticidad), “SP” o “SP-SM” (arenas y arenas limosas) y “GP”(gravas), que puedan ser utilizados como materiales de filtros opara la ejecución de hormigones.

Los suelos regionales (limos arenosos finos y limos algoarcillosos), pueden ser utilizados en los terraplenes y alcanzandensidades de compactación aceptables, cuando se los compactacon elevadas energías de compactación. Los suelos regionalesensayados sobre muestras compactadas con distinta energía decompactación, son poco permeables y pueden ser utilizadoscomo material de relleno del terraplén de cierre. Este grado im-

permeabilidad se podría optimizar aún más, ejecutando unacapa de suelo - cemento en la cara del talud del terraplén ex-puesta al agua embalsada en la presa. Sobre la base de los re-sultados obtenidos, se puede observar que los suelos ensayadosaumentan su ángulo de fricción interna y, consecuentemente,sus tensiones admisibles cuando se los compacta. Los resulta-dos de los ensayos triaxiales consolidados, donde se puede si-mular una aproximación mayor a la condición final del estadode los suelos en el núcleo de la presa en el tiempo, permitendeterminar que los ángulos de fricción aumentan aún más. Es-tas tensiones fueron calculadas sobre la base de la Fórmula Ge-neral de Capacidad de Carga de Terzaghi, con sus modificaciones,a las cuales se les aplicó un coeficiente de seguridad de 3. Paraestimar valores de tensiones admisibles a dos profundidades (5m y 10 m) en el núcleo de la presa, se utilizaron valores de fric-ción interna de 22º para el caso del estado no consolidado y de30º, para el caso del estado consolidado, con cohesiones de0,110 kg/cm2 y 0,130 kg/cm2 respectivamente. Los Ensayos deCompresión Confinada realizados, permitieron definir que to-dos los suelos analizados tienen características similares y, entérminos generales presentan menores deformaciones cuandohan sido previamente compactados. En los resultados se pue-de ver que estos suelos, para deformaciones del 3 %, pasan devalores del orden de 0,400 kg/cm2 en estado saturado y 0,650kg/cm2 en estado seco, cuando no están compactados, a valo-res máximos del orden de 1,250 kg/cm2 en estado saturado y2,100 kg/cm2 en estado seco, cuando si lo están. De estos mis-mos resultados se desprende que, en estado natural, todos lossuelos analizados son Potencialmente Colapsables.

Las muestras de rocas analizadas corresponden a rocas íg-neas plutónicas de texturas equigranulares de grano medio. Lasmuestras extraídas de un sector ubicado sobre la dorsal de laloma relíctica en lo que constituirá el cierre natural derecho dela presa, corresponden a un monzogranito de color gris, cuyamineralogía principal está constituida por cuarzo, feldespato ybiotita. Otra muestra extraída en este sector es un monzogra-nito biotítico con abundancia de cristales de microclino, yademás se observa la presencia de allanita como accesorio im-portante. A una muestra extraída de la barranca derecha del río,no fue posible clasificarla adecuadamente debido al avanzadoestado de alteración de los feldespatos, cercano al 95 %. Sinembargo, en ésta se observaron núcleos allaníticos alterados conepidoto secundario en disposición coronítica, similar lo obser-vado en las muestras descriptas. De las dos muestras extraídasen el sector de cierre izquierdo del río, que además podría fun-cionar como yacimiento de material de escollera, una es unatonalita de color gris, con claro predominio de plagioclasa so-bre el feldespato alcalino (feldespato alcalino ~ 2-5 % modal),y la otra es una aplita color rosado pálido, con presencia de fel-despato, cuarzo y biotita como minerales principales. De acuer-do con la clasificación del estado de macizos rocosos, segúnISRM (1981), las rocas de las muestras obtenidas en la lomarelíctica tienen grado bajo de alteración/meteorización leve amoderado (Grado entre II y III), una de las muestras del sec-tor izquierdo presenta alteración muy baja (Grado I) y la M7tiene un grado de alteración extrema (Grado V, completamen-te alterado/meteorizado). Sobre la base de los resultados obte-nidos, se puede observar que los parámetros físicos de las rocasensayadas tienen una directa relación con las características li-tológicas, estructurales y de yacencia de las mismas. Esto se ex-presa en los valores porcentuales de absorción, densidad y,particularmente, en la resistencia a la compresión de las mis-mas. Por otra parte, tiene un correlato directo con el grado de

102




alteración que presentan y la posterior dificultad para excava-ción que pueda presentar cada una de ellas.

Los volúmenes y las características geotécnicas de los ma-teriales analizados, permiten determinar que en la zona estu-diada existen condiciones adecuadas en calidad y cantidad parala apertura de yacimientos de materiales finos, granulares o ro-cosos, para ser utilizados en la ejecución de la presa.

Esto sucede para el caso que se pretenda utilizarlos comoyacimientos de materiales finos susceptibles de ser compacta-dos si la presa se diseña con materiales homogéneos, como asítambién, para el caso que se decida diseñar una presa de esco-llera. Además, existen materiales suficientes para ser utilizadoscomo filtros del núcleo de la presa o áridos para la ejecución deestructuras de hormigón. Con un talud de diseño 3h:1v, si setoman los valores de ángulo de fricción promedios obtenidosde los ensayos triaxiales no consolidados (22º), para el caso desuelos finos compactados y sin considerar cohesión, los valoresobtenidos con el método de Bishop para el cálculo de estabili-dad de taludes verifican con coeficiente de seguridad (F) del or-den de 1,70. Cuando se consideran los valores promedio deángulo de fricción con los ensayos triaxiales consolidados (30º),los valores de estabilidad verifican con un de seguridad (F) delorden de 2,40. En ambos casos, los valores son superiores al F=1,5º establecido. En el caso de los materiales rocosos y con untalud de diseño 3h:1v, si se ejecutara una presa de escollera, conun ángulo de fricción conservador estimado en 40º para las ro-cas partidas y con cohesión nula, los valores obtenidos con elmétodo de Bishop para el cálculo de estabilidad de taludes ve-rifican con coeficiente de seguridad (F) del orden de 3,35.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Presa El Chañar

· En el área en estudio se observa una dinámica geo-morfológica pasada, reciente y actual muy activa concambios permanentes y alternativos de los brazos meán-dricos del río Quinto (Popopis). Esta dinámica se re-fleja en el subsuelo y en los estratos sedimentarios.

· Se observan dos zonas o unidades geomorfológicas, ge-ológicas y geotécnicas claramente diferenciadas: Zonade terraza alta (sobre la cota 360 snm) y Zona de te-rrazas bajas, llanura de inundación y brazos del río (bajola cota 360 snm).

· La zona alta presenta características de mayor estabili-dad que la baja, que está muy influenciada por la diná-mica hídrica del río y su brazo secundario.

· Se observa una zona diferenciada de ambas, que es unrelicto de la terraza alta comprendido entre las progre-sivas 5950 m y 6700 m (Sondeo S14).

· Si se las analiza como unidades separadas, en las doszonas principales (Zona Alta y Zona Baja) se observauniformidad en la estratigrafía y en el perfil sedimen-tario. Alternancia de estratos de arenas finas limosas ylimos arenosos finos en la Zona Alta y un manto dearena media a gruesa con una capa superficial de limoarenoso fino con materia orgánica, sobre capas de are-nas finas limosas castañas y limo arenoso fino, en laZona Baja.

· En los sondeos realizados en ambas zonas lo nivelesfreáticos se presentan a profundidades similares: Pordebajo de 8 m en la Zona Alta y a menos de 2,5 m enla Zona Baja (promedio 1,5 m de profundidad). Lafreática en la Zona Baja puede obstaculizar las tareasde excavación, obligando a su depresión.

· Los materiales predominantes en la Zona Alta son are-nas finas limosas o limos arenosos finos poco cohesi-vos y con baja plasticidad y, en la Zona Baja, se observade 3 m a 8 m de espesor un manto de arenas medias agruesas con gravillas algo limosas.

· Las tensiones admisibles a distintas probables cotas defundación en los sectores bajos (arenas medias a grue-sas con gravas limosas), son más elevadas que en lossectores altos (arenas finas limosas y limos arenosos finos).

103



Figura 4. Perfil geológico-geotécnico Presa La Calera.


· En términos generales los materiales regionales (arenasfinas limosas o limos arenosos finos) no son colapsa-bles, sólo en algunos casos potencialmente colapsables(suelos con elevado contenidos de limo), particular-mente en la margen izquierda. En todos los casos lossuelos son muy dispersivos y poco permeables (parti-cularmente en la zona alta).

· No se han encontrado zonas con dimensiones signifi-cativas con suelos cohesivos para materiales de rellenosy blanket. En la margen izquierda del río Quinto se en-contraron zonas con suelos plásticos, pero con predo-minio de fracción limo y abundante materia orgánica,poco apto para rellenos.

· Los materiales regionales, cuando son compactados,presentan valores de Humedad Optima y DensidadMáxima, adecuados para su uso en los terraplenes. Lamezcla que mejor Valor Soporte presenta (CBR) es lacompuesta por 70 % de arena media a gruesa de Bra-zo Secundario y 30 % de arena fina limosa.

· Existen zonas con materiales arenosos para filtros y dre-nes (lecho e inmediaciones del brazo secundario), perono se los encuentra expuestos en superficies significa-tivas (solo en cauce secundario) y los subyacentes se en-cuentran en bancos intercalados con bancos de limos.

· En la zona del bajo, en las inmediaciones del futurovertedero y el río Quinto, existe un manto de arenaque, una vez cubicado y analizado su potencial de ex-plotación, puede ser utilizado para la extracción de ma-teriales para filtros y drenes, como áridos para hormigoneso paquetes estructurales viales.

Presa la Calera

· Los estudios geomorfológicos y geológicos con su co-rrespondiente mapeo, los geofísicos, los petrográficosy las perforaciones realizadas, permitieron identificartres zonas geológicas y geotécnicas diferenciadas sobreel eje de la presa. Éstas fueron denominadas como:Zona I (Loma relíctica), Zona II (Llanura de inunda-ción, cauce y terrazas bajas del río) y Zona III (Sierracon afloramientos rocosos).

· La Loma relíctica (Zona I), ubicada al oeste del río,funcionará como cierre morfológico natural del vasode la presa y servirá para el anclaje al estribo del cierrede la misma en la margen derecha del río. La obra prin-cipal de cierre de la presa y el vaso se emplazarán en lallanura de inundación, cauce y terrazas bajas del río(Zona II). El estribo izquierdo y probable yacimientode materiales rocosos para escolleras o protección detaludes, estarán emplazados en la sierra con aflora-mientos de rocas ígneas que se ubican en el extremoeste del sector de cierre de la presa (Zona III). Las obrasde control y descarga, podrán estar ubicadas en las zo-nas II o III.

· En las inmediaciones cercanas del área de emplaza-miento del cierre de la presa, existen zonas aptas encantidad y calidad para ser utilizados como yacimien-tos de materiales de construcción del terraplén de lapresa y aluvionales, para filtros u otros requerimientos.La existencia de materiales finos y rocosos en los yaci-mientos antes mencionados, permite la posibilidad deejecución de ambas hipótesis de presa planteadas en los

objetivos: presa de sección homogénea en capas com-pactadas (sedimentos limo arenosos) o presa de esco-llera (rocas ígneas).

· En la loma relíctica (Zona I), se pudo determinar unasecuencia de sedimentos aluvionales modernos (con-glomerados polimícticos parcialmente cementados dematriz areno limosa, arenas limosas y limo arenososcon gravas). Estos materiales aluvionales apoyan sobrerocas del basamento ígneo (granitoides) muy alterados,que presentan profundidades superiores a los 20m. Enla zona de influencia directa del río, como por ejem-plo en la barranca, estas rocas muy alteradas se pre-sentan expuestas. Las rocas alteradas apoyan sobre rocasdel complejo ígneo (tonalitas y otras) que se encuen-tran fracturadas pero con bajo estado de alteración. Enla zona cumbral de la loma, las rocas ígneas afloran ensuperficie con distinto grado de alteración. En estaZona I, sobre el eje de la presa y en la zona cumbral dela loma, se deberá prever la ejecución de una pantallaimpermeable del orden de 140m de longitud y unaprofundidad variable entre una máxima de 10m y unamínima de 3m. Esta pantalla se deberá ejecutar, a losefectos de evitar filtraciones en los materiales aluvio-nales gruesos y permeables y podrá ser conformada conuna mezcla de suelo, cemento y bentonita. En la pa-red de la barranca expuesta, donde afloran las rocasgraníticas alteradas, se deberá prever algún tipo de in-yección o anclaje especial, para evitar que la degrada-ción y expansividad de las mismas afecten las fundacionesde la presa.

· En el sector de la Zona II, que corresponde a la llanu-ra de inundación, cauce y las terrazas de la margen iz-quierda del río, se pudo determinar una secuencia deespesores variable de sedimentos aluviales sueltos degranulometrías, que gradan desde rodados y arenasgruesas en el lecho del río, hasta sedimentos finos limoarenosos y areno limosos en las terrazas. Estas secuen-cias sedimentarias presentan espesores variables y apo-yan sobre la roca granítica muy alterada. Esta rocaalterada está en mejor estado conservación en profun-didad, hasta encontrarse prácticamente inalterada. Lossedimentos aluvionales vinculados al río, identificadosen esta Zona II, presentan permeabilidades elevadas,por esta razón y al igual que en la Zona I, se deberáprever la ejecución de una pantalla impermeable. Estapantalla deberá tener una longitud del orden de 300my una profundidad que varía entre los 4m y 10m. Estapantalla también se podrá ejecutar, con una mezcla desuelo, cemento y bentonita.

· La roca ígnea alterada que se encuentra por debajo delos sedimentos aluvionales de las zonas I y II, al igualque la roca inalterada que se encuentra por debajo dela misma, se presentan confinadas y son impermeables.Por esta razón no se sugieren inyecciones especiales y,si se decidiera hacerlas por las condiciones del proyec-to, la profundidad de las mismas se deberá evaluar opor-tunamente.

· El sector que corresponde a la Zona III, constituye lazona de cierre y estribo izquierdo la presa. En este sec-tor se pueden observar afloramientos de rocas graníti-cas fracturadas, con intrusiones aplíticas. Este complejorocoso se encuentra con una cobertura de suelos de

104




espesores someros, está muy fracturado y presenta gra-dos de alteración medios en la zona de contacto conlos suelos y bajos en la roca fresca infrayacente. Para elanclaje y fundación de la presa y estructuras especia-les, como por ejemplo obras de descarga u otras, en to-das las zonas definidas (I, II y II), se deberá remover lavegetación existente, ejecutar un desenraizado profun-do, extraer el suelo orgánico superficial y, en el caso de las áreas rocosas, escarificar el material superficialalterado.

· Para una presa de sección homogénea de materiales fi-nos compactados, en las inmediaciones del eje de lapresa, a una distancia inferior a 500 m y sobre la mar-gen derecha del río, en la denominada zona distal delcono de deyección activo con materiales aluvionales,fluvioeólicos y eólicos, se identificaron dos áreas convolúmenes suficientes para ser utilizadas como yaci-miento de materiales finos. Estos materiales pueden serutilizados para la ejecución de una presa homogénea,con materiales finos compactados en capas. El com-portamiento geotécnico de dichos materiales, en cuan-to a las densidades de compactación y las permeabilidadesalcanzadas en estado de compactación, los estados fric-cionales obtenidos y los grados de asentamientos es-perables luego de la compactación, permite determinarque son aptos para este tipo de presa.

- Los taludes mínimos de construcción de la presa de-berán ser 3h:1v y el talud expuesto a los movimientodel agua deberá ser protegido para evitar erosiones. Laprotección sugerida se debe a que los suelos analizados,aún compactados, se presentan dispersivos y erosiona-bles. Por lo tanto, en el talud expuesto a los movimientosdel embalse, se recomienda ejecutar una capa de suelocemento, cubierta con una membrana geotextil y ma-terial rocoso tipo rip-rap. El talud de aguas abajo, podráser protegido con una cobertura material vegetal se-leccionada. En el núcleo de la presa se deberá confor-mar un filtro con materiales gruesos (arenas o gravas)seleccionados. El diseño de este filtro deberá estar a car-go del ingeniero proyectista. En las inmediaciones deleje del cierre de la presa, a una distancia inferior a 300m, en su cauce y terraza de margen izquierda, existenmateriales granulares gruesos en cantidad y calidad su-ficiente para ser utilizados como filtro o para la ejecu-ción de hormigones.

· Para una Presa de escollera, teniendo en cuenta, la cer-canía al eje geográfico del centro de la presa, las carac-terísticas topográficas (morro que sobresale de su entorno),la tipología y el porcentaje de los materiales rocosos ex-puestos, el sector este de la Zona III puede ser utiliza-do como yacimiento para materiales rocosos para laejecución de una presa de escollera. Este sector tam-bién puede ser utilizado para la extracción de rocas paralas protecciones de los taludes en el caso de presa demateriales finos compactados. De acuerdo a lo anali-zados los volúmenes de materiales disponibles son su-ficientes y aptos en calidad. El comportamiento geotécnicode estos materiales rocosos, en cuanto a su calidad (den-sidades, absorción y resistencia a la compresión, entreotros), los estados friccionales y los grados de asenta-miento esperables, permite determinar que estos ma-teriales son aptos para el tipo de presa de escollera o

para ser utilizados como protección de talud (Rip-rap).Los taludes sugeridos para la construcción de este tipode presa deberán ser 3h:1v y el núcleo de la misma de-berá conformarse con materiales impermeables.

· Durante el funcionamiento de la presa, en las manio-bras de embalse y desembalse de la misma, se puedengenerar procesos erosivos en la zona de las barrancasdel río y acelerarse los procesos detectados en el conode deyección de la margen izquierda del mismo. Tam-bién se pueden presentar procesos de inestabilidad detaludes, como por ejemplo remoción en masa u otros,en los sectores con más pendientes elevadas de la lade-ra norte de la loma relíctica. Hasta su estabilización,estos procesos pueden poner en movimiento una im-portante carga sedimentaria. Por estas razones, puedeser necesaria la ejecución de obras complementarias decontrol de cabeceras en algunas cárcavas, como cuen-cos disipadores u otras. También se deberá estudiar laposibilidad de construir obras de estabilización en eltalud de la ladera norte de la loma relíctica (Zona I)que funcionará de cierre natural en la margen derechade la presa, como por ejemplo rellenos y reperfilados,revegetación con especies autóctonas, revestimientoscon colchonetas o construcción de gaviones en le piédel talud.

· Teniendo en cuenta el importante volumen de mate-rial granular grueso (arenas y gravas) que aporta el ríoestacionalmente y sobre la base de estudios comple-mentarios que deberán realizar los ingenieros proyec-tistas, probablemente corresponda evaluar la necesidadde ejecución de estructuras especiales, como válvulasdesarenadoras u otras.

CONCLUSIONES GENERALES

Podemos concluir, en forma general, que este tipo de eva-luaciones realizan un importante aporte para los estudios pre-liminares de pequeñas presas al brindar información relevanteque permite ajustar los estudios geotécnicos específicos. Si losanálisis geológicos y geomorfológicos están bien realizados, losestudios geotécnicos posteriores tienden a ratificarlos, comple-mentando la información elaborada en los primeros. En am-bos casos, las evaluaciones geológicas y geomorfológicas realizadas,permitieron hacer una correcta aproximación y aportaron ele-mentos para la ejecución de los estudios geotécnicos posterio-res que, en términos generales, validaron los diagnósticos previos.

En el caso de la presa El Chañar, como resultado de es-tos estudios geomorfológicos donde se pudo verificar el com-portamiento presente y pasado del río, se optó por profundizarel conocimiento de los bancos arenosos, realizando mayor can-tidad de sondeos y ensayos de permeabilidad complementarios,por cuanto estos bancos responden a la impronta dejada por elmismo. Finalmente, en el proyecto se optó por la construcciónde una pantalla vertical de suelo-cemento-bentonita, que atra-vesó los bancos de arena gruesa permeables, descartándose lapantalla horizontal. En cuanto a los materiales de préstamo, elestudio geomorfológico permitió delimitar los sectores de te-rrazas con sedimentos aptos para la conformación del terraplénde la presa, además de los gruesos, para filtros y otras estructu-ras de drenaje.

En la presa La Calera, los resultados del estudio, permi-tieron determinar la necesidad de ejecutar una pantalla imper-meable por debajo de la presa en los materiales sedimentarios

105




TRABAJOS CITADOS EN EL TEXTO

CAPITANELLI, R., 1979. Geomorfología en: Geografía Física de la Provincia de Córdoba. Cap. V pp. 263-279. Ed. Boldt, Córdoba.

CANTÚ, M. P. Y DEGIOVANNI, S. B., 1984. Geomorfología de la región centro sur de la provincia de Córdoba. IX Congreso Geológico Argentino. Actas IV pp. 76-92.

CUSTODIO, L Y M. R. LLAMAS, 1976. Hidrología Subterránea. Ediciones Omega, Barcelona. 1156 p.

DAHLQUIST J. A. Y C. GALINDO, 2004. Geoquímica isotópica de los granitoides de la sierra de Chepes: un modelo geotectónico y termal, implicancias para el orógeno famatiniano. Revista Asociación Geológica Argentina v.59 n.1, Buenos Aires.

GONZÁLEZ DE VALLEJO L.I., 2002. Ingeniería Geológica. Pearson Educación SA, Madrid.

GUTIÉRREZ ELORZA, M., 2008. Geomorfología. Pearson Educación SA, Madrid.

JIMÉNEZ SALAS Y OTROS, 1976. Geotecnia y Cimientos I y II - Mecánica del Suelo y de las Rocas. Editorial Rueda, Madrid.

KRYNINE, D. P. Y W. R. JUDD, 1980. Principios de Geología y Geotecnia para Ingenieros. Ediciones Omega. 829 p.

SEGEMAR, 1998. Carta Geológica Chepes Nº 3166-III

TERZAGHI, K. Y R. B. PECK, 1971. Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica. Editorial El Ateneo, Barcelona. 681 p.

U.N.C, 2003. Geotecnia II - Primera Parte. Cátedra de Geotecnia - Departamento de Construcciones Civiles de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

VERSTAPPEN, H. TH., 1983. Applied Geomorphology - Geomorphological Surveys for Environmental Development. Elsevier.

WHITLOW, R, 1994. Fundamentos de Mecánica de Suelos. Compañía Editorial Continental, México. 589 p.

106



gruesos y la posibilidad de optar por alguna de las hipótesisconstructivas propuestas (presas de materiales sueltos o esco-llera), porque existen volúmenes y calidades de materiales ade-cuados. En este caso, además de la información aportada por

los estudios geomorfológicos para evaluar el comportamientodel río, los estudios geológicos, permitieron hacer una correc-ta evaluación de los tipos de rocas, las características de su ya-cencia y su estado.


relevancia de la evaluación de los aspectos geológicos y

Documents